TWI682213B

TWI682213B - 光學鏡頭

Info

Publication number: TWI682213B
Application number: TW106137676A
Authority: TW
Inventors: 楊琬茜
Original assignee: 鴻海精密工業股份有限公司
Priority date: 2017-08-24
Filing date: 2017-10-31
Publication date: 2020-01-11
Also published as: US10663720B2; CN109425960B; US20190064511A1; CN109425960A; TW201917432A

Abstract

一種光學鏡頭，其具有一光軸，所述光學鏡頭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，所述第一透鏡元件以及第四透鏡元件均具有負屈光度，所述第二透鏡元件、第三透鏡元件、第五透鏡元件以及第六透鏡元件均具有正屈光度。

Description

光學鏡頭

本發明涉及一種鏡頭，特別涉及一種光學鏡頭。

近年來，隨著可攜式電子產品飛速發展，大多電子產品，例如手機，相機，監控等均內置相機而實現攝像功能。如此，使得光學鏡頭在電子產品的應用越來越廣泛。

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。光學鏡頭直接影響成像品質的優劣以及成像效果的好壞。現有技術中，光學鏡頭主要以CCD和CMOS兩種感光元件為主且日趨小型化，然而現有的光學鏡頭逐漸小型化後，光學鏡頭的視場角較小使得對畫面的攝取範圍受限，而且光學鏡頭最終成像品質欠佳。

有鑑於此，本發明提供一種尺寸較小、成像品質較高的光學鏡頭。

一種光學鏡頭，其具有一光軸，所述光學鏡頭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第五表面和第六表面，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第九表面和第十表面，所述第六透鏡元件具有第十一表面和第十二表面，還包括一位於所述光軸上且與所述第三透鏡元件的第六表面間隔設置的光圈，所述光學鏡頭滿足如下關係式：0.14<Sa12/Y12<0.33；1.46<(CT2+CT3)/(CT2-CT3)<1.55；0.23<(CT5-CT6)/(CT5+CT6)<0.58；0.78<T12/CT2<0.94；0.01<Ts3/Ts4<0.07；0.02<T45/CT5<0.28；60<2*V6-V4<100；其中，Sa12為第六透鏡元件的第十二表面在光軸上的投影距離。所述Y12為第六透鏡元件的第十二表面邊緣距離所述光軸的垂直距離，所述CT2為第二透鏡元件的第三表面至第四表面的距離在所述光軸上的長度，所述CT3為第三透鏡元件的第五表面至第六表面之間的距離在所述光軸上的長度，CT5為第五透鏡元件的第九表面至第十表面之間的距離在所述光軸上的長度，CT6為第六透鏡元件的第十一表面至第十二表面之間的距離在所述光軸上的長度，所述T12為第一透鏡元件的第二表面至第二透鏡元件的第三表面之間的距離在所述光軸上的長度，所述T45為第四透鏡元件的第八表面至第五透鏡元件的第九表面之間的距離在所述光軸上的長度，所述Ts3為第三透鏡元件的第六表面至所述光圈之間的距離在所述光軸上的長度，所述Ts4為所示光圈至所述第四透鏡元件的第七表面之間的距離在所述光軸上的長度，所述V4、V6分別為所述第四透鏡元件、第六透鏡元件的阿貝數。

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，所述濾光片具有一前表面以及與所述前表面相對的後表面。

進一步地，所述第一表面為朝向所述第二表面方向內凹，所述第二表面中部朝向第一表面方向內凹，所述第三表面朝向所述第四表面方向內凹，所述第四表面為朝向所述第三透鏡元件方向凸伸，所述第五表面為朝向第二透鏡元件方向凸伸，所述第七表面邊緣呈平面，所述第七表面中部朝向所述第八表面方向內凹。所述第八表面朝向所述第七表面方向內凹，所述第九表面邊緣為平面，所述第九表面中部朝向所述第四透鏡元件方向凸伸，所述第十表面朝向所述第六透鏡元件方向凸伸，所述第十一表面朝向所述第五透鏡元件方向凸伸，所述第十二表面朝向所述第十一表面方向內凹。

進一步地，所述第一透鏡元件以及第四透鏡元件均具有負屈光度，所述第二透鏡元件、第三透鏡元件、第五透鏡元件以及第六透鏡元件均具有正屈光度。

進一步地，所述光學鏡頭進一步滿足如下關係：1.8<(Fb-Ff)/F^2<2.5，其中，F為光學鏡頭的焦距，Ff為從物側到光圈之間的所述第一透鏡元件、第二透鏡元件、第三透鏡元件的合成焦距，Fb為從光圈至成像面之間的所述第四透鏡元件、第五透鏡元件以及第六透鏡元件的合成焦距。

進一步地，所述光學鏡頭進一步滿足如下關係0.32<Ff/F23<0.57,0.18<F56/Fb<0.43，其中，Ff為從物側到光圈之間的所述第一透鏡元件、第二透鏡元件、第三透鏡元件的合成焦距，Fb為從光圈至成像面之間的所述第四透鏡元件、第五透鏡元件以及第六透鏡元件的合成焦距，F23為第二透鏡元件與第三透鏡元件的合成焦距，F56為第五透鏡元件和所述第六透鏡元件的合成焦距。

進一步地，所述光學鏡頭進一步滿足如下關係：-1.27<R1/R2^7<-0.5,0.52<R12/R11^2<0.73,R1、R2分別為第一透鏡元件的第一表面、第二表面的曲率半徑；R11、R12分別為第六透鏡元件的第十一表面、第十二表面的曲率半徑。

進一步地，所述光學鏡頭進一步滿足如下關係：0.14<Y12/(T1-Tb)<0.19，其中，Y12為第六透鏡元件的第十二表面邊緣距離所述光軸的垂直距離，T1為光學透鏡的第一透鏡元件的第一表面至像平面之間水準距離，Tb為第六透鏡元件的第十二表面至像平面之間水準距離。

進一步地，所述光學鏡頭進一步滿足如下關係：1.05<ImgH/Y12<1.56，其中，ImgH為光學鏡頭的最大成像高度，Y12為第六透鏡元件的第十二表面邊緣距離所述光軸的垂直距離。

進一步地，所述光學鏡頭進一步滿足如下關係：110°<DFoV，其中，DFoV為光學鏡頭的可視角度。

本發明所述光學鏡頭實現減小光學鏡頭的整體尺寸的同時提高成像品質。

10‧‧‧第一透鏡元件

101‧‧‧第一表面

102‧‧‧第二表面

20‧‧‧第二透鏡元件

201‧‧‧第三表面

202‧‧‧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‧‧‧光學鏡頭

110‧‧‧光軸

120‧‧‧光圈

圖1所示為本發明所述光學鏡頭的結構示意圖。

圖2所示為本發明第一實施例中所述光學鏡頭對可見光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對可見光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對可見光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對可見光畸變特性曲線圖。

圖6-9所示為本發明第二實施例中所述光學鏡頭對可見光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。

下麵將結合附圖，對本發明作進一步的詳細說明。

如圖1所示，本發明實施方式中所述光學鏡頭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具有負屈光度，其具有第一表面101及第二表面102。所述第一表面101為朝向所述第二表面方向內凹。所述第二表面102中部朝向第一表面101方向內凹。

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。所述第三表面201朝向所述第四表面方向內凹。所述第四表面202為朝向所述第三透鏡元件30方向凸伸。

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為朝向第二透鏡元件20方向凸伸。

所述第六表面302附近還設置有一光圈120。所述光圈120位於所述光軸110上且與所述第六表面302間隔設置。

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邊緣呈平面，所述第七表面401中部朝向所述第八表面402方向內凹。所述第八表面402朝向所述第七表面401方向內凹。

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邊緣為平面，所述第九表面501中部朝向所述第四透鏡元件40方向凸伸。所述第十表面502朝向所述第六透鏡元件方向凸伸。

第六透鏡元件60具有正屈光度。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朝向所述第五透鏡元件50方向凸伸。所述第十二表面602朝向所述第十一表面方向內凹。

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，從而而避免物體在所述像平面80的成像品質。所述濾光片70具有前表面71和與所述前表面相對的後表面72。

所述像平面80用於成像。

在本發明實施例中，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：

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)。ΣA _i h ⁱ表示對A_ihⁱ累加，i為自然數。

進一步地，本發明所述光學鏡頭滿足如下關係：(1) 0.14<Sa12/Y12<0.33；(2) 1.46<(CT2+CT3)/(CT2-CT3)<1.55；(3) 0.23<(CT5-CT6)/(CT5+CT6)<0.58；(4) 0.78<T12/CT2<0.94；(5) 0.01<Ts3/Ts4<0.07；(6) 0.02<T45/CT5<0.28；(7) 60<2*V6-V4<100；其中，Sa12為第六透鏡元件60的第十二表面602在光軸上的投影距離。所述Y12為第六透鏡元件60的第十二表面602邊緣距離所述光軸110的垂直距離。所述CT2為第二透鏡元件20的第三表面201至第四表面202的距離在所述光軸110上的長度。所述CT3為第三透鏡元件30的第五表面301至第六表面302之間的距離在所述光軸110上的長度。CT5為第五透鏡元件50的第九表面501至第十表面502之間的距離在所述光軸110上的長度。CT6為第六透鏡元件60的第十一表面601至第十二表面602之間的距離在所述光軸110上的長度。T12為第一透鏡元件10的第二表面102至第二透鏡元件20的第三表面201 之間的距離在所述光軸110上的長度。所述T45為第四透鏡元件的第八表面至第五透鏡元件的第九表面之間的距離在所述光軸上的長度。所述Ts3為第三透鏡元件30的第六表面302至所述光圈120之間的距離在所述光軸110上的長度。所述Ts4為所示光圈120至所述第四透鏡元件40的第七表面401之間的距離在所述光軸110上的長度。所述V4、V6分別為所述第四透鏡元件40、第六透鏡元件60的阿貝數。

通過滿足以上關係式(1)-(7)，可以有效的去除球面像差以及色差而提升光學鏡頭的成像品質。

進一步地，本發明所述光學鏡頭100還滿足如下關係式：(8) 1.8<(Fb-Ff)/F^2<2.5；(9) 0.32<Ff/F23<0.57；(10) 0.18<F56/Fb<0.43；(11) -1.27<R1/R2^7<-0.5；(12) 0.52<R12/R11^2<0.73；其中，F為光學鏡頭100的焦距。Ff為從物側到光圈120之間的所述第一透鏡元件10、第二透鏡元件20、第三透鏡元件30的合成焦距。Fb為從光圈120至像平面80之間的所述第四透鏡元件40、第五透鏡元件50以及第六透鏡元件60的合成焦距。F23為第二透鏡元件20與第三透鏡元件30的合成焦距。F56為第五透鏡元件50和所述第六透鏡元件60的合成焦距。R1、R2分別為第一透鏡元件的第一表面、第二表面的曲率半徑；R11、R12分別為第六透鏡元件60的第十一表面601、第十二表面602的曲率半徑。

通過滿足以上關係式(8)-(12)，合理的設置並匹配了靠近物側的第一透鏡元件10、第二透鏡元件20、第三透鏡元件30和靠近像側的第四透鏡元件40、第五透鏡元件50、第六透鏡元件60的位置、作用，而且使得所述光學鏡頭100的製造更容易。

進一步地，所述光學鏡頭100還滿足如下關係式：(13) 0.14<Y12/(T1-Tb)<0.19；(14) 1.05<ImgH/Y12<1.56；(15) 110°<DFoV；其中，ImgH為光學鏡頭100的最大成像高度。T1為光學鏡頭100的第一透鏡元件10的第一表面101至第六透鏡元件60的像平面80之間水準距離。Tb為第六透鏡元件60的第十二表面602至像平面80之間水準距離。DFoV為光學鏡頭100的可視角度。

通過滿足上述關係式(13)-(15)，從而限制了所述光學鏡頭100沿光軸110方向的整體長度與第六透鏡元件60的第十二表面602的高度比值與光學鏡頭100的成像高度，從而提升成像品質。

本發明所述光學鏡頭100依據不同參數、通過不同實施例進一步闡述如下：

實施例一：

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，Vd表示阿貝數，K表示圓錐定數。

通過將表1-2中的數值K、h、R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的非球面狀。

進一步地，本發明第一實施例中所述光學鏡頭100進一步滿足如下關係式：

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100對可見光(波長400-700納米)成像球差在縱向的分佈特性區曲線圖。由附圖2可知，本發明第一實施例中所述光學鏡頭100對可見光的光成像的縱向球差被控制在0-0.04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100對可見光成像色差在橫向的分佈曲線圖。由此可知，本發明第一實施例中所述光學鏡頭100對可見光的光成像橫向色差被控制在-4微米至4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100對可見光的成像場曲特性曲線圖。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100的子午場曲值和弧矢場曲值被控制在-0.15mm~0.15mm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100對可見光的畸變特性曲線圖。由此可知，本發明第一實施例中所述光學鏡頭100的畸變量被控制在40%以內。

第二實施例

如下表3-4分別表示了本發明第一實施例中所述光學鏡頭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，Vd表示阿貝數，K表示圓錐定數。

通過將表3-4中的數值K、h、R以及Ai代入上述公式(a)中，可以獲得本發明第二實施例中所述光學鏡頭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的非球面狀。

進一步地，在本發明第二實施例中所述光學鏡頭100的參數滿足如下條件：EFOV 122；

進一步地，參附圖6-9所示為本發明第二實施例中所述光學鏡頭100對可見光的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6可知，本發明第二實施例中所述光學鏡頭100對可見光成像產生的縱向球差值控制在-0.02mm-0.02mm範圍內。

由附圖7可知，本發明第二實施例中所述光學鏡頭100產生的橫向色差被控制在-2μm-4μm的範圍內。

由附圖8可知，本發明第二實施例中所述光學鏡頭100的子午場曲值和弧矢場曲值被控制在-0.1mm~0.05mm範圍內。

由附圖9可知，本發明第二實施例中所述光學鏡頭100的畸變量被控制在40%以內。

綜上所述，本發明實施方式中所述光學鏡頭100均通過上述關係式(1)-(9)實現減小光學鏡頭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。