CN109557635A

CN109557635A - 光学镜头

Info

Publication number: CN109557635A
Application number: CN201711051758.8A
Authority: CN
Inventors: 林佳妏
Original assignee: Fu Jin Precision Industry (jincheng) Co Ltd
Current assignee: Fu Jin Precision Industry (jincheng) Co Ltd
Priority date: 2017-09-26
Filing date: 2017-10-31
Publication date: 2019-04-02
Anticipated expiration: 2037-10-31
Also published as: TWI694276B; TW201917438A; US20190094493A1; US10627599B2; CN109557635B

Abstract

一种光学镜头，其具有一光轴，所述光学镜头包括从物侧朝向像侧沿着所述光轴依次排列的第一透镜元件、第二透镜元件、第三透镜元件、第四透镜元件、第五透镜元件、第六透镜元件以及像平面，所述光学镜头满足如下关系式:0.05<(D/TTL)<0.15；2ω>150；其中，D为光学系统的光圈直径，TTL为所述第一透镜元件朝向物侧一侧表面到像平面之间的水平距离，ω为半视场角。

Description

光学镜头

技术领域

本发明涉及一种镜头，特别涉及一种光学镜头。

背景技术

近年来，随着可携式电子产品飞速发展，大多电子产品，例如手机，相机，监控等均内置相机而实现摄像功能。如此，使得光学镜头在电子产品的应用越来越广泛。

在相机中，摄像头通过获取可见光而捕捉到物体并最终使得物体在底片或者屏幕上成像。一般来说，所述摄像头中镜头的视场角越大,能够拍摄到的物体越多，从而使得广角镜头得到了更广泛的应用。

常见地，广角镜头的投影法包括立体投影法(Stereographic)：y＝2F*tan(θ/2)、等距投影法(Equidistant)：y＝F*θ、等距圆柱投影法(Equisolid angle)：y＝2F*sin(θ/2)以及正交投影法(Orthographic)：y＝F*sinθ。其中，F为广角镜头的焦距，θ为半视场角，y为θ对应的像高。然而，目前对于大多数的广角镜头存在尺寸相对较大且的成像品质欠佳的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种尺寸较小、成像品质较高的光学镜头。

一种光学镜头，其具有一光轴，所述光学镜头包括从物侧朝向像侧沿着所述光轴依次排列的第一透镜元件、第二透镜元件、第三透镜元件、第四透镜元件、第五透镜元件、第六透镜元件以及像平面，所述第一透镜元件具有第一表面及第二表面，所述第二透镜元件具有第三表面和第四表面，所述第三透镜元件具有第五表面和第六表面，所述第四透镜元件具有第七表面和第八表面，所述第五透镜元件具有第九表面和第十表面，所述第六透镜元件具有第十一表面和第十二表面，还包括一位于所述光轴上且设置于所述第二透镜元件和所述第三透镜元件之间的光圈，所述光学镜头满足如下关系式：

0.05<(D/TTL)<0.15；

2ω>150；

其中，D为光学系统的光圈直径。TTL为所述第一透镜元件的第一表面到像平面之间的水平距离。ω为半视场角。

进一步地，还包括位于所述第六透镜元件与所述像平面之间且间隔设置的滤光片，所述滤光片具有一前表面以及与所述前表面相对的后表面。

进一步地，所述第一表面为朝向物侧方向凸伸的凸曲面，所述第二表面中部为朝向物方的凹曲面，所述第二表面周缘呈平面，所述第三表面为朝向物方的凹曲面，所述第四表面为朝向像方的凸曲面，所述第五表面为朝向物方的凸曲面，所述第六表面为朝向像方的凸曲面，所述第七表面为为朝向物方的凸曲面，所述第八表面朝向像方的凸曲面，所述第九表面边缘为平面，所述第九表面中部朝向物方的凹曲面，所述第十表面为朝向像方的凹曲面，所述第十一表面为朝向物方的凸曲面，所述第十二表面中部为朝向像方的凸曲面。

进一步地，所述第一透镜元件、第五透镜元件具有负屈光度，所述第二透镜元件、所述第三透镜元件、所述第四透镜元件、第六透镜元件具有正屈光度。

进一步地，所述光学镜头进一步满足如下关系：1.8<|f3/F|<2.1；2.3<|f4/F|<2.7；1.3<|f5/F|<1.5；1.8<|f6/F|<2.1，其中，F为光学镜头的焦距，f3为第三透镜元件的焦距，f4为第四透镜元件的焦距，f5为第五透镜元件的焦距，f6为第六透镜元件的焦距。

进一步地，所述光学镜头进一步满足如下关系：-3<SF1<-1；15<SF2<17，其中，SFi＝(C1i+C2i)/(C1i-C2i)，i＝1,2，C1i为第i透镜元件靠近物侧面一侧的表面曲率，C2i为第i透镜元件靠近像侧面的一侧表面曲率。

进一步地，所述光学镜头进一步满足如下关系：Y1/T1<4；其中，Y1为第一透镜元件的第一表面的有效半径，T1为第一透镜元件的第一表面中心到第二表面的中心距离。

进一步地，所述光学镜头进一步满足如下关系：Y2/Z1>1；其中，Y2为第一透镜元件的第二表面的有效半径，Z1为第一透镜元件的第二表面上光线的中心视场到最大视场且与光轴平行之距离。

进一步地，所述光学镜头进一步满足如下关系：T2/MIC>1，其中，T2为所述光圈到像平面的水平距离，MIC为光学镜头的最大成像圆的直径。

本发明所述光学镜头实现减小光学镜头的整体尺寸的同时提高成像品质。

附图说明

图1所示为本发明所述光学镜头的结构示意图。

图2所示为本发明第一实施例中所述光学镜头对可见光成像球差分布特性区曲线图。

图3所示分别本发明第一实施例中所述光学镜头对可见光的成像场曲特性曲线图。

图4所示为本发明第一实施例中所述光学镜头对可见光畸变特性曲线图。

图5-7所示为本发明第二实施例中所述光学镜头对可见光成像的球差特性曲线图、场曲特性曲线图以及畸变特性曲线图。

主要元件符号说明

如下具体实施方式将上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

下面将本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，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方式，都属于本发明保护的范围。

本文中所使用的方位词“第一”、“第二”均是以使用时所述第一基板的位置定义，而并不限定。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。

如图1所示，本发明实施方式中所述光学镜头100包括从物侧朝向像侧方向依次排列设置的第一透镜元件10、第二透镜元件20、第三透镜元件30、第四透镜元件40、第五透镜元件50以及第六透镜元件60、滤光片70以及像平面80。

所述光学镜头100具有一光轴110。所述第一透镜元件10、第二透镜元件20、第三透镜元件30、第四透镜元件40、第五透镜元件50以及所述第六透镜元件60均关于所述光轴110对称设置。

所述第一透镜元件10具有负屈光度，其具有第一表面101及第二表面102。所述第一表面101为朝向物侧方向凸伸的凸曲面。所述第二表面102中部为朝向物方的凹曲面，所述第二表面102周缘呈平面。

所述第二透镜元件20具有正屈光度。所述第二透镜元件20具有第三表面201和第四表面202。所述第三表面201为朝向物方的凹曲面。所述第四表面202为朝向像方的凸曲面。

所述第三透镜元件30具有正屈光度。所述第三透镜元件30具有第五表面301和第六表面302。所述第五表面301为朝向物方的凸曲面。所述第六表面302为朝向像方的凸曲面。

所述第二透镜元件20和第三透镜元件30之间还设置有一光圈120。所述光圈120位于所述光轴110上且靠近所述第三透镜元件30的第五表面301设置。

第四透镜元件40具有正屈光度。所述第四透镜元件40具有第七表面401和第八表面402。所述第七表面401为朝向物方的凸曲面。所述第八表面402为朝向像方的凸曲面。

所述第五透镜元件50具有负屈光度。所述第五透镜元件50具有第九表面501和第十表面502。所述第九表面501边缘为平面，所述第九表面501中部为朝向物方的凹曲面。所述第十表面502为朝向所述像方的凹曲面。

第六透镜元件60具有正屈光度。所述第六透镜元件60具有第十一表面601和第十二表面602。所述第十一表面601为朝向物方的凸曲面。所述第十二表面602中部朝向像方的凸曲面。

所述滤光片70用于过滤经过所述第六透镜元件60的光线中的红外光，从而而避免物体在所述像平面80的成像品质。所述滤光片70具有前表面71和与所述前表面相对的后表面72。

所述像平面80用于成像。

在本发明中，所述第一透镜元件10、第二透镜元件20、第三透镜元件30、所述第四透镜元件40、第五透镜元件50以及所述第六透镜元件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均满足如下非球面公式：

(a)

其中，以非球面与光轴所交错的点做参考点，z是对应到h的数值下与参考点的距离，c是曲率半径的倒数，h为非球面上距离光轴的长度，K为圆锥定数(Conic Constant)，Ai为i次的非球面系数(i-th order Aspherical Coefficient)。∑A_ihⁱ表示对A_ihⁱ累加，i为自然数。

进一步地，本发明所述光学镜头满足如下关系：

0.05<(D/TTL)<0.15 (1)

2ω>150 (2)

1.8<|f3/F|<2.1 (3)

2.3<|f4/F|<2.7 (4)

1.3<|f5/F|<1.5 (5)

1.8<|f6/F|<2.1 (6)

-3<SF1<-1 (7)

15<SF2<17 (8)

Y1/T1<4 (9)

Y2/Z1>1 (10)

T2/MIC>1 (11)

其中，D为光学系统的光圈直径。TTL为所述第一透镜元件10的第一表面101到像平面80之间沿着光轴110方向的水平距离。ω为半视场角。F为光学镜头的焦距。f3为第三透镜元件30的焦距。f4为第四透镜元件40的焦距。f5为第五透镜元件50的焦距。f6为第六透镜元件60的焦距。SFi＝(C1i+C2i)/(C1i-C2i)，i＝1,2，C1i为第i透镜元件靠近物侧面一侧的表面曲率。C2i为第i透镜元件靠近像侧面的一侧表面曲率。Y1为第一透镜元件10的第一表面101的有效半径。T1为第一透镜元件10的第一表面101中心到第二表面102的中心距离。Y2为第一透镜元件10的第二表面102的有效半径。Z1为第一透镜元件10的第二表面102上非球面与光轴110的交点到最大有效径且与光轴平行之距离。T2为所述光圈120到像平面80的水平距离。MIC为光学镜头的最大成像圆的直径。

其中，通过满足上述关系式(1)-(2)，限制了所述光圈120的大小与光学镜头总长度，确保在大收光角度下，所述光学镜头总长能够根据所述光圈120的大小尽可能的缩短。

通过满足上述关系式(3)-(6)，确定了第三透镜元件30、第四透镜元件40、第五透镜元件50以及第六透镜元件60的屈光度相近，从而减小偏心公差。

通过满足上述关系式(7)-(8)，限制了第一透镜元件10的第一表面101为朝向物侧方向凸伸的凸曲面，所述第二透镜元件20的第三表面201以及第四表面202均朝向像侧方向凸伸，从而提高光学镜头的大角度视场的解析度。

通过满足上述关系式(9)-(10)，进一步地限制第一透镜元件10的大小、厚度及斜度，从而降低所述第一透镜元件10的成型难度。

通过满足关系式(11)，进一步地限制了所述光圈120的总长，降低所述光学镜头的组装难度。

本案所述光学镜头同时满足上述关系式(1)-(11)可以保证具备大视角及大光圈的基础上，具有良好的成像品质。

本发明所述光学镜头将通过不同实施例进一步阐述如下：

实施例一：

如下表1-5分别表示了本发明第一实施例中所述光学镜头的部分参数。表1中，其中，R表示相应表面的曲率半径，T代表相邻的二表面在光轴110上的间隔距离，Nd表示每个表面的折射率，Vd表示阿贝数，K表示圆锥定数。

通过将表1-5中的数值均满足上述公式(a)，可以获得本发明第一实施例中所述光学镜头中所述第一透镜元件10、第二透镜元件20、第三透镜元件30、所述第四透镜元件40、第五透镜元件50以及所述第六透镜元件60对应的第一表面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的非球面状。

表一

表二

表三

F(mm)	F/#	FOV(2ω)	TTL(mm)
				0.85	2.03	153°	4.96

表四

表五

进一步地，附图2所示为本发明第一实施例中所述光学镜头对可见光(波长400-700纳米)成像球差特性区曲线图。由附图2可知，本发明第一实施例中所述光学镜头对可见光的光成像的纵向球差被控制在0-0.04毫米之间。

进一步地，附图3所示分别本发明第一实施例中所述光学镜头对可见光的成像场曲特性曲线图。其中，曲线T及S分别为子午场曲(tangential field curvature)特性曲线及弧矢场曲(sagittal field curvature)特性曲线。由附图3可知，本发明第一实施例中所述光学镜头的子午场曲值和弧矢场曲值被控制在0mm～0.04mm范围内。

进一步地，附图4所示为本发明第一实施例中所述光学镜头对可见光的畸变特性曲线图。由此可知，本发明第一实施例中所述光学镜头的畸变量被控制在-80％以内。

第二实施例

如下表5-10分别表示了本发明第二实施例中所述光学镜头的部分参数。表1中，其中，R表示相应表面的曲率半径，T代表相邻的二表面在光轴110上的间隔距离，Nd表示每个表面的折射率，Vd表示阿贝数，K表示圆锥定数。

表6-10中的数值同样满足上述公式(a)，从而可以获得本发明第二实施例中所述光学镜头100中所述第一透镜元件10、第二透镜元件20、第三透镜元件30、所述第四透镜元件40、第五透镜元件50以及所述第六透镜元件60对应的第一表面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的非球面状。

表六

表七

表八

F(mm)	F/#	FOV(2ω)	TTL(mm)
				0.92	2.04	150°	5.11

表九

表十

进一步地，参附图5-7所示为本发明第二实施例中所述光学镜头对可见光的成像的球差特性曲线图、场曲特性曲线图以及畸变特性曲线图。

由附图5可知，本发明第二实施例中所述光学镜头对可见光成像产生的纵向球差值控制在-0.02mm-0.02mm范围内。

由附图6可知，本发明第二实施例中所述光学镜头的子午场曲值和弧矢场曲值被控制在-0.04mm～0.02mm范围内。

由附图7可知，本发明第二实施例中所述光学镜头100的畸变量被控制在-100％以内。

综上所述，本发明实施方式中所述光学镜头100均通过上述关系式(1)-(9)实现减小光学镜头的整体尺寸的同时提高成像品质。

可以理解的是，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术构思做出其它各种相应的改变与变形，而所有这些改变与变形都应属于本发明的权利要求的保护范围。

Claims

1.一种光学镜头，其具有一光轴，所述光学镜头包括从物侧朝向像侧沿着所述光轴依次排列的第一透镜元件、第二透镜元件、第三透镜元件、第四透镜元件、第五透镜元件、第六透镜元件以及像平面，所述第一透镜元件具有第一表面及第二表面，所述第二透镜元件具有第三表面和第四表面，所述第三透镜元件具有第五表面和第六表面，所述第四透镜元件具有第七表面和第八表面，所述第五透镜元件具有第九表面和第十表面，所述第六透镜元件具有第十一表面和第十二表面，还包括一位于所述光轴上且设置于所述第二透镜元件和所述第三透镜元件之间的光圈，其特征在于：所述光学镜头满足如下关系式：

0.05<(D/TTL)<0.15；

2ω>150；

其中，D为光学系统的光圈直径，TTL为所述第一透镜元件的第一表面到像平面之间的水平距离，ω为半视场角。

2.如权利要求1所述光学镜头，其特征在于：还包括位于所述第六透镜元件与所述像平面之间且间隔设置的滤光片，所述滤光片具有一前表面以及与所述前表面相对的后表面。

3.如权利要求1所述光学镜头，其特征在于：所述第一表面为朝向物侧方向凸伸的凸曲面，所述第二表面中部为朝向物方的凹曲面，所述第二表面周缘呈平面，所述第三表面为朝向物方的凹曲面，所述第四表面为朝向像方的凸曲面，所述第五表面为朝向物方的凸曲面，所述第六表面为朝向像方的凸曲面，所述第七表面为为朝向物方的凸曲面，所述第八表面朝向像方的凸曲面，所述第九表面边缘为平面，所述第九表面中部朝向物方的凹曲面，所述第十表面为朝向像方的凹曲面，所述第十一表面为朝向物方的凸曲面，所述第十二表面中部为朝向像方的凸曲面。

4.如权利要求1所述光学镜头，其特征在于：所述第一透镜元件、第五透镜元件具有负屈光度，所述第二透镜元件、所述第三透镜元件、所述第四透镜元件、第六透镜元件具有正屈光度。

5.如权利要求2所述光学镜头，其特征在于：所述光学镜头进一步满足如下关系：1.8<|f3/F|<2.1；2.3<|f4/F|<2.7；1.3<|f5/F|<1.5；1.8<|f6/F|<2.1，其中，F为光学镜头的焦距，f3为第三透镜元件的焦距，f4为第四透镜元件的焦距，f5为第五透镜元件的焦距，f6为第六透镜元件的焦距。

6.如权利要求2所述光学镜头，其特征在于：所述光学镜头进一步满足如下关系：-3<SF1<-1；15<SF2<17，其中，SFi＝(C1i+C2i)/(C1i-C2i)，i＝1,2，C1i为第i透镜元件靠近物侧面一侧的表面曲率，C2i为第i透镜元件靠近像侧面的一侧表面曲率。

7.如权利要求2所述光学镜头，其特征在于：所述光学镜头进一步满足如下关系：Y1/T1<4；其中，Y1为第一透镜元件的第一表面的有效半径，T1为第一透镜元件的第一表面中心到第二表面的中心距离。

8.如权利要求2所述光学镜头，其特征在于：所述光学镜头进一步满足如下关系：Y2/Z1>1；其中，Y2为第一透镜元件的第二表面的有效半径，Z1为第一透镜元件的第二表面上光线的中心视场到最大视场且与光轴平行之距离。

9.如权利要求2所述光学镜头，其特征在于：所述光学镜头进一步满足如下关系：T2/MIC>1，其中，T2为所述光圈到像平面的水平距离，MIC为光学镜头的最大成像圆的直径。