【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,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,所述第二透镜的焦距为f2,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:
0.75≤f1/f≤0.86;
-0.30≤f1/f2≤-0.20;
1.30≤(f1+f4)/f≤1.50;
-22.00≤(f2+f3+f5)/f≤-9.00;
0.05≤d8/f≤0.08。
优选的,所述第一透镜物侧面的曲率半径为R1,满足下列关系式:
0.30≤R1/f≤0.35。
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:
-3.96≤(R1+R2)/(R1-R2)≤-1.19;
0.06≤d1/TTL≤0.21。
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,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,满足下列关系式:
-7.86≤f2/f≤-1.88;
0.11≤(R3+R4)/(R3-R4)≤4.38;
0.03≤d3/TTL≤0.09。
优选的,所述第三透镜物侧面的曲率半径为R5,所述第三透镜像侧面的曲率半径为R6,所述第三透镜的轴上厚度为d5,所述摄像光学镜头的光学总长为TTL,满足下列关系式:
-32.32≤f3/f≤-3.32;
-4.81≤(R5+R6)/(R5-R6)≤14.84;
0.03≤d5/TTL≤0.10。
优选的,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,所述第四透镜的轴上厚度为d7,所述摄像光学镜头的光学总长为TTL,满足下列关系式:
0.28≤f4/f≤0.96;
0.64≤(R7+R8)/(R7-R8)≤2.38;
0.08≤d7/TTL≤0.25。
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,满足下列关系式:
-1.03≤f5/f≤-0.29;
-0.74≤(R9+R10)/(R9-R10)≤0.43;
0.04≤d9/TTL≤0.15。
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≤1.40。
优选的,所述摄像光学镜头的光圈F数为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:
0.45≤f12/f≤1.56。
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。
【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:光圈S1、具有正屈折力的第一透镜L1、具有负屈折力的第二透镜L2、具有负屈折力的第三透镜L3、具有正屈折力的第四透镜L4以及具有负屈折力的第五透镜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,满足下列关系式:0.75≤f1/f≤0.86,规定了所述第一透镜L1的焦距和所述摄像光学镜头10的焦距的比值,在条件式范围内,可以有效地平衡系统的球差以及场曲量。
所述第二透镜L2的焦距为f2,满足下列关系式:-0.30≤f1/f2≤-0.20,规定了所述第一透镜L1的焦距与所述第二透镜L2的焦距的比值,在条件式范围内,通过焦距的合理分配,使得系统具有较佳的成像品质和较低的敏感性。
所述第四透镜的焦距为f4,满足下列关系式:1.30≤(f1+f4)/f≤1.50,规定了第一透镜L1和第四透镜L4的焦距之和与所述摄像光学镜头10的焦距的比值,在条件式范围内,可有效分配第四透镜L4的光焦度,对光学系统的像差进行校正,进而提升成像品质。
所述第三透镜的焦距为f3,所述第五透镜的焦距为f5,满足下列关系式:-22.00≤(f2+f3+f5)/f≤-9.00,规定了第二透镜L2、第三透镜L3和第五透镜L5的焦距之和与所述摄像光学镜头10的焦距的比值,在条件式范围内,可有效分配第四透镜L4的光焦度,有助于提高光学系统性能。
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:0.05≤d8/f≤0.08,规定了所述第四透镜L4像侧面到所述第五透镜L5物侧面的轴上距离和所述摄像光学镜头10的焦距的比值,在条件式范围内,有助于压缩光学系统总长,实现超薄化效果。
定义所述第一透镜L1物侧面的曲率半径为R1,满足下列关系式:0.30≤R1/f≤0.35,规定了所述第一透镜L1物侧面的曲率半径和所述摄像光学镜头10的焦距的比值,在条件式范围内,可以缓和光线经过镜片的偏折程度,有效减小像差。
定义所述第一透镜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:-3.96≤(R1+R2)/(R1-R2)≤-1.19,在条件式范围内,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:0.06≤d1/TTL≤0.21,在条件式范围内,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:-7.86≤f2/f≤-1.88,规定了第二透镜L2的焦距和所述摄像光学镜头10的焦距的比值,在条件式范围内,通过将第二透镜L2的负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,满足下列关系式:0.11≤(R3+R4)/(R3-R4)≤4.38,规定了第二透镜L2的形状,在条件式范围内,随着镜头向超薄化、广角化发展,有利于补正轴上色像差问题。
所述第二透镜L2的轴上厚度为d3,满足下列关系式:0.03≤d3/TTL≤0.09,在条件式范围内,有利于实现超薄化。
定义所述第三透镜L3的焦距为f3,且满足下列关系式:-32.32≤f3/f≤-3.32,在条件式范围内,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:-4.81≤(R5+R6)/(R5-R6)≤14.84,在条件式范围内,可以缓和光线经过所述第三透镜L3时的偏折程度,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:0.03≤d5/TTL≤0.10,在条件式范围内,有利于实现超薄化。
定义所述第四透镜L4的焦距为f4,且满足下列关系式:0.28≤f4/f≤0.96,规定了第四透镜L4的焦距与所述摄像光学镜头10的焦距的比值,在条件式范围内有助于提高光学系统性能。
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:0.64≤(R7+R8)/(R7-R8)≤2.38。规定了第四透镜L4的形状,在条件式范围内,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。
所述第四透镜L4的轴上厚度为d7,满足下列关系式:0.08≤d7/TTL≤0.25,在条件式范围内,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:-1.03≤f5/f≤-0.29,对第五透镜L5的限定可有效的使得摄像光学镜头10的光线角度平缓,降低公差敏感度。
所述第五透镜L5物侧面的曲率半径为R9,以及所述第五透镜L5像侧面的曲率半径为R10,满足下列关系式:-0.74≤(R9+R10)/(R9-R10)≤0.43,规定了第五透镜L5的形状,在条件范围内时,随着超薄广角化发展,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≤0.15,在条件式范围内,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≤1.40,有利于实现超薄化。
定义所述摄像光学镜头10的光圈F数为Fno,也即有效焦距与入射瞳孔径的比值,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:0.45≤f12/f≤1.56,在条件式范围内,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10后焦距,维持影像镜片系统组小型化。
即当满足上述关系时,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、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: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;
νd:阿贝数;
ν1:第一透镜L1的阿贝数;
ν2:第二透镜L2的阿贝数;
ν3:第三透镜L3的阿贝数;
ν4:第四透镜L4的阿贝数;
ν5:第五透镜L5的阿贝数;
νg: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】
|
反曲点个数 |
反曲点位置1 |
反曲点位置2 |
反曲点位置3 |
P1R1 |
1 |
0.625 |
0 |
0 |
P1R2 |
1 |
0.305 |
0 |
0 |
P2R1 |
2 |
0.345 |
0.635 |
0 |
P2R2 |
0 |
0 |
0 |
0 |
P3R1 |
1 |
0.175 |
0 |
0 |
P3R2 |
2 |
0.235 |
0.805 |
0 |
P4R1 |
1 |
0.965 |
0 |
0 |
P4R2 |
3 |
0.875 |
1.065 |
1.365 |
P5R1 |
2 |
0.875 |
2.135 |
0 |
P5R2 |
3 |
0.395 |
1.975 |
2.295 |
【表4】
图2、图3分别示出了波长为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示出各实施方式一、二、三中各种数值与条件式中已规定的参数所对应的值。
如表13所示,第一实施方式满足各条件式。
在本实施方式中,所述摄像光学镜头10的入瞳直径为1.339mm,全视场像高为2.920mm,对角线方向的视场角为86.51°,使得所述摄像光学镜头10广角化、超薄化、大光圈,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】
|
反曲点个数 |
反曲点位置1 |
反曲点位置2 |
反曲点位置3 |
反曲点位置4 |
P1R1 |
1 |
0.705 |
0 |
0 |
0 |
P1R2 |
1 |
0.375 |
0 |
0 |
0 |
P2R1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
P2R2 |
1 |
0.655 |
0 |
0 |
0 |
P3R1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
P3R2 |
4 |
0.135 |
0.705 |
0.795 |
0.855 |
P4R1 |
4 |
0.795 |
0.915 |
1.055 |
1.145 |
P4R2 |
3 |
0.785 |
1.085 |
1.315 |
0 |
P5R1 |
1 |
0.995 |
0 |
0 |
0 |
P5R2 |
3 |
0.385 |
1.765 |
1.965 |
0 |
【表8】
|
驻点个数 |
驻点位置1 |
驻点位置2 |
P1R1 |
0 |
0 |
0 |
P1R2 |
1 |
0.605 |
0 |
P2R1 |
0 |
0 |
0 |
P2R2 |
0 |
0 |
0 |
P3R1 |
0 |
0 |
0 |
P3R2 |
2 |
0.225 |
0.925 |
P4R1 |
0 |
0 |
0 |
P4R2 |
0 |
0 |
0 |
P5R1 |
1 |
1.685 |
0 |
P5R2 |
1 |
0.835 |
0 |
图6和图7分别示出了波长为435nm、486nm、546nm、587nm和656nm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546nm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。
以下表13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镜头20满足上述的条件式。
在本实施方式中,所述摄像光学镜头20的入瞳直径为1.484mm,全视场像高为2.620mm,对角线方向的视场角为80.00°,使得所述摄像光学镜头20广角化、超薄化、大光圈,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】
|
反曲点个数 |
反曲点位置1 |
反曲点位置2 |
反曲点位置3 |
P1R1 |
1 |
0.675 |
0 |
0 |
P1R2 |
2 |
0.345 |
0.665 |
0 |
P2R1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
P2R2 |
0 |
0 |
0 |
0 |
P3R1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
P3R2 |
3 |
0.705 |
0.755 |
0.855 |
P4R1 |
1 |
0.925 |
0 |
0 |
P4R2 |
1 |
1.285 |
0 |
0 |
P5R1 |
2 |
0.845 |
1.635 |
0 |
P5R2 |
3 |
0.395 |
1.745 |
1.795 |
【表12】
图10和图11分别示出了波长为436nm、486nm、546nm、588nm和656nm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546nm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。
以下表13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镜头30满足上述的条件式。
在本实施方式中,所述摄像光学镜头30的入瞳直径为1.419mm,全视场像高为2.590mm,对角线方向的视场角为76.80°,使得所述摄像光学镜头30广角化、超薄化、大光圈,其轴上、轴外色像差充分补正,且具有优秀的光学特征。
【表13】
其中,Fno为摄像光学镜头的光圈F数。
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。