CN109387924B - 摄像光学*** - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种视场角窄并在数码变焦时能够得到高分辨率图像的摄像光学***。该摄像光学***包括：第一透镜L1，其为凸面朝向物侧并具有正折射力的弯月形状；第二透镜L2，其为双凸形状；第三透镜L3，其为凸面朝向物侧并具有负折射力的弯月形状；第四透镜L4，其为凸面或凹面朝向物侧的弯月形状；第五透镜L5，其凹面朝向物侧；第六透镜L6，其凸面朝向像侧，第一透镜L1至第六透镜L6的各透镜的两面中的至少一个面为非球面形状，以最大像高为Y，整个***的焦距为f，光学总长为TTL时，满足以下条件式（1）以及（2）：
Figure 397959DEST_PATH_IMAGE001
Figure 932845DEST_PATH_IMAGE002

Description

摄像光学***
技术领域
本发明涉及在搭载于例如移动电话、智能手机等上的摄像装置中使用的摄像光学***。
背景技术
近年来，在移动电话、智能手机、平板电脑终端、个人计算机等搭载摄像装置变得普遍。这些摄像装置中，使用CCD(Charge Coupled Device：电感耦合元件)图像传感器、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor：互补金属氧化物半导体)图像传感器等摄像元件。这样的移动电话、智能手机等中普遍利用图像处理进行数码变焦的摄像，为了实现更高倍率的数码变焦，可使用专利文献1中所示的长焦透镜作为摄像光学***。
专利文献1：日本特开2016‐114803号公报。
但是，上述专利文献1的摄像光学***的长焦透镜，作为在如今主流的广角透镜与长焦透镜并用的数码变焦***中所利用的长焦***用透镜，是不得不扩大视场角的结构，所以在数码变焦时提高变焦倍率则会导致像素***，画质显著劣化的问题。
发明内容
本发明是鉴于上述实际情况而做出的，目的是提供一种视场角窄并在数码变焦时能够得到高分辨率图像的摄像光学***。
为达到上述目的，本发明的摄像光学***从物侧开始依次包括：第一透镜，其为凸面朝向物侧并具有正折射力的弯月形状，并且两面中的至少一个面为非球面形状；第二透镜，其为双凸形状，并且两面中的至少一个面为非球面形状；第三透镜，其为凸面朝向物侧并具有负折射力的弯月形状，并且两面中的至少一个面为非球面形状；第四透镜，其为凸面或凹面朝向物侧的弯月形状，并且两面中的至少一个面为非球面形状；第五透镜，其为凹面朝向物侧，并且两个面中的至少一个面为非球面形状；第六透镜，其为凸面朝向像侧，并且两面中的至少一个面为非球面形状，摄像光学***满足以下条件式(1)以及(2)：
0.23<Y/f<0.29 (1)
0.9<TTL/f<1.0 (2)
其中，Y为最大像高，f为整个***的焦距，TTL为光学总长。
另外，优选地，本发明的摄像光学***满足以下条件式(3)：
0.6<D/f<0.8 (3)
其中，D为所述第一透镜的朝向物侧的面到所述第六透镜的朝向像侧的面的距离。
另外，优选地，本发明的摄像光学***满足以下条件式(4)以及(5)：
-0.7<f/f4<0.7 (4)
0<R10/R11 (5)
其中，f4为所述第四透镜的焦距，R10为所述第五透镜的朝向像侧的面的曲率半径，R11为所述第六透镜的朝向物侧的面的曲率半径。
另外，优选地，本发明的摄像光学***满足以下条件式(6)：
0.25<R1/f (6)
其中，R1为所述第一透镜的朝向物侧的面的曲率半径。
另外，优选地，本发明的摄像光学***满足以下条件式(7)：
0.35<f12/f<0.65 (7)
其中，f12为所述第一透镜与所述第二透镜的组合焦距。
另外，优选地，本发明的摄像光学***的所述第一至第六透镜由树脂材料形成。
另外，优选地，本发明的摄像光学***在所述第一透镜的物侧具有作为光路偏转构件的棱镜或反射镜，该光路偏转构件使光轴弯折约90度。
本发明能够提供一种视场角窄并在数码变焦时能够得到高分辨率图像的摄像光学***。
附图说明
图1是示出本发明的实施方式所涉及的光学***的透镜结构并且示出实施例1的摄像光学***的透镜结构的剖视图。
图2是图1所示的本发明的实施例1的摄像光学***的球面像差图、像面弯曲图以及畸变像差图。
图3是示出本发明的实施例2的摄像光学***的透镜结构的剖视图。
图4是图3所示的本发明的实施例2的摄像光学***的球面像差图、像面弯曲图以及畸变像差图。
图5是示出本发明的实施例3的摄像光学***的透镜结构的剖视图。
图6是图5所示的本发明的实施例3的摄像光学***的球面像差图、像面弯曲图以及畸变像差图。
图7是示出本发明的实施例4的摄像光学***的透镜结构的剖视图。
图8是图7所示的本发明的实施例4的摄像光学***的球面像差图、像面弯曲图以及畸变像差图。
图9是示出图1所示的本发明的实施例1的摄像光学***具有作为光路偏转构件的棱镜的结构的剖视图。
具体实施方式
以下参照附图说明本发明的实施方式所涉及的摄像光学***。本实施方式的摄像光学***使用于移动电话、智能手机等所搭载的摄像装置中。如图1所示，该摄像光学***包括：第一透镜L1，其为凸面朝向物侧并具有正折射力的弯月形状；第二透镜L2，其为双凸形状；第三透镜L3，其为凸面朝向物侧并具有负折射力的弯月形状；第四透镜L4，其为凹面或凸面朝向物侧的弯月形状；第五透镜L5，其为凹面朝向物侧；第六透镜L6，其为凸面朝向像侧。另外，第一透镜L1至第六透镜L6的两面为非球面形状。第六透镜L6与像面I之间配置有低通滤波器、红外截止滤波器或玻璃盖等光学构件G。
第一透镜L1是凸面朝向物侧的物镜。第二透镜L2是具有用于进行球面像差校正的非球面、并具有以透镜厚度调整所产生的色像差的作用的中继透镜。第三透镜L3是为了与第一透镜L1一起决定光学总长(TTL)而配置的负折射率的透镜。
第一透镜L1与第二透镜L2是作为整体而具有正焦度的结构，另外，第三透镜L3是具有负焦度的结构，尤其是为了缩短光学总长，第一透镜L1朝向物侧的面具有较强的正焦度，并且第三透镜L3朝向像侧的面具较强的负焦度。通过该两面的较强的折射率，使从第三透镜L3射出时的光线的宽度小于平行射入第一透镜L1的光线的宽度，由此能够降低第一透镜L1至第三透镜L3的组合***的倍率，其结果是能够控制光学总长为较短。
另外，通过使第一透镜L1、第二透镜L2以及第三透镜L3所具有的面中至少三个面为非球面，能够有效地校正在第一透镜L1朝向物侧的面以及第三透镜L3朝向像侧的面产生的球面像差以及其周边的彗形像差。
第四透镜L4是用于校正彗形像差、球面像差的中继透镜。该第四透镜L4根据光学总长改变形状。尤其是缩短光学总长时，通过使第四透镜L4为凹面朝向像侧的形状，由此具有减少在第三透镜L3朝向像侧的面产生的倍率色像差的作用。反之，光学总长允许较长时，通过使第四透镜L4为凹面朝向物侧的形状，由此提高更后方的第五透镜所分担的彗形像差、像面弯曲的校正效果。
第五透镜L5是校正色像差并且非常有助于像面弯曲与彗形像差的校正的透镜。第六透镜L6是有效地校正像面弯曲以及畸变像差的透镜。另外，第五透镜L5与第六透镜L6起到视场致平器的效果。
第一透镜L1至第六透镜L6的两面是非球面形状，由此能够确保最终到达像面I上的光线的汇聚性。
优选地，第一透镜L1至第六透镜L6由树脂材料形成。通过由树脂形成，能够实现轻量化并且价低而能够大量生产。
另外，本实施方式的摄像光学***满足以下条件式(1)以及(2)：
0.23<Y/f<0.29 (1)
0.9<TTL/f<1.0 (2)
其中，设最大像高为Y，整个***的焦距为f，光学总长为TTL。
条件式(1)是规定摄像光学***的视场角的条件式，通过满足条件式(1)的范围，实现所期望的视场角窄的长焦型摄像光学***。低于条件式(1)的下限值时，则会导致整个***的焦距变长，光学总长变得非常大。另外，会导致传感器尺寸变小、画质劣化。高于条件式(1)的上限值时，则会导致整个***的焦距短于传感器尺寸，由此变成广角型，无法实现作为本发明的目的的长焦透镜。
条件式(2)是规定远摄比(TTL/f)的条件式。低于条件式(2)的下限值时，则会导致后侧透镜***的焦度变小从而容易产生倍率色像差，图像的分辨率降低。高于条件式(2)的上限值时，则会导致整体透镜尺寸变大，不仅是透镜的总长而且透镜的半径也会过大。所以，通过满足条件式(2)的范围，能够得到高分辨率的图像，能够使透镜尺寸紧凑。
另外，优选地，本实施方式的摄像光学***满足以下条件式(3)：
0.6<D/f<0.8 (3)
其中，以所述第一透镜L1朝向物侧的面至所述第六透镜L6朝向像侧的面的距离为D。
低于条件式(3)的下限值时，则会导致内向彗形像差以及光轴上的色像差产生从而图像的分辨率降低。高于条件式(3)的上限值时，则会导致因为透镜镜筒变长而产生渐晕，周边光量显著下降。所以，通过满足条件式(3)的范围，能够得到更高分辨率的图像，能够获得足够的周边光量。
另外，优选地，本实施方式的摄像光学***满足以下条件式(4)以及(5)：
-0.7<f/f4<0.7 (4)
0<R10/R11 (5)
其中，以所述第四透镜L4的焦距为f4，所述第五透镜L5朝向像侧的面的曲率半径为R10，所述第六透镜L6朝向物侧的面的曲率半径为R11。
通过满足条件式(4)的范围，使第四透镜L4为焦度较小的透镜，另外，通过以满足条件式(5)的形式，使第五透镜L5朝向像侧的面的曲率半径R10与第六透镜L6朝向物侧的面的曲率半径R11的正负相同，由此使上述第五透镜L5与第六透镜L6的视场致平器的效果提高。
另外，优选地，本实施方式的摄像光学***满足以下条件式(6)：
0.25<R1/f (6)
其中，以第一透镜L1朝向物侧的面的曲率半径为R1。低于条件式(6)的下限值时，则尤其会导致光瞳周边部分的像差显著，从而难以实现摄像光学***的大口径化。此外由于误差灵敏度增大所以生产效率变低。所以，通过满足条件式(6)，能够实现摄像光学***的大口径化，能够提高生产效率。
另外，优选地，本实施方式的摄像光学***满足以下条件式(7)：
0.35<f12/f<0.65 (7)
其中，以第一透镜L1与第二透镜L2的组合焦距为f12。低于条件式(7)的下限值时，则会导致产生过度的像面弯曲，并且由于误差灵敏度增大所以生产效率变低。高于条件式(7)的上限值时，则会导致产生轴上色像差，对比度变差。所以，通过满足条件式(7)的范围，能够使摄像光学***的生产效率进一步提高，同时能够获得足够的对比度。
接下来，具体说明本发明的摄像光学***的数值实施例。本发明不限定于这些实施例。
将实施例1的摄像光学***的透镜结构示于图1。即，实施例1的摄像光学***的透镜结构与上述透镜结构相同。将实施例1的摄像光学***的透镜数据示于表1，将整个***的焦距f、F值以及视场角的数据示于表2，将非球面系数的数据示于表3。表1中，Si是以最靠近物侧的第一透镜L1朝向物侧的面为S1并随着向像面I侧而顺次增加的面编号，Ri是从最靠近物侧起第i面的曲率半径，Di是从最靠近物侧起第i面与第i+1面之间的间隔。另外，表中长度的单位为mm。另外，表1中，Ndi是具有从最靠近物侧起第i面的光学元件的相对于d线(波长587.6nm)的折射力。νdi是具有从最靠近物侧起第i面的光学元件相对于d线的阿贝数。
表3示出了非球面系数的数据，非球面形状由下式表示。
Z＝C·h2/{1+(1‐K·C2·h2)1/2}+A4·h4+A6·h6+A8·h8+A10·h10+A12·h12+A14·h14+A16·h16+A18·h18+A20·h20
其中，设非球面深度为Z，近轴曲率半径的倒数为C，圆锥常数为K，从光轴到透镜面的距离为h，各次的非球面系数为A4、A6、A8、A10、A12、A14、A16、A18、A20。另外，表3的非球面系数的数值中的“E‐m”意思是“×10‐m”。
【表1】
Figure BDA0001522486850000101
【表2】
Figure BDA0001522486850000102
【表3】
Figure BDA0001522486850000111
将实施例1的摄像光学***的球面像差图、像面弯曲图以及畸变像差图示于图2。球面像差图中，示出了波长为650nm、555nm、470nm的像差。另外，像面弯曲图中，“S”表示弧矢像面的像差，“T”表示子午像面的像差。
关于实施例2至实施例4中的表的说明与关于上述实施例2中的表1至表3的说明相同，所以省略其说明。
将实施例2的摄像光学***的透镜结构示于图3。将实施例2的摄像光学***的透镜数据示于表4，将整个***的焦距f、F值、以及视场角的数据示于表5，将非球面系数的数据示于表6。另外，将实施例2的摄像光学***的球面像差图、像面弯曲图以及畸变像差图示于图4。
【表4】
Figure BDA0001522486850000121
【表5】
Figure BDA0001522486850000131
【表6】
Figure BDA0001522486850000132
将实施例3的摄像光学***的透镜结构示于图5。将实施例3的摄像光学***的透镜数据示于表7，将整个***的焦距f、F值以及视场角的数据示于表8，将非球面系数的数据示于表9。另外，将实施例3的摄像光学***的球面像差图、像面弯曲图以及畸变像差图示于图6。
【表7】
Figure BDA0001522486850000141
【表8】
Figure BDA0001522486850000142
【表9】
Figure BDA0001522486850000151
将实施例4的摄像光学***的透镜结构示于图7。将实施例4的摄像光学***的透镜数据示于表10，将整个***的焦距f、F值以及视场角的数据示于表11，将非球面系数的数据示于表12。另外，将实施例4的摄像光学***的球面像差图、像面弯曲图以及畸变像差图示于图8。
【表10】
Figure BDA0001522486850000161
【表11】
Figure BDA0001522486850000162
【表12】
Figure BDA0001522486850000171
本说明书中，将实施例1至实施例4的摄像光学***中与条件式(1)至条件式(4)、以及条件式(6)、条件式(7)对应的值示于表13。如表13所示，可知实施例1至实施例4的摄像光学***中，条件式(1)至条件式(4)、以及条件式(6)、条件式(7)全部满足。另外，实施例1至实施例4的摄像光学***中，第五透镜L5朝向像侧的面的曲率半径R10与第六透镜L6朝向物侧的面的曲率半径R11的正负相同，可知也满足条件式(5)。
【表13】
编号 条件式 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4
1 Y/f 0.287 0.273 0.231 0.288
2 TTL/f 0.951 0.988 0.972 0.935
3 D/f 0.601 0.699 0.667 0.627
4 f/f4 0.116 -0.675 -0.200 -0.443
6 R1/f 0.261 0.266 0.299 0.254
7 f12/f 0.492 0.467 0.461 0.461
也可以是，如图9所示，实施例1的摄像光学***配置于移动电话、智能手机等移动终端10内，在第一透镜L1的物侧还具有作为使光轴弯折约90度的光路偏转构件UR的、利用全反射的直角棱镜。另外，光路偏转构件UR配置于移动终端10的玻璃盖11的后侧，光路偏转构件UR以及第一透镜L1至第六透镜L6，配置于移动终端10的液晶显示器等显示部12一侧与后表面盖13之间的宽度方向上。另外，也可以是作为光路偏转构件UR而配置反射镜取代直角棱镜。由于视场角窄的摄像光学***会导致比较长的焦距，所以光学总长比较长，如此直接搭载于移动电话、智能手机等移动终端10时，则不得不增加移动终端10的厚度，但是通过使用棱镜或反射镜等光路偏转构件UR，能够使来自物体并通过玻璃盖11的光的光路大致垂直弯折，随即便能够确保足够的光量，并且，因为能够将有效半径比较小的长焦型的第一透镜L1至第六透镜L6配置于宽度方向上，所以能够使移动终端10薄型化。
如此，实施例1至实施例4的摄像光学***的视场角窄并在数码变焦时能够得到高分辨率的图像。
以上列举实施方式说明了本发明，但是本发明可以进行各种变形而并不限于上述实施方式或上述实施例。例如，上述实施方式中，说明了第一透镜L1至第六透镜L6的两面为非球面形状的示例，但若两面中的至少一个面为非球面形状，即可确保最终到达像面I上的光线的汇聚性。

Claims (7)

1.一种摄像光学***，所述摄像光学***为六片式***，其特征在于，从物侧开始依次包括：
第一透镜，其为凸面朝向物侧并具有正折射力的弯月形状，并且两面中的至少一个面为非球面形状；
第二透镜，其为双凸形状，并且两面中的至少一个面为非球面形状；
第三透镜，其为凸面朝向物侧并具有负折射力的弯月形状，并且两面中的至少一个面为非球面形状；
第四透镜，其为凸面或凹面朝向物侧的弯月形状，并且两面中的至少一个面为非球面形状；
第五透镜，其凹面朝向物侧，并且两面中的至少一个面为非球面形状；和
第六透镜，其为近轴处凸面朝向像侧，并且两面中的至少一个面为非球面形状，
满足以下条件式（1）以及（2）：
Figure 270672DEST_PATH_IMAGE001
Figure 307898DEST_PATH_IMAGE002
其中，Y为最大像高，f为整个***的焦距，TTL为光学总长。
2.根据权利要求1所述的摄像光学***，其特征在于，
满足以下条件式（3）：
Figure 586433DEST_PATH_IMAGE003
其中，D为所述第一透镜的朝向物侧的面到所述第六透镜的朝向像侧的面的距离。
3.根据权利要求1或2所述的摄像光学***，其特征在于，
满足以下条件式（4）以及（5）：
Figure 97DEST_PATH_IMAGE004
Figure 618160DEST_PATH_IMAGE005
其中，f4为所述第四透镜的焦距，R10为所述第五透镜的朝向像侧的面的曲率半径，R11为所述第六透镜的朝向物侧的面的曲率半径。
4.根据权利要求1或2所述的摄像光学***，其特征在于，
满足以下条件式（6）：
Figure 888604DEST_PATH_IMAGE006
其中，R1为所述第一透镜的朝向物侧的面的曲率半径。
5.根据权利要求1或2所述的摄像光学***，其特征在于，
满足以下条件式（7）：
Figure 592118DEST_PATH_IMAGE007
其中，f12为所述第一透镜与所述第二透镜的组合焦距。
6.根据权利要求1或2所述的摄像光学***，其特征在于，所述第一至第六透镜由树脂材料形成。
7.根据权利要求1或2所述的摄像光学***，其特征在于，在所述第一透镜的物侧具有作为光路偏转构件的棱镜或反射镜，该光路偏转构件使光轴弯折90度。
CN201711418244.1A 2017-08-12 2017-12-25 摄像光学*** Active CN109387924B (zh)

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