CN109960004A

CN109960004A - 光学镜头

Info

Publication number: CN109960004A
Application number: CN201711402324.8A
Authority: CN
Inventors: 李慧敏; 王东方; 姚波
Original assignee: Ningbo Sunny Opotech Co Ltd
Current assignee: Ningbo Sunny Opotech Co Ltd
Priority date: 2017-12-22
Filing date: 2017-12-22
Publication date: 2019-07-02
Anticipated expiration: 2037-12-22
Also published as: CN109960004B

Abstract

本申请公开了一种光学镜头，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、第四透镜、第五透镜、第六透镜和第七透镜。其中，第一透镜、第四透镜和第七透镜可具有负光焦度；第二透镜、第三透镜、第五透镜和第六透镜可具有正光焦度；其中，第一透镜、第四透镜和第七透镜的物侧面和像侧面均可为凹面；第二透镜、第三透镜和第六透镜的物侧面和像侧面均可为凸面；第五透镜的物侧面可为凹面，像侧面可为凸面；第三透镜可与第四透镜胶合；以及第六透镜可与第七透镜胶合。

Description

光学镜头

技术领域

本申请涉及一种光学镜头，更具体地，本申请涉及一种包括七片透镜的光学镜头。

背景技术

随着汽车工业主动安全的发展，对车载前视镜头要求不断提高，小畸变、小型化、高像素、大孔径镜头已是此类镜头的必备条件。

另外，一般的镜头在温度升高或降低的状态下，镜头最佳像面会发生偏移，出现成像模糊，因此不同温度下的高解像也成为前视镜头的一个必备性能。

因此，需要设计一种满足高解像、良好温度性能、小型化的光学镜头。

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、第四透镜、第五透镜、第六透镜和第七透镜。其中，第一透镜、第四透镜和第七透镜可具有负光焦度；第二透镜、第三透镜、第五透镜和第六透镜可具有正光焦度；其中，第一透镜、第四透镜和第七透镜的物侧面和像侧面均可为凹面；第二透镜、第三透镜和第六透镜的物侧面和像侧面均可为凸面；第五透镜的物侧面可为凹面，像侧面可为凸面；第三透镜可与第四透镜胶合；以及第六透镜可与第七透镜胶合。

在一个实施方式中，第五透镜可为玻璃非球面镜片。

在另一个实施方式中，第五透镜可为玻璃球面镜片。

在一个实施方式中，第一透镜的物侧面的中心至光学镜头的成像面在光轴上的距离TTL与光学镜头的整组焦距值F之间可满足：TTL/F≤5.2。

在一个实施方式中，可满足：TTL/h/FOV≤0.15，其中，TTL为第一透镜的物侧面的中心至光学镜头的成像面在光轴上的距离；FOV为光学镜头的最大视场角；以及h为光学镜头的最大视场角所对应的像高。

在一个实施方式中，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的物侧面的最大通光口径D以及光学镜头最大视场角所对应的像高h之间可满足：D/h/FOV≤0.037。

在一个实施方式中，光学镜头还可包括设置于第二透镜与第三透镜之间的光阑。

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、第四透镜、第五透镜、第六透镜和第七透镜，第一透镜、第四透镜和第七透镜具有负光焦度；第二透镜、第三透镜、第五透镜和第六透镜具有正光焦度；第三透镜与第四透镜胶合；以及第六透镜与第七透镜胶合；其中，第一透镜的物侧面的中心至光学镜头的成像面在光轴上的距离TTL与光学镜头的整组焦距值F之间满足：TTL/F≤5.2。

在一个实施方式中，第五透镜可为玻璃非球面镜片。

在另一个实施方式中，第五透镜可为玻璃球面镜片。

在一个实施方式中，第一透镜的物侧面和像侧面均可为凹面。

在一个实施方式中，第四透镜的物侧面和像侧面均可为凹面。

在一个实施方式中，第七透镜的物侧面和像侧面均可为凹面。

在一个实施方式中，第二透镜的物侧面和像侧面均可为凸面。

在一个实施方式中，第三透镜的物侧面和像侧面均可为凸面。

在一个实施方式中，第六透镜的物侧面和像侧面均可为凸面。

在一个实施方式中，第五透镜的物侧面可为凹面，像侧面可为凸面。

本申请采用了例如七片透镜，通过优化设置镜片的形状，合理分配各镜片的光焦度以及形成胶合透镜等，实现光学镜头的前端小口径、高像素、低成本、温度性能良好、低敏感度、小像差、小色差等有益效果。

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；

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，第一胶合透镜也可被称作第二胶合透镜。

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七个具有光焦度的透镜，即第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜和第七透镜。这七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)。

第一透镜可具有负光焦度，其物侧面和像侧面都可为凹面。通过将第一透镜设置为凹面朝向物侧的形状，能够尽可能地收集大角度光线，使光线进入后方光学系统，可有利于减小前端口径。另外，第一透镜具有的负光焦度和低折射率可避免物侧光线发散过大，有利于后方镜片的口径控制。

第二透镜可具有正光焦度，其物侧面和像侧面均可为凸面。第二透镜可将前端光线进行压缩，使其平稳过渡至后方光学系统，提高解像。

第三透镜可具有正光焦度，其物侧面和像侧面均可为凸面。第三透镜设置为双凸正透镜，可将前端光线平稳过渡至后方光学系统，从而提高解像。

第四透镜可具有负光焦度，其物侧面和像侧面均可为凹面。

第五透镜可具有正光焦度，其物侧面可为凹面，像侧面可为凸面。第五透镜为汇聚透镜，可汇聚光线，使发散的光线顺利进入后方光学系统，凸面朝向像侧的弯月形状设计有利于减小TTL。

第六透镜可具有正光焦度，其物侧面和像侧面均可为凸面。

第七透镜可具有负光焦度，其物侧面和像侧面均可为凹面。

在示例性实施方式中，可在例如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。当将光阑设置于第二透镜与第三透镜之间时，可有效收束前后光线，缩短光学系统总长，减小前后镜片口径。

如本领域技术人员已知的，胶合透镜可用于最大限度地减少色差或消除色差。在光学镜头中使用胶合透镜能够改善像质、减少光能量的反射损失，从而提升镜头成像的清晰度。另外，胶合透镜的使用还可简化镜头制造过程中的装配程序。

在示例性实施方式中，可通过将第三透镜的像侧面与第四透镜的物侧面胶合，而将第三透镜和第四透镜组合成第一胶合透镜。还可将将第六透镜的像侧面与第七透镜的物侧面胶合，而将第六透镜和第七透镜组合成第二胶合透镜。通过引入胶合透镜，可有助于消除色差影响，减小场曲，校正慧差；同时，胶合透镜还可以残留部分色差以平衡光学系统的整体色差。镜片的胶合省略了两镜片之间的空气间隔，使得光学系统整体紧凑，满足系统小型化需求。并且，镜片的胶合会降低镜片单元因在组立过程中产生的倾斜/偏芯等公差敏感度问题。

在第一胶合透镜中，靠近物侧的第三透镜具有正光焦度，靠近像侧的第四透镜具有负光焦度，这样的设置有利于将前方光线进一步汇聚后再过渡至后方系统，有利于减小镜头后端口径/尺寸，减小整体TTL。

在第二胶合透镜中，靠近物侧的第六透镜具有正光焦度和较高的折射率，靠近像侧的第七透镜具有负光焦度和较低的折射率，这样的高低折射率搭配的设置有利于前方光线的快速过渡。

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≤5.2，更具体地，TTL和F进一步可满足TTL/F≤4.81。满足条件式TTL/F≤5.2，可实现镜头的小型化特性。

在示例性实施方式中，光学镜头的最大视场角FOV、光学镜头的光学总长度TTL以及光学镜头最大视场角所对应的像高h之间可满足TTL/h/FOV≤0.15，更具体地，可进一步满足TTL/h/FOV≤0.10。满足条件式TTL/h/FOV≤0.15，在相同的成像面下TTL更短。

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的物侧面的最大通光口径D以及光学镜头最大视场角所对应的像高h之间可满足D/h/FOV≤0.037，更具体地，可进一步满足D/h/FOV≤0.031。满足条件式D/h/FOV≤0.037，可实现镜头前端小口径。

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。由于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，塑料材质的透镜会对镜头的整体性能造成较大影响。而采用玻璃材质的镜片，可减小温度对镜头性能的影响。根据本发明的光学镜头的第五透镜可采用玻璃镜片，以减小环境对系统整体的影响，适应前视镜头的应用需求，提升光学镜头的整体性能。

在示例性实施方式中，还可将第五透镜布置为非球面镜片。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。进一步地，第五透镜可配置为玻璃非球面镜片，从而提高解像。

根据本申请的上述实施方式的光学镜头具有前端小口径、高解像、低成本、良好的温度性能、低敏感度、小像差、小色差等光学特性，能够更好地符合车载镜头的要求。

然而，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七个透镜为例进行了描述，但是该光学镜头不限于包括七个透镜。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、第四透镜L4、第五透镜L5、第六透镜L6和第七透镜L7。

第一透镜L1为具有负光焦度的双凹透镜，其物侧面S1为凹面，像侧面S2为凹面。

第二透镜L2为具有正光焦度的双凸透镜，其物侧面S3为凸面，像侧面S4为凸面。

第三透镜L3为具有正光焦度的双凸透镜，其物侧面S6为凸面，像侧面S7为凸面。第四透镜L4为具有负光焦度的双凹透镜，其物侧面S7为凹面，像侧面S8为凹面。其中，第三透镜L3和第四透镜L4胶合组成第一胶合透镜。

第五透镜L5为具有正光焦度的弯月透镜，其物侧面S9为凹面，像侧面S10为凸面。

第六透镜L6为具有正光焦度的双凸透镜，其物侧面S11为凸面，像侧面S12为凸面。第七透镜L7为具有负光焦度的双凹透镜，其物侧面S12为凹面，像侧面S13为凹面。其中，第六透镜L6和第七透镜L7胶合组成第二胶合透镜。

可选地，该光学镜头还可包括具有物侧面S14和像侧面S15的滤光片L8以及具有物侧面S16和像侧面S17的保护透镜L9。滤光片L8可用于校正色彩偏差。保护透镜L9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S17并最终成像在成像面S18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、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

本实施例采用了七片透镜作为示例，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，可使镜头具有前端小口径、高像素、低成本、低敏感度、小像差、小色差等有益效果。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S9和S10的圆锥系数k以及高次项系数A、B、C、D和E。

表2

面号

K

A

B

C

D

E

9

78.8029

-6.0943E-04

-3.1703E-06

-1.9940E-06

4.7230E-07

-3.1930E-09

10

0.1000

-7.2006E-05

3.1051E-06

-1.7152E-06

1.1209E-07

-1.5046E-09

下表3给出了实施例1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S18的轴上距离)、光学镜头的整组焦距值F、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。

表3

TTL(mm)	25.741	FOV(°)	50
				F(mm)	6.306	D(mm)	8.186
h(mm)	5.4

在本实施例中，光学镜头的光学总长度TTL与光学镜头的整组焦距值F之间满足TTL/F＝4.082；光学镜头的光学总长度TTL、光学镜头最大视场角所对应的像高h之间满足TTL/h/FOV＝0.095；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以及光学镜头最大视场角所对应的像高h之间满足D/h/FOV＝0.03。

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、第四透镜L4、第五透镜L5、第六透镜L6和第七透镜L7。

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S9和S10的圆锥系数k以及高次项系数A、B、C、D和E。下表6给出了实施例2的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S18的轴上距离)、光学镜头的整组焦距值F、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。

表4

表5

面号

K

A

B

C

D

E

9

129.4573

-7.4239E-04

-3.1229E-06

-2.0397E-06

3.9094E-07

5.3371E-09

10

0.1129

-1.3584E-04

1.1528E-06

-2.1064E-06

6.5621E-08

4.5319E-09

表6

TTL(mm)	24.471	FOV(°)	50
				F(mm)	6.238	D(mm)	8.058
h(mm)	5.394

在本实施例中，光学镜头的光学总长度TTL与光学镜头的整组焦距值F之间满足TTL/F＝3.923；光学镜头的光学总长度TTL、光学镜头最大视场角所对应的像高h之间满足TTL/h/FOV＝0.091；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以及光学镜头最大视场角所对应的像高h之间满足D/h/FOV＝0.03。

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、第四透镜L4、第五透镜L5、第六透镜L6和第七透镜L7。

可选地，该光学镜头还可包括具有物侧面S14和像侧面S15的滤光片L8和/或保护透镜L8’。滤光片L8可用于校正色彩偏差。保护透镜L8’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S15并最终成像在成像面S16上。

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给出了实施例3的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S18的轴上距离)、光学镜头的整组焦距值F、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。

表7

表8

TTL(mm)	33.346	FOV(°)	65
				F(mm)	6.94	D(mm)	9.228
h(mm)	7.23

在本实施例中，光学镜头的光学总长度TTL与光学镜头的整组焦距值F之间满足TTL/F＝4.805；光学镜头的光学总长度TTL、光学镜头最大视场角所对应的像高h之间满足TTL/h/FOV＝0.071；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以及光学镜头最大视场角所对应的像高h之间满足D/h/FOV＝0.02。

综上，实施例1至实施例3分别满足以下表9所示的关系。

表9

条件式/实施例	1	2	3
				TTL/f	4.082	3.923	4.805
TTL/h/FOV	0.095	0.091	0.071
				D/h/FOV	0.030	0.030	0.020

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

1.光学镜头，沿着光轴由物侧至像侧依序包括：第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜和第七透镜，

其特征在于，

所述第一透镜、所述第四透镜和所述第七透镜具有负光焦度；

所述第二透镜、所述第三透镜、所述第五透镜和所述第六透镜具有正光焦度；

其中，所述第一透镜、所述第四透镜和所述第七透镜的物侧面和像侧面均为凹面；

所述第二透镜、所述第三透镜和所述第六透镜的物侧面和像侧面均为凸面；

所述第五透镜的物侧面为凹面，像侧面为凸面；

所述第三透镜与所述第四透镜胶合；以及

所述第六透镜与所述第七透镜胶合。

2.根据权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，所述第五透镜为玻璃非球面镜片。

3.根据权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，所述第五透镜为玻璃球面镜片。

4.根据权利要求1-3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至所述光学镜头的成像面在所述光轴上的距离TTL与所述光学镜头的整组焦距值F之间满足：TTL/F≤5.2。

5.根据权利要求1-3中任一项所述的光学镜头，其特征在于，满足：TTL/h/FOV≤0.15，

其中，TTL为所述第一透镜的物侧面的中心至所述光学镜头的成像面在所述光轴上的距离；

FOV为所述光学镜头的最大视场角；以及

h为所述光学镜头的最大视场角所对应的像高。

6.根据权利要求1-3中任一项所述的光学镜头，其特征在于，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以及所述光学镜头最大视场角所对应的像高h之间满足：D/h/FOV≤0.037。

7.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于所述第二透镜与所述第三透镜之间的光阑。

8.光学镜头，沿着光轴由物侧至像侧依序包括：第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜和第七透镜，

其特征在于，

所述第三透镜与所述第四透镜胶合；以及

所述第六透镜与所述第七透镜胶合；

其中，所述第一透镜的物侧面的中心至所述光学镜头的成像面在所述光轴上的距离TTL与所述光学镜头的整组焦距值F之间满足：TTL/F≤5.2。