CN111175948B

CN111175948B - 光学镜头

Info

Publication number: CN111175948B
Application number: CN201811342608.7A
Authority: CN
Inventors: 陈嘉鸿
Original assignee: Ability Enterprise Co Ltd
Current assignee: Ability Enterprise Co Ltd
Priority date: 2018-11-12
Filing date: 2018-11-12
Publication date: 2022-06-21
Anticipated expiration: 2038-11-12
Also published as: CN111175948A

Abstract

本发明公开了一种光学镜头，自物侧至像侧依序包含：一具有正屈光度的第一透镜、一具有正屈光度的第二透镜、一具有正屈光度的第三透镜、及一第四透镜。第四透镜的像侧表面外缘至光学镜头的一光轴的距离为H。第四透镜的像侧表面具有一反曲点，反曲点至光轴的距离为h。第四透镜的像侧表面与光轴具有一交点，反曲点投影至光轴的位置与焦点的距离为d0。且光学镜头满足以下条件的至少一者：0.6≤h/H、h/H≤0.95、3.75≤H/d0及H/d0≤15。

Description

光学镜头

技术领域

本发明是有关于一种光学镜头，且特别是有关于一种体积小且成像品质佳的光学镜头。

背景技术

近年来，随着摄像装置的应用愈来愈广泛，对于小型化光学镜头的需求也日渐增高。不仅如此，市场上对于光学镜头的成像品质要求也愈来愈高。为了增加市场上的竞争优势，微型化、高画质及降低成本一直是产品开发者所欲追求的目标。

因此，亟需提出一种新的光学镜头，在降低制造成本的前提下，同时实现光学镜头的小型化与提升光学镜头的成像品质的目的。

发明内容

本发明系有关于一种光学镜头。在降低制造成本的前提下，同时实现光学镜头小型化与提升光学镜头的成像品质。

本发明提出一种光学镜头。光学镜头自物侧至像侧依序包含：一具有正屈光度的第一透镜、一具有正屈光度的第二透镜、一具有正屈光度的第三透镜、及一第四透镜。第四透镜的像侧表面外缘至光学镜头的一光轴的距离为H。第四透镜的像侧表面具有一反曲点，反曲点至光轴的距离为h。第四透镜的像侧表面与光轴具有一交点，反曲点投影至光轴的位置与交点的距离为d0。且光学镜头满足以下条件的至少一者：0.6≤h/H、h/H≤0.95、3.75≤H/d0及H/d0≤15。

本发明另提出一种光学镜头。光学镜头自物侧至像侧依序包含：一具有正屈光度的第一透镜、一具有屈光度的第二透镜、一具有正屈光度的第三透镜、以及一具有负屈光度的第四透镜。第四透镜的像侧表面外缘至光学镜头的一光轴的距离为H。第四透镜的像侧表面具有一反曲点，反曲点至光轴的距离为h。第四透镜的像侧表面与光轴的交点至反曲点投影至光轴的位置的距离为d0。且光学镜头满足以下条件的至少一者：0.6≤h/H、h/H≤0.95、3.75≤H/d0及H/d0≤15。

为了对本发明的上述及其他方面有更佳的了解，下文特举实施例，并配合所附图式详细说明如下：

附图说明

图1绘示本发明一实施例的光学镜头。

图2绘示本发明另一实施例的光学镜头。

图3绘示本发明又一实施例的光学镜头。

图4A列示本发明图1的光学镜头的各透镜参数的一实施例。

图4B列示本发明图1的光学镜头的一实施例的非球面透镜的非球面数学式系数。

图5A列示本发明图2的光学镜头的各透镜参数的一实施例。

图5B列示本发明图2的光学镜头的一实施例的非球面透镜的非球面数学式系数。

图6A列示本发明图3的光学镜头的各透镜参数的一实施例。

图6B列示本发明图3的光学镜头的一实施例的非球面透镜的非球面数学式系数。

图7绘示列示本发明图4A、图5A及图6A的光学镜头的具体参数表现。

具体实施方式

以下将详述本发明的各实施例，并配合图式作为例示。除了这些详细描述之外，本发明还可以广泛地施行在其他的实施例中，任何所述实施例的轻易替代、修改、等效变化都包含在本案的范围内，并以之后的专利范围为准。在说明书的描述中，为了使读者对本发明有较完整的了解，提供了许多特定细节；然而，本发明可能在省略部分或全部这些特定细节的前提下，仍可实施。此外，众所周知的步骤或元件并未描述于细节中，以避免造成本发明不必要的限制。图式中相同或类似的元件将以相同或类似符号来表示。特别注意的是，图式仅为示意之用，并非代表元件实际的尺寸或数量，除非有特别说明。

图1绘示本发明一实施例的光学镜头OL1，图2绘示本发明另一实施例的光学镜头OL2，图3绘示本发明又一实施例的光学镜头OL3。为显现实施例的特征，仅显示与本发明实施例有关的结构，其余结构予以省略。光学镜头OL1、OL2、OL3可应用于具有影像投影或影像撷取功能的一装置上，装置包含但不限于是手持式电脑系统、手持式通讯系统、空拍机、运动型摄像镜头、车用摄像镜头、监视系统、数码相机、数码摄影机或投影机。

请参照图1、图2及图3，光学镜头OL1、OL2自物侧(object side)至像侧(image-forming side)可依序包含一第一透镜L1、一第二透镜L2、一第三透镜L3及一第四透镜L4。其中，第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3及第四透镜L4可沿着排列于一光轴OA排列。

一些实施例，第一透镜L1可具有正屈光度；第二透镜L2可具有屈光度，例如是正屈光度或负屈光度；第三透镜L3可具有正屈光度；第四透镜L4可具有屈光度，例如是正屈光度或负屈光度。

一些实施例，第一透镜L1可具有正屈光度，第二透镜L2可具有正屈光度，第三透镜L3可具有正屈光度，第四透镜L4可具有正屈光度；另一实施例中，第一透镜L1可具有正屈光度，第二透镜L2可具有正屈光度，第三透镜L3可具有正屈光度，第四透镜L4可具有负屈光度；又一实施例中，第一透镜L1可具有正屈光度，第二透镜L2可具有负屈光度，第三透镜L3可具有正屈光度，第四透镜L4可具有负屈光度。但本发明不以此为限。

一些实施例，第一透镜L1的物侧表面S1至一成像面I的距离为TTL，光学镜头OL1、OL2、OL3的焦长(focal length)为f，且光学镜头OL1、OL2、OL3可满足以下条件的至少一者：3.5mm≤f、3.9mm≤f、f≤4.5mm、f≤5mm、4.8mm≤TTL、TTL≤7mm、TTL≤8mm、1.47≤TTL/f、TTL/f≤2及TTL/f≤2.1。

一些实施例，第一透镜L1的像侧表面S2与第二透镜L2的物侧表面S3的距离为d1，且光学镜头OL1、OL2、OL3可满足以下条件的至少一者：0.45mm≤d1、0.5mm≤d1、d1≤0.8mm、d1≤1mm及d1≤1.2mm。

一些实施例，光学镜头OL1、OL2、OL3可满足以下条件的至少一者：0.06≤d1/TTL、0.08≤d1/TTL、d1/TTL≤0.12及d1/TTL≤0.15。

一些实施例，光学镜头OL1、OL2、OL3的成像高度(half image sensor height)为Y’，且光学镜头OL1、OL2、OL3可满足以下条件的至少一者：1.4≤f/Y’、1.5≤f/Y’、1.7≤f/Y’、f/Y’≤2、f/Y’≤2.3及f/Y’≤2.5。

一些实施例，光学镜头OL1、OL2、OL3的视角为FOV，且光学镜头OL1、OL2、OL3可满足以下条件的至少一者：30°≤FOV、40°≤FOV、FOV≤70°及FOV≤80°。

一些实施例，光学镜头OL1、OL2、OL3的光圈值为Fno，且光学镜头OL1、OL2、OL3可满足以下条件的至少一者：0.07≤(Fno×TTL)/(FOV×Y’)、(Fno×TTL)/(FOV×Y’)≤0.13、(Fno×TTL)/(FOV×Y’)≤0.17、(Fno×TTL)/(FOV×Y’)≤0.22、(Fno×TTL)/(FOV×Y’)≤0.25及(Fno×TTL)/(FOV×Y’)≤0.3。

一些实施例，第一透镜L1的物侧表面S1的一曲率半径为R1、像侧表面S2的一曲率半径为R2，光学镜头OL1、OL2、OL3可满足以下条件的至少一者：-1.5≤(R1-R2)/(R1+R2)、-1.2≤(R1-R2)/(R1+R2)、-1≤(R1-R2)/(R1+R2)、(R1-R2)/(R1+R2)≤0.1、(R1-R2)/(R1+R2)≤0.2及(R1-R2)/(R1+R2)≤0.5。

一些实施例，第二透镜L2的物侧表面S3的一曲率半径为R3、像侧表面S4的一曲率半径为R4，光学镜头OL1、OL2、OL3可满足以下条件的至少一者：-1.3≤(R3-R4)/(R3+R4)、-1≤(R3-R4)/(R3+R4)、-0.8≤(R3-R4)/(R3+R4)、(R3-R4)/(R3+R4)≤0.7、(R3-R4)/(R3+R4)≤1及(R3-R4)/(R3+R4)≤1.2。

一些实施例，第三透镜L3的物侧表面S5的一曲率半径为R5、像侧表面S6的一曲率半径为R6，光学镜头OL1、OL2、OL3可满足以下条件的至少一者：-0.5≤(R5-R6)/(R5+R6)、-0.25≤(R5-R6)/(R5+R6)、0≤(R5-R6)/(R5+R6)、(R5-R6)/(R5+R6)≤0.6、(R5-R6)/(R5+R6)≤0.8及(R5-R6)/(R5+R6)≤1。

一些实施例，第四透镜L4的物侧表面S7的一曲率半径为R7、像侧表面S8的一曲率半径为R8，光学镜头OL1、OL2、OL3可满足以下条件的至少一者：-0.5≤(R7-R8)/(R7+R8)、-0.2≤(R7-R8)/(R7+R8)、0≤(R7-R8)/(R7+R8)、(R7-R8)/(R7+R8)≤0.4、(R7-R8)/(R7+R8)≤0.75及(R7-R8)/(R7+R8)≤1。

一些实施例，第一透镜L1具有折射率N1、阿贝数V1，第二透镜L2具有折射率N2、阿贝数V2，第三透镜L3具有折射率N3、阿贝数V3，第四透镜L4具有折射率N4、阿贝数V4，且光学镜头OL1、OL2、OL3可满足以下条件的至少一者：N1>N2、N2>N3、N2>N4、V1>V2、V3>V2及V4>V2。

进一步地，于一些实施例中，光学镜头OL1、OL2、OL3可满足以下条件的至少一者：N1-N2≥0.05、N2-N3≥0.05、N2-N4≥0.05、V1-V2≥5.0、V3-V2≥5.0、及V4-V2≥5.0。

一些实施例，第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、及第四透镜L4可分别为一球面透镜、一自由曲面透镜或一非球面透镜。

具体而言，每一自由曲面透镜具有至少一自由曲面表面，意即自由曲面透镜的物侧表面及/或像侧表面是自由曲面表面；而每一非球面透镜具有至少一非球面表面，意即非球面透镜的物侧表面及/或像侧表面是非球面表面。且各非球面表面可满足下列数学式：

其中，Z为在光轴OA方向的坐标值，以光传输方向为正方向，A4、A6、A8、A10、A12、A14及A16为非球面系数，K为二次曲面常数，C＝1/R，R为曲率半径，Y为正交于光轴OA方向的坐标值，以远离光轴OA的方向为正方向。此外，每一非球面表面数学式的各项参数或系数的值可分别设定，以决定非球面表面的各位置点的焦距。

一具体实施例，第一透镜L1可以是球面透镜，第二透镜L2、第三透镜L3、及第四透镜L4的至少一者可以是非球面透镜，但不用以限制本发明。一具体实施例，第二透镜L2、第三透镜L3、及第四透镜L4均为非球面透镜。

一些实施例，第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、及第四透镜L4可分别采用由玻璃材料所制成的一玻璃透镜或由塑胶材料所制成的一塑胶透镜。其中，塑胶透镜的材料可包含，但不限于，聚碳酸脂(polycarbonate)、环烯烃共聚物(例如APEL)，以及聚酯树脂(例如OKP4或OKP4HT)等，或可以是包含了前述三者的至少一者的混合及/或化合材料。

举例而言，第一透镜L1可以是玻璃透镜，第二透镜L2、第三透镜L3、及第四透镜L4的至少一者可以是塑胶透镜，但不用以限制本发明。

同时参照图1至图3，第一透镜L1的物侧表面S1可以是朝物侧凸出的凸面，其具有正屈光率；像侧表面S2可以是朝物侧凹入的凹面，其具有正屈光率。第一透镜L1可采用具有正屈光度的透镜，包含但不限于具有正屈光度的凸凹透镜、玻璃或塑胶透镜，以及球面或非球面透镜的任一者或组合。

第二透镜L2的物侧表面S3可以是朝像侧凹入的凹面，其具有负屈光率；像侧表面S4可以是朝像侧凸出的凸面，其具有负屈光率。第二透镜L2可采用具有屈光度的透镜，包含但不限于具有正屈光度或负屈光度的凹凸透镜、玻璃或塑胶透镜，以及球面或非球面透镜的任一者或组合。

第三透镜L3的物侧表面S5可以是朝像侧凹入的凹面，其具有负屈光率；像侧表面S6可以是朝像侧凸出的凸面，其具有负屈光率。第三透镜L3可采用具有正屈光度的透镜，包括但不限于具有正屈光度的凹凸透镜、玻璃或塑胶透镜，以及球面或非球面透镜的任一者或组合。

第四透镜L4的物侧表面S7可以是朝物侧凸出的凸面，其具有正屈光率；像侧表面S8在远离光轴OA处可呈朝像侧凸出的凸面，且在接近光轴OA处可呈朝物侧凹入的凹面，其在光轴OA处具有正屈光率。第四透镜L4可采用具有屈光度的透镜，包含但不限于具有正屈光度或负屈光度的透镜、玻璃或塑胶透镜，以及球面或非球面透镜的任一者或组合。

一些实施例，光学镜头OL1、OL2、OL3的第四透镜L4的像侧表面S8是一非球面表面，其具有一反曲点IF，反曲点IF至光轴OA的距离为h，h包含但不限于是反曲点IF至光轴OA的最短距离或垂直距离，光学镜头OL1、OL2、OL3可满足以下条件的至少一者：1mm≤h、1.3mm≤h、1.6mm≤h、h≤1.9mm、h≤2mm及h≤2.2mm。

一些实施例，第四透镜L4的像侧表面S8的外缘至光轴OA的距离为H，H包含但不限于是像侧表面S8的光学有效径的半径、第四透镜L4的有效径的半径、像侧表面S8的光学有效径至光轴OA的最短距离或垂直距离，光学镜头OL1、OL2、OL3可满足以下条件的至少一者：1.5mm≤H、1.7mm≤H、2mm≤H、H≤2.4mm、H≤2.7mm及H≤3mm。

一些实施例，第四透镜L4的像侧表面S8与光轴OA相交于一交点P1，反曲点IF投影至光轴OA上的一位置P2，交点P1与位置P2的距离为d0，光学镜头OL1、OL2、OL3可满足以下条件的至少一者：0.25mm≤d0、0.27mm≤d0、0.3mm≤d0、d0≤0.37mm及d0≤0.4mm。

再一些实施例，光学镜头OL1、OL2、OL3可满足以下条件的至少一者：0.6≤h/H、0.67≤h/H、h/H≤0.9及h/H≤0.95的条件的至少一者。

又一些实施例，光学镜头OL1、OL2、OL3可满足以下条件的至少一者：3.75≤H/d0、5≤H/d0、H/d0≤8、H/d0≤12及H/d0≤15。

再者，再参照图1至图3，光学镜头OL1、OL2、OL3之间的另一差异在于：光学镜头OL1的第二透镜L2具有正屈光度；光学镜头OL2的第二透镜L2具有正屈光度，第四透镜L4具有负屈光度；光学镜头OL3的第二透镜L2和第四透镜L4皆具有负屈光度。

一些实施例，光学镜头OL1、OL2、OL3更可包含一光圈St及/或保护片C。此外，于成像面I上还可设置一影像撷取单元(未绘示)，其可对穿透光学镜头OL1、OL2、OL3的光束进行光电转换。光圈St可设置于第一透镜L1的物侧、第一透镜L1至第四透镜L4之间的任一间隙，或者设置于第四透镜L4与成像面I之间。一具体实施例，光圈St设置于第一透镜L1与第二透镜L2之间，但不以此为限；保护片C可设置于第四透镜L4及成像面I之间，且保护片C上还可形成一滤光膜(未绘示)。

一实施例中，光学镜头OL1、OL2、OL3更可包含滤光片(未绘示)，其可设置于第四透镜L4与保护片C之间；另一实施例，保护影像撷取单元及滤除红外光束的功能可同时整合于保护片C。

图4A列示本发明图1的光学镜头OL1的各透镜参数的一实施例，其包含各透镜的曲率半径、厚度、折射率及阿贝数(色散系数)等。其中镜片的表面代号是从物侧至像侧依序编排，例如：“St”代表光圈St，“S1”代表第一透镜L1的物侧表面S1，“S2”代表第一透镜L1的像侧表面S2…，“S9”及“S10”分别代表保护片C的物侧表面S9及像侧表面S10等等。另外，“厚度”代表该表面与相邻于像侧一表面的距离，例如，物侧表面S1的“厚度”为第一透镜L1的物侧表面S1与第一透镜L1的像侧表面S2之间的距离；像侧表面S2的“厚度”为第一透镜L1的像侧表面S2与第二透镜L2的物侧表面S3之间的距离。

图4B列示本发明图1的光学镜头OL1的一实施例的非球面透镜的非球面数学式系数。若光学镜头OL1的第二透镜L2、第三透镜L3、及第四透镜L4的物侧表面S3、S5、S7及像侧表面S4、S6、S8各自为非球面表面，则各非球面数学式的各项系数可如图4B所示。

图5A列示本发明图2的光学镜头OL2的各透镜参数的一实施例，其所代表的定义与意含大致与图4A相同。

图5B列示本发明图2的光学镜头OL2的一实施例的非球面透镜的非球面数学式系数。若光学镜头OL2的第二透镜L2、第三透镜L3、及第四透镜L4的物侧表面S3、S5、S7及像侧表面S4、S6、S8各自为非球面表面，则各非球面数学式的各项系数可如图5B所示。

图6A列示本发明图3的光学镜头OL3的各透镜参数的一实施例，其所代表的定义与意含大致与图5A相同。

图6B列示本发明图3的光学镜头OL3的一实施例的非球面透镜的非球面数学式系数。若光学镜头OL3的第二透镜L2、第三透镜L3、及第四透镜L4的物侧表面S3、S5、S7及像侧表面S4、S6、S8各自为非球面表面，则各非球面数学式的各项系数可如图6B所示。

图7绘示列示本发明图4A、图5A及图6A的光学镜头OL1、OL2、OL3的具体参数表现，包含焦长f、第一透镜L1的物侧表面S1至成像面I的距离TTL、光圈值Fno、成像高度Y’、第一透镜L1的像侧表面S2与光轴OA的交点至第二透镜L2的物侧表面S3与光轴OA的交点的距离d1、视角FOV、第四透镜L4的像侧表面S8外缘至光轴OA的距离H、第四透镜L4的反曲点IF至光轴OA的距离h、第四透镜L4的像侧表面S8与光轴OA的交点至反曲点IF投影至光轴OA的位置的距离d0、第一透镜L1至第四透镜L4的各透镜表面的曲率半径R1至R8、及上述参数间的关系式的值。

由上述的实施例可知，在降低制造成本的前提下，光学镜头OL1、OL2、OL3可兼具小型化及成像品质佳的特性。

综上所述，虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视后附的申请专利范围所界定者为准。

Claims

1.一种光学镜头，其特征在于，该光学镜头具有一光轴，该光学镜头由具有屈光度的四个透镜所组成，自物侧至像侧依序为：

一具有正屈光度的第一透镜；

一具有正屈光度的第二透镜；

一具有正屈光度的第三透镜；以及

一具有负屈光度的第四透镜，该第四透镜的像侧表面外缘至该光轴的距离为H，该第四透镜的像侧表面具有一反曲点，该反曲点至该光轴的距离为h，该第四透镜的像侧表面与该光轴具有一交点，该反曲点投影至该光轴的位置与该交点的距离为d0，且该光学镜头满足以下条件的至少一者：0.6≤h/H≤0.95、3.75≤H/d0≤12。

2.一种光学镜头，其特征在于，该光学镜头由具有屈光度的四个透镜所组成，自物侧至像侧依序为：

一具有正屈光度的第一透镜，该第一透镜的物侧表面至一成像面的距离为TTL；

一具有屈光度的第二透镜，该第一透镜的像侧表面与该第二透镜的物侧表面的距离为d1；

一具有正屈光度的第三透镜；以及

一具有负屈光度的第四透镜，该第四透镜的像侧表面外缘至该光学镜头的一光轴的距离为H，该第四透镜的像侧表面具有一反曲点，该反曲点至该光轴的距离为h，该第四透镜的像侧表面与该光轴的交点至该反曲点投影至该光轴的位置的距离为d0，该光学镜头的焦长为f，且该光学镜头满足0.6≤h/H≤0.95及3.75≤H/d0≤12的条件，以及满足以下条件的至少一者：0.45mm≤d1≤1.2mm、0.06≤d1/TTL≤0.15、1.47≤TTL/f≤2.1。

3.如权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，该第一透镜的像侧表面与该第二透镜的物侧表面的距离为d1，该第一透镜的物侧表面至一成像面的距离为TTL，且该光学镜头更满足以下条件的至少一者：0.45mm≤d1≤1.2mm、4.8mm≤TTL≤8mm、0.06≤d1/TTL≤0.15。

4.如权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，该第一透镜的物侧表面至一成像面的距离为TTL，该光学镜头的焦长为f，且该光学镜头更满足以下条件的至少一者：3.5mm≤f≤5mm、1.47≤TTL/f≤2.1。

5.如权利要求1或2所述的光学镜头，其特征在于，该第一透镜的物侧表面至一成像面的距离为TTL，该光学镜头的视角为FOV、光圈值为Fno、成像高度为Y’，且该光学镜头更满足以下条件的至少一者：30°≤FOV≤80°、0.07≤(Fno×TTL)/(FOV×Y’)≤0.3。

6.如权利要求1或2所述的光学镜头，其特征在于，该光学镜头的焦长为f，该光学镜头的成像高度为Y’，且该光学镜头更满足1.4≤f/Y’≤2.5的条件。

7.如权利要求1或2所述的光学镜头，其特征在于，该光学镜头更满足以下条件的至少一者：1mm≤h≤2.2mm、1.5mm≤H≤3mm。

8.如权利要求1或2所述的光学镜头，其特征在于，该光学镜头更满足0.25mm≤d0≤0.4mm的条件。

9.如权利要求1或2所述的光学镜头，其特征在于，该第一透镜的物侧表面的一曲率半径为R1，该第一透镜的像侧表面的一曲率半径为R2，该第二透镜的物侧表面的一曲率半径为R3，该第二透镜的像侧表面的一曲率半径为R4，该第三透镜的物侧表面的一曲率半径为R5，该第三透镜的像侧表面的一曲率半径为R6，该第四透镜的物侧表面的一曲率半径为R7，该第四透镜的像侧表面的一曲率半径为R8，其中该光学镜头更满足以下条件的至少一者：-1.5≤(R1-R2)/(R1+R2)≤0.5、-1.3≤(R3-R4)/(R3+R4)≤1.2、-0.5≤(R5-R6)/(R5+R6)≤1、-0.5≤(R7-R8)/(R7+R8)≤1。

10.如权利要求1或2所述的光学镜头，其特征在于，该第一透镜具有折射率N1和阿贝数V1，该第二透镜具有折射率N2和阿贝数V2，该第三透镜具有折射率N3和阿贝数V3，该第四透镜具有折射率N4和阿贝数V4，且该光学镜头满足以下条件的至少一者：N1>N2、N2>N3、N2>N4、V1>V2、V3>V2、V4>V2。