CN113655601B - 光学镜头、图像采集装置及电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种光学镜头、图像采集装置及电子设备，光学镜头沿着光轴由物侧至像侧至少包括具有正屈折力的第一透镜、具有负屈折力的第二透镜、具有正屈折力的第三透镜、具有负屈折力的第四透镜以及相位板；光学镜头的最大视场角的一半的正切值tan(HFOV)与所述光学镜头的最靠近物侧且具有屈折力的光学元件的物侧面至所述光学镜头的成像面于光轴上的距离TTL满足条件式：0.15mm^‑1≤|tan(HFOV)|/TTL≤0.35mm^‑1，光学镜头的有效焦距f与所述第二镜片的有效焦距f2满足条件式：‑40≤f2/f≤‑10。本申请的光学镜头、图像采集装置及电子设备，能够兼顾超微距(毫米量级)拍摄时的小型化与高成像质量。

Description

光学镜头、图像采集装置及电子设备

技术领域

本申请涉及电子设备技术领域，特别是涉及光学镜头、图像采集装置及电子设备。

背景技术

随着消费者对手机、平板电脑、智能手表等电子设备的拍照功能的要求越来越高，市面上出现了电子设备配置长焦摄像头和广角摄像头等图像采集装置，甚至满足微距拍摄的图像采集装置。

然而，进行微距拍摄时，随着物体成像高放大倍率的提高，成像时的景深也变得越来越小，这样，在待拍摄物如果出现凹凸不平时，就会导致有的地方清晰有的地方模糊，成像质量较差。而为了改善成像质量，不得不设置更多透镜进行调光，这样又导致整体体积增大，不利于小型化。

发明内容

本申请实施例中提供一种光学镜头、图像采集装置及电子设备，解决如何实现超微距拍摄时的小型化与成像质量的问题。

一方面，本申请提供一种光学镜头，沿着光轴由物侧至像侧至少包括：

具有正屈折力的第一透镜、具有负屈折力的第二透镜、具有正屈折力的第三透镜、具有负屈折力的第四透镜以及相位板；

所述光学镜头满足以下条件式：

0.15mm^-1≤|tan(HFOV)|/TTL≤0.35mm^-1，-40≤f2/f≤-10；

其中，tan(HFOV)为所述光学镜头的最大视场角的一半的正切值，TTL为所述光学镜头的最靠近物侧且具有屈折力的光学元件的物侧面至所述光学镜头的成像面于光轴上的距离，f2为所述第二透镜的有效焦距，f为所述光学镜头的有效焦距。

在其中一个实施例中，所述光学镜头满足以下条件式：

1.0<f1/f≤2.0；

其中，f1为所述第一透镜的有效焦距，f为所述光学镜头的有效焦距。

在其中一个实施例中，所述光学镜头满足以下条件式：

5.10≤2*ImgH/EPD≤5.20；

其中，ImgH为所述光学镜头的最大视场角所对应的像高的一半，EPD为所述光学镜头的入瞳直径。

在其中一个实施例中，所述相位板包括透明基底和微结构层，所述微结构层形成于所述透明基底的像侧面或物侧面。

在其中一个实施例中，包括光阑，所述光阑设置于所述透明基底，所述光阑环绕所述微结构层设置。

在其中一个实施例中，所述微结构层的相位分布函数为：z＝a*(x³+y³)；

其中，a为所述微结构层的面型系数；x、y分别为所述微结构层的笛卡尔坐标，z为所述微结构层在坐标为(x，y)的位置处沿光轴方向的厚度。

在其中一个实施例中，a的取值范围为0.025≤a≤0.035。

在其中一个实施例中，所述透明基底的物侧面为球面或非球面；

和/或，所述透明基底的像侧面为球面或非球面。

在其中一个实施例中，所述相位板位于所述第一透镜和所述第二透镜之间，或者，所述相位板位于所述第一透镜的物侧。

在其中一个实施例中，所述相位板位于所述第一透镜的物侧，且两者之间设置有光阑，沿光轴方向，所述光阑到所述微结构层的距离小于或等于所述光阑到所述第一透镜的物侧面的距离。

在其中一个实施例中，所述透明基底设置有凹槽，与所述透明基底相邻的透镜的部分结构收容于所述凹槽。

在其中一个实施例中，所述相位板位于所述第一透镜的物侧，所述第一透镜的部分结构收容于所述凹槽；

或者，所述相位板位于所述第一透镜和所述第二透镜之间，所述第一透镜的部分结构收容于所述凹槽；

或者，所述相位板位于所述第三透镜和所述第四透镜之间，所述第三透镜的部分结构收容于所述凹槽。

在其中一个实施例中，所述微结构层形成于所述凹槽的底壁或者所述微结构层形成于所述透明基底的背向所述凹槽的一侧。

另一方面，本申请提供一种图像采集装置，包括感光元件以及如上述的光学镜头，所述感光元件沿所述光学镜头的光轴设置于所述光学镜头的像侧，所述感光元件的感光面形成所述光学镜头的成像面。

再一方面，本申请提供一种电子设备，包括上述的图像采集装置。

本申请的光学镜头、图像采集装置及电子设备，沿着光轴由物侧至像侧至少包括具有正屈折力的第一透镜、具有负屈折力的第二透镜、具有正屈折力的第三透镜、具有负屈折力的第四透镜以及相位板；光学镜头的最大视场角的一半的正切值tan(HFOV)与所述光学镜头的最靠近物侧且具有屈折力的光学元件的物侧面至所述光学镜头的成像面于光轴上的距离TTL满足条件式：0.15mm^-1≤|tan(HFOV)|/TTL≤0.35mm^-1，同时，光学镜头的有效焦距f与所述第二镜片的有效焦距f2满足条件式：-40≤f2/f≤-10。利用本申请的光学镜头、图像采集装置及电子设备能够清晰的拍摄超微距离(毫米量级)的物体，如清晰的拍摄物距为2毫米的物体，且能够提高微距拍摄的景深，即使物体表面凸凹不平，仍能够清晰成像。

附图说明

图1为本申请一实施例中的光学镜头在成像物距为2mm时，光学镜头内的光线路径示意图；

图2为本申请一实施例中的光学镜头的不同物距和不同离焦量的点扩散函数示意图；

图3为本申请第一实施例中的光学镜头的结构示意图；

图4为本申请第一实施例中的光学镜头的纵向球差图、像散图及畸变图；

图5为本申请第二实施例中的光学镜头的结构示意图；

图6为本申请第二实施例中的光学镜头的纵向球差图、像散图及畸变图；

图7为本申请第三实施例中的光学镜头的结构示意图；

图8为本申请第三实施例中的光学镜头的纵向球差图、像散图及畸变图；

图9为本申请一实施例中的光学镜头的相位板的结构的示意图；

图10为本申请另一实施例中的光学镜头的相位板的结构的示意图；

图11为本申请一实施例中的图像采集装置的结构示意图；

图12为本申请另一实施例中的图像采集装置的结构示意图；

图13为本申请一实施例中的电子设备的结构示意图。

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

在本申请实施例提供一种光学镜头，光学镜头的一种可选结构示意图如图1所示，沿着光学镜头的光轴，由物侧到像侧至少包括：相位板L2、具有正屈折力的第一透镜L3、具有负屈折力的第二透镜L4、具有正屈折力的第三透镜L5以及具有负屈折力的第四透镜L6。光学镜头中各透镜共同的轴线即为光学镜头的光轴。

在一些实施例中，相位板L2具有物侧面S3和像侧面S4，物侧面S3和像侧面S4均为平面。第一透镜L3具有物侧面S5和像侧面S6，物侧面S5为凸面，像侧面S6为凸面。第二透镜L4具有物侧面S7和像侧面S8，物侧面S7为凹面。第三透镜L5具有物侧面S9和像侧面S10，物侧面S9为凹面，像侧面S10为凸面。第四透镜L6具有物侧面S11和像侧面S12，像侧面S12为凹面。

光学镜头满足以下条件式：

0.15mm^-1≤|tan(HFOV)|/TTL≤0.35mm^-1。

其中，tan(HFOV)为光学镜头的最大视场角的一半的正切值，TTL为光学镜头的最靠近物侧且具有屈折力的光学元件的物侧面至光学镜头的成像面S15于光轴上的距离。比如，相位板L2的物侧面S3和像侧面S4均为平面，即不具有屈折力时，TTL为具有正屈折力的第一透镜L3的物侧面S5至光学镜头的成像面S15于光轴上的距离，再比如相位板L2的物侧面S3和像侧面S4至少一个为凹面或凸面时，此时相位板L2具有屈折力，TTL为具有屈折力的相位板L2的物侧面S3至光学镜头的成像面S15于光轴上的距离。将|tan(HFOV)|/TTL控制在0.15mm^-1～0.35mm^-1，比如|tan(HFOV)|/TTL的取值为0.15mm^-1、0.17mm^-1、0.20mm^-1、0.25mm^-1、0.35mm^-1或0.35mm^-1。这样光学镜头在满足较大视场角(比如FOV的取值为70°～100°)的情况下，TTL适中，不至于过大而不利于光学镜头的小型化设计，也不至于过小而无法满足多个透镜的校正光学镜头的像差需要，容易对成像质量产生不良影响。

进一步地，光学镜头满足以下条件式：-40≤f2/f≤-10；其中，f2为第二透镜L4的有效焦距，f为光学镜头的有效焦距。在-40≤f2/f≤-10范围内，比如f2/f的取值为-40、-35、-30、-25、-20、-15或-10，第二透镜L4能够有效适应光学镜头的微距拍摄(比如成像物距为2mm～4mm)的同时，提升光学镜头的成像质量，从而兼顾微距特性与高成像质量的实现。低于上述条件式的下限，第二透镜L4的屈折力不足，不利于校正光学镜头的像差而导致成像质量下降；超过上述条件式的上限，光学镜头的有效焦距过大，不利于微距特性的实现。

综上，将光学镜头配置成满足条件式：0.15mm^-1≤|tan(HFOV)|/TTL≤0.35mm^-1；同时满足条件式：-40≤f2/f≤-10。光学镜头能够清晰的拍摄超微距离(毫米量级)的物体，如清晰的拍摄物距为2毫米的物体。

相位板L2能够对光线进行相位调制，以提高微距拍摄的景深，这样，即使物体表面凸凹不平，仍能够清晰成像。

具体地，相位板L2包括透明基底和微结构层，微结构层形成于透明基底的像侧面，即微结构层位于相位板L2的像侧面S4。

需要说明的是，在另一些实施方式中，微结构层可以是形成于透明基底的物侧面，即微结构层位于相位板L2的物侧面S3。对于微结构层形成透明基底的像侧面，还是物侧面，在此不做限定，只要能够在光线穿透相位板L2时，对光线进行相位调节即可。

进一步地，微结构层的相位分布函数为：z＝a*(x³+y³)；

其中，a为微结构层的面型系数；x、y分别为微结构层的笛卡尔坐标，z为微结构层在坐标为(x，y)的位置处沿光轴方向的厚度。

结合图2所示，图2示出了本申请的光学镜头的不同物距和不同离焦量的点扩散函数，其中，离焦量为0um时为光学镜头设计的最佳成像面S15。由此可以看出，点扩散函数(Point spread function，PSF)随成像物距相对最佳物距的偏离弥散的程度得到了很好的控制，也就是说对于最佳成像物距前后很长一段范围内的景物成像清晰度都是接近的。确切的说，本申请的光学镜头能够在一定范围内对离焦不敏感，使得采集到的图像具有均匀一致的模糊特性，这样便可以结合图像处理算法、解卷积或者深度学习等数字滤波手段还原出远近都清晰的照片，以获得大景深范围内的清晰图像。

进一步地，a的取值范围为0.025≤a≤0.035。在这一取值范围内，例如a取值为0.025、0.027、0.030、0.033或0.035，相位板L2对光学镜头进行微距拍摄时的景深扩展效果更明显，确切的说，即使在成像物距为2mm～4mm，物体表面凸凹不平的情况下，光学镜头仍能够清晰成像。

需要说明的是，在光学镜头包括光阑ST0的实施方式中，光阑ST0可以设置于透明基底，光阑环绕微结构层设置。利用这种结构设置，光阑STO距离微结构层更近，从而两者相对位置可控制得更加精确，以提升微距拍摄时的大景深效果。

在一些实施方式中，透明基底的物侧面为球面或非球面，例如，所述透明基底的物侧面在光轴处的曲率半径r₀为1mm≤|r₀|≤4mm的球面。相位板L2可以作为透镜对光线产生屈折力，从而使得光学镜头在维持性能不变的情况下，尽可能减少透镜的设置数量，有利于光学镜头的小型化。

需要说明的是，透明基底的像侧面也可以设置为球面或非球面，例如，所述透明基底的物侧面在光轴处的曲率半径r₀为1mm≤|r₀|≤4mm的球面。同样能够满足相位板L2作为透镜使用的需要。

进一步地，相位板L2位于第一透镜L3和第二透镜L4之间。这样，相位板L2可以对第一透镜L3出射的光学进行聚焦，以适应成像质量的优化。

在另一些实施方式中，相位板L2位于第一透镜L3的物侧，从而利用相位板L2调制相位的同时，对光学进行聚焦后，出射至第一透镜L3，以获得微距拍摄下的景深需要，提高成像质量。

在一些实施方式中，相位板L2位于第一透镜L3的物侧，且两者之间设置有光阑STO，沿光轴方向，光阑STO到微结构层的距离小于或等于光阑STO到第一透镜L3的物侧面的距离。

在一些实施例中，光学镜头满足以下条件式：1.0<f1/f≤2.0；其中，f1为第一透镜L3的有效焦距，f为光学镜头的有效焦距。在1.0<f1/f≤2.0范围内，比如f1/f的取值为1.0、1.2、1.3、1.5、1.7、1.9或2.0，第一透镜L3能够有效适应光学镜头的微距拍摄(比如成像物距为2mm～4mm)的同时，提升光学镜头的成像质量，从而兼顾微距特性与高成像质量的实现。低于上述条件式的下限，第一透镜L3的屈折力不足，不利于校正光学镜头的像差而导致成像质量下降；超过上述条件式的上限，第一透镜L3的有效焦距偏大，不利于光学镜头的小型化。

在一些实施例中，光学镜头满足以下条件式：5.10≤2*ImgH/EPD≤5.20；其中，ImgH为光学镜头的最大视场角所对应的像高的一半，EPD为光学镜头的入瞳直径。具体地，2*ImgH/EPD可以为：5.10、5.11、5.12、5.13、5.14、5.15、5.18或5.20。满足上述条件式时，有利于增大光学镜头的成像面S15，而感光元件作为提供成像面S15的光学元件，这种较大的成像面S15能够使得光学镜头容易匹配更高分辨率的感光元件，以有利于提升光学镜头的成像质量，同时也有利于增大光学镜头的入光量，从而有利于成像面S15亮度的提升。超过上述条件式的上限，光学镜头的入瞳直径EPD过小，不利于增大光学镜头的光圈，导致光学镜头的入光量不足，难以提升像面亮度；低于上述条件式的下限，光学镜头的入瞳直径过大，导致边缘视场光线束的像散和像面弯曲等像差更加严重，不利于光学镜头成像质量的提升。

在一些实施例中，光学镜头设置有光阑STO，光阑STO可设置于第一透镜L3的物侧，或设置于光学镜头任意相邻的两片透镜之间，例如光阑STO可设置于第二透镜L4与第三透镜L5之间。

在一些实施例中，将光学镜头配置于图像采集模块时，光学镜头的物侧可以设置玻璃盖片(Cover Glass，CG)L1，玻璃盖片L1的物侧面S1和像侧面S2均为平面，即玻璃盖片L1为平板玻璃。该玻璃盖片L1可以对光学镜头起到良好的防水、防尘效果，以对光学镜头进行保护。

在一些实施例中，光学镜头还包括设置于第四透镜L6的像侧的红外滤光片L7，红外滤光片L7可为红外截止滤光片，用于滤除干扰光，防止干扰光到达光学镜头的成像面S15而影响正常成像。

在一些实施例中，光学镜头的各透镜的物侧面和像侧面均为非球面。非球面结构的采用能够提高透镜设计的灵活性，并有效地校正球差，改善成像质量。在另一些实施例中，光学镜头的各透镜的物侧面和像侧面也可以均为球面。需要注意的是，上述实施例仅是对本申请的一些实施例的举例，在一些实施例中，光学镜头中各透镜的表面可以是非球面或球面的任意组合。例如，在一些实施例中，第一透镜L3的物侧面S5和像侧面S6以及第三透镜L5的物侧面S9和像侧面S10均为球面，而第二透镜L4的物侧面S7和像侧面S8以及第四透镜L6的物侧面S11和像侧面S12均为非球面。

在一些实施例中，光学镜头中的各透镜的材质可以均为玻璃或均为塑料。采用塑料材质的透镜能够减少光学镜头的重量并降低生产成本，配合光学镜头的小尺寸以实现光学镜头的轻薄化设计。而采用玻璃材质的透镜使光学镜头具备优良的光学性能以及较高的耐温性能。需要注意的是，光学镜头中各透镜的材质也可以为玻璃和塑料的任意组合，并不一定要是均为玻璃或均为塑料。

需要注意的是，第一透镜L3并不意味着只存在一片透镜，在一些实施例中，第一透镜L3中也可以存在两片或多片透镜，两片或多片透镜能够形成胶合透镜，胶合透镜最靠近物侧的表面可视为物侧面，最靠近像侧的表面可视为像侧面。相应地，一些实施例中的第二透镜L4、第三透镜L5或第四透镜L6的透镜数量也可大于或等于两片，且任意相邻透镜之间可以形成胶合透镜。其中，第一透镜L3、第二透镜L4、第三透镜L5和第四透镜L6彼此间隔，确切的说，以彼此之间的间隙来划分这些透镜，例如，第一透镜L3作为一个整体，即使在一些实施方式的第一透镜L3包括两片或多片透镜，但构成第一透镜L3的这些透镜均彼此胶合为一体，不存在间隙。这样，就可以通过第一透镜L3和第二透镜L4之间的间隙明确地将两者区别开。相应地，可以将光学镜头中的多个具有间隔的透镜，沿着光轴由物侧至像侧清楚地界定出第一透镜L3、第二透镜L4、第三透镜L5和第四透镜L6。

需要说明的是，在一些实施例中，配置该光学镜头的图像采集设备可以匹配具有矩形感光面的感光元件，光学镜头的成像面S15与感光元件的感光面重合。此时，光学镜头成像面S15上有效像素区域具有水平方向以及对角线方向，则最大视场角FOV可以理解为光学镜头对角线方向的最大视场角，ImgH可以理解为光学镜头的成像面S15上有效像素区域对角线方向的长度的一半。

根据上述各实施例的描述，以下提出更为具体的实施例及附图予以详细说明。

第一实施例

请参见图3和图4，图3为第一实施例中的光学镜头的结构示意图，光学镜头由物侧至像侧依次包括玻璃盖片(Cover Glass，CG)L1、相位板L2、光阑STO、具有正屈折力的第一透镜L3、具有负屈折力的第二透镜L4、具有正屈折力的第三透镜L5以及具有负屈折力的第四透镜L6。图4由左至右依次为第一实施例中光学镜头的纵向球差、像散及畸变的曲线图，其中像散图和畸变图的参考波长为555nm。

第一透镜L3的物侧面S5于近光轴处为凸面，像侧面S6于近光轴处为凸面；

第二透镜L4的物侧面S7于近光轴处为凹面，像侧面S8于近光轴处为凹面；

第三透镜L5的物侧面S9于近光轴处为凹面，像侧面S10于近光轴处为凸面；

第四透镜L6的物侧面S11于近光轴处为凸面，像侧面S12于近光轴处为凹面。

第一透镜L3、第二透镜L4、第三透镜L5以及第四透镜L6的物侧面和像侧面均为非球面。第一透镜L3、第二透镜L4、第三透镜L5以及第四透镜L6的材质均为塑料。

光学镜头的各项参数由表1给出。其中，表1中的成像面指的是光学镜头的成像面S15。结合图1所示，由物面OBJ至成像面S15的各元件依次按照表1从上至下的各元件的顺序排列。表1中的Y半径为相应面序号的物侧面或像侧面于光轴处的曲率半径。面序号S1和面序号S2分别为玻璃盖片(Cover Glass，CG)的物侧面和像侧面，即光学元件中，面序号较小的表面为物侧面，面序号较大的表面为像侧面。第一透镜L3的“厚度”参数列中的第一个数值为该透镜于光轴上的厚度，第二个数值为该透镜的像侧面至像侧方向的后一表面于光轴上的距离。

需要注意的是，在该实施例及以下各实施例中，光学镜头也可不设置红外滤光片L7，但此时第四透镜L6的像侧面S12至成像面S15的距离保持不变。

在第一实施例中，光学镜头的有效焦距f＝1.10mm，最大视场角FOV＝86°，光圈数FNO＝3.0，TTL＝3.4mm。在第一实施例以及其他实施例中，光学镜头均满足：

0.15mm^-1≤|tan(HFOV)|/TTL≤0.35mm^-1，-40≤f2/f≤-10，可知光学镜头具有微距拍摄(比如成像物距为2mm～4mm)特性。光学镜头的半像高均满足：ImgH＝1.91mm，可知光学镜头能够匹配高像素的感光元件，能够满足高像素、高分辨率的设计要求，光学镜头能够兼顾微距特性与高成像质量的实现。

各透镜的焦距的参考波长均为555nm，折射率和阿贝数的参考波长均为587.56nm(d线，即，氦--黄光谱线)。

表1

进一步地，第一透镜L3、第二透镜L4、第三透镜L5和第四透镜L6的像侧面或物侧面的非球面系数由表2给出。其中，面序号S5和面序号S6分别表示第一透镜L3的物侧面与像侧面，面序号S11和面序号S12分别表示第四透镜的物侧面与像侧面。而从上到下的K-A14分别表示非球面系数的类型，其中，K表示圆锥系数，A4表示四次非球面系数，A6表示六次非球面系数，A8表示八次非球面系数，以此类推。另外，非球面系数公式如下：

其中，Z为非球面上相应点到与表面顶点相切的平面的距离，r为非球面上相应点到光轴的距离，c为非球面顶点的曲率，k为圆锥系数，Ai为非球面面型公式中与第i项高次项相对应的系数。

表2

根据上述所提供的各参数信息，可推得以下数据：

|tan(HFOV)|/TTL	0.27	2*ImgH/EPD	5.14
				f1/f	1.49	f2/f	-19.82

另外，图4包括光学镜头的纵向球面像差图(Longitudinal SphericalAberration)，其表示不同波长的光线经由镜头后的汇聚焦点偏离。纵向球面像差图的纵坐标表示归一化的由光瞳中心至光瞳边缘的光瞳坐标(Normalized Pupil Coordinator)，横坐标表示成像面到光线与光轴交点的距离(单位为mm)。由纵向球面像差图可知，第一实施例中的各波长光线的汇聚焦点偏离程度趋于一致(焦点偏移量均在±0.050mm内)，成像画面中的弥散斑或色晕得到有效抑制。图4还包括光学镜头的场曲图(ASTIGMATIC FIELDCURVES)，其中S曲线代表555nm下的弧矢场曲，T曲线代表555nm下的子午场曲。由图中可知，光学镜头的场曲较小，各视场的场曲和像散均得到了良好的校正，视场中心和边缘均拥有清晰的成像。图4还包括光学镜头的畸变图(DISTORTION)，由图中可知，由主光束引起的图像变形较小，系统的成像质量优良。

第二实施例

请参见图5和图6，图5为第二实施例中的光学镜头的结构示意图，光学镜头由物侧至像侧依次包括玻璃盖片(Cover Glass，CG)L1、相位板L2、光阑STO、具有正屈折力的第一透镜L3、具有负屈折力的第二透镜L4、具有正屈折力的第三透镜L5以及具有负屈折力的第四透镜L6。图6由左至右依次为第二实施例中光学镜头的纵向球差、像散及畸变的曲线图，其中像散图和畸变图的参考波长为555nm。

第一透镜L3的物侧面S5于近光轴处为凸面，像侧面S6于近光轴处为凸面；

第二透镜L4的物侧面S7于近光轴处为凹面，像侧面S8于近光轴处为凹面；

第三透镜L5的物侧面S9于近光轴处为凹面，像侧面S10于近光轴处为凸面；

第四透镜L6的物侧面S11于近光轴处为凸面，像侧面S12于近光轴处为凹面。

第一透镜L3、第二透镜L4、第三透镜L5以及第四透镜L6的物侧面和像侧面均为非球面。第一透镜L3、第二透镜L4、第三透镜L5以及第四透镜L6的材质均为塑料。

另外，光学镜头的各项参数由表3给出，且其中各参数的定义可由第一实施例得出，此处不加以赘述。

各透镜的焦距的参考波长均为555nm，折射率和阿贝数的参考波长均为587.56nm(d线)。

表3

进一步地，光学镜头各透镜像侧面或物侧面的非球面系数由表4给出，且其中各参数的定义可由第一实施例得出，此处不加以赘述。

表4

根据上述所提供的各参数信息，可推得以下数据：

|tan(HFOV)|/TTL	0.28	2*ImgH/EPD	5.14
				f1/f	1.51	f2/f	-20.69

另外，由图6中的像差图可知，光学镜头的纵向球差、场曲和畸变均得到良好的控制，从而该实施例的光学镜头拥有良好的成像品质。

第三实施例

请参见图7和图8，图7为第三实施例中的光学镜头的结构示意图，光学镜头由物侧至像侧依次包括玻璃盖片(Cover Glass，CG)L1、相位板L2、光阑STO、具有正屈折力的第一透镜L3、具有负屈折力的第二透镜L4、具有正屈折力的第三透镜L5以及具有负屈折力的第四透镜L6。图8由左至右依次为第三实施例中光学镜头的纵向球差、像散及畸变的曲线图，其中像散图和畸变图的参考波长为555nm。

第一透镜L3的物侧面S5于近光轴处为凸面，像侧面S6于近光轴处为凸面；

第二透镜L4的物侧面S7于近光轴处为凹面，像侧面S8于近光轴处为凹面；

第三透镜L5的物侧面S9于近光轴处为凹面，像侧面S10于近光轴处为凸面；

第四透镜L6的物侧面S11于近光轴处为凸面，像侧面S12于近光轴处为凹面。

第一透镜L3、第二透镜L4、第三透镜L5以及第四透镜L6的物侧面和像侧面均为非球面。第一透镜L3、第二透镜L4、第三透镜L5以及第四透镜L6的材质均为塑料。

另外，光学镜头的各项参数由表5给出，且其中各参数的定义可由第一实施例得出，此处不加以赘述。

各透镜的焦距的参考波长均为555nm，折射率和阿贝数的参考波长均为587.56nm(d线)。

表5

进一步地，光学镜头各透镜像侧面或物侧面的非球面系数由表6给出，且其中各参数的定义可由第一实施例得出，此处不加以赘述。

表6

根据上述所提供的各参数信息，可推得以下数据：

|tan(HFOV)|/TTL	0.29	2*ImgH/EPD	5.18
				f1/f	1.46	f2/f	-15.78

另外，由图8中的像差图可知，光学镜头的纵向球差、场曲和畸变均得到良好的控制，从而该实施例的光学镜头拥有良好的成像品质。

结合图1和图11所示，本申请另一方面，提供具有上述光学镜头的图像采集装置200，图像采集装置200包括镜座200a和感光元件210，光学镜头的相位板L2及透镜等光学元件可以封装至镜座200a中，以与感光元件210组合形成图像采集装置200。此时，感光元件210的感光面可视为光学镜头的成像面S15。

图像采集装置200还可设置有红外滤光片L7，红外滤光片L7设置于第四透镜L6与感光元件210之间。

感光元件210可以为电荷耦合元件(Charge Coupled Device，CCD)或互补金属氧化物半导体器件(Complementary Metal-Oxide Semiconductor Sensor，CMOS Sensor)。在图像采集装置200中采用上述光学镜头，能够兼顾超微距(毫米量级)拍摄时的小型化与高成像质量。

在一些实施方式中，相位板L2的透明基底设置有凹槽，从而利用凹槽可以提供避空空间，以利于设置其他光学元件，满足光学性能的同时尽可能减小光学镜头沿光轴方向的尺寸，以利于图像采集装置200的整体小型化设计。具体地，在相位板L2组装于光学镜头时，与透明基底相邻的透镜的部分结构收容于凹槽。

需要说明的是，基于微结构层可以是形成于透明基底的像侧面，也可以是形成于透明基底的物侧面，微结构层在透明基底的结构位置具有多种可能。例如，在一些实施方式中，结合图9所示，在透明基底L2A设置有凹槽L2C的实施方式中，微结构层L2B形成于凹槽L2C的底壁。再例如，结合图10所示，微结构层L2B形成于透明基底L2A的背向凹槽L2C的一侧。

结合图11所示，在一些实施方式中，微结构层L2B形成于凹槽L2C的底壁，相位板L2位于第一透镜L3的物侧，第一透镜L3的部分结构收容于凹槽L2C，从而使得光学镜头在满足成像需要的同时，可以做得尽可能小，继而实现小型化。需要说明的是，该实施方式中，微结构层L2B不局限于形成于凹槽L2C的底壁的情形，例如，微结构层L2B也可以是形成于透明基底L2A的背向凹槽L2C的一侧，即，微结构层L2B位于透明基底L2A的物侧面，这样，利用凹槽L2C对第一透镜L3的部分结构进行收容的同时，微结构层L2B可以不受干扰地对入射相位板L2的光线进行相位调整，以适应增大拍摄景深的需要，从而改善微距拍摄的成像质量。

结合图12所示，在另一些实施方式中，相位板L2位于第一透镜L3和第二透镜L4之间，透明基底L2A的背向微结构层L2B的一侧设置有凹槽L2C，第一透镜L3的部分结构收容于凹槽L2C，以利于光学镜头的小型化。需要说明的是，该实施方式中，不局限于透明基底L2A的背向微结构层L2B的一侧设置有凹槽L2C，例如，将微结构层L2B设置在凹槽L2C的底壁，也能够满足相位调整的需要。

对于微结构层L2B在相位板L2的透明基底L2A的结构位置以及相位板L2在光学镜头中的设置位置，在此不再一一赘述。例如，在其他实施方式中，相位板L2位于第三透镜L5和第四透镜L6之间，第三透镜L5的部分结构收容于凹槽L2C，从而利用凹槽L2C对第三透镜L5的收容，减少光学镜头的整体尺寸，以实现小型化。可以理解的是，在该实施方式中，微结构层L2B可以是形成于凹槽L2C的底壁(参阅图9所示)，微结构层L2B也可以是形成于透明基底L2A的背向凹槽L2C的一侧(参阅图9所示)。

透明基底L2A的厚度的取值范围为0.15mm～1.5mm，比如0.15mm、0.35mm、0.75mm、1.15mm或1.5mm。所述微结构层在所述透明基底的厚度方向上的高度的取值范围为2μm～20μm，比如2μm、5μm、10μm、15μm或20μm。透明基底L2A为玻璃材质，透明基底L2A也可以为树脂材质，在此不做限定。

结合图13，在一些实施例中，图像采集装置200可应用于电子设备300中，电子设备300包括壳体310，图像采集装置200设置于壳体310。具体地，电子设备300可以为但不限于便携电话机、视频电话、智能手机、电子书籍阅读器、行车记录仪等车载摄像设备或智能手表等可穿戴装置。当电子设备300为智能手机时，壳体310可以为电子设备300的后盖，继而图像采集装置200作为后置摄像头使用。相应地，在其他实施方式中，图像采集装置200也可以作为电子设备300的前置摄像头使用，在此不再赘述。上述图像采集装置200的电子设备300，能够兼顾超微距(毫米量级)拍摄时的小型化与高成像质量。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，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，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种光学镜头，其特征在于，包括：

透镜，所述透镜的数量为4片，沿着光轴由物侧至像侧的方向，4片所述透镜分别为具有正屈折力的第一透镜、具有负屈折力的第二透镜、具有正屈折力的第三透镜、具有负屈折力的第四透镜；

相位板，位于所述第一透镜的物侧，所述相位板包括透明基底和微结构层，所述微结构层形成于所述透明基底的像侧面或物侧面，所述微结构层的相位分布函数为：z＝a*(x³+y³)；

其中，a为所述微结构层的面型系数，a的取值范围为0.025≤a≤0.035；x、y分别为所述微结构层的笛卡尔坐标，z为所述微结构层在坐标为(x，y)的位置处沿光轴方向的厚度；

所述光学镜头满足以下条件式：

0.27mm^-1≤|tan(HFOV)|/TTL≤0.29mm^-1，-20.69≤f2/f≤-15.78；

其中，tan(HFOV)为所述光学镜头的最大视场角的一半的正切值，TTL为所述光学镜头的最靠近物侧且具有屈折力的光学元件的物侧面至所述光学镜头的成像面于光轴上的距离，f2为所述第二透镜的有效焦距，f为所述光学镜头的有效焦距。

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：

1.0<f1/f≤2.0；

其中，f1为所述第一透镜的有效焦距，f为所述光学镜头的有效焦距。

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：

5.10≤2*ImgH/EPD≤5.20；

其中，ImgH为所述光学镜头的最大视场角所对应的像高的一半，EPD为所述光学镜头的入瞳直径。

4.根据权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，包括光阑，所述光阑设置于所述透明基底，所述光阑环绕所述微结构层设置。

5.根据权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，所述相位板与所述第一透镜之间设置有光阑，沿光轴方向，所述光阑到所述微结构层的距离小于或等于所述光阑到所述第一透镜的物侧面的距离。

6.根据权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，所述透明基底设置有凹槽，与所述透明基底相邻的透镜的部分结构收容于所述凹槽。

7.根据权利要求6所述的光学镜头，其特征在于，所述微结构层形成于所述凹槽的底壁。

8.根据权利要求6所述的光学镜头，其特征在于，所述微结构层形成于所述透明基底的背向所述凹槽的一侧。

9.一种图像采集装置，其特征在于，包括感光元件以及如权利要求1至8任一项所述的光学镜头，所述感光元件沿所述光学镜头的光轴设置于所述光学镜头的像侧，所述感光元件的感光面形成所述光学镜头的成像面。

10.一种电子设备，其特征在于，包括权利要求9所述的图像采集装置。