CN114815171B

CN114815171B - 光学镜头

Info

Publication number: CN114815171B
Application number: CN202210738043.4A
Authority: CN
Inventors: 章彬炜; 徐丽丽; 曾昊杰
Original assignee: Jiangxi Lianyi Optics Co Ltd
Current assignee: Jiangxi Lianyi Optics Co Ltd
Priority date: 2022-06-28
Filing date: 2022-06-28
Publication date: 2022-11-01
Anticipated expiration: 2042-06-28
Also published as: CN114815171A

Abstract

本发明公开了一种光学镜头，该光学镜头沿光轴从物侧到成像面依次包括：具有正光焦度的第一透镜；光阑；具有正光焦度的第二透镜，所述第二透镜的像侧面为凸面；具有负光焦度的第三透镜，所述第三透镜的物侧面为凹面，所述第三透镜的像侧面为凸面；具有正光焦度的第四透镜，所述第四透镜的物侧面在近光轴处为凸面，所述第四透镜的像侧面在近光轴处为凸面；具有正光焦度的第五透镜，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，所述第一透镜至所述第五透镜中至少包含一个非球面镜片。该光学镜头具有高像素、大广角、总长短、头部小型化的优点。

Description

光学镜头

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镜头。

背景技术

随着消费电子市场的快速增长，加上社交、视频、直播类软件的流行，人们对于摄像镜头的成像质量要求越来越高，摄像镜头甚至已经成为消费者购买电子设备时首要考虑的指标。

随着移动信息技术的不断发展，智能手机等便携式电子设备也在朝着轻薄化、全面屏、超高清成像等方向发展，且随着“刘海”屏、“水滴”屏等全面屏的兴起，手机行业对屏幕屏占比的要求也越来越高，摄像头作为手机一个至关重要的组件，需要减小自身头部尺寸来增大屏占比。同时，为了全方位地为用户提供高质量的拍照功能，目前搭载在便携式电子设备上的主流配置是大像面镜头+长焦镜头+广角镜头的组合，其中广角镜头由于其具有视场角大、景深长的特点，很容易给拍照者一种远景感，有利于增强画面的感染力，让拍照者有一种身临其境的感觉。为了追求更佳的成像效果，对搭载在便携式电子设备上的摄像镜头提出了越来越高的要求。然而，现有的摄像镜头由于头部尺寸较大，导致屏幕占比率难以提升，且摄像镜头往往视场角较小，难以拍摄出大视野范围内的画面，无法给消费者带来更佳的视觉体验。

发明内容

为此，本发明的目的在于提供一种光学镜头，具有高像素、大广角、总长短、头部小型化的优点，能够满足便携式电子设备的使用需求。

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镜头，沿光轴从物侧到成像面依次包括：具有正光焦度的第一透镜；光阑；具有正光焦度的第二透镜，所述第二透镜的像侧面为凸面；具有负光焦度的第三透镜，所述第三透镜的物侧面为凹面，所述第三透镜的像侧面为凸面；具有正光焦度的第四透镜，所述第四透镜的物侧面在近光轴处为凸面，所述第四透镜的像侧面在近光轴处为凸面；具有正光焦度的第五透镜，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，所述第一透镜至所述第五透镜中至少包含一个非球面镜片。

相较现有技术，本发明提供的光学镜头，采用一片负光焦度透镜+四片正光焦度透镜的特定组合搭配，通过特定的表面形状搭配，使得光学镜头具有良好的成像质量、超广角、总长短、头部小型化的优点；同时通过合理地配置镜片间的距离及各透镜的中心厚度，使得小头部的深度可以做得更深，更好的满足了当下超薄、超高屏占比的需求。

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垂轴色差曲线图；

图4为本发明第二实施例的光学镜头的结构示意图；

图5为本发明第二实施例的光学镜头的场曲曲线图；

图6为本发明第二实施例的光学镜头的垂轴色差曲线图；

图7为本发明第三实施例的光学镜头的结构示意图；

图8为本发明第三实施例的光学镜头的场曲曲线图；

图9为本发明第三实施例的光学镜头的垂轴色差曲线图。

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。

本发明提出一种光学镜头，沿光轴从物侧到成像面依次包括：第一透镜、光阑、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；

第二透镜具有正光焦度，第二透镜的像侧面为凸面；

第三透镜具有负光焦度，第三透镜的物侧面为凹面，第三透镜的像侧面为凸面；

第四透镜具有正光焦度，第四透镜的物侧面和像侧面在近光轴处均为凸面；

第五透镜具有正光焦度，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；

其中，第一透镜至第五透镜中至少包含一个非球面镜片。

本发明的光学镜头采用多片非球面镜片组合，将光阑设置在第一、二透镜之间，可以有效收束进入光学镜头的光线，减小光学镜头的口径，并且提高镜头的视场角，更好的配合对应芯片的主光线入射角度；同时通过特定的表面形状搭配和合理的光焦度分配，使得光学镜头具有良好的成像质量。

在一些实施方式中，所述光学镜头满足以下条件式：

1<f5/f<50；（1）

其中，f5表示所述第五透镜的焦距，f表示所述光学镜头的有效焦距。满足上述条件式（1），通过合理控制第五透镜的正焦距占比，有利于光学镜头更好的配合对应芯片的主光线入射角度，同时更好地控制边缘视场像差，获得更好地成像质量。

在一些实施方式中，所述光学镜头满足以下条件式：

1.5<f1/f2<8；（2）

0.5<f2/f<2.0；（3）

其中，f1表示所述第一透镜的焦距，f2表示所述第二透镜的焦距，f表示所述光学镜头的有效焦距。光阑前后的透镜对系统控制光线的曲折度有重要影响，满足上述条件式（2）和（3），通过合理设置光阑前后第一、二透镜的焦距关系，有利于更好控制镜头的畸变，实现大视场角的同时提高整体成像质量。

在一些实施方式中，所述光学镜头满足以下条件式：

-1<f3/f5<0；（4）

0<f4/f5<1；（5）

其中，f3表示所述第三透镜的焦距，f4表示所述第四透镜的焦距，f5表示所述第五透镜的焦距。满足上述条件式（4）和（5），通过合理设置第三、第四和第五透镜的焦距关系，有利于控制镜片的非球面口径，更好地实现光学镜头的小型化。

在一些实施方式中，所述光学镜头满足以下条件式：

1.5<TTL/f<2.2；（6）

0.55<f/IH<0.7；（7）

其中，TTL表示所述光学镜头的光学总长，f表示所述光学镜头的有效焦距，IH表示所述光学镜头的半视场角对应的像高。满足上述条件式（6），通过合理设置TTL/f的值，使所述光学镜头在大像高的基础上具有较小的总长，维持镜头小型化。满足上述条件式（7），使光学镜头获得较大的视场角，较好地实现镜头大像面与广视角的均衡。

在一些实施方式中，所述光学镜头满足以下条件式：

0.1<CT2/TTL<0.16；（8）

1.3<CT2/CT3<2.5；（9）

其中，TTL表示所述光学镜头的光学总长，CT2表示所述第二透镜的中心厚度，CT3表示所述第三透镜的中心厚度。满足上述条件式（8）和（9），通过合理地控制第二、三透镜的中心厚度，使第二透镜的中心厚度较厚，第三透镜的中心厚度较薄，从而使得小头部的深度可以做得更深，更好实现镜头的超薄化。

在一些实施方式中，所述光学镜头满足以下条件式：

0.9<TTL/(f×tanθ)<1.2；（10）

其中，TTL表示所述光学镜头的光学总长，f表示所述光学镜头的有效焦距，θ表示所述光学镜头的半视场角。满足上述条件式（10），能够更好实现镜头的小型化与大像面的均衡。

在一些实施方式中，所述光学镜头满足以下条件式：

0.8<IH/(f×tanθ)<1；（11）

其中，θ表示所述光学镜头的半视场角，IH表示所述光学镜头的半视场角对应的像高，f表示所述光学镜头的有效焦距。满足上述条件式（11），能够使光学镜头的畸变得到较好的矫正，拍摄出的图像还原度极高，提高整体的成像效果。

在一些实施方式中，所述光学镜头满足以下条件式：

-0.5<R31/f<-0.1；（12）

-1<R32/f<-0.1；（13）

其中，f表示所述光学镜头的有效焦距，R31表示所述第三透镜的物侧面的曲率半径，R32表示所述第三透镜的像侧面的曲率半径。满足上述条件式（12）和（13），通过合理分配第三透镜的面型，使得第三透镜能够更好的校正系统像差，提升光学镜头的成像质量。

在一些实施方式中，所述光学镜头满足以下条件式：

0.3<R41/f<1；（14）

0.16<CT4/TTL<0.22；（15）

其中，f表示所述光学镜头的有效焦距，R41表示所述第四透镜的物侧面的曲率半径，CT4表示所述第四透镜的中心厚度，TTL表示所述光学镜头的光学总长。满足上述条件式（14）和（15），通过合理控制第四透镜的物侧面形状，并使第四透镜的中心厚度在合理的范围内，有利于提高透镜的成型性，提升制作良率。

在一些实施方式中，所述光学镜头满足以下条件式：

0.04<CT_1st/TTL<0.1；（16）

其中，CT_1st表示所述第一透镜的物侧面到所述光阑在光轴上的间隔距离，TTL表示所述光学镜头的光学总长。满足上述条件式（16），将光阑设置在第一、二透镜之间，并通过调整光阑的位置，有利于光学镜头获得更宽广的视场角，同时能更好得平衡像差，提升镜头的成像质量。

在一些实施方式中，所述光学镜头满足以下条件式：

115°<FOV<135°；（17）

TTL<3.8mm；（18）

其中，FOV表示所述光学镜头的最大视场角，TTL表示所述光学镜头的光学总长。满足上述条件式（17）和（18），能够更好实现镜头的广视角及小型化，满足便携式电子设备的使用需求。

在一些实施方式中，所述光学镜头满足以下条件式：

-0.5<f3/f1<-0.1；（19）

其中，f1表示第一透镜的焦距，f3表示第三透镜的焦距。满足上述条件式（19），通过合理分配第一透镜和第三透镜的焦距，有效降低光学镜头的敏感度，同时能够很好的控制各视场的离焦曲线分散，提高镜头的成像质量。

在本申请中，为了更好减小镜头的体积及降低成本，采用五片塑胶镜片组合，通过合理分配各个透镜的光焦度及优化非球面形状，使得该光学镜头至少具有良好的成像质量、超广角、低敏感性、总长短、头部小型化的优点。具体地，第一透镜至第五透镜可以均采用塑胶非球面镜片，采用非球面镜片，可以有效修正像差，提升成像质量，提供更高性价比的光学性能产品。

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。

作为一种实施方式，当光学镜头中的透镜为非球面透镜时，非球面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为圆锥系数conic，A_2i为第2i阶的非球面面型系数。

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S13依次包括：第一透镜L1、光阑ST、第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4、第五透镜L5以及滤光片G1。

其中，第一透镜L1具有正光焦度，第一透镜的物侧面S1和像侧面S2均为凸面；

第二透镜L2具有正光焦度，第二透镜的物侧面S3为凹面，第二透镜的像侧面S4为凸面；

第三透镜L3具有负光焦度，第三透镜的物侧面S5为凹面，第三透镜的像侧面S6为凸面；

第四透镜L4具有正光焦度，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在近光轴处为凸面；

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。

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

具体地，本实施例提供的光学镜头100的各透镜的设计参数如表1所示。

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

请参照图2、图3，所示分别为光学镜头100的场曲曲线图、垂轴色差曲线图。从图2中可以看出场曲控制在±0.12mm以内，说明光学镜头100的场曲矫正较好；从图3中可以看出不同波长处的垂轴色差控制在±2微米以内，说明光学镜头100的垂轴色差得到良好的矫正；从图2、图3可以看出光学镜头100的像差得到较好平衡，具有良好的光学成像质量。

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镜头200的结构示意图，本实施例的光学镜头200与上述第一实施例大致相同，不同之处主要在于，第一透镜L1的像侧面S2在近光轴处为凹面，第二透镜L2的物侧面S3在近光轴处为凸面，以及各透镜的曲率半径、非球面系数、厚度、材质有所差异。

具体的，本实施例提供的光学镜头200的设计参数如表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

请参照图5、图6，所示分别为光学镜头200的场曲曲线图、垂轴色差曲线图，从图5中可以看出场曲控制在±0.17mm以内，说明光学镜头200的场曲矫正较好；从图6中可以看出不同波长处的垂轴色差控制在±2.5微米以内，说明光学镜头200的垂轴色差得到良好的矫正；从图5、图6可以看出光学镜头200的像差得到较好平衡，具有良好的光学成像质量。

第三实施例

如图7所示，为本实施例提供的光学镜头300的结构示意图，本实施例的光学镜头300与上述第一实施例大致相同，不同之处在于，第一透镜L1的物侧面S1为凹面，第二透镜L2的物侧面S3在近光轴处为凸面，以及各透镜面型的曲率半径、非球面系数、厚度、材质有所差异。

具体的，本实施例提供的光学镜头300的设计参数如表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

请参照图8、图9，所示分别为光学镜头300的场曲曲线图、垂轴色差曲线图，从图8中可以看出近轴场曲控制在±0.15 mm以内，说明光学镜头300的场曲矫正较好；从图9中可以看出不同波长处的垂轴色差控制在±2.5微米以内，说明光学镜头300的垂轴色差得到良好的矫正；从图8、图9可以看出光学镜头300的像差得到较好平衡，具有良好的光学成像质量。

请参阅表7，所示为上述三个实施例中提供的光学镜头分别对应的光学特性，包括光学镜头的最大视场角FOV、光学总长TTL、半视场角对应的像高IH、有效焦距f，以及与前述的每个条件式对应的相关数值。

表7

从以上各个实施例的场曲曲线图以及垂轴色差曲线图可以看出，各实施例中的光学镜头的场曲控制在±0.17mm以内、垂轴色差控制在±2.5微米以内，表明本发明提供的光学镜头具有高像素、超广角、总长短、头部小型化的优点，同时具有良好的解像力。

综上所述，本发明提供的光学镜头，采用五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和合理的光焦度分配，使得光学镜头具有良好的成像质量、超广角、头部小型化的优点；同时通过合理地配置镜片间的距离，使得小头部的深度可以做得更深，更好的满足了当下超高屏占比的需求。

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：

具有正光焦度的第一透镜；

光阑；

具有正光焦度的第二透镜，所述第二透镜的像侧面为凸面；

具有负光焦度的第三透镜，所述第三透镜的物侧面为凹面，所述第三透镜的像侧面为凸面；

具有正光焦度的第四透镜，所述第四透镜的物侧面在近光轴处为凸面，所述第四透镜的像侧面在近光轴处为凸面；

具有正光焦度的第五透镜，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，所述第一透镜至所述第五透镜中至少包含一个非球面镜片；

所述光学镜头满足以下条件式：

0.9<TTL/(f×tanθ)<1.2；

其中，TTL表示所述光学镜头的光学总长，f表示所述光学镜头的有效焦距，θ表示所述光学镜头的半视场角。

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<f5/f<50；

其中，f5表示所述第五透镜的焦距，f表示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：

1.5<f1/f2<8；

0.5<f2/f<2.0；

其中，f1表示所述第一透镜的焦距，f2表示所述第二透镜的焦距，f表示所述光学镜头的有效焦距。

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：

-1<f3/f5<0；

0<f4/f5<1；

其中，f3表示所述第三透镜的焦距，f4表示所述第四透镜的焦距，f5表示所述第五透镜的焦距。

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：

1.5<TTL/f<2.2；

0.55<f/IH<0.7；

其中，TTL表示所述光学镜头的光学总长，f表示所述光学镜头的有效焦距，IH表示所述光学镜头的半视场角对应的像高。

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：

0.1<CT2/TTL<0.16；

1.3<CT2/CT3<2.5；

其中，TTL表示所述光学镜头的光学总长，CT2表示所述第二透镜的中心厚度，CT3表示所述第三透镜的中心厚度。

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：

0.8<IH/(f×tanθ)<1；

其中，IH表示所述光学镜头的半视场角对应的像高，f表示所述光学镜头的有效焦距，θ表示所述光学镜头的半视场角。

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：

-0.5<R31/f<-0.1；

-1<R32/f<-0.1；

其中，f表示所述光学镜头的有效焦距，R31表示所述第三透镜的物侧面的曲率半径，R32表示所述第三透镜的像侧面的曲率半径。

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：

0.3<R41/f<1；

0.16<CT4/TTL<0.22；

其中，f表示所述光学镜头的有效焦距，R41表示所述第四透镜的物侧面的曲率半径，CT4表示所述第四透镜的中心厚度，TTL表示所述光学镜头的光学总长。

10.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：

0.04<CT_1st/TTL<0.1；

其中，CT_1st表示所述第一透镜的物侧面到所述光阑在光轴上的间隔距离，TTL表示所述光学镜头的光学总长。