CN110231705A - 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，其自物侧至像侧依序包含：第一透镜，第二透镜，第三透镜，第四透镜，第五透镜；摄像光学镜头的焦距为f，第一透镜的焦距为f1，第三透镜的焦距为f3，第四透镜的焦距为f4，第五透镜的焦距为f5，第三透镜物侧面的曲率半径为R5，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，第三透镜的轴上厚度为d5，第四透镜的轴上厚度为d7，第四透镜像侧面到第五透镜物侧面的轴上距离为d8，满足下列关系式：‑8.00≤（f1+f3+f5）/f≤‑6.00；1.00≤(R7+R8)/(R7‑R8)≤3.00；R5/d5≤‑15.00；10.00≤d7/d8≤13.02；0.80≤f4/f≤1.50。本发明提供的摄像光学镜头具有良好光学性能的同时，满足大光圈、广角化、超薄化的设计要求。

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-Oxide Semiconductor 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，五片式透镜结构逐渐出现在镜头设计当中，常见的五片式透镜虽然已经具有较好的光学性能，但是其光焦度、透镜间距和透镜形状设置仍然具有一定的不合理性，导致透镜结构在具有良好光学性能的同时，无法满足大光圈、超薄化、广角化的设计要求。
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，其具有良好光学性能的同时，满足大光圈、超薄化、广角化的设计要求。
为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种所述摄像光学镜头，自物侧至像侧依序包含：具有负屈折力的第一透镜，具有正屈折力的第二透镜，具有负屈折力的第三透镜，具有正屈折力的第四透镜，以及具有负屈折力的第五透镜；
所述摄像光学镜头的焦距为f，所述第一透镜的焦距为f1，所述第三透镜的焦距为f3，所述第四透镜的焦距为f4，所述第五透镜的焦距为f5，所述第三透镜物侧面的曲率半径为R5，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，所述第三透镜的轴上厚度为d5，所述第四透镜的轴上厚度为d7，所述第四透镜像侧面到所述第五透镜物侧面的轴上距离为d8，满足下列关系式：
-8.00≤（f1+f3+f5）/f≤-6.00；
1.00≤(R7+R8)/(R7-R8)≤3.00；
R5/d5≤-15.00；
10.00≤d7/d8≤13.02；
0.80≤f4/f≤1.50。
优选的，所述第二透镜物侧面的曲率半径为R3，所述第二透镜像侧面的曲率半径为R4，且满足下列关系式：
0.30≤(R3+R4)/(R3-R4)≤0.70。
优选的，所述第一透镜物侧面的曲率半径为R1，所述第一透镜像侧面的曲率半径为R2，所述第一透镜的轴上厚度为d1，所述摄像光学镜头的光学总长为TTL，满足下列关系式：
-5.11≤f1/f≤-1.55；
-1.23≤(R1+R2)/(R1-R2)≤1.09；
0.03≤d1/TTL≤0.17。
优选的，所述第二透镜的焦距为f2，所述第二透镜的轴上厚度为d3，所述摄像光学镜头的光学总长为TTL，且满足下列关系式：
0.42≤f2/f≤1.72；
0.06≤d3/TTL≤0.27。
优选的，所述第三透镜像侧面的曲率半径为R6，所述摄像光学镜头的光学总长为TTL，且满足下列关系式：
-7.15≤f3/f≤-1.48；
0.40≤(R5+R6)/(R5-R6)≤1.24；
0.02≤d5/TTL≤0.08。
优选的，所述摄像光学镜头的光学总长为TTL，且满足下列关系式：
0.08≤d7/TTL≤0.35。
优选的，所述第五透镜物侧面的曲率半径为R9，所述第五透镜像侧面的曲率半径为R10，所述第五透镜的轴上厚度为d9，所述摄像光学镜头的光学总长为TTL，且满足下列关系式：
-4.14≤f5/f≤-0.83；
1.77≤(R9+R10)/(R9-R10)≤5.44；
0.04≤d9/TTL≤0.14。
优选的，所述摄像光学镜头的光学总长为TTL，所述摄像光学镜头的像高为IH，满足下列关系式：
TTL/IH≤2.00。
优选的，所述摄像光学镜头的Fno，满足下列关系式：
Fno≤2.25。
优选的，所述第一透镜与所述第二透镜的组合焦距为f12，满足下列关系式：
0.49≤f12/f≤2.25。
本发明的有益效果在于: 根据本发明的摄像光学镜头具有良好光学性能，且具有大光圈、广角化、超薄化的特性，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
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：
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
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）
请参考附图，本发明提供了一种摄像光学镜头10。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包括五个透镜。具体的，所述摄像光学镜头10，由物侧至像侧依序包括：第一透镜L1、光圈S1、第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4以及第五透镜L5。第五透镜L5和像面Si之间可设置有光学过滤片（filter）GF等光学元件。
在本实施方式中，定义所述摄像光学镜头10的焦距为f，所述第一透镜L1的焦距为f1，所述第三透镜L3的焦距为f3，所述第五透镜L5的焦距为f5，满足下列关系式：-8.00≤（f1+f3+f5）/f≤-6.00；规定了所述第一透镜L1、所述第三透镜L3和所述第五透镜L5的焦距之和与所述摄像光学镜头10的焦距的比值，可适当配置第一透镜L1、第三透镜L3和第五透镜L5的焦距，对光学系统的像差进行校正，进而提升成像品质。
所述第四透镜L4物侧面的曲率半径为R7，以及所述第四透镜L4像侧面的曲率半径为R8，满足下列关系式：1.00≤(R7+R8)/(R7-R8)≤3.00；规定了第四透镜L4的形状，可以缓和光线经过镜片的偏折程度，有效减小像差。
所述第三透镜L3物侧面的曲率半径为R5，所述第三透镜L3的轴上厚度为d5，满足下列关系式：R5/d5≤-15.00；规定了所述第三透镜L3的形状，在条件范围内有利于镜片加工。
所述第四透镜L4的轴上厚度为d7，所述第四透镜L4像侧面到所述第五透镜L5物侧面的轴上距离为d8，满足下列关系式：10.00≤d7/d8≤13.02；规定了所述第四透镜L4的轴上厚度和所述第四透镜L4像侧面到所述第五透镜L5物侧面的轴上距离的比值，在条件范围内有利于压缩系统总长。
所述第四透镜L4的焦距为f4，满足下列关系式：0.80≤f4/f≤1.50；规定了所述第四透镜L4的焦距和所述摄像光学镜头10的焦距的比值，在条件范围内，通过光焦度的合理分配，使得系统具有较佳的成像品质，有助于提高光学系统性能。
定义所述第二透镜L2物侧面的曲率半径为R3，以及所述第二透镜L2像侧面的曲率半径为R4，且满足下列关系式：0.30≤(R3+R4)/(R3-R4)≤0.70；规定了所述第二透镜L2的形状，有利于平衡系统球差。
定义所述第一透镜L1的焦距为f1，满足下列关系式：-5.11≤f1/f≤-1.55；规定了第一透镜L1的焦距与整体焦距的比值，在条件式范围内，所述第一透镜L1具有适当的负屈折力，有利于减小系统像差，同时有利于镜头向超薄化、广角化发展。
所述第一透镜L1物侧面的曲率半径为R1，所述第一透镜L1像侧面的曲率半径为R2，满足下列关系式：-1.23≤(R1+R2)/(R1-R2)≤1.09；合理控制第一透镜L1的形状，使得第一透镜L1能够有效地校正系统球差。
所述摄像光学镜头10的光学总长为TTL，所述第一透镜L1的轴上厚度为d1，满足下列关系式：0.03≤d1/TTL≤0.17，在条件范围内，有利于实现超薄化。
定义所述第二透镜L2的焦距为f2，满足下列关系式：0.42≤f2/f≤1.72，通过将第二透镜L2的正光焦度控制在合理范围，有利于矫正光学系统的像差。
所述第二透镜L2的轴上厚度为d3，满足下列关系式：0.06≤d3/TTL≤0.27，在条件范围内，有利于实现超薄化。
定义所述第三透镜L3的焦距为f3，满足下列关系式：-7.15≤f3/f≤-1.48，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。
所述第三透镜L3物侧面的曲率半径为R5，以及所述第三透镜L3像侧面的曲率半径为R6，满足下列关系式：0.40≤(R5+R6)/(R5-R6)≤1.24；规定了第三透镜的形状，在条件式规定范围内，可以缓和光线经过镜片的偏折程度，有效减小像差。
所述第三透镜L3的轴上厚度为d5，满足下列关系式：0.02≤d5/TTL≤0.08，在条件范围内，有利于实现超薄化。
定义所述第四透镜L4的轴上厚度为d7，满足下列关系式：0.08≤d7/TTL≤0.35，在条件范围内，有利于实现超薄化。
定义所述第五透镜L5的焦距为f5，满足下列关系式：-4.14≤f5/f≤-0.83。对第五透镜L5的限定可有效的使得摄像光学镜头的光线角度平缓，降低公差敏感度。
所述第五透镜物侧面的曲率半径为R9，以及所述第五透镜像侧面的曲率半径为R10，且满足下列关系式：1.77≤(R9+R10)/(R9-R10)≤5.44。规定了第五透镜L5的形状，在范围内时，随着超薄化、广角化的发展，有利于补正轴外画角的像差等问题。
所述第五透镜L5的轴上厚度为d9，满足下列关系式：0.04≤d9/TTL≤0.14，在条件范围内，有利于实现超薄化。
进一步的，定义所述摄像光学镜头10的光学总长为TTL，所述摄像光学镜头10的像高为IH，满足下列关系式：TTL/IH≤2.00，有利于实现超薄化。
定义所述摄像光学镜头10的Fno，满足下列关系式：Fno≤2.25，有利于实现大光圈，使得成像性能好。
定义所述第一透镜L1与所述第二透镜L2的组合焦距为f12，满足下列关系式：0.49≤f12/f≤2.25；在条件范围内，可消除所述摄像光学镜头10的像差与歪曲，且可压制摄像光学镜头后焦距，维持影像镜片系统组小型化。
即当满足上述关系，使得摄像光学镜头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；根据该摄像光学镜头10的特性，该摄像光学镜头10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。
下面将用实例进行说明本发明的摄像光学镜头10。各实例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。
TTL：光学总长(第一透镜L1的物侧面到像面Si的轴上距离)，单位为mm；
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示出本发明第一实施方式的摄像光学镜头10的设计数据。
【表1】
其中，各符号的含义如下。
S1： 光圈；
R： 光学面的曲率半径；
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：光学过滤片GF的物侧面的曲率半径；
R12：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的像侧面到光学过滤片GF的物侧面的轴上距离；
d11：光学过滤片GF的轴上厚度；
d12：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；
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；
vg：光学过滤片GF的阿贝数。
表2示出本发明第一实施方式的摄像光学镜头10中各透镜的非球面数据。
【表2】
其中，k是圆锥系数，A4、A6、A8、A10、A12、A14、A16、A18、A20是非球面系数。
y=(x2/R)/[1+{1-(k+1)(x2/R2)}1/2]+A4x4+A6x6+A8x8+A10x10+A12x12+A14x14+A16x16+A18x18+A20x20 （1）
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。
表3、表4示出本发明第一实施方式的摄像光学镜头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。
【表3】
【表4】
图2、图3分别示出了波长为435nm、470nm、510nm、555nm、610nm和650nm的光经过第一实施方式的摄像光学镜头10后的轴向像差和倍率色差示意图。图4则示出了波长为555nm的光经过第一实施方式的摄像光学镜头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。
后出现的表13、表14示出各实施方式一、二、三中各种参数所对应的值与各条件式所对应的值。
如表13、表14所示，第一实施方式满足各参数所对应的值及各条件式所对应的值。
在本实施方式中，所述摄像光学镜头的入瞳直径为0.742mm，所述摄像光学镜头的像高IH 为2.300mm，对角线方向的视场角为119.80°，使得所述摄像光学镜头10广角化、超薄化，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，该第二实施方式的摄像光学镜头20的结构形式请参图5所示，以下只列出不同点。
表5、表6示出本发明第二实施方式的摄像光学镜头20的设计数据。
【表5】
表6示出本发明第二实施方式的摄像光学镜头20中各透镜的非球面数据。
【表6】
表7、表8示出本发明第二实施方式的摄像光学镜头20中各透镜的反曲点以及驻点设计数据。
【表7】
【表8】
图6、图7分别示出了波长为435nm、470nm、510nm、555nm、610nm和650nm的光经过第二实施方式的摄像光学镜头20后的轴向像差和倍率色差示意图。图8则示出了波长为555nm的光经过第二实施方式的摄像光学镜头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。
如表13、表14所示，第二实施方式满足各参数所对应的值及各条件式所对应的值。
在本实施方式中，所述摄像光学镜头的入瞳直径为0.742mm，所述摄像光学镜头的像高IH 为2.300mm，对角线方向的视场角为119.80°，使得所述摄像光学镜头20广角化、超薄化，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，该第三实施方式的摄像光学镜头30的结构形式请参图9所示，以下只列出不同点。
表9、表10示出本发明第三实施方式的摄像光学镜头30的设计数据。
【表9】
表10示出本发明第三实施方式的摄像光学镜头30中各透镜的非球面数据。
【表10】
表11、表12示出本发明第三实施方式的摄像光学镜头30中各透镜的反曲点以及驻点设计数据。
【表11】
【表12】
图10、图11分别示出了波长为435nm、470nm、510nm、555nm、610nm和650nm的光经过第三实施方式的摄像光学镜头30后的轴向像差和倍率色差示意图。图12则示出了，波长为555nm的光经过第三实施方式的摄像光学镜头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。
如表13、表14所示，第三实施方式满足各参数所对应的值及各条件式所对应的值。
在本实施方式中，所述摄像光学镜头的入瞳直径为0.741mm，所述摄像光学镜头的像高IH 为2.300mm，对角线方向的视场角为119.80°，使得所述摄像光学镜头30广角化、超薄化，其轴上、轴外色像差充分补正，且具有优秀的光学特征。
【表13】
【表14】
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 (10)

1.一种摄像光学镜头，其特征在于，所述摄像光学镜头，自物侧至像侧依序包含：具有负屈折力的第一透镜，具有正屈折力的第二透镜，具有负屈折力的第三透镜，具有正屈折力的第四透镜，以及具有负屈折力的第五透镜；
所述摄像光学镜头的焦距为f，所述第一透镜的焦距为f1，所述第三透镜的焦距为f3，所述第四透镜的焦距为f4，所述第五透镜的焦距为f5，所述第三透镜物侧面的曲率半径为R5，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，所述第三透镜的轴上厚度为d5，所述第四透镜的轴上厚度为d7，所述第四透镜像侧面到所述第五透镜物侧面的轴上距离为d8，满足下列关系式：
-8.00≤（f1+f3+f5）/f≤-6.00；
1.00≤(R7+R8)/(R7-R8)≤3.00；
R5/d5≤-15.00；
10.00≤d7/d8≤13.02；
0.80≤f4/f≤1.50。
2.根据权利要求1所述的摄像光学镜头，其特征在于，所述第二透镜物侧面的曲率半径为R3，所述第二透镜像侧面的曲率半径为R4，且满足下列关系式：
0.30≤(R3+R4)/(R3-R4)≤0.70。
3.根据权利要求1所述的摄像光学镜头，其特征在于，所述第一透镜物侧面的曲率半径为R1，所述第一透镜像侧面的曲率半径为R2，所述第一透镜的轴上厚度为d1，所述摄像光学镜头的光学总长为TTL，满足下列关系式：
-5.11≤f1/f≤-1.55；
-1.23≤(R1+R2)/(R1-R2)≤1.09；
0.03≤d1/TTL≤0.17。
4.根据权利要求1所述的摄像光学镜头，其特征在于，所述第二透镜的焦距为f2，所述第二透镜的轴上厚度为d3，所述摄像光学镜头的光学总长为TTL，且满足下列关系式：
0.42≤f2/f≤1.72；
0.06≤d3/TTL≤0.27。
5.根据权利要求1所述的摄像光学镜头，其特征在于，所述第三透镜像侧面的曲率半径为R6，所述摄像光学镜头的光学总长为TTL，且满足下列关系式：
-7.15≤f3/f≤-1.48；
0.40≤(R5+R6)/(R5-R6)≤1.24；
0.02≤d5/TTL≤0.08。
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光学总长为TTL，且满足下列关系式：
0.08≤d7/TTL≤0.35。
7.根据权利要求1所述的摄像光学镜头，其特征在于，所述第五透镜物侧面的曲率半径为R9，所述第五透镜像侧面的曲率半径为R10，所述第五透镜的轴上厚度为d9，所述摄像光学镜头的光学总长为TTL，且满足下列关系式：
-4.14≤f5/f≤-0.83；
1.77≤(R9+R10)/(R9-R10)≤5.44；
0.04≤d9/TTL≤0.14。
8.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为TTL，所述摄像光学镜头的像高为IH，满足下列关系式：
TTL/IH≤2.00。
9.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Fno，满足下列关系式：
Fno≤2.25。
10.根据权利要求1所述的摄像光学镜头，其特征在于，所述第一透镜与所述第二透镜的组合焦距为f12，满足下列关系式：
0.49≤f12/f≤2.25。
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