CN109633870B - 光学镜头及成像设备 - Google Patents

Abstract

公开了一种光学镜头和包括该光学镜头的成像设备。光学镜头沿着光轴由物侧至像侧依序可包括：第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜。其中，第一透镜可为具有正光焦度或负光焦度的弯月透镜；第二透镜可具有正光焦度，其物侧面为凸面；第三透镜可具有正光焦度，其物侧面为凹面，像侧面为凸面；以及第四透镜可具有负光焦度，其物侧面为凸面，像侧面为凹面。根据本申请的光学镜头，可实现高解像、小型化、温度性能好、后焦长、前端小口径、相对照度高等有益效果中的至少一个。

Description

光学镜头及成像设备

技术领域

本申请涉及光学镜头和包括该光学镜头的成像设备，更具体地，本申请涉及一种包括四片透镜的光学镜头及成像设备。

背景技术

随着汽车相关行业飞速发展，自动驾驶技术的等级不断提高，光学镜头在汽车的视觉传感方面起着至关重要的作用，其性能直接影响到自动驾驶过程中的安全性。

车载应用类光学镜头作为汽车的“眼睛”，在汽车相关行业中的地位不断提升，尤其是近年来人们对车载内视镜头的要求越来越高。一般而言，车载应用类内视镜头主要是用于监控驾驶员疲劳或者车内情况，需要安装在汽车仪表盘内，所以要求镜头尺寸较小，因此镜头的小型化至关重要。其次，市场对于车载应用类光学镜头的温度性能的要求也在逐步严苛，汽车在运行过程中，因为芯片发热、靠近发动机等原因，工作温度极高，易导致镜头使用异常，造成安全事故。另一方面，该光学镜头需要小的畸变，以减小成像的变形。

因此，目前市场正需要一款具备高解像兼顾小型化、温度性能佳，小畸变、低成本等特点的光学镜头，以满足自动驾驶应用的要求。

发明内容

本申请提供了可适用于车载安装的、可至少克服或部分克服现有技术中的上述至少一个缺陷的光学镜头。

本申请的一个方面提供了这样一种光学镜头，该光学镜头沿着光轴由物侧至像侧依序可包括：第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜。其中，第一透镜可为具有正光焦度或负光焦度的弯月透镜；第二透镜可具有正光焦度，其物侧面为凸面；第三透镜可具有正光焦度，其物侧面为凹面，像侧面为凸面；以及第四透镜可具有负光焦度，其物侧面为凸面，像侧面为凹面。

其中，第一透镜至第四透镜中的至少一个可为玻璃镜片。具体地，第二透镜可为玻璃球面镜片。可替代地，第二透镜可为玻璃非球面镜片。

其中，第一透镜可具有负光焦度，其物侧面为凸面，像侧面为凹面。可替代地，第一透镜可具有正光焦度，其物侧面为凹面，像侧面为凸面。

其中，第二透镜的像侧面可为凸面。可替代地，第二透镜的像侧面可为凹面。

其中，光学镜头还可包括设置在第一透镜与第三透镜之间的光阑。

其中，第三透镜的物侧面的中心曲率半径R6、第三透镜的像侧面的中心曲率半径R7与第三透镜的中心厚度d3之间可满足：0.1≤|R7|/(|R6|+d3)≤1.2。

其中，第四透镜的物侧面的中心曲率半径R8、第四透镜的像侧面的中心曲率半径R9与第四透镜的中心厚度d4之间可满足：0.1≤R8/(R9+d4)≤12。

其中，第一透镜的物侧面的中心曲率半径R1与第一透镜的像侧面的中心曲率半径R2之间可满足：0.1≤R2/R1≤1.2。

其中，光学镜头的光学总长度TTL与光学镜头的整组焦距值F之间可满足：TTL/F≤3.5。

其中，光学镜头的最大视场角FOV、光学镜头的最大视场角所对应的第一透镜的物侧面的最大通光口径D以及光学镜头的最大视场角所对应的像高H之间可满足：D/H/FOV≤0.03。

其中，第一透镜的焦距值F1与光学镜头的整组焦距值F之间可满足：|F1/F|≥3。

其中，第二透镜的焦距值F2与光学镜头的整组焦距值F之间可满足：F2/F≤4。

其中，第三透镜的焦距值F3与光学镜头的整组焦距值F之间可满足：F3/F≤9。

其中，第四透镜的焦距值F4与光学镜头的整组焦距值F之间可满足：|F4/F|≤25。

其中，第二透镜的镜片折射率Nd2可满足：Nd2≥1.55。

其中，光学镜头的最大视场角度FOV、光学镜头的整组焦距值F以及光学镜头最大视场角所对应的像高H之间可满足：(FOV×F)/H≤70。

本申请的另一方面提供了这样一种光学镜头，该光学镜头沿着光轴由物侧至像侧依序可包括：第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜。其中，第一透镜可具有正光焦度或负光焦度；第二透镜和第三透镜均可具有正光焦度；第四透镜可具有负光焦度；以及光学镜头的光学总长度TTL与光学镜头的整组焦距值F之间可满足：TTL/F≤3.5。

其中，第一透镜可具有负光焦度，其物侧面为凸面，像侧面为凹面。可替代地，第一透镜可具有正光焦度，其物侧面为凹面，像侧面为凸面。

其中，第二透镜的物侧面和像侧面均可为凸面。可替代地，第二透镜的物侧面可为凸面，像侧面可为凹面。

其中，第三透镜的物侧面可为凹面，像侧面可为凸面。

其中，第四透镜的物侧面可为凸面，像侧面可为凹面。

其中，第一透镜至第四透镜中的至少一个可为玻璃镜片。具体地，第二透镜可为玻璃球面镜片。可替代地，第二透镜可为玻璃非球面镜片。

其中，光学镜头还可包括设置在第一透镜与第三透镜之间的光阑。

其中，第三透镜的物侧面的中心曲率半径R6、第三透镜的像侧面的中心曲率半径R7与第三透镜的中心厚度d3之间可满足：0.1≤|R7|/(|R6|+d3)≤1.2。

其中，第四透镜的物侧面的中心曲率半径R8、第四透镜的像侧面的中心曲率半径R9与第四透镜的中心厚度d4之间可满足：0.1≤R8/(R9+d4)≤12。

其中，第一透镜的物侧面的中心曲率半径R1与第一透镜的像侧面的中心曲率半径R2之间可满足：0.1≤R2/R1≤1.2。

其中，光学镜头的最大视场角FOV、光学镜头的最大视场角所对应的第一透镜的物侧面的最大通光口径D以及光学镜头的最大视场角所对应的像高H之间可满足：D/H/FOV≤0.03。

其中，第一透镜的焦距值F1与光学镜头的整组焦距值F之间可满足：|F1/F|≥3。

其中，第二透镜的焦距值F2与光学镜头的整组焦距值F之间可满足：F2/F≤4。

其中，第三透镜的焦距值F3与光学镜头的整组焦距值F之间可满足：F3/F≤9。

其中，第四透镜的焦距值F4与光学镜头的整组焦距值F之间可满足：|F4/F|≤25。

其中，第二透镜的镜片折射率Nd2可满足：Nd2≥1.55。

其中，光学镜头的最大视场角度FOV、光学镜头的整组焦距值F以及光学镜头最大视场角所对应的像高H之间可满足：(FOV×F)/H≤70。

本申请的又一方面提供了一种成像设备，该成像设备可包括根据上述实施方式的光学镜头及用于将光学镜头形成的光学图像转换为电信号的成像元件。

本申请采用了例如四片透镜，通过优化设置镜片的形状，合理分配各镜片的光焦度等，实现光学镜头的高解像、小型化、温度性能好、后焦长、前端小口径、相对照度高等有益效果中的至少一个。

附图说明

结合附图，通过以下非限制性实施方式的详细描述，本申请的其他特征、目的和优点将变得更加明显。在附图中：

图1为示出根据本申请实施例1的光学镜头的结构示意图；

图2为示出根据本申请实施例2的光学镜头的结构示意图；以及图3为示出根据本申请实施例3的光学镜头的结构示意图。

具体实施方式

为了更好地理解本申请，将参考附图对本申请的各个方面做出更详细的说明。应理解，这些详细说明只是对本申请的示例性实施方式的描述，而非以任何方式限制本申请的范围。在说明书全文中，相同的附图标号指代相同的元件。表述“和/或”包括相关联的所列项目中的一个或多个的任何和全部组合。

应注意，在本说明书中，第一、第二、第三等的表述仅用于将一个特征与另一个特征区分开来，而不表示对特征的任何限制。因此，在不背离本申请的教导的情况下，下文中讨论的第一透镜也可被称作第二透镜或第三透镜。

在附图中，为了便于说明，已稍微夸大了透镜的厚度、尺寸和形状。具体来讲，附图中所示的球面或非球面的形状通过示例的方式示出。即，球面或非球面的形状不限于附图中示出的球面或非球面的形状。附图仅为示例而并非严格按比例绘制。

在本文中，近轴区域是指光轴附近的区域。若透镜表面为凸面且未界定该凸面位置时，则表示该透镜表面至少于近轴区域为凸面；若透镜表面为凹面且未界定该凹面位置时，则表示该透镜表面至少于近轴区域为凹面。每个透镜中最靠近物体的表面称为物侧面，每个透镜中最靠近成像面的表面称为像侧面。

还应理解的是，用语“包括”、“包括有”、“具有”、“包含”和/或“包含有”，当在本说明书中使用时表示存在所陈述的特征、元件和/或部件，但不排除存在或附加有一个或多个其它特征、元件、部件和/或它们的组合。此外，当诸如“...中的至少一个”的表述出现在所列特征的列表之后时，修饰整个所列特征，而不是修饰列表中的单独元件。此外，当描述本申请的实施方式时，使用“可”表示“本申请的一个或多个实施方式”。并且，用语“示例性的”旨在指代示例或举例说明。

除非另外限定，否则本文中使用的所有用语(包括技术用语和科学用语)均具有与本申请所属领域普通技术人员的通常理解相同的含义。还应理解的是，用语(例如在常用词典中定义的用语)应被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义一致的含义，并且将不被以理想化或过度正式意义解释，除非本文中明确如此限定。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

以下对本申请的特征、原理和其他方面进行详细描述。

根据本申请示例性实施方式的光学镜头包括例如四个具有光焦度的透镜，即第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜。这四个透镜沿着光轴从物侧至像侧依序排列。

根据本申请示例性实施方式的光学镜头还可进一步包括设置于成像面的感光元件。可选地，设置于成像面的感光元件可以是感光耦合元件(CCD)或互补性氧化金属半导体元件(CMOS)。

第一透镜可为具有正光焦度或负光焦度的弯月透镜，其物侧面可为凸面，像侧面可为凹面，或者其物侧面可为凹面，像侧面可为凸面。第一透镜可设置为弯月形形状，且使得整体物侧面和像侧面的中心曲率接近，以尽可能得收集大角度光线。

第二透镜可具有正光焦度，其物侧面可为凸面，像侧面可为凹面，或者其物侧面和像侧面均可为凸面。第二透镜可将第一透镜收集的光线进行压缩，使光线平稳过渡至后方光学系统。

第三透镜可具有正光焦度，其物侧面可为凹面，像侧面可为凸面。第三透镜设置为具有正光焦距，可矫正前方镜片组产生的像差，将系统前面收集的光线进行适当的汇聚，有助于减小光学总长，使光学系统更紧凑。

第四透镜可具有负光焦度，其物侧面可为凸面，像侧面可为凹面。第四透镜设置为具有负光焦距，可将经过前面光学系统的光线进行发散，使光线平稳过渡到像面，有利于提升解像，改善热补偿。

在示例性实施方式中，可在例如第一透镜与第三透镜之间(诸如，第一透镜与第二透镜之间，或第二透镜与第三透镜之间)设置用于限制光束的光阑，以进一步提高镜头的成像质量。当光阑设置于第一透镜与第三透镜之间时，可有效收束进入光学系统的光线，缩短光学系统总长，减小前后镜片组的口径。然而，应注意，此处公开的光阑的位置仅是示例而非限制；在替代的实施方式中，也可根据实际需要将光阑设置在其他位置。

在示例性实施方式中，根据需要，根据本申请的光学镜头还可包括设置在第四透镜与成像面之间的滤光片，以对具有不同波长的光线进行过滤；以及还可包括设置在滤光片与成像面之间的保护玻璃，以防止光学镜头的内部元件(例如，芯片)被损坏。

在示例性实施方式中，第三透镜物侧面的中心曲率半径R6、第三透镜像侧面的中心曲率半径R7与第三透镜的中心厚度d3之间可满足：0.1≤|R7|/(|R6|+d3)≤1.2，更理想地，可进一步满足0.3≤|R7|/(|R6|+d3)≤1.0。通过第三透镜的特殊形状设置，可提升解像。

在示例性实施方式中，第四透镜物侧面的中心曲率半径R8、第四透镜像侧面的中心曲率半径R9与第四透镜的中心厚度d4之间可满足：0.1≤R8/(R9+d4)≤12，更理想地，可进一步满足0.5≤R8/(R9+d4)≤10。通过第四透镜的特殊形状设置，可提升解像。

在示例性实施方式中，第一透镜物侧面的中心曲率半径R1与第一透镜像侧面的中心曲率半径R2之间可满足：0.1≤R2/R1≤1.2，更理想地，可进一步满足0.3≤R2/R1≤1.0。通过设置使得第一透镜的物侧面和像侧面的中心面曲率半径接近，以尽可能收集光线。

在示例性实施方式中，光学镜头的光学总长度TTL与光学镜头的整组焦距值F之间可满足：TTL/F≤3.5，更理想地，可进一步满足TTL/F≤2.5。满足条件式TTL/F≤3.5，可保证系统的小型化特性。

在示例性实施方式中，光学镜头的最大视场角FOV、光学镜头的最大视场角所对应的第一透镜物侧面的最大通光口径D以及光学镜头的最大视场角所对应的像高H之间可满足：D/H/FOV≤0.03，更理想地，可进一步满足D/H/FOV≤0.02。满足条件式D/H/FOV≤0.03，可保证前端小口径，实现小型化特性。

在示例性实施方式中，第一透镜的焦距值F1与光学镜头的整组焦距值F之间可满足：|F1/F|≥3，更理想地，可进一步满足|F1/F|≥4。满足条件式|F1/F|≥3时，该光学镜头可拥有大焦距，可改善热补偿，保证镜头的温度性能。

在示例性实施方式中，第二透镜的焦距值F2与光学镜头的整组焦距值F之间可满足：F2/F≤4，更理想地，可进一步满足F2/F≤3。通过合理分配镜片的光焦度，可提高解像，缩小TTL。

在示例性实施方式中，第三透镜的焦距值F3与光学镜头的整组焦距值F之间可满足：F3/F≤9，更理想地，可进一步满足F3/F≤8。

在示例性实施方式中，第四透镜的焦距值F4与光学镜头的整组焦距值F之间可满足：|F4/F|≤25，更理想地，可进一步满足|F4/F|≤20。

在示例性实施方式中，第二透镜的镜片折射率Nd2可满足：Nd2≥1.55，更理想地，可进一步满足Nd2≥1.65。通过第二透镜优先选用高折射率材料，可有利于减小镜头前端口径，提高成像质量。

在示例性实施方式中，光学镜头的最大视场角度FOV、光学镜头的整组焦距值F以及光学镜头最大视场角所对应的像高H之间可满足：(FOV×F)/H≤70，更理想地，可进一步满足(FOV×F)/H≤65。满足条件式(FOV×F)/H≤70，可保证小畸变特性。

在示例性实施方式中，根据本申请的光学镜头可采用球面镜片或非球面镜片。例如，第一透镜、第三透镜和第四透镜均可为非球面镜片。非球面镜片的特点是：从镜片中心到周边曲率是连续变化的。与从镜片中心到周边有恒定曲率的球面镜片不同，非球面镜片具有更佳的曲率半径特性，具有改善歪曲像差及改善像散像差的优点。采用非球面镜片后，能够尽可能地消除在成像的时候出现的像差，从而提升镜头的成像质量。应理解的是，为了提高成像质量，根据本申请的光学镜头还可增加非球面镜片的数量。例如，第二透镜也可为非球面镜片，以提高解像。在重点关注光学镜头的解像质量的情况下，第一透镜至第四透镜均可为非球面镜片。

在示例性实施方式中，光学镜头所采用的镜片可以是塑料材质的镜片，还可以是玻璃材质的镜片。塑料材质的镜片热膨胀系数较大，当镜头所使用的环境温度变化较大时，塑料材质的透镜会引起镜头的光学后焦变化量较大。采用玻璃材质的镜片，可减小温度对镜头光学后焦的影响，但是成本较高。具体地，第一透镜至第四透镜中的至少一个可为玻璃镜片。例如，第二透镜可采用玻璃镜片，以提高光学镜头的温度稳定性。理想地，第二透镜可为玻璃球面镜片，以有助于实现整体高解像、长焦距特性。可替代地，第二透镜也可为玻璃非球面镜片，以进一步提高解像、实现长焦距的同时，能够提高光学镜头的温度稳定性。

根据本申请的上述实施方式的光学镜头通过合理的镜片形状的设置及光焦度的设置，能够实现高解像、小型化的性能特点。该光学镜头通过第一透镜的镜片焦距设置保证了良好的温度性能。该光学镜头通过第三透镜/第四透镜的镜片特殊形状设置，实现了优良的解像能力。因此，根据本申请的上述实施方式的光学镜头能够具有高解像、小型化、温度性能好、后焦长、前端小口径、相对照度高等有益效果中的至少一个，可更好地符合例如车载镜头的应用要求。

本领域的技术人员应当理解，在未背离本申请要求保护的技术方案的情况下，可改变构成镜头的透镜数量，来获得本说明书中描述的各个结果和优点。例如，虽然在实施方式中以四个透镜为例进行了描述，但是该光学镜头不限于包括四个透镜。如果需要，该光学镜头还可包括其它数量的透镜。

下面参照附图进一步描述可适用于上述实施方式的光学镜头的具体实施例。

实施例1

以下参照图1描述根据本申请实施例1的光学镜头。图1示出了根据本申请实施例1的光学镜头的结构示意图。

如图1所示，光学镜头沿着光轴从物侧至成像侧依序包括第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3和第四透镜L4。

第一透镜L1为具有负光焦度的弯月透镜，其物侧面S1为凸面，像侧面S2为凹面。

第二透镜L2为具有正光焦度的弯月透镜，其物侧面S3为凸面，像侧面S4为凹面。

第三透镜L3为具有正光焦度的弯月透镜，其物侧面S6为凹面，像侧面S7为凸面。

第四透镜L4为具有负光焦度的弯月透镜，其物侧面S8为凸面，像侧面S9为凹面。

其中，第一透镜L1、第三透镜L3和第四透镜L4均为非球面镜片，它们各自的物侧面和像侧面均为非球面。另外，第二透镜L2为玻璃球面镜片。

可选地，该光学镜头还可包括具有物侧面S10和像侧面S11的滤光片L5和/或具有物侧面S12和像侧面S13的保护透镜L6。滤光片L5可用于校正色彩偏差。保护透镜L6可用于保护位于成像面IMA的图像传感芯片。来自物体的光依序穿过各表面S1至S13并最终成像在成像面IMA上。

在本实施例的光学镜头中，可在第二透镜L2与第三透镜L3之间设置光阑STO以提高成像质量。

表1示出了实施例1的光学镜头的各透镜的曲率半径R、厚度T(应理解，T₁为第一透镜L1的中心厚度，T₂为第一透镜L1与第二透镜L2之间的空气间隔，以此类推)、折射率Nd以及阿贝数Vd，其中，曲率半径R和厚度T的单位均为毫米(mm)。

表1

本实施例采用了四片透镜作为示例，通过合理分配各个透镜的光焦度与面型，各透镜的中心厚度以及各透镜间的空气间隔，可使镜头具有高解像、小型化、温度性能好、后焦长、前端小口径、相对照度高等有益效果中的至少一个。各非球面面型Z由以下公式限定：

其中，Z为非球面沿光轴方向在高度为h的位置时，距非球面顶点的距离矢高；c为非球面的近轴曲率，c＝1/R(即，近轴曲率c为上表1中曲率半径R的倒数)；k为圆锥系数conic；A、B、C、D、E、F均为高次项系数。下表2示出了可用于实施例1中的非球面透镜表面S1-S2和S6-S9的圆锥系数k以及高次项系数A、B、C、D、E和F。

表2

面号

K

A

B

C

D

E

F

1

-9.0367

-3.7854E-03

2.3616E-03

-2.1037E-03

9.4850E-04

-2.2180E-04

-1.0204E-05

2

3.9449

-3.8434E-03

3.3819E-03

-4.8761E-03

3.2543E-03

-1.0912E-03

1.3989E-04

6

-65.6000

-8.8857E-02

4.8717E-02

-4.8158E-02

3.2901E-02

-1.2621E-02

1.9426E-03

7

-13.0188

-8.5021E-02

4.3958E-02

-2.5072E-02

9.1786E-03

-1.8363E-03

1.4743E-04

8

-3.9200

-1.3422E-02

4.9062E-03

-2.8694E-03

8.8158E-04

-1.3797E-04

8.0251E-06

9

-3.5100

-3.8901E-02

1.1655E-02

-4.7995E-03

1.2152E-03

-1.6912E-04

9.5626E-06

下表3给出了实施例1的光学镜头的整组焦距值F、第一透镜L1的物侧面S1和像侧面S2的中心曲率半径R1-R2、第三透镜L3的物侧面S6和像侧面S7的中心曲率半径R6-R7、第四透镜L4的物侧面S8和像侧面S9的中心曲率半径R8-R9、第三透镜L3和第四透镜L4的中心厚度d3-d4、第一透镜L1至第四透镜L4的焦距值F1-F4、光学镜头的光学总长度TTL(即，从第一透镜L1的物侧面S1的中心至成像面IMA的轴上距离)、光学镜头的最大视场角FOV、光学镜头的最大视场角所对应的像高H、光学镜头的最大视场角所对应的第一透镜L1的物侧面S1的最大通光口径D以及第二透镜L2的镜片折射率Nd2。

表3

F(mm)	6.2639	F3(mm)	15.8678
				R6(mm)	-1.8908	F4(mm)	-63.2253
R7(mm)	-1.8342	R1(mm)	20.8543
				TTL(mm)	9.2327	R2(mm)	12.0092
R8(mm)	2.4476	D(mm)	3.3114
				R9(mm)	2.0000	H(mm)	8.8940
d3(mm)	1.0334	FOV(°)	55.6000
				d4(mm)	0.8441	Nd2	1.7700
F1(mm)	-55.3693
				F2(mm)	6.7949

在本实施例中，第三透镜L3的物侧面S6的中心曲率半径R6、第三透镜L3的像侧面S7的中心曲率半径R7与第三透镜L3的中心厚度d3之间满足|R7|/(|R6|+d3)＝0.6273；第四透镜L4的物侧面S8的中心曲率半径R8、第四透镜L4的像侧面S9的中心曲率半径R9与第四透镜L4的中心厚度d4之间满足R8/(R9+d4)＝0.8606；第一透镜L1的物侧面S1的中心曲率半径R1与第一透镜L1的像侧面S2的中心曲率半径R2之间满足R2/R1＝0.5759；光学镜头的光学总长度TTL与光学镜头的整组焦距值F之间满足TTL/F＝1.4740；光学镜头的最大视场角FOV、光学镜头的最大视场角所对应的第一透镜L1的物侧面S1的最大通光口径D以及光学镜头的最大视场角所对应的像高H之间满足D/H/FOV＝0.0067；第一透镜L1的焦距值F1与光学镜头的整组焦距值F之间满足|F1/F|＝8.8395；第二透镜L2的焦距值F2与光学镜头的整组焦距值F之间满足F2/F＝1.0848；第三透镜L3的焦距值F3与光学镜头的整组焦距值F之间满足F3/F＝2.5332；第四透镜L4的焦距值F4与光学镜头的整组焦距值F之间满足|F4/F|＝10.0936；以及光学镜头的最大视场角度FOV、光学镜头的整组焦距值F以及光学镜头最大视场角所对应的像高H之间满足(FOV×F)/H＝39.1581。

实施例2

以下参照图2描述了根据本申请实施例2的光学镜头。在本实施例及以下实施例中，为简洁起见，将省略部分与实施例1相似的描述。图2示出了根据本申请实施例2的光学镜头的结构示意图。

如图2所示，光学镜头沿着光轴从物侧至成像侧依序包括第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3和第四透镜L4。

第一透镜L1为具有正光焦度的弯月透镜，其物侧面S1为凹面，像侧面S2为凸面。

第二透镜L2为具有正光焦度的双凸透镜，其物侧面S4和像侧面S5均为凸面。

第三透镜L3为具有正光焦度的弯月透镜，其物侧面S6为凹面，像侧面S7为凸面。

第四透镜L4为具有负光焦度的弯月透镜，其物侧面S8为凸面，像侧面S9为凹面。

其中，第一透镜L1、第三透镜L3和第四透镜L4均为非球面镜片，它们各自的物侧面和像侧面均为非球面。另外，第二透镜L2为玻璃球面镜片。

可选地，该光学镜头还可包括具有物侧面S10和像侧面S11的滤光片L5和/或具有物侧面S12和像侧面S13的保护透镜L6。滤光片L5可用于校正色彩偏差。保护透镜L6可用于保护位于成像面IMA的图像传感芯片。来自物体的光依序穿过各表面S1至S13并最终成像在成像面IMA上。

在本实施例的光学镜头中，可在第一透镜L1与第二透镜L2之间设置光阑STO以提高成像质量。

下表4示出了实施例2的光学镜头的各透镜的曲率半径R、厚度T、折射率Nd以及阿贝数Vd，其中，曲率半径R和厚度T的单位均为毫米(mm)。下表5示出了可用于实施例2中非球面透镜表面S1-S2和S6-S9的圆锥系数k以及高次项系数A、B、C、D、E和F。下表6给出了实施例2的光学镜头的整组焦距值F、第一透镜L1的物侧面S1和像侧面S2的中心曲率半径R1-R2、第三透镜L3的物侧面S6和像侧面S7的中心曲率半径R6-R7、第四透镜L4的物侧面S8和像侧面S9的中心曲率半径R8-R9、第三透镜L3和第四透镜L4的中心厚度d3-d4、第一透镜L1至第四透镜L4的焦距值F1-F4、光学镜头的光学总长度TTL、光学镜头的最大视场角FOV、光学镜头的最大视场角所对应的像高H、光学镜头的最大视场角所对应的第一透镜L1的物侧面S1的最大通光口径D以及第二透镜L2的镜片折射率Nd2。

表4

面号	曲率半径R	厚度T	折射率Nd	阿贝数Vd
					1	-8.2015	1.3357	1.54	56.11
2	-5.4525	0.0967
					STO	无穷	0.0033
4	4.9843	1.3500	1.77	49.61
					5	-48.7890	1.6051
6	-1.2606	0.8920	1.64	23.53
					7	-1.1463	0.1000
8	38.8677	0.8624	1.64	23.53
					9	3.1353	0.6100
10	无穷	0.5500	1.52	64.21
					11	无穷	1.1701
12	无穷	0.4000	1.52	64.21
					13	无穷	0.1250
IMA	无穷

表5

面号

K

A

B

C

D

E

F

1

20.2333

-8.6983E-03

2.9789E-03

-3.1328E-03

2.1762E-03

-7.0397E-04

1.0005E-04

2

-0.5362

-1.1049E-02

3.7047E-03

-9.2189E-03

9.7749E-03

-4.6735E-03

8.4029E-04

6

-3.8957

-1.2007E-01

1.2061E-01

-5.3194E-02

1.6156E-02

-3.4654E-03

3.5559E-04

7

-3.8427

-7.4959E-02

6.8714E-02

-2.3799E-02

7.2651E-03

-1.5150E-03

1.2736E-04

8

-3.1280

-3.9736E-03

6.8539E-03

-3.2410E-03

8.2618E-04

-1.1054E-04

5.1901E-06

9

-2.6646

-2.8459E-02

1.3645E-02

-4.3332E-03

8.0372E-04

-8.2570E-05

3.4003E-06

表6

在本实施例中，第三透镜L3的物侧面S6的中心曲率半径R6、第三透镜L3的像侧面S7的中心曲率半径R7与第三透镜L3的中心厚度d3之间满足|R7|/(|R6|+d3)＝0.5325；第四透镜L4的物侧面S8的中心曲率半径R8、第四透镜L4的像侧面S9的中心曲率半径R9与第四透镜L4的中心厚度d4之间满足R8/(R9+d4)＝9.7226；第一透镜L1的物侧面S1的中心曲率半径R1与第一透镜L1的像侧面S2的中心曲率半径R2之间满足R2/R1＝0.6648；光学镜头的光学总长度TTL与光学镜头的整组焦距值F之间满足TTL/F＝1.6630；光学镜头的最大视场角FOV、光学镜头的最大视场角所对应的第一透镜L1的物侧面S1的最大通光口径D以及光学镜头的最大视场角所对应的像高H之间满足D/H/FOV＝0.0070；第一透镜L1的焦距值F1与光学镜头的整组焦距值F之间满足|F1/F|＝4.8182；第二透镜L2的焦距值F2与光学镜头的整组焦距值F之间满足F2/F＝1.1034；第三透镜L3的焦距值F3与光学镜头的整组焦距值F之间满足F3/F＝0.9407；第四透镜L4的焦距值F4与光学镜头的整组焦距值F之间满足|F4/F|＝1.0191；以及光学镜头的最大视场角度FOV、光学镜头的整组焦距值F以及光学镜头最大视场角所对应的像高H之间满足(FOV×F)/H＝41.9240。

实施例3

以下参照图3描述了根据本申请实施例3的光学镜头。在本实施例及以下实施例中，为简洁起见，将省略部分与实施例1相似的描述。图3示出了根据本申请实施例3的光学镜头的结构示意图。

如图3所示，光学镜头沿着光轴从物侧至成像侧依序包括第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3和第四透镜L4。

第一透镜L1为具有正光焦度的弯月透镜，其物侧面S1为凹面，像侧面S2为凸面。

第二透镜L2为具有正光焦度的双凸透镜，其物侧面S4和像侧面S5均为凸面。

第三透镜L3为具有正光焦度的弯月透镜，其物侧面S6为凹面，像侧面S7为凸面。

第四透镜L4为具有负光焦度的弯月透镜，其物侧面S8为凸面，像侧面S9为凹面。

其中，第一透镜L1至第四透镜L4均为非球面镜片，它们各自的物侧面和像侧面均为非球面。进一步地，第二透镜L2为玻璃非球面镜片。

可选地，该光学镜头还可包括具有物侧面S10和像侧面S11的滤光片L5和/或具有物侧面S12和像侧面S13的保护透镜L6。滤光片L5可用于校正色彩偏差。保护透镜L6可用于保护位于成像面IMA的图像传感芯片。来自物体的光依序穿过各表面S1至S13并最终成像在成像面IMA上。

在本实施例的光学镜头中，可在第一透镜L1与第二透镜L2之间设置光阑STO以提高成像质量。

下表7示出了实施例3的光学镜头的各透镜的曲率半径R、厚度T、折射率Nd以及阿贝数Vd，其中，曲率半径R和厚度T的单位均为毫米(mm)。下表8示出了可用于实施例3中非球面透镜表面S1-S2和S4-S9的圆锥系数k以及高次项系数A、B、C、D、E和F。下表9给出了实施例3的光学镜头的整组焦距值F、第一透镜L1的物侧面S1和像侧面S2的中心曲率半径R1-R2、第三透镜L3的物侧面S6和像侧面S7的中心曲率半径R6-R7、第四透镜L4的物侧面S8和像侧面S9的中心曲率半径R8-R9、第三透镜L3和第四透镜L4的中心厚度d3-d4、第一透镜L1至第四透镜L4的焦距值F1-F4、光学镜头的光学总长度TTL、光学镜头的最大视场角FOV、光学镜头的最大视场角所对应的像高H、光学镜头的最大视场角所对应的第一透镜L1的物侧面S1的最大通光口径D以及第二透镜L2的镜片折射率Nd2。

表7

面号	曲率半径R	厚度T	折射率Nd	阿贝数Vd
					1	-9.1715	1.1986	1.54	56.11
2	-6.2185	0.0967
					STO	无穷	0.0032
4	6.3019	1.6100	1.77	49.61
					5	-13.8010	1.6905
6	-1.3779	0.7151	1.64	23.53
					7	-1.2294	0.1000
8	22.8319	0.9496	1.54	56.11
					9	4.7924	0.7700
10	无穷	0.5500	1.52	64.21
					11	无穷	0.8359
12	无穷	0.4000	1.52	64.21
					13	无穷	0.1250
IMA	无穷

表8

面号

K

A

B

C

D

E

F

1

8.3337

-1.3452E-02

2.9974E-03

-3.7022E-03

2.4322E-03

-7.9796E-04

-1.0321E-04

2

-2.1233

-1.0152E-02

-2.6755E-04

-5.5746E-03

9.4596E-03

-5.6615E-03

1.1773E-03

4

-0.0170

1.0570E-05

-8.4779E-06

-1.0126E-05

-6.1056E-06

5.1909E-07

6.8861E-06

5

0.5479

2.5657E-05

2.5735E-05

-1.6085E-08

4.5643E-06

1.8149E-06

-5.5231E-07

6

-3.5073

-1.1262E-01

1.1779E-01

-5.2642E-02

1.6583E-02

-3.5524E-03

3.5278E-04

7

-3.2614

-7.8281E-02

6.9672E-02

-2.3773E-02

7.2398E-03

-1.5038E-03

1.2717E-04

8

-10.0000

-9.4407E-03

6.7017E-03

-3.3926E-03

8.5211E-04

-9.7534E-05

-2.4374E-06

9

-14.6445

-2.7136E-02

1.3038E-02

-4.3137E-03

8.0926E-04

-8.2375E-05

3.3889E-06

表9

在本实施例中，第三透镜L3的物侧面S6的中心曲率半径R6、第三透镜L3的像侧面S7的中心曲率半径R7与第三透镜L3的中心厚度d3之间满足|R7|/(|R6|+d3)＝0.5874；第四透镜L4的物侧面S8的中心曲率半径R8、第四透镜L4的像侧面S9的中心曲率半径R9与第四透镜L4的中心厚度d4之间满足R8/(R9+d4)＝3.9763；第一透镜L1的物侧面S1的中心曲率半径R1与第一透镜L1的像侧面S2的中心曲率半径R2之间满足R2/R1＝0.6780；光学镜头的光学总长度TTL与光学镜头的整组焦距值F之间满足TTL/F＝1.9430；光学镜头的最大视场角FOV、光学镜头的最大视场角所对应的第一透镜L1的物侧面S1的最大通光口径D以及光学镜头的最大视场角所对应的像高H之间满足D/H/FOV＝0.0068；第一透镜L1的焦距值F1与光学镜头的整组焦距值F之间满足|F1/F|＝6.8880；第二透镜L2的焦距值F2与光学镜头的整组焦距值F之间满足F2/F＝1.2714；第三透镜L3的焦距值F3与光学镜头的整组焦距值F之间满足F3/F＝1.3990；第四透镜L4的焦距值F4与光学镜头的整组焦距值F之间满足|F4/F|＝2.5124；以及光学镜头的最大视场角度FOV、光学镜头的整组焦距值F以及光学镜头最大视场角所对应的像高H之间满足(FOV×F)/H＝40.1170。

综上，实施例1至实施例3分别满足以下表10所示的关系。

表10

本申请还提供了一种成像设备，该成像设备可包括根据本申请上述实施方式的光学镜头和用于将光学镜头形成的光学图像转换为电信号的成像元件。该成像元件可以是感光耦合元件(CCD)或互补性氧化金属半导体元件(CMOS)。该成像设备可以是诸如探测距离相机的独立成像设备，也可以是集成在诸如探测距离设备上的成像模块。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (40)

1.光学镜头，其具有光焦度的透镜数量为四片，分别为第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜，其中，所述第一透镜至所述第四透镜沿着光轴由物侧至像侧依序设置，

其特征在于，

所述第一透镜为具有正光焦度或负光焦度的弯月透镜；

所述第二透镜具有正光焦度，其物侧面为凸面；

所述第三透镜具有正光焦度，其物侧面为凹面，像侧面为凸面；

所述第四透镜具有负光焦度，其物侧面为凸面，像侧面为凹面；

所述第二透镜为玻璃镜片；以及

以度为单位的所述光学镜头的最大视场角FOV、所述光学镜头的最大视场角所对应的所述第一透镜的物侧面的最大通光口径D以及所述光学镜头的最大视场角所对应的像高H之间满足：(D×180°)/(H×FOV)≤5.4。

2.根据权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，所述第一透镜至所述第四透镜中的至少一个为玻璃镜片。

3.根据权利要求2所述的光学镜头，其特征在于，所述第二透镜为球面镜片。

4.根据权利要求2所述的光学镜头，其特征在于，所述第二透镜为非球面镜片。

5.根据权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，所述第一透镜具有负光焦度，其物侧面为凸面，像侧面为凹面。

6.根据权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，所述第一透镜具有正光焦度，其物侧面为凹面，像侧面为凸面。

7.根据权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，所述第二透镜的像侧面为凸面。

8.根据权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，所述第二透镜的像侧面为凹面。

9.根据权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，所述光学镜头还包括设置在所述第一透镜与所述第三透镜之间的光阑。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的光学镜头，其特征在于，所述第三透镜的物侧面的中心曲率半径R6、所述第三透镜的像侧面的中心曲率半径R7与所述第三透镜的中心厚度d3之间满足：0.1≤|R7|/(|R6|+d3)≤1.2。

11.根据权利要求1-9中任一项所述的光学镜头，其特征在于，所述第四透镜的物侧面的中心曲率半径R8、所述第四透镜的像侧面的中心曲率半径R9与所述第四透镜的中心厚度d4之间满足：0.1≤R8/(R9+d4)≤12。

12.根据权利要求1-9中任一项所述的光学镜头，其特征在于，所述第一透镜的物侧面的中心曲率半径R1与所述第一透镜的像侧面的中心曲率半径R2之间满足：0.1≤R2/R1≤1.2。

13.根据权利要求1-9中任一项所述的光学镜头，其特征在于，所述光学镜头的光学总长度TTL与所述光学镜头的整组焦距值F之间满足：TTL/F≤3.5。

14.根据权利要求1-9中任一项所述的光学镜头，其特征在于，所述第一透镜的焦距值F1与所述光学镜头的整组焦距值F之间满足：|F1/F|≥3。

15.根据权利要求1-9中任一项所述的光学镜头，其特征在于，所述第二透镜的焦距值F2与所述光学镜头的整组焦距值F之间满足：F2/F≤4。

16.根据权利要求1-9中任一项所述的光学镜头，其特征在于，所述第三透镜的焦距值F3与所述光学镜头的整组焦距值F之间满足：F3/F≤9。

17.根据权利要求1-9中任一项所述的光学镜头，其特征在于，所述第四透镜的焦距值F4与所述光学镜头的整组焦距值F之间满足：|F4/F|≤25。

18.根据权利要求1-9中任一项所述的光学镜头，其特征在于，所述第二透镜的镜片折射率Nd2满足：Nd2≥1.55。

19.根据权利要求1-9中任一项所述的光学镜头，其特征在于，以度为单位的所述光学镜头的最大视场角度FOV、所述光学镜头的整组焦距值F以及所述光学镜头最大视场角所对应的像高H之间满足：(FOV×F)/H≤70°。

20.光学镜头，其具有光焦度的透镜数量为四片，分别为第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜，其中，所述第一透镜至所述第四透镜沿着光轴由物侧至像侧依序设置，

其特征在于，

所述第一透镜具有正光焦度或负光焦度；

所述第二透镜和所述第三透镜均具有正光焦度；

所述第四透镜具有负光焦度；

所述第二透镜为玻璃镜片；以及

所述光学镜头的光学总长度TTL与所述光学镜头的整组焦距值F之间满足：TTL/F≤3.5；

以度为单位的所述光学镜头的最大视场角FOV、所述光学镜头的最大视场角所对应的所述第一透镜的物侧面的最大通光口径D以及所述光学镜头的最大视场角所对应的像高H之间满足：(D×180°)/(H×FOV)≤5.4。

21.根据权利要求20所述的光学镜头，其特征在于，所述第一透镜具有负光焦度，其物侧面为凸面，像侧面为凹面。

22.根据权利要求20所述的光学镜头，其特征在于，所述第一透镜具有正光焦度，其物侧面为凹面，像侧面为凸面。

23.根据权利要求20所述的光学镜头，其特征在于，所述第二透镜的物侧面和像侧面均为凸面。

24.根据权利要求20所述的光学镜头，其特征在于，所述第二透镜的物侧面为凸面，像侧面为凹面。

25.根据权利要求20所述的光学镜头，其特征在于，所述第三透镜的物侧面为凹面，像侧面为凸面。

26.根据权利要求20所述的光学镜头，其特征在于，所述第四透镜的物侧面为凸面，像侧面为凹面。

27.根据权利要求20-26中任一项所述的光学镜头，其特征在于，所述第一透镜至所述第四透镜中的至少一个为玻璃镜片。

28.根据权利要求27所述的光学镜头，其特征在于，所述第二透镜为球面镜片。

29.根据权利要求27所述的光学镜头，其特征在于，所述第二透镜为非球面镜片。

30.根据权利要求20-26中任一项所述的光学镜头，其特征在于，所述光学镜头还包括设置在所述第一透镜与所述第三透镜之间的光阑。

31.根据权利要求20-26中任一项所述的光学镜头，其特征在于，所述第三透镜的物侧面的中心曲率半径R6、所述第三透镜的像侧面的中心曲率半径R7与所述第三透镜的中心厚度d3之间满足：0.1≤|R7|/(|R6|+d3)≤1.2。

32.根据权利要求20-26中任一项所述的光学镜头，其特征在于，所述第四透镜的物侧面的中心曲率半径R8、所述第四透镜的像侧面的中心曲率半径R9与所述第四透镜的中心厚度d4之间满足：0.1≤R8/(R9+d4)≤12。

33.根据权利要求20-26中任一项所述的光学镜头，其特征在于，所述第一透镜的物侧面的中心曲率半径R1与所述第一透镜的像侧面的中心曲率半径R2之间满足：0.1≤R2/R1≤1.2。

34.根据权利要求20-26中任一项所述的光学镜头，其特征在于，所述第一透镜的焦距值F1与所述光学镜头的整组焦距值F之间满足：|F1/F|≥3。

35.根据权利要求20-26中任一项所述的光学镜头，其特征在于，所述第二透镜的焦距值F2与所述光学镜头的整组焦距值F之间满足：F2/F≤4。

36.根据权利要求20-26中任一项所述的光学镜头，其特征在于，所述第三透镜的焦距值F3与所述光学镜头的整组焦距值F之间满足：F3/F≤9。

37.根据权利要求20-26中任一项所述的光学镜头，其特征在于，所述第四透镜的焦距值F4与所述光学镜头的整组焦距值F之间满足：|F4/F|≤25。

38.根据权利要求20-26中任一项所述的光学镜头，其特征在于，所述第二透镜的镜片折射率Nd2满足：Nd2≥1.55。

39.根据权利要求20-26中任一项所述的光学镜头，其特征在于，以度为单位的所述光学镜头的最大视场角度FOV、所述光学镜头的整组焦距值F以及所述光学镜头最大视场角所对应的像高H之间满足：(FOV×F)/H≤70°。

40.一种成像设备，其特征在于，包括权利要求1或20所述的光学镜头及用于将所述光学镜头形成的光学图像转换为电信号的成像元件。

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