CN114721135B

CN114721135B - 光学成像镜头

Info

Publication number: CN114721135B
Application number: CN202210638555.3A
Authority: CN
Inventors: 廖宝发; 魏文哲; 王克民
Original assignee: Jiangxi Lianchuang Electronic Co Ltd
Current assignee: Jiangxi Lianchuang Electronic Co Ltd
Priority date: 2022-06-08
Filing date: 2022-06-08
Publication date: 2022-10-25
Anticipated expiration: 2042-06-08
Also published as: CN114721135A

Abstract

本发明公开了一种光学成像镜头，该光学成像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，其物侧面和像侧面均为凹面；具有正光焦度的第二透镜，其物侧面和像侧面均为凸面；光阑；具有正光焦度的第三透镜，其物侧面和像侧面均为凸面；具有负光焦度的第四透镜，其物侧面为凹面，且第三透镜和第四透镜组成胶合透镜；具有负光焦度的第五透镜，其物侧面为凹面、像侧面为凸面；具有正光焦度的第六透镜，其物侧面为凸面。该光学成像镜头具有低色散、高相对照度及低生产成本的优点。

Description

光学成像镜头

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成像镜头。

背景技术

近几年，伴随着汽车行业的蓬勃发展，自动化以及车内监控和感应系统都开始快速发展起来，而车载镜头作为自动驾驶辅助系统的关键部件也迎来了较快发展。车载镜头的高成像质量和可靠性越来越被汽车厂家所考虑。

在汽车自动化需求越来越高的今天，车载镜头作为汽车获取外界环境信息不可缺少的媒介，对于数量的需求也越来越大，降低车载镜头成本以及提高成像品质成为汽车行业的迫切需求。对于传统高像质的车载镜头，为了提升成像品质，采用添加镜片或者使用玻璃非球面的方式，添加镜片或者是添加非球面玻璃镜片都将大大提高生产成本，不利于市场的推广应用。

发明内容

为此，本发明的目的在于提供一种光学成像镜头，具有低色散、高相对照度及低生产成本的优点。

本发明实施例通过以下技术方案实施上述的目的。

本发明提供了一种光学成像镜头，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和像侧面均为凹面；具有正光焦度的第二透镜，所述第二透镜的物侧面和像侧面均为凸面；光阑；具有正光焦度的第三透镜，所述第三透镜的物侧面和像侧面均为凸面；具有负光焦度的第四透镜，所述第四透镜的物侧面为凹面，且所述第三透镜和所述第四透镜组成胶合透镜；具有负光焦度的第五透镜，所述第五透镜的物侧面为凹面，所述第五透镜的像侧面为凸面；具有正光焦度的第六透镜，所述第六透镜的物侧面为凸面；其中，所述光学成像镜头包含至少一个玻璃透镜和一个塑胶透镜。

相较现有技术，本发明提供的光学成像镜头，采用六片玻塑混合镜片，通过合理分配各透镜的光焦度及面型，不仅能够使镜头具有较低的生产成本，同时具有较大的光圈值，使镜头在明暗环境中均能实现较好的成像；而且在450nm-650nm波段范围内色差矫正良好、低色散，且边缘视场相对照度高，无暗角，具有高分辨率、高成像质量的优点。

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成像镜头的结构示意图；

图2为本发明第一实施例的光学成像镜头的垂轴色差曲线图；

图3为本发明第一实施例的光学成像镜头的相对照度曲线图；

图4为本发明第二实施例的光学成像镜头的结构示意图；

图5为本发明第二实施例的光学成像镜头的垂轴色差曲线图；

图6为本发明第二实施例的光学成像镜头的相对照度曲线图；

图7为本发明第三实施例的光学成像镜头的结构示意图；

图8为本发明第三实施例的光学成像镜头的垂轴色差曲线图；

图9为本发明第三实施例的光学成像镜头的相对照度曲线图。

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。

本发明提出一种光学成像镜头，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。

其中，第一透镜具有负光焦度，第一透镜的物侧面和像侧面均为凹面；

第二透镜具有正光焦度，第二透镜的物侧面和像侧面均为凸面；

第三透镜具有正光焦度，第三透镜的物侧面和像侧面均为凸面；

第四透镜具有负光焦度，第四透镜的物侧面为凹面，且第三透镜和第四透镜组成胶合透镜；

第五透镜具有负光焦度，第五透镜的物侧面为凹面，像侧面为凸面；

第六透镜具有正光焦度，第六透镜的物侧面为凸面；

为更好实现镜头的高品质成像与低成本的均衡，所述光学成像镜头中包含至少一个玻璃透镜和一个塑胶透镜；具体地，所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜和所述第四透镜均为玻璃球面镜片，所述第五透镜和所述第六透镜均为塑胶非球面镜片，前四个透镜采用玻璃材质，后两个透镜采用塑胶材质，玻塑混合的搭配能够实现镜头在-40~85℃温度范围内不跑焦、成像性能稳定，克服了塑胶非球面透镜由于膨胀系数大，容易在高低温环境下造成焦点漂移的困难，同时还有效降低了成本。

在一些实施方式中，所述光学成像镜头满足以下条件式：

-3.5<f5/f<-0.5；（1）

其中，f5表示第五透镜的焦距，f表示所述光学成像镜头的有效焦距。满足条件式（1），通过控制第五透镜的焦距占比，有利于降低高低温变化时第五透镜采用塑胶材质对光学系统整体解像的影响，提高光学系统的热稳定性，使镜头在高低温中均具有良好的成像质量。

在一些实施方式中，所述光学成像镜头满足以下条件式：

0.3<R51/R52<1；（2）

-3<f5/f6<-0.5；（3）

其中，f5、f6分别表示第五透镜、第六透镜的焦距，R51和R52分别表示第五透镜的物侧面和像侧面的曲率半径。满足条件式（2），通过合理设置第五透镜的面型，便于控制光线在第五透镜两个表面上的入射角和出射角范围，能够更好减小第五透镜前后表面光线反射的鬼影能量。满足条件式（3），通过合理搭配第五、六塑胶镜片的焦距比，能够更好控制鬼影聚焦位置和芯片的相对距离，有利于增大鬼影在像面上的弥散斑，减小鬼影能量，实现镜头的高品质成像。

在一些实施方式中，所述光学成像镜头满足条件式：

-1<f1/f2<-0.5；（4）

-1<f1/f<-0.5；（5）

0.5<f2/f<1.5；（6）

其中，f1、f2分别表示第一透镜、第二透镜的焦距，f表示所述光学成像镜头的有效焦距。满足条件式（4）至（6），有利于合理分配光阑之前第一、二透镜的光焦度占比，使光线更平缓的进入后续光学系统，有利于减小场曲，提高整体的成像品质。

在一些实施方式中，所述光学成像镜头满足条件式：

0.6<D_ST/f<1.2；（7）

-3<R11/R12<-0.7；（8）

其中，D_ST表示光阑的光学孔径，f表示所述光学成像镜头的有效焦距，R11、R12分别表示第一透镜的物侧面和像侧面的曲率半径。满足上述条件式（7）和（8），有利于通过控制光阑孔径和焦距的比值以及光线在第一透镜的物侧面的入射角，达到高相对照度的目的，同时还使镜头具有较大的光圈，满足明暗环境中的高清拍摄需求。

在一些实施方式中，所述光学成像镜头满足条件式：

0.01<T23/TTL<0.1；（9）

0.5<T45/T_max≤1；（10）

其中，T23表示第二透镜和第三透镜在光轴上的空气间隔，TTL表示所述光学成像镜头的光学总长，T45表示第四透镜和第五透镜在光轴上的空气间隔，T_max表示所述光学成像镜头中相邻透镜间在光轴上的最大空气间隔。满足条件式（9）和（10），通过控制胶合透镜与其前端镜片和后端非球面镜片的空气间隔，进而减小入射光线在前端镜片上入射高度和入射角的差异，提高相对照度，有利于减小后端非球面镜片的公差敏感度，提高生产良率。

在一些实施方式中，所述光学成像镜头满足条件式：

0.1<(R51+R52)/f5<1；（11）

-0.5<(R61+R62)/f6<1.5；（12）

其中，R51和R52分别表示第五透镜的物侧面和像侧面的曲率半径，R61和R62分别表示第六透镜的物侧面和像侧面的曲率半径，f5和f6分别表示第五透镜和第六透镜的焦距。满足条件式（11）和（12），通过控制第五透镜和第六透镜的焦距，有利于矫正系统的像散和场曲，同时有利于控制所述光学成像镜头的后端口径。

在一些实施方式中，所述光学成像镜头满足条件式：

10mm/rad<IH/θ<12mm/rad；（13）

其中，θ表示所述光学成像镜头的最大半视场角，单位为弧度，IH表示所述光学成像镜头的最大半视场角对应的像高。满足条件式（13），有利于控制所述光学成像镜头的光学畸变，能有效减小由畸变带来的成像变形。

在一些实施方式中，所述光学成像镜头满足以下条件式：

2.5<TTL/f<3.0；（14）

其中，TTL表示所述光学成像镜头的光学总长，f表示所述光学成像镜头的有效焦距。满足条件式（14），通过控制所述光学成像镜头的总长和焦距的比值，有利于控制镜头整体口径，实现镜头的小型化。

在一些实施方式中，所述光学成像镜头满足条件式：

2<Nd3/Nd4+Vd3/Vd4<4；（15）

其中，Nd3和Nd4分别表示第三透镜和第四透镜的材料折射率，Vd3和Vd4分别表示第三透镜和第四透镜的材料阿贝系数。满足条件式（15），有利于控制第三透镜、第四透镜的折射率和色散系数，有利于矫正光学系统的色差，提高光学系统整体解像。

在一些实施方式中，所述光学成像镜头满足条件式：

-0.5<SAG51/D51+SAG52/D52<0；（16）

0<SAG61/D61+SAG62/D62<1；（17）

其中，SAG51和SAG52分别表示第五透镜的物侧面和像侧面的矢高，SAG61和SAG62分别表示第六透镜的物侧面和像侧面的矢高，上述矢高指镜片表面在有效口径处垂直于光轴上的点与镜片表面中心顶点之间的距离；D51和D52分别表示第五透镜的物侧面和像侧面的通光口径，D61和D62分别表示第六透镜的物侧面和像侧面的通光口径。满足条件式（16）和（17），有利于控制第五透镜和第六透镜的非球面面型，减小边缘视场的色差，提高边缘视场的解像力。

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，光学成像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，当透镜采用非球面透镜时，非球面镜头的表面形状均满足下列方程：

其中，z表示曲面与曲面顶点在光轴方向的距离，c为半径所对应的曲率，h为径向坐标（其单位和透镜长度单位相同），K为圆锥二次曲线系数。当K小于-1时面形曲线为双曲线，等于-1时为抛物线，介于-1到0之间时为椭圆，等于0时为圆形，大于0时为扁圆形。B、C、D、E、F分别表示四阶、六阶、八阶、十阶、十二阶径向坐标所对应的系数。

第一实施例

请参阅图1，所示为本发明第一实施例中提供的光学成像镜头100的结构示意图，该光学成像镜头100沿光轴从物侧到成像面S16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以及保护玻璃G2。

具体地，第一透镜L1具有负光焦度，第一透镜的物侧面S1和像侧面S2均为凹面；

第二透镜L2具有正光焦度，第二透镜的物侧面S3和像侧面S4均为凸面；

第三透镜L3具有正光焦度，第三透镜的物侧面S5和像侧面均为凸面；

第四透镜L4具有负光焦度，第四透镜的物侧面为凹面，第四透镜的像侧面S7为凸面，且第三透镜L3和第四透镜L4组成胶合透镜，胶合透镜的胶合面为S6；

第五透镜L5具有负光焦度，第五透镜的物侧面S8为凹面，第五透镜的像侧面S9为凸面；

第六透镜L6具有正光焦度，第六透镜的物侧面S10为凸面，第六透镜的像侧面S11为凹面；

滤光片G1的物侧面为S12、像侧面为S13；

保护玻璃G2的物侧面为S14、像侧面为S15。

其中，第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4均为玻璃球面镜片，第五透镜L5、第六透镜L6均为塑胶非球面镜片。

本实施例提供的光学成像镜头100中各个镜片的相关参数如表1所示。

表1

本实施例中的光学成像镜头100的各非球面的面型系数如表2所示。

表2

本实施例提供的光学成像镜头100的垂轴色差曲线图和相对照度曲线图分别如图2、图3所示，由图2可知，本实施例提供的光学成像镜头100的垂轴色差在±3.5微米以内，说明该光学成像镜头具有良好的色差矫正能力。由图3可知，在最大视场范围内，本实施例提供的光学成像镜头100的相对照度不小于80%，且相对照度随视场变大呈现均匀下降的趋势，说明该光学成像镜头100在各个视场成像亮度均匀，整体的相对照度较高。

第二实施例

请参阅图4，所示为本发明第二实施例中提供的光学成像镜头200的结构示意图，本实施例当中的光学成像镜头200与第一实施例当中的光学成像镜头100大抵相同，不同之处在于，光学成像镜头200的第六透镜的像侧面S11为凸面，以及各个镜片的相关参数与第一实施例当中的光学成像镜头100的各个镜片的相关参数存在差异。

本实施例提供的光学成像镜头200中各个镜片的相关参数如表3所示。

表3

本实施例中的光学成像镜头200的各非球面的面型系数如表4所示。

表4

本实施例提供的光学成像镜头200的垂轴色差曲线图和相对照度曲线图分别如图5、图6所示，由图5可知，本实施例中的光学成像镜头200的垂轴色差在±3.5微米以内，说明该光学成像镜头具有良好的色差矫正能力。由图6可知，在最大视场范围内，本实施例的光学成像镜头200的相对照度大于75%，且相对照度随视场变大呈现均匀下降趋势，说明该光学成像镜头200的各个视场成像亮度均匀，相对照度高。

第三实施例

请参阅图7，所示为本发明第三实施例中提供的光学成像镜头300的结构示意图，本实施例当中的光学成像镜头300与第一实施例当中的光学成像镜头100大抵相同，不同之处在于，光学成像镜头300的第四透镜的像侧面S7为凹面，以及各个镜片的相关参数与第一实施例当中的光学成像镜头100的各个镜片的相关参数存在差异。

本实施例提供的光学成像镜头300中各个镜片的相关参数如表5所示。

表5

本实施例中的光学成像镜头300的各非球面的面型系数如表6所示。

表6

本实施例提供的光学成像镜头300的垂轴色差曲线图、相对照度曲线图分别如图8、图9所示，由图8可知，本实施例中的光学成像镜头的垂轴色差±2.5微米以内，说明该光学成像镜头具有良好的色差矫正能力。由图9可知，在最大视场范围内，本实施例的光学成像镜头300的相对照度大于85%，且相对照度随视场变大均匀下降，说明该光学成像镜头300的各个视场成像亮度均匀，相对照度高。

表7是上述三个实施例对应的光学参数，主要包括光学成像镜头的最大视场角FOV、有效焦距f、光学总长TTL、最大半视场角对应的像高IH、光圈值F#以及与所述实施例中每个条件式对应的数值。

表7

综上所述，本发明提供的光学成像镜头采用六片玻塑混合镜片，通过合理分配各透镜的光焦度及面型，不仅能够使镜头具有较低的生产成本，同时具有较大的光圈值，使镜头在明暗环境中均能实现较好的成像；而且在450nm-650nm波段范围内色差矫正良好、低色散，且边缘视场相对照度高，无暗角，具有高分辨率、高成像质量的优点。

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

1.一种光学成像镜头，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和像侧面均为凹面；

具有正光焦度的第二透镜，所述第二透镜的物侧面和像侧面均为凸面；

光阑；

具有正光焦度的第三透镜，所述第三透镜的物侧面和像侧面均为凸面；

具有负光焦度的第四透镜，所述第四透镜的物侧面为凹面，且所述第三透镜和所述第四透镜组成胶合透镜；

具有负光焦度的第五透镜，所述第五透镜的物侧面为凹面，所述第五透镜的像侧面为凸面；

具有正光焦度的第六透镜，所述第六透镜的物侧面为凸面；

其中，所述光学成像镜头包含至少一个玻璃透镜和一个塑胶透镜；

所述光学成像镜头满足以下条件式：

0.3<R51/R52<1；

其中，R51和R52分别表示所述第五透镜的物侧面和像侧面的曲率半径。

2.根据权利要求1所述的光学成像镜头，其特征在于，所述光学成像镜头满足以下条件式：

-3.5<f5/f<-0.5；

其中，f5表示所述第五透镜的焦距，f表示所述光学成像镜头的有效焦距。

3.根据权利要求1所述的光学成像镜头，其特征在于，所述光学成像镜头满足以下条件式：

-3<f5/f6<-0.5；

其中，f5、f6分别表示所述第五透镜、所述第六透镜的焦距。

4.根据权利要求1所述的光学成像镜头，其特征在于，所述光学成像镜头满足以下条件式：

-1<f1/f2<-0.5；

-1<f1/f<-0.5；

0.5<f2/f<1.5；

其中，f1、f2分别表示所述第一透镜、所述第二透镜的焦距，f表示所述光学成像镜头的有效焦距。

5.根据权利要求1所述的光学成像镜头，其特征在于，所述光学成像镜头满足以下条件式：

0.6<D_ST/f<1.2；

-3<R11/R12<-0.7；

其中，D_ST表示所述光阑的光学孔径，f表示所述光学成像镜头的有效焦距，R11、R12分别表示所述第一透镜的物侧面和像侧面的曲率半径。

6.根据权利要求1所述的光学成像镜头，其特征在于，所述光学成像镜头满足以下条件式：

0.01<T23/TTL<0.1；

0.5<T45/T_max≤1；

其中，T23表示所述第二透镜和所述第三透镜在光轴上的空气间隔，TTL表示所述光学成像镜头的光学总长，T45表示所述第四透镜和所述第五透镜在光轴上的空气间隔，T_max表示所述光学成像镜头中相邻透镜间在光轴上的最大空气间隔。

7.根据权利要求1所述的光学成像镜头，其特征在于，所述光学成像镜头满足以下条件式：

0.1<(R51+R52)/f5<1；

-0.5<(R61+R62)/f6<1.5；

其中，R51和R52分别表示所述第五透镜的物侧面和像侧面的曲率半径，R61和R62分别表示所述第六透镜的物侧面和像侧面的曲率半径，f5和f6分别表示所述第五透镜和所述第六透镜的焦距。

8.根据权利要求1所述的光学成像镜头，其特征在于，所述光学成像镜头满足以下条件式：

10mm/rad<IH/θ<12mm/rad；

其中，θ表示所述光学成像镜头的最大半视场角，IH表示所述光学成像镜头的最大半视场角对应的像高。

9.根据权利要求1所述的光学成像镜头，其特征在于，所述光学成像镜头满足以下条件式：

2.5<TTL/f<3.0；

其中，TTL表示所述光学成像镜头的光学总长，f表示所述光学成像镜头的有效焦距。

10.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、所述第二透镜、所述第三透镜和所述第四透镜均为玻璃球面镜片，所述第五透镜和所述第六透镜均为塑胶非球面镜片。