CN110007442A - 摄像光学镜头 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种摄像光学镜头，由物侧至像侧的方向上，摄像光学镜头依次包括一光圈、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、一具有正屈折力的第四透镜及一具有负屈折力的第五透镜，其中，第三透镜的物侧面的曲率半径为R5，第三透镜的像侧面的曲率半径为R6，第二透镜的焦距为f2，第三透镜的焦距为f3，上述参数满足以下关系式：4.00≤R5/R6≤4.50；0.55≤f2/f3≤0.70；该摄像光学镜头在具有良好的光学性能的同时，还满足广角化、超薄化的设计要求。
Description
【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】
随着摄像技术的发展，摄像光学镜头被广泛地应用在各式各样的电子产品中，例如智能手机、数码相机等。为方便携带，人们越来越追求电子产品的轻薄化，因此，具备良好成像品质的小型化摄像光学镜头俨然成为目前市场的主流。
传统电子产品上的摄像光学镜头多采用四片式、五片式、六片式甚至七片式透镜结构，然而为了进一步压缩摄像光学镜头的总长度，各透镜的光焦度分配、形状设置不充分，从而导致摄像光学镜头的广角化、超薄化仍然不够充分。
因此，有必要提供一种具有良好的光学性能且满足广角化、超薄化设计要求的摄像光学镜头。
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种摄像光学镜头，旨在解决传统的摄像光学镜头广角化、超薄化不充分的问题。
本发明的技术方案如下：
一种摄像光学镜头，由物侧至像侧依次包括：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、一具有正屈折力的第四透镜及一具有负屈折力的第五透镜；
其中，所述第三透镜的物侧面的曲率半径为R5，所述第三透镜的像侧面的曲率半径为R6，所述第二透镜的焦距为f2，所述第三透镜的焦距为f3，满足下列关系式：
4.00≤R5/R6≤4.50；
0.55≤f2/f3≤0.70。
在其中一个实施例中，所述第三透镜的轴上厚度为d5，所述第三透镜的像侧面到所述第四透镜的物侧面的轴上距离为d6，满足下列关系式：
1.00≤d5/d6≤1.20。
在其中一个实施例中，所述第五透镜的物侧面的曲率半径为R9，所述第五透镜的像侧面的曲率半径为R10，满足下列关系式：
-0.40≤(R9+R10)/(R9-R10)≤-0.29。
在其中一个实施例中，所述摄像光学镜头的光学长度为TTL，所述摄像光学镜头的像高为IH，满足下列关系式：
TTL/IH≤1.283。
在其中一个实施例中，所述摄像光学镜头的焦数为FNO，满足下列关系式：
FNO≤2.03。
在其中一个实施例中，所述摄像光学镜头整体的焦距为f，所述第三透镜的焦距为f3，满足下列关系式：
-12.87≤f3/f≤-3.51。
在其中一个实施例中，所述摄像光学镜头整体的焦距为f，所述第二透镜的焦距为f2，满足下列关系式：
-7.37≤f2/f≤-2.33。
本发明的有益效果在于：
相对于现有技术而言，本发明规定了第三透镜物侧面曲率半径与第三透镜像侧面曲率半径的比值，缓和光线经过摄像光学镜头的偏折程度，有效减小像差，规定了第二透镜焦距与第三透镜焦距的比值，有效分配第二透镜和第三透镜的光焦度，对像差进行校正，以提升成像品质，通过上述透镜的配置方式，对镜头的光焦度、间隔和形状进行了合理化配置，使摄像光学镜头在具有良好光学性能的同时，满足广角化和超薄化的设计要求。
【附图说明】
图1是实施方式一的摄像光学镜头的结构示意图；
图2是图1所示的摄像光学镜头的轴向像差示意图；
图3是图1所示的摄像光学镜头的倍率色差示意图；
图4是图1所示的摄像光学镜头的场曲及畸变示意图；
图5是实施方式二的摄像光学镜头的结构示意图；
图6是图5所示的摄像光学镜头的轴向像差示意图；
图7是图5所示的摄像光学镜头的倍率色差示意图；
图8是图5所示的摄像光学镜头的场曲及畸变示意图；
图9是实施方式三的摄像光学镜头的结构示意图；
图10是图9所示的摄像光学镜头的轴向像差示意图；
图11是图9所示的摄像光学镜头的倍率色差示意图；
图12是图9所示的摄像光学镜头的场曲及畸变示意图。
【具体实施方式】
下面结合附图和实施方式对本发明作进一步说明。
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。
以下为实施方式一：
请一并参阅图1至图4，本发明提供了实施方式一的摄像光学镜头10。在图1中，左侧为物侧，右侧为像侧，摄像光学镜头10主要包括同轴设置的五个透镜，从物侧至像侧依次为第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4及第五透镜L5。在第一透镜L1的物侧面还设有光圈S1，在第五透镜L5与像面Si之间设有玻璃平板GF，玻璃平板GF可以是玻璃盖板，也可以是光学过滤片。
在本实施方式中，第一透镜L1具有正屈折力，其物侧面为凸面，其像侧面为平面；第二透镜L2具有负屈折力，其物侧面为平面，其像侧面为凹面；第三透镜L3具有负屈折力，其物侧面为凹面，其像侧面为凸面；第四透镜L4具有正屈折力，其物侧面为凹面，其像侧面为凸面；第五透镜L5具有负屈折力，其物侧面为凹面，像侧面为凸面。
其中，第三透镜L3的物侧面的曲率半径为R5，第三透镜L3的像侧面的曲率半径为R6，第二透镜L2的焦距为f2，第三透镜L3的焦距为f3。R5、R6、f2及f3满足下列关系式：
4.00≤R5/R6≤4.50 (1)
0.55≤f2/f3≤0.70 (2)
其中，条件式(1)规定了第三透镜L3的形状，在条件式(1)规定的范围内，可以缓和光线经过摄像光学镜头的偏折程度，有效减小像差。
当f2/f3满足条件式(2)时，可有效分配第二透镜L2、第三透镜L3的光焦度，对摄像光学镜头的像差进行校正，进而提升成像品质。
在本实施方式中，第三透镜L3在光轴上的厚度，也即第三透镜L3的轴上长度为d5，第三透镜L3与第四透镜L4之间在光轴上的间距，也即第三透镜L3的像侧面到第四透镜L4的物侧面的轴上距离为d6，d5和d6满足下列关系式：
1.00≤d5/d6≤1.20 (3)
条件式(3)规定了第三透镜L3的轴上长度和第三透镜L3的像侧面到第四透镜L4的物侧面的轴上距离的比值，在条件式(3)规定的范围内，有助于各透镜的加工和光学透镜10的组装。
进一步，第五透镜L5的物侧面的曲率半径为R9，第五透镜L5的像侧面的曲率半径为R10，R9和R10满足下列关系式：
-0.40≤(R9+R10)/(R9-R10)≤-0.29 (4)
条件式(4)规定了第五透镜L5的形状，在条件式(4)规定的范围内，可以缓和光线经过摄像光学镜头的偏折程度，有效减小像差。
另外，在本实施方式中，摄像光学镜头整体的焦距为f，f与f2、f3满足下列关系式：
-7.37≤f2/f≤-2.33 (5)
-12.87≤f3/f≤-3.51 (6)
当f2/f满足条件式(5)时，可有效分配第二透镜L2的光焦度，对摄像光学镜头的像差进行校正，进而提升成像品质。同理，当f3/f满足条件式(6)时，可有效分配第三透镜L3的光焦度，对摄像光学镜头的像差进行校正，进而提升成像品质。此外，本实施方式提供的摄像光学镜头10中，各透镜的表面可以设置为非球面，非球面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，因此可以有效降低摄像光学镜头10的总长度。在本实施方式中，各个透镜的物侧面和像侧面均为非球面。
值得一提的是，由于第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4、第五透镜L5具有如前所述的结构和参数关系，因此，摄像光学镜头10能够合理分配各透镜的光焦度、间隔和形状，并因此校正了各类像差。
而且，本实施方式中：TTL/IH≤1.283，FNO≤2.03，其中，TTL为摄像光学镜头10的光学长度，IH为摄像光学镜头10的像高，FNO为焦数，也即有效焦距与入射瞳孔径的比值。如此，摄像光学镜头10实现了在具有良好光学成像性能的同时，还能满足大光圈、广角化、超薄化的设计要求。
另外，各透镜的物侧面和像侧面中的至少一个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。
以下示出了图1所示的摄像光学镜头10的设计数据。
表1列出了本发明实施方式一中构成摄像光学镜头10的第一透镜L1～第五透镜L5的物侧面曲率半径和像侧面曲率半径R、各透镜的轴上厚度、相邻两透镜间的距离d、折射率nd及阿贝数νd。表2示出了摄像光学镜头10的圆锥系数k与非球面系数。需要说明的是，本实施方式中，R与d的单位均为毫米(mm)。
【表1】
上表中各符号的含义如下。
R：光学面的曲率半径；S1：光圈；R1：第一透镜L1的物侧面；R2：第一透镜L1的像侧面；R3：第二透镜L2的物侧面；R4：第二透镜L2的像侧面；R5：第三透镜L3的物侧面；R6：第三透镜L3的像侧面；R7：第四透镜L4的物侧面；R8：第四透镜L4的像侧面；R9：第五透镜L5的物侧面；R10：第五透镜L5的像侧面；R11:玻璃平板GF的物侧面；R12:玻璃平板GF的像侧面；
d：各透镜的轴上厚度或相邻两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的像侧面到玻璃平板GF的物侧面的轴上距离；d11：玻璃平板GF的轴上厚度；d12：玻璃平板GF的像侧面到像面Si的轴上距离；
nd：折射率；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；ndg：玻璃平板GF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；vg：玻璃平板GF的阿贝数。
【表2】
在表2中，k是圆锥系数，A4、A6、A8、A10、A12、A14、A16、A18、A20是非球面系数。
【表3】
【表4】
| 驻点个数 | 驻点位置1 | 驻点位置2 | |
| P1R1 | 0 | 0 | 0 |
| P1R2 | 1 | 0.685 | 0 |
| P2R1 | 0 | 0 | 0 |
| P2R2 | 0 | 0 | 0 |
| P3R1 | 1 | 0.115 | 0 |
| P3R2 | 1 | 0.285 | 0 |
| P4R1 | 0 | 0 | 0 |
| P4R2 | 0 | 0 | 0 |
| P5R1 | 2 | 1.965 | 2.235 |
| P5R2 | 1 | 0.665 | 0 |
表3、表4示出本实施例的摄像光学镜头10中各透镜的反曲点以及驻点设计数据。其中，P1R1、P1R2分别代表第一透镜L1的物侧面和像侧面，P2R1、P2R2分别代表第二透镜L2的物侧面和像侧面，P3R1、P3R2分别代表第三透镜L3的物侧面和像侧面，P4R1、P4R2分别代表第四透镜L4的物侧面和像侧面，P5R1、P5R2分别代表第五透镜L5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。
另外，在后续的表13中，还列出了实施方式一中各种参数与条件式中已规定的参数所对应的值。
图2、图3分别示出了波长为656nm、588nm、546nm、486nm和436nm的光经过摄像光学镜头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546nm的光经过摄像光学镜头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。
在本实施方式中，摄像光学镜头10的像高为IH，视场角为FOV，入瞳直径为ENPD，其中，IH＝2.911mm，对角线方向的FOV＝82.48deg，ENPD＝1.5812，如此，摄像光学镜头10具有大光圈、超薄、广角，且具有优秀的成像性能。
以下为实施方式二：
图5是实施方式二中摄像光学镜头20的结构示意图，实施方式二与实施方式一基本相同，以下列表中符号含义与实施方式一也相同，故对于相同的部分此处不再赘述，以下仅列出不同点。
表5和表6分别示出本发明实施方式二的摄像光学镜头20的设计数据。
【表5】
【表6】
表7、表8示出摄像光学镜头20中各透镜的反曲点及驻点设计数据。
【表7】
【表8】
| 驻点个数 | 驻点位置1 | |
| P1R1 | 0 | 0 |
| P1R2 | 1 | 0.665 |
| P2R1 | 0 | 0 |
| P2R2 | 0 | 0 |
| P3R1 | 1 | 0.135 |
| P3R2 | 1 | 0.315 |
| P4R1 | 0 | 0 |
| P4R2 | 0 | 0 |
| P5R1 | 1 | 1.955 |
| P5R2 | 1 | 0.635 |
另外，在后续的表13中，还列出了实施方式二中各种参数与条件式中已规定的参数所对应的值。
图6、图7分别示出了波长为656nm、588nm、546nm、486nm和436nm的光经过摄像光学镜头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546nm的光经过摄像光学镜头20后的场曲及畸变示意图。图8的场曲S是弧矢方向的场曲，T是子午方向的场曲。
在本实施方式中，摄像光学镜头20的像高为IH，视场角为FOV，入瞳直径为ENPD，其中，IH＝2.911mm，对角线方向的FOV＝82.06deg，ENPD＝1.5935，如此，摄像光学镜头20具有大光圈、超薄、广角，且具有优秀的成像性能。
以下为实施方式三：
图9是实施方式三中摄像光学镜头30的结构示意图，实施方式三与实施方式一基本相同，以下列表中符号含义与实施方式一也相同，故对于相同的部分此处不再赘述，以下仅列出不同点。
表9和表10分别示出本发明实施方式三的摄像光学镜头30的设计数据。
【表9】
【表10】
表11、表12示出摄像光学镜头30中各透镜的反曲点及驻点设计数据。
【表11】
| 反曲点个数 | 反曲点位置1 | 反曲点位置2 | |
| P1R1 | 1 | 0.765 | 0 |
| P1R2 | 1 | 0.365 | 0 |
| P2R1 | 2 | 0.225 | 0.375 |
| P2R2 | 0 | 0 | 0 |
| P3R1 | 1 | 0.085 | 0 |
| P3R2 | 2 | 0.175 | 0.845 |
| P4R1 | 2 | 0.915 | 1.185 |
| P4R2 | 2 | 0.785 | 1.305 |
| P5R1 | 1 | 0.965 | 0 |
| P5R2 | 2 | 0.295 | 2.045 |
【表12】
| 驻点个数 | 驻点位置1 | |
| P1R1 | 0 | 0 |
| P1R2 | 1 | 0.655 |
| P2R1 | 0 | 0 |
| P2R2 | 0 | 0 |
| P3R1 | 1 | 0.135 |
| P3R2 | 1 | 0.295 |
| P4R1 | 0 | 0 |
| P4R2 | 0 | 0 |
| P5R1 | 1 | 1.955 |
| P5R2 | 1 | 0.605 |
另外，在后续的表13中，还列出了实施方式三中各种参数与条件式中已规定的参数所对应的值。
图10、图11分别示出了波长为656nm、588nm、546nm、486nm和436nm的光经过摄像光学镜头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546nm的光经过摄像光学镜头30后的场曲及畸变示意图。图12的场曲S是弧矢方向的场曲，T是子午方向的场曲。
在本实施方式中，摄像光学镜头30的像高为IH，视场角为FOV，入瞳直径为ENPD，其中，IH＝2.911mm，对角线方向的FOV＝81.88deg，ENPD＝1.5999，如此，摄像光学镜头30具有大光圈、超薄、广角，且具有优秀的成像性能。
以下表13根据上述条件式列出了实施方式一、实施方式二、实施方式三、实施方式四中对应条件式(1)、(2)、(3)、(4)的数值，以及其他相关参数的取值。
【表13】
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 备注 | |
| R5/R6 | 4.384 | 4.499 | 4.000 | 条件式(1) |
| f2/f3 | 0.628 | 0.700 | 0.550 | 条件式(2) |
| d5/d6 | 1.152 | 1.199 | 1.004 | 条件式(3) |
| (R9+R10)/(R9-R10) | -0.301 | -0.290 | -0.400 | 条件式(4) |
| Fno | 2.03 | 2.03 | 2.03 | |
| 2ω | 82.48 | 82.06 | 81.88 | |
| f | 3.208 | 3.232 | 3.245 | |
| f1 | 2.725 | 2.732 | 2.740 | |
| f2 | -11.205 | -11.909 | -11.489 | |
| f3 | -17.855 | -17.013 | -20.873 | |
| f4 | 2.872 | 3.042 | 3.038 | |
| f5 | -2.044 | -2.083 | -2.032 | |
| TTL | 3.735 | 3.735 | 3.735 | |
| LB | 0.686 | 0.663 | 0.659 | |
| IH | 2.911 | 2.911 | 2.911 |
以上所述的仅是本发明的实施方式，在此应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出改进，但这些均属于本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种摄像光学镜头，其特征在于，由物侧至像侧依次包括：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、一具有正屈折力的第四透镜及一具有负屈折力的第五透镜；
其中，所述第三透镜的物侧面的曲率半径为R5，所述第三透镜的像侧面的曲率半径为R6，所述第二透镜的焦距为f2，所述第三透镜的焦距为f3，满足下列关系式：
4.00≤R5/R6≤4.50；
0.55≤f2/f3≤0.70。
2.根据权利要求1所述的摄像光学镜头，其特征在于，所述第三透镜的轴上厚度为d5，所述第三透镜的像侧面到所述第四透镜的物侧面的轴上距离为d6，满足下列关系式：
1.00≤d5/d6≤1.20。
3.根据权利要求1所述的摄像光学镜头，其特征在于，所述第五透镜的物侧面的曲率半径为R9，所述第五透镜的像侧面的曲率半径为R10，满足下列关系式：
-0.40≤(R9+R10)/(R9-R10)≤-0.29。
4.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长度为TTL，所述摄像光学镜头的像高为IH，满足下列关系式：
TTL/IH≤1.283。
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焦数为FNO，满足下列关系式：
FNO≤2.03。
6.根据权利要求1所述的摄像光学镜头，其特征在于，所述摄像光学镜头整体的焦距为f，所述第三透镜的焦距为f3，满足下列关系式：
-12.87≤f3/f≤-3.51。
7.根据权利要求1所述的摄像光学镜头，其特征在于，所述摄像光学镜头整体的焦距为f，所述第二透镜的焦距为f2，满足下列关系式：
-7.37≤f2/f≤-2.33。
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