CN109459841A

CN109459841A - 广角镜头

Info

Publication number: CN109459841A
Application number: CN201910084821.0A
Authority: CN
Inventors: 寺冈弘之; 张磊; 王燕妹
Original assignee: AAC Optoelectronic Changzhou Co Ltd
Current assignee: Ruitai Optics Changzhou Co Ltd
Priority date: 2018-12-31
Filing date: 2019-01-29
Publication date: 2019-03-12
Anticipated expiration: 2039-01-29
Also published as: CN109459841B

Abstract

本发明涉及光学镜头领域，公开了一种广角镜头，该广角镜头从物侧开始依次配置有：具有正屈折力的第一透镜，具有负屈折力的第二透镜，具有负屈折力的第三透镜，第四透镜，第五透镜，以及第六透镜；且满足下列关系式：10.00≤R5/d5≤30.00；15.00≤R9/d9≤50.00；‑20.00≤(R1+R2)/(R1‑R2)≤‑1.00；2.75≤d1/d3≤5.00，该广角镜头能获得高成像性能的同时，获得低TTL。

Description

广角镜头

技术领域

本发明是涉及摄像镜头的发明。尤其涉及适用于使用高像素CCD、CMOS等摄像元件的手机相机组件、WEB摄像镜头等，同时具有优秀光学特性、TTL（光学总长）/IH(像高)≤1.50、超薄、而且F数（以下简称为FNO）2.00以下的由6个透镜构成的广角镜头。

背景技术

近年，使用CCD和CMOS等摄像元件的各种摄像装置广泛普及起来。随着这些摄像元件小型化、高性能化发展，社会更需求具有优秀光学特性、超薄、而且具有明亮FNO的摄像镜头。

与具有优秀光学特性、超薄、而且明亮FNO的由6个透镜构成的摄像镜头相关的技术开发正在逐步推进。提出方案为广角镜头由6个透镜构成，从物侧开始依次是具有正屈折力的第1透镜、具有负屈折力的第2透镜、具有负屈折力的第3透镜、第4透镜、第5透镜以及第6透镜。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种广角镜头，能在获得高成像性能的同时，满足超薄化和广角化的要求。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种广角镜头，从物侧开始依次配置有：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；所述第一透镜具有正屈折力，所述第二透镜具有负屈折力，所述第三透镜具有负屈折力，并且满足以下关系式：

10.00≤R5/d5≤30.00；

15.00≤R9/d9≤50.00；

-20.00≤(R1+R2)/(R1-R2)≤-1.00；

2.75≤d1/d3≤5 .00；

其中，

R5表示所述第三透镜的物侧面的轴上曲率半径，

d5表示所述第三透镜的轴上厚度，

R9表示所述第五透镜的物侧面的轴上曲率半径，

d9表示所述第五透镜的轴上厚度，

R1表示所述第一透镜的物侧面的轴上曲率半径，

R2表示所述第一透镜的像侧面的轴上曲率半径，

d1表示所述第一透镜的轴上厚度，

d3表示所述第二透镜的轴上厚度。

本发明实施方式相对于现有技术而言，通过上述透镜的配置方式，利用在轴上厚度和曲率半径的数据上有特定关系的透镜的共同配合，使广角镜头能在获得高成像性能的同时，满足超薄化和广角化的要求。

优选的，还满足下列关系式：0.05≤f2/f3≤0.20，其中，f2表示所述第二透镜的焦距，f3表示所述第三透镜的焦距。

优选的，还满足下列关系式：0.50≤f1/f≤2.00，其中，f1表示所述第一透镜的焦距，f表示所述广角镜头整体的焦距。

优选的，还满足下列关系式：0.50≤f1/f≤1.00。

优选的，还满足下列关系式：1.00≤(R3+R4)/(R3-R4)≤5.00，其中，R3表示所述第二透镜的物侧面的轴上曲率半径，R4表示所述第二透镜的像侧面的轴上曲率半径。

优选的，还满足下列关系式：1.00≤(R3+R4)/(R3-R4)≤3.00。

优选的，还满足下列关系式：0.10≤Yc62/TTL≤0.55，其中，Yc62表示所述第六透镜的像侧面上的驻点到光轴的垂直距离，TTL表示所述广角镜头的光学总长。

优选的，所述第四透镜具有正屈折力，所述第五透镜具有正屈折力，所述第六透镜具有负屈折力。

优选的，所述广角镜头的FNO小于或等于2.00。

优选的，所述广角镜头满足下列关系式：-5.00≤(R1+R2)/(R1-R2)≤-1.00。

本发明的有益效果在于:根据本发明的广角镜头具有优秀的光学特性, 超薄,广角且色像差充分补正，尤其适用于由高像素用的CCD､CMOS等摄像元件构成的手机摄像镜头组件和WEB摄像镜头。

附图说明

图1是本发明第一实施方式的广角镜头的结构示意图；

图2是图1所示广角镜头的轴向像差示意图；

图3是图1所示广角镜头的倍率色差示意图；

图4是图1所示广角镜头的场曲及畸变示意图；

图5是本发明第二实施方式的广角镜头的结构示意图；

图6是图5所示广角镜头的轴向像差示意图；

图7是图5所示广角镜头的倍率色差示意图；

图8是图5所示广角镜头的场曲及畸变示意图；

图9是本发明第三实施方式的广角镜头的结构示意图；

图10是图9所示广角镜头的轴向像差示意图；

图11是图9所示广角镜头的倍率色差示意图；

图12是图9所示广角镜头的场曲及畸变示意图。

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。

（第一实施方式）

参考附图，本发明提供了一种广角镜头10。图1所示为本发明第一实施方式的广角镜头10，该广角镜头10包括六个透镜。具体的，所述广角镜头10，由物侧至像侧依序包括：光圈S1、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、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均为塑料材质。

所述第一透镜L1具有正屈折力，所述第二透镜L2具有负屈折力，所述第三透镜L3具有负屈折力；

在此，定义所述第三透镜的物侧面的轴上曲率半径为R5，所述第三透镜的轴上厚度为d5，该广角镜头10满足10.00≤R5/d5≤30.00，规定第三透镜L3的形状，在范围外时，在FNO明亮状态下难以实现小型化。

定义所述第五透镜的物侧面的轴上曲率半径为R9，所述第五透镜的轴上厚度为d9，该广角镜头10满足15.00≤R9/d9≤50.00，规定第五透镜L5的形状在范围外时，随着镜头向超薄广角化发展，难以补正像差问题。

定义所述第一透镜的物侧面的轴上曲率半径为R1，所述第一透镜的像侧面的轴上曲率半径为R2，该广角镜头10满足-20.00≤(R1+R2)/(R1-R2)≤-1.00，规定第一透镜L1的形状，合理控制第一透镜的形状，使得第一透镜能够有效地校正系统球差，在范围外时，在FNO明亮状态下难以实现广角化和小型化。优选的，满足-5.00≤(R1+R2)/(R1-R2)≤-1.00。

定义所述第一透镜的轴上厚度为d1，所述第二透镜的轴上厚度为d3，该广角镜头10满足2.75≤d1/d3≤5.00，规定第一透镜L1与第二透镜L2的中心厚度的比值，在范围外时，在FNO明亮状态下难以实现小型化。

当本发明所述广角镜头10的轴上厚度和曲率半径满足上述条件时，可以使广角镜头10具有高性能，且满足广角、低TTL的设计需求，具体的，广角镜头10的整体焦距为5.543mm，光学总长TTL为6.5mm，后焦LB为1.201mm，视场角为78.048°，FNO为1.780。

本实施方式中，第一透镜L1的物侧面于近轴处为凸面，像侧面于近轴处为凹面，具有正屈折力，其焦距f1为4.215mm。

广角镜头10满足0.50≤f1/f≤2.00，规定了第一透镜L1的焦距f1与广角镜头10整体的焦距f的比值，通过将第一透镜L1的正光焦度控制在合理范围，来实现广角镜头的小型化。优选的，0.50≤f1/f≤1.00。

第二透镜L2的物侧面于近轴处为凸面，像侧面于近轴处为凹面，具有负屈折力，其焦距f2为-7.176mm。

定义第二透镜L2的物侧面的轴上曲率半径为R3，第二透镜L2的像侧面的轴上曲率半径为R4，满足1.00≤(R3+R4)/(R3-R4)≤5.00，规定了第二透镜L2的形状，在范围外时，在FNO明亮状态下难以实现小型化。优选的，1.00≤(R3+R4)/(R3-R4)≤3.00。

第三透镜L3的物侧面于近轴为凸面，其像侧面于近轴为凹面，具有负屈折力，其焦距f3为-52.379mm。

广角镜头10满足0.05≤f2/f3≤0.20，规定了第二透镜L2和第三透镜L3的焦距的比值，通过光焦度的合理分配，使得系统具有较佳的成像品质和较低的敏感性。

第四透镜L4的物侧面于近轴处为凸面，像侧面于近轴处为凹面，具有正屈折力，其焦距f4为23.353mm。

第五透镜L5的物侧面于近轴处为凸面，像侧面于近轴处为凸面，其具有正屈折力，其焦距f5为4.023mm。

第六透镜L6的物侧面于近轴处为凹面，像侧面于近轴处为凹面，其具有负屈折力，其焦距f6为-2.929mm。

第六透镜L6的像侧面上的驻点到光轴的垂直距离为Yc62为1.715mm，广角镜头10的光学总长为TTL为6.500mm，满足0.10≤Yc62/TTL≤0.55，规定了第六透镜L6的驻点的位置与光学总长的比值。在范围外时，难以矫正广角镜头10的像差和畸变。

广角镜头10的FNO小于或等于2.00。FNO为广角镜头的光圈F数，满足此条件可使广角镜头10具有很好的明亮度，满足大光圈的需要，同时夜间拍摄效果更好。

如此设计，能够使得整体广角镜头10的光学总长TTL尽量变短，维持广角化和小型化的特性，同时满足大光圈的需要。

下面将进一步说明本发明的广角镜头10｡各实施方式中所记载的符号如下所示｡焦距、轴上距离､曲率半径、轴上厚度、反曲点位置、驻点位置的单位为mm，全画角的单位为°｡

f：广角镜头10整体的焦距；

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；

FNO：F数；

2ω：全画角；

S1:光圈;

R:光学面的曲率半径､透镜时为中心曲率半径;

R1:第一透镜L1的物侧面的曲率半径;

R2:第一透镜L1的像侧面的曲率半径;

R3:第二透镜L2的物侧面的曲率半径;

R4:第二透镜L2的像侧面的曲率半径;

R5:第三透镜L3的物侧面的曲率半径;

R6:第三透镜L3的像侧面的曲率半径;

R7:第四透镜L4的物侧面的曲率半径;

R8:第四透镜L4的像侧面的曲率半径;

R9:第五透镜L5的物侧面的曲率半径;

R10:第五透镜L5的像侧面的曲率半径;

R11 :第六透镜L6的物侧面的曲率半径;

R12 :第六透镜L6的像侧面的曲率半径;

R13 :光学过滤片GF的物侧面的曲率半径;

R14 :光学过滤片GF的像侧面的曲率半径;

d:透镜的轴上厚度与透镜之间的轴上距离;

d0：光圈S1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；

nd:d线的折射率;

nd1 :第一透镜L1的d线的折射率;

nd2 :第二透镜L2的d线的折射率;

nd3 :第三透镜L3的d线的折射率;

nd4 :第四透镜L4的d线的折射率;

nd5 :第五透镜L5的d线的折射率;

nd6：第六透镜L6的d线的折射率；

ndg :光学过滤片GF的d线的折射率;

vd :阿贝数;

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；

vg：光学过滤片GF的阿贝数。

TTL :光学长度(第1透镜L1的物侧面到成像面的轴上距离)，单位为mm;

LB：从第六透镜L6的像侧面到像面的轴上距离（包含玻璃平板GF的厚度）；

IH :像高；

y=(x²/R)/[1+{1-(k+1)(x²/R²)}^1/2]+A4x⁴+A6x⁶+A8x⁸+A10x¹⁰+A12x¹²+A14x¹⁴+A16x¹⁶+A18x¹⁸+A20x²⁰ （1）

其中, k是圆锥系数,A4､A6､A8､A10､A12､A14､A16､A18､A20是非球面系数｡

为方便起见,各个透镜面的非球面使用上述公式(1)中所示的非球面。但是,本发明不限于该公式(1)表示的非球面多项式形式｡

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。

表1、表2示出了本发明第一实施方式的广角镜头10的设计数据。

【表1】

表2示出了本发明第一实施方式的广角镜头10中各透镜的非球面数据。

【表2】

图2、图3分别示出了波长为486nm、588nm和656nm的光经过第一实施方式的广角镜头10后的轴向像差以及倍率色差示意图。图4则示出了，波长为588nm的光经过第一实施方式的广角镜头10后的场曲及畸变示意图，图4的场曲S是弧矢方向的场曲,T是子午方向的场曲。

后出现的表7示出了各实施方式中的各条件式已规定的参数所对应的值｡

如表7所示,第一实施方式满足各条件式｡

在本实施方式中，所述广角镜头的入瞳直径ENPD为3.114mm，全视场像高IH为4.560mm，对角线方向的视场角2ω为78.048°，广角､超薄，其轴上､轴外色像差充分补正,且具有优秀的光学特征｡

（第二实施方式）

第二实施方式与第一实施方式基本相同，符号含义与第一实施方式相同，以下只列出不同点。

表3、表4示出本发明第二实施方式的广角镜头20的设计数据。

【表3】

表4示出本发明第二实施方式的广角镜头20中各透镜的非球面数据。

【表4】

图6、图7分别示出了波长为486nm、588nm和656nm的光经过第二实施方式的广角镜头20后的轴向像差以及倍率色差示意图。图8则示出了，波长为588nm的光经过第二实施方式的广角镜头20后的场曲及畸变示意图。

如表7所示,第二实施方式满足各条件式｡

在本实施方式中，第一透镜L1的焦距f1为4.813mm，第二透镜L2的焦距f2为-9.585mm，第三透镜L3的焦距f3为-159.751mm，第四透镜L4的焦距f4为57.481mm，第五透镜L5的焦距f5为3.762mm，第六透镜L6的焦距f6为-2.894mm，第六透镜L6的像侧面上的驻点到光轴的垂直距离为Yc62为1.545mm。

广角镜头10的整体焦距为5.607mm，光学总长TTL为6.500mm，后焦LB为1.200mm，FNO为1.763，所述广角镜头的入瞳直径ENPD为3.180mm，全视场像高IH为4.560mm，对角线方向的视场角2ω为77.40°，广角､超薄，其轴上､轴外色像差充分补正,且具有优秀的光学特征｡

（第三实施方式）

第三实施方式与第一实施方式基本相同，符号含义与第一实施方式相同，以下只列出不同点。

表5、表6示出本发明第三实施方式的广角镜头30的设计数据。

【表5】

表6示出本发明第三实施方式的广角镜头30中各透镜的非球面数据。

【表6】

图10、图11分别示出了波长为486nm、588nm和656nm的光经过第三实施方式的广角镜头30后的轴向像差以及倍率色差示意图。图12则示出了，波长为588nm的光经过第三实施方式的广角镜头30后的场曲及畸变示意图。

以下表7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。

在本实施方式中，第一透镜L1的焦距f1为4.939mm，第二透镜L2的焦距f2为-12.216mm，第三透镜L3的焦距f3为-67.867mm，第四透镜L4的焦距f4为40.013mm，第五透镜L5的焦距f5为4.182mm，第六透镜L6的焦距f6为-2.984mm，第六透镜L6的像侧面上的驻点到光轴的垂直距离为Yc62为1.615mm。

在本实施方式中，广角镜头10的整体焦距为5.664mm，光学总长TTL为6.498mm，后焦LB为1.198mm， FNO为1.780，所述广角镜头的入瞳直径ENPD为3.182mm，全视场像高IH为4.56mm，对角线方向的视场角2ω为77.047°，广角､超薄，其轴上､轴外色像差充分补正,且具有优秀的光学特征｡

表7示出各数值实施例的各条件式所规定的参数所对应的数值。

【表7】

条件式	实施例1	实施例2	实施例3
				R5/d5	29.51	11.49	24.42
R9/d9	47.20	15.49	35.13
				(R1+R2)/(R1-R2)	-1.08	-1.64	-1.70
d1/d3	2.80	3.00	4.00

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

1.一种广角镜头，其特征在于，从物侧开始依次配置有：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；所述第一透镜具有正屈折力，所述第二透镜具有负屈折力，所述第三透镜具有负屈折力，并且满足以下关系式：

10.00≤R5/d5≤30.00；

15.00≤R9/d9≤50.00；

-20.00≤(R1+R2)/(R1-R2)≤-1.00；

2.75≤d1/d3≤5.00；

其中，

R5表示所述第三透镜的物侧面的轴上曲率半径，

d5表示所述第三透镜的轴上厚度，

R9表示所述第五透镜的物侧面的轴上曲率半径，

d9表示所述第五透镜的轴上厚度，

R1表示所述第一透镜的物侧面的轴上曲率半径，

R2表示所述第一透镜的像侧面的轴上曲率半径，

d1表示所述第一透镜的轴上厚度，

d3表示所述第二透镜的轴上厚度。

2.根据权利要求1所述的广角镜头，其特征在于，还满足下列关系式：

0.05≤f2/f3≤0.20，

其中，

f2表示所述第二透镜的焦距，

f3表示所述第三透镜的焦距。

3.根据权利要求1所述的广角镜头，其特征在于，还满足下列关系式：

0.50≤f1/f≤2.00，

其中，

f1表示所述第一透镜的焦距，

f表示所述广角镜头整体的焦距。

4.根据权利要求3所述的广角镜头，其特征在于，还满足下列关系式：0.50≤f1/f≤1.00。

5.根据权利要求1所述的广角镜头，其特征在于，还满足下列关系式：

1.00≤(R3+R4)/(R3-R4)≤5.00，

其中，

R3表示所述第二透镜的物侧面的轴上曲率半径，

R4表示所述第二透镜的像侧面的轴上曲率半径。

6.根据权利要求5所述的广角镜头，其特征在于，还满足下列关系式：1.00≤(R3+R4)/(R3-R4)≤3.00。

7.根据权利要求3所述的广角镜头，其特征在于，还满足下列关系式：

0.10≤Yc62/TTL≤0.55，

其中，

Yc62表示所述第六透镜的像侧面上的驻点到光轴的垂直距离，

TTL表示所述广角镜头的光学总长。

8.根据权利要求1所述的广角镜头，其特征在于，所述第四透镜具有正屈折力，所述第五透镜具有正屈折力，所述第六透镜具有负屈折力。

9.根据权利要求1所述的广角镜头，其特征在于，所述广角镜头的FNO小于或等于2.00。

10.根据权利要求1所述的广角镜头，其特征在于，所述广角镜头满足下列关系式：-5.00≤(R1+R2)/(R1-R2)≤-1.00。