CN111929874A

CN111929874A - 光学镜头及成像设备

Info

Publication number: CN111929874A
Application number: CN202011000354.8A
Authority: CN
Inventors: 于笑枝; 曾昊杰; 刘绪明; 曾吉勇
Original assignee: Jiangxi Lianyi Optics Co Ltd
Current assignee: Hefei Lianchuang Optical Co.,Ltd.
Priority date: 2020-09-22
Filing date: 2020-09-22
Publication date: 2020-11-13
Anticipated expiration: 2040-09-22
Also published as: CN111929874B

Abstract

本发明公开了一种光学镜头及成像设备，该光学镜头沿光轴从物侧到成像面依次包括第一透镜、第二透镜、第三透镜、光阑、第四透镜、第五透镜及第六透镜。第一透镜具有负光焦度，其物侧面为凸面、像侧面为凹面；第二透镜具有负光焦度，其物侧面在近光轴处为凸面且具有至少一个反曲点，其像侧面为凹面；第三透镜具有正光焦度，其物侧面和像侧面均为凸面；第四透镜具有正光焦度，其物侧面和像侧面均为凸面；第五透镜具有负光焦度，其物侧面和像侧面均为凹面；第六透镜具有正光焦度，其物侧面和像侧面均为凸面。本发明提供的光学镜头均采用塑胶镜片，结构紧凑，具有大视场、大像面、小体积、低成本、轻重量等优点。

Description

光学镜头及成像设备

技术领域

本发明涉及透镜成像技术领域，特别是涉及一种光学镜头及成像设备。

背景技术

鱼眼镜头是一种超大视场、大孔径的光学成像系统，被广泛应用于全景监控、卫星定位、机器人导航、微小智能系统等测量领域。随着VR技术和全景摄影的兴起，电子消费市场对于高分辨率的鱼眼镜头需求量非常高。

目前市场上的鱼眼镜头通常为全玻璃镜片组成，或者是玻塑混合镜片组合而成，这种广角的鱼眼镜头通常体积大、重量重、生产成本高，不利于市场的推广应用。

发明内容

为此，本发明的目的在于提出一种光学镜头及成像设备，用于解决上述问题。

本发明实施例通过以下技术方案实施上述的目的。

第一方面，本发明提供了一种光学镜头，由六片具有光焦度的透镜组成，沿光轴从物侧到成像面依次包括第一透镜、第二透镜、第三透镜、光阑、第四透镜、第五透镜及第六透镜。所述第一透镜具有负光焦度，所述第一透镜的物侧面为凸面、像侧面为凹面；所述第二透镜具有负光焦度，所述第二透镜的物侧面在近光轴处为凸面且具有至少一个反曲点，所述第二透镜的像侧面为凹面；所述第三透镜具有正光焦度，所述第三透镜的物侧面和像侧面均为凸面；所述第四透镜具有正光焦度，所述第四透镜的物侧面和像侧面均为凸面；所述第五透镜具有负光焦度，所述第五透镜的物侧面和像侧面均为凹面；所述第六透镜具有正光焦度，所述第六透镜的物侧面和像侧面均为凸面。其中，所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜、所述第四透镜、所述第五透镜和所述第六透镜均为塑胶非球面镜片。

第二方面，本发明提供一种成像设备，包括成像元件及第一方面提供的光学镜头，成像元件用于将光学镜头形成的光学图像转换为电信号。

相比于现有技术，本发明提供的光学镜头及成像设备，通过合理的搭配六个具有特定屈折力的透镜之间的镜片形状和合理的光焦度组合，在满足大广角、高成像品质的同时结构更加紧凑；镜片均采用塑胶非球面镜片，使得加工简单，从而较好地实现了镜头的小型化和轻型化，不仅降低了成本，而且能够有效提升用户的使用体验。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本发明第一实施例中的光学镜头的结构示意图；

图2为本发明第一实施例提供的光学镜头的象散曲线图；

图3为本发明第一实施例提供的光学镜头的轴向色差曲线图；

图4为本发明第二实施例提供的光学镜头的象散曲线图；

图5为本发明第二实施例提供的光学镜头的轴向色差曲线图；

图6为本发明第三实施例提供的光学镜头的象散曲线图：

图7为本发明第三实施例提供的光学镜头的轴向色差曲线图；

图8为本发明第四实施例提供的成像设备的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。附图中给出了本发明的若干实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。

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例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及／或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本发明提供一种光学镜头，沿光轴从物侧到像侧依次包括：第一透镜，第二透镜，第三透镜，光阑，第四透镜，第五透镜，第六透镜及滤光片，这里的像侧即指成像面所在的一侧，物侧为与像侧相对的一侧。第一透镜具有负光焦度，第一透镜的物侧面为凸面，第一透镜的像侧面为凹面。第二透镜具有负光焦度，第二透镜的物侧面在近光轴处为凸面且具有至少一个反曲点，第二透镜的像侧面为凹面。第三透镜具有正光焦度，第三透镜的物侧面为凸面，第三透镜的像侧面为凸面。第四透镜具有正光焦度，第四透镜的物侧面为凸面，第四透镜的像侧面为凸面。第五透镜具有负光焦度，第五透镜的物侧面为凹面，第五透镜的像侧面为凹面。第六透镜具有正光焦度，第六透镜的物侧面为凸面，第六透镜的像侧面为凸面。其中，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均为塑胶非球面镜片。

在一些可选的实施例中，光学镜头满足以下条件式：

1.50<n1<1.55，55<V1<57；（1）

1.50<n2<1.55，55<V2<57；（2）

1.50<n4<1.55，55<V4<57；（3）

1.50<n6<1.55，55<V6<57；（4）

n3<1.67，20<V3<25；（5）

n5<1.67，20<V5<25；（6）

其中，n1、n2、n3、n4、n5、n6分别表示第一透镜至第六透镜的材料折射率，V1、V2、V3、V4、V5、V6分别表示第一透镜至第六透镜的材料阿贝数。满足上述条件式（1）至（6），能够使各镜片均采用低折射率的塑胶材料，一方面可有效降低镜片的加工难度，降低加工成本；另一方面可大大减轻光学镜头的重量，提高用户使用体验；同时，有利于校正镜头系统的像差，降低校正色差的难度。

在一些可选的实施例中，光学镜头满足以下条件式：

5.0mm <(IH/TTL)×f< 6.0mm；（7）

其中，TTL表示光学镜头的光学总长，IH表示光学镜头在成像面上的实际半像高，f表示光学镜头的焦距。满足上述条件式（7），能够使光学镜头具有大成像面的同时，有效控制光学镜头的焦距和总长，有利于镜头小型化的实现。

在一些可选的实施中，光学镜头满足以下条件式：

0.1<CT1/DM1<0.15；（8）

其中，CT1表示第一透镜的中心厚度，DM1表示第一透镜的有效直径。满足条件式（8），能够使镜头具有大视场角的同时，使光学镜头的头部尺寸做小，进而实现镜头的小型化。

在一些可选的实施例中，光学镜头满足以下条件式：

-12< f1/f <-11；（9）

-3< f2/f <-2；（10）

5< f3/f <6.5；（11）

2mm<|f12|<3mm；（12）

其中，f表示光学镜头的焦距，f1表示第一透镜的焦距，f2表示第二透镜的焦距，f3表示第三透镜的焦距，f12表示第一透镜和第二透镜的组合焦距。满足上述条件式（9）至（12），一方面能够有效的控制光线的入射角和调节光线的分布，另一方面通过合理的分配光阑前的透镜的光焦度，有利于降低高级像差的校正难度，同时减小光学镜头的光学总长。

在一些可选的实施例中，光学镜头满足以下条件式：

-6<f1/f6<-5；（13）

-2<f4/f5<-1；（14）

4mm<f456<5mm；（15）

其中，f1表示第一透镜的焦距，f4表示第四透镜的焦距，f5表示第五透镜的焦距，f6表示第六透镜的焦距，f456表示第四透镜、第五透镜和第六透镜的组合焦距。满足上述条件式（13）至（15），一方面通过合理的分配光阑后的透镜的光焦度，有利于降低畸变和像差的校正难度，提升光学镜头的解像力；另一方面，第四透镜、第五透镜及第六透镜组合后具有合理的正光焦度，能够使光线汇聚于成像面，有利于减小光学镜头的总长。

在一些可选的实施例中，光学镜头满足以下条件式：

8<R3/R4<10；（16）

其中，R3表示第二透镜的物侧面的曲率半径，R4表示第二透镜的像侧面的曲率半径。满足上述条件式（16），能够合理地控制第二透镜的面型，在满足大视场角的同时，快速收缩光线，减小后续透镜的口径；同时，可降低第二透镜的成型难度，从而降低加工敏感度，提高量产率。

在一些可选的实施例中，光学镜头满足以下条件式：

-0.4<R9/R10<-0.3；（17）

其中，R9表示第五透镜的物侧面的曲率半径，R10表示第五透镜的像侧面的曲率半径。满足上述条件式（17），在保证实现大成像面的同时，有效地控制第五透镜的屈折力，减缓光线转折的走势，降低像差校正的难度。

在一些可选的实施例中，光学镜头100还可以满足以下条件式：

0.6<|θ₁₂/θ_C|<1.5；（18）

其中，θ₁₂表示第六透镜的像侧面的最大面倾角，θ_C表示光学镜头的最大主光线入射角度。满足上述条件式（18），能够合理控制光学镜头的主光线入射角，有利于提高光学镜头与传感器的匹配度，提高光学镜头的解像质量。

作为一种实施方式，第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜以及第六透镜可以是非球面镜片，可选的，上述透镜均采用塑胶非球面镜片。采用非球面镜片，可以有效减少镜片的数量，修正像差，提供更好的光学性能。当光学镜头中的各个透镜均为非球面透镜时，光学镜头的各个非球面面型可以均满足下列方程：

其中，z为非球面沿光轴方向在高度为h的位置时，距离非球面顶点的距离矢高，c为表面的近轴曲率半径，k为二次曲面系数conic，A_2i为第2i阶的非球面面型系数。

下面分多个实施例对本发明进行进一步的说明。在以下各个实施例中，光学镜头中的各个透镜的厚度、曲率半径、材料选择部分有所不同，具体不同可参见各实施例的参数表。

第一实施例

请参阅图1，所示为本发明第一实施例提供的光学镜头100的结构示意图，该光学镜头100沿光轴从物侧到像侧依次包括：第一透镜L1，第二透镜L2，第三透镜L3，光阑ST，第四透镜L4，第五透镜L5，第六透镜L6及滤光片G1。

其中，第一透镜L1具有负光焦度，第一透镜的物侧面S1为凸面，第一透镜的像侧面S2为凹面。第二透镜L2具有负光焦度，第二透镜的物侧面S3在近光轴处为凸面且具有至少一个反曲点，第二透镜的像侧面S4为凹面。第三透镜L3具有正光焦度，第三透镜的物侧面S5为凸面，第三透镜的像侧面S6为凸面。第四透镜L4具有正光焦度，第四透镜的物侧面S7为凸面，第四透镜的像侧面S8为凸面。第五透镜L5具有负光焦度，第五透镜的物侧面S9为凹面，第五透镜的像侧面S10为凹面。第六透镜L6具有正光焦度，第六透镜的物侧面S11为凸面，第六透镜的像侧面S12为凸面。其中，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均为塑胶非球面镜片。

本实施例中，第二透镜的物侧面S3的反曲点与光轴的垂直距离为3.25mm，且该反曲点与相对于第二透镜物侧面的中心的矢高为0.163mm。

本发明第一实施例提供的光学镜头100中各个镜片的相关参数如表1所示。

表1

本实施例中的光学镜头100的各非球面的面型系数如表2所示。

表2

请参照图2、图3，所示分别为光学镜头100的象散曲线图、轴向色差曲线图。

图2的象散曲线表示子午像面和弧矢像面的弯曲程度。其中，图2中横轴表示偏移量（单位：mm），纵轴表示视场角（单位：度）。从图2可以看出，子午像面和弧矢像面的象散控制在±0.15mm以内，说明光学镜头100的象散校正良好。

图3的轴向色差曲线表示成像面处光轴上的像差。其中，图3中纵轴表示偏移量（单位：微米），横轴表示归一化光瞳半径（单位：mm）。从图3可以看出，不同波段处的轴向色差的偏移量控制在±0.03mm以内，说明该光学镜头100能够有效地校正边缘视场的像差以及整个像面的二级光谱。

第二实施例

本发明第二实施例提供的光学镜头与第一实施例提供的光学镜头100的结构大致相同，不同之处主要在于，各透镜的曲率半径不同。

在本发明第二实施例中，第二透镜的物侧面S3的反曲点与光轴的垂直距离为3.25mm，且该反曲点与相对于第二透镜物侧面中心的矢高为0.165mm。

本发明第二实施例提供的光学镜头中各个镜片的相关参数如表3所示。

表3

本实施例中的光学镜头的各非球面的面型系数如表4所示。

表4

请参照图4、图5，所示分别为本实施例提供的光学镜头的象散曲线图、轴向色差曲线图。从图4可以看出，子午像面和弧矢像面的象散控制在±0.1mm以内，说明光学镜头的象散校正良好。从图5可以看出，不同波段处的轴向色差的偏移量控制在±0.03mm以内，说明该光学镜头能够有效地校正边缘视场的像差以及整个像面的二级光谱。

第三实施例

本发明第三实施例提供的光学镜头与第一实施例提供的光学镜头100的结构大致相同，不同之处主要在于，各透镜的曲率半径不同。

在本发明第三实施例中，第二透镜的物侧面S3的反曲点与光轴的垂直距离为3.15mm，且该反曲点与相对于第二透镜物侧面中心的矢高为0.145mm。

本发明第三实施例提供的光学镜头中各个镜片的相关参数如表5所示。

表5

本实施例中的光学镜头的各非球面的面型系数如表6所示。

表6

请参照图6、图7，所示分别为本实施例提供的光学镜头的象散曲线图、轴向色差曲线图。从图6可以看出，子午像面和弧矢像面的象散控制在±0.1mm以内，说明光学镜头的象散校正良好。从图7可以看出，不同波段处的轴向色差的偏移量控制在±0.03mm以内，说明该光学镜头能够有效地校正边缘视场的像差以及整个像面的二级光谱。

请参阅表7，所示是上述三个实施例提供的光学镜头分别对应的光学特性。其中，光学特性主要包括光学镜头的焦距f、光圈数F#、光学总长TTL、视场角2θ、入瞳直径EPD，以及与前述每个条件式对应的相关数值。

表7

综上所述，本发明实施例提供的光学镜头具有以下优点：

（1）由于光阑位置及各透镜形状设置合理，一方面使得光学镜头具有较小的入瞳直径（EPD<0.79mm），从而使镜头的头部外径可以做到很小；另一方面，使得光学镜头在具有广视角、大像面的同时，总长较短、体积减小，能够更好的满足便携式电子产品轻薄化的发展趋势，例如VR设备、智能手机等。

（2）采用六片具有特定屈折力的塑胶非球面镜片，并且各个透镜通过特定的表面形状搭配及光焦度的合理组合，使光学镜头结构更紧凑，一方面使得光学镜头的总长较短、体积较小；另一方面大大减轻了光学镜头的重量（小于2克），使得光学镜头的重量轻型化，有利于降低生产成本和提升用户的体验感。

第四实施例

请参阅图8，本发明第四实施例还提供了一种成像设备400，该成像设备400包括成像元件410和上述任一实施例中的光学镜头（例如光学镜头100）。成像元件410可以是CMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor，互补性金属氧化物半导体）图像传感器，还可以是CCD（Charge Coupled Device，电荷耦合器件）图像传感器。

成像设备400可以是相机、移动终端以及其他任意一种形态的装载了光学镜头的电子设备，移动终端可以是VR设备、智能平板、智能阅读器等终端设备。

本实施例提供的成像设备400包括光学镜头，由于光学镜头具有广视角、成像品质高及体积小、重量轻的优点，成像设备400具有广视角、成像品质高及体积小、重量轻的优点。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

1.一种光学镜头，由六片具有光焦度的透镜组成，其特征在于，沿光轴从物侧到成像面依次包括：

具有负光焦度的第一透镜，所述第一透镜的物侧面为凸面，所述第一透镜的像侧面为凹面；

具有负光焦度的第二透镜，所述第二透镜的物侧面在近光轴处为凸面且具有至少一个反曲点，所述第二透镜的像侧面为凹面；

具有正光焦度的第三透镜，所述第三透镜的物侧面和像侧面均为凸面；

具有正光焦度的第四透镜，所述第四透镜的物侧面和像侧面均为凸面；

具有负光焦度的第五透镜，所述第五透镜的物侧面和像侧面均为凹面；

具有正光焦度的第六透镜，所述第六透镜的物侧面和像侧面均为凸面；

其中，所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜、所述第四透镜、所述第五透镜和所述第六透镜均为塑胶非球面镜片；

所述第三透镜和所述第四透镜之间设有光阑；

所述光学镜头满足以下条件式：1.50<n1<1.55，55<V1<57；1.50<n2<1.55，55<V2<57；1.50<n4<1.55，55<V4<57；1.50<n6<1.55，55<V6<57；n3<1.67，20<V3<25；n5<1.67，20<V5<25；

其中，n1、n2、n3、n4、n5、n6分别表示所述第一透镜至所述第六透镜的材料折射率，V1、V2、V3、V4、V5、V6分别表示所述第一透镜至所述第六透镜的材料阿贝数。

2.根据权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，所述光学镜头满足以下条件式：5.0mm< (IH/TTL)×f <6.0mm；

其中，TTL表示所述光学镜头的光学总长，IH表示所述光学镜头在成像面上的实际半像高，f表示所述光学镜头的焦距。

3.根据权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，所述光学镜头满足以下条件式：0.10<CT1/DM1 <0.15；

其中，CT1表示所述第一透镜的中心厚度，DM1表示所述第一透镜的有效直径。

4.根据权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，所述光学镜头满足以下条件式：

-12< f1/f <-11；

-3< f2/f <-2；

5< f3/f <6.5；

2mm<|f12|<3mm；

其中，f表示所述光学镜头的焦距，f1表示所述第一透镜的焦距，f2表示所述第二透镜的焦距，f3表示所述第三透镜的焦距，f12表示所述第一透镜和所述第二透镜的组合焦距。

5.根据权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，所述光学镜头满足以下条件式：

-6<f1/f6<-5；

-2<f4/f5<-1；

4mm<f456<5mm；

其中，f1表示所述第一透镜的焦距，f4表示所述第四透镜的焦距，f5表示所述第五透镜的焦距，f6表示所述第六透镜的焦距，f456表示所述第四透镜、所述第五透镜和所述第六透镜的组合焦距。

6.根据权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，所述光学镜头满足以下条件式：

8<R3/R4<10；

其中，R3表示所述第二透镜的物侧面的曲率半径，R4表示所述第二透镜的像侧面的曲率半径。

7.根据权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，所述光学镜头满足以下条件式：

-0.4<R9/R10<-0.3；

其中，R9表示所述第五透镜的物侧面的曲率半径，R10表示所述第五透镜的像侧面的曲率半径。

8.根据权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，所述光学镜头满足以下条件式：

0.6<|θ₁₂/θ_C|<1.5；

其中，θ₁₂表示所述第六透镜的像侧面的最大面倾角，θ_C表示所述光学镜头的最大主光线入射角度。

9.一种成像设备，其特征在于，包括如权利要求1-8任一项所述的光学镜头及成像元件，所述成像元件用于将所述光学镜头形成的光学图像转换为电信号。