CN112198635A - 一种广角度高解析度镜头 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光学镜头，该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、第四透镜和第五透镜。其中，第一透镜物侧面和像侧面均为凹面，至少一个非球面。第二透镜具有正折射力，像侧面为凸面，至少一个非球面。第三透镜具有负光焦度，物侧凸面，像侧凹面，至少一个非球面。第四透镜具有负光焦度，物侧面和像侧面均为凹面。第五透镜像侧凸面，至少一个非球面。第六透镜具有负折射力，像侧凹面，至少一个非球面。本发明通过合理分配各透镜的光焦度、面型、各透镜的中心厚度以及各透镜之间的轴上间距，使得上述光学镜头具有超薄、小型化、广角、低敏感度、高成像品质。

Description

一种广角度高解析度镜头

技术领域

本发明涉及光学镜头领域，具体是一种广角度高解析度镜头。

背景技术

随着例如智能手机等便携式电子产品的不断发展，镜头拍摄越来越要求视野宽广。这就需要广角镜头的作用，广角镜头焦距比标准镜头短，但视角广。随着技术发展，镜头需要在具有广角特性的同时满足小型化要求。

发明内容

本发明提供了适用于便携式电子产品的、可解决现有技术中的缺点。

本发明采用的技术方案是：

一种广角度高解析度镜头，该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，第一透镜物侧面和像侧面均为凹面，至少一个非球面。第二透镜具有正折射力，像侧面为凸面，至少一个非球面。第三透镜具有负光焦度，物侧凸面，像侧凹面，至少一个非球面。第四透镜具有负光焦度，物侧面和像侧面均为凹面。第五透镜像侧凸面，至少一个非球面。第六透镜具有负折射力，像侧凹面，至少一个非球面。

优选的，镜头满足以下关系式:TAN(HFOV)<2，其中HFOV表示光学镜头的最大视场角的一半；该第二透镜的焦距为f2，第三透镜的焦距为f3，|f3/f2|>3。

优选的，光学镜头第六透镜物侧表面的曲率半径R11，第六透镜像侧表面的曲率半径R12，满足|(R11+R12)/(R11-R12)|>2。

优选的，第一透镜的焦距f1与第二透镜的焦距f2，满足f1/f2<-2。

优选的，第一透镜的物侧表面与像面之间的轴向距离TTL与光学系统的总焦距FL，满足TTL/FL>2。

本发明的有益效果是：

本发明采用了多片透镜，例如六片，通过合理分配各透镜的光焦度、面型、各透镜的中心厚度以及各透镜之间的轴上间距，使得上述光学镜头具有超薄、小型化、广角、低敏感度、高成像品质。

附图说明

图1是本发明实施例1的光学镜头的结构示意图。

图2A是本发明实施例1轴上色差曲线图。

图2B是本发明实施例1象散曲线图。

图2C是本发明实施例1畸变曲线图。

图2D是本发明实施例1倍率色差曲线图。

图3是本发明实施例2的光学镜头的结构示意图。

图4A是本发明实施例2轴上色差曲线图。

图4B是本发明实施例2象散曲线图。

图4C是本发明实施例2畸变曲线图。

图4D是本发明实施例2倍率色差曲线图。

图5是本发明实施例3的光学镜头的结构示意图。

图6A是本发明实施例3轴上色差曲线图。

图6B是本发明实施例3象散曲线图。

图6C是本发明实施例3畸变曲线图。

图6D是本发明实施例3倍率色差曲线图。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，将参考附图对本发明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发明的示例性实施方式的描述，而非以任何方式限制本发明的范围。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，在不背离本发明的教导的情况下，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，当描述本发明的实施方式时，使用“可”表示“本发明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)均具有与本发明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，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

以下对本发明的特征、原理和其他方面进行详细描述。

一种广角度高解析度镜头，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。这六片透镜沿着光轴由物侧至像侧依序排列。

第一透镜具有光焦度，第二透镜具有正光焦度，第三透镜具有负光焦度，第四透镜具有负的光焦度，第五透镜具有可正可负光焦度，第六透镜具有负光焦度。

第一透镜的物侧面是凹面，像侧面也为凹面。

第二透镜的像面为凸面，至少一个非球面，可选两个面均为非球面。

第三透镜物侧面为凸，像侧面为凹，至少一个面为非球面。

第四透镜的物侧面是凹面，像侧面也为凹面，至少一个面非球面，可选两个面均为非球面。

第五透镜像侧面为凸面，且至少一个面非球面。

第六透镜像侧面为凹面，且至少一个面非球面

本镜头满足条件式TAN(HFOV)<2，OV表示光学镜头的最大视场角的一半。有利于镜头满足广角度的特性。

本发明镜头可满足条件式|f3/f2|>3，f2为第二透镜的焦距，f3为第三透镜的焦距。合理配置镜头的形状和光角度，有利于满足摄像镜头小型化的同时，有效修正各类像差，提升成像品质。

本发明镜头可满足条件式|(R11+R12)/(R11-R12)|>2，R11为光学镜头第六透镜物侧表面的曲率半径，R12为第六透镜像侧表面的曲率半径R12，其中心到边缘的整体像质比较均匀，有利于提升成像品质。

本发明镜头可满足条件式f1/f2<-2，f1为第一透镜的焦距，f2为第二透镜的焦距。满足上式要求的摄像镜头有利于在实现摄像镜头的小型化的同时，可使得摄像镜头的光线角度平缓，降低摄像镜头的公差敏感度，使摄像镜头易于加工及组装。

本发明镜头可满足条件式TTL/FL>2，TTL为第一透镜的物侧表面与像面之间的轴向距离与FL为光学系统的总焦距。可有效减短光学镜头的总长度，进一步满足小型化的要求。

上述镜头还可包括至少一个光阑，以提升镜头的成像质量。光阑可根据需要设置在任意位置处，例如，光阑可设置在第一透镜与第二透镜之间。

上述光学镜头还可包括用于校正色彩偏差的滤光片和/或用于保护位于成像面上的感光元件的保护玻璃。

上述实施方式的光学镜头可采用多片镜片，例如上文所述的五片。通过合理分配各透镜的光焦度、面型、各透镜的中心厚度以及各透镜之间的轴上间距等，可有效地缩小镜头的体积、降低镜头的敏感度并提高镜头的可加工性，使得光学镜头更有利于生产加工并且可适用于便携式电子产品。同时，通过上述配置的光学镜头，还具有例如超薄、广角、高成像品质等有益效果。

在本发明的实施方式中，部分透镜的镜面为非球面镜面。非球面透镜的特点是：从透镜中心到透镜周边，曲率是连续变化的。与从透镜中心到透镜周边具有恒定曲率的球面透镜不同，非球面透镜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。采用非球面透镜后，能够尽可能地消除在成像的时候出现的像差，从而改善成像质量。

然而，本领域的技术人员应当理解，在未背离本发明要求保护的技术方案的情况下，可改变构成光学镜头的透镜数量，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五个透镜为例进行了描述，但是该光学镜头不限于包括五个透镜。如果需要，该光学镜头还可包括其它数量的透镜。

实施例1

以下参照图1、图2A至图2D描述根据本发明实施例1的光学镜头。图1示出了根据本发明实施例1的光学镜头的结构示意图。

如图1所示，根据本发明示例性实施方式的光学镜头沿光轴由物侧至像侧依序包括：第一透镜E1、光阑STO、第二透镜E2、第三透镜E3、第四透镜E4、第五透镜E5、第六透镜E6、滤光片E7和成像面S16。

第一透镜E1具有负光焦度，其物侧面S1为凹面，像侧面S2为凹面；第二透镜E2具有正光焦度，其物侧面S4为凸面，像侧面S5为凸面；第三透镜E3具有负光焦度，其物侧面S6为凸面，像侧面S7为凹面；第四透镜E4具有负光焦度，其物侧面S8为凹面，像侧面S9为凹面；第五透镜E5具有正光焦度，其物侧面S10为凸面，像侧面S11为凸面；第五透镜E6具有负光焦度，其物侧面S12为凸面，像侧面S13为凹面。滤光片E7具有物侧面S14和像侧面S15。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。

表1示出了实施例1的光学镜头的各透镜的表面类型、曲率半径、厚度、材料及圆锥系数，其中，曲率半径和厚度的单位均为毫米(mm)。

表1

由表1可知，第一透镜E1至第五透镜E6中的任意一个透镜的物侧面和像侧面均为非球面。在本实施例中，各非球面透镜的面型x可利用但不限于以下非球面公式进行限定：

其中，x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(在表1中已给出)；A_i是非球面第i阶的修正系数。下表2给出了可用于实施例1中各非球面镜面S1-S10的高次项系数A4、A6、A8、A10、A12、A14和A16。

表2

表3给出实施例1中光学镜头的总有效焦距f、各透镜的有效焦距f1至f6、光学镜头的光学总长度TTL(即，从第一透镜E1的物侧面S1的中心至成像面S16在光轴上的距离)以及光学镜头的最大半视场角HFOV。

表3

实施例1中的光学镜头满足：

TAN(HFOV)＝1.92，满足TAN(HFOV)<2。其中HFOV表示光学镜头的最大视场角的一半；

|f3/f2|＝3.36，满足|f3/f2|>3，f2为第二透镜的焦距，f3为第三透镜的焦距；

|(R11+R12)/(R11-R12)|＝2.2，满足|(R11+R12)/(R11-R12)|>2，R11为光学镜头第六透镜物侧表面的曲率半径，R12为第六透镜像侧表面的曲率半径R12；

f1/f2＝-2.3，满足f1/f2<-2，f1为第一透镜的焦距，f2为第二透镜的焦距；

TTL/FL＝2.08，TTL/FL>2，TTL为第一透镜的物侧表面与像面之间的轴向距离与FL为光学系统的总焦距。

另外，图2A示出了实施例1的光学镜头的轴上色差曲线，其表示不同波长的光线经由镜头后的会聚焦点偏离。图2B示出了实施例1的光学镜头的象散曲线，其表示子午像面弯曲和弧矢像面弯曲。图2C示出了实施例1的光学镜头的畸变曲线，其表示不同视角情况下的畸变大小值。图2D示出了实施例1的光学镜头的倍率色差曲线，其表示光线经由镜头后在成像面上的不同的像高的偏差。根据图2A至图2D可知，实施例1所给出的光学镜头能够实现良好的成像品质。

实施例2

以下参照图3、图4A至图4D描述根据本发明实施例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3示出了根据本发明实施例2的光学镜头的结构示意图。

如图3所示，根据本发明示例性实施方式的光学镜头沿光轴由物侧至像侧依序包括：第一透镜E1、光阑STO、第二透镜E2、第三透镜E3、第四透镜E4、第五透镜E5、第六透镜E6、滤光片E7和成像面S16。

第一透镜E1具有负光焦度，其物侧面S1为凹面，像侧面S2为凹面；第二透镜E2具有正光焦度，其物侧面S4为凸面，像侧面S5为凸面；第三透镜E3具有负光焦度，其物侧面S6为凸面，像侧面S7为凹面；第四透镜E4具有负光焦度，其物侧面S8为凹面，像侧面S9为凹面；第五透镜E5具有正光焦度，其物侧面S10为凸面，像侧面S11为凸面；第五透镜E6具有负光焦度，其物侧面S12为凸面，像侧面S13为凹面。滤光片E7具有物侧面S14和像侧面S15。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。

表4

由表4可知，在实施例2中，第一透镜E1至第五透镜E6中的任意一个透镜的物侧面和像侧面均为非球面。表5示出了可用于实施例2中各非球面镜面的高次项系数，其中，各非球面面型可由上述实施例1中给出的公式(1)限定。

表5

面号

A4

A6

A8

A10

A12

A14

A16

S1

2.87E-01

-5.12E-02

8.85E-03

-1.45E-03

5.49E-04

-1.24E-04

3.00E-05

S2

1.77E-01

-4.58E-03

1.69E-03

1.06E-04

1.73E-04

6.43E-05

S4

1.87E-02

-5.18E-03

-1.11E-04

-1.44E-04

1.52E-05

-2.45E-05

S5

4.21E-04

1.23E-02

-8.44E-04

1.00E-03

-7.31E-05

1.15E-04

-1.71E-05

S6

-1.67E-01

1.70E-02

-2.97E-03

1.12E-03

-1.61E-04

2.51E-04

S7

-1.36E-01

2.00E-02

-7.88E-04

2.00E-03

-1.13E-04

2.22E-04

-4.01E-06

S8

6.80E-02

1.62E-02

-1.12E-03

3.67E-03

-1.42E-03

-1.97E-04

S9

-5.63E-01

1.11E-01

4.92E-03

4.93E-03

8.27E-04

-8.72E-04

-4.90E-04

S10

-2.54E-01

-1.56E-01

3.58E-02

-1.43E-03

6.48E-03

5.06E-04

6.29E-04

S11

7.07E-01

-4.54E-01

1.42E-01

-1.58E-02

1.26E-02

2.33E-04

-3.14E-03

S12

-9.72E-01

2.12E-02

8.05E-02

1.47E-02

3.76E-03

-1.17E-02

-1.26E-03

S13

-3.21E+00

5.57E-01

-1.65E-01

6.64E-02

-1.95E-02

1.18E-02

-8.33E-04

表6示出了实施例2中光学镜头的总有效焦距f、各透镜的有效焦距f1至f5、光学镜头的光学总长度TTL以及光学镜头的最大半视场角HFOV。

表6

f1(mm)	-4.835322	f(mm)	2.79039
				f2(mm)	2.173236	TTL(mm)	5.77
f3(mm)	-7.215442	HFOV(°)	62.5
				f4(mm)	-5.69458
f5(mm)	2.293923
				f6(mm)	-3.647037

图4A示出了实施例2的光学镜头的轴上色差曲线，其表示不同波长的光线经由镜头后的会聚焦点偏离。图4B示出了实施例2的光学镜头的象散曲线，其表示子午像面弯曲和弧矢像面弯曲。图4C示出了实施例2的光学镜头的畸变曲线，其表示不同视角情况下的畸变大小值。图4D示出了实施例2的光学镜头的倍率色差曲线，其表示光线经由镜头后在成像面上的不同的像高的偏差。根据图4A至图4D可知，实施例2所给出的光学镜头能够实现良好的成像品质。

实施例3

以下参照图5至图6A-6D描述根据本发明实施例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5示出了根据本发明实施例3的光学镜头的结构示意图。

如图5所示，根据本发明示例性实施方式的光学镜头沿光轴由物侧至像侧依序包括：第一透镜E1、光阑STO、第二透镜E2、第三透镜E3、第四透镜E4、第五透镜E5、第六透镜E6、滤光片E7和成像面S16。

第一透镜E1具有负光焦度，其物侧面S1为凹面，像侧面S2为凹面；第二透镜E2具有正光焦度，其物侧面S4为凸面，像侧面S5为凸面；第三透镜E3具有负光焦度，其物侧面S6为凸面，像侧面S7为凹面；第四透镜E4具有负光焦度，其物侧面S8为凹面，像侧面S9为凹面；第五透镜E5具有正光焦度，其物侧面S10为凸面，像侧面S11为凸面；第五透镜E6具有负光焦度，其物侧面S12为凸面，像侧面S13为凹面。滤光片E7具有物侧面S14和像侧面S15。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。

表7

由表7可知，在实施例3中，第一透镜E1至第五透镜E6中的任意一个透镜的物侧面和像侧面均为非球面。表8示出了可用于实施例3中各非球面镜面的高次项系数，其中，各非球面面型可由上述实施例1中给出的公式(1)限定。

表8

面号

A4

A6

A8

A10

A12

A14

A16

S1

3.37E-01

-1.10E-01

-1.89E-02

-2.95E-02

-1.67E-02

-9.37E-03

-3.54E-03

S2

1.61E-01

-1.37E-03

2.09E-03

4.35E-04

2.98E-04

1.22E-04

4.79E-05

S4

9.12E-03

-4.84E-03

-3.23E-04

-1.67E-04

-1.95E-05

-3.33E-05

S5

-6.69E-04

1.25E-02

-7.30E-04

1.08E-03

-7.81E-05

1.31E-04

-2.25E-05

S6

-1.50E-01

1.69E-02

-3.43E-03

1.02E-03

-3.80E-04

2.39E-04

S7

-1.19E-01

1.71E-02

-3.48E-03

1.22E-03

-8.81E-04

1.94E-04

-1.42E-05

S8

7.41E-02

1.47E-02

-4.05E-03

3.23E-03

-1.87E-03

-2.50E-05

1.02E-04

S9

-4.97E-01

8.96E-02

5.43E-03

4.15E-03

1.28E-03

-6.94E-04

-3.38E-04

S10

-1.46E-01

-1.42E-01

2.40E-02

-1.99E-03

4.21E-03

-3.29E-04

6.42E-04

S11

7.12E-01

-4.24E-01

1.25E-01

-1.33E-02

9.63E-03

1.32E-03

-1.81E-03

S12

-8.37E-01

4.54E-03

9.08E-02

1.05E-02

3.65E-03

-1.39E-02

-1.74E-03

S13

-2.96E+00

5.14E-01

-1.58E-01

6.04E-02

-1.88E-02

9.39E-03

-2.33E-03

表8示出了实施例3中光学镜头的总有效焦距f、各透镜的有效焦距f1至f6、光学镜头的光学总长度TTL以及光学镜头的最大半视场角HFOV。

表9

f1(mm)	-4.835322	f(mm)	2.79039
				f2(mm)	2.173236	TTL(mm)	5.77
f3(mm)	-7.215442	HFOV(°)	62.5
				f4(mm)	-5.69458
f5(mm)	2.293923
				f6(mm)	-3.647037

图6A示出了实施例3的光学镜头的轴上色差曲线，其表示不同波长的光线经由镜头后的会聚焦点偏离。图6B示出了实施例3的光学镜头的象散曲线，其表示子午像面弯曲和弧矢像面弯曲。图6C示出了实施例3的光学镜头的畸变曲线，其表示不同视角情况下的畸变大小值。图6D示出了实施例3的光学镜头的倍率色差曲线，其表示光线经由镜头后在成像面上的不同的像高的偏差。根据图6A至图6D可知，实施例3所给出的光学镜头能够实现良好的成像品质。

Claims (5)

1.一种广角度高解析度镜头，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，

所述第一透镜物侧面和像侧面为凹面，至少一个非球面；

所述第二透镜具有正折射力，像侧面均为凸面，至少一个非球面；

所述第三透镜具有负光焦度，物侧凸面，像侧凹面，至少一个非球面；

所述第四透镜具有负光焦度，物侧面和像侧面均为凹面；

所述第五透镜像侧凸面，至少一个非球面；

所述第六透镜具有负折射力，像侧凹面，至少一个非球面。

2.根据权利要求1所述的一种广角度高解析度镜头，其特征在于，

镜头满足以下关系式：

TAN(HFOV)<2

HFOV表示光学镜头的最大视场角的一半；第二透镜的焦距为f2，第三透镜的焦距为f3，满足|f3/f2|>3。

3.根据权利要求1所述的一种广角度高解析度镜头，其特征在于，

所述第六透镜物侧表面的曲率半径为R11，第六透镜像侧表面的曲率半径为R12，满足|(R11+R12)/(R11-R12)|>2。

4.根据权利要求1所述的一种广角度高解析度镜头，其特征在于，

所述第一透镜的焦距f1与第二透镜的焦距f2，满足f1/f2<-2。

5.根据权利要求1所述的一种广角度高解析度镜头，其特征在于，所述第一透镜的物侧表面与像面之间的轴向距离TTL与光学系统的总焦距FL，满足TTL/FL>2。

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