CN115220215A

CN115220215A - 光学成像镜头

Info

Publication number: CN115220215A
Application number: CN202210643642.8A
Authority: CN
Inventors: 戴付建; 宋立通; 赵烈烽
Original assignee: Zhejiang Sunny Optics Co Ltd
Current assignee: Zhejiang Sunny Optics Co Ltd
Priority date: 2022-06-08
Filing date: 2022-06-08
Publication date: 2022-10-21

Abstract

本申请提供了一种光学成像镜头，包括：第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜和第五透镜，每一片透镜都具有靠近人眼侧的人眼侧面和靠近像源侧的像源侧面，其中，第一透镜具有正光焦度，其人眼侧面的近轴部分为凸面，像源侧面的近轴部分为凸面；第二透镜具有光焦度，其人眼侧面的近轴部分为凹面；第三透镜具有正光焦度；第五透镜具有负光焦度，其像源侧面的近轴部分为凹面；其中，光学成像镜头的最大视场角FOV、光学成像镜头的入瞳直径EPD以及光学成像镜头的总有效焦距f满足：0.35<tan(FOV/2)*EPD/f<1；以及第一透镜的中心厚度CT1与第二透镜的中心厚度CT2满足：1.8<CT1/CT2<4。

Description

光学成像镜头

技术领域

本申请涉及光学元件领域，更具体地，涉及一种光学成像镜头。

背景技术

虚拟现实(Virtual Reality，简称VR)是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统，它利用计算机生成一种模拟环境，是一种多元信息融合的、交互式的三维动态视景和实体行为的系统仿真，是用户沉浸在虚拟世界中。但是现有的虚拟现实显示装置体积庞大，不便于携带，严重的影响用户体验，这也是VR目前没有被广泛接受的原因之一。

光学成像镜头作为显示目镜，是VR头戴设备的核心光学部件，目镜的成像质量、重量、尺寸等关键指标直接关系到人佩戴VR头盔时的体验感和舒适度，因此，目镜的小型化是VR头戴设备发展的一个重要趋势。另一方面随着显示技术的发展进步，对于与之匹配的目镜的成像质量也提出了更高的要求。通常为了满足VR头戴设备目镜的小型化，目镜的镜片数量在一至三片，但无法达到更高要求的清晰度和成像品质；而目镜镜片数量的增加使得小型化的需求难以得到满足。因此，如何使VR头戴设备在保证小型化的同时，具有良好的成像质量，是该领域亟待解决的问题之一。

发明内容

本申请提供了一种光学成像镜头，沿光轴由人眼侧至像源侧依序包括：第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜和第五透镜，每一片透镜都具有靠近人眼侧的人眼侧面和靠近像源侧的像源侧面，其中，所述第一透镜具有正光焦度，其人眼侧面的近轴部分为凸面，像源侧面的近轴部分为凸面；所述第二透镜具有光焦度，其人眼侧面的近轴部分为凹面；所述第三透镜具有正光焦度；所述第五透镜具有负光焦度，其像源侧面的近轴部分为凹面；其中，所述光学成像镜头的最大视场角FOV、所述光学成像镜头的入瞳直径EPD以及所述光学成像镜头的总有效焦距f满足：0.35<tan(FOV/2)*EPD/f<1；以及所述第一透镜的中心厚度CT1与所述第二透镜的中心厚度CT2满足：1.8<CT1/CT2<4。

在一些实施方式中，所述第二透镜的人眼侧面的曲率半径R3与所述第二透镜的中心厚度CT2满足：-1<R3/CT2<0。

在一些实施方式中，所述第一透镜、所述第二透镜和所述第三透镜中最大的折射率N1max与所述第四透镜和所述第五透镜中最大的折射率N2max满足：N2max>N1max，其中，N2max>1.8。

在一些实施方式中，所述第四透镜的人眼侧面的曲率半径R7与所述第五透镜的像源侧面的曲率半径R10满足：0.7<R7/R10<1.1。

在一些实施方式中，所述第五透镜的像源侧面的曲率半径R10与所述第四透镜和所述第五透镜的组合焦距f45满足：0.2<R10/f45<0.6。

在一些实施方式中，所述第二透镜的中心厚度CT2与所述第四透镜的中心厚度CT4满足：0.2<CT2/CT4<0.6。

在一些实施方式中，所述第一透镜的人眼侧面至所述第五透镜的像源侧面的最大有效半口径的最大值DTmax与所述第一透镜的人眼侧面至所述第五透镜的像源侧面的轴上距离TD满足：0.4<DTmax/TD<0.7。

在一些实施方式中，所述第三透镜在最大有效半口径处的边缘厚度ET3与所述第二透镜在最大有效半口径处的边缘厚度ET2满足：ET3/ET2<0.5。

在一些实施方式中，所述第四透镜的中心厚度CT4、所述第五透镜的中心厚度CT5、所述第四透镜在最大有效半口径处的边缘厚度ET4与所述第五透镜在最大有效半口径处的边缘厚度ET5满足：1.2<(CT4+CT5)/(ET4+ET5)<1.7。

在一些实施方式中，所述第三透镜的像源侧面的最大有效半口径DT32与所述第四透镜的人眼侧面的最大有效半口径DT41满足：1<DT32/DT41<1.5。

在一些实施方式中，所述第一透镜的人眼侧面至所述第三透镜的像源侧面的轴上距离Tr1r6、所述第四透镜的中心厚度CT4、所述第四透镜和所述第五透镜沿所述光轴的间隔距离T45与所述第五透镜的中心厚度CT5满足：0.3<(CT4+T45+CT5)/Tr1r6<0.7。

在一些实施方式中，所述第一透镜的像源侧面的最大有效半口径DT12与所述第二透镜的人眼侧面的最大有效半口径DT21满足：0.8<DT12/DT21<1.1。

在一些实施方式中，所述第一透镜至所述第五透镜分别在最大有效半口径处的边缘厚度的总和∑ET与所述第一透镜至所述第五透镜的中心厚度的总和∑CT满足：0.6<∑ET/∑CT<1。

在一些实施方式中，所述第一透镜和所述第二透镜沿所述光轴的间隔距离T12、所述第二透镜和所述第三透镜沿所述光轴的间隔距离T23与所述第一透镜至所述第五透镜中任意相邻的两个透镜之间在光轴上的空气间隔的总和∑AT满足：0.7<(T12+T23)/∑AT<1。

在一些实施方式中，所述第二透镜的有效焦距f2与所述第一透镜的有效焦距f1满足：-1<f2/f1<-0.3。

在一些实施方式中，其特征在于，所述第一透镜、所述第二透镜和所述第三透镜中最大的折射率N1max与所述第二透镜的折射率N2满足：0.05<(N1max-N2)/N2<0.15。

本申请还提供了一种光学成像镜头，沿光轴由人眼侧至像源侧依序包括：第一透镜组和第二透镜组，其中，所述第一透镜组包括第一透镜、第二透镜和第三透镜，所述第二透镜组包括第四透镜和第五透镜，每一片透镜都具有靠近人眼侧的人眼侧面和靠近像源侧的像源侧面，其中，所述第一透镜具有正光焦度，所述第二透镜具有负光焦度，所述第一透镜、所述第二透镜和所述第三透镜中的至少一个为双凸透镜；所述第二透镜组具有正光焦度，所述第四透镜和所述第五透镜的光焦度正负属性不同，所述第五透镜的像源侧面的近轴部分为凹面；以及所述第四透镜和所述第五透镜的组合焦距f45与所述第一透镜的人眼侧面至所述第五透镜的像源侧面的轴上距离TD满足：1<f45/TD<3。

本申请采用了五片式镜头架构，通过合理分配第一透镜、第三透镜以及第五透镜的光焦度，第一透镜、第二透镜以及第五透镜的面型，光学成像镜头的最大视场角、入瞳直径以及焦距，第一透镜和第二透镜的中心厚度，使得上述光学成像镜头在满足小型化的同时，还可以较好的矫正光学成像镜头的像差，获得良好的成像质量等。

附图说明

结合附图，通过以下非限制性实施方式的详细描述，本申请的其他特征、目的和优点将变得更加明显。在附图中：

图1示出了根据本申请实施例1的光学成像镜头的结构示意图；

图2A至图2D分别示出了实施例1的光学成像镜头的轴上色差曲线、象散曲线、畸变曲线及相对照度曲线；

图3示出了根据本申请实施例2的光学成像镜头的结构示意图；

图4A至图4D分别示出了实施例2的光学成像镜头的轴上色差曲线、象散曲线、畸变曲线及相对照度曲线；

图5示出了根据本申请实施例3的光学成像镜头的结构示意图；

图6A至图6D分别示出了实施例3的光学成像镜头的轴上色差曲线、象散曲线、畸变曲线及相对照度曲线；

图7示出了根据本申请实施例4的光学成像镜头的结构示意图；

图8A至图8D分别示出了实施例4的光学成像镜头的轴上色差曲线、象散曲线、畸变曲线及相对照度曲线；

图9示出了根据本申请实施例5的光学成像镜头的结构示意图；

图10A至图10D分别示出了实施例5的光学成像镜头的轴上色差曲线、象散曲线、畸变曲线及相对照度曲线；

图11示出了根据本申请实施例6的光学成像镜头的结构示意图；以及

图12A至图12D分别示出了实施例6的光学成像镜头的轴上色差曲线、象散曲线、畸变曲线及相对照度曲线。

具体实施方式

为了更好地理解本申请，将参考附图对本申请的各个方面做出更详细的说明。应理解，这些详细说明只是对本申请的示例性实施方式的描述，而非以任何方式限制本申请的范围。在说明书全文中，相同的附图标号指代相同的元件。表述“和/或”包括相关联的所列项目中的一个或多个的任何和全部组合。

应注意，在本说明书中，第一、第二、第三等的表述仅用于将一个特征与另一个特征区分开来，而不表示对特征的任何限制。因此，在不背离本申请的教导的情况下，下文中讨论的第一透镜也可被称作第二透镜或第三透镜。

在附图中，为了便于说明，已稍微夸大了透镜的厚度、尺寸和形状。具体来讲，附图中所示的球面或非球面的形状通过示例的方式示出。即，球面或非球面的形状不限于附图中示出的球面或非球面的形状。附图仅为示例而并非严格按比例绘制。

在本文中，近轴区域是指光轴附近的区域。若透镜表面为凸面且未界定该凸面位置时，则表示该透镜表面至少于近轴区域为凸面；若透镜表面为凹面且未界定该凹面位置时，则表示该透镜表面至少于近轴区域为凹面。每个透镜最靠近被摄物体的表面称为该透镜的人眼侧面，每个透镜最靠近像源面的表面称为该透镜的像源侧面。

还应理解的是，用语“包括”、“包括有”、“具有”、“包含”和/或“包含有”，当在本说明书中使用时表示存在所陈述的特征、元件和/或部件，但不排除存在或附加有一个或多个其它特征、元件、部件和/或它们的组合。此外，当诸如“...中的至少一个”的表述出现在所列特征的列表之后时，修饰整个所列特征，而不是修饰列表中的单独元件。此外，当描述本申请的实施方式时，使用“可”表示“本申请的一个或多个实施方式”。并且，用语“示例性的”旨在指代示例或举例说明。

除非另外限定，否则本文中使用的所有用语(包括技术用语和科学用语)均具有与本申请所属领域普通技术人员的通常理解相同的含义。还应理解的是，用语(例如在常用词典中定义的用语)应被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义一致的含义，并且将不被以理想化或过度形式化意义解释，除非本文中明确如此限定。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

以下对本申请的特征、原理和其他方面进行详细描述。

根据本申请示例性实施方式的光学成像镜头可包括例如五片具有光焦度的透镜，即第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜和第五透镜。这五片透镜沿着光轴由人眼侧至像源侧依序排列。在第一透镜至第五透镜中，任意相邻两透镜之间均可具有空气间隔。

在示例性实施方式中，上述光学成像镜头还可包括至少一个光阑。光阑可根据需要设置在适当位置处，例如，设置在人眼侧与第一透镜之间。

在示例性实施方式中，第一透镜可具有正光焦度；第二透镜可具有正光焦度或负光焦度；第三透镜可具有正光焦度；第四透镜可具有正光焦度或负光焦度；第五透镜可具有负光焦度。通过合理的分配光学成像镜头各个透镜的正负光焦度，可有效地平衡控制系统的低阶像差，提升成像质量。

在示例性实施方式中，第一透镜的人眼侧面可为凸面，像源侧面可为凸面，第二透镜的人眼侧面可为凹面，第五透镜的像源侧面可为凹面，通过合理配置第一透镜、第二透镜以及第五透镜的形状，能在一定程度上保证较大的调试空间。

在示例性实施方式中，光学成像镜头可满足0.35<tan(FOV/2)*EPD/f<1，其中，FOV是光学成像镜头的最大视场角，EPD是光学成像镜头的入瞳直径，f是光学成像镜头的总有效焦距。光学成像镜头满足0.35<tan(FOV/2)*EPD/f<1，有利于矫正光学成像镜头的像差，获得较好的成像质量，同时满足光学成像镜头小型化的要求。

在示例性实施方式中，光学成像镜头可满足1.8<CT1/CT2<4，其中，CT1是第一透镜的中心厚度，CT2是第二透镜的中心厚度。光学成像镜头满足1.8<CT1/CT2<4，有利于降低第一透镜和第四透镜的敏感程度，矫正场曲，实现更好的成像效果。更具体地，CT1和CT2可满足：1.8<CT1/CT2<3.5。

在示例性实施方式中，光学成像镜头可满足-1<R3/CT2<0，其中，R3是第二透镜的人眼侧面的曲率半径，CT2是第二透镜的中心厚度。光学成像镜头满足-1<R3/CT2<0，有利于矫正轴外视场的慧差和像差，获得好的边缘画面清晰度。

在示例性实施方式中，光学成像镜头可满足N2max>N1max，其中，N2max>1.8，N1max是第一透镜、第二透镜和第三透镜中最大的折射率，N2max是第四透镜和第五透镜中最大的折射率。光学成像镜头满足N2max>N1max，且N2max>1.8，在光学成像镜头中配置高折射率的透镜有利于减少光学成像镜头球差，同时矫正系统色差，提升成像品质。

在示例性实施方式中，光学成像镜头可满足0.7<R7/R10<1.1，其中，R7是第四透镜的人眼侧面的曲率半径，R10是第五透镜的像源侧面的曲率半径。光学成像镜头满足0.7<R7/R10<1.1，有利于光学成像镜头矫正垂轴色差。更具体地，R7和R10可满足：0.7<R7/R10<1.0。

在示例性实施方式中，光学成像镜头可满足0.2<R10/f45<0.6，其中，R10是第五透镜的像源侧面的曲率半径，f45是第四透镜和第五透镜的组合焦距。光学成像镜头满足0.2<R10/f45<0.6，有利于光学成像镜头得到较小的主光线角度，获得较好的画面亮度。

在示例性实施方式中，光学成像镜头可满足0.2<CT2/CT4<0.6，其中，CT2是第二透镜的中心厚度，CT4是第四透镜的中心厚度。光学成像镜头满足0.2<CT2/CT4<0.6，有利于光学成像镜头的第一透镜的人眼侧面至像源面沿光轴的距离较短，以满足目镜小型化的需求。

在示例性实施方式中，光学成像镜头可满足0.4<DTmax/TD<0.7，其中，DTmax是第一透镜的人眼侧面至第五透镜的像源侧面的最大有效半口径的最大值，TD是第一透镜的人眼侧面至第五透镜的像源侧面的轴上距离。光学成像镜头满足0.4<DTmax/TD<0.7，有利于在目镜使用中可以兼容较宽的眼动范围，使得体验上更舒适。更具体地，DTmax和TD可满足：0.4<DTmax/TD<0.5。

在示例性实施方式中，光学成像镜头可满足ET3/ET2<0.5，其中，ET3是第三透镜在最大有效半口径处的边缘厚度，ET2是第二透镜在最大有效半口径处的边缘厚度。光学成像镜头满足ET3/ET2<0.5，有利于矫正光学成像镜头的色差，同时保证第二透镜和第三透镜的可制造性。更具体地，ET3和ET2可满足：0<ET3/ET2<0.5。

在示例性实施方式中，光学成像镜头可满足1.2<(CT4+CT5)/(ET4+ET5)<1.7，其中，CT4是第四透镜的中心厚度，CT5是第五透镜的中心厚度，ET5是第五透镜在最大有效半口径处的边缘厚度，ET4是第四透镜在最大有效半口径处的边缘厚度。光学成像镜头满足1.2<(CT4+CT5)/(ET4+ET5)<1.7，有利于矫正光学成像镜头的色差，同时保证第四透镜和第五透镜的可制造性。更具体地，CT4、CT5、ET5和ET4可满足：1.3≤<(CT4+CT5)/(ET4+ET5)<1.6。

在示例性实施方式中，光学成像镜头可满足1<DT32/DT41<1.5，其中，DT32是第三透镜的像源侧面的最大有效半口径。DT41是第四透镜的人眼侧面的最大有效半口径。光学成像镜头满足1<DT32/DT41<1.5，有利于矫正光学成像镜头的轴外视场的慧差，避免目视体验中边缘画面容易出现的拖尾现象。更具体地，DT32和DT41可满足：1<DT32/DT41<1.2。

在示例性实施方式中，光学成像镜头可满足0.3<(CT4+T45+CT5)/Tr1r6<0.7，其中，Tr1r6是第一透镜的人眼侧面至第三透镜的像源侧面的轴上距离，CT4是第四透镜的中心厚度，CT5是第五透镜的中心厚度，T45是第四透镜和第五透镜沿所述光轴的间隔距离。光学成像镜头满足0.3<(CT4+T45+CT5)/Tr1r6<0.7，有利于光学成像镜头内的透镜紧凑排列，获得较好的成像质量的同时兼具小型化。

在示例性实施方式中，光学成像镜头可满足0.8<DT12/DT21<1.1，其中，DT12是第一透镜的像源侧面的最大有效半口径，DT21是第二透镜的人眼侧面的最大有效半口径。光学成像镜头满足0.8<DT12/DT21<1.1，有利于消除光学成像镜头的像散和像差，提高成像质量，同时保证光学成像镜头的可装配性。更具体地，DT12和DT21可满足：0.9<DT12/DT21<1.1。

在示例性实施方式中，光学成像镜头可满足0.6<∑ET/∑CT<1，其中，∑ET是第一透镜至第五透镜分别在最大有效半口径处的边缘厚度的总和，∑CT是第一透镜至第五透镜的中心厚度的总和。光学成像镜头满足0.6<∑ET/∑CT<1，有利于合理分配光学成像镜头中各个透镜的光焦度，矫正光学成像镜头的球差和像差。更具体地，∑ET和∑CT可满足0.6<∑ET/∑CT<0.8。

在示例性实施方式中，光学成像镜头可满足0.7<(T12+T23)/∑AT<1，其中，T12是第一透镜和第二透镜沿所述光轴的间隔距离，T23是第二透镜和第三透镜沿所述光轴的间隔距离，∑AT是第一透镜至第五透镜中任意相邻的两个透镜之间在光轴上的空气间隔的总和。光学成像镜头满足0.7<(T12+T23)/∑AT<1，有利于矫正光学成像镜头的场曲和像差，同时保证第一透镜的人眼侧面至像源面沿光轴的距离较短，以满足目镜小型化的需求。

在示例性实施方式中，光学成像镜头可满足-1<f2/f1<-0.3，其中，f2是第二透镜的有效焦距，f1是第一透镜的有效焦距。光学成像镜头满足-1<f2/f1<-0.3，有利于轴上色差的矫正，提高人眼关注的中心区域的像质锐利度。更具体地，f2和f1满足-0.8<f2/f1<-0.4。

在示例性实施方式中，光学成像镜头可满足0.05<(N1max-N2)/N2<0.15，其中，N1max是第一透镜、第二透镜和第三透镜中最大的折射率，N2是第二透镜的折射率。光学成像镜头满足0.05<(N1max-N2)/N2<0.15，通过合理搭配第一透镜、第二透镜和第三透镜的折射率，有利于矫正其他眼动范围的垂轴色差，保证目视体验使用中的画面流畅。

在示例性实施方式中，光学成像镜头沿光轴由人眼侧至像源侧依序可包括：第一透镜组和第二透镜组，其中，第一透镜组包括第一透镜、第二透镜和第三透镜，第二透镜组包括第四透镜和第五透镜。第一透镜具有正光焦度，第二透镜具有负光焦度，第一透镜、第二透镜和第三透镜中的至少一个为双凸透镜；第二透镜组具有正光焦度，第四透镜和第五透镜的光焦度正负属性不同，第五透镜的像源侧面的近轴部分为凹面。

通过合理的分配光学成像镜头第一透镜组和第二透镜组以及两个透镜组中包含的各个透镜的正负光焦度，可有效地矫正光学成像镜头的球差和色差，提升复色光的调制传递函数(MTF)，避免目视体验中常见的单色拖尾现象。

在示例性实施方式中，光学成像镜头可满足1<f45/TD<3，其中，f45是第四透镜和第五透镜的组合焦距，TD是第一透镜的人眼侧面至第五透镜的像源侧面的轴上距离。光学成像镜头满足1<f45/TD<3，合理控制后端透镜组焦距与各透镜中心厚度与间距综合的比例，有利于在获得较大视场角的同时，具有较短的镜头总长。

在示例性实施方式中，上述光学成像镜头还可包括用于校正色彩偏差的滤光片和/或用于保护位于像源面上的感光元件的保护玻璃。

根据本申请的上述实施方式的光学成像镜头可采用多片镜片，例如上文所述的五片。通过合理分配各透镜的光焦度、面型、厚度、光学成像镜头的最大视场角、光学成像镜头的入瞳直径以及光学成像镜头的总有效焦距等，可矫正光学成像镜头的像差，获得较好的成像质量，同时满足光学成像镜头小型化的要求，使得光学成像镜头可以作为目镜应用，并且可适用于头戴设备等品。根据本申请实施方式的光学成像镜头还具有矫正光学成像镜头的球差和色差，提升复色光的调制传递函数(MTF)，避免目视体验中常见的单色拖尾现象的特点，更好的提升光学镜头作为目镜应用的性能。

在本申请的实施方式中，各透镜的镜面中的至少一个为非球面镜面，即，第一透镜的人眼侧面至第五透镜的像源侧面中的至少一个为非球面镜面。非球面透镜的特点是：从透镜中心到透镜周边，曲率是连续变化的。与从透镜中心到透镜周边具有恒定曲率的球面透镜不同，非球面透镜具有更佳的曲率半径特性，具有改善歪曲像差及改善像散像差的优点。采用非球面透镜后，能够尽可能地消除在成像的时候出现的像差，从而改善成像质量。可选地，第一透镜、第二透镜、第三透镜和第五透镜中的每个透镜的人眼侧面和像源侧面中的至少一个为非球面镜面。可选地，第一透镜、第二透镜和第三透镜的每个透镜的人眼侧面和像源侧面均为非球面镜面。

然而，本领域的技术人员应当理解，在未背离本申请要求保护的技术方案的情况下，可改变构成光学成像镜头的透镜数量，来获得本说明书中描述的各个结果和优点。例如，虽然在实施方式中以五个透镜为例进行了描述，但是该光学成像镜头不限于包括五个透镜。如果需要，该光学成像镜头还可包括其它数量的透镜。

下面参照附图进一步描述可适用于上述实施方式的光学成像镜头的具体实施例。

实施例1

以下参照图1至图2D描述根据本申请实施例1的光学成像镜头。图1示出了根据本申请实施例1的光学成像镜头的结构示意图。

如图1所示，光学成像镜头沿光轴由人眼侧至像源侧依序包括：第一透镜E1、第二透镜E2、第三透镜E3、第四透镜E4、第五透镜E5和滤光片E6。

第一透镜E1具有正光焦度，其人眼侧面S1为凸面，像源侧面S2为凸面。第二透镜E2具有负光焦度，其人眼侧面S3为凹面，像源侧面S4为凸面。第三透镜E3具有正光焦度，其人眼侧面S5为凸面，像源侧面S6为凸面。第四透镜E4具有正光焦度，其人眼侧面S7为凸面，像源侧面S8为凸面。第五透镜E5具有负光焦度，其人眼侧面S9为凹面，像源侧面S10为凹面。滤光片E6具有人眼侧面S11和像源侧面S12，光学成像镜头具有像源面S13。

表1示出了实施例1的光学成像镜头的基本参数表，其中，曲率半径、厚度/距离和焦距的单位均为毫米(mm)。

表1

在实施例1中，光学成像镜头的总有效焦距f为13.35mm，第一透镜的人眼侧面至像源面沿光轴的距离TTL为30.15mm，像源面上有效像素区域对角线长的一半ImgH为2.98mm，光学成像镜头的最大视场角FOV为25.2°，光学成像镜头的光圈数值Fno为1.67。

在实施例1中，第一透镜E1、第二透镜E2以及第三透镜E3中的任意一个透镜的人眼侧面和像源侧面均为非球面，各非球面透镜的面型x可利用但不限于以下非球面公式进行限定：

其中，x为非球面沿光轴方向在高度为h的位置时，距非球面顶点的距离矢高；c为非球面的近轴曲率，c＝1/R(即，近轴曲率c为上表1中曲率半径R的倒数)；k为圆锥系数；Ai是非球面第i-th阶的修正系数。下表2给出了可用于实施例1中各非球面镜面S1至S6的高次项系数A₄、A₆、A₈、A₁₀、A₁₂、A₁₄、A₁₆、A₁₈和A₂₀。

面号

A4

A6

A8

A10

A12

A14

A16

A18

A20

S1

8.7581E-05

2.3138E-06

-9.3055E-08

1.4590E-09

-1.7078E-11

1.1404E-13

-2.8995E-16

0.0000E+00

S2

-2.9527E-04

1.2434E-05

-1.2051E-07

-9.2568E-10

2.2316E-11

-1.4062E-13

3.2040E-16

0.0000E+00

S3

8.2905E-04

-5.8381E-06

-2.1718E-07

9.6049E-09

-1.8645E-10

2.0240E-12

-1.2616E-14

4.2286E-17

-5.8984E-20

S4

2.8412E-04

1.5305E-05

-7.7302E-07

1.6889E-08

-2.1196E-10

1.6084E-12

-7.3186E-15

1.8427E-17

-1.9666E-20

S5

-4.2185E-04

1.3421E-05

-3.0457E-07

4.2547E-09

-3.3969E-11

1.4216E-13

-2.4141E-16

0.0000E+00

S6

-2.5245E-04

3.7634E-06

-3.2829E-08

6.3414E-12

2.8208E-12

-1.9669E-14

3.9249E-17

0.0000E+00

表2

图2A示出了实施例1的光学成像镜头的轴上色差曲线，其表示不同波长的光线经由镜头后的汇聚焦点偏离。图2B示出了实施例1的光学成像镜头的象散曲线，其表示子午像面弯曲和弧矢像面弯曲。图2C示出了实施例1的光学成像镜头的畸变曲线，其表示不同像高对应的畸变大小值。图2D示出了实施例1的光学成像镜头工作距离为1000mm时的光学成像镜头的相对照度曲线，其表示不同像高对应的相对照度的大小值。根据图2A至图2D可知，实施例1所给出的光学成像镜头能够实现良好的成像品质。

实施例2

以下参照图3至图4D描述根据本申请实施例2的光学成像镜头。在本实施例及以下实施例中，为简洁起见，将省略部分与实施例1相似的描述。图3示出了根据本申请实施例2的光学成像镜头的结构示意图。

如图3所示，光学成像镜头沿光轴由人眼侧至像源侧依序包括：第一透镜E1、第二透镜E2、第三透镜E3、第四透镜E4、第五透镜E5和滤光片E6。

第一透镜E1具有正光焦度，其人眼侧面S1为凸面，像源侧面S2为凸面。第二透镜E2具有负光焦度，其人眼侧面S3为凹面，像源侧面S4为凹面。第三透镜E3具有正光焦度，其人眼侧面S5为凸面，像源侧面S6为凸面。第四透镜E4具有正光焦度，其人眼侧面S7为凸面，像源侧面S8为凹面。第五透镜E5具有负光焦度，其人眼侧面S9为凹面，像源侧面S10为凹面。滤光片E6有人眼侧面S11像源侧面S12，光学成像镜头具有像源面S13。

在实施例2中，光学成像镜头的总有效焦距f为13.41mm，第一透镜的人眼侧面至像源面沿光轴的距离TTL为29.65mm，像源面上有效像素区域对角线长的一半ImgH为6.45mm，光学成像镜头的最大视场角FOV为53.9°，光学成像镜头的光圈数值Fno为1.68。

表3示出了实施例2的光学成像镜头的基本参数表，其中，曲率半径、厚度/距离和焦距的单位均为毫米(mm)。表4示出了可用于实施例2中各非球面镜面的高次项系数，其中，各非球面面型可由上述实施例1中给出的公式(1)限定。

表3

面号

A4

A6

A8

A10

A12

A14

A16

A18

A20

S1

1.7319E-05

-1.8153E-06

2.8091E-08

-4.6389E-10

4.3603E-12

-2.0605E-14

4.0463E-17

0.0000E+00

S2

3.0405E-04

-3.0832E-06

-6.2952E-09

3.4831E-10

-3.4654E-12

1.6395E-14

-3.0087E-17

0.0000E+00

S3

4.1513E-04

-4.1720E-06

7.8703E-08

-2.1836E-09

3.8838E-11

-4.0108E-13

2.3381E-15

-7.0092E-18

8.1817E-21

S4

-1.6591E-04

3.1729E-06

-5.8488E-08

5.3712E-10

-5.2948E-12

6.3609E-14

-5.6850E-16

2.7369E-18

-5.1969E-21

S5

-1.2721E-05

2.6828E-06

-5.7359E-08

3.0597E-10

1.9255E-12

-2.5251E-14

6.9815E-17

0.0000E+00

S6

2.6423E-04

-3.0565E-06

1.0584E-07

-2.4205E-09

2.9297E-11

-1.6838E-13

3.6957E-16

0.0000E+00

S9

2.0877E-03

-8.9293E-05

1.9528E-06

-2.6435E-08

2.3392E-10

-1.5778E-12

1.1018E-14

-6.5384E-17

1.7567E-19

S10

1.8255E-03

-1.3012E-05

-5.2139E-06

3.2394E-07

-1.0366E-08

2.0352E-10

-2.4930E-12

1.7768E-14

-5.6658E-17

表4

图4A示出了实施例2的光学成像镜头的轴上色差曲线，其表示不同波长的光线经由镜头后的汇聚焦点偏离。图4B示出了实施例2的光学成像镜头的象散曲线，其表示子午像面弯曲和弧矢像面弯曲。图4C示出了实施例2的光学成像镜头的畸变曲线，其表示不同像高对应的畸变大小值。图4D示出了实施例2的光学成像镜头工作距离为1000mm时的光学成像镜头的相对照度曲线，其表示不同像高对应的相对照度的大小值。根据图4A至图4D可知，实施例2所给出的光学成像镜头能够实现良好的成像品质。

实施例3

以下参照图5至图6D描述了根据本申请实施例3的光学成像镜头。图5示出了根据本申请实施例3的光学成像镜头的结构示意图。

如图5所示，光学成像镜头沿光轴由人眼侧至像源侧依序包括：第一透镜E1、第二透镜E2、第三透镜E3、第四透镜E4、第五透镜E5和滤光片E6。

第一透镜E1具有正光焦度，其人眼侧面S1为凸面，像源侧面S2为凸面。第二透镜E2具有负光焦度，其人眼侧面S3为凹面，像源侧面S4为凹面。第三透镜E3具有正光焦度，其人眼侧面S5为凸面，像源侧面S6为凸面。第四透镜E4具有正光焦度，其人眼侧面S7为凸面，像源侧面S8为凸面。第五透镜E5具有负光焦度，其人眼侧面S9为凹面，像源侧面S10为凹面。滤光片E6有人眼侧面S11像源侧面S12，光学成像镜头具有像源面S13。

在实施例3中，光学成像镜头的总有效焦距f为13.19mm，第一透镜的人眼侧面至像源面沿光轴的距离TTL为29.80mm，像源面上有效像素区域对角线长的一半ImgH为6.45mm，光学成像镜头的最大视场角FOV为54.3°，光学成像镜头的光圈数值Fno为1.65。

表5示出了实施例3的光学成像镜头的基本参数表，其中，曲率半径、厚度/距离和焦距的单位均为毫米(mm)。表6示出了可用于实施例3中各非球面镜面的高次项系数，其中，各非球面面型可由上述实施例1中给出的公式(1)限定。

表5

表6

图6A示出了实施例3的光学成像镜头的轴上色差曲线，其表示不同波长的光线经由镜头后的汇聚焦点偏离。图6B示出了实施例3的光学成像镜头的象散曲线，其表示子午像面弯曲和弧矢像面弯曲。图6C示出了实施例3的光学成像镜头的畸变曲线，其表示不同像高对应的畸变大小值。图6D示出了实施例3的光学成像镜头工作距离为1000mm时的光学成像镜头的相对照度曲线，其表示不同像高对应的相对照度的大小值。根据图6A至图6D可知，实施例3所给出的光学成像镜头能够实现良好的成像品质。

实施例4

以下参照图7至图8D描述了根据本申请实施例4的光学成像镜头。图7示出了根据本申请实施例4的光学成像镜头的结构示意图。

如图7所示，光学成像镜头沿光轴由人眼侧至像源侧依序包括：第一透镜E1、第二透镜E2、第三透镜E3、第四透镜E4、第五透镜E5和滤光片E6。

在实施例4中，光学成像镜头的总有效焦距f为13.18mm，第一透镜的人眼侧面至像源面沿光轴的距离TTL为29.11mm，像源面上有效像素区域对角线长的一半ImgH为6.45mm，光学成像镜头的最大视场角FOV为54.2°，光学成像镜头的光圈数值Fno为1.65。

表7示出了实施例4的光学成像镜头的基本参数表，其中，曲率半径、厚度/距离和焦距的单位均为毫米(mm)。表8示出了可用于实施例4中各非球面镜面的高次项系数，其中，各非球面面型可由上述实施例1中给出的公式(1)限定。

表7

面号

A4

A6

A8

A10

A12

A14

A16

A18

A20

S1

2.2283E-05

-2.8456E-06

1.6442E-08

5.7521E-10

-1.4842E-11

1.2628E-13

-3.6330E-16

0.0000E+00

S2

5.0301E-04

-1.6220E-05

4.5766E-07

-8.3588E-09

8.4493E-11

-4.4611E-13

9.8098E-16

0.0000E+00

S3

5.6224E-04

-1.0169E-05

3.4831E-07

-8.0387E-09

9.2298E-11

-4.3275E-13

-7.8425E-16

1.5088E-17

-3.9719E-20

S4

-4.7382E-04

2.1967E-05

-6.4031E-07

1.1360E-08

-1.3509E-10

1.1008E-12

-5.8782E-15

1.8214E-17

-2.4505E-20

S5

-4.1374E-05

4.7983E-06

-1.2075E-07

1.4678E-09

-8.8537E-12

2.4809E-14

-2.6346E-17

0.0000E+00

S6

2.0113E-04

3.4468E-06

-1.4399E-07

2.5534E-09

-2.2729E-11

1.0099E-13

-1.7760E-16

0.0000E+00

S9

8.5400E-04

1.4765E-05

-1.5113E-06

2.3305E-08

3.1806E-10

-1.5125E-11

2.0655E-13

-1.2869E-15

3.1169E-18

S10

3.1423E-04

8.2557E-05

-4.7399E-06

1.1236E-07

-2.1439E-09

5.7093E-11

-1.2248E-12

1.3400E-14

-5.5379E-17

表8

图8A示出了实施例4的光学成像镜头的轴上色差曲线，其表示不同波长的光线经由镜头后的汇聚焦点偏离。图8B示出了实施例4的光学成像镜头的象散曲线，其表示子午像面弯曲和弧矢像面弯曲。图8C示出了实施例4的光学成像镜头的畸变曲线，其表示不同像高对应的畸变大小值。图8D示出了实施例4的光学成像镜头工作距离为1000mm时的光学成像镜头的相对照度曲线，其表示不同像高对应的相对照度的大小值。根据图8A至图8D可知，实施例4所给出的光学成像镜头能够实现良好的成像品质。

实施例5

以下参照图9至图10D描述了根据本申请实施例5的光学成像镜头。图9示出了根据本申请实施例5的光学成像镜头的结构示意图。

如图9所示，光学成像镜头沿光轴由人眼侧至像源侧依序包括：第一透镜E1、第二透镜E2、第三透镜E3、第四透镜E4、第五透镜E5和滤光片E6。

第一透镜E1具有正光焦度，其人眼侧面S1为凸面，像源侧面S2为凸面。第二透镜E2具有负光焦度，其人眼侧面S3为凹面，像源侧面S4为凸面。第三透镜E3具有正光焦度，其人眼侧面S5为凸面，像源侧面S6为凸面。第四透镜E4具有正光焦度，其人眼侧面S7为凸面，像源侧面S8为凸面。第五透镜E5具有负光焦度，其人眼侧面S9为凹面，像源侧面S10为凹面。滤光片E6有人眼侧面S11像源侧面S12，光学成像镜头具有像源面S13。

在实施例5中，光学成像镜头的总有效焦距f为13.21mm，第一透镜的人眼侧面至像源面沿光轴的距离TTL为29.63mm，像源面上有效像素区域对角线长的一半ImgH为3.54mm，光学成像镜头的最大视场角FOV为30.1°，光学成像镜头的光圈数值Fno为1.65。

表9示出了实施例5的光学成像镜头的基本参数表，其中，曲率半径、厚度/距离和焦距的单位均为毫米(mm)。表10示出了可用于实施例5中各非球面镜面的高次项系数，其中，各非球面面型可由上述实施例1中给出的公式(1)限定。

表9

面号

A4

A6

A8

A10

A12

A14

A16

A18

A20

S1

3.4831E-05

4.8864E-06

-1.8558E-07

2.7917E-09

-2.4641E-11

1.2159E-13

-2.4529E-16

0.0000E+00

S2

-4.6106E-04

1.7407E-05

-2.5104E-07

1.6711E-09

-6.7335E-12

1.9479E-14

-2.0018E-17

0.0000E+00

S3

-2.3709E-04

7.2836E-05

-2.7202E-06

5.9822E-08

-8.6773E-10

8.2265E-12

-4.8930E-14

1.6603E-16

-2.4549E-19

S4

5.9155E-04

-2.5179E-05

1.3149E-06

-3.2248E-08

4.3600E-10

-3.5509E-12

1.7456E-14

-4.7743E-17

5.5681E-20

S5

7.4871E-06

-1.0340E-05

1.9194E-07

-7.9352E-10

-9.1258E-12

9.7366E-14

-2.5741E-16

0.0000E+00

S6

2.1218E-04

-1.1349E-05

1.7508E-07

-1.3874E-09

6.0352E-12

-9.0183E-15

-1.3530E-17

0.0000E+00

表10

图10A示出了实施例5的光学成像镜头的轴上色差曲线，其表示不同波长的光线经由镜头后的汇聚焦点偏离。图10B示出了实施例5的光学成像镜头的象散曲线，其表示子午像面弯曲和弧矢像面弯曲。图10C示出了实施例5的光学成像镜头的畸变曲线，其表示不同像高对应的畸变大小值。图10D示出了实施例5的光学成像镜头工作距离为1000mm时的光学成像镜头的相对照度曲线，其表示不同像高对应的相对照度的大小值。根据图10A至图10D可知，实施例5所给出的光学成像镜头能够实现良好的成像品质。

实施例6

以下参照图11至图12D描述了根据本申请实施例6的光学成像镜头。图11示出了根据本申请实施例6的光学成像镜头的结构示意图。

如图11所示，光学成像镜头沿光轴由人眼侧至像源侧依序包括：第一透镜E1、第二透镜E2、第三透镜E3、第四透镜E4、第五透镜E5和滤光片E6。

在实施例6中，光学成像镜头的总有效焦距f为12.97mm，第一透镜的人眼侧面至像源面沿光轴的距离TTL为31.87mm，像源面上有效像素区域对角线长的一半ImgH为6.60mm，光学成像镜头的最大视场角FOV为55.9°，光学成像镜头的光圈数值Fno为1.44。

表11示出了实施例6的光学成像镜头的基本参数表，其中，曲率半径、厚度/距离和焦距的单位均为毫米(mm)。表12示出了可用于实施例6中各非球面镜面的高次项系数，其中，各非球面面型可由上述实施例1中给出的公式(1)限定。

表11

面号

A4

A6

A8

A10

A12

A14

A16

A18

A20

S1

3.4051E-05

-6.0697E-07

2.8914E-09

-3.6059E-12

0.0000E+00

3.4051E-05

-6.0697E-07

S2

7.4343E-05

-4.1837E-07

3.8074E-09

-1.2066E-11

0.0000E+00

7.4343E-05

-4.1837E-07

S3

-4.0479E-05

5.2640E-06

-1.4201E-07

2.2047E-09

-1.9841E-11

9.4175E-14

-1.7938E-16

-4.0479E-05

5.2640E-06

S4

6.8795E-05

-9.7071E-07

-6.9858E-09

1.8447E-10

-1.5169E-12

5.6296E-15

-7.8660E-18

6.8795E-05

-9.7071E-07

S5

1.8262E-05

-6.3078E-07

5.3173E-09

-1.3596E-11

0.0000E+00

1.8262E-05

-6.3078E-07

S6

1.1126E-04

-5.8158E-07

4.9919E-09

-1.2205E-11

0.0000E+00

1.1126E-04

-5.8158E-07

表12

图12A示出了实施例6的光学成像镜头的轴上色差曲线，其表示不同波长的光线经由镜头后的汇聚焦点偏离。图12B示出了实施例6的光学成像镜头的象散曲线，其表示子午像面弯曲和弧矢像面弯曲。图12C示出了实施例6的光学成像镜头的畸变曲线，其表示不同像高对应的畸变大小值。图12D示出了实施例6的光学成像镜头工作距离为无穷远时的光学成像镜头的相对照度曲线，其表示不同像高对应的相对照度的大小值。根据图12A至图12D可知，实施例6所给出的光学成像镜头能够实现良好的成像品质。

综上，实施例1至实施例6分别满足表13中所示的关系。

表13

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的保护范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离本申请构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims

1.光学成像镜头，其特征在于，沿光轴由人眼侧至像源侧依序包括：第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜和第五透镜，每一片透镜都具有靠近人眼侧的人眼侧面和靠近像源侧的像源侧面，其中，

所述第一透镜具有正光焦度，其人眼侧面的近轴部分为凸面，像源侧面的近轴部分为凸面；

所述第二透镜具有光焦度，其人眼侧面的近轴部分为凹面；

所述第三透镜具有正光焦度；

所述第五透镜具有负光焦度，其像源侧面的近轴部分为凹面；

其中，所述光学成像镜头的最大视场角FOV、所述光学成像镜头的入瞳直径EPD以及所述光学成像镜头的总有效焦距f满足：0.35<tan(FOV/2)*EPD/f<1；以及

所述第一透镜的中心厚度CT1与所述第二透镜的中心厚度CT2满足：1.8<CT1/CT2<4。

2.根据权利要求1所述的光学成像镜头，其特征在于，所述第二透镜的人眼侧面的曲率半径R3与所述第二透镜的中心厚度CT2满足：

-1<R3/CT2<0。

3.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、所述第二透镜和所述第三透镜中最大的折射率N1max与所述第四透镜和所述第五透镜中最大的折射率N2max满足：

N2max>N1max，其中，N2max>1.8。

4.根据权利要求1所述的光学成像镜头，其特征在于，所述第四透镜的人眼侧面的曲率半径R7与所述第五透镜的像源侧面的曲率半径R10满足：

0.7<R7/R10<1.1。

5.根据权利要求1所述的光学成像镜头，其特征在于，所述第五透镜的像源侧面的曲率半径R10与所述第四透镜和所述第五透镜的组合焦距f45满足：

0.2<R10/f45<0.6。

6.根据权利要求1所述的光学成像镜头，其特征在于，所述第二透镜的中心厚度CT2与所述第四透镜的中心厚度CT4满足：

0.2<CT2/CT4<0.6。

7.根据权利要求1所述的光学成像镜头，其特征在于，所述第一透镜的人眼侧面至所述第五透镜的像源侧面的最大有效半口径的最大值DTmax与所述第一透镜的人眼侧面至所述第五透镜的像源侧面的轴上距离TD满足：

0.4<DTmax/TD<0.7。

8.根据权利要求1所述的光学成像镜头，其特征在于，所述第三透镜在最大有效半口径处的边缘厚度ET3与所述第二透镜在最大有效半口径处的边缘厚度ET2满足：

ET3/ET2<0.5。

9.根据权利要求1所述的光学成像镜头，其特征在于，所述第四透镜的中心厚度CT4、所述第五透镜的中心厚度CT5、所述第四透镜在最大有效半口径处的边缘厚度ET4与所述第五透镜在最大有效半口径处的边缘厚度ET5满足：

1.2<(CT4+CT5)/(ET4+ET5)<1.7。

10.光学成像镜头，其特征在于，沿光轴由人眼侧至像源侧依序包括：第一透镜组和第二透镜组，其中，所述第一透镜组包括第一透镜、第二透镜和第三透镜，所述第二透镜组包括第四透镜和第五透镜，其中，每一片透镜都具有靠近人眼侧的人眼侧面和靠近像源侧的像源侧面，

所述第一透镜具有正光焦度，所述第二透镜具有负光焦度，所述第一透镜、所述第二透镜和所述第三透镜中的至少一个为双凸透镜；

所述第二透镜组具有正光焦度，所述第四透镜和所述第五透镜的光焦度正负属性不同，所述第五透镜的像源侧面的近轴部分为凹面；以及

所述第四透镜和所述第五透镜的组合焦距f45与所述第一透镜的人眼侧面至所述第五透镜的像源侧面的轴上距离TD满足：1<f45/TD<3。