CN114647066B

CN114647066B - 广角镜头

Info

Publication number: CN114647066B
Application number: CN202210517118.6A
Authority: CN
Inventors: 章彬炜; 谢先国; 曾昊杰
Original assignee: Jiangxi Lianyi Optics Co Ltd
Current assignee: Jiangxi Lianyi Optics Co Ltd
Priority date: 2022-05-13
Filing date: 2022-05-13
Publication date: 2022-10-21
Anticipated expiration: 2042-05-13
Also published as: CN114647066A

Abstract

本发明公开了一种广角镜头，该广角镜头沿光轴从物侧到成像面依次包括：光阑；具有正光焦度的第一透镜，所述第一透镜的像侧面为凸面；具有负光焦度的第二透镜；具有光焦度的第三透镜，所述第三透镜的物侧面在近光轴处为凸面；具有正光焦度的第四透镜，所述第四透镜的物侧面为凹面，所述第四透镜的像侧面为凸面；具有负光焦度的第五透镜，所述第五透镜的物侧面在近光轴处为凸面，所述第五透镜的像侧面在近光轴处为凹面。该广角镜头具有小头部、大广角、高像素的优点。

Description

广角镜头

技术领域

本发明涉及广角镜头技术领域，特别是涉及一种广角镜头。

背景技术

随着图像传感芯片技术的快速发展，像素的尺寸被做的越来越小，相应的，对搭配的摄像头的解析能力的要求也越来越高。

具有摄像功能的电子产品，为迎合市场需求，不仅要求解析能力强，能用于较暗环境，结构小巧的特点，还要求具有大广角的特点，以此满足用户的使用需求。

发明内容

为此，本发明的目的在于提供一种广角镜头，具有小头部、大广角、高像素的优点。

本发明实施例通过以下技术方案实施上述的目的。

本发明提供了一种广角镜头，沿光轴从物侧到成像面依次包括：光阑；具有正光焦度的第一透镜，所述第一透镜的像侧面为凸面；具有负光焦度的第二透镜；具有光焦度的第三透镜，所述第三透镜的物侧面在近光轴处为凸面；具有正光焦度的第四透镜，所述第四透镜的物侧面为凹面，所述第四透镜的像侧面为凸面；具有负光焦度的第五透镜，所述第五透镜的物侧面在近光轴处为凸面，所述第五透镜的像侧面在近光轴处为凹面；其中，所述第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜及第五透镜均为非球面透镜；所述广角镜头满足以下条件式：0.1<DM11/DM52<0.3；其中，DM11表示所述第一透镜的物侧面的有效口径，DM52表示所述第五透镜的像侧面的有效口径。

相较现有技术，本发明提供的广角镜头，通过五片具有特定光焦度及镜片形状的合理搭配，并且在第一透镜之前设有光阑，使得该广角镜头在具有足够成像能力的前提下，能够实现超大角度拍摄，且头部较小，能够满足当下市场需求。

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广角镜头的结构示意图；

图2为本发明第一实施例的广角镜头的场曲曲线图；

图3为本发明第一实施例的广角镜头的畸变曲线图；

图4为本发明第一实施例的广角镜头的轴上点球差色差曲线图；

图5为本发明第一实施例的广角镜头的横向色差曲线图；

图6为本发明第二实施例的广角镜头的结构示意图；

图7为本发明第二实施例的广角镜头的场曲曲线图；

图8为本发明第二实施例的广角镜头的畸变曲线图；

图9为本发明第二实施例的广角镜头的轴上点球差色差曲线图；

图10为本发明第二实施例的广角镜头的横向色差曲线图；

图11为本发明第三实施例的广角镜头的结构示意图；

图12为本发明第三实施例的广角镜头的场曲曲线图；

图13为本发明第三实施例的广角镜头的畸变曲线图；

图14为本发明第三实施例的广角镜头的轴上点球差色差曲线图；

图15为本发明第三实施例的广角镜头的横向色差曲线图；

图16为本发明第四实施例的广角镜头的结构示意图；

图17为本发明第四实施例的广角镜头的场曲曲线图；

图18为本发明第四实施例的广角镜头的畸变曲线图；

图19为本发明第四实施例的广角镜头的轴上点球差色差曲线图；

图20为本发明第四实施例的广角镜头的横向色差曲线图。

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。

本发明提出一种广角镜头，沿光轴从物侧到成像面依次包括：光阑、第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜以及滤光片。

其中，第一透镜具有正光焦度，第一透镜的像侧面为凸面；

第二透镜具有负光焦度；

第三透镜具有光焦度，第三透镜的物侧面在近光轴处为凸面；

第四透镜具有正光焦度，第四透镜的物侧面为凹面，第四透镜的像侧面为凸面；

第五透镜具有负光焦度，第五透镜的物侧面在近光轴处为凸面，第五透镜的像侧面在近光轴处为凹面；

在一些实施方式中，所述广角镜头满足条件式：

0.1<DM11/DM52<0.3；（1）

其中，DM11表示所述第一透镜的物侧面的有效口径，DM52表示所述第五透镜的像侧面的有效口径。

满足条件式（1）时，可以控制头部尺寸与镜头整体尺寸的占比，在满足足够成像能力的情况下实现小头部效果，有利于增加安装该广角镜头的设备的屏占比。

在一些实施方式中，所述广角镜头满足以下条件式：

0.7<f*tan(FOV/2)*(1+Distortion)/TTL<0.9；（2）

其中，TTL表示所述广角镜头的光学总长，f表示所述广角镜头的有效焦距，FOV表示所述广角镜头的最大视场角，Distortion表示所述广角镜头在最大视场角处的光学畸变。

满足条件式（2）时，可用来约束光学总长，在满足最大成像圆的情况下减小光学总长，从而实现“超薄”效果，迎合当下市场需求。

在一些实施方式中，所述广角镜头满足以下条件式：

126°<FOV<130°；（3）

其中，FOV表示所述广角镜头的最大视场角。

满足条件式（3）时，可用来限制视场角范围，实现超大角度拍摄，用以满足用户的使用需求。

在一些实施方式中，所述广角镜头满足以下条件式：

-0.5mm^-1<(AC34/CT4)/R41<0；（4）

其中，CT4表示所述第四透镜的中心厚度，AC34表示所述第三透镜与所述第四透镜在光轴上的空气间距，R41表示所述第四透镜的物侧面的曲率半径。

满足条件式（4）时，能够合理的控制第三透镜像侧面到第四透镜的物侧面的距离，既能有效改善像差，又能有效降低镜头的光学总长。

在一些实施方式中，所述广角镜头满足以下条件式：

2mm<f*(R41+R42)/(R41-R42)<4mm；（5）

其中，f表示所述广角镜头的有效焦距，R41表示所述第四透镜的物侧面的曲率半径，R42表示所述第四透镜的像侧面的曲率半径。

满足条件式（5）时，能通过控制第四透镜的形状，有效改善像差，提高成像质量，同时通过形状的合理控制，也有利于镜片的成型，降低镜片制作成本。

在一些实施方式中，所述广角镜头满足以下条件式：

2.5<D/DM21<3.7；（6）

其中，D表示所述广角镜头的光阑直径，DM21表示所述第二透镜的物侧面的有效口径。

满足条件式（6）时，可用于控制光线从光阑的孔径到第二透镜间的传播，可减小光线传递过程中光通量的损耗，有利于提高成像质量，使得该广角镜头在较暗的环境中也能正常拍摄。

在一些实施方式中，所述广角镜头满足以下条件式：

-0.1 mm^-1<（R12/R11）/TTL<1 mm^-1；（7）

其中，R12表示所述第一透镜的像侧面的曲率半径，R11表示所述第一透镜的物侧面的曲率半径，TTL表示所述广角镜头的光学总长。

满足条件式（7）时，可控制通过第一透镜的光线的出射角度，保证最大成像范围的同时减小第一透镜与第二透镜的空气间隙，进而有效减小光学总长，使镜头的结构更加紧凑小巧。

在一些实施方式中，所述广角镜头满足以下条件式：

0.1 mm^-2<(1/f4-1/f3)/TTL<0.3 mm^-2；（8）

其中，f3表示所述第三透镜的有效焦距，f4表示所述第四透镜的有效焦距，TTL表示所述广角镜头的光学总长。

满足条件式（8）时，能够使第三透镜分摊第四透镜的偏心敏感度，提升优化空间，从而进一步提高成像能力。

在一些实施方式中，所述广角镜头满足以下条件式：

0.2<CT5/ET5<0.8；（9）

其中，CT5表示所述第五透镜的中心厚度，ET5表示所述第五透镜的边缘厚度。

满足条件式（9）时，可降低第五透镜在这个光学系统的资源占有率，减小其对光学性能的制约，能有效提高解像，从而提升成像能力。

在一些实施方式中，所述广角镜头满足以下条件式：

1<ET5/R52<3.2；（10）

其中，ET5表示所述第五透镜的边缘厚度，R52表示所述第五透镜的像侧面的曲率半径。

满足条件式（10）时，能够协调第五透镜的边厚，使得能在满足超大广角的技术特点前提下，降低成型难度，有利于镜片成型。

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，广角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。

本发明各个实施例中非球面镜头的表面形状均满足下列方程：

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，k为二次曲面系数，A_2i为第2i阶的非球面面型系数。

在以下各个实施例中，广角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

请参照图1，所示为本发明第一实施例提供的广角镜头100的结构示意图，该广角镜头100沿光轴从物侧到成像面S13依次包括：光阑ST，第一透镜L1，第二透镜L2，第三透镜L3，第四透镜L4以及第五透镜L5。

第一透镜L1为具有正光焦度的塑胶非球面透镜，第一透镜的物侧面S1在近光轴处为凸面，第一透镜的像侧面S2为凸面；

第二透镜L2为具有负光焦度的塑胶非球面透镜，第二透镜的物侧面S3为凹面，第二透镜的像侧面S4在近光轴处为凸面；

第三透镜L3为具有正光焦度的塑胶非球面透镜，第三透镜的物侧面S5在近光轴处为凸面，第三透镜的像侧面S6在近光轴处为凹面；

第四透镜L4为具有正光焦度的塑胶非球面透镜，第四透镜的物侧面S7为凹面，第四透镜的像侧面S8为凸面；

第五透镜L5为具有负光焦度的塑胶非球面透镜，第五透镜的物侧面S9在近光轴处为凸面，第五透镜的像侧面S10在近光轴处为凹面；

滤光片G1的物侧面为S11、像侧面为S12。

本实施例提供的广角镜头100中各个透镜的相关参数如表1所示。其中，R代表曲率半径（单位：mm），d代表光学表面间距（单位：mm），n_d代表材料的d线折射率，V_d代表材料的阿贝数。

表1

本实施例中的广角镜头100的各非球面的面型系数如表2所示。

表2

在本实施例中，广角镜头100的场曲、畸变、轴上点球差色差和横向色差的曲线图分别如图2、图3、图4和图5所示，由图2至图5可以看出，场曲控制在±0.1mm以内，光学畸变控制在±30%以内，最短波长与最大波长轴向色差控制在±0.02mm以内，不同视场内各波长相对于中心波长的色差都控制在±2微米内，说明广角镜头100的场曲、畸变和色差都被良好地校正。

第二实施例

本实施例提供的广角镜头200的结构示意图请参阅图6，本实施例中的广角镜头200与第一实施例中的广角镜头100相比，不同之处主要在于：第三透镜L3、第四透镜L4以及第五透镜L5的面型与厚度不同且各透镜采用了成本更低的镜片成型材料，同时也对场曲和畸变作了进一步优化。

本实施例提供广角镜头200中各个镜片的相关参数如表3所示。

表3

本实施例中的广角镜头200的各非球面的面型系数如表4所示。

表4

在本实施例中，广角镜头200的场曲、畸变、轴上点球差色差和横向色差的曲线图分别如图7、图8、图9和图10所示，由图7至图10可以看出，场曲控制在±0.1mm以内，光学畸变控制在±25%以内，最短波长与最大波长轴向色差控制在±0.02mm以内，不同视场内各波长相对于中心波长的色差都控制在±2微米内，说明广角镜头200的场曲、畸变和色差都被良好地校正。

第三实施例

本实施例提供的广角镜头300的结构示意图请参阅图11，本实施例中的广角镜头300的结构与第一实施例中的广角镜头100相比，不同之处主要在于：第三透镜L3和第四透镜L4的面型与厚度不同，且各透镜的材料等参数有差异。

本实施例提供的广角镜头300中各个镜片的相关参数如表5所示。

表5

本实施例中的广角镜头300的各非球面的面型系数如表6所示。

表6

在本实施例中，广角镜头300的场曲、畸变、轴上点球差色和横向色差的曲线图分别如图12、图13、图14和图15所示，由图12至图15可以看出，场曲控制在±0.1mm以内，光学畸变控制在±30%以内，最短波长与最大波长轴向色差控制在±0.03mm以内，不同视场内各波长相对于中心波长的色差都控制在±2微米内，说明广角镜头300的场曲、畸变和色差都被良好地校正。

第四实施例

本实施例提供的广角镜头400的结构示意图请参阅图16，本实施例中的广角镜头400的结构与第一实施例中的广角镜头100相比，不同之处主要在于：第三透镜L3、第四透镜L4及第五透镜L5的面型与厚度不同，且各透镜的材料有所不同，同时对场曲作了进一步优化。

本实施例中的广角镜头400中各个镜片的相关参数如表7所示。

表7

本实施例中的广角镜头400的各非球面的面型系数如表8所示。

表8

在本实施例中，广角镜头400的场曲、畸变、轴上点球差色差和横向色差的曲线图分别如图17、图18、图19和图20所示，由图17至图20可以看出，场曲控制在±0.05mm以内，光学畸变控制在±25%以内，最短波长与最大波长轴向色差控制在±0.02mm以内，不同视场内各波长相对于中心波长的色差都控制在±2微米内，说明广角镜头400的场曲、畸变和色差都被良好地校正。

表9是上述四个实施例对应的光学特性，主要包括广角镜头的有效焦距f、光学总长TTL、在最大视场角处的光学畸变Distortion以及与上述每个条件式对应的数值。

表9

综上，本发明提供的广角镜头至少具有以下优点：

（1）第一透镜的有效口径与第五透镜的有效口径的比值仅在0.2左右，使得该广角镜头具有小头部的特点，能使装有该广角镜头的电子设备（例如手机）能够提高屏占比，迎合市场需求。

（2）采用五片具有特定光焦度的塑胶非球面镜片，通过特定面型、不同光焦度的合理搭配，使得该广角镜头具有很强成像能力，能够满足当下市场对高清镜头的需求。

（3）与常规的、由五片镜片组成的广角镜头相比，本发明的广角镜头能将光学总长控制在4mm以内，这使得其具有超薄的特点，满足客户对超薄产品的需求。

（4）拍摄角度最大可达128.4°，具有大广角的特点，能够给用户带来更好的广角拍摄体验。

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，本发明的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

1.一种广角镜头，其特征在于，共五片透镜，沿光轴从物侧到成像面依次包括：

光阑；

具有正光焦度的第一透镜，所述第一透镜的像侧面为凸面；

具有负光焦度的第二透镜；

具有光焦度的第三透镜，所述第三透镜的物侧面在近光轴处为凸面；

具有正光焦度的第四透镜，所述第四透镜的物侧面为凹面，所述第四透镜的像侧面为凸面；

具有负光焦度的第五透镜，所述第五透镜的物侧面在近光轴处为凸面，所述第五透镜的像侧面在近光轴处为凹面；

其中，所述第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜及第五透镜均为非球面透镜；

所述广角镜头满足以下条件式：

0.1<DM11/DM52<0.3；

126°<FOV<130°；

-0.247mm^-1≤(AC34/CT4)/R41<0；

其中，DM11表示所述第一透镜的物侧面的有效口径，DM52表示所述第五透镜的像侧面的有效口径，FOV表示所述广角镜头的最大视场角，CT4表示所述第四透镜的中心厚度，AC34表示所述第三透镜与所述第四透镜在光轴上的空气间距，R41表示所述第四透镜的物侧面的曲率半径。

2.根据权利要求1所述的广角镜头，其特征在于，所述广角镜头满足以下条件式：

0.7<f*tan(FOV/2)*(1+Distortion)/TTL<0.9；

3.根据权利要求1所述的广角镜头，其特征在于，所述广角镜头满足以下条件式：

2mm<f*(R41+R42)/(R41-R42)<4mm；

4.根据权利要求1所述的广角镜头，其特征在于，所述广角镜头满足以下条件式：

2.5<D/DM21<3.7；

5.根据权利要求1所述的广角镜头，其特征在于，所述广角镜头满足以下条件式：

-0.1 mm^-1<（R12/R11）/TTL<1 mm^-1；

6.根据权利要求1所述的广角镜头，其特征在于，所述广角镜头满足以下条件式：

0.1 mm^-2<(1/f4-1/f3)/TTL<0.3 mm^-2；

7.根据权利要求1所述的广角镜头，其特征在于，所述广角镜头满足以下条件式：

0.2<CT5/ET5≤0.635；

8.根据权利要求1所述的广角镜头，其特征在于，所述广角镜头满足以下条件式：

1<ET5/R52<3.2；