CN110320638A - 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设置的第一透镜元件、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，所述光学镜头满足如下关系式：D/TTL>1.32，D/L>1.22，其中，D是光学镜头的最大成像圆直径，TTL为第一表面到成像面之间的距离，L为第十二表面的出光面有效直径。

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和普及，大多电子产品，例如手机，平板电脑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。
从电子产品自身发展来看，电子产品的设计逐渐趋向轻薄化，使得所述光学镜头必须具有较小的尺寸和较小的出光面直径才能更好的与轻薄化电子产品搭配使用。进一步地，从消费者来看，搭载在电子产品中的光学镜头需要具有高解析度以实现较高的成像品质，所述光学镜头需要更广泛的视角以拍摄较多的景物，以及所述光学镜头需要大光圈以满足在弱光环境下的拍照需求等。
然而，目前的大多数光学镜头来说，难以满足在较小尺寸的条件下实现广角成像和较高的成像品质。
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、广角的光学镜头。
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设置的第一透镜元件、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，所述光学镜头满足如下关系式：D/TTL>1.32，D/L>1.22，0.017>|Z/Y|≧0，8.35>D/(2*Y)>8.09，其中，D是光学镜头的最大成像圆直径， TTL为第一表面到成像面之间的距离，L为第十二表面的出光面有效直径，Z 为第九表面有效径曲面凹陷最低点到第九表面中心的水平距离，Y是第九表面有效径曲面凹陷最低点到第九表面中心的垂直距离。
进一步地，还包括设置于所述第一透镜元件与所述物侧面之间的光圈、以及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，所述光圈位于所述光轴上且靠近所述第一表面，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。
进一步地，所述第一表面为朝向物侧方向凸伸的凸曲面，所述第二表面为朝向所述像侧凹曲面，所述第三表面为朝向物方的凸曲面，所述第四表面为朝向像方的凹曲面，所述第五表面为朝向物方的凹曲面，所述第六表面为朝向像方的凸曲面，所述第七表面为朝向物方的凹曲面，所述第八表面为朝向像方的凸曲面，所述第九表面边缘为平面，所述第九表面中部为朝向物方的凹曲面，所述第十表面为朝向所述像方的凸曲面，所述第十一表面为朝向物方的凹曲面，所述第十二表面中部为朝向像方的凹曲面，所述第十二表面边缘为朝向像方的凸曲面。
进一步地，第一透镜元件、第四透镜元件以及所述第五透镜元件具有正屈光度，第二透镜元件、所述第三透镜元件以及所述第六透镜元件具有负屈光度。
进一步地，所述光学镜头进一步满足如下关系： 0.67>|G4R1/F4|>|G1R1/F1|>|G2R2/F2|>0.27， 3.84>|G4R2/F4|>|G1R2/F1|>|G2R1/F2|>0.73，其中，G1R1为第一表面的曲率半径，G1R2为第二表面的曲率半径，G2R1为第三表面的曲率半径，G2R2 为第四表面的曲率半径，G4R1为第七表面的曲率半径，G4R2为第八表面的曲率半径，F1为第一透镜元件的焦距，F2为第二透镜元件的焦距，F4为第四透镜元件的焦距。
进一步地，所述光学镜头进一步满足如下关系：G5R1/F5<G6R2/F6， |G5R2/F5|<|G6R1/F6|，其中，G5R1为第九表面的曲率半径，G5R2为第十表面的曲率半径，F5为第五透镜元件的焦距，F6为第六透镜元件的焦距。
进一步地，所述光学镜头进一步满足如下关系：G1R1/F1>0.33， G1R2/F1<2.05，G2R1/F2<-0.73，G2R2/F2<-0.27。
进一步地，所述光学镜头进一步满足如下关系：G4R1/F4<0.67， G4R2/F4>3.55，G5R1/F5<-13.70，G5R2/F5<-0.42。
进一步地，所述光学镜头进一步满足如下关系：8.70>G6R1/F6>-16.58， G6R2/F6<-0.43，其中，F6为第六透镜元件的焦距。
进一步地，所述光学镜头进一步满足如下关系：Vd1>42,Vd3>42,Vd5>42, Vd6>42，Vd2<33,Vd4<33，其中，Vd1为第一透镜元件的阿贝数，Vd2为第二透镜元件的阿贝数，Vd3为第三透镜元件的阿贝数，Vd4为第四透镜元件的阿贝数，Vd5为第五透镜元件的阿贝数，Vd6为第六透镜元件的阿贝数。
本发明所述光学镜头实现大光圈、广的视角，同时减小了光学镜头的整体尺寸和出光面有效直径，以及提高了光学镜头的成像品质。
附图说明
图1所示为本发明第一实施例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的成像场曲特性曲线图。
图4所示为本发明第一实施例中所述光学镜头对可见光成像畸变特性曲线图。
图5所示为本发明第一实施例中所述光学镜头对可见光的MTF(optical transferfunction)特性曲线图。
图6所示为本发明第二实施例中所述光学镜头的结构示意图。
图7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球差分布特性曲线图。
图8所示为本发明第二实施例中所述光学镜头对可见光成像场曲特性曲线图。
图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畸变特性曲线图。
图10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MTF特性曲线图。
主要元件符号说明
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，本发明第一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具有正屈光度，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为朝向所述像侧凹曲面。
所述光学镜头进一步包括设置在所述第一透镜元件10与所述物侧面之间的一光圈120。所述光圈120位于所述光轴110上且靠近所述第一表面101。
所述第二透镜元件20具有负屈光度。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为朝向物方的凸曲面。所述第四表面202为朝向像方的凹曲面。
所述第三透镜元件30具有负屈光度。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为朝向物方的凹曲面。所述第六表面302为朝向像方的凸曲面。
第四透镜元件40具有正屈光度。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为朝向物方的凹曲面。所述第八表面402 为朝向像方的凸曲面。
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 中部为朝向物方的凹曲面。所述第十表面502为朝向所述像方的凸曲面。
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为朝向物方的凹曲面。所述第十二表面602中部为朝向像方的凹曲面,所述第十二表面边缘为朝向像方的凸曲面。
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满足如下非球面公式：
(a)
其中，以非球面与光轴所交错的点做参考点，z是对应到h的数值下与参考点的距离，c是曲率半径的倒数，h为非球面上距离光轴的长度，K为圆锥定数(Conic Constant)，Ai为i次的非球面系数(i-th order Aspherical 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：
D/TTL>1.32； (1)
D/L>1.22； (2)
0.017>|Z/Y|≧0 (3)
8.35>D/(2*Y)>8.09 (4)
0.67>|G4R1/F4|>|G1R1/F1|>|G2R2/F2|>0.27 (5)
3.84>|G4R2/F4|>|G1R2/F1|>|G2R1/F2|>0.73 (6)
G5R1/F5<G6R2/F6 (7)
|G5R2/F5|<|G6R1/F6| (8)
G1R1/F1>0.33 (9)
G1R2/F1<2.05 (10)
G2R1/F2<-0.73 (11)
G2R2/F2<-0.27 (12)
G4R1/F4<0.67 (13)
G4R2/F4>3.55 (14)
G5R1/F5<-13.70 (15)
G5R2/F5<-0.42 (16)
8.70>G6R1/F6>-16.58 (17)
G6R2/F6<-0.43 (18)
Vd1>42,Vd3>42,Vd5>42,Vd6>42 (19)
Vd2<33,Vd4<33 (20)
其中，D是光学镜头的最大成像圆直径，TTL为第一表面到像平面80之间的距离。L为第十二表面602的出光面有效直径。Z为第九表面有效径曲面凹陷最低点到第九表面501中心的水平距离。Y是第九表面501有效径曲面凹陷最低点到第九表面501中心的垂直距离。G1R1为第一表面101的曲率半径。G1R2为第二表面102的曲率半径。G2R1为第三表面201的曲率半径。 G2R2为第四表面202的曲率半径。G4R1为第七表面401的曲率半径。G4R2 为第八表面402的曲率半径。G5R1为第九表面501的曲率半径。G5R2为第十表面502的曲率半径。G6R1为第十一表面601的曲率半径。G6R2为第十二表面602的曲率半径。F1为第一透镜元件10的焦距。F2为第二透镜元件 20的焦距。F4为第四透镜元件40的焦距。F5为第五透镜元件50的焦距。 F6为第六透镜元件60的焦距。Vd1为第一透镜元件10的阿贝数。Vd2为第二透镜元件20的阿贝数。Vd3为第三透镜元件30的阿贝数。Vd4为第四透镜元件40的阿贝数。Vd5为第五透镜元件50的阿贝数。Vd6为第六透镜元件60的阿贝数。
通过关系式(1)可以限制所述光学镜头的总长度。通过关系式(2)用于限制光学镜头的出光面有效直径，使光学镜头的总直径最小且小于最大成像圆直径。通过关系式(3)-(4)，使得第一透镜元件10、第二透镜元件20、第三透镜元件30以及第四透镜元件40的屈光度变小，从而使得光学镜头的屈光度平衡以减小光学镜头的偏芯敏感度。通过关系式(5)-(6)，用于平衡光学镜头的屈光度，从而使得光学镜头具有良好的收差补正效果。通过关系式(7)-(8)，用于平衡第五透镜元件50和第六透镜元件60之间屈光度，使得第一透镜元件10、第二透镜元件20、第三透镜元件30、第四透镜元件 40以及第五透镜元件50的屈光度更均匀，减小光学镜头的偏芯敏感度。如此，通过同时满足关系式(1)-(8)，所述光学镜头具有低长度、大光圈、出光面有效直径较小以及具有较广阔的视角，同时提高了所述光学镜头的成像品质。
进一步地，通过关系式(9)-(18)，通过在关系式(1)-(8)的基础上进一步地提高光学镜头的成像品质。通过关系式(19)-(20)用于消除光学镜头的色差，提高成像品质。
本发明所述光学镜头将通过不同实施例进一步阐述如下：
实施例一：
如下表1-3分别表示了本发明第一实施例中所述光学镜头的部分参数。表1中，其中，R表示相应表面的曲率半径，L代表相邻的二表面在光轴110 上的间隔距离，Nd表示每个表面的折射率，Vd表示不同的透镜元件阿贝数， h表示非球面距离光轴的高度，K表示圆锥定数，F表示光学镜头的焦距，F/NO 表示光圈的直径。
通过将表1-2中的数值均满足上述公式(a)，可以获得本发明第一实施例中所述光学镜头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的非球面形状。
表1
表2
表3
F(mm) F/NO 2ω D(mm) TTL(mm) Z(mm) Y(mm) L(mm) F1(mm) F2(mm) F4(mm) F5(mm) F6(mm)
3.94 1.85 78.40° 6.522 4.591 -0.0023 0.395 4.94 3.34 -10.71 20.60 3.49 -2.47
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对可见光(波长400-700纳米)成像球差分布的特性区曲线图。由附图2可知，本发明第一实施例中所述光学镜头对可见光在纵向成像的球差被控制在 -0.06mm～0.06mm之间。
进一步地，附图3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。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3可知，本发明第一实施例中所述光学镜头的子午场曲值和弧矢场曲值被控制在 -0.065mm～0.065mm范围内。
进一步地，附图4所示为本发明第一实施例中所述光学镜头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的畸变量被控制在0～2％之间。
进一步地，图5所示为本发明第一实施例中所述光学镜头对可见光的MTF曲线图。在本发明第一实施例中，取1/2频223lp/mm，中心视场MTF 大于60％，在0.8视场MTF大于40％，位于中心视场和0.8视场之间的MTF 位于40％～60％之间，在1.0视场的MTF大于25％。
实施例二
如图6所示，本发明第二实施例中所述光学镜头100a与第一实施例中所述光学镜头100类似，其不同点在于光学镜头的部分参数。具体地，如下表 4-6分别表示了本发明第二实施例中所述光学镜头的部分参数。表1中，其中， R表示相应表面的曲率半径，T代表相邻的二表面在光轴110上的间隔距离， Nd表示每个表面的折射率，Vd表示阿贝数，h表示非球面距离光轴的高度， K表示圆锥定数，F表示光学镜头的焦距，F/NO表示光圈的直径。
表4-5中的数值同样满足上述公式(a)，从而可以获得本发明第二实施例中所述光学镜头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4
表面 类型 R(mm) L(mm) N Vd k
物侧 平面 无穷大 无穷大
光圈 平面 无穷大 -0.41
第一表面 非球面 1.46 0.66 1.54 56.0 -0.52
第二表面 非球面 5.82 0.06 -89.95
第三表面 非球面 10.73 0.25 1.66 20.4 -52.68
第四表面 非球面 4.68 0.31 12.79
第五表面 非球面 -32.05 0.40 1.54 56.0 60.60
第六表面 非球面 11.57 0.11 -83.10
第七表面 非球面 11.79 0.28 1.66 20.4 43.51
第八表面 非球面 76.13 0.26 -85.00
第九表面 非球面 -36.41 0.53 1.54 56.0 -90.00
第十表面 非球面 -1.84 0.38 -14.97
第十一表面 非球面 -21.64 0.34 1.51 57.1 90.00
第十二表面 非球面 1.38 0.47 -7.18
前表面 平面 无穷大 0.21 1.52 54.5
后表面 平面 无穷大 0.33
像平面 平面 -
表5
表6
进一步地，参附图7-10所示为本发明第二实施例中所述光学镜头对可见光的成像球差分布的特性曲线图、成像场曲特性曲线图以及成像畸变特性曲线图以及MTF特性曲线图。
由附图7可知，本发明第二实施例中所述光学镜头对可见光成像球差控制在-0.06mm～0.06mm范围内。
由附图8可知，本发明第二实施例中所述光学镜头的子午场曲值和弧矢场曲值被控制在-0.065mm～0.065mm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0～2％之间。
由附图10所示，本发明第二实施例中所述光学镜头对可见光的MTF曲线图中，取1/2频为223lp/mm时，中心视场MTF大于60％，在0.8视场MTF 大于40％，位于中心视场和0.8视场之间的MTF位于40％～60％之间，在1.0 视场的MTF大于25％。
综上所述，本发明所述光学镜头均通过上述关系式(1)-(20)实现大光圈、广的视角，同时减小了光学镜头的整体尺寸和出光面有效直径，以及提高了光学镜头的成像品质。
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 (10)

1.一种光学镜头，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设置的第一透镜元件、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，其特征在于：所述光学镜头满足如下关系式：D/TTL>1.32，D/L>1.22，0.017>|Z/Y|≧0，8.35>D/(2*Y)>8.09，其中，D是光学镜头的最大成像圆直径，TTL为第一表面到成像面之间的距离，L为第十二表面的出光面有效直径，Z为第九表面有效径曲面凹陷最低点到第九表面中心的水平距离，Y是第九表面有效径曲面凹陷最低点到第九表面中心的垂直距离。
2.如权利要求1所述光学镜头，其特征在于：还包括设置于所述第一透镜元件与所述物侧面之间的光圈、以及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，所述光圈位于所述光轴上且靠近所述第一表面，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1所述光学镜头，其特征在于：所述第一表面为朝向物侧方向凸伸的凸曲面，所述第二表面为朝向所述像侧凹曲面，所述第三表面为朝向物方的凸曲面，所述第四表面为朝向像方的凹曲面，所述第五表面为朝向物方的凹曲面，所述第六表面为朝向像方的凸曲面，所述第七表面为朝向物方的凹曲面，所述第八表面为朝向像方的凸曲面，所述第九表面边缘为平面，所述第九表面中部为朝向物方的凹曲面，所述第十表面为朝向所述像方的凸曲面，所述第十一表面为朝向物方的凹曲面，所述第十二表面中部为朝向像方的凹曲面，所述第十二表面边缘为朝向像方的凸曲面。
4.如权利要求1所述光学镜头，其特征在于：第一透镜元件、第四透镜元件以及所述第五透镜元件具有正屈光度，第二透镜元件、所述第三透镜元件以及所述第六透镜元件具有负屈光度。
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：0.67>|G4R1/F4|>|G1R1/F1|>|G2R2/F2|>0.27，3.84>|G4R2/F4|>|G1R2/F1|>|G2R1/F2|>0.73，其中，G1R1为第一表面的曲率半径，G1R2为第二表面的曲率半径，G2R1为第三表面的曲率半径，G2R2为第四表面的曲率半径，G4R1为第七表面的曲率半径，G4R2为第八表面的曲率半径，F1为第一透镜元件的焦距，F2为第二透镜元件的焦距，F4为第四透镜元件的焦距。
6.如权利要求5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：G5R1/F5<G6R2/F6，|G5R2/F5|<|G6R1/F6|，其中，G5R1为第九表面的曲率半径，G5R2为第十表面的曲率半径，F5为第五透镜元件的焦距，F6为第六透镜元件的焦距。
7.如权利要求6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：G1R1/F1>0.33，G1R2/F1<2.05，G2R1/F2<-0.73，G2R2/F2<-0.27。
8.如权利要求6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：G4R1/F4<0.67，G4R2/F4>3.55，G5R1/F5<-13.70，G5R2/F5<-0.42。
9.如权利要求6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：8.70>G6R1/F6>-16.58，G6R2/F6<-0.43，其中，F6为第六透镜元件的焦距。
10.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：Vd1>42,Vd3>42,Vd5>42,Vd6>42，Vd2<33,Vd4<33，其中，Vd1为第一透镜元件的阿贝数，Vd2为第二透镜元件的阿贝数，Vd3为第三透镜元件的阿贝数，Vd4为第四透镜元件的阿贝数，Vd5为第五透镜元件的阿贝数，Vd6为第六透镜元件的阿贝数。
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