TWI694267B - 光學鏡頭 - Google Patents

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TWI694267B TW106145225A TW106145225A TWI694267B TW I694267 B TWI694267 B TW I694267B TW 106145225 A TW106145225 A TW 106145225A TW 106145225 A TW106145225 A TW 106145225A TW I694267 B TWI694267 B TW I694267B
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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、第四透鏡元件以及所述第六透鏡元件均具有負屈光度,所述第二透鏡元件、所述第三透鏡元件以及所述第五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。一般來說,所述攝像頭中鏡頭的視場角越大,能夠拍攝到的物體越多,從而使得廣角鏡頭得到了更廣泛的應用。
進一步地,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,而且出現色差等問題,使得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設置於所述第二透鏡元件和所述第三透鏡元件之間的光圈,所述光學鏡頭滿足如下關係式:0<T45<0.1;0<T45M<0.2;其中,T45為所述第八表面中心到所述第九表面分別與所述光軸的交點之間的水準距離,T45M為所述第八表面與所述第九表面之間的水準距離的最大值。
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物側方向凸伸的凸曲面,所述第二表面中部為朝向像方的凹曲面,所述第二表面周緣呈平面,所述第三表面為朝向物方的凹曲面,所述第四表面為朝向像方的凸曲面,所述第五表面為朝向物方的凸曲面,所述第六表面為朝向像方的凸曲面,所述第七表面為為朝向物方的凹曲面,所述第八表面朝向像方的凹曲面,所述第九表面邊緣為平面,所述第九表面中部朝向物方的凸曲面,所述第十表面為朝向像方的凸曲面,所述第十一表面為朝向物方的凹曲面,所述第十二表面中部為朝向像方的凹曲面。
進一步地,所述第一透鏡元件、第四透鏡元件以及所述第六透鏡元件均具有負屈光度,所述第二透鏡元件、所述第三透鏡元件以及所述第五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:1.02<N4/N5<1.58,0.28<V4/V5<0.85,其中,N4、N5分別為所述第四透鏡元件、第五透鏡元件的折射率,V4、V5分別為所述第四透鏡元件、第五透鏡元件的阿貝數。
進一步地,所述光學鏡頭進一步滿足如下關係:0.77<f1/(f4*f5)<2.75,其中,F1為所述第一透鏡元件的焦距,F4為所述第四透鏡元件的焦距,F5為所述第五透鏡元件的焦距。
進一步地,所述光學鏡頭進一步滿足如下關係:1.12<TTL/IMH<3.05,90°<2ω<150°,其中,TTL為所述第一透鏡元件的第一表面至所述像平面之間的水準距離,IMH為光學鏡頭的最大成像圓的直徑,ω為半視場角。
進一步地,所述光學鏡頭進一步滿足如下關係:0.35<D1/(R1*R2)<16.31,其中,D1為所述第一透鏡元件的孔徑,R1為所述第一表面的曲率半徑,R2為第二表面的曲率半徑。
進一步地,所述第一透鏡元件、第二透鏡元件、第三透鏡元件、所述第四透鏡元件、第五透鏡元件以及所述第六透鏡元件均關於所述光軸呈軸對稱設置。
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所示係本發明所述光學鏡頭的結構示意圖。
圖2所示係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分佈特性區曲線圖。
圖3所示係本發明第一實施例中所述光學鏡頭對可見光的成像色差在橫向的分佈曲線圖。
圖4所示分別係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所示係本發明第一實施例中所述光學鏡頭對可見光成像的畸變特性曲線圖。
圖6所示係本發明第二實施例中所述光學鏡頭對可見光成像的球差在縱向分佈特性曲線圖。
圖7所示係本發明第二實施例中所述光學鏡頭對可見光成像的色差在橫向分佈特性曲線圖。
圖8所示係本發明第二實施例中所述光學鏡頭對可見光成像的場區特性曲線圖。
圖9所示係本發明第二實施例中所述光學鏡頭對可見光成像的畸變特性曲線圖。
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呈軸對稱設置。
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為朝向物側方向凸伸的凸曲面。所述第二表面102中部為朝向像方的凹曲面,所述第二表面102周緣呈平面。
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。所述第三表面201為朝向物方的凹曲面。所述第四表面202為朝向像方的凸曲面。
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為朝向物方的凸曲面。所述第六表面302為朝向像方的凸曲面。
所述第二透鏡元件20和第三透鏡元件30之間還設置有一光圈120。所述光圈120位於所述光軸110上且靠近所述第三透鏡元件30的第五表面301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為朝向物方的凹曲面。所述第八表面402為朝向像方的凹曲面。
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邊緣為平面,所述第九表面501中部為朝向物方的凸曲面。所述第十表面502為朝向所述像方的凸曲面。
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為朝向物方的凹曲面。所述第十二表面602中部朝向像方的凹曲面。
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,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。光線自物側的經過所述第一透鏡元件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以及所述濾光片70後成像於所述像平面80上。
在本發明中,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:
Figure 106145225-A0305-02-0009-1
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是曲率半徑的倒數,h為透鏡距離所述光軸110半徑,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Ah i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:0<T45<0.1 (1);0<T45M<0.2 (2);1.02<N4/N5<1.58 (3);0.28<V4/V5<0.85 (4);0.77<f1/(f4*f5)<2.75 (5);1.12<TTL/IMH<3.05 (6);90°<2ω<150° (7);0.35<D1/(R1*R2)<16.31 (8)
其中,T45為所述第八表面402中心到所述第九表面501分別與所述光軸110的交點之間的水準距離。T45M為所述第八表面402與所述第九表面501之間的水準距離的最大值。N4、N5分別為所述第四透鏡元件40、第五透鏡元件50的折射率。V4、V5分別為所述第四透鏡元件40、第五透鏡元件50的阿 貝數。F1為所述第一透鏡元件10的焦距。F4為所述第四透鏡元件40的焦距。F5為所述第五透鏡元件50的焦距。TTL為所述第一透鏡元件10的第一表面101至所述像平面80之間的水準距離。IMH為光學鏡頭的最大成像圓的直徑。D1為所述第一透鏡元件10的孔徑。R1為所述第一表面101的曲率半徑。R2為第二表面的曲率半徑。ω為半視場角。
進一步地,所述光學透鏡通過滿足關係式(1)-(4),從而可以減小所述光學透鏡的色差,同時使得所述光學鏡頭的具備大的視場角情況下可以提高成像品質。
進一步地,通過滿足上述關係式(5),用於平衡所述第一透鏡元件10、第四透鏡元件40以及所述第五透鏡元件50的屈光度,從而提高光學鏡頭成像公差的敏感度。
進一步地,通過滿足上述關係式(6)來定義所述光學鏡頭的長度與最大成像圓的比例值。
進一步地,通過滿足上述關係式(7)來定義所述光學鏡頭的視場角度。
進一步地,通過滿足上述關係式(8)來定義所述第一透鏡元件10的直徑與曲率半徑大小比值,從而小型化所述光學鏡頭的尺寸。
本發明所述光學鏡頭將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的部分參數。表1中,其中,R表示相應表面的曲率半徑,L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,Vd表示阿貝數,K表示圓錐定數。
通過將表1-2中的數值均滿足上述公式(a),可以獲得本發明第一實施例中所述光學鏡頭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。
Figure 106145225-A0305-02-0011-2
表2
Figure 106145225-A0305-02-0012-3
進一步地,依據表1-2中資料,本發明第一實施例所述光學鏡頭滿足關係式如下:EFL=0.79;F=2.4;2ω=112.1°;TTL=3.41;IMH=2.163;T45=0.03;T45M=0.05;N4/N5=1.06;V4/V5=0.40;f1/(14*f5)=1.25;D1/(R1*R2)=2.92.
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對可見光(波長400-700納米)成像球差在縱向分佈的特性區曲線圖。由附圖2可知,本發明第一實施例中所述光學鏡頭對可見光的光成像的縱向球差在縱向分佈被控制在-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所述光學鏡頭對可見光成像色差在橫向的分佈曲線圖。由附圖3可知,所述橫向色差被控制在-3~3μm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的子午場曲值和弧矢場曲值被控制在-0.04~0.04mm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對可見光成像的畸變特性曲線圖。由此可知,本發明第一實施例中所述光學鏡頭的畸變量被控制在-10%~0以內。
第二實施例
如下表3-4分別表示了本發明第二實施例中所述光學鏡頭的部分參數。表1中,其中,R表示相應表面的曲率半徑,L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,Vd表示阿貝數,K表示圓錐定數。
表3-4中的數值同樣滿足上述公式(a),從而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。
Figure 106145225-A0305-02-0014-4
Figure 106145225-A0305-02-0014-5
進一步地,進一步地,依據表3-4中資料,本發明第二實施例所述光學鏡頭滿足關係式如下:EFL=0.73;F=2.4;2ω=94.9°;TTL=3.46;IMH=1.71;T45=0.02;T45M=0.05;N4/N5=1.06;V4/V5=0.40;f1/(f4*f5)=1.37;D1/(R1*R2)=2.64。
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對可見光的成像的球差在縱向分佈特性曲線圖、成像色差在橫向分佈特性曲線圖、成像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對可見光成像產生的縱向球差值在縱向分佈被控制在-0.01mm-0.01mm範圍內。
由附圖7可知,本發明第二實施例中所述光學鏡頭對可見光成像產生色差在橫向分佈被控制在-4~4μm之間。
由附圖8可知,本發明第二實施例中所述光學鏡頭的子午場曲值和弧矢場曲值被控制在-0.02mm~0.04mm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0~8%以內。
綜上所述,本發明實施方式中所述光學鏡頭均通過上述關係式(1)-(9)實現減小光學鏡頭的整體尺寸的同時提高成像品質。
可以理解的係,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: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

Claims (8)

  1. 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設置於所述第二透鏡元件和所述第三透鏡元件之間的光圈,其改良在於:所述光學鏡頭滿足如下關係式:0<T45<0.1;0<T45M<0.2;0.77<f1/(f4*f5)<2.75;其中,T45為所述第八表面中心到所述第九表面分別與所述光軸的交點之間的水準距離,T45M為所述第八表面與所述第九表面之間的水準距離的最大值,f1為所述第一透鏡元件的焦距,f4為所述第四透鏡元件的焦距,f5為所述第五透鏡元件的焦距。
  2. 如申請專利範圍第1項所述光學鏡頭,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,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。
  3. 如申請專利範圍第1項所述光學鏡頭,其中:所述第一表面為朝向物側方向凸伸的凸曲面,所述第二表面中部為朝向像方的凹曲面,所述第二表面周緣呈平面,所述第三表面為朝向物方的凹曲面,所述第四表面為朝向像方的凸曲面,所述第五表面為朝向物方的凸曲面,所述第六表面為朝向像方的凸曲面,所述第七表面為為朝向物方的凹曲面,所述第八表面朝向像方的凹曲面,所述第九表面邊緣為平面,所述第九表面中部朝向物方的凸曲面,所述第十表面為朝向像方的凸曲面,所述第十一表面為朝向物方的凹曲面,所述第十二表面中部為朝向像方的凹曲面。
  4. 如申請專利範圍第1項所述光學鏡頭,其中:所述第一透鏡元件、第四透鏡元件以及所述第六透鏡元件均具有負屈光度,所述第二透鏡元件、所述第三透鏡元件以及所述第五透鏡元件均具有正屈光度。
  5. 如申請專利範圍第2項所述光學鏡頭,其中:所述光學鏡頭進一步滿足如下關係:1.02<N4/N5<1.58,0.28<V4/V5<0.85,其中,N4、N5分別為所述第四透鏡元件、第五透鏡元件的折射率,V4、V5分別為所述第四透鏡元件、第五透鏡元件的阿貝數。
  6. 如申請專利範圍第2項所述光學鏡頭,其中:所述光學鏡頭進一步滿足如下關係:1.12<TTL/IMH<3.05,90°<2ω<150°,其中,TTL為所述第一透鏡元件的第一表面至所述像平面之間的水準距離,IMH為光學鏡頭的最大成像圓的直徑,ω為半視場角。
  7. 如申請專利範圍第2項所述光學鏡頭,其中:所述光學鏡頭進一步滿足如下關係:0.35<D1/(R1*R2)<16.31,其中,D1為所述第一透鏡元件的孔徑,R1為所述第一表面的曲率半徑,R2為第二表面的曲率半徑。
  8. 如申請專利範圍第2項所述光學鏡頭,其中:所述第一透鏡元件、第二透鏡元件、第三透鏡元件、所述第四透鏡元件、第五透鏡元件以及所述第六透鏡元件均關於所述光軸呈軸對稱設置。
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