TW201907192A - 光學鏡頭模組 - Google Patents

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Abstract

一種光學鏡頭模組，其具有一光軸，所述光學鏡頭模組包括從物側朝向像側沿著所述光軸依次對稱排列的第一透鏡元件、第二透鏡元件、第三透鏡元件、第四透鏡元件、第五透鏡元件、第六透鏡元件以及像平面。所述第一透鏡元件、第二透鏡元件、第三透鏡元件、第四透鏡元件、第五透鏡元件以及所述第六透鏡元件均關於所述光軸對稱設置。

Description

光學鏡頭模組
本發明涉及一種鏡頭，特別涉及一種光學鏡頭模組。
在相機中，攝像頭通過獲取可見光而捕捉到物體並最終使得物體在底片或者螢幕上成像。光學鏡頭模組直接影響成像品質的優劣以及成像效果的好壞。
習知技術中，為了減小光學鏡頭模組的尺寸，往往通過減小圖像感測器的尺寸和數量來實現。由於尺寸或數量小的圖像感測器會使得相機成像解析度降低。為了使得光學鏡頭模組尺寸較小同時能夠具有較好的成像解析度，大多數通過減小每個圖元的大小來實現。如此，使得光學鏡頭模組雖然保證了較小的尺寸和一定的解析度，然而所述光學鏡頭模組的成像像差較大，從而影響最終成像品質。
有鑑於此，本發明提供尺寸較小、成像品質較高的光學鏡頭模組。
一種光學鏡頭模組，其具有一光軸，所述光學鏡頭模組包括從物側朝向像側沿著所述光軸依次排列的第一透鏡元件、第二透鏡元件、第三透鏡元件、第四透鏡元件、第五透鏡元件、第六透鏡元件以及像平面，所述第一透鏡元件具有正向屈光度，所述第一透鏡元件具有第一表面及第二表面，所述第二透鏡元件具有第三表面和第四表面，所述第三透鏡元件具有正屈光度所述第三透鏡元件具有第五表面和第六表面，所述第四透鏡元件具有負屈光度，所述第四透鏡元件具有第七表面和第八表面，所述第五透鏡元件具有正屈光度，所述第五透鏡元件具有第九表面和第十表面，所述第六透鏡元件具有負屈光度，所述第六透鏡元件具有第十一表面和第十二表面，所述光學鏡頭模組滿足如下關係式： 0.82 ＜ T3/T4 ＜ 0.9； 0.84 ＜ A3/A4 ＜ 0.92； 1.33 ＜ E3/E4 ＜ 1.55； 0.59 ＜ G3/G4 ＜ 0.68； 0.3 ＜ Vd3/Vd4 ＜ 0.5；
其中，T3、T4分別指所述第三透鏡元件、第四透鏡元件的中心厚度，A3指所述第三透鏡元件與所述第四透鏡元件之間在所述光軸上間隔的距離，A4指所述第四透鏡元件與所述第五透鏡元件之間在所述光軸上間隔的距離，E3、E4分別指所述第三透鏡元件、第四透鏡元件的邊緣厚度，G3指所述第三透鏡元件的邊緣與所述第四透鏡元件的邊緣之間的間隔距離，G4指所述第四透鏡元件邊緣與所述第五透鏡元件的邊緣之間的間隔距離，Vd3、Vd4分別指所述第三透鏡元件與所述第四透鏡元件的阿貝數。
進一步地，還包括位於所述第六透鏡元件與所述像平面之間且間隔設置的濾光片。
進一步地，所述第一表面為朝向物側方向凸伸的凸曲面，所述第五表面為朝向第六表面方向內凹的凹曲面，所述第七表面和第八表面均為朝向第五透鏡元件方向內凹的凹曲面，所述第九表面和第十表面均為朝向第六透鏡元件方向內凹的凹曲面，所述第十一表面的中部朝向所述濾光片方向內凹，所述第十二表面為朝向所述濾光片方向凸伸的凸曲面。
進一步地，所述第二透鏡元件具有正屈光度，所述第四表面為朝向第一透鏡元件方向內凹的凹曲面。
進一步地，所述第二透鏡元件具有負屈光度，所述第第三表面為朝向第三透鏡元件方向凹陷的凹曲面。
進一步地，所述光學鏡頭模組進一步滿足：-1.24 ＜ f3/(f4*f5^2) ＜ -1.05，其中，f3、f4、f5分別指所述第三透鏡元件、所述第四透鏡元件以及所述第五透鏡元件的焦距大小。
進一步地，所述光學鏡頭模組進一步滿足：0.18＜ (T3+T4+A3+A4)/TTL ＜0.24，其中，TTL指所述第一透鏡元件的第一表面與所述像平面之間的距離。
進一步地，所述光學鏡頭模組進一步滿足：0.6 ＜D6/D1/EFL ＜0.73，其中，D1指所述第一透鏡元件的通光孔徑，D6指所述第六透鏡元件的通光孔徑，EFL指所述光學鏡頭模組的有效焦距。
進一步地，所述光學鏡頭模組進一步滿足：0.43 ＜ L/D6/R1 ＜ 0.52，其中，L指所述第一透鏡的第一表面的中部至所述第六透鏡元件的第十二表面中部之間的距離，R1指所述第一透鏡元件的第一表面的曲率半徑。
進一步地，所述第一透鏡元件、所述第二透鏡元件、所述第三透鏡元件、所述第四透鏡元件、所述第五透鏡元件以及所述第六透鏡元件在垂直於所述光軸方向上的高度依次增大。
本發明所述光學鏡頭模組實現減小光學鏡頭模組的整體尺寸的同時提高成像品質。
如圖1所示，本發明第一實施例中所述光學鏡頭模組100包括從物側朝向像側方向依次排列設置的第一透鏡元件10、第二透鏡元件20、第三透鏡元件30、第四透鏡元件40、第五透鏡元件50以及第六透鏡元件60、濾光片70以及像平面80。
所述光學鏡頭模組100具有一光軸110。所述第一透鏡元件10、第二透鏡元件20、第三透鏡元件30、第四透鏡元件40、第五透鏡元件50以及所述第六透鏡元件60均關於所述光軸110對稱設置。
所述第一透鏡元件10、第二透鏡元件20、第三透鏡元件30、第四透鏡元件40、第五透鏡元件50以及所述第六透鏡元件60沿著垂直於所述光軸110方向上的高度依次增大。
所述第一透鏡元件10具有正向屈光度，其具有第一表面101及第二表面102。所述第一表面101為朝向物側方向凸伸的凸曲面。
所述第二透鏡元件20具有正屈光度。所述第二透鏡元件20具有第三表面201和第四表面202。所述第四表面202為朝向第一透鏡元件10方向內凹的凹曲面。
所述第三透鏡元件30具有正屈光度所述第三透鏡元件30具有第五表面301和第六表面302。所述第五表面301為朝向第六表面302方向內凹的凹曲面。
第四透鏡元件40具有負屈光度。所述第四透鏡元件40具有第七表面401和第八表面402。所述第七表面401和第八表面402均朝向第五透鏡元件50方向內凹的凹曲面。
所述第五透鏡元件50具有正屈光度。所述第五透鏡元件50具有第九表面501和第十表面502。所述第九表面501和第十表面502為均朝向第六透鏡元件方向內凹的凹曲面。
第六透鏡元件60具有負屈光度。所述第六透鏡元件60具有第十一表面601和第十二表面602。所述第十一表面601周緣為平面，所述第十一表面601的中部朝向所述濾光片70方向內凹。所述第十二表面602為朝向所述濾光片70方向凸伸的凸曲面。
所述濾光片70用於過濾經過所述第六透鏡元件60的光線中的紅外光而避免物體在所述像平面80的成像品質。
所述第一透鏡元件10、第二透鏡元件20、第三透鏡元件30、所述第四透鏡元件40、第五透鏡元件50以及所述第六透鏡元件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均滿足如下非球面公式：（a）
其中，z是沿光軸方向在高度為h的位置以表面頂點作參考距光軸的位移值，c是曲率半徑，h為透鏡高度，K為圓錐定數（Coin Constant），Ai為i次的非球面係數(i-th order Aspherical Coefficient）。表示對Ai hi 累加，i為自然數。
如下表1-2分別表示了本發明第一實施例中所述光學鏡頭模組100的部分參數。表1中，其中，R表示相應表面的曲率半徑，L1代表相鄰的二表面在光軸110上的間隔距離，N表示每個表面的折射率，h代表相應表面邊緣到光軸110的垂直距離，k表示阿貝數，L2表示相鄰的二表面的邊緣之間的間隙大小。
通過將表1-2中的數值K、h、c以及Ai代入上述公式（a）中，可以獲得本發明第一實施例中所述光學鏡頭模組100中所述第一透鏡元件10、第二透鏡元件20、第三透鏡元件30、所述第四透鏡元件40、第五透鏡元件50以及所述第六透鏡元件60對應的第一表面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的非球面形狀。
本發明第一實施例中所述光學鏡頭模組100成像時，光線自物側入射至所述光學鏡頭模組100，依次經過第一透鏡元件10、第二透鏡元件20、第三透鏡元件30、第四透鏡元件40、第五透鏡元件50、第六透鏡元件60以及所述濾光片70後成像於所述像平面80上。本發明所述光學鏡頭模組100還滿足如下關係： （1）0.82 ＜ T3/T4 ＜ 0.9 （2）0.84 ＜ A3/A4 ＜ 0.92 (3) 1.33 ＜ E3/E4 ＜ 1.55 (4) 0.59 ＜ G3/G4 ＜ 0.68 (5) 0.3 ＜ Vd3/Vd4 ＜ 0.5
其中，T3指所述第三透鏡元件30的中心厚度。T4指第四透鏡元件40中心厚度。A3指第三透鏡元件30與所述第四透鏡元件40之間的間隙於光軸110中上的距離。A4指第四透鏡元件40與第五透鏡元件50之間間隙於光軸110上的距離。E3、E4分別指第三透鏡元件30、第四透鏡元件40的邊緣厚度。G3指第三透鏡元件30的邊緣與所述第四透鏡元件40的邊緣之間的間隔距離。G4指第四透鏡元件40邊緣與所述第五透鏡元件50的邊緣之間的間隔距離。Vd3、Vd4分別指所述第三透鏡元件30與所述第四透鏡元件40的阿貝數。
對於光學鏡頭模組100的圖像感測器尺寸較小時，通過滿足上述關係式（1）-（5），可以有效減小所述光學鏡頭模組100的成像色差，提高成像品質。
進一步地，本發明所述光學鏡頭模組100還滿足如下關係式： （6 ） -1.24 ＜ f3/(f4*f5^2) ＜ -1.05
其中，f3、f4、f5分別指所述第三透鏡元件30、第四透鏡元件40以及所述第五透鏡元件50的焦距大小。所述光學鏡頭模組100滿足關係式（6）可以平衡所述第一透鏡元件10、第二透鏡元件20、第三透鏡元件30、第四透鏡元件40、第五透鏡元件50以及第六透鏡元件60的光通過率，提高所述光學鏡頭模組100成像公差敏感性。 （7） 0.18＜ (T3+T4+A3+A4)/TTL ＜0.24
其中，TTL指所述第一透鏡元件10的第一表面101與所述像平面80之間的距離。通過滿足關係式（7），所述光學鏡頭模組100能夠更好的改善成像產生的像差、失真以及場曲率。 （8） 0.6 ＜D6/D1/EFL ＜0.73
其中，D1指所述第一透鏡元件10的通光孔徑。D6指所述第六透鏡元件60的通光孔徑。EFL指所述光學鏡頭模組100的有效焦距。通過滿足關係式（8），通過控制所述光學鏡頭模組100的有效焦距與第一透鏡元件10、第六透鏡元件60的比值使得所述光學鏡頭模組100的尺寸小型化。 （9） 0.43 ＜ L/D6/R1 ＜ 0.52
其中，L指所述第一透鏡元件10的第一表面101的中部至所述第六透鏡元件60的第十二表面中部之間的距離。R1指所述第一透鏡元件10的第一表面的曲率半徑。通過滿足關係式（9）同樣用於減小所述光學鏡頭模組100的尺寸小型化。
在本發明第一實施例中所述光學鏡頭模組100中，T3/T4=0.849，A3/A4=0.849, E3/E4=1.346，G3/G4=0.633，Vd3/Vd4=0.400，f3/(f4*f5^2)=-1.21，(T3+T4+A3+A4)/TTL=0.181，D6/D1/EFL=0.647，L/D6/R1=0.480。
進一步地，附圖2所示為本發明第一實施例中所述光學鏡頭模組100成像球差在縱向的分佈特性區曲線圖。其中C1、C2、C3分別代表波長為486.1納米、588納米、656納米的光經光學鏡頭模組100後產生成像球差在縱向的分佈特性曲線圖。由附圖2可知，本發明第一實施例中所述光學鏡頭模組100對可見光（波長400-700納米）的光成像的縱向球差被控制在-0.02-0.02毫米之間。
進一步地，附圖3所示為本發明第一實施例中所述光學鏡頭模組100成像色差在橫向的分佈曲線圖。其中，C1、C2、C3分別代表波長為486.1納米、588納米、656納米的光經光學鏡頭模組100後產生成像色差在橫向的分佈特性曲線圖。由此可知，本發明第一實施例中所述光學鏡頭模組100對可見光（波長400-700納米）的光成像橫向色差被控制在-1微米至1微米之間。
進一步地，附圖4所示分別本發明第一實施例中所述光學鏡頭模組100的成像場曲特性曲線圖。其中，C1、C2、C3分別代表波長為486.1納米、588納米、656納米的光經光學鏡頭模組100後產生的場曲特性曲線圖。其中，曲線T及S分別為子午場曲(tangential field curvature)特性曲線及弧矢場曲(sagittal field curvature )特性曲線。由附圖4可知，本發明第一實施例中所述光學鏡頭模組100的子午場曲值和弧矢場曲值被控制在-0.05mm~0.05mm範圍內。
進一步地，附圖5所示為本發明第一實施例中所述光學鏡頭模組100畸變特性曲線圖。其中，C1、C2、C3分別代表波長為486.1納米、588納米、656納米的光經光學鏡頭模組100後產生的畸變特性曲線圖。由此可知，本發明第一實施例中所述光學鏡頭模組100的畸變量被控制在3%以內。
如圖6所示為本發明第二實施例中所述光學鏡頭模組100a示意圖，其與第一實施例中所述光學鏡頭模組100類似，不同之處在於：所述第二透鏡元件20a具有負屈光度。所述第二透鏡元件20具有第三表面201a和第四表面202a。所述第第三表面201a為朝向第三透鏡元件30方向凹陷的凹曲面。
如下表3-4分別表示本發明第二實施例中所述光學鏡頭模組100a的部分參數。分別將表3-4中的數值K、h、R（曲率的倒數）以及Ai代入上述公式（a）中，可以得到本發明第二實施例中所述光學鏡頭模組100a的各個透鏡的非球面形狀。
進一步地，本發明第二實施例中所述光學鏡頭模組100a同樣滿足上述本發明第一實施例中所述光學鏡頭模組100的關係式: （1）0.82 ＜ T3/T4 ＜ 0.9 （2）0.84 ＜ A3/A4 ＜ 0.92 (3) 1.33 ＜ E3/E4 ＜ 1.55 (4) 0.59 ＜ G3/G4 ＜ 0.68 (5) 0.3 ＜ Vd3/Vd4 ＜ 0.5 （6 ） -1.24 ＜ f3/(f4*f5^2) ＜ -1.05 （7） 0.18＜ (T3+T4+A3+A4)/TTL ＜0.24 （8） 0.6 ＜D6/D1/EFL ＜0.73 （9） 0.43 ＜ L/D6/R1 ＜ 0.52
其中，T3指所述第三透鏡元件30的中心厚度。T4指第四透鏡元件40中心厚度。A3指第三透鏡元件30與所述第四透鏡元件40之間的間隙於光軸110中上的距離。A4指第四透鏡元件40與第五透鏡元件50之間間隙於光軸110上的距離。E3、E4分別指第三透鏡元件30、第四透鏡元件40的邊緣厚度。G3指第三透鏡元件30的邊緣與所述第四透鏡元件40的邊緣之間的間隔距離。G4指第四透鏡元件40邊緣與所述第五透鏡元件50的邊緣之間的間隔距離。Vd3、Vd4分別指所述第三透鏡元件30與所述第四透鏡元件40的阿貝數。f3、f4、f5分別指所述第三透鏡元件30、第四透鏡元件40以及所述第五透鏡元件50的焦距大小。TTL指所述第一透鏡元件10的第一表面101與所述像平面80之間的距離。D1指所述第一透鏡元件10的通光孔徑。D6指所述第六透鏡元件60的通光孔徑。EFL指所述光學鏡頭模組100的有效焦距。L指所述第一透鏡元件10的第一表面101的中部至所述第六透鏡元件60的第十二表面中部之間的距離。R1指所述第一透鏡元件10的第一表面的曲率半徑。
在本發明第二實施例中所述光學鏡頭模組100a中，T3/T4=0.847，A3/A4=0.90， E3/E4=1.535, G3/G4=0.601，Vd3/Vd4=0.400，f3/(f4*f5^2)=-122，(T3+T4+A3+A4)/TTL=0.232，D6/D1/EFL=0.716，L/D6/R1=0.467。
進一步地，參附圖7-10所示為本發明第二實施例中所述光學鏡頭模組100a成像的縱向球差特性曲線圖、橫向的光差特性曲線圖、場曲特性曲線圖以及畸變特性曲線圖。
由附圖7可知，本發明第二實施例中所述光學鏡頭模組100a對可見光（波長在400納米-700納米）成像產生的縱向球差值控制在-0.02mm-0.01mm範圍內。
由附圖8可知，本發明第二實施例中所述光學鏡頭模組100a產生的橫向色差被控制在-1μm-1μm的範圍內。
由附圖9可知，本發明第二實施例中所述光學鏡頭模組100a的子午場曲值和弧矢場曲值被控制在-0.03mm~0.05mm範圍內。
由附圖10可知，本發明第二實施例中所述光學鏡頭模組100a的畸變量被控制在3%以內。
綜上所述，本發明所述光學鏡頭模組100、100a均通過上述關係式（1）-（9）實現減小光學鏡頭模組的整體尺寸的同時提高成像品質。
可以理解的是，對於本領域的普通技術人員來說，可以根據本發明的技術構思做出其它各種相應的改變與變形，而所有這些改變與變形都應屬於本發明的權利要求的保護範圍。
10‧‧‧第一透鏡元件
101‧‧‧第一表面
102‧‧‧第二表面
20、20a‧‧‧第二透鏡元件
201、201a‧‧‧第三表面
202、202a‧‧‧第四表面
30‧‧‧第三透鏡元件
301‧‧‧第五表面
302‧‧‧第六表面
40‧‧‧第四透鏡元件
401‧‧‧第七表面
402‧‧‧第八表面
50‧‧‧第五透鏡元件
501‧‧‧第九表面
502‧‧‧第十表面
60‧‧‧第六透鏡元件
601‧‧‧第十一表面
602‧‧‧第十二表面
70‧‧‧濾光片
80‧‧‧像平面
100、100a‧‧‧光學鏡頭模組
110‧‧‧光軸
圖1所示為本發明一實施例中所述光學鏡頭模組的結構示意圖。
圖2所示為本發明第一實施例中所述光學鏡頭模組成像球差在縱向的分佈特性區曲線圖。
圖3所示為本發明第一實施例中所述光學鏡頭模組成像色差在橫向的分佈曲線圖。
圖4所示分別本發明第一實施例中所述光學鏡頭模組的成像場曲特性曲線圖。
圖5所示為本發明第一實施例中所述光學鏡頭模組畸變特性曲線圖。
圖6所示為本發明第二實施例中所述光學鏡頭模組示意圖。
圖7-10所示為本發明第二實施例中所述光學鏡頭模組成像的縱向球差特性曲線圖、橫向的光差特性曲線圖、場曲特性曲線圖以及畸變特性曲線圖。
無。
無

Claims (10)

  1. 一種光學鏡頭模組，其具有一光軸，所述光學鏡頭模組包括從物側朝向像側沿著所述光軸依次排列的第一透鏡元件、第二透鏡元件、第三透鏡元件、第四透鏡元件、第五透鏡元件、第六透鏡元件以及像平面，所述第一透鏡元件具有正向屈光度，所述第一透鏡元件具有第一表面及第二表面，所述第二透鏡元件具有第三表面和第四表面，所述第三透鏡元件具有正屈光度所述第三透鏡元件具有第五表面和第六表面，所述第四透鏡元件具有負屈光度，所述第四透鏡元件具有第七表面和第八表面，所述第五透鏡元件具有正屈光度，所述第五透鏡元件具有第九表面和第十表面，所述第六透鏡元件具有負屈光度，所述第六透鏡元件具有第十一表面和第十二表面，其改良在於：所述光學鏡頭模組滿足如下關係式： 0.82 ＜ T3/T4 ＜ 0.9； 0.84 ＜ A3/A4 ＜ 0.92； 1.33 ＜ E3/E4 ＜ 1.55； 0.59 ＜ G3/G4 ＜ 0.68； 0.3 ＜ Vd3/Vd4 ＜ 0.5； 其中，T3、T4分別指所述第三透鏡元件、第四透鏡元件的中心厚度，A3指所述第三透鏡元件與所述第四透鏡元件之間在所述光軸上間隔的距離，A4指所述第四透鏡元件與所述第五透鏡元件之間在所述光軸上間隔的距離，E3、E4分別指所述第三透鏡元件、第四透鏡元件的邊緣厚度，G3指所述第三透鏡元件的邊緣與所述第四透鏡元件的邊緣之間的間隔距離，G4指所述第四透鏡元件邊緣與所述第五透鏡元件的邊緣之間的間隔距離，Vd3、Vd4分別指所述第三透鏡元件與所述第四透鏡元件的阿貝數。
  2. 如申請專利範圍第1項所述光學鏡頭模組，其中：還包括位於所述第六透鏡元件與所述像平面之間且間隔設置的濾光片。
  3. 如申請專利範圍第1項所述光學鏡頭模組，其中：所述第一表面為朝向物側方向凸伸的凸曲面，所述第五表面為朝向第六表面方向內凹的凹曲面，所述第七表面和第八表面均為朝向第五透鏡元件方向內凹的凹曲面，所述第九表面和第十表面均為朝向第六透鏡元件方向內凹的凹曲面，所述第十一表面的中部朝向所述濾光片方向內凹，所述第十二表面為朝向所述濾光片方向凸伸的凸曲面。
  4. 如申請專利範圍第1項所述光學鏡頭模組，其中：所述第二透鏡元件具有正屈光度，所述第四表面為朝向第一透鏡元件方向內凹的凹曲面。
  5. 如申請專利範圍第1項所述光學鏡頭模組，其中：所述第二透鏡元件具有負屈光度，所述第第三表面為朝向第三透鏡元件方向凹陷的凹曲面。
  6. 如申請專利範圍第3項所述光學鏡頭模組，其中：所述光學鏡頭模組進一步滿足：-1.24 ＜ f3/(f4*f5^2) ＜ -1.05，其中，f3、f4、f5分別指所述第三透鏡元件、所述第四透鏡元件以及所述第五透鏡元件的焦距大小。
  7. 如申請專利範圍第3項所述光學鏡頭模組，其中：所述光學鏡頭模組進一步滿足：0.18＜ (T3+T4+A3+A4)/TTL ＜0.24，其中，TTL指所述第一透鏡元件的第一表面與所述像平面之間的距離。
  8. 如申請專利範圍第3項所述光學鏡頭模組，其中：所述光學鏡頭模組進一步滿足：0.6 ＜D6/D1/EFL ＜0.73，其中，D1指所述第一透鏡元件的通光孔徑，D6指所述第六透鏡元件的通光孔徑，EFL指所述光學鏡頭模組的有效焦距。
  9. 如申請專利範圍第8項所述光學鏡頭模組，其中：所述光學鏡頭模組進一步滿足：0.43 ＜ L/D6/R1 ＜ 0.52，其中，L指所述第一透鏡的第一表面的中部至所述第六透鏡元件的第十二表面中部之間的距離，R1指所述第一透鏡元件的第一表面的曲率半徑。
  10. 如申請專利範圍第1項所述光學鏡頭模組，其中：所述第一透鏡元件、所述第二透鏡元件、所述第三透鏡元件、所述第四透鏡元件、所述第五透鏡元件以及所述第六透鏡元件在垂直於所述光軸方向上的高度依次增大。
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