CN106646828B - 一种光学镜头 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光学镜头，至少包括沿光轴由物侧至像侧依次设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜；第一透镜具有正光焦度，其朝向像侧一面为凸面；第二透镜具有负光焦度，其朝向物侧一面为凹面；第三透镜具有正光焦度，其朝向物侧一面为凹面；第四透镜具有负光焦度，具有在朝向物侧一面近光轴区域的凸面。本光学镜头通过采用恰当的透镜结构以及透镜布局，使光线经过透镜更加平缓，有利于修正离轴视场的像差，使成像画面失真小；通过优化设计第二透镜，调整其焦距，有利于修正其产生的像差，平衡系统屈折力，提升镜头成像品质。本发明光学镜头，能够在满足小型化大视角的前提下，获得较高的成像质量。

Description

一种光学镜头

技术领域

本发明涉及光学镜头技术领域，特别是涉及一种光学镜头。

背景技术

随着消费性电子产业的不断发展，在移动终端不断轻薄化、便携化的要求带动下，市场对小型化、大视角、高像质的摄影模块需求也日益增加。特别是在手机、平板电脑以及可穿戴设备的摄影镜头等的应用。如何在降低成本的同时又能保证小型化、大视角、高像质是目前移动终端镜头设计需要解决的难题。

发明内容

本发明提供一种光学镜头，在满足小型化大视角的前提下，能保证较高的成像质量。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种光学镜头，至少包括沿光轴由物侧至像侧依次设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜；

所述第一透镜具有正光焦度，其朝向像侧一面为凸面；

所述第二透镜具有负光焦度，其朝向物侧一面为凹面；

所述第三透镜具有正光焦度，其朝向物侧一面为凹面；

所述第四透镜具有负光焦度，具有在朝向物侧一面近光轴区域的凸面；

并满足以下条件式：

-0.6<f/f₂<-0.5；

-1<(R₁+R₂)/(R₁-R₂)<-0.8；

0<Sag₂₂*100/CT₂<5；

其中，f表示所述光学镜头的焦距，f₂表示所述第二透镜的焦距，R₁表示所述第一透镜朝向物侧一面的曲率半径，R₂表示所述第一透镜朝向像侧一面的曲率半径，Sag₂₂表示所述第二透镜朝向像侧一面与光轴的交点到所述第二透镜最大有效半径位置在光轴上的投影点的距离，CT₂表示所述第二透镜在光轴上的厚度。

可选地，满足以下条件式：-0.5<(R₃+R₄)/(R₃-R₄)<-0.1；

其中，R₃表示所述第二透镜朝向物侧一面的曲率半径，R₄表示所述第二透镜朝向像侧一面的曲率半径。

可选地，满足以下条件式：0.7<CT₂/CT₃<0.9；

其中，CT₃表示所述第三透镜在光轴上的厚度。

可选地，满足以下条件式：0.6<f/f₁₂<0.7；

其中，f₁₂表示所述第一透镜和所述第二透镜的组合焦距。

可选地，满足以下条件式：0.2<T₁₂/(T₂₃+T₃₄)<0.4；

其中，T₁₂表示所述第一透镜与所述第二透镜在光轴上的空气间隔，T₂₃表示所述第二透镜与所述第三透镜在光轴上的空气间隔，T₃₄表示所述第三透镜与所述第四透镜在光轴上的空气间隔。

可选地，满足以下条件式：HFOV>39.5度；

其中，HFOV表示所述光学镜头最大视角的一半。

可选地，还包括设置在所述第一透镜物侧的光圈。

可选地，还包括位于所述第四透镜和成像面之间的红外滤光片。

由上述技术方案可知，本发明所提供的光学镜头，至少包括沿光轴由物侧至像侧依次设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜，物方光线依次经过各透镜，成像到位于第四透镜像侧的成像面上。本光学镜头通过采用恰当的透镜结构以及透镜布局，使光线经过透镜更加平缓，有利于修正离轴视场的像差，使成像画面失真小；通过优化设计第二透镜，调整其焦距满足条件式-0.6<f/f₂<-0.5，有利于修正其产生的像差，平衡系统屈折力，提升镜头成像品质；并且通过对第一透镜的物侧面和像侧面曲率半径的优化设计，有利于减少系统球差与像散的产生，达到高像素要求。因此本发明光学镜头，能够在满足小型化大视角的前提下，获得较高的成像质量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明第一实施例提供的一种光学镜头的示意图；

图2为本发明第一实施例中光学镜头的畸变场曲图；

图3为本发明第一实施例中光学镜头的球差曲线图；

图4为本发明第二实施例提供的一种光学镜头的示意图；

图5为本发明第二实施例中光学镜头的畸变场曲图；

图6为本发明第二实施例中光学镜头的球差曲线图；

图7为本发明第三实施例提供的一种光学镜头的示意图；

图8为本发明第三实施例中光学镜头的畸变场曲图；

图9为本发明第三实施例中光学镜头的球差曲线图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供一种光学镜头，至少包括沿光轴由物侧至像侧依次设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜；

所述第一透镜具有正光焦度，其朝向像侧一面为凸面；

所述第二透镜具有负光焦度，其朝向物侧一面为凹面；

所述第三透镜具有正光焦度，其朝向物侧一面为凹面；

所述第四透镜具有负光焦度，具有在朝向物侧一面近光轴区域的凸面；

并满足以下条件式：

-0.6<f/f₂<-0.5；

-1<(R₁+R₂)/(R₁-R₂)<-0.8；

0<Sag₂₂*100/CT₂<5；

其中，f表示所述光学镜头的焦距，f₂表示所述第二透镜的焦距，R₁表示所述第一透镜朝向物侧一面的曲率半径，R₂表示所述第一透镜朝向像侧一面的曲率半径，Sag₂₂表示所述第二透镜朝向像侧一面与光轴的交点到所述第二透镜最大有效半径位置在光轴上的投影点的距离，CT₂表示所述第二透镜在光轴上的厚度。

本实施例光学镜头，物侧光线依次经过第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜成像到位于第四透镜像侧的成像面上，各透镜均采用非球面设计。

其中。第一透镜具有正光焦度，可协助汇聚由物侧进入的光线；第二透镜具有负光焦度，其朝向物侧一面为凹面，可对第一透镜产生的像差补正；所述第三透镜具有正光焦度，其朝向物侧一面为凹面；第四透镜在朝向物侧一面近光轴区域为凸面，本光学镜头通过恰当的透镜结构以及各透镜布局，使光线经过透镜更加平缓，有利于修正离轴视场的像差，对像差的修正更为合理，使成像画面失真小。成像清晰度高。

本实施例光学镜头对第二透镜优化设计，调整其焦距满足条件式：-0.6<f/f₂<-0.5，有利于修正其产生的像差，平衡系统屈折力，可提升镜头成像品质。

并且，第二透镜结构满足条件式：0<Sag₂₂*100/CT₂<5，Sag₂₂表示第二透镜朝向像侧一面与光轴的交点到所述第二透镜最大有效半径位置在光轴上的投影点的距离，CT₂表示第二透镜在光轴上的厚度，通过对其镜片结构的优化设计有利于降低第二透镜的敏感度，提高制程良率。

本实施例光学镜头，对第一透镜物侧面和像侧面曲率半径优化设置，满足条件式：-1<(R₁+R₂)/(R₁-R₂)<-0.8，有利于减少系统球差与像散的产生，达到高像素要求。

因此本实施例光学镜头，在兼顾大视角和大光圈的同时，能够获得较高成像质量，能够保证拍摄图像清晰，色彩饱满，层次感丰富。

优选的，本实施例光学镜头满足以下条件式：-0.5<(R₃+R₄)/(R₃-R₄)<-0.1；其中，R₃表示所述第二透镜朝向物侧一面的曲率半径，R₄表示所述第二透镜朝向像侧一面的曲率半径。通过进一步优化设计第二透镜的物侧面和像侧面，有利于修正透镜组的像差，使成像画面失真小，提高成像清晰度。

进一步的，本实施例光学镜头满足以下条件式：0.7<CT₂/CT₃<0.9；其中，CT₃表示所述第三透镜在光轴上的厚度。通过设置第二透镜在光轴上厚度以及第三透镜在光轴上厚度的比值，优化设计透镜结构，有利于降低透镜组的敏感度，并同时维持其小型化。

优选的，所述光学镜头满足以下条件式：0.6<f/f₁₂<0.7；其中，f₁₂表示所述第一透镜和所述第二透镜的组合焦距。本光学镜头通过调节第一透镜和第二透镜的焦距，实现缩短镜头焦距，能够在满足高像素大光圈的条件下增大视场角，扩大成像系统的拍摄视野范围。

进一步的，本光学镜头满足以下条件式：0.2<T₁₂/(T₂₃+T₃₄)<0.4；其中，T₁₂表示所述第一透镜与所述第二透镜在光轴上的空气间隔，T₂₃表示所述第二透镜与所述第三透镜在光轴上的空气间隔，T₃₄表示所述第三透镜与所述第四透镜在光轴上的空气间隔。这样通过将各透镜位置合理分配，降低组装时镜片间碰撞的可能性，并有利于减小制程难度，

进一步优选的，所述光学镜头满足条件式：HFOV>39.5度；其中，HFOV表示所述光学镜头最大视角的一半，使所述光学镜头具有大视角的特性，能获得宽广的取像范围。

本光学镜头中各透镜采用非球面设计，上述各透镜的非球面的曲线方程式表示如下：

其中，z表示非球面上距离光轴为r的点，其与相切于非球面的光轴上顶点切面的相对距离，c表示曲率半径，r表示非球面上点与光轴的距离，k表示锥面系数，Ai表示第i阶非球面系数。

下面以具体实施例对本发明光学镜头进行详细说明。

在本发明光学镜头的一种具体实施例中，请参考图1，所述光学镜头包括沿光轴由物侧至像侧依次设置的第一透镜11、第二透镜12、第三透镜13和第四透镜14。

其中，所述第一透镜11具有正光焦度，其朝向像侧一面为凸面；

所述第二透镜12具有负光焦度，其朝向物侧一面为凹面；

所述第三透镜13具有正光焦度，其朝向物侧一面为凹面；

所述第四透镜14具有负光焦度，具有在朝向物侧一面近光轴区域的凸面。

本实施例中，镜头焦距f及第二透镜12的焦距f₂满足条件式：-0.6<f/f₂<-0.5。

第一透镜11和第二透镜12的组合焦距f₁₂满足条件式：0.6<f/f₁₂<0.7。

第一透镜11物侧面曲率半径R₁和像侧面曲率半径R₂满足条件式：-1<(R₁+R₂)/(R₁-R₂)<-0.8。

第二透镜12物侧面曲率半径R₃和像侧面曲率半径R₄满足条件式：-0.5<(R₃+R₄)/(R₃-R₄)<-0.1。

所述第二透镜12像侧面与光轴的交点到所述第二透镜最大有效半径位置在光轴上的投影点的距离Sag₂₂，与其在光轴上的厚度CT₂满足条件式：0<Sag₂₂*100/CT₂<5。

所述第二透镜12和第三透镜13在光轴上的厚度满足条件式：0.7<CT₂/CT₃<0.9。

各透镜之间在光轴上的空气间隔满足条件式：0.2<T₁₂/(T₂₃+T₃₄)<0.4；其中，T₁₂表示第一透镜与第二透镜在光轴上的空气间隔，T₂₃表示第二透镜与第三透镜在光轴上的空气间隔，T₃₄表示第三透镜与第四透镜在光轴上的空气间隔。

所述光学镜头的最大视角满足：HFOV>39.5度；其中，HFOV表示所述光学镜头最大视角的一半。

本实施例光学镜头在第一透镜11物侧设置有光圈10。在第四透镜14和成像面之间设置有红外滤光片15，通过红外滤光片15滤除进入光学镜头中的红外波段光，避免红外光照射到感光芯片上产生噪声。

本实施例光学镜头各透镜的结构参数具体如表1-1所示，其焦距f、光圈值Fno、视场角FOV的数值分别为f＝3.49mm、Fno＝2.14、FOV＝80.3度。表中曲率半径、厚度及焦距的单位为mm，且表面0-10依次表示由物侧至像侧的表面。

表1-1

本实施例中各透镜的非球面系数具体如表1-2所示，其中，k表示非球面曲线方程式中的锥面系数，A4-A16分别表示各表面第4-16阶非球面系数。

表1-2

本实施例光学镜头经测试得到的畸变场曲线图以及球差曲线图分别如图2和图3所示，其中畸变场曲线图测试波长为0.555μm，球差曲线图测试波长为0.470μm、0.555μm和0.650μm。在以下各实施例中测试曲线图中测试波长与本实施例相同。

在本发明光学镜头又一种具体实施例中，请参考图4，所述光学镜头包括沿光轴由物侧至像侧依次设置的第一透镜21、第二透镜22、第三透镜23和第四透镜24。

其中，所述第一透镜21具有正光焦度，其朝向像侧一面为凸面；

所述第二透镜22具有负光焦度，其朝向物侧一面为凹面；

所述第三透镜23具有正光焦度，其朝向物侧一面为凹面；

所述第四透镜24具有负光焦度，具有在朝向物侧一面近光轴区域的凸面。

本实施例中，镜头焦距f及第二透镜22的焦距f₂满足条件式：-0.6<f/f₂<-0.5。

第一透镜21和第二透镜22的组合焦距f₁₂满足条件式：0.6<f/f₁₂<0.7。

第一透镜21物侧面曲率半径R₁和像侧面曲率半径R₂满足条件式：-1<(R₁+R₂)/(R₁-R₂)<-0.8。

第二透镜22物侧面曲率半径R₃和像侧面曲率半径R₄满足条件式：-0.5<(R₃+R₄)/(R₃-R₄)<-0.1。

所述第二透镜22像侧面与光轴的交点到所述第二透镜最大有效半径位置在光轴上的投影点的距离Sag₂₂，与其在光轴上的厚度CT₂满足条件式：0<Sag₂₂*100/CT₂<5。

所述第二透镜22和第三透镜23在光轴上的厚度满足条件式：0.7<CT₂/CT₃<0.9。

各透镜之间在光轴上的空气间隔满足条件式：0.2<T₁₂/(T₂₃+T₃₄)<0.4；其中，T₁₂表示第一透镜与第二透镜在光轴上的空气间隔，T₂₃表示第二透镜与第三透镜在光轴上的空气间隔，T₃₄表示第三透镜与第四透镜在光轴上的空气间隔。

所述光学镜头的最大视角满足：HFOV>39.5度；其中，HFOV表示所述光学镜头最大视角的一半。

本实施例光学镜头在第一透镜21物侧设置有光圈20。在第四透镜24和成像面之间设置有红外滤光片25，通过红外滤光片25滤除进入光学镜头中的红外波段光，避免红外光照射到感光芯片上产生噪声。

本实施例光学镜头各透镜的结构参数具体如表2-1所示，其焦距f、光圈值Fno、视场角FOV的数值分别为f＝3.55mm、Fno＝2.17、FOV＝79.1度。表中曲率半径、厚度及焦距的单位为mm，且表面0-10依次表示由物侧至像侧的表面。

表2-1

本实施例中各透镜的非球面系数具体如表2-2所示，其中，k表示非球面曲线方程式中的锥面系数，A4-A16分别表示各表面第4-16阶非球面系数。

表2-2

本实施例光学镜头经测试得到的畸变场曲线图以及球差曲线图分别如图5和图6所示。

在本发明光学镜头的又一种具体实施例中，请参考图7，所述光学镜头包括沿光轴由物侧至像侧依次设置的第一透镜31、第二透镜32、第三透镜33和第四透镜34。

其中，所述第一透镜31具有正光焦度，其朝向像侧一面为凸面；

所述第二透镜32具有负光焦度，其朝向物侧一面为凹面；

所述第三透镜33具有正光焦度，其朝向物侧一面为凹面；

所述第四透镜34具有负光焦度，具有在朝向物侧一面近光轴区域的凸面。

本实施例中，镜头焦距f及第二透镜32的焦距f₂满足条件式：-0.6<f/f₂<-0.5。

第一透镜31和第二透镜32的组合焦距f₁₂满足条件式：0.6<f/f₁₂<0.7。

第一透镜31物侧面曲率半径R₁和像侧面曲率半径R₂满足条件式：-1<(R₁+R₂)/(R₁-R₂)<-0.8。

第二透镜32物侧面曲率半径R₃和像侧面曲率半径R₄满足条件式：-0.5<(R₃+R₄)/(R₃-R₄)<-0.1。

所述第二透镜32像侧面与光轴的交点到所述第二透镜最大有效半径位置在光轴上的投影点的距离Sag₂₂，与其在光轴上的厚度CT₂满足条件式：0<Sag₂₂*100/CT₂<5。

所述第二透镜32和第三透镜33在光轴上的厚度满足条件式：0.7<CT₂/CT₃<0.9。

各透镜之间在光轴上的空气间隔满足条件式：0.2<T₁₂/(T₂₃+T₃₄)<0.4；其中，T₁₂表示第一透镜与第二透镜在光轴上的空气间隔，T₂₃表示第二透镜与第三透镜在光轴上的空气间隔，T₃₄表示第三透镜与第四透镜在光轴上的空气间隔。

所述光学镜头的最大视角满足：HFOV>39.5度；其中，HFOV表示所述光学镜头最大视角的一半。

本实施例光学镜头在第一透镜31物侧设置有光圈30。在第四透镜34和成像面之间设置有红外滤光片35，通过红外滤光片35滤除进入光学镜头中的红外波段光，避免红外光照射到感光芯片上产生噪声。

本实施例光学镜头各透镜的结构参数具体如表3-1所示，其焦距f、光圈值Fno、视场角FOV的数值分别为f＝3.51mm、Fno＝2.22、FOV＝80.2度。表中曲率半径、厚度及焦距的单位为mm，且表面0-10依次表示由物侧至像侧的表面。

表3-1

本实施例中各透镜的非球面系数具体如表3-2所示，其中，k表示非球面曲线方程式中的锥面系数，A4-A16分别表示各表面第4-16阶非球面系数。

表3-2

本实施例光学镜头经测试得到的畸变场曲线图以及球差曲线图分别如图8和图9所示。

本实施例光学镜头应用于移动终端，适用于高像素摄像模组，具有大视角大光圈的特点。增加拍摄过程的进光量，保证了拍摄画面的明亮程度；大视角设计，使摄像模组具有较大拍摄范围。本光学镜头成像画面失真小，清晰度高，在满足高像素要求下能保证拍摄图片效果清晰，色彩饱满，层次感丰富。

本实施例光学镜头采用四片非球面镜片代替五片结构，在不降低像质的情况下，更节约成本。各镜片面型顺畅，厚薄均匀，易成型，减小制程难度；镜片与镜片的空气间隙均衡，有效提升组装良率。

以上对本发明所提供的一种光学镜头进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种光学镜头，其特征在于，由四片具有光焦度的透镜组成，包括沿光轴由物侧至像侧依次设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜；

所述第一透镜具有正光焦度，其朝向像侧一面为凸面；

所述第二透镜具有负光焦度，其朝向物侧一面为凹面；

所述第三透镜具有正光焦度，其朝向物侧一面为凹面；

所述第四透镜具有负光焦度，具有在朝向物侧一面近光轴区域的凸面；

并满足以下条件式：

-0.6<f/f₂<-0.5；

-1<(R₁+R₂)/(R₁-R₂)<-0.8；

0<Sag₂₂*100/CT₂<5；

其中，f表示所述光学镜头的焦距，f₂表示所述第二透镜的焦距，R₁表示所述第一透镜朝向物侧一面的曲率半径，R₂表示所述第一透镜朝向像侧一面的曲率半径，Sag₂₂表示所述第二透镜朝向像侧一面与光轴的交点到所述第二透镜最大有效半径位置在光轴上的投影点的距离，CT₂表示所述第二透镜在光轴上的厚度。

2.根据权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，满足以下条件式：-0.5<(R₃+R₄)/(R₃-R₄)<-0.1；

其中，R₃表示所述第二透镜朝向物侧一面的曲率半径，R₄表示所述第二透镜朝向像侧一面的曲率半径。

3.根据权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，满足以下条件式：0.7<CT₂/CT₃<0.9；

其中，CT₃表示所述第三透镜在光轴上的厚度。

4.根据权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，满足以下条件式：0.6<f/f₁₂<0.7；

其中，f₁₂表示所述第一透镜和所述第二透镜的组合焦距。

5.根据权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，满足以下条件式：0.2<T₁₂/(T₂₃+T₃₄)<0.4；

其中，T₁₂表示所述第一透镜与所述第二透镜在光轴上的空气间隔，T₂₃表示所述第二透镜与所述第三透镜在光轴上的空气间隔，T₃₄表示所述第三透镜与所述第四透镜在光轴上的空气间隔。

6.根据权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，满足以下条件式：HFOV>39.5度；

其中，HFOV表示所述光学镜头最大视角的一半。

7.根据权利要求1-6任一项所述的光学镜头，其特征在于，还包括设置在所述第一透镜物侧的光圈。

8.根据权利要求7所述的光学镜头，其特征在于，还包括位于所述第四透镜和成像面之间的红外滤光片。

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