CN109425960B - 光学镜头 - Google Patents

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Abstract

一种光学镜头，其具有一光轴，所述光学镜头包括从物侧朝向像侧沿着所述光轴依次排列的第一透镜元件、第二透镜元件、第三透镜元件、第四透镜元件、第五透镜元件、第六透镜元件以及像平面，所述第一透镜元件具有第一表面及第二表面，所述第二透镜元件具有第三表面和第四表面，所述第三透镜元件具有第五表面和第六表面，所述第四透镜元件具有第七表面和第八表面，所述第五透镜元件具有第九表面和第十表面，所述第六透镜元件具有第十一表面和第十二表面。

Description

光学镜头
技术领域
本发明涉及一种镜头，特别涉及一种光学镜头。
背景技术
近年来，随着可携式电子产品飞速发展，大多电子产品，例如手机，相机，监控等均内置相机而实现摄像功能。如此，使得光学镜头在电子产品的应用越来越广泛。
在相机中，摄像头通过获取可见光而捕捉到物体并最终使得物体在底片或者屏幕上成像。光学镜头直接影响成像质量的优劣以及成像效果的好坏。现有技术中，光学镜头主要以CCD和CMOS两种感光元件为主且日趋小型化，然而现有的光学镜头逐渐小型化后，光学镜头的视场角较小使得对画面的摄取范围受限，而且光学镜头最终成像质量欠佳。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种尺寸较小、成像品质较高的光学镜头。
一种光学镜头，其具有一光轴，所述光学镜头包括从物侧朝向像侧沿着所述光轴依次排列的第一透镜元件、第二透镜元件、第三透镜元件、第四透镜元件、第五透镜元件、第六透镜元件以及像平面，所述第一透镜元件具有第一表面及第二表面，所述第二透镜元件具有第三表面和第四表面，所述第三透镜元件具有第五表面和第六表面，所述第四透镜元件具有第七表面和第八表面，所述第五透镜元件具有第九表面和第十表面，所述第六透镜元件具有第十一表面和第十二表面，还包括一位于所述光轴上且与所述第三透镜元件的第六表面间隔设置的光圈，所述光学镜头满足如下关系式：
0.14<Sa12/Y12<0.33；
1.46<(CT2+CT3)/(CT2-CT3)<1.55；
0.23<(CT5-CT6)/(CT5+CT6)<0.58；
0.78<T12/CT2<0.94；
0.01<Ts3/Ts4<0.07；
0.02<T45/CT5<0.28；
60<2*V6-V4<100；
其中，Sa12为第六透镜元件的第十二表面在光轴上的投影距离。所述Y12为第六透镜元件的第十二表面边缘距离所述光轴的垂直距离，所述CT2为第二透镜元件的第三表面至第四表面的距离在所述光轴上的长度，所述CT3为第三透镜元件的第五表面至第六表面之间的距离在所述光轴上的长度，CT5为第五透镜元件的第九表面至第十表面之间的距离在所述光轴上的长度，CT6为第六透镜元件的第十一表面至第十二表面之间的距离在所述光轴上的长度，所述T12为第一透镜元件的第二表面至第二透镜元件的第三表面之间的距离在所述光轴上的长度，所述Ts3为第三透镜元件的第六表面至所述光圈之间的距离在所述光轴上的长度，所述Ts4为所示光圈至所述第四透镜元件的第七表面之间的距离在所述光轴上的长度，所述V4、V6分别为所述第四透镜元件、第六透镜元件的阿贝数。
本发明所述光学镜头实现减小光学镜头的整体尺寸的同时提高成像品质。
附图说明
图1所示为本发明所述光学镜头的结构示意图。
图2所示为本发明第一实施例中所述光学镜头对可见光成像球差在纵向的分布特性区曲线图。
图3所示为本发明第一实施例中所述光学镜头对可见光成像色差在横向的分布曲线图。
图4所示分别本发明第一实施例中所述光学镜头对可见光的成像场曲特性曲线图。
图5所示为本发明第一实施例中所述光学镜头对可见光畸变特性曲线图。
图6-9所示为本发明第二实施例中所述光学镜头对可见光成像的纵向球差特性曲线图、横向的光差特性曲线图、场曲特性曲线图以及畸变特性曲线图。
主要元件符号说明
第一透镜元件 10
第一表面 101
第二表面 102
第二透镜元件 20
第三表面 201
第四表面 202
第三透镜元件 30
第五表面 301
第六表面 302
第四透镜元件 40
第七表面 401
第八表面 402
第五透镜元件 50
第九表面 501
第十表面 502
第六透镜元件 60
第十一表面 601
第十二表面 602
滤光片 70
像平面 80
光学镜头 100
光轴 110
光圈 120
如下具体实施方式将上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
下面将本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
本文中所使用的方位词“第一”、“第二”均是以使用时所述第一基板的位置定义，而并不限定。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。
如图1所示，本发明实施方式中所述光学镜头100包括从物侧朝向像侧方向依次排列设置的第一透镜元件10、第二透镜元件20、第三透镜元件30、第四透镜元件40、第五透镜元件50以及第六透镜元件60、滤光片70以及像平面80。
所述光学镜头100具有一光轴110。所述第一透镜元件10、第二透镜元件20、第三透镜元件30、第四透镜元件40、第五透镜元件50以及所述第六透镜元件60均关于所述光轴110对称设置。
所述第一透镜元件10具有负屈光度，其具有第一表面101及第二表面102。所述第一表面101为朝向物侧方向凸伸的凸曲面。所述第二表面102中部朝向第一表面101方向内凹。
所述第二透镜元件20具有正屈光度。所述第二透镜元件20具有第三表面201和第四表面202。所述第三表面201朝向所述第四表面方向内凹。所述第四表面202为朝向所述第三透镜元件30方向凸伸。
所述第三透镜元件30具有正屈光度。所述第三透镜元件30具有第五表面301和第六表面302。所述第五表面301为朝向第二透镜元件20方向凸伸。
所述第六表面302附近还设置有一光圈120。所述光圈120位于所述光轴110上且与所述第六表面302间隔设置。
第四透镜元件40具有负屈光度。所述第四透镜元件40具有第七表面401和第八表面402。所述第七表面401边缘呈平面，所述第七表面401中部朝向所述第八表面402方向内凹。所述第八表面402朝向所述第七表面401方向内凹。
所述第五透镜元件50具有正屈光度。所述第五透镜元件50具有第九表面501和第十表面502。所述第九表面501边缘为平面，所述第九表面501中部朝向所述第四透镜元件40方向凸伸。所述第十表面502朝向所述第六透镜元件方向凸伸。
第六透镜元件60具有负屈光度。所述第六透镜元件60具有第十一表面601和第十二表面602。所述第十一表面601朝向所述第五透镜元件50方向凸伸。所述第十二表面602朝向所述第十一表面方向内凹。
所述滤光片70用于过滤经过所述第六透镜元件60的光线中的红外光，从而而避免物体在所述像平面80的成像品质。所述滤光片70具有前表面71和与所述前表面相对的后表面72。
所述像平面80用于成像。
在本发明实施例中，所述第一透镜元件10、第二透镜元件20、第三透镜元件30、所述第四透镜元件40、第五透镜元件50以及所述第六透镜元件60的第一表面101、第二表面102、第三表面201、第四表面202、第五表面301、第六表面302、第七表面401、第八表面402、第九表面501、第十表面502、第十一表面601、第十二表面602均满足如下非球面公式：
(a)
Figure BDA0001392580620000051
其中，z是沿光轴方向在高度为h的位置以表面顶点作参考距光轴的位移值，c是曲率半径，h为透镜高度，K为圆锥定数(Coin Constant)，Ai为i次的非球面系数(i-th orderAspherical Coefficient)。∑Aihi表示对Aihi累加，i为自然数。
进一步地，本发明所述光学镜头满足如下关系：
(1)0.14<Sa12/Y12<0.33；
(2)1.46<(CT2+CT3)/(CT2-CT3)<1.55；
(3)0.23<(CT5-CT6)/(CT5+CT6)<0.58；
(4)0.78<T12/CT2<0.94；
(5)0.01<Ts3/Ts4<0.07；
(6)0.02<T45/CT5<0.28；
(7)60<2*V6-V4<100；
其中，Sa12为第六透镜元件60的第十二表面602在光轴上的投影距离。所述Y12为第六透镜元件60的第十二表面602边缘距离所述光轴110的垂直距离。所述CT2为第二透镜元件20的第三表面201至第四表面202的距离在所述光轴110上的长度。所述CT3为第三透镜元件30的第五表面301至第六表面302之间的距离在所述光轴110上的长度。CT5为第五透镜元件50的第九表面501至第十表面502之间的距离在所述光轴110上的长度。CT6为第六透镜元件60的第十一表面601至第十二表面602之间的距离在所述光轴110上的长度。T12为第一透镜元件10的第二表面102至第二透镜元件20的第三表面201之间的距离在所述光轴110上的长度。所述Ts3为第三透镜元件30的第六表面302至所述光圈120之间的距离在所述光轴110上的长度。所述Ts4为所示光圈120至所述第四透镜元件40的第七表面401之间的距离在所述光轴110上的长度。所述V4、V6分别为所述第四透镜元件40、第六透镜元件60的阿贝数。
通过满足以上关系式(1)-(7)，可以有效的去除球面像差以及色差而提升光学镜头的成像品质。
进一步地，本发明所述光学镜头100还满足如下关系式：
(8)1.8<(Fb-Ff)/F^2<2.5；
(9)0.32<Ff/F23<0.57；
(10)0.18<F56/Fb<0.43；
(11)-1.27<R1/R2^7<-0.5；
(12)0.52<R12/R11^2<0.73；
其中，F为光学镜头100的焦距。Ff为从物侧到光圈120之间的所述第一透镜元件10、第二透镜元件20、第三透镜元件30的合成焦距。Fb为从光圈120至像平面80之间的所述第四透镜元件40、第五透镜元件50以及第六透镜元件60的合成焦距。F23为第二透镜元件20与第三透镜元件30的合成焦距。F56为第五透镜元件50和所述第六透镜元件60的合成焦距。R1、R12分别为第六透镜元件60的第十一表面601、第十二表面602的曲率半径。
通过满足以上关系式(8)-(12)，合理的设置并匹配了靠近物侧的第一透镜元件10、第二透镜元件20、第三透镜元件30和靠近像侧的第四透镜元件40、第五透镜元件50、第六透镜元件60的位置、作用，而且使得所述光学镜头100的制造更容易。
进一步地，所述光学镜头100还满足如下关系式：
(13)0.14<Y12/(Tl-Tb)<0.19；
(14)1.05<ImgH/Y12<1.56；
(15)110<DFoV；
其中，ImgH为光学镜头100的最大成像高度。Tl为光学镜头100的第一透镜元件10的第一表面101至第六透镜元件60的第十二表面602之间水平距离。Tb为第六透镜元件60的第十二表面602至像平面80之间水平距离。DFoV为光学镜头100的可视角度。
通过满足上述关系式(13)-(15)，从而限制了所述光学镜头100沿光轴110方向的整体长度与第六透镜元件60的第十二表面602的高度比值与光学镜头100的成像高度，从而提升成像品质。
本发明所述光学镜头100依据不同参数、通过不同实施例进一步阐述如下：
实施例一：
如下表1-2分别表示了本发明第一实施例中所述光学镜头100的部分参数。表1中，其中，R表示相应表面的曲率半径，L1代表相邻的二表面在光轴110上的间隔距离，N表示每个表面的折射率，h代表相应表面边缘到光轴110的垂直距离，Vd表示阿贝数，K表示圆锥定数。
通过将表1-2中的数值K、h、R以及Ai代入上述公式(a)中，可以获得本发明第一实施例中所述光学镜头100中所述第一透镜元件10、第二透镜元件20、第三透镜元件30、所述第四透镜元件40、第五透镜元件50以及所述第六透镜元件60对应的第一表面101、第二表面102、第三表面201、第四表面202、第五表面301、第六表面302、第七表面401、第八表面402、第九表面501、第十表面502、第十一表面601、第十二表面602的非球面状。
表1
类型 表面 R L1(mm) N V h K
物侧 Infinity Infinity
非球面 第一表面 第一透镜元件 -127.81 1.80 1.53 56.1 6.96
非球面 第二表面 2.01 3.32 3.31 -1.53
非球面 第三表面 第二透镜元件 -64.40 4.05 1.58 29.9 3.17
非球面 第四表面 -5.21 2.46 2.73
非球面 第五表面 第三透镜元件 5.01 0.83 1.53 56.1 1.11
非球面 第六表面 -5.75 -0.04 0.84
光圈 1.04 0.82
非球面 第七表面 第四透镜元件 -4.48 0.28 1.64 23.5 1.14
非球面 第八表面 2.63 0.06 1.44 -8.73
非球面 第九表面 第五透镜元件 3.11 1.48 1.53 56.1 1.73 -7.95
非球面 第十表面 -3.18 1.20 1.92 0.60
非球面 第十一表面 第六透镜元件 3.22 0.69 1.53 56.1 2.70
非球面 第十二表面 air space 6.48 0.74 2.69
前表面 滤光片 Iufinity 0.21 1.52 58.6 2.75
后表面 Infinity 1.03 2.78
像平面 Infinity -- 3.05
表2
Figure BDA0001392580620000081
进一步地，本发明第一实施例中所述光学镜头100进一步满足如下关系式：
Figure BDA0001392580620000082
Figure BDA0001392580620000091
进一步地，附图2所示为本发明第一实施例中所述光学镜头100对可见光(波长400-700纳米)成像球差在纵向的分布特性区曲线图。由附图2可知，本发明第一实施例中所述光学镜头100对可见光的光成像的纵向球差被控制在0-0.04毫米之间。
进一步地，附图3所示为本发明第一实施例中所述光学镜头100对可见光成像色差在横向的分布曲线图。由此可知，本发明第一实施例中所述光学镜头100对可见光的光成像横向色差被控制在-4微米至4微米之间。
进一步地，附图4所示分别本发明第一实施例中所述光学镜头100对可见光的成像场曲特性曲线图。其中，曲线T及S分别为子午场曲(tangential field curvature)特性曲线及弧矢场曲(sagittal field curvature)特性曲线。由附图4可知，本发明第一实施例中所述光学镜头100的子午场曲值和弧矢场曲值被控制在-0.15mm～0.15mm范围内。
进一步地，附图5所示为本发明第一实施例中所述光学镜头100对可见光的畸变特性曲线图。由此可知，本发明第一实施例中所述光学镜头100的畸变量被控制在40％以内。
第二实施例
如下表3-4分别表示了本发明第一实施例中所述光学镜头100的部分参数。表1中，其中，R表示相应表面的曲率半径，L1代表相邻的二表面在光轴110上的间隔距离，N表示每个表面的折射率，h代表相应表面边缘到光轴110的垂直距离，Vd表示阿贝数，K表示圆锥定数。
通过将表3-4中的数值K、h、R以及Ai代入上述公式(a)中，可以获得本发明第二实施例中所述光学镜头100中所述第一透镜元件10、第二透镜元件20、第三透镜元件30、所述第四透镜元件40、第五透镜元件50以及所述第六透镜元件60对应的第一表面101、第二表面102、第三表面201、第四表面202、第五表面301、第六表面302、第七表面401、第八表面402、第九表面501、第十表面502、第十一表面601、第十二表面602的非球面状。
表3
Figure BDA0001392580620000101
表4
Figure BDA0001392580620000111
进一步地，在本发明第二实施例中所述光学镜头100的参数满足如下条件:
Figure BDA0001392580620000112
Figure BDA0001392580620000121
进一步地，参附图6-9所示为本发明第二实施例中所述光学镜头100对可见光的成像的纵向球差特性曲线图、横向的光差特性曲线图、场曲特性曲线图以及畸变特性曲线图。
由附图6可知，本发明第二实施例中所述光学镜头100对可见光成像产生的纵向球差值控制在-0.02mm-0.02mm范围内。
由附图7可知，本发明第二实施例中所述光学镜头100产生的横向色差被控制在-2μm-4μm的范围内。
由附图8可知，本发明第二实施例中所述光学镜头100的子午场曲值和弧矢场曲值被控制在-0.1mm～0.05mm范围内。
由附图9可知，本发明第二实施例中所述光学镜头100的畸变量被控制在40％以内。
综上所述，本发明实施方式中所述光学镜头100均通过上述关系式(1)-(9)实现减小光学镜头的整体尺寸的同时提高成像品质。
可以理解的是，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术构思做出其它各种相应的改变与变形，而所有这些改变与变形都应属于本发明的权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种光学镜头，其具有一光轴，所述光学镜头由从物侧朝向像侧沿着所述光轴依次排列的第一透镜元件、第二透镜元件、第三透镜元件、第四透镜元件、第五透镜元件、第六透镜元件以及像平面组成，所述第一透镜元件具有第一表面及第二表面，所述第二透镜元件具有第三表面和第四表面，所述第三透镜元件具有第五表面和第六表面，所述第四透镜元件具有第七表面和第八表面，所述第五透镜元件具有第九表面和第十表面，所述第六透镜元件具有第十一表面和第十二表面，还包括一位于所述光轴上且与所述第三透镜元件的第六表面间隔设置的光圈，其特征在于：所述第一表面于近光轴处为凹面，所述第二表面中部朝向第一表面方向内凹，所述第三表面朝向所述第四表面方向内凹，所述第四表面为朝向所述第三透镜元件方向凸伸，所述第五表面为朝向第二透镜元件方向凸伸，所述第七表面边缘呈平面，所述第七表面中部朝向所述第八表面方向内凹，所述第八表面朝向所述第七表面方向内凹，所述第九表面边缘为平面，所述第九表面中部朝向所述第四透镜元件方向凸伸，所述第十表面朝向所述第六透镜元件方向凸伸，所述第十一表面朝向所述第五透镜元件方向凸伸，所述第十二表面朝向所述第十一表面方向内凹，所述第一透镜元件、第四透镜元件均具有负屈光度，所述第二透镜元件、第三透镜元件、第五透镜元件以及第六透镜元件均具有正屈光度，所述光学镜头满足如下关系式：
0.14<Sa12/Y12<0.33；
1.46<(CT2+CT3)/(CT2-CT3)<1.55；
0.23<(CT5-CT6)/(CT5+CT6)<0.58；
0.78<T12/CT2<0.94；
0.01<T3s/Ts4<0.07；
0.02<T45/CT5<0.28；
60<2*V6-V4<100；
其中，Sa12为第六透镜元件的第十二表面在光轴上的投影距离，所述Y12为第六透镜元件的第十二表面边缘距离所述光轴的垂直距离，所述CT2为第二透镜元件的第三表面至第四表面的距离在所述光轴上的长度，所述CT3为第三透镜元件的第五表面至第六表面之间的距离在所述光轴上的长度，CT5为第五透镜元件的第九表面至第十表面之间的距离在所述光轴上的长度，CT6为第六透镜元件的第十一表面至第十二表面之间的距离在所述光轴上的长度，所述T12为第一透镜元件的第二表面至第二透镜元件的第三表面之间的距离在所述光轴上的长度，所述T45为所述第四透镜元件的第八表面至第五透镜元件的第九表面之间的距离在所述光轴上的长度，所述T3s为第三透镜元件的第六表面至所述光圈之间的距离在所述光轴上的长度，所述Ts4为所述光圈至所述第四透镜元件的第七表面之间的距离在所述光轴上的长度，所述V4、V6分别为所述第四透镜元件、第六透镜元件的阿贝数。
2.如权利要求1所述光学镜头，其特征在于：还包括位于所述第六透镜元件与所述像平面之间且间隔设置的滤光片，所述滤光片具有一前表面以及与所述前表面相对的后表面。
3.如权利要求2所述光学镜头，其特征在于：所述光学镜头进一步满足如下关系：1.8<(Fb-Ff)/F^2<2.5，其中，F为光学镜头的焦距，Ff为从物侧到光圈之间的所述第一透镜元件、第二透镜元件、第三透镜元件的合成焦距，Fb为从光圈至成像面之间的所述第四透镜元件、第五透镜元件以及第六透镜元件的合成焦距。
4.如权利要求2所述光学镜头，其特征在于：所述光学镜头进一步满足如下关系：0.32<Ff/F23<0.57，0.18<F56/Fb<0.43，其中，Ff为从物侧到光圈之间的所述第一透镜元件、第二透镜元件、第三透镜元件的合成焦距，Fb为从光圈至成像面之间的所述第四透镜元件、第五透镜元件以及第六透镜元件的合成焦距，F23为第二透镜元件与第三透镜元件的合成焦距，F56为第五透镜元件和所述第六透镜元件的合成焦距。
5.如权利要求2所述光学镜头，其特征在于：所述光学镜头进一步满足如下关系：-1.27<R1/R2^7<-0.5，0.52<R12/R11^2<0.73，R1、R2、R11、R12分别为第一透镜元件的第一表面、第一透镜元件的第二表面、第六透镜元件的第十一表面、第六透镜元件的第十二表面的曲率半径。
6.如权利要求2所述光学镜头，其特征在于：所述光学镜头进一步满足如下关系：0.14<Y12/(Tl-Tb)<0.19，其中，Y12为第六透镜元件的第十二表面边缘距离所述光轴的垂直距离，Tl为光学透镜的第一透镜元件的第一表面至第六透镜元件的第十二表面之间的水平距离，Tb为第六透镜元件的第十二表面至像平面之间水平距离。
7.如权利要求2所述光学镜头，其特征在于：所述光学镜头进一步满足如下关系：1.05<ImgH/Y12<1.56，其中，ImgH为光学镜头的最大成像高度，Y12为第六透镜元件的第十二表面边缘距离所述光轴的垂直距离。
8.如权利要求2所述光学镜头，其特征在于：所述光学镜头进一步满足如下关系：110°<DFoV，其中，DFoV为光学镜头的可视角度。
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