一种五片式高像素成像镜头的制作方法

1.本实用新型涉及光学成像镜头技术领域，具体而言，涉及一种五片式高像素成像镜头。


背景技术：

2.近年来，光学成像镜头不断演进，其应用的范围更为广泛，除了要求镜头轻薄短小之外，对镜头的成像质量要求也越来越高。为了提高成像质量，需要增加光学镜片数来修饰像差及色散等问题。然而，随着光学镜片数的增加，第一透镜物侧表面至成像面在光轴上的距离会增大，不利手机、数字相机及车用镜头的薄型化。因此，设计出一个成像质量良好及轻薄短小的多镜片光学成像镜头一直都是业内的目标。
3.常见的五片式透镜虽然已经具有较好的光学性能，但是其光焦度、透镜间距和透镜形状设置仍然具有一定的不合理，导致透镜结构在具有良好光学性能的同时，无法满足大光圈、超薄化、广角化的设计要求。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种五片式高像素成像镜头，其成像品质高，体积轻薄，且具备大光圈及大视场角。
5.一种五片式高像素成像镜头，所述五片式高像素成像镜头由五片透镜组成，从物侧至像侧依序为：具有正屈折力的第一透镜，其物侧表面于近光轴处为凸面，其像侧表面于近光轴处为凹面；具有负屈折力的第二透镜，其像侧表面于近光轴处为凹面；具有正曲折力或负屈折力第三透镜；具有正屈折力的第四透镜，其物侧表面于近光轴处为凹面，像侧表面于近光轴处为凸面；具有负屈折力的第五透镜，其物侧表面于近光轴处为凹面，像侧表面于近光轴处为凹面；所述五片式高像素成像镜头满足以下关系式：imgh/fno>1.91；其中，imgh为所述五片式高像素成像镜头有效成像区域对角线的长度的一半，fno为所述五片式高像素成像镜头的光圈数。通过控制控制比值，能够保证镜头具有大光圈和大像面。
6.进一步的，所述五片式高像素成像镜头满足关系式：nd2>nd3>nd1＝nd4＝1.54；其中，nd1为所述第一透镜的折射率，nd2为所述第二透镜的折射率，nd3为所述第三透镜的折射率，nd4为所述第四透镜的折射率。通过控制各个透镜的折射率，有利于保持良好的成像质量。
7.进一步的，所述五片式高像素成像镜头满足关系式：ttl/imgh≤1.38；其中，ttl为所述第一透镜的物侧表面在近光轴处到像面的距离，imgh为所述五片式高像素成像镜头有效成像区域对角线的长度的一半。通过控制ttl/imgh的比值能够保证镜头具有大像面和薄化的特性。
8.进一步的，所述五片式高像素成像镜头满足关系式：0.81<r22/f<1.23；其中，r22为所述第二透镜的像侧表面的曲率半径，f为所述五片式高像素成像镜头的焦距。控制曲率半径可有效平衡像散及彗差，使镜头的成像质量更好。
9.进一步的，所述五片式高像素成像镜头满足关系式：0.78<f1/f<0.95；其中，f1为所述第一透镜的焦距，f为所述五片式高像素成像镜头的焦距。通过控制焦距比值可以使镜头具有较好的像差矫正能力。
10.进一步的，所述五片式高像素成像镜头满足关系式：
‑
0.51<f1/f2≤
‑
0.33；其中，f1为所述第一透镜的焦距，f2为所述第二透镜的焦距。通过控制焦距比值可以使镜头具有较好的像差矫正能力。
11.进一步的，所述五片式高像素成像镜头满足关系式：0.85<r51/f5<2.76；其中，r51为所述第五透镜物侧表面的曲率半径，f5为所述第五透镜的焦距。控制曲率半径可有效平衡像散及彗差，使镜头的成像质量更好。
12.进一步的，所述五片式高像素成像镜头满足关系式：
‑
2.86<f2/f<
‑
1.54；其中，f2为所述第二透镜的焦距，f为所述五片式高像素成像镜头的焦距。满足上述比值，可避免第二透镜的光焦度过大，使该光学成像镜头的敏感度低和成像质量好，同时使镜头有较短的光学长度。
13.进一步的，所述五片式高像素成像镜头满足关系式：1.13<(r41 r42)/(r41
‑
r42)<1.35；其中，r41为所述第四透镜的物侧表面的曲率半径，r42为所述第四透镜的像侧表面的曲率半径。控制曲率半径可有效平衡像散及彗差，使镜头的成像质量更好。
14.进一步的，所述五片式高像素成像镜头满足关系式：0.53≤f4/f≤0.69，其中，f4为所述第四透镜的焦距，f为所述五片式高像素成像镜头的焦距。通过控制焦距比值可以使镜头具有较好的像差矫正能力。
15.进一步的，所述五片式高像素成像镜头满足关系式：1.2<r12/f<2.16；其中，r12为所述第一透镜的像侧表面的曲率半径，f为所述五片式高像素成像镜头的焦距。控制曲率半径可有效平衡像散及彗差，使镜头的成像质量更好。
16.进一步的，所述五片式高像素成像镜头满足关系式：fno<1.89；其中，fno为所述五片式高像素成像镜头光圈数。通过控制其大小来扩大光圈，增加通光量，达到更好的成像效果。
17.进一步的，所述五片式高像素成像镜头满足关系式：fov>78.5
°
；其中，fov为所述五片式高像素成像镜头的视场角。控制视场角大小有利于扩大视野，观察到更多的物体。
18.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：采用五片式透镜组合，通过合理的曲折力搭配，在保证镜头高成像品质的同时，有效缩短镜头的总体长度，使得镜头满足薄型化的需求。各个透镜之间合理的参数搭配，使得镜头具有大光圈和大视场角的特点，满足人们在弱光环境和广角的拍摄需求。
附图说明
19.图1为本实用新型的五片式高像素成像镜头第一实施例的结构示意图。
20.图2为本实用新型的五片式高像素成像镜头第一实施例的像散、畸变曲线图。
21.图3为本实用新型的五片式高像素成像镜头第一实施例的球差曲线图。
22.图4为本实用新型的五片式高像素成像镜头第二实施例的结构示意图。
23.图5为本实用新型的五片式高像素成像镜头第二实施例的像散、畸变曲线图。
24.图6为本实用新型的五片式高像素成像镜头第二实施例的球差曲线图。
25.图7为本实用新型的五片式高像素成像镜头第三实施例的结构示意图。
26.图8为本实用新型的五片式高像素成像镜头第三实施例的像散、畸变曲线图。
27.图9为本实用新型的五片式高像素成像镜头第三实施例的球差曲线图。
28.图10为本实用新型的五片式高像素成像镜头第四实施例的结构示意图。
29.图11为本实用新型的五片式高像素成像镜头第四实施例的像散、畸变曲线图。
30.图12为本实用新型的五片式高像素成像镜头第四实施例的球差曲线图。
31.图13为本实用新型的五片式高像素成像镜头第五实施例的结构示意图。
32.图14为本实用新型的五片式高像素成像镜头第五实施例的像散、畸变曲线图。
33.图15为本实用新型的五片式高像素成像镜头第五实施例的球差曲线图。
具体实施方式
34.为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳实施方式。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。
35.为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳实施方式。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。
36.在本实用新型的描述中，物侧是指镜头朝向被摄物的一侧，像侧是指镜头朝向成像面的一侧。当在透镜物侧表面的过面上任意一点做切面，该表面总是位于切面的像侧，其曲率半径为正，则透镜的物侧表面为凸面；反之则透镜的物侧表面为凹面，其曲率半径为负。
37.当在透镜像侧表面的过面上任意一点做切面，该表面总在切面的物侧，其曲率半径为负，则透镜的像侧表面为凸面；反之则透镜的像侧表面为凹面，其曲率半径为正。
38.若在透镜物侧表面或像侧表面过面上任一点做切面，该表面既有部分在切面的像侧，又有在部分在切面的物侧，则该表面存在反曲点，在近光轴处物侧、像侧表面凹凸的判断仍适用上述方式。
39.此外，各透镜的非球面曲线方程式表示如下：
[0040][0041]
其中，z为非球面沿光轴方向在高度为r的位置时，距离非球面原点的距离矢高，c为非球面的近轴曲率(曲率半径r＝1/c,即为曲率的倒数)；k为圆锥系数；ai是非球面的第i阶系数，在本实用新型中应用到的高阶系数为a4、a6、a8、a10、a12、a14、a16、a18、a20。
[0042]
请参考图1，第一实施例中，本实用新型的五片式高像素成像镜头由物侧至像侧依序包括光阑10、第一透镜11、第二透镜12、第三透镜13、第四透镜14、第五透镜15、以及滤光片16。其中，相邻的两个透镜之间具有一间隔距离，且透镜之间无相对移动，第一透镜11、第二透镜12、第三透镜13、第四透镜14、以及第五透镜15的物侧表面与像侧表面皆为非球面。
[0043]
具体的，第一透镜11具有正屈折力，其物侧表面于近光轴处为凸面，其像侧表面于近光轴处为凹面，可有效平衡低阶像差；第二透镜12具有负屈折力，其像侧表面于近光轴处为凹面，其物侧表面在靠近光轴处可根据实际需要设置为凸面或凹面，第二透镜12具有负
屈折力，有利于消除第一透镜11所产生的像差；第三透镜13具有正曲折力或负屈折力，具体可根据镜片的需求进行设置，本实施例在此不作限定；第四透镜14具有正屈折力，其物侧表面于近光轴处为凹面，像侧表面于近光轴处为凸面，可以有效修正近轴球差，同时降低周边的像散场曲；第五透镜15具有负屈折力，其物侧表面于近光轴处为凹面，像侧表面于近光轴处为凹面，有助于使光学摄影系统的主点远离像侧端，进而有效缩短光学成像系统的总体长度，有利于系统的小型化，同时可修正离轴像差以提升周边成像品质。
[0044]
上述五片式高像素成像镜头满足以下条件：imgh/fno>1.91；其中，imgh为五片式高像素成像镜头有效成像区域对角线的长度的一半，fno为五片式高像素成像镜头光圈数。通过控制控制比值，能够保证镜头具有大光圈和大像面。
[0045]
优选的，上述五片式高像素成像镜头满足关系式：nd2>nd3>nd1＝nd4＝1.54；其中，nd1为第一透镜11的折射率，nd2为第二透镜12的折射率，nd3为第三透镜13的折射率，nd4为第四透镜14的折射率。通过控制各个透镜的折射率，有利于保持良好的成像质量。
[0046]
优选的，上述五片式高像素成像镜头满足关系式：ttl/imgh≤1.38；其中，ttl为第一透镜11的物侧表面在近光轴处到像面的距离，imgh为五片式高像素成像镜头有效成像区域对角线的长度的一半。通过控制ttl/imgh的比值能够保证镜头具有大像面和薄化的特性。
[0047]
优选的，上述五片式高像素成像镜头满足关系式：0.81<r22/f<1.23；其中，r22为第二透镜12的像侧表面的曲率半径，f为五片式高像素成像镜头的焦距。控制曲率半径可有效平衡像散及彗差，使镜头的成像质量更好。
[0048]
优选的，上述五片式高像素成像镜头满足关系式：0.78<f1/f<0.95；其中，f1为第一透镜11的焦距，f为五片式高像素成像镜头的焦距。通过控制焦距比值可以使镜头具有较好的像差矫正能力。
[0049]
优选的，上述五片式高像素成像镜头满足关系式：
‑
0.51<f1/f2≤
‑
0.33；其中，f1为第一透镜11的焦距，f2为第二透镜12的焦距。通过控制焦距比值可以使镜头具有较好的像差矫正能力。
[0050]
优选的，上述五片式高像素成像镜头满足关系式：0.85<r51/f5<2.76；其中，r51为第五透镜15物侧表面的曲率半径，f5为第五透镜15的焦距。控制曲率半径可有效平衡像散及彗差，使镜头的成像质量更好。
[0051]
优选的，上述五片式高像素成像镜头满足关系式：
‑
2.86<f2/f<
‑
1.54；其中，f2为第二透镜的焦距，f为五片式高像素成像镜头的焦距。满足上述比值，可避免第二透镜的光焦度过大，使该光学成像镜头的敏感度低和成像质量好，同时使镜头有较短的光学长度。
[0052]
优选的，上述五片式高像素成像镜头满足关系式：1.13<(r41 r42)/(r41
‑
r42)<1.35；其中，r41为第四透镜14的物侧表面的曲率半径，r42为第四透镜14的像侧表面的曲率半径。控制曲率半径可有效平衡像散及彗差，使镜头的成像质量更好。
[0053]
优选的，上述五片式高像素成像镜头满足关系式：0.53≤f4/f≤0.69，其中，f4为第四透镜14的焦距，f为五片式高像素成像镜头的焦距。通过控制焦距比值可以使镜头具有较好的像差矫正能力。
[0054]
优选的，上述五片式高像素成像镜头满足关系式：1.2<r12/f<2.16；其中，r12为第一透镜的像侧表面的曲率半径，f为五片式高像素成像镜头的焦距。控制曲率半径可有效平
衡像散及彗差，使镜头的成像质量更好。
[0055]
优选的，上述五片式高像素成像镜头满足关系式：fno<1.89；其中，fno为五片式高像素成像镜头光圈数。通过控制其大小来扩大光圈，增加通光量，达到更好的成像效果。
[0056]
优选的，上述五片式高像素成像镜头满足关系式：fov>78.5
°
；其中，fov为五片式高像素成像镜头的视场角。控制视场角大小有利于扩大视野，观察到更多的物体。
[0057]
本实用新型的五片式高像素成像镜头将通过以下具体实施例配合附图予以详细说明。
[0058]
第一实施例
[0059]
请结合图2和图3，在第一实施例中，五片式高像素成像镜头满足表1
‑
1、表1
‑
2以及表1
‑
3。
[0060]
表1
‑
1为第一实施例的五片式高像素成像镜头的基本参数：
[0061][0062]
表1
‑
2为第一实施例中各透镜的非球面系数：
[0063][0064]
表1
‑
3为第一实施例中各条件表达式的值：
[0065][0066][0067]
第二实施例
[0068]
请结合图4至图6，本实施例的五片式高像素成像镜头由物侧至像侧依序包括第一透镜21、第二透镜22、第三透镜23、第四透镜24、以及第五透镜25。具体实施时，第一透镜21的物侧表面设有光阑20，第五透镜25的像侧设有滤光片26。
[0069]
应当理解的是，第二实施例中的五片式高像素成像镜头满足上述第一实施例中的曲折力、表面凹凸、以及各个表达式，在此不做赘述。
[0070]
在第二实施例中，五片式高像素成像镜头满足表2
‑
1、表2
‑
2以及表2
‑
3。
[0071]
表2
‑
1为第二实施例的五片式高像素成像镜头的基本参数：
[0072][0073]
表2
‑
2为第二实施例中各透镜的非球面系数：
[0074][0075][0076]
表2
‑
3为第二实施例中各条件表达式的值：
[0077][0078]
第三实施例
[0079]
请结合图7至图9，本实施例的五片式高像素成像镜头由物侧至像侧依序包括第一透镜31、第二透镜32、第三透镜33、第四透镜34、以及第五透镜35。具体实施时，第一透镜31的物侧表面设有光阑30，第五透镜35的像侧设有滤光片36。
[0080]
应当理解的是，第三实施例中的五片式高像素成像镜头满足上述第一实施例中的曲折力、表面凹凸、以及各个表达式，在此不做赘述。
[0081]
在第三实施例中，五片式高像素成像镜头满足表3
‑
1、表3
‑
2以及表3
‑
3。
[0082]
表3
‑
1为第三实施例的五片式高像素成像镜头的基本参数：
[0083][0084][0085]
表3
‑
2为第三实施例中各透镜的非球面系数：
[0086][0087]
表3
‑
3为第三实施例中各条件表达式的值：
[0088][0089]
第四实施例
[0090]
请结合图10至图12，本实施例的五片式高像素成像镜头由物侧至像侧依序包括第一透镜41、第二透镜42、第三透镜43、第四透镜44、以及第五透镜45。具体实施时，第一透镜41的物侧表面设有光阑40，第五透镜45的像侧设有滤光片46。
[0091]
应当理解的是，第四实施例中的五片式高像素成像镜头满足上述第一实施例中的曲折力、表面凹凸、以及各个表达式，在此不做赘述。
[0092]
在第四实施例中，五片式高像素成像镜头满足表4
‑
1、表4
‑
2以及表4
‑
3。
[0093]
表4
‑
1为第四实施例的五片式高像素成像镜头的基本参数：
[0094][0095]
表4
‑
2为第四实施例中各透镜的非球面系数：
[0096][0097]
表4
‑
3为第四实施例中各条件表达式的值：
[0098]
[0099][0100]
第五实施例
[0101]
请结合图13至图15，本实施例的五片式高像素成像镜头由物侧至像侧依序包括第一透镜51、第二透镜52、第三透镜53、第四透镜54、以及第五透镜55。具体实施时，第一透镜51的物侧表面设有光阑50，第五透镜55的像侧设有滤光片56。
[0102]
应当理解的是，第五实施例中的五片式高像素成像镜头满足上述第一实施例中的曲折力、表面凹凸、以及各个表达式，在此不做赘述。
[0103]
在第五实施例中，五片式高像素成像镜头满足表5
‑
1、表5
‑
2以及表5
‑
3。
[0104]
表5
‑
1为第五实施例的五片式高像素成像镜头的基本参数：
[0105][0106]
表5
‑
2为第五实施例中各透镜的非球面系数：
[0107]
[0108][0109]
表5
‑
3为第五实施例中各条件表达式的值：
[0110][0111]
为了便于比较上述五个实施例，下表为各实施例相应条件下各表达式所得值的汇总：
[0112]
条件实施例1实施例2实施例3实施例4实施例5最小最大imgh/fno1.9121.9221.9431.9531.9121.9121.953ttl/imgh1.3661.3621.3631.3801.3631.3621.380r22/f1.0590.9780.8150.9991.2250.8151.225f1/f0.7990.8610.8590.9430.7860.7860.943f1/f2
‑
0.464
‑
0.386
‑
0.377
‑
0.330
‑
0.508
‑
0.508
‑
0.330r51/f52.5260.8571.3962.7562.1300.8572.756f2/f
‑
1.721
‑
2.231
‑
2.281
‑
2.853
‑
1.546
‑
2.853
‑
1.546(r41 r42)/(r41
‑
r42)1.3261.3081.1381.2631.3481.1381.348f4/f0.6440.6900.5300.6630.6550.5300.690r12/f1.7211.2041.2621.2902.1541.2042.154fno1.8801.8701.8501.8401.8801.8401.880fov79.5
°
78.8
°
79.7
°
80
°
80.3
°
78.8
°
80.3
°
[0113]
上述实施例中的五片式高像素成像镜头通过合理的曲折力搭配，在保证镜头高成像品质的同时，有效缩短镜头的总体长度，使得镜头满足薄型化的需求。各个透镜之间合理的参数搭配，使得镜头具有大光圈和大视场角的特点，满足人们在弱光环境和广角的拍摄需求。
[0114]
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语诸如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
[0115]
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0116]
虽然对本实用新型的描述是结合以上具体实施例进行的，但是，熟悉本技术领域的人员能够根据上述的内容进行许多替换、修改和变化是显而易见的。因此，所有这样的替代、改进和变化都包括在附后的权利要求的精神和范围内。