CN108873262A - 摄像光学镜头 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及光学镜头领域，公开了一种摄像光学镜头，其由物侧至像侧依序包括：光圈，第一透镜，第二透镜，第三透镜，第四透镜，第五透镜，以及第六透镜；整体摄像光学镜头的焦距为f，第四透镜的焦距为f4，第四透镜物侧面的曲率半径为r7，第四透镜像侧面的曲率半径为r8，第一透镜的阿贝数为v1，第四透镜的阿贝数为v4，满足下列关系式：‑10≤f4/f≤‑5；9≤(r7+r8)/(r7‑r8)≤20；2≤v1/v4≤5。该摄像光学镜头具有多种优秀的光学性能的同时兼顾高光通量。

Description

摄像光学镜头
技术领域
本发明涉及光学镜头领域，特别涉及一种适用于智能手机、数码相机等手提终端设备，以及监视器、PC镜头等摄像装置的摄像光学镜头。
背景技术
近年来，随着智能手机的兴起，小型化摄影镜头的需求日渐提高，而一般摄影镜头的感光器件不外乎是感光耦合器件(Charge Coupled Device,CCD)或互补性氧化金属半导体器件(Complementary Metal-OxideSemicondctor Sensor,CMOS Sensor)两种，且由于半导体制造工艺技术的精进，使得感光器件的像素尺寸缩小，再加上现今电子产品以功能佳且轻薄短小的外型为发展趋势，因此，具备良好成像品质的小型化摄像镜头俨然成为目前市场上的主流。
为获得较佳的成像品质，传统搭载于手机相机的镜头多采用三片式、四片或五片式透镜结构。然而，随着技术的发展以及用户多样化需求的增多，在感光器件的像素面积不断缩小，且系统对成像品质的要求不断提高的情况下，六片式透镜结构逐渐出现在镜头设计当中，
专利JP2013242449A中实施例1-5所描述的摄像光学镜头由6个透镜组成，从物侧至像侧依次包括：具有正光焦度的第一透镜、具有负光焦度的第二透镜、第三透镜、具有负光焦度的第四透镜、具有正光焦度的第五透镜和具有负光焦度的第六透镜。但是该摄像光学镜头中，2ω≤71°，FNO≥2.0，TTL/IH＞1.66，光通量、广角化和超薄化均不足。
专利US20170357080A1中实施例1-8所描述的摄像光学镜头由6个透镜组成，从物侧至像侧依次包括：具有正光焦度的第一透镜、具有负光焦度的第二透镜、第三透镜、第四透镜、具有正光焦度的第五透镜和具有负光焦度的第六透镜。但是该摄像光学镜头中，FNO≥1.98，也就是说，光通量也不足。
由此，现有技术中的摄像光学镜头，难以达到具有多种优秀的光学性能的同时兼顾高光通量，因此，有必要提供一种新的技术方案来克服以上缺陷。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提供一种摄像光学镜头，其具有多种优秀的光学性能的同时兼顾高光通量。
为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种摄像光学镜头，由物侧至像侧依序包括：一光圈，一具有正屈折力的第一透镜，一具有负屈折力的第二透镜，一具有负屈折力的第三透镜，一具有负屈折力的第四透镜，一具有正屈折力的第五透镜，以及一具有负屈折力的第六透镜；整体摄像光学镜头的焦距为f，所述第四透镜的焦距为f4，所述第四透镜物侧面的曲率半径为r7，所述第四透镜像侧面的曲率半径为r8，所述第一透镜的阿贝数v1，所述第四透镜的阿贝数v4，满足下列关系式：-10≤f4/f≤-5；9≤(r7+r8)/(r7-r8)≤20；2≤v1/v4≤5。
本发明实施方式相对于现有技术而言，使第四透镜的焦距f4满足公式“-10≤f4/f≤-5”，可有效分配第四透镜光焦度，由此对光学摄像系统的第一透镜、第二透镜、第三透镜产生的像差进行补正，提升成像品质；同时，使第四透镜物侧面的曲率半径r7、像侧面的曲率半径r8满足公式“9≤(r7+r8)/(r7-r8)≤20”，改善了第四透镜的形状，有助于对整体光学摄像系统像差的校正；另外，通过令第一透镜、第四透镜的阿贝数v1、v4满足公式“2≤v1/v4≤5”，使得第一透镜和第四透镜阿贝数的分配更均匀，并有助于对成像系统色差的校正，进而使摄像光学镜头具有多种优秀的光学性能的同时兼顾高光通量。
另外，所述第二透镜的焦距f2，所述第三透镜的焦距f3，满足下列关系式：0.5≤f2/f3≤1.5。
另外，所述第一透镜的轴上厚度d3，所述整体摄像光学镜头的焦距f，满足下列关系式：0.2≤d1/f≤0.5。
另外，所述第二透镜物侧面的曲率半径r3，所述第二透镜像侧面的曲率半径r4，满足下列关系式：5.5≤(r3+r4)/(r3-r4)≤10。
另外，所述摄像光学镜头的光学总长TTL，所述摄像光学镜头的像高IH，满足下列关系式：TTL/IH＜1.49。
另外，所述摄像光学镜头的视场角FOV，满足以下关系式：FOV≥76.734。
另外，所述摄像光学镜头的光圈FNO值，满足下列关系式：FNO≤1.53。
另外，所述第一透镜为玻璃，所述第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜和第六透镜的材质为塑料。
附图说明
图1是本发明的摄像光学镜头在第一实施方式中的结构示意图；
图2是图1所示摄像光学镜头的轴上色差示意图；
图3是图1所示摄像光学镜头的倍率色差示意图；
图4是图1所示摄像光学镜头的像散场曲及畸变示意图；
图5是本发明的摄像光学镜头在第二实施方式中的结构示意图；
图6是图5所示摄像光学镜头的轴上色差示意图；
图7是图5所示摄像光学镜头的倍率色差示意图；
图8是图5所示摄像光学镜头的像散场曲及畸变示意图；
图9是本发明的摄像光学镜头在第三实施方式中的结构示意图；
图10是图9所示摄像光学镜头的轴上色差示意图；
图11是图9所示摄像光学镜头的倍率色差示意图；
图12是图9所示摄像光学镜头的像散场曲及畸变示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本发明而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本发明所要求保护的技术方案。
参考附图，本发明提供了一种摄像光学镜头。图1所示为本发明第一实施方式的摄像光学镜头10，该摄像光学镜头10包括六个透镜。具体的，所述摄像光学镜头10，由物侧至像侧依序包括：光圈St、第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4、第五透镜L5、以及第六透镜L6。第六透镜L6和像面Si之间可设置有光学过滤片(filter)GF等光学元件。
第一透镜L1具有正屈折力，其物侧面向外凸出为凸面，光圈St设置于被摄物与第一透镜L1之间。第二透镜L2具有负屈折力，本实施方式中，第二透镜L2的像侧面为凹面。第三透镜L3具有负屈折力。第四透镜L4具有负屈折力，本实施方式中，第四透镜L4的物侧面为凸面、像侧面为凹面。第五透镜L5具有正屈折力，本实施方式中，第五透镜L5的物侧面为凸面、像侧面也为凸面。第六透镜L6具有负屈折力，本实施方式中，第六透镜L6的物侧面为凹面、像侧面也为凹面。
在此，定义整体摄像光学镜头10的焦距为f，所述第四透镜L4的焦距为f4，所述第四透镜L4物侧面的曲率半径为r7，所述第四透镜L4像侧面的曲率半径为r8。所述f、f4、r7、r8、v1以及v4满足下列关系式：-10≤f4/f≤-5；9≤(r7+r8)/(r7-r8)≤20；2≤v1/v4≤5。
当本发明所述摄像光学镜头10中，第四透镜L4的焦距f4满足公式“-10≤f4/f≤-5”，如此，可有效分配第四透镜L4光焦度，由此对光学摄像系统的第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3产生的像差进行补正，提升成像品质；同时，使第四透镜L4物侧面的曲率半径r7、像侧面的曲率半径r8满足公式“9≤(r7+r8)/(r7-r8)≤20”，改善了第四透镜L4的形状，有助于对整体光学摄像系统像差的校正；另外，通过令第一透镜L1、第四透镜L4的阿贝数v1、v4满足公式“2≤v1/v4≤5”，使得第一透镜L1和第四透镜L4阿贝数的分配更均匀，并有助于对成像系统色差的校正，进而使摄像光学镜头10具有多种优秀的光学性能的同时兼顾高光通量。
具体的，所述第二透镜L2的焦距为f2，所述第三透镜L3的焦距为f3，f2和f3满足下列关系式：0.5≤f2/f3≤1.5。如此设计，可均衡的分配第二透镜L2和第三透镜L3的光焦度，改善了因单一透镜的光焦度过大或过小而产生的像差，并且有助于降低光学系统敏感度。
优选的，本发明实施方式的所述摄像光学镜头10中，所述第一透镜L1的轴上厚度为d3，所述整体摄像光学镜头10的焦距为f，其中，d3和f满足下列关系式：0.2≤d1/f≤0.5。如此，设计了第一透镜L1的轴上厚度和摄像光学镜头10的总焦距f的比值，有助于相关透镜的加工和成型，并且，也有助于缩短光学摄像镜头10的系统总长。
优选的，本发明实施方式中，所述第二透镜L2物侧面的曲率半径为r3，所述第二透镜L2像侧面的曲率半径为r4，其中r3和r4满足下列关系式：5.5≤(r3+r4)/(r3-r4)≤10。如此，改善了第二透镜L2的透镜形状，可以在光学摄像镜头10的摄像系统中，减少分别从中心视场和周边视场射出的光线经过第二透镜L2后偏折程度的差异，进而降低光学摄像镜头10的球差，提升成像品质。
在本实施方式中，所述摄像光学镜头10的光学总长为TTL，所述摄像光学镜头10的像高为IH，TTL和IH满足下列关系式：TTL/IH＜1.49。如此，有利于本实施方式中的六片式摄像光学镜头10实现超薄化，符合摄像光学镜头10小型化的发展需求，也便于携带。
在本实施方式中，所述摄像光学镜头的视场角为FOV，其中，FOV满足以下关系式：FOV≥76.734。如此，有利于本实施方式中的六片式摄像光学镜头10实现广角化，能够提供更高质量的成像品质。
所述摄像光学镜头的光圈FNO值(F数)满足下列关系式：FNO≤1.53。如此，有利于本实施方式中的六片式摄像光学镜头10实现大孔径结构，这有助于增大摄像光学镜头10的光通量，最终有助于光学成像。
本发明的摄像光学镜头10中，各透镜的材质可为玻璃或塑料，若透镜的材质为玻璃，则可以增加本发明光学系统屈折力配置的自由度，若透镜材质为塑料，则可以有效降低生产成本。
本发明实施方式中，所述第一透镜L1的材质为玻璃，所述第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4、第五透镜L5、第六透镜L6的材质为塑料。
可以理解的是，上述令各透镜的折射率、曲率半径、阿贝数、轴上厚度、摄像光学镜头10的光学总长、摄像光学镜头10的像高、摄像光学镜头10的视场角、摄像光学镜头10的光圈FNO值之间相互配合的设计方案，可以实现摄像光学镜头10具有广角、超薄等优秀光学性能的同时，实现摄像光学镜头10的高光通量设计，并有效减少系统色差、像差，降低了摄像光学镜头10的系统敏感度，大大提高摄像光学镜头10的成像品质。
此外，透镜的表面可以设置为非球面，非球面可以容易制作成球面以外的形状，获得较多的控制变数，用以消减像差，进而缩减透镜使用的数目，因此可以有效降低本发明摄像光学镜头的总长度。本发明实施方式中，各个透镜的物侧面和像侧面均为非球面。
优选的，所述透镜的物侧面和/或像侧面上还可以设置有反曲点和/或驻点，以满足高品质的成像需求，具体的可实施方案，参下所述。
以下示出了依据本发明实施方式1的摄像光学镜头10的设计数据。
表1、表2示出本发明实施方式1的摄像光学镜头10的数据。
【表1】
各符号的含义如下。
f：摄像光学镜头10的焦距；
f1：第一透镜L1的焦距；
f2：第二透镜L2的焦距；
f3：第三透镜L3的焦距；
f4：第四透镜L4的焦距；
f5：第五透镜L5的焦距；
f6：第五透镜L6的焦距；
f12：第一透镜L1和第二透镜L2的组合焦距。
【表2】
其中，R1、R2为第一透镜L1的物侧面、像侧面，R3、R4为第二透镜L2的物侧面、像侧面，R5、R6为第三透镜L3的物侧面、像侧面，R7、R8为第四透镜L4的物侧面、像侧面，R9、R10为第五透镜L5的物侧面、像侧面，R11、R12为第六透镜L6的物侧面、像侧面，R13、R14为光学过滤片GF的物侧面、像侧面。其他各符号的含义如下。
d0：光圈St到第一透镜L1的物侧面的轴上距离；
d1：第一透镜L1的轴上厚度；
d2：第一透镜L1的像侧面到第二透镜L2的物侧面的轴上距离；
d3：第二透镜L2的轴上厚度；
d4：第二透镜L2的像侧面到第三透镜L3的物侧面的轴上距离；
d5：第三透镜L3的轴上厚度；
d6：第三透镜L3的像侧面到第四透镜L4的物侧面的轴上距离；
d7：第四透镜L4的轴上厚度；
d8：第四透镜L4的像侧面到第五透镜L5的物侧面的轴上距离；
d9：第五透镜L5的轴上厚度；
d10：第五透镜L5的像侧面到第六透镜L6的物侧面的轴上距离；
d11：第六透镜L6的轴上厚度；
d12：第六透镜L6的像侧面到光学过滤片GF的物侧面的轴上距离；
d13：光学过滤片GF的轴上厚度；
d14：光学过滤片GF的像侧面到像面的轴上距离；
nd1：第一透镜L1的折射率；
nd2：第二透镜L2的折射率；
nd3：第三透镜L3的折射率；
nd4：第四透镜L4的折射率；
nd5：第五透镜L5的折射率；
nd6：第六透镜L6的折射率；
nd7：光学过滤片GF的折射率；
v1：第一透镜L1的阿贝数；
v2：第二透镜L2的阿贝数；
v3：第三透镜L3的阿贝数；
v4：第四透镜L4的阿贝数；
v5：第五透镜L5的阿贝数；
v6：第六透镜L6的阿贝数；
v7：光学过滤片GF的阿贝数。
表3示出本发明实施方式1的摄像光学镜头10中各透镜的非球面数据。
【表3】
表4、表5示出本发明实施方式1的摄像光学镜头10中各透镜的反曲点以及驻点设计数据。其中，R1、R2分别代表第一透镜L1的物侧面和像侧面，R3、R4分别代表第二透镜L2的物侧面和像侧面，R5、R6分别代表第三透镜L3的物侧面和像侧面，R7、R8分别代表第四透镜L4的物侧面和像侧面，R9、R10分别代表第五透镜L5的物侧面和像侧面，R11、R12分别代表第六透镜L6的物侧面和像侧面。“反曲点位置”栏位对应数据为各透镜表面所设置的反曲点到摄像光学镜头10光轴的垂直距离。“驻点位置”栏位对应数据为各透镜表面所设置的驻点到摄像光学镜头10光轴的垂直距离。
【表4】
反曲点个数 反曲点位置1 反曲点位置2
R1 1 1.315
R2 1 0.515
R3 2 0.465 0.645
R4 0
R5 1 0.255
R6 2 0.245 1.205
R7 1 0.285
R8 2 0.355 1.585
R9 2 0.435 1.605
R10 2 1.385 1.835
R11 1 1.325
R12 2 0.525 2.545
【表5】
驻点个数 驻点位置1 驻点位置2
R1 0
R2 1 1.005
R3 0
R4 0
R5 1 0.435
R6 1 0.455
R7 1 0.535
R8 1 0.665
R9 2 0.675 1.765
R10 0
R11 1 2.295
R12 1 1.115
图2、图3分别示出了波长为486nm、588nm和656nm的光经过实施方式1的摄像光学镜头10后的轴上色差以及倍率色差示意图。图4则示出了，波长为588nm的光经过实施方式1的摄像光学镜头10后的像散场曲及畸变示意图。
以下表6按照上述条件式列出了本实施方式中对应各条件式的数值。显然，本实施方式的摄像光学系统满足上述的条件式。
【表6】
条件 实施方式1
-10≤f4/f≤-5 -9.042
9≤(r7+r8)/(r7-r8)≤20 12.134
2≤v1/v4≤5 3.207
0.5≤f2/f3≤1.5 0.929
0.2≤d1/f≤0.5 0.238
5.5≤(r3+r4)/(r3-r4)≤10 6.946
FNO≤1.53 1.530
FOV≥76.734 76.734
TTL/IH＜1.49 1.488
在本实施方式中，所述摄像光学镜头的入瞳直径为2.882mm，全视场像高IH为3.552mm，对角线方向的视场角为76.73°。
如图5所示，为本发明实施方式2中的摄像光学镜头20，所述摄像光学镜头20与实施方式1中的摄像光学镜头10的结构配置大体相同，各表中的符号含义与实施方式1中的相同，以下只列出不同点。
以下示出了依据本发明实施方式2的摄像光学镜头20的设计数据。
表7、表8示出本发明实施方式2的摄像光学镜头20的数据。
【表7】
【表8】
表9示出本发明实施方式2的摄像光学镜头20中各透镜的非球面数据。
【表9】
表10、表11示出本发明实施方式2的摄像光学镜头20中各透镜的反曲点以及驻点设计数据。
【表10】
反曲点个数 反曲点位置1 反曲点位置2
R1 1 1.325
R2 1 0.505
R3 2 0.455 0.655
R4 0
R5 1 0.305
R6 2 0.245 1.195
R7 1 0.275
R8 2 0.355 1.595
R9 2 0.425 1.615
R10 2 1.365 1.845
R11 1 1.315
R12 2 0.525 2.555
【表11】
驻点个数 驻点位置1
R1 0
R2 1 0.995
R3 0
R4 0
R5 1 0.515
R6 1 0.455
R7 1 0.525
R8 1 0.665
R9 1 0.675
R10 0
R11 1 2.315
R12 1 1.105
图6、图7分别示出了波长为486nm、588nm和656nm的光经过实施方式2的摄像光学镜头20后的轴上色差以及倍率色差示意图。图8则示出了，波长为588nm的光经过实施方式2的摄像光学镜头20后的像散场曲及畸变示意图。
以下表12按照上述条件式列出了本实施方式中对应各条件式的数值。显然，本实施方式的摄像光学系统满足上述的条件式。
【表12】
条件 实施方式2
-10≤f4/f≤-5 -7.660
9≤(r7+r8)/(r7-r8)≤20 10.352
2≤v1/v4≤5 3.943
0.5≤f2/f3≤1.5 0.595
0.2≤d1/f≤0.5 0.250
5.5≤(r3+r4)/(r3-r4)≤10 6.505
FNO≤1.53 1.530
FOV≥76.734 77.52
TTL/IH＜1.49 1.480
在本实施方式中，所述摄像光学镜头的入瞳直径为2.854mm，全视场像高IH为3.552mm，对角线方向的视场角为77.52°。
如图9所示，为本发明实施方式3中的摄像光学镜头30，所述摄像光学镜头30与实施方式1中的摄像光学镜头10的结构配置大体相同，各表中的符号含义与实施方式1中的相同，以下只列出不同点。
以下示出了依据本发明实施方式3的摄像光学镜头30的设计数据。
表13、表14示出本发明实施方式3的摄像光学镜头30的数据。
【表13】
【表14】
表15示出本发明实施方式3的摄像光学镜头30中各透镜的非球面数据。
【表15】
表16、表17示出本发明实施方式3的摄像光学镜头30中各透镜的反曲点以及驻点设计数据。
【表16】
反曲点个数 反曲点位置1 反曲点位置2
R1 1 1.385
R2 1 0.515
R3 2 0.495 0.625
R4 0
R5 1 0.305
R6 2 0.285 1.215
R7 1 0.285
R8 2 0.355 1.605
R9 2 0.415 1.555
R10 2 1.355 1.845
R11 1 1.325
R12 2 0.505 2.585
【表17】
驻点个数 驻点位置1
R1 0
R2 1 1.025
R3 0
R4 0
R5 1 0.505
R6 1 0.545
R7 1 0.535
R8 1 0.675
R9 1 0.645
R10 0
R11 1 2.375
R12 1 1.065
图10、图11分别示出了波长为486nm、588nm和656nm的光经过实施方式3的摄像光学镜头30后的轴上色差以及倍率色差示意图。图12则示出了，波长为588nm的光经过实施方式3的摄像光学镜头30后的像散场曲及畸变示意图。
以下表18按照上述条件式列出了本实施方式中对应各条件式的数值。显然，本实施方式的摄像光学系统满足上述的条件式。
【表18】
条件 实施方式3
-10≤f4/f≤-5 -6.607
9≤(r7+r8)/(r7-r8)≤20 9.344
2≤v1/v4≤5 2.501
0.5≤f2/f3≤1.5 1.244
0.2≤d1/f≤0.5 0.270
5.5≤(r3+r4)/(r3-r4)≤10 7.683
FNO≤1.53 1.530
FOV≥76.734 76.790
TTL/IH＜1.49 1.488
在本实施方式中，所述摄像光学镜头的入瞳直径为2.8841mm，全视场像高IH为3.552mm，对角线方向的视场角为76.79°。
本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施方式，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (8)

1.一种摄像光学镜头，其特征在于，所述摄像光学镜头，由物侧至像侧依序包括：一光圈，一具有正屈折力的第一透镜，一具有负屈折力的第二透镜，一具有负屈折力的第三透镜，一具有负屈折力的第四透镜，具有正屈折力的第五透镜，以及一具有负屈折力的第六透镜；
整体摄像光学镜头的焦距为f，所述第四透镜的焦距为f4，所述第四透镜物侧面的曲率半径为r7，所述第四透镜像侧面的曲率半径为r8，所述第一透镜的阿贝数v1，所述第四透镜的阿贝数v4，满足下列关系式：
-10≤f4/f≤-5；
9≤(r7+r8)/(r7-r8)≤20；
2≤v1/v4≤5。
2.根据权利要求1所述的摄像光学镜头，其特征在于，所述第二透镜的焦距f2，所述第三透镜的焦距f3，满足下列关系式：
0.5≤f2/f3≤1.5。
3.根据权利要求1所述的摄像光学镜头，其特征在于，所述第一透镜的轴上厚度d3，所述整体摄像光学镜头的焦距f，满足下列关系式：
0.2≤d1/f≤0.5。
4.根据权利要求1所述的摄像光学镜头，其特征在于，所述第二透镜物侧面的曲率半径r3，所述第二透镜像侧面的曲率半径r4，满足下列关系式：
5.5≤(r3+r4)/(r3-r4)≤10。
5.根据权利要求1所述的摄像光学镜头，其特征在于，所述摄像光学镜头的光学总长TTL，所述摄像光学镜头的像高IH，满足下列关系式：
TTL/IH＜1.49。
6.根据权利要求1所述的摄像光学镜头，其特征在于，所述摄像光学镜头的视场角FOV，满足以下关系式：FOV≥76.734。
7.根据权利要求1所述的摄像光学镜头，其特征在于，所述摄像光学镜头的光圈FNO值，满足下列关系式：FNO≤1.53。
8.根据权利要求1所述的摄像光学镜头，其特征在于，所述第一透镜为玻璃，所述第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜和第六透镜的材质为塑料。
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