CN113109930A - 摄像镜头 - Google Patents

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CN113109930A
CN113109930A CN202110312111.6A CN202110312111A CN113109930A CN 113109930 A CN113109930 A CN 113109930A CN 202110312111 A CN202110312111 A CN 202110312111A CN 113109930 A CN113109930 A CN 113109930A
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lens
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imaging
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寺岡弘之
阪口贵之
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Changzhou Ruitai Photoelectric Co Ltd
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Changzhou Ruitai Photoelectric Co Ltd
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Abstract

本发明涉及光学镜头领域，公开了一种摄像镜头，摄像镜头自物侧至像侧依序由具有负屈折力的第一透镜、具有正屈折力的第二透镜、第三透镜、具有负屈折力的第四透镜、具有正屈折力的第五透镜、第六透镜、以及具有负屈折力并且其像侧面设为自由曲面的第七透镜构成；其中，摄像镜头的焦距为f，第二透镜的焦距为f2，第三透镜的焦距为f3，第四透镜的焦距为f4，第一透镜的物侧面到第二透镜的像侧面的轴上距离为D12，第二透镜的物侧面到第三透镜的像侧面的轴上距离为D23，且满足下列关系式：|f2/f3|≤0.07；‑0.50≤f2/f4≤‑0.30；0.58≤D12/f≤0.64；0.35≤D23/f≤0.45。本发明能够提供这样一种摄像镜头：|TV_D|<1.0％，具有良好的光学特性，2ω＞110°且广角，并且由七片透镜构成的摄像镜头。

Description

摄像镜头
技术领域
本发明是涉及摄像镜头的发明。特别是一种涉及如下这样的摄像镜头的发明：适用于使用了高像素用的CCD、CMOS等摄像元件的智能手机用相机组件、WEB相机等，全视角(以下称为2ω)为110°以上且广角，|TV畸变(TV Distortion)|(以下称为|TV_D|)为1.0％以内，具有良好的光学特性，并且由七片透镜构成的摄像镜头。
背景技术
近年来，在使用CCD、CMOS等摄像元件的各种摄像装置中，寻求一种TV_D较小且具有良好的光学特性的广角的摄像镜头。
正在推进这样一种摄像镜头的技术开发：|TV_D|<1.0％，且具有良好的光学特性，具有广角，并且由七片透镜构成的摄像镜头。作为该七片结构的摄像镜头，在专利文献1中提出了一种从物侧依序由具有负屈折力的第一透镜、具有正屈折力的第二透镜、第三透镜、具有负屈折力的第四透镜、具有正屈折力的第五透镜、第六透镜、以及具有负屈折力的第七透镜构成的镜头。
由于专利文献1的实施例1、2、4、7所公开的摄像镜头的第二透镜与第三透镜的焦距的比、第二透镜与第四透镜的焦距的比、以及第一透镜的物侧面到第二透镜的像侧面的轴上距离与摄像镜头整体的焦距的比不充分，因此畸变(Distortion)的校正变得不充分，且|TV_D|>1.0％。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：中国公开专利号CN110221402A
发明内容
发明所要解决的课题
本发明的目的在于，提供这样一种摄像镜头：|TV_D|<1.0％，具有良好的光学特性，2ω＞110°且广角，并且由七片透镜构成的摄像镜头。
用于解决课题的手段
为了达成上述目标，本发明的发明人仔细研究了第二透镜与第三透镜的焦距的比、第二透镜与第四透镜的焦距的比、第一透镜的物侧面到第二透镜的像侧面的轴上距离与摄像镜头整体的焦距的比、以及第二透镜的物侧面到第三透镜的像侧面的轴上距离与摄像镜头整体的焦距的比，并且将第七透镜的像侧面设为了自由曲面，结果发现能够得到改善现有技术问题的摄像镜头，从而想到了本发明。
为了解决上述技术问题，本发明的实施方式中提供了一种摄像镜头，该摄像镜头自物侧至像侧依序由具有负屈折力的第一透镜、具有正屈折力的第二透镜、第三透镜、具有负屈折力的第四透镜、具有正屈折力的第五透镜、第六透镜、以及具有负屈折力并且其像侧面设为自由曲面的第七透镜构成；
其中，所述摄像镜头的焦距为f，所述第二透镜的焦距为f2，所述第三透镜的焦距为f3，所述第四透镜的焦距为f4，所述第一透镜的物侧面到所述第二透镜的像侧面的轴上距离为D12，所述第二透镜的物侧面到所述第三透镜的像侧面的轴上距离为D23，且满足下列关系式：
|f2/f3|≤0.07
－0.50≤f2/f4≤－0.30
0.58≤D12/f≤0.64
0.35≤D23/f≤0.45
优选地，所述第七透镜的焦距为f7，且满足下列关系式：
－4.50≤f7/f≤－1.90
优选地，所述第一透镜的阿贝数为ν1，所述第二透镜的阿贝数为ν2，且满足下列关系式：
0.90≤ν1/ν2≤1.10
优选地，所述第三透镜的阿贝数为ν3，所述第二透镜的阿贝数为ν2，且满足下列关系式：
0.90≤ν3/ν2≤1.10
发明效果
本发明的有益效果如下。
根据本发明，能够提供一种如下这样的摄像镜头：尤其适用于使用了高像素用的CCD、CMOS等摄像元件的智能手机用相机组件、WEB相机等，|TV_D|<1.0％，具有良好的光学特性，2ω＞110°且广角，并且由七片透镜构成的摄像镜头。
附图说明
图1是示出本发明的第一实施方式的摄像镜头的概略结构的图。
图2是示出本发明的第一实施方式的摄像镜头的各像高内的RMS光斑(RMS SPOT)直径的图。
图3是示出本发明的第一实施方式的摄像镜头的畸变网格(Distortion Grid)的图。
图4是示出本发明的第二实施方式的摄像镜头的概略结构的图。
图5是示出本发明的第二实施方式的摄像镜头的各像高内的RMS光斑直径的图。
图6是示出本发明的第二实施方式的摄像镜头的畸变网格的图。
图7是示出本发明的第三实施方式的摄像镜头的概略结构的图。
图8是示出本发明的第三实施方式的摄像镜头的各像高内的RMS光斑直径的图。
图9是示出本发明的第三实施方式的摄像镜头的畸变网格的图。
图10是说明TV畸变的图。
具体实施方式
以下将结合附图和实施方式进一步对本发明进行说明。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本发明而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本发明所要求保护的技术方案。
(第一实施方式)
一并参考图1至图4，本发明提供了第一实施方式的摄像镜头10，在图1中，左侧为物侧，右侧为像侧，该摄像镜头10具备七片结构的透镜***，该七片结构的透镜***中由物侧至像侧依序配置有第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4、第五透镜L5、第六透镜L6和第七透镜L7。在第七透镜L7与像面Si之间配置有玻璃平板GF。作为该玻璃平板GF，可假定有玻璃盖板以及各种过滤片(filter)等。在本发明中，玻璃平板GF可以配置在不同的位置，也可以省略。
在本实施方式中，第一透镜L1是具有负屈折力的透镜，第二透镜L2是具有正屈折力的透镜，第三透镜L3是具有屈折力的透镜，第四透镜L4是具有负屈折力的透镜，第五透镜L5是具有正屈折力的透镜，第六透镜L6是具有屈折力的透镜，第七透镜L7是具有负屈折力的透镜。为了良好地校正各个像差，在这些七片透镜的透镜表面中，期望将第一透镜L1的物侧面S1～第七透镜L7的物侧面S13的整个表面设为非球面形状，将第七透镜L7的像侧面S14设为自由曲面形状。
该摄像镜头10满足以下关系式(1)。
|f2/f3|≤0.07 (1)
关系式(1)规定了第二透镜L2的焦距f2与第三透镜L3的焦距f3的比的绝对值。在关系式(1)的范围内时，容易实现各个像差的校正，且容易实现|TV_D|<1.0％下的广角化。
该摄像镜头10满足以下关系式(2)。
－0.50≤f2/f4≤－0.30 (2)
关系式(2)规定了第二透镜L2的焦距f2与第四透镜L4的焦距f4的比。在关系式(2)的范围内时，容易实现各个像差的校正，且容易实现|TV_D|<1.0％下的广角化。
该摄像镜头10满足以下关系式(3)。
0.58≤D12/f≤0.64 (3)
关系式(3)规定了第一透镜L1的物侧面S1到第二透镜的像侧面S4的轴上距离D12与摄像镜头10整体的焦距f的比。在关系式(3)的范围内时，容易实现各个像差的校正，且容易实现|TV_D|<1.0％下的广角化。
该摄像镜头10满足以下关系式(4)。
0.35≤D23/f≤0.45 (4)
关系式(4)规定了第二透镜L2的物侧面S3到第三透镜的像侧面S6的轴上距离D23与摄像镜头10整体的焦距f的比。在关系式(4)的范围内时，容易实现各个像差的校正，且容易实现|TV_D|<1.0％下的广角化。
该摄像镜头10满足以下关系式(5)。
－4.50≤f7/f≤－1.90 (5)
关系式(5)规定了第七透镜L7的焦距f7与摄像镜头10整体的焦距f的比。在关系式(5)的范围内时，容易实现各个像差的校正，且容易实现|TV_D|<1.0％下的广角化。
该摄像镜头10满足以下关系式(6)。
0.90≤ν1/ν2≤1.10 (6)
关系式(6)规定了第一透镜L1的阿贝数ν1与第二透镜L2的阿贝数ν2的比。在关系式(6)的范围内时，容易实现各个像差的校正，且容易实现|TV_D|<1.0％下的广角化。
该摄像镜头10满足以下关系式(7)。
0.90≤ν3/ν2≤1.10 (7)
关系式(7)规定了第三透镜L3的阿贝数ν3与第二透镜L2的阿贝数ν2的比。在关系式(7)的范围内时，容易实现各个像差的校正，且容易实现|TV_D|<1.0％下的广角化。
通过构成摄像镜头10的七片透镜分别满足上述的结构以及关系式，从而能够得到如下这样的摄像镜头：|TV_D|<1.0％，具有良好的光学特性，2ω＞110°且广角，并且由七片透镜构成的摄像镜头。
以下使用实施例对本发明的摄像镜头10进行说明。各实施例所记载的符号如下所示。需要说明的是，距离、半径以及轴上厚度的单位为mm。
f：摄像镜头整体的焦距
f1：第一透镜L1的焦距
f2：第二透镜L2的焦距
f3：第三透镜L3的焦距
f4：第四透镜L4的焦距
f5：第五透镜L5的焦距
f6：第六透镜L6的焦距
f7：第七透镜L7的焦距
光圈值FNO：摄像镜头的有效焦距和入瞳直径的比值
2ω：全视角
STOP：光圈
IH：摄像镜头的像高
R：光学面的中心曲率半径
R1：第一透镜L1的物侧面S1的中心曲率半径
R2：第一透镜L1的像侧面S2的中心曲率半径
R3：第二透镜L2的物侧面S3的中心曲率半径
R4：第二透镜L2的像侧面S4的中心曲率半径
R5：第三透镜L3的物侧面S5的中心曲率半径
R6：第三透镜L3的像侧面S6的中心曲率半径
R7：第四透镜L4的物侧面S7的中心曲率半径
R8：第四透镜L4的像侧面S8的中心曲率半径
R9：第五透镜L5的物侧面S9的中心曲率半径
R10：第五透镜L5的像侧面S10的中心曲率半径
R11：第六透镜L6的物侧面S11的中心曲率半径
R12：第六透镜L6的像侧面S12的中心曲率半径
R13：第七透镜L7的物侧面S13的中心曲率半径
R14：第七透镜L7的像侧面S14的中心曲率半径
R15：玻璃平板GF的物侧面S15的中心曲率半径
R16：玻璃平板GF的像侧面S16的中心曲率半径
d：透镜的轴上厚度、或透镜间轴上距离
d1：第一透镜L1的轴上厚度
d2：第一透镜L1的像侧面S2到光圈STOP的轴上距离
d3：光圈STOP到第二透镜L2的物侧面S3的轴上距离
d4：第二透镜L2的轴上厚度
d5：第二透镜L2的像侧面S4到第三透镜L3的物侧面S5的轴上距离
d6：第三透镜L3的轴上厚度
d7：第三透镜L3的像侧面S6到第四透镜L4的物侧面S7的轴上距离
d8：第四透镜L4的轴上厚度
d9：第四透镜L4的像侧面S8到第五透镜L5的物侧面S9的轴上距离
d10：第五透镜L5的轴上厚度
d11：第五透镜L5的像侧面S10到第六透镜L6的物侧面S11的轴上距离
d12：第六透镜L6的轴上厚度
d13：第六透镜L6的像侧面S12到第七透镜L7的物侧面S13的轴上距离
d14：第七透镜L7的轴上厚度
d15：第七透镜L7的像侧面S14到玻璃平板GF的物侧面S15的轴上距离
d16：玻璃平板GF的轴上厚度
d17：玻璃平板GF的像侧面S16到像面的轴上距离
D12：第一透镜L1的物侧面S1到第二透镜L2的像侧面S4的轴上距离
D23：第二透镜L2的物侧面S3到第三透镜L3的像侧面S6的轴上距离
nd：d线的折射率
nd1：第一透镜L1的d线的折射率
nd2：第二透镜L2的d线的折射率
nd3：第三透镜L3的d线的折射率
nd4：第四透镜L4的d线的折射率
nd5：第五透镜L5的d线的折射率
nd6：第六透镜L6的d线的折射率
nd7：第七透镜L7的d线的折射率
ndg：玻璃平板GF的d线的折射率
νd：阿贝数
ν1：第一透镜L1的阿贝数
ν2：第二透镜L2的阿贝数
ν3：第三透镜L3的阿贝数
ν4：第四透镜L4的阿贝数
ν5：第五透镜L5的阿贝数
ν6：第六透镜L6的阿贝数
ν7：第七透镜L7的阿贝数
νg：玻璃平板GF的阿贝数
TTL：光学总长(第一透镜L1的物侧面S1到像面Si的轴上距离)
图1是示出第一实施方式的摄像镜头10的配置的结构图。表1中示出构成第一实施方式的摄像镜头10的第一透镜L1～第七透镜L7的各个物侧面以及像侧面的中心曲率半径R、透镜轴上厚度或透镜间轴上距离d、折射率nd、阿贝数ν，表2中示出透镜面S1～S13的圆锥系数k、非球面系数，表3中示出透镜面S14的圆锥系数k、自由曲面系数，表4中示出2ω、Fno、f、f1、f2、f3、f4、f5、f6、f7、TTL、TV_D。
表1示出本发明第一实施方式的摄像镜头10的设计数据。
【表1】
Figure BDA0002989808050000101
Figure BDA0002989808050000111
参考波长＝587.5618nm
表2示出本发明第一实施方式的摄像镜头10的第一透镜L1至第六透镜L6中各个透镜的物侧面和像侧面、以及第七透镜L7的物侧面的非球面数据。
【表2】
Figure BDA0002989808050000112
Figure BDA0002989808050000121
z＝(cr2)/{1+[1-(k+1)(c2r2)]1/2}+A4r4+A6r6+A8r8+A10r10+A12r12+A14r14+A16r16+A18r18+A20r20 (8)
其中，k是圆锥系数，A4、A6、A8、A10、A12、A14、A16、A18、A20是非球面系数，c是光学面中心的曲率，r是非球面曲线上的点与光轴的垂直距离，z是非球面深度(非球面上距离光轴为r的点，与相切于非球面光轴上顶点的切面两者间的垂直距离)。
为方便起见，各个透镜面的非球面使用上述公式(8)中所示的非球面。但是，本发明不特别限于该公式(8)表示的非球面多项式形式。
表3示出本发明第一实施方式的摄像镜头10的第七透镜L7的像侧面的自由曲面数据。
【表3】
Figure BDA0002989808050000122
Figure BDA0002989808050000131
Figure BDA0002989808050000132
其中，k是圆锥系数，Bi是自由曲面系数，c是光学面中心的曲率，r是自由曲面上的点与光轴的垂直距离，x是r的x方向分量，y是r的y方向分量，z是非球面深度(非球面上距离光轴为r的点，与相切于非球面光轴上顶点的切面两者间的垂直距离)。
为方便起见，第七透镜L7的像侧面S14的自由曲面使用上述公式(9)中所示的自由曲面。但是，本发明不特别限于该公式(9)表示的多项式形式。
表4示出本发明第一实施方式的摄像镜头10的2ω、Fno、f、f1、f2、f3、f4、f5、f6、f7、TTL、TV_D的数据。
【表4】
Figure BDA0002989808050000133
Figure BDA0002989808050000141
后出现的表13示出各实施方式一、二、三中各种数值与关系式(1)～(7)中已规定的参数所对应的值。
如表13所示，第一实施方式满足关系式(1)～(7)。
图2中示出第一实施方式的摄像镜头10的各像高内的RMS光斑直径，图3中示出畸变网格。可知第一实施方式的摄像镜头10满足|TV_D|<1.0％，且具有良好的光学特性，并且具有广角。需要说明的是，在图10中示出了TV_D的计算方法的说明。
(第二实施方式)
图4是示出第二实施方式的摄像镜头20的配置的结构图。第二实施方式与第一实施方式基本相同，符号含义与第一实施方式相同，以下只列出不同点。
表5、表6示出本发明第二实施方式的摄像镜头20的设计数据。
表5中示出构成第二实施方式的摄像镜头20的第一透镜L1～第七透镜L7的各个物侧面以及像侧面的中心曲率半径R、透镜轴上厚度或透镜间轴上距离d、折射率nd、阿贝数νd，表6中示出透镜面S1～S13的圆锥系数k、非球面系数，表7中示出透镜面S14的圆锥系数k、自由曲面系数，表8中示出2ω、Fno、f、f1、f2、f3、f4、f5、f6、f7、TTL、TV_D。
【表5】
Figure BDA0002989808050000142
Figure BDA0002989808050000151
参考波长＝587.5618nm
表6示出本发明第二实施方式的摄像镜头20中各透镜的非球面数据。
【表6】
Figure BDA0002989808050000152
Figure BDA0002989808050000161
表7示出本发明第二实施方式的摄像镜头20的第七透镜L7的像侧面的自由曲面数据。
【表7】
Figure BDA0002989808050000162
表8示出本发明第二实施方式的摄像镜头20的2ω、Fno、f、f1、f2、f3、f4、f5、f6、f7、TTL、TV_D的数据。
【表8】
Figure BDA0002989808050000163
Figure BDA0002989808050000171
如表13所示，第二实施方式满足关系式(1)～(7)。
图5中示出第二实施方式的摄像镜头的各像高内的RMS光斑直径，图6中示出畸变网格。可知第二实施方式的摄像镜头满足|TV_D|<1.0％，且具有良好的光学特性，并且具有广角。
(第三实施方式)
图7是示出第三实施方式的摄像镜头30的配置的结构图。第三实施方式与第一实施方式基本相同，符号含义与第一实施方式相同，以下只列出不同点。
表9、表10示出本发明第三实施方式的摄像镜头30的设计数据。
表9中示出构成第三实施方式的摄像镜头30的第一透镜L1～第七透镜L7的各个物侧面以及像侧面的中心曲率半径R、透镜轴上厚度或透镜间轴上距离d、折射率nd、阿贝数νd，表10中示出透镜面S1～S13的圆锥系数k、非球面系数，表11中示出透镜面S14的圆锥系数k、自由曲面系数，表12中示出2ω、Fno、f、f1、f2、f3、f4、f5、f6、f7、TTL、TV_D。
【表9】
Figure BDA0002989808050000181
参考波长＝587.5618nm
表10示出本发明第三实施方式的摄像镜头30中各透镜的非球面数据。
【表10】
Figure BDA0002989808050000182
Figure BDA0002989808050000191
表11示出本发明第三实施方式的摄像镜头30的第七透镜L7的像侧面的自由曲面数据。
【表11】
Figure BDA0002989808050000192
表12示出本发明第三实施方式的摄像镜头30的2ω、Fno、f、f1、f2、f3、f4、f5、f6、f7、TTL、TV_D的数据。
【表12】
2ω(°) 112.6
Fno 2.24
f(mm) 3.461
f1(mm) -20.589
f2(mm) 4.336
f3(mm) 540.032
f4(mm) -13.946
f5(mm) 6.462
f6(mm) 17.429
f7(mm) -6.839
TTL(mm) 7.284
IH(mm) 5.200
TV_D(％) 0.89％
如表13所示，第三实施方式满足关系式(1)～(7)。
图8中示出第三实施方式的摄像镜头30的各像高内的RMS光斑直径，图9中示出畸变网格。可知第三实施方式的摄像镜头30满足|TV_D|<1.0％，且具有良好的光学特性，并且具有广角。
表13中示出各实施方式一、二、三中各种数值与关系式(1)～(7)中已规定的参数所对应的值。
【表13】
第一实施方式 第二实施方式 第三实施方式
|f2/f3| 0.008 0.065 0.008
f2/f4 -0.311 -0.495 -0.311
D12/f 0.633 0.590 0.616
D23/f 0.442 0.372 0.414
f7/f -2.944 -4.432 -1.976
ν1/ν2 1.000 0.994 1.006
ν3/ν2 1.000 0.994 1.006
本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施方式，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (4)

1.一种摄像镜头，其特征在于，所述摄像镜头自物侧至像侧依序由具有负屈折力的第一透镜、具有正屈折力的第二透镜、第三透镜、具有负屈折力的第四透镜、具有正屈折力的第五透镜、第六透镜、以及具有负屈折力并且其像侧面设为自由曲面的第七透镜构成；
其中，所述摄像镜头的焦距为f，所述第二透镜的焦距为f2，所述第三透镜的焦距为f3，所述第四透镜的焦距为f4，所述第一透镜的物侧面到所述第二透镜的像侧面的轴上距离为D12，所述第二透镜的物侧面到所述第三透镜的像侧面的轴上距离为D23，且满足下列关系式：
|f2/f3|≤0.07；
-0.50≤f2/f4≤-0.30；
0.58≤D12/f≤0.64；
0.35≤D23/f≤0.45。
2.根据权利要求1所述的摄像镜头，其特征在于，所述第七透镜的焦距为f7，且满足下列关系式：
-4.50≤f7/f≤-1.90。
3.根据权利要求1所述的摄像镜头，其特征在于，所述第一透镜的阿贝数为ν1，所述第二透镜的阿贝数为ν2，且满足下列关系式：
0.90≤ν1/ν2≤1.10。
4.根据权利要求1所述的摄像镜头，其特征在于，所述第三透镜的阿贝数为ν3，所述第二透镜的阿贝数为ν2，且满足下列关系式：
0.90≤ν3/ν2≤1.10。
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