CN113204103A - 一种光学成像镜头及摄像装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种光学成像镜头及摄像装置，由物侧至像侧依次包含第一透镜、第二透镜、光阑、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜及第七透镜，第一透镜的物侧面至第七透镜的像侧面中均为非球面；第一、五和七透镜具有负屈折力，其余透镜具有正屈折力，且从第一透镜的物表面至第七透镜的像表面中，各表面的面形依次为凸面、凹面、凸面、凹面、凸面、凸面、凸面、凸面、凹面、凹面、凹面、凸面、凸面和凹面；光学成像镜头的光学总长TTL和有效焦距f满足以下条件：2.0＜TTL/f＜3.5。该光学成像镜头能同时满足大广角、高成像质量及大光圈的需求，能够在达到125°视场角且具备高像素的同时，不造成其它成像效果的损失，从而确保了成像效果。

Description

一种光学成像镜头及摄像装置
技术领域
本发明涉及光学成像技术领域，尤其涉及一种光学成像镜头及摄像装置。
背景技术
现如今，手机、平板、笔记本、车载行车记录仪和安防装置等电子设备均设有摄像装置。
现有技术中，为了能够在低照度下获得清晰的成像，摄像装置通常采用红外补光技术，但这种方式容易丢失色彩信息。为了克服前述问题，可以采用低照度摄像机，如星光摄像机等实现，但这种摄像机存在大光圈下的分辨率低、高低温像差等问题，严重影响成像质量。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种光学成像镜头及摄像装置，解决现有技术中为了克服低照度清晰成像不清晰问题的摄像装置存在大光圈下的分辨率低、高低温像差等问题，严重影响成像质量。
为实现上述目的，本发明提供以下的技术方案：
一种光学成像镜头，由物侧至像侧依次包含第一透镜、第二透镜、光阑、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜及第七透镜，所述第一透镜的物侧面至所述第七透镜的像侧面中均为非球面；第四透镜和第六透镜的折射率大于1.5，第五透镜和第七透镜折射率大于1.6；
所述第一透镜具有负屈折力，其物侧面于近轴处为凸面，其像侧面于近轴处为凹面；所述第二透镜具有正屈折力，其物侧面于近轴处为凸面，其像侧面于近轴处为凹面；所述第三透镜具有正屈折力，其物侧面于近轴处为凸面，其像侧面于近轴处为凸面；所述第四透镜具有正屈折力，其物侧面于近轴处为凸面，其像侧面于近轴处为凸面；所述第五透镜具有负屈折力，其物侧面于近轴处为凹面，其像侧面于近轴处为凹面；所述第六透镜具有正屈折力，其物侧面于近轴处为凹面，其像侧面于近轴处为凸面；所述第七透镜具有负屈折力，其物侧面于近轴处为凸面，其像侧面于近轴处为凹面；
所述光学成像镜头的光学总长TTL和有效焦距f满足以下条件：
2.0＜TTL/f＜3.5。
可选地，所述第一透镜的焦距f1、所述第六透镜的焦距f6和所述光学成像镜头的有效焦距f满足以下条件：
-3.0＜(f1-f6)/f＜-1.0。
可选地，所述第五透镜的焦距f5和所述第七透镜的焦距f7满足以下条件：
1.0＜f5/f7＜3.0。
可选地，所述光学成像镜头的有效焦距f、第二透镜的焦距f2、第三透镜的焦距f3和第四透镜的焦距f4满足以下条件：
1.5＜f/(f4+f3-f2)。
可选地，所述第六透镜和第七透镜中心光轴的距离T67、第三透镜和第四透镜中心光轴的距离T34和所述光学成像镜头的光学总长TTL满足以下条件：
0.7＜(T67+T34)×TTL＜1.0。
可选地，所述第四透镜的边缘厚度ET4、所述第四透镜在光轴上的中心厚度CT4和所述第四透镜的焦距f4满足以下条件：
(ET4+CT4)/f4＜0.5。
可选地，所述第六透镜在光轴上的中心厚度CT6、所述第七透镜在光轴上的中心厚度CT7和所述第六透镜和第七透镜中心光轴的距离T67满足以下条件：
30.0＜(CT6+CT7)/T67＜35.0。
可选地，所述第四透镜物侧面的曲率半径R41、所述第四透镜像侧面的曲率半径R42、所述第五透镜物侧面的曲率半径R51和所述第五透镜像侧面的曲率半径R52满足以下条件：
(R51+R52)/(R41+R42)＜3.5；
所述第六透镜物侧面的曲率半径R61和所述第六透镜像侧面的曲率半径R62满足以下条件：
1.0＜(R61+R62)/(R61-R62)＜2.0。
可选地，所述光学成像镜头的有效焦距f和最大视场角一半HFOV满足以下条件：
4.7＜f×tan(HFOV)。
本发明还提供了一种摄像装置，包括如上任一项所述的光学成像镜头。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明提供了一种光学成像镜头及摄像装置，包括七片透镜，通过对各透镜的屈折力进行合理配置并满足特定条件，使得该光学成像镜头能同时满足大广角、高成像质量及大光圈的需求，能够在达到125°视场角且具备高像素的同时，不造成其它成像效果的损失，从而确保了成像效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1示出了本发明实施例一的一种光学成像镜头的示意图；
图2由左至右依序为本发明实施例一的一种光学成像镜头的像散和畸变曲线图；
图3为本发明实施例一的一种光学成像镜头的球差曲线图；
图4示出了本发明实施例二的一种光学成像镜头的示意图；
图5由左至右依序为本发明实施例二的一种光学成像镜头的像散和畸变曲线图；
图6为本发明实施例二的一种光学成像镜头的球差曲线图；
图7示出了本发明实施例三的一种光学成像镜头的示意图；
图8由左至右依序为本发明实施例三的一种光学成像镜头的像散和畸变曲线图；
图9为本发明实施例三的一种光学成像镜头的球差曲线图。
上述图中：
第一透镜：110、210、310；
第二透镜：120、220、320；
第三透镜：130、230、330；
第四透镜：140、240、340；
第五透镜：150、250、350；
第六透镜：160、260、360；
第七透镜：170、270、370；
红外滤光片：180、280、380；
光阑：101、201、301。
HFOV：光学成像镜头的最大视场角一半；f：光学成像镜头的有效焦距；f1：第一透镜的焦距；f2：第二透镜的焦距；f3：第三透镜的焦距；f4：第四透镜的焦距；f5：第五透镜的焦距；f6：第六透镜的焦距；f7：第七透镜的焦距；R41：第四透镜物侧面的曲率半径；R42：第四透镜像侧面的曲率半径；R51：第五透镜物侧面的曲率半径；R52：第五透镜像侧面的曲率半径；R61：第六透镜物侧面的曲率半径；R62：第六透镜像侧面的曲率半径；T34：第三透镜和第四透镜中心光轴的距离；T67：第六透镜和第七透镜中心光轴的距离；ET4：第四透镜的边缘厚度；CT4：第四透镜在光轴上的中心厚度；CT6：第六透镜在光轴上的中心厚度；CT7：第七透镜在光轴上的中心厚度；TTL：光学成像镜头的光学总长。
具体实施方式
为使得本发明的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
本发明提供了一种光学成像镜头，由物侧至像侧依次包含第一透镜、第二透镜、光阑、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜及第七透镜，其中，第一透镜的物侧面至第七透镜的像侧面中均为非球面；第四透镜和第六透镜的折射率大于1.5，第五透镜和第七透镜折射率大于1.6。
光阑设置于第二透镜与第三透镜之间，有利于缩小前端口径、缩小镜头尺寸的效果，同时有利于镜头的大广角。
第一透镜具有负屈折力，其物侧面于近轴处为凸面，其像侧面于近轴处为凹面；第二透镜具有正屈折力，其物侧面于近轴处为凸面，其像侧面于近轴处为凹面；第三透镜具有正屈折力，其物侧面于近轴处为凸面，其像侧面于近轴处为凸面；第四透镜具有正屈折力，其物侧面于近轴处为凸面，其像侧面于近轴处为凸面；第五透镜具有负屈折力，其物侧面于近轴处为凹面，其像侧面于近轴处为凹面；第六透镜具有正屈折力，其物侧面于近轴处为凹面，其像侧面于近轴处为凸面；第七透镜具有负屈折力，其物侧面于近轴处为凸面，其像侧面于近轴处为凹面。
通过对各透镜的屈折力进行合理配置，使得该光学成像镜头能同时满足大广角和大光圈的效果，从而确保了成像效果。
其中，光学成像镜头的光学总长TTL和有效焦距f满足以下条件：2.0＜TTL/f＜3.5。借此限定光学成像镜头的整体长度，从而维持光学成像镜头外观的小型化。
进一步地，第一透镜的焦距f1、第六透镜的焦距f6和光学成像镜头的有效焦距f满足以下条件：-3.0＜(f1-f6)/f＜-1.0。借此第一透镜和第六透镜间焦距的差值与光学成像镜头的有效焦距的比例，从而能够有效平衡第一透镜和第二透镜间焦距的差值，以维持光学成像镜头的解像力。
进一步地，第五透镜的焦距f5和第七透镜的焦距f7满足以下条件：1.0＜f5/f7＜3.0。通过控制第五透镜的焦距和第七透镜的焦距之间的比值在合理的范围内，能够避免光学成像镜头的解像力受温度的影响，从而确保解像力的稳定性。
进一步地，光学成像镜头的有效焦距f、第二透镜的焦距f2、第三透镜的焦距f3和第四透镜的焦距f4满足以下条件：1.5＜f/(f4+f3-f2)。通过将第四透镜和第三透镜的焦距和，与第二透镜的焦距的差值控制在预设的范围内，有利于缩短光学成像镜头的长度，有利于在确保大广角成像效果的同时维持镜头小型化。
进一步地，第六透镜和第七透镜中心光轴的距离T67、第三透镜和第四透镜中心光轴的距离T34和光学成像镜头的光学总长TTL满足以下条件：0.7＜(T67+T34)×TTL＜1.0。基于前述关系式能够合理控制第六透镜与第七透镜空气间隔与第三透镜与第四透镜间空气间隔之和，与光学成像镜头的光学总长的乘积范围，从而将光学成像镜头的长度控制在合理范围内，进一步实现镜头小型化。
进一步地，第四透镜的边缘厚度ET4、第四透镜在光轴上的中心厚度CT4和第四透镜的焦距f4满足以下条件：(ET4+CT4)/f4＜0.5。利用前述关系式，将第四透镜的边缘厚度和中心厚度控制在一定范围内，避免第四透镜的厚度过厚，从而保证第四透镜的加工特性，并确保第四透镜的球差贡献率，使光学系统具有良好的轴上成像性能。
进一步地，第六透镜在光轴上的中心厚度CT6、第七透镜在光轴上的中心厚度CT7和第六透镜和第七透镜中心光轴的距离T67满足以下条件：30.0＜(CT6+CT7)/T67＜35.0。基于此，将第六透镜和第七透镜的厚度之和，与其二者之间的空气间隔之间的比值控制在合理范围内，有利于控制弧矢方向上的像散量。
进一步地，第四透镜物侧面的曲率半径R41、第四透镜像侧面的曲率半径R42、第五透镜物侧面的曲率半径R51和第五透镜像侧面的曲率半径R52满足以下条件：(R51+R52)/(R41+R42)＜3.5；第六透镜物侧面的曲率半径R61和第六透镜像侧面的曲率半径R62满足以下条件：1.0＜(R61+R62)/(R61-R62)＜2.0。
基于此，能够有效分配第四透镜、第五透镜和第六透镜的曲率，能够缩短光学扫描镜头的总长度，以使其体积更为小型化。此外，还能够提升制造良率，有效控制第四透镜、第五透镜和第六透镜的球差，以确保良好的成像质量。
进一步地，光学成像镜头的有效焦距f和最大视场角一半HFOV满足以下条件：4.7＜f×tan(HFOV)。利用前述关系式以合理控制光学成像镜头的最大半视场角，从而有效平衡光学系统的像质。
实施例一
请参阅图1至图3，图1示出了本发明实施例一的一种光学成像镜头的示意图，图2由左至右依序为本发明实施例一的一种光学成像镜头的像散和畸变曲线图，图3为本发明实施例一的一种光学成像镜头的球差曲线图。
本发明提供了一种光学成像镜头，由物侧至像侧依次包含第一透镜110、第二透镜120、光阑101、第三透镜130、第四透镜140、第五透镜150、第六透镜160及第七透镜170，其中，第一透镜110的物侧面至第七透镜170的像侧面中均为非球面；第四透镜140和第六透镜160的折射率大于1.5，第五透镜150和第七透镜170折射率大于1.6。
光阑101设置于第二透镜120与第三透镜130之间，有利于缩小前端口径、缩小镜头尺寸的效果，同时有利于镜头的大广角。
第一透镜110具有负屈折力，其物侧面于近轴处为凸面，其像侧面于近轴处为凹面；第二透镜120具有正屈折力，其物侧面于近轴处为凸面，其像侧面于近轴处为凹面；第三透镜130具有正屈折力，其物侧面于近轴处为凸面，其像侧面于近轴处为凸面；第四透镜140具有正屈折力，其物侧面于近轴处为凸面，其像侧面于近轴处为凸面；第五透镜150具有负屈折力，其物侧面于近轴处为凹面，其像侧面于近轴处为凹面；第六透镜160具有正屈折力，其物侧面于近轴处为凹面，其像侧面于近轴处为凸面；第七透镜170具有负屈折力，其物侧面于近轴处为凸面，其像侧面于近轴处为凹面。
本光学成像镜头还包含红外滤光片180，该红外滤光片180置于第七透镜160与成像面之间，通过红外滤光片180滤除进入镜头中的红外波段光，避免红外光照射到感光芯片上产生噪声。具体地，红外滤光片180采用玻璃材质，以避免影响焦距。
通过对各透镜的屈折力进行合理配置，使得该光学成像镜头能同时满足大广角和大光圈的效果，从而确保了成像效果。
请配合参照下列表1-1、表1-2以及表1-3。
Figure BDA0003071917320000081
Figure BDA0003071917320000091
Figure BDA0003071917320000092
Figure BDA0003071917320000101
Figure BDA0003071917320000102
表1-1为实施例一详细的结构数据，其中曲率半径、厚度及焦距的单位为毫米，f为光学成像镜头的焦距，Fno为光圈值，HFOV为光学成像镜头的最大视场角的一半。
表1-2为实施例一中的非球面系数数据，其中，k表非球面曲线方程式中的锥面系数，A4、A6、A8、A10、A12、A14、A16、A18和A20则表示各表面第4、6、8、10、12、14、16、18及20阶非球面系数。
表1-3为实施例一中该光学成像镜头所满足的条件。
此外，以下各实施例表格乃对应各实施例的示意图与曲线图，表格中数据的定义皆与第一实施例的表1-1、表1-2以及表1-3的定义相同，在此不再进行赘述。
实施例二
请参阅图4至图6，图4示出了本发明实施例二的一种光学成像镜头的示意图，图5由左至右依序为本发明实施例二的一种光学成像镜头的像散和畸变曲线图，图6为本发明实施例二的一种光学成像镜头的球差曲线图。
本发明提供了一种光学成像镜头，由物侧至像侧依次包含第一透镜210、第二透镜220、光阑201、第三透镜230、第四透镜240、第五透镜250、第六透镜260及第七透镜270，其中，第一透镜210的物侧面至第七透镜270的像侧面中均为非球面；第四透镜240和第六透镜260的折射率大于1.5，第五透镜250和第七透镜270折射率大于1.6。
光阑201设置于第二透镜220与第三透镜230之间，有利于缩小前端口径、缩小镜头尺寸的效果，同时有利于镜头的大广角。
第一透镜210具有负屈折力，其物侧面于近轴处为凸面，其像侧面于近轴处为凹面；第二透镜220具有正屈折力，其物侧面于近轴处为凸面，其像侧面于近轴处为凹面；第三透镜230具有正屈折力，其物侧面于近轴处为凸面，其像侧面于近轴处为凸面；第四透镜240具有正屈折力，其物侧面于近轴处为凸面，其像侧面于近轴处为凸面；第五透镜250具有负屈折力，其物侧面于近轴处为凹面，其像侧面于近轴处为凹面；第六透镜260具有正屈折力，其物侧面于近轴处为凹面，其像侧面于近轴处为凸面；第七透镜270具有负屈折力，其物侧面于近轴处为凸面，其像侧面于近轴处为凹面。
本光学成像镜头还包含红外滤光片280，该红外滤光片280置于第七透镜260与成像面之间，通过红外滤光片280滤除进入镜头中的红外波段光，避免红外光照射到感光芯片上产生噪声。具体地，红外滤光片280采用玻璃材质，以避免影响焦距。
通过对各透镜的屈折力进行合理配置，使得该光学成像镜头能同时满足大广角和大光圈的效果，从而确保了成像效果。
请配合参照下列表2-1、表2-2以及表2-3。
Figure BDA0003071917320000111
Figure BDA0003071917320000121
Figure BDA0003071917320000122
Figure BDA0003071917320000131
Figure BDA0003071917320000132
Figure BDA0003071917320000141
实施例三
请参阅图7至图9，图7示出了本发明实施例三的一种光学成像镜头的示意图，图8由左至右依序为本发明实施例三的一种光学成像镜头的像散和畸变曲线图，图9为本发明实施例三的一种光学成像镜头的球差曲线图。
本发明提供了一种光学成像镜头，由物侧至像侧依次包含第一透镜310、第二透镜320、光阑301、第三透镜330、第四透镜340、第五透镜350、第六透镜360及第七透镜370，其中，第一透镜310的物侧面至第七透镜370的像侧面中均为非球面；第四透镜340和第六透镜360的折射率大于1.5，第五透镜350和第七透镜370折射率大于1.6。
光阑301设置于第二透镜320与第三透镜330之间，有利于缩小前端口径、缩小镜头尺寸的效果，同时有利于镜头的大广角。
第一透镜310具有负屈折力，其物侧面于近轴处为凸面，其像侧面于近轴处为凹面；第二透镜320具有正屈折力，其物侧面于近轴处为凸面，其像侧面于近轴处为凹面；第三透镜330具有正屈折力，其物侧面于近轴处为凸面，其像侧面于近轴处为凸面；第四透镜340具有正屈折力，其物侧面于近轴处为凸面，其像侧面于近轴处为凸面；第五透镜350具有负屈折力，其物侧面于近轴处为凹面，其像侧面于近轴处为凹面；第六透镜360具有正屈折力，其物侧面于近轴处为凹面，其像侧面于近轴处为凸面；第七透镜370具有负屈折力，其物侧面于近轴处为凸面，其像侧面于近轴处为凹面。
本光学成像镜头还包含红外滤光片380，该红外滤光片380置于第七透镜360与成像面之间，通过红外滤光片380滤除进入镜头中的红外波段光，避免红外光照射到感光芯片上产生噪声。具体地，红外滤光片380采用玻璃材质，以避免影响焦距。
通过对各透镜的屈折力进行合理配置，使得该光学成像镜头能同时满足大广角和大光圈的效果，从而确保了成像效果。
请配合参照下列表3-1、表3-2以及表3-3。
Figure BDA0003071917320000151
Figure BDA0003071917320000161
Figure BDA0003071917320000162
Figure BDA0003071917320000171
Figure BDA0003071917320000172
实施例四
本发明实施例提供了一种摄像装置，包括如上任一实施例所述的光学成像镜头。
以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种光学成像镜头，其特征在于，由物侧至像侧依次包含第一透镜、第二透镜、光阑、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜及第七透镜，所述第一透镜的物侧面至所述第七透镜的像侧面中均为非球面；第四透镜和第六透镜的折射率大于1.5，第五透镜和第七透镜折射率大于1.6；
所述第一透镜具有负屈折力，其物侧面于近轴处为凸面，其像侧面于近轴处为凹面；所述第二透镜具有正屈折力，其物侧面于近轴处为凸面，其像侧面于近轴处为凹面；所述第三透镜具有正屈折力，其物侧面于近轴处为凸面，其像侧面于近轴处为凸面；所述第四透镜具有正屈折力，其物侧面于近轴处为凸面，其像侧面于近轴处为凸面；所述第五透镜具有负屈折力，其物侧面于近轴处为凹面，其像侧面于近轴处为凹面；所述第六透镜具有正屈折力，其物侧面于近轴处为凹面，其像侧面于近轴处为凸面；所述第七透镜具有负屈折力，其物侧面于近轴处为凸面，其像侧面于近轴处为凹面；
所述光学成像镜头的光学总长TTL和有效焦距f满足以下条件：
2.0＜TTL/f＜3.5。
2.根据权利要求1所述的光学成像镜头，其特征在于，所述第一透镜的焦距f1、所述第六透镜的焦距f6和所述光学成像镜头的有效焦距f满足以下条件：
-3.0＜(f1-f6)/f＜-1.0。
3.根据权利要求1所述的光学成像镜头，其特征在于，所述第五透镜的焦距f5和所述第七透镜的焦距f7满足以下条件：
1.0＜f5/f7＜3.0。
4.根据权利要求1所述的光学成像镜头，其特征在于，所述光学成像镜头的有效焦距f、第二透镜的焦距f2、第三透镜的焦距f3和第四透镜的焦距f4满足以下条件：
1.5＜f/(f4+f3-f2)。
5.根据权利要求1所述的光学成像镜头，其特征在于，所述第六透镜和第七透镜中心光轴的距离T67、第三透镜和第四透镜中心光轴的距离T34和所述光学成像镜头的光学总长TTL满足以下条件：
0.7＜(T67+T34)×TTL＜1.0。
6.根据权利要求1所述的光学成像镜头，其特征在于，所述第四透镜的边缘厚度ET4、所述第四透镜在光轴上的中心厚度CT4和所述第四透镜的焦距f4满足以下条件：
(ET4+CT4)/f4＜0.5。
7.根据权利要求1所述的光学成像镜头，其特征在于，所述第六透镜在光轴上的中心厚度CT6、所述第七透镜在光轴上的中心厚度CT7和所述第六透镜和第七透镜中心光轴的距离T67满足以下条件：
30.0＜(CT6+CT7)/T67＜35.0。
8.根据权利要求1所述的光学成像镜头，其特征在于，所述第四透镜物侧面的曲率半径R41、所述第四透镜像侧面的曲率半径R42、所述第五透镜物侧面的曲率半径R51和所述第五透镜像侧面的曲率半径R52满足以下条件：
(R51+R52)/(R41+R42)＜3.5；
所述第六透镜物侧面的曲率半径R61和所述第六透镜像侧面的曲率半径R62满足以下条件：
1.0＜(R61+R62)/(R61-R62)＜2.0。
9.根据权利要求1所述的光学成像镜头，其特征在于，所述光学成像镜头的有效焦距f和最大视场角一半HFOV满足以下条件：
4.7＜f×tan(HFOV)。
10.一种摄像装置，其特征在于，包括如权利要求1至9任一项所述的光学成像镜头。
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