CN114563865B

CN114563865B - 光学镜头及成像设备

Info

Publication number: CN114563865B
Application number: CN202210462995.8A
Authority: CN
Inventors: 于笑枝; 胡芬; 曾昊杰; 章彬炜
Original assignee: Jiangxi Lianyi Optics Co Ltd
Current assignee: Jiangxi Lianyi Optics Co Ltd
Priority date: 2022-04-29
Filing date: 2022-04-29
Publication date: 2022-09-23
Anticipated expiration: 2042-04-29
Also published as: CN114563865A

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：具有负光焦度的第一透镜，其物侧面为凸面、像侧面为凹面；具有正光焦度的第二透镜，其物侧面为凸面、像侧面为凹面；光阑；具有正光焦度的第三透镜，其像侧面为凸面；具有负光焦度的第四透镜，其像侧面为凹面；具有正光焦度第五透镜，其物侧面在近光轴处为凹面、像侧面为凸面；具有负光焦度第六透镜，其物侧面在近光轴处为凸面、其像侧面在近光轴处为凹面。该光学镜头具有高像素、小型化的优点。

Description

光学镜头及成像设备

技术领域

本发明涉及成像镜头技术领域，特别是涉及一种光学镜头及成像设备。

背景技术

随着各类社交软件的流行，人们对于相机、智能手机等电子设备的摄像功能使用日渐频繁，对于摄像镜头光学性能的要求也越来越高。

常见的六片式光学镜头虽然已经具有良好的光学性能，但是无法较好的满足目前使用者对高像素的追求。基于此，开发出一种兼具小型化与高像素的六片式光学镜头，即为本发明的研发目的。

发明内容

为此，本发明的目的在于提供一种光学镜头及成像设备，具有高像素、小型化的优点。

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，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；具有正光焦度的第二透镜，所述第二透镜的物侧面为凸面，所述第二透镜的像侧面为凹面；光阑；具有正光焦度的第三透镜，所述第三透镜的像侧面为凸面；具有负光焦度的第四透镜，所述第四透镜的像侧面为凹面；具有正光焦度第五透镜，所述第五透镜的物侧面在近光轴处为凹面，所述第五透镜的像侧面为凸面；具有负光焦度第六透镜，所述第六透镜的物侧面在近光轴处为凸面，所述第六透镜的像侧面在近光轴处为凹面；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。

相较现有技术，本发明提供的光学镜头及成像设备，采用六片具有特定光焦度的镜片，并且采用特定的表面形状搭配和合理的光焦度分配，在满足高像素的同时结构更加紧凑，从而较好地实现了镜头小型化与高像素的均衡。

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的光学镜头的结构示意图；

图2为本发明第一实施例的光学镜头的场曲曲线图；

图3为本发明第一实施例的光学镜头的f-tanθ畸变曲线图；

图4为本发明第一实施例的光学镜头的垂轴色差曲线图；

图5为本发明第二实施例的光学镜头的结构示意图；

图6为本发明第二实施例的光学镜头的场曲曲线图；

图7为本发明第二实施例的光学镜头的f-tanθ畸变曲线图；

图8为本发明第二实施例的光学镜头的垂轴色差曲线图；

图9为本发明第三实施例的光学镜头的结构示意图；

图10为本发明第三实施例的光学镜头的场曲曲线图；

图11为本发明第三实施例的光学镜头的f-tanθ畸变曲线图；

图12为本发明第三实施例的光学镜头的垂轴色差曲线图；

图13为本发明第四实施例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。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。在说明书全文中，相同的附图标号指代相同的元件。

本发明提出一种光学镜头，沿光轴从物侧到成像面依次包括：第一透镜，第二透镜，光阑，第三透镜，第四透镜，第五透镜，第六透镜，滤光片。

其中，第一透镜具有负光焦度，第一透镜物侧面为凸面，第一透镜的像侧面为凹面；

第二透镜具有正光焦度，第二透镜的物侧面为凸面，第二透镜的像侧面为凹面；

第三透镜具有正光焦度，第三透镜的像侧面为凸面；

第四透镜具有负光焦度，第四透镜的像侧面为凹面；

第五透镜具有正光焦度，第五透镜额物侧面在近光轴处为凹面，第五透镜的像侧面为凸面；

第六透镜具有负光焦度，第六透镜的物侧面在近光轴处为凸面，第六透镜的像侧面在近光轴处为凹面。

在一些实施方式中，所述光学镜头满足以下条件式：

0.1mm^-1<tan(HFOV)/DM11<0.15mm^-1；（1）

其中，HFOV表示所述光学镜头的最大半视场角，DM11表示所述第一透镜的物侧面的有效直径。满足条件式（1），能够合理控制所述第一透镜的有效口径，有利于缩小镜头头部尺寸，实现所述光学镜头的小型化。

在一些实施方式中，所述光学镜头满足以下条件式：

0.75<f1/f12<1.1；（2）

0.1<SAG11/DM11<0.25；（3）

其中，f1表示所述第一透镜的有效焦距，f12表示所述第一透镜、第二透镜的合成有效焦距，SAG11表示所述第一透镜的物侧面与光轴的交点至所述第一透镜的物侧面的最大有效半口径顶点的轴上距离，DM11表示所述第一透镜的物侧面的有效直径。满足条件式（2）和（3），能够合理控制第一透镜和第二透镜的光焦度的分布与第一透镜的物侧面的形状，有利于避免反曲的发生。

在一些实施方式中，所述光学镜头满足以下条件式：

0.25<CT2/DM21 <0.35；（4）

0.15<DM22/TTL<0.2；（5）

其中，CT2表示所述第二透镜在光轴上的中心厚度，DM21表示所述第二透镜的物侧面的有效直径，DM22表示所述第二透镜的像侧面的有效直径，TTL表示所述光学镜头的光学总长。满足条件式（4）和（5），能够合理地控制所述第二透镜的厚度与口径，加大光线的偏折程度，有利于镜头光学总长的缩短。

在一些实施方式中，所述光学镜头满足以下条件式：

0<CT34/TTL<0.02；（6）

其中，CT34表示所述第三透镜的像侧面与所述第四透镜的物侧面在光轴上的距离，TTL表示所述光学镜头的光学总长。满足条件式（6），能够合理控制第三透镜与第四透镜之间的空气间隙，使镜头结构更加紧凑，有利于实现镜头的小型化。

在一些实施方式中，所述光学镜头满足以下条件式：

-4.5<(f1+f4)/f<-3；（7）

其中，f1表示所述第一透镜的有效焦距，f4表示所述第四透镜的有效焦距，f表示所述光学镜头的有效焦距。满足条件式（7），能够合理地分配第一透镜、第四透镜的焦距，有利于减缓光线通过第一透镜、第四透镜时的偏折程度，降低系统敏感性。

在一些实施方式中，所述光学镜头满足以下条件式：

2<|SAG42/SAG41|<4；（8）

其中，SAG41表示所述第四透镜的物侧面与光轴的交点至所述第四透镜的物侧面的最大有效半口径顶点的轴上距离，SAG42表示所述第四透镜的像侧面与光轴的交点至所述第四透镜的像侧面的最大有效半口径顶点的轴上距离。满足条件式（8），能够合理分配矢高，控制第四透镜的面型，有利于校正所述光学镜头的像差与畸变。

在一些实施方式中，所述光学镜头满足以下条件式：

0.15<(f6+f5)/(f6-f5)<0.3；（9）

其中，f5表示所述第五透镜的有效焦距，f6表示所述第六透镜的有效焦距。满足条件式（9），能够合理分配光学镜头的正光焦度，有利于避免因单一透镜敏感度过高而造成的良率低的问题。

在一些实施方式中，所述光学镜头满足以下条件式：

-1.5<f6/f<-1；（10）

0.3<|f6|/TTL<0.5；（11）

其中，f6表示所述第六透镜的有效焦距，f表示所述光学镜头的有效焦距，TTL表示所述光学镜头的光学总长。满足条件式（10）和（11），能够合理控制第六透镜的焦距占比，在维持镜头小型化的同时，较好地校正所述光学镜头的系统像差。

在一些实施方式中，光学镜头满足以下条件式：

0.9<DM61/DM62<1；（12）

其中，DM61表示所述第六透镜的物侧面的有效直径，DM62表示所述第六透镜的像侧面的有效直径。满足条件式（12），能够合理控制第六透镜的面型，有利于降低镜片成型与镜头组装的难度，提升所述光学镜头的生产良率。

在一些实施例中，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均为非球面镜片。

下面分多个实施例对本发明进行进一步的说明。在各个实施例中，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。下述实施例仅为本发明的较佳实施方式，但本发明的实施方式并不仅仅受下述实施例的限制，其他的任何未背离本发明创新点所作的改变、替代、组合或简化，都应视为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

在本发明各个实施例中，各个透镜的非球面面型均满足如下方程式：

；

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，k为二次曲面系数，A_2i为第2i阶的非球面面型系数。

第一实施例

如图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沿光轴从物侧到成像面S15依次包括：第一透镜L1，第二透镜L2，光阑ST，第三透镜L3，第四透镜L4，第五透镜L5，第六透镜L6，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具有正光焦度，第二透镜的物侧面S3为凸面，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在近光轴处为凹面，第三透镜的像侧面S6为凸面；

第四透镜L4具有负光焦度，第四透镜的物侧面S7在近光轴处为凸面，第四透镜的像侧面S8为凹面；

第五透镜L5具有正光焦度，第五透镜的物侧面S9在近光轴处为凹面，第五透镜的像侧面S10为凸面；

第六透镜L6具有负光焦度，第六透镜的物侧面S11在近光轴处为凸面，第六透镜的像侧面S12在近光轴处为凹面。

滤光片G1的物侧面为S13、像侧面为S14。

具体的，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，其中R代表曲率半径（单位：毫米），d代表光学表面间距（单位：毫米），N_d代表材料的d线折射率，V_d代表材料的阿贝数。

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

在本实施例中，光学镜头100的场曲曲线、光学畸变和垂轴色差的曲线图分别如图2、图3和图4所示。

图2的场曲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：毫米），纵轴表示视场角（单位：度）。从图2中可看出两个方向像面的场曲控制在±0.1mm以内，说明光学镜头100的场曲矫正良好。

图3的畸变曲线表示成像面上不同像高处的f-tanθ畸变。其中，图3中横轴表示f-tanθ畸变百分比，纵轴表示视场角（单位：度）。从图中可以看出光学畸变控制在±2.3%以内，说明光学镜头100的畸变得到良好的矫正。

图4的垂轴色差曲线表示各波长相对于中心波长（0.546um）在成像面上不同像高处的色差。其中，图4中横轴表示各波长相对中心波长的垂轴色差值（单位：微米），纵轴表示归一化视场角。从图4中可以看出，最长波长与最短波长的垂轴色差控制在±5.6 um以内，说明该光学镜头100能够有效地矫正边缘视场的像差以及整个像面的二级光谱。

第二实施例

本实施例提供的光学镜头200的结构示意图请参阅图5，本实施例中的光学镜头200的结构与第一实施例中的光学镜头100的结构基本相同。

本实施例提供的光学镜头200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200的各非球面的面型系数如表4所示。

表4

在本实施例中，光学镜头200的场曲曲线、光学畸变和垂轴色差的曲线图分别如图6、图7和图8所示。

图6表示子午像面和弧矢像面的弯曲程度。从图6中可看出，子午像面与弧矢像面的场曲控制在±0.3mm以内，说明光学镜头200的场曲矫正良好。

图7表示成像面上不同像高处的f-tanθ畸变。从图7中可以看出光学畸变控制在2.6%以内，说明光学镜头200的畸变得到良好的矫正。

图8表示各波长相对于中心波长（0.546um）在成像面上不同像高处的色差。从图8中可以看出，最长波长与最短波长的垂轴色差控制在4.6um以内，说明该光学镜头200能够有效地矫正边缘视场的像差以及整个像面的二级光谱。

第三实施例

本实施例提供的光学镜头300的结构示意图请参阅图9，本实施例中的光学镜头300的结构与第一实施例中的光学镜头100的结构基本相同，不同之处在于，本实施例中，第三透镜的物侧面S5在近光轴处为凸面。

本实施例提供的光学镜头200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300的各非球面的面型系数如表6所示。

表6

在本实施例中，光学镜头300的场曲曲线、光学畸变和垂轴色差的曲线图分别如图10、图11和图12所示。

图10表示子午像面和弧矢像面的弯曲程度。从图10中可看出子午像面与弧矢像面的场曲控制在±0.15mm以内，说明光学镜头300的场曲矫正良好。

图11表示成像面上不同像高处的f-tanθ畸变。从图11中可以看出光学畸变控制在±2.5%以内，说明光学镜头300的畸变得到良好的矫正。

图12表示各波长相对于中心波长（0.546um）在成像面上不同像高处的色差。从图12中可以看出，最长波长与最短波长的垂轴色差控制在4.5 um以内，说明该光学镜头300能够有效地矫正边缘视场的像差以及整个像面的二级光谱。

表7是上述三个实施例对应的光学特性，主要包括光学镜头的有效焦距f、光学总长TTL、最大半视场角HFOV，第二透镜的有效焦距f2，第三透镜的有效焦距f3，以及与上述每个条件式对应的数值。

表7

综上，本发明提供的光学镜头具有以下优点：

（1）本发明实施例提供的光学镜头由于光阑及各透镜形状设置合理，有利于缩短镜头总长，更好的均衡了小型化和高像素的设计要求。

（2）采用六片具有特定光焦度的非球面镜片，通过特定的表面形状搭配，较好地矫正了镜头的畸变、色差及像差，使得镜头具有较高的成像质量。

第四实施例

请参阅图13，所示为本发明第四实施例提供的成像设备400，该成像设备400可以包括成像元件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。

该成像设备400可以是手机、平板、相机以及其它任意一种形态的装载了上述光学镜头的电子设备。

本实施例提供的成像设备400包括光学镜头100，由于光学镜头100具有高像素、小型化的优点，具有光学镜头100的成像设备400也具有高像素、小型化的优点。

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，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；

具有正光焦度的第二透镜，所述第二透镜的物侧面为凸面，所述第二透镜的像侧面为凹面；

光阑；

具有正光焦度的第三透镜，所述第三透镜的像侧面为凸面；

具有负光焦度的第四透镜，所述第四透镜的像侧面为凹面；

具有正光焦度第五透镜，所述第五透镜的物侧面在近光轴处为凹面，所述第五透镜的像侧面为凸面；

具有负光焦度第六透镜，所述第六透镜的物侧面在近光轴处为凸面，所述第六透镜的像侧面在近光轴处为凹面；

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非球面镜片；

所述光学镜头满足以下条件式：

0.75<f1/f12<1.1；

0.1<SAG11/DM11<0.25；

其中，f1表示所述第一透镜的有效焦距，f12表示所述第一透镜、第二透镜的合成有效焦距，SAG11表示所述第一透镜的物侧面与光轴的交点至所述第一透镜的物侧面的最大有效半口径顶点的轴上距离，DM11表示所述第一透镜的物侧面的有效直径。

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：

0.1mm^-1<tan(HFOV)/DM11<0.15mm^-1；

其中，HFOV表示所述光学镜头的最大半视场角，DM11表示所述第一透镜的物侧面的有效直径。

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：

0.25<CT2/DM21 <0.35；

0.15<DM22/TTL<0.2；

其中，CT2表示所述第二透镜在光轴上的中心厚度，DM21表示所述第二透镜的物侧面的有效直径，DM22表示所述第二透镜的像侧面的有效直径，TTL表示所述光学镜头的光学总长。

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：

0<CT34/TTL<0.02；

其中，CT34表示所述第三透镜的像侧面与所述第四透镜的物侧面在光轴上的距离，TTL表示所述光学镜头的光学总长。

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：

-4.5<(f1+f4)/f<-3；

其中，f1表示所述第一透镜的有效焦距，f4表示所述第四透镜的有效焦距，f表示所述光学镜头的有效焦距。

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：

2<|SAG42/SAG41|<4；

其中，SAG41表示所述第四透镜的物侧面与光轴的交点至所述第四透镜的物侧面的最大有效半口径顶点的轴上距离，SAG42表示所述第四透镜的像侧面与光轴的交点至所述第四透镜的像侧面的最大有效半口径顶点的轴上距离。

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：

0.15<(f6+f5)/(f6-f5)<0.3；

其中，f5表示所述第五透镜的有效焦距，f6表示所述第六透镜的有效焦距。

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：

-1.5<f6/f<-1；

0.3<|f6|/TTL<0.5；

其中，f表示所述光学镜头的有效焦距，f6表示所述第六透镜的有效焦距，TTL表示所述光学镜头的光学总长。

9.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：

0.9<DM61/DM62<1；

其中，DM61表示所述第六透镜的物侧面的有效直径，DM62表示所述第六透镜的像侧面的有效直径。

10.一种成像设备，其特征在于，包括如权利要求1-9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。