TWI723259B - 光學鏡頭 - Google Patents

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TWI723259B
TWI723259B TW107114112A TW107114112A TWI723259B TW I723259 B TWI723259 B TW I723259B TW 107114112 A TW107114112 A TW 107114112A TW 107114112 A TW107114112 A TW 107114112A TW I723259 B TWI723259 B TW I723259B
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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設置的第一透鏡元件、第二透鏡元件、第三透鏡元件、第四透鏡元件、第五透鏡元件、第六透鏡元件及成像面。第一透鏡元件、第四透鏡元件以及所述第五透鏡元件具有正屈光度，第二透鏡元件、所述第三透鏡元件以及所述第六透鏡元件具有負屈光度。

Description

光學鏡頭
近年來，隨著可攜式電子產品飛速發展和普及，大多電子產品，例如手機，平板電腦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。
從電子產品自身發展來看，電子產品的設計逐漸趨向輕薄化，使得所述光學鏡頭必須具有較小的尺寸和較小的出光面直徑才能更好的與輕薄化電子產品搭配使用。進一步地，從消費者來看，搭載在電子產品中的光學鏡頭需要具有高解析度以實現較高的成像品質，所述光學鏡頭需要更廣泛的視角以拍攝較多的景物，以及所述光學鏡頭需要大光圈以滿足在弱光環境下的拍照需求等。
然而，目前的大多數光學鏡頭來說，難以滿足在較小尺寸的條件下實現廣角成像和較高的成像品質。
有鑑於此，本發明提供一種尺寸較小、成像品質較高的、廣角的光學鏡頭。
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設置的第一透鏡元件、第二透鏡元件、第三透鏡元件、第四透鏡元件、第五透鏡元件、第六透鏡元件及成像面，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，所述光學鏡頭滿足如下關係式：D/TTL>1.32，D/L>1.22，0.017>|Z/Y|>0，8.35>D/(2*Y)>8.09，其中，D是光學鏡頭的最大成像圓直徑，TTL為第一表面到成像面之間的距離，L為第十二表面的出光面有效直徑，Z為第九表面有效徑曲面凹陷最低點到第九表面中心的水平距離，Y是第九表面有效徑曲面凹陷最低點到第九表面中心的垂直距離。
進一步地，還包括設置於所述第一透鏡元件與所述物側之間的光圈、以及位於所述第六透鏡元件與所述成像面之間且間隔設置的濾光片，所述 光圈位於所述光軸上且靠近所述第一表面，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，所述第二表面為朝向所述像側凹曲面，所述第三表面為朝向物側的凸曲面，所述第四表面為朝向像側的凹曲面，所述第五表面為朝向物側的凸曲面，所述第六表面為朝向像側的凹曲面，所述第七表面為朝向物側的凸曲面，所述第八表面為朝向像側的凹曲面，所述第九表面邊緣為平面，所述第九表面中部為朝向物側的凹曲面，所述第十表面為朝向所述像側的凸曲面，所述第十一表面為朝向物側的凸曲面，所述第十二表面中部為朝向像側的凹曲面，所述第十二表面邊緣為朝向像側的凸曲面。
進一步地，第一透鏡元件、第四透鏡元件以及所述第五透鏡元件具有正屈光度，第二透鏡元件、所述第三透鏡元件以及所述第六透鏡元件具有負屈光度。
進一步地，所述光學鏡頭進一步滿足如下關係：0.67>|G4R1/F4|>|G1R1/F1|>|G2R2/F2|>0.27，3.84>|G4R2/F4|>|G1R2/F1|>|G2R1/F2|>0.73，其中，G1R1為第一表面的曲率半徑，G1R2為第二表面的曲率半徑，G2R1為第三表面的曲率半徑，G2R2為第四表面的曲率半徑，G4R1為第七表面的曲率半徑，G4R2為第八表面的曲率半徑，F1為第一透鏡元件的焦距，F2為第二透鏡元件的焦距，F4為第四透鏡元件的焦距。
進一步地，所述光學鏡頭進一步滿足如下關係：G5R1/F5<G6R2/F6，|G5R2/F5|<|G6R1/F6|，其中，G5R1為第九表面的曲率半徑，G5R2為第十表面的曲率半徑，F5為第五透鏡元件的焦距，F6為第六透鏡元件的焦距。
進一步地，所述光學鏡頭進一步滿足如下關係：G1R1/F1>0.33，G1R2/F1<2.05，G2R1/F2<-0.73，G2R2/F2<-0.27。
進一步地，所述光學鏡頭進一步滿足如下關係：G4R1/F4<0.67，G4R2/F4>3.55，G5R1/F5<-13.70，G5R2/F5<-0.42。
進一步地，所述光學鏡頭進一步滿足如下關係：8.70>G6R1/F6>-16.58，G6R2/F6<-0.43，其中，F6為第六透鏡元件的焦距。
進一步地，所述光學鏡頭進一步滿足如下關係：Vd1>42,Vd3>42,Vd5>42,Vd6>42，Vd2<33,Vd4<33，其中，Vd1為第一透鏡元件的阿貝數，Vd2為第二透鏡元件的阿貝數，Vd3為第三透鏡元件的阿貝數，Vd4為第四透鏡元件的阿貝數，Vd5為第五透鏡元件的阿貝數，Vd6為第六透鏡元件的阿貝數。
本發明所述光學鏡頭實現大光圈、廣的視角，同時減小了光學鏡頭的整體尺寸和出光面有效直徑，以及提高了光學鏡頭的成像品質。
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:成像面
100,100a:光學鏡頭
110:光軸
120:光圈
圖1所示為本發明第一實施例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分佈特性區曲線圖。
圖3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4所示為本發明第一實施例中所述光學鏡頭對可見光成像畸變特性曲線圖。
圖5所示為本發明第一實施例中所述光學鏡頭對可見光的MTF(optical transfer function)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的結構示意圖。
圖7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球差分佈特性曲線圖。
圖8所示為本發明第二實施例中所述光學鏡頭對可見光成像場曲特性曲線圖。
圖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畸變特性曲線圖。
圖10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MTF特性曲線圖。
如圖1所示，本發明第一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以及成像面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為朝向物側方向凸伸的凸曲面。所述第二表面102為朝向所述像側凹曲面。
所述光學鏡頭進一步包括設置在所述第一透鏡元件10與所述物側之間的一光圈120。所述光圈120位於所述光軸110上且靠近所述第一表面101。
所述第二透鏡元件20具有負屈光度。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為朝向物側的凸曲面。所述第四表面202為朝向像側的凹曲面。
所述第三透鏡元件30具有負屈光度。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為朝向物側的凸曲面。所述第六表面302為朝向像側的凹曲面。
第四透鏡元件40具有正屈光度。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為朝向物側的凸曲面。所述第八表面402為朝向像側的凹曲面。
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中部為朝向物側的凹曲面。所述第十表面502為朝向所述像側的凸曲面。
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為朝向物側的凸曲面。所述第十二表面602中部為朝向像側的凹曲面，所述第十二表面邊緣為朝向像側的凸曲面。
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，從而避免物體在所述成像面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。
所述成像面80用於成像。
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滿足如下非球面公式：
Figure 107114112-A0305-02-0006-11
其中，以非球面與光軸所交錯的點做參考點，z是對應到h的數值下與參考點的距離，c是曲率半徑的倒數，h為非球面上距離光軸的長度，K為圓錐定數(Conic Constant)，Ai為i次的非球面係數(i-th order Aspherical Coefficient)。Σ A i h i表示對Aihi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： 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是光學鏡頭的最大成像圓直徑，TTL為第一表面到成像面80之間的距離。L為第十二表面602的出光面有效直徑。Z為第九表面有效徑曲面凹陷最低點到第九表面501中心的水平距離。Y是第九表面501有效徑曲面凹陷最低點到第九表面501中心的垂直距離。G1R1為第一表面101的曲率半徑。G1R2為第二表面102的曲率半徑。G2R1為第三表面201的曲率半徑。G2R2為第四表面202的曲率半徑。G4R1為第七表面401的曲率半徑。G4R2為第八表面402的曲率半徑。G5R1為第九表面501的曲率半徑。G5R2為第十表面502的曲率半徑。G6R1為第十一表面601的曲率半徑。G6R2為第十二表面602的曲率半徑。F1為第一透鏡元件10的焦距。F2為第二透鏡元件20的焦距。F4為第四透鏡元件40的焦距。F5為第五透鏡元件50的焦距。F6為第六透鏡元件60的焦距。Vd1為第一透鏡元件10的阿貝數。Vd2為第二透鏡元件20的阿貝數。Vd3為第三透鏡元件30的阿貝數。Vd4為第四透鏡元件40的阿貝數。Vd5為第五透鏡元件50的阿貝數。Vd6為第六透鏡元件60的阿貝數。
通過關係式(1)可以限制所述光學鏡頭的總長度。通過關係式(2)用於限制光學鏡頭的出光面有效直徑，使光學鏡頭的總直徑最小且小於最大成像圓直徑。通過關係式(3)-(4)，使得第一透鏡元件10、第二透鏡元件20、第三透鏡元件30以及第四透鏡元件40的屈光度變小，從而使得光學鏡頭的屈光 度平衡以減小光學鏡頭的偏芯敏感度。通過關係式(5)-(6)，用於平衡光學鏡頭的屈光度，從而使得光學鏡頭具有良好的收差補正效果。通過關係式(7)-(8)，用於平衡第五透鏡元件50和第六透鏡元件60之間屈光度，使得第一透鏡元件10、第二透鏡元件20、第三透鏡元件30、第四透鏡元件40以及第五透鏡元件50的屈光度更均勻，減小光學鏡頭的偏芯敏感度。如此，通過同時滿足關係式(1)-(8)，所述光學鏡頭具有低長度、大光圈、出光面有效直徑較小以及具有較廣闊的視角，同時提高了所述光學鏡頭的成像品質。
進一步地，通過關係式(9)-(18)，通過在關係式(1)-(8)的基礎上進一步地提高光學鏡頭的成像品質。通過關係式(19)-(20)用於消除光學鏡頭的色差，提高成像品質。
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1-3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，Nd表示每個表面的折射率，Vd表示不同的透鏡元件阿貝數，h表示非球面距離光軸的高度，K表示圓錐定數，F表示光學鏡頭的焦距，F/NO表示光圈的直徑。
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的非球面形狀。
Figure 107114112-A0305-02-0008-2
Figure 107114112-A0305-02-0009-5
Figure 107114112-A0305-02-0009-6
Figure 107114112-A0305-02-0009-7
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在縱向成像的球差被控制在-0.06mm~0.06mm之間。
進一步地，附圖3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3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-0.065mm~0.065mm範圍內。
進一步地，附圖4所示為本發明第一實施例中所述光學鏡頭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的畸變量被控制在0~2%之間。
進一步地，圖5所示為本發明第一實施例中所述光學鏡頭對可見光的MTF曲線圖。在本發明第一實施例中，取1/2頻223lp/mm，中心視場MTF大於60%，在0.8視場MTF大於40%，位於中心視場和0.8視場之間的MTF位於40%~60%之間，在1.0視場的MTF大於25%。
第二實施例
如圖6所示，本發明第二實施例中所述光學鏡頭100a與第一實施例中所述光學鏡頭100類似，其不同點在於光學鏡頭的部分參數。具體地，如下表4-6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，T代表相鄰的二表面在光軸110上的間隔距離，Nd表示每個表面的折射率，Vd表示阿貝數，h表示非球面距離光軸的高度，K表示圓錐定數，F表示光學鏡頭的焦距，F/NO表示光圈的直徑。
表4-5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 107114112-A0305-02-0010-8
Figure 107114112-A0305-02-0011-9
Figure 107114112-A0305-02-0011-10
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對可見光的成像球差分佈的特性曲線圖、成像場曲特性曲線圖以及成像畸變特性曲線圖以及MTF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對可見光成像球差控制在-0.06mm~0.06mm範圍內。
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-0.065mm~0.065mm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0~2%之間。
由附圖10所示，本發明第二實施例中所述光學鏡頭對可見光的MTF曲線圖中，取1/2頻為223lp/mm時，中心視場MTF大於60%，在0.8視場MTF大於40%，位於中心視場和0.8視場之間的MTF位於40%~60%之間，在1.0視場的MTF大於25%。
綜上所述，本發明所述光學鏡頭均通過上述關係式(1)-(20)實現大光圈、廣的視角，同時減小了光學鏡頭的整體尺寸和出光面有效直徑，以及提高了光學鏡頭的成像品質。
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: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:成像面
100:光學鏡頭
110:光軸
120:光圈

Claims (10)

  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設置的第一透鏡元件、第二透鏡元件、第三透鏡元件、第四透鏡元件、第五透鏡元件、第六透鏡元件及成像面，所述第一透鏡元件具有朝向物側的第一表面及朝向像側的第二表面，所述第二透鏡元件具有朝向物側的第三表面和朝向像側的第四表面，所述第三透鏡元件具有朝向物側的第五表面和朝向像側的第六表面，所述第四透鏡元件具有朝向物側的第七表面和朝向像側的第八表面，所述第五透鏡元件具有朝向物側的第九表面和朝向像側的第十表面，所述第六透鏡元件具有朝向物側的第十一表面和朝向像側的第十二表面，其改良在於：所述光學鏡頭滿足如下關係式：D/TTL>1.32，D/L>1.22，0.017>|Z/Y|>0，8.35>D/(2*Y)>8.09，其中，D是光學鏡頭的最大成像圓直徑，TTL為第一表面到成像面之間的距離，L為第十二表面的出光面有效直徑，Z為第九表面有效徑曲面凹陷最低點到第九表面中心的水平距離，Y是第九表面有效徑曲面凹陷最低點到第九表面中心的垂直距離。
  2. 如請求項1所述光學鏡頭，其中：還包括設置於所述第一透鏡元件與所述物側之間的光圈、以及位於所述第六透鏡元件與所述成像面之間且間隔設置的濾光片，所述光圈位於所述光軸上且靠近所述第一表面，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. 如請求項1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，所述第二表面為朝向所述像側凹曲面，所述第三表面為朝向物側的凸曲面，所述第四表面為朝向像側的凹曲面，所述第五表面為朝向物側的凸曲面，所述第六表面為朝向像側的凹曲面，所述第七表面為朝向物側的凸曲面，所述第八表面為朝向像側的凹曲面，所述第九表面邊緣為平面，所述第九表面中部為朝向物側的凹曲面，所述第十表面為朝向所述像側的凸曲面，所述第十一表面為朝向物側的凸曲面，所述第十二表面中部為朝向像側的凹曲面，所述第十二表面邊緣為朝向像側的凸曲面。
  4. 如請求項1所述光學鏡頭，其中：第一透鏡元件、第四透鏡元件以及所述第五透鏡元件具有正屈光度，第二透鏡元件、所述第三透鏡元件以及所述第六透鏡元件具有負屈光度。
  5. 如請求項2所述光學鏡頭，其中：所述光學鏡頭進一步滿足如下關係：0.67>|G4R1/F4|>|G1R1/F1|>|G2R2/F2|>0.27，3.84>|G4R2/F4|>|G1R2/F1|>|G2R1/F2|>0.73，其中，G1R1為第一表 面的曲率半徑，G1R2為第二表面的曲率半徑，G2R1為第三表面的曲率半徑，G2R2為第四表面的曲率半徑，G4R1為第七表面的曲率半徑，G4R2為第八表面的曲率半徑，F1為第一透鏡元件的焦距，F2為第二透鏡元件的焦距，F4為第四透鏡元件的焦距。
  6. 如請求項5所述光學鏡頭，其中：所述光學鏡頭進一步滿足如下關係：G5R1/F5<G6R2/F6，|G5R2/F5|<|G6R1/F6|，其中，G5R1為第九表面的曲率半徑，G5R2為第十表面的曲率半徑，G6R1為第十一表面的曲率半徑，G6R2為第十二表面的曲率半徑，F5為第五透鏡元件的焦距，F6為第六透鏡元件的焦距。
  7. 如請求項6所述光學鏡頭，其中：所述光學鏡頭進一步滿足如下關係：G1R1/F1>0.33，G1R2/F1<2.05，G2R1/F2<-0.73，G2R2/F2<-0.27。
  8. 如請求項6所述光學鏡頭，其中：所述光學鏡頭進一步滿足如下關係：G4R1/F4<0.67，G4R2/F4>3.55，G5R1/F5<-13.70，G5R2/F5<-0.42。
  9. 如請求項6所述光學鏡頭，其中：所述光學鏡頭進一步滿足如下關係：8.70>G6R1/F6>-16.58，G6R2/F6<-0.43，其中，F6為第六透鏡元件的焦距。
  10. 如請求項2所述光學鏡頭，其中：所述光學鏡頭進一步滿足如下關係：Vd1>42,Vd3>42,Vd5>42,Vd6>42，Vd2<33,Vd4<33，其中，Vd1為第一透鏡元件的阿貝數，Vd2為第二透鏡元件的阿貝數，Vd3為第三透鏡元件的阿貝數，Vd4為第四透鏡元件的阿貝數，Vd5為第五透鏡元件的阿貝數，Vd6為第六透鏡元件的阿貝數。
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