CN110412722A - 光学镜头 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种光学镜头，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、第五透镜和第六透镜，其中，第一透镜具有负光焦度，且其物侧面为凹面，像侧面为凹面；第二透镜具有负光焦度，且其物侧面为凸面，像侧面为凹面；第三透镜具有正光焦度，且其物侧面为凸面，像侧面为凸面；第四透镜具有光焦度；第五透镜具有光焦度；第六透镜具有正光焦度，且其物侧面为凸面，像侧面为凸面。根据本申请的光学镜头，单颗镜头兼容了一颗长焦镜头、一颗短焦镜头的功能，实现前视镜头直接扩展可视范围，视场范围较大，同时，实现了TTL尽量小，在保证成像质量的同时实现小型化。

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六片透镜的光学镜头。

背景技术

为了满足车载镜头技术市场的快速发展和客户越来越高的要求，需要镜头具有复合型功能，例如，当用作前视镜头时，需要观察到远距离处的物体，当用作后视/侧视镜头时，需要观察到车辆周围大角度范围的环境情况(即，视场角大、广角)。

目前常规的前视镜头特点通常为长焦小视场范围，用于远距离物体捕捉观察，整体的观察视场扩大需配合短焦大视场角范围的广角镜头，并结合软件共同完成画面拼合。另一方面，随着汽车工业主动安全的发展，对前视镜头要求也不断提高，小型化、高像素等已是此类镜头的必备条件，并且要求在-40℃～+85℃的温度范围内均能清晰成像。为达到这些要求，在前视镜头引入非球面镜片已成为必然趋势，同时为了达到低成本的要求，镜头中的非球面镜片优选使用塑料非球面镜片。

发明内容

本申请提供了可适用于车载安装的、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一种光学镜头，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、第五透镜和第六透镜，其中，第一透镜具有负光焦度，且其物侧面为凹面，像侧面为凹面；第二透镜具有负光焦度，且其物侧面为凸面，像侧面为凹面；第三透镜具有正光焦度，且其物侧面为凸面，像侧面为凸面；第四透镜具有光焦度；第五透镜具有光焦度；第六透镜具有正光焦度，且其物侧面为凸面，像侧面为凸面；第四透镜与第五透镜相互胶合。

在一个实施方式中，第四透镜具有正光焦度，且其物侧面为凸面，像侧面为凸面。

在一个实施方式中，第五透镜具有负光焦度，且其物侧面为凹面，像侧面为凹面。

在一个实施方式中，第一透镜为玻璃镜片。

在一个实施方式中，第二透镜和第六透镜中的至少一者为非球面镜片，且优选为塑料镜片。

在一个实施方式中，第六透镜物侧面具有至少一反曲点，且在近光轴处为凸面，在远光轴处为凹面。

在一个实施方式中，第一透镜物侧面的曲率半径R1与光学镜头的整组焦距F之间满足-80≤R1/F≤-30。

在一个实施方式中，光学镜头的光学长度TTL、最大视场角所对应的最大像高h与光学镜头的最大视场角FOV之间满足TTL/h/FOV≤0.035。

在一个实施方式中，光学镜头的最大视场角FOV、光学镜头的整组焦距F与最大视场角所对应的最大像高h之间满足(FOV×F)/h≥70。

在一个实施方式中，光阑设置于第三透镜与第四透镜之间。

本申请的一个方面提供了一种光学镜头，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、第五透镜和第六透镜，其中，第一透镜具有负光焦度，且其物侧面为凹面，像侧面为凹面；第二透镜具有负光焦度，且其物侧面为凸面，像侧面为凹面；第三透镜具有正光焦度，且其物侧面为凸面，像侧面为凸面；第四透镜具有光焦度；第五透镜具有光焦度；第六透镜具有正光焦度，且其物侧面为凸面，像侧面为凸面；其中，光学镜头的光学长度TTL、最大视场角所对应的最大像高h与光学镜头的最大视场角FOV之间满足TTL/h/FOV≤0.035。

在一个实施方式中，第四透镜具有正光焦度，且其物侧面为凸面，像侧面为凸面。

在一个实施方式中，第四透镜与第五透镜相互胶合。

在一个实施方式中，第五透镜具有负光焦度，且其物侧面为凹面，像侧面为凹面。

在一个实施方式中，第一透镜为玻璃镜片。

在一个实施方式中，第二透镜和第六透镜中的至少一者为非球面镜片，且优选为塑料镜片。

在一个实施方式中，第六透镜物侧面具有至少一反曲点，且在近光轴处为凸面，在远光轴处为凹面。

在一个实施方式中，第一透镜物侧面的曲率半径R1与光学镜头的整组焦距F之间满足-80≤R1/F≤-30。

在一个实施方式中，光学镜头的最大视场角FOV、光学镜头的整组焦距F与最大视场角所对应的最大像高h之间满足(FOV×F)/h≥70。

在一个实施方式中，光阑设置于第三透镜与第四透镜之间。

本发明提出的光学镜头采用玻塑镜片搭配，引入非球面镜片，单颗镜头兼容了一颗长焦镜头、一颗短焦镜头的功能，以代替驾驶系统中传统单一功能的多颗镜头，实现前视镜头直接扩展可视范围。根据本发明的镜头的中心区域具备大角分辨率，可以提高环境物体辨识度，针对性的增大中心部分探测区域；并且整体焦距较长，视场范围较大，例如，FOV可达140°以上。同时，本发明通过合理的镜片形状的设置及光焦度的设置，能够保证以下两点：一是能够实现较好的温度性能，二是实现TTL尽量小，在保证成像质量的同时实现小型化。

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；以及

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。

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六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、第五透镜和第六透镜。这六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)。

在示例性实施方式中，第一透镜可具有负光焦度，且其物侧面为凹面，像侧面为凹面。第一透镜的物侧面为凹面，可使得尽可能多的收集光线进入后方光学系统，实现广角与大角分辨率。在实际应用中，车载前视镜头多安装于车身外，物侧面较平可加快水滴的滑落速度，最大程度减小对成像的影响。

在示例性实施方式中，第二透镜可具有负光焦度，且其物侧面为凸面，像侧面为凹面。第二透镜用于发散光线，将光线(大角度光线)平稳过渡至后方光学系统。第二透镜优选为非球面，且进一步也可以为接近同心圆的特殊形状限定，因接近同心圆的球面玻璃镜片加工存在难度，采用非球面易加工，且同心圆形状有助于缩短光程，减小系统总长。

在示例性实施方式中，第三透镜可具有正光焦度，且其物侧面为凸面，像侧面为凸面。第三透镜用于会聚光线，使发散的光线顺利进入后方，第三透镜优选地为球面，可校正轴外点像差，减小畸变，提升成像质量。

在示例性实施方式中，第四透镜可具有正光焦度，且其物侧面为凸面，像侧面为凸面。

在示例性实施方式中，第五透镜可具有负光焦度，且其物侧面为凹面，像侧面为凹面。

在示例性实施方式中，具有正光焦度的第四透镜在前，具有负光焦度的第五透镜在后，可以将经第四透镜的光线进一步平缓过渡至第六透镜，减小系统总长有利于后方光线光程的减小，以实现短TTL。可通过具有正光焦度的第四透镜收束光线，减小镜头后端口径/尺寸。

在示例性实施方式中，第六透镜可具有正光焦度，且其物侧面为凸面，像侧面为凸面。第六透镜为会聚透镜，可减小光程，缩短光学系统总长，从而达到小型化要求。第六透镜优选地为非球面镜片，有助于实现中心区域角分辨率大、整体焦距较长以及视场范围较大(FOV：可达140°以上)的性能。

在示例性实施方式中，光阑设置于第三透镜与第四透镜之间，用于收束前后光线，缩短光学系统总长，减小前后镜片组口径。光阑也可根据实际需要设置在其他位置处。

在示例性实施方式中，第四透镜与第五透镜胶合，本身可以自身消色差，减小公差敏感度，也可以残留部分色差以平衡系统的色差。第四透镜与第五透镜之间空气间隔被省略，使得光学系统整体紧凑，满足小型化要求，同时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。

在示例性实施方式中，第一透镜物侧面的曲率半径R1与光学镜头的整组焦距F之间满足-80≤R1/F≤-30。更具体地，满足-62<R1/F<-42。通过满足上述关系，有助于收集大角度光线进入光学系统。

在示例性实施方式中，光学镜头的光学长度TTL、最大视场角所对应的最大像高h与光学镜头的最大视场角FOV之间满足TTL/h/FOV≤0.035。更具体地，满足TTL/h/FOV<0.03。通过满足上述关系，能够实现光学镜头小型化，相比其他镜头，相同成像面下TTL较短。

在示例性实施方式中，光学镜头的最大视场角FOV、光学镜头的整组焦距F与最大视场角所对应的最大像高h之间满足(FOV×F)/h≥70。更具体地，满足(FOV×F)/h>78.28。通过满足上述关系，能够实现大角分辨率。

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六个透镜为例进行了描述，但是该光学镜头不限于包括六个透镜。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和第六透镜L6。

第一透镜L1为具有负光焦度的双凹透镜。

第二透镜L2为具有负光焦度的弯月透镜，其物侧面为凸面。

第三透镜L3为具有正光焦度的双凸透镜。

第四透镜L4为具有正光焦度的双凸透镜。

第五透镜L5为具有负光焦度的双凹透镜。

第六透镜L6为具有正光焦度的双凸透镜。

可选地，该光学镜头还可包括具有物侧面S13和像侧面S14的滤光片和/或保护透镜L7。滤光片可用于校正色彩偏差。保护透镜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S14并最终成像在成像面S15上。

在本实施例的光学镜头中，可在第三透镜L3与第四透镜L4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

面号S	曲率半径R	厚度T	折射率Nd	阿贝数Vd
					1	-180.0000	1.1600	1.80	46.6
2	6.2456	0.7002
					3	3.0000	2.3300	1.58	57.3
4	1.7289	3.1379
					5	4.3000	2.9961	1.70	32.6
6	-30.5802	0.1010
					STO	Infinity	-0.0017
8	5.2350	1.6100	1.73	54.7
					9	-2.8550	0.6000	1.83	23.3
10	12.9428	0.9471
					11	10.0500	1.5000	1.51	54.3
12	-18.8858	0.1010
					13	Infinity	0.9500	1.52	64.2
14	Infinity	3.0268
					IMA	Infinity

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中非球面透镜表面S3、S4、S11和S12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

3

-2.5000

8.5920E-03

-1.7567E-03

1.3332E-04

-4.7442E-06

0.0000E+00

4

-1.5946

8.6465E-03

-2.3312E-03

3.0314E-04

-2.8367E-05

1.0846E-05

11

15.0000

-1.8854E-02

9.5926E-05

-5.6830E-04

4.5659E-06

-1.5107E-06

12

45.0000

-5.7617E-03

-2.0725E-03

9.0431E-04

-2.1495E-04

1.7686E-05

下表3示出了实施例1的第一透镜L1物侧面的曲率半径R1、光学镜头的整组焦距F、光学镜头的光学长度TTL(即，光学镜头的第一透镜物侧面中心至光学镜头的成像焦平面的距离)、最大视场角所对应的最大像高h以及光学镜头的最大视场角FOV(°)。

表3

R1	F	TTL	h	FOV(°)
					-180	3.8731	19.1584	6.926	140

在本实施例中，第一透镜物侧面的曲率半径R1与光学镜头的整组焦距F之间满足R1/F＝-46.4744；光学镜头的光学长度TTL、最大视场角所对应的最大像高h与光学镜头的最大视场角FOV之间满足TTL/h/FOV＝0.019758；光学镜头的最大视场角FOV、光学镜头的整组焦距F与最大视场角所对应的最大像高h之间满足(FOVxF)/h＝78.28963。

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和第六透镜L6。

第一透镜L1为具有负光焦度的双凹透镜。

第二透镜L2为具有负光焦度的弯月透镜，其物侧面为凸面。

第三透镜L3为具有正光焦度的双凸透镜。

第四透镜L4为具有正光焦度的双凸透镜。

第五透镜L5为具有负光焦度的双凹透镜。

第六透镜L6为具有正光焦度的双凸透镜。

可选地，该光学镜头还可包括具有物侧面S13和像侧面S14的滤光片和/或保护透镜L7。滤光片可用于校正色彩偏差。保护透镜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S14并最终成像在成像面S15上。

在本实施例的光学镜头中，可在第三透镜L3与第四透镜L4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S3、S4、S11和S12的圆锥系数k以及高次项系数A、B、C、D和E。下表6示出了实施例2的第一透镜L1物侧面的曲率半径R1、光学镜头的整组焦距F、光学镜头的光学长度TTL(即，光学镜头的第一透镜物侧面中心至光学镜头的成像焦平面的距离)、最大视场角所对应的最大像高h以及光学镜头的最大视场角FOV。

表4

面号S	曲率半径R	厚度T	折射率Nd	阿贝数Vd
					1	-209.0600	1.2000	1.82	38.8
2	5.9777	0.7417
					3	2.9356	2.3000	1.53	69.2
4	1.7303	3.1554
					5	4.3335	2.9800	1.69	29.8
6	-30.0432	0.1010
					STO	Infinity	-0.0017
8	5.1812	1.5800	1.72	55.4
					9	-2.9224	0.6000	1.85	23.6
10	13.0468	0.9420
					11	10.2580	1.4000	1.53	62.3
12	-17.1138	0.1010
					13	Infinity	0.9500	1.52	64.2
14	Infinity	3.6806
					IMA	Infinity

表5

面号

K

A

B

C

D

E

3

-3.2200

8.5315E-03

-1.7610E-03

1.2299E-04

-5.7684E-06

1.2568E-08

4

-1.5765

8.8092E-03

-2.3164E-03

3.0277E-04

-1.9012E-05

5.4034E-07

11

25.0000

-1.8628E-02

9.6832E-05

-5.7050E-04

5.5352E-06

-1.4697E-05

12

30.0000

-5.7784E-03

-2.0805E-03

8.9948E-04

-2.1500E-04

7.8027E-06

表6

R1	F	TTL	h	FOV(°)
					-209.06	3.86539	19.73	6.61	140

在本实施例中，第一透镜物侧面的曲率半径R1与光学镜头的整组焦距F之间满足R1/F＝-54.0851；光学镜头的光学长度TTL、最大视场角所对应的最大像高h与光学镜头的最大视场角FOV之间满足TTL/h/FOV＝0.021321；光学镜头的最大视场角FOV、光学镜头的整组焦距F与最大视场角所对应的最大像高h之间满足(FOVxF)/h＝81.86908。

概括地，实施例1至实施例2分别满足以下表7所示的关系。

表7

实施例/条件式	R1/F	TTL/h/FOV	(FOVxF)/h
				实施例1	-46.4744	0.019758	78.28963
实施例2	-54.0851	0.021321	81.86908

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 (11)

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、第五透镜和第六透镜，

其特征在于，

第一透镜具有负光焦度，且其物侧面为凹面，像侧面为凹面；

第二透镜具有负光焦度，且其物侧面为凸面，像侧面为凹面；

第三透镜具有正光焦度，且其物侧面为凸面，像侧面为凸面；

第四透镜具有光焦度；

第五透镜具有光焦度；

第六透镜具有正光焦度，且其物侧面为凸面，像侧面为凸面；

第四透镜与第五透镜相互胶合。

2.根据权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，第四透镜具有正光焦度，且其物侧面为凸面，像侧面为凸面。

3.根据权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，第五透镜具有负光焦度，且其物侧面为凹面，像侧面为凹面。

4.根据权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，第一透镜为玻璃镜片。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的光学镜头，其特征在于，第二透镜和第六透镜中的至少一者为非球面镜片。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的光学镜头，其特征在于，第六透镜物侧面具有至少一反曲点，且在近光轴处为凸面，在远光轴处为凹面。

7.根据权利要求1至4中任一项所述的光学镜头，其特征在于，第一透镜物侧面的曲率半径R1与光学镜头的整组焦距F之间满足-80≤R1/F≤-30。

8.根据权利要求1至4中任一项所述的光学镜头，其特征在于，光学镜头的最大视场角FOV、光学镜头的整组焦距F与最大视场角所对应的最大像高h之间满足(FOV×F)/h≥70。

9.根据权利要求1至4中任一项所述的光学镜头，其特征在于，光阑设置于第三透镜与第四透镜之间。

10.根据权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，光学镜头的光学长度TTL、最大视场角所对应的最大像高h与光学镜头的最大视场角FOV之间满足TTL/h/FOV≤0.035。

11.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、第五透镜和第六透镜，

其特征在于，

第一透镜具有负光焦度，且其物侧面为凹面，像侧面为凹面；

第二透镜具有负光焦度，且其物侧面为凸面，像侧面为凹面；

第三透镜具有正光焦度，且其物侧面为凸面，像侧面为凸面；

第四透镜具有光焦度；

第五透镜具有光焦度；

第六透镜具有正光焦度，且其物侧面为凸面，像侧面为凸面；

其中，光学镜头的光学长度TTL、最大视场角所对应的最大像高h与光学镜头的最大视场角FOV之间满足TTL/h/FOV≤0.035。