CN115453721A

CN115453721A - 光学镜头

Info

Publication number: CN115453721A
Application number: CN202211335889.XA
Authority: CN
Inventors: 章彬炜; 胡芬; 曾昊杰
Original assignee: Jiangxi Lianyi Optics Co Ltd
Current assignee: Jiangxi Lianyi Optics Co Ltd
Priority date: 2022-10-28
Filing date: 2022-10-28
Publication date: 2022-12-09
Anticipated expiration: 2042-10-28
Also published as: CN115453721B

Abstract

本发明公开了一种光学镜头，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，其物侧面为凸面，其像侧面为凹面；具有正光焦度的第二透镜，其物侧面为凸面，其像侧面为凹面；具有负光焦度的第三透镜，其物侧面为凸面，其像侧面为凹面；具有正光焦度的第四透镜，其物侧面在近光轴处为凸面，其像侧面在近光轴处为凹面；具有正光焦度的第五透镜，其像侧面为凸面；具有正光焦度的第六透镜，其像侧面为凸面；具有负光焦度的第七透镜，其物侧面为凹面，其像侧面在近光轴处为凹面；所述光学镜头的有效焦距f和最大半视场角对应的像高IH满足条件式：1.5<f/IH<1.8。本发明提供的光学镜头具有大光圈、长焦距与小景深的优点。

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。

尤其是随着人们在网络社交平台的活跃度越来越高，对于电子拍摄设备的光学性能尤其是人像摄影方面提出了更高要求，不仅要求成像镜头在较暗的环境下可以清晰拍摄，还要求在较远环境下也可以清晰成像，而且还要求具有长焦距与小景深的特性来更好的实现虚化背景、突出主体的功能，从而拍摄出更有质感的人像照片。目前许多成像镜头在拍摄夜景或者室内等光线条件差的环境下，存在画质模糊的情况。除此以外，大多数的镜头在拍摄近景时，能够很好的对被摄物体进行成像，但对较远的目标成像较差，无法兼顾高像素远距离成像，在拍摄远距离的物体时，会出现无法突出被摄主体的问题。

基于此，有必要开发出一款兼具大光圈、长焦距、小景深的光学镜头来满足电子设备的拍摄需求。

发明内容

为此，本发明的目的在于提供一种光学镜头，至少具有大光圈、长焦距、小景深的优点。

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：

光阑；

具有正光焦度的第一透镜，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；

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

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凹面；

具有正光焦度的第五透镜，所述第五透镜的像侧面为凸面；

具有正光焦度的第六透镜，所述第六透镜的像侧面为凸面；

具有负光焦度的第七透镜，所述第七透镜的物侧面为凹面，所述第七透镜的像侧面在近光轴处为凹面；

所述光学镜头满足以下条件式：

1.5<f/IH<1.8；

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

相较现有技术，本发明提供的光学镜头，采用七片具有特定光焦度的镜片，并采用特定的表面形状搭配和合理的光焦度分配，在保证镜头总长不会过长的情况下满足高像素的成像需求；同时，使所述光学镜头具有较长的焦距与较短的景深，能够更好的实现虚化背景，突出主体的功能；通过合理控制镜头的光圈大小，能够有效扩大系统进光量，使镜头在较暗的环境下也能实现良好的拍摄效果。

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。

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：

光阑；

具有正光焦度的第五透镜，所述第五透镜的像侧面为凸面；

具有正光焦度的第六透镜，所述第六透镜的像侧面为凸面；

所述光学镜头满足以下条件式：

1.5<f/IH<1.8；（1）

其中，f表示所述光学镜头的有效焦距，IH表示所述光学镜头的最大半视场角对应的像高。通过合理控制七片透镜的光焦度组合及面型搭配，同时满足条件式（1），能够使所述光学镜头具有较长的焦距与较短的景深，有利于进行人像拍摄时更好的虚化背景，突出主体。

在一些实施方式中，所述光学镜头满足以下条件式：

0<f1/f2<0.5；（2）

其中，f1表示所述第一透镜的有效焦距，f2表示所述第二透镜的有效焦距。满足条件式（2），通过合理分配第一、二透镜的焦距，有利于实现所述光学镜头的长焦距和高像素的均衡，同时有利于缩短所述光学镜头的总长。

在一些实施方式中，所述光学镜头满足以下条件式：

0.5<f1/f<1.1；（3）

其中，f1表示所述第一透镜的有效焦距。满足条件式（3），通过合理设置第一透镜的焦距，可有效矫正系统的初级球差，并提高第一透镜的可加工性，提高良率。

在一些实施方式中，所述光学镜头满足以下条件式：

0.1<f/f2<0.5；（4）

其中，f2表示所述第二透镜的有效焦距。满足条件式（4），能够合理控制第二透镜正光焦度的贡献率，有利于控制边缘光线的偏折角，使得光线经过各透镜时偏折均匀，从而更好矫正系统的球差，提高整体成像品质。

在一些实施方式中，所述光学镜头满足以下条件式：

-4<f3/f<-1；（5）

其中，f3表示所述第三透镜的有效焦距。满足条件式（5），通过合理设置第三透镜的负屈折力，可以平衡透镜组中的光焦度变化，降低像差的矫正难度，提升镜头的成像品质。

在一些实施方式中，所述光学镜头满足以下条件式：

0<f/f4<0.7；（6）

0.5<R42/f<5；（7）

其中，f4表示所述第四透镜的有效焦距，R42表示所述第四透镜的像侧面的曲率半径。满足条件式（6）和（7），可使第四透镜具有适当的正光焦度和面形，有利于光线的会聚，使前面进入系统内的发散光线顺利进入后方光学系统，使得整体光路走向更加平缓，且优化像差，提高分辨率。

在一些实施方式中，所述光学镜头满足以下条件式：

0.8<f5/f<8；（8）

其中，f5表示所述第五透镜的有效焦距。满足条件式（8），通过合理设置第五透镜的焦距，能够更好的矫正前面透镜组带来的像差，改善高级球差、彗差，有利于实现高分辨率以及整体分辨率的均匀。

在一些实施方式中，所述光学镜头满足以下条件式：

1<f4/f5<20；（9）

其中，f4表示所述第四透镜的有效焦距，f5表示所述第五透镜的有效焦距。满足条件式（9），通过合理控制第四透镜与第五透镜的焦距比值，有助于加强轴外视场的慧差矫正，同时很好的收敛场曲、像差，从而使镜头拥有更高的解像能力。

在一些实施方式中，所述光学镜头满足以下条件式：

0.6<f6/f<6；（10）

其中，f6表示所述第六透镜的有效焦距。满足条件式（10），通过合理设置第六透镜的焦距，有利于矫正光学畸变和像差，提高所述光学镜头的成像品质。

在一些实施方式中，所述光学镜头满足以下条件式：

-1<f7/f<-0.3；（11）

-3<R71/f<-0.5；（12）

其中，f7表示所述第七透镜的有效焦距，R71表示所述第七透镜的物侧面的曲率半径。满足条件式（11）和（12），可使第七透镜具有合适的负光焦度和面形，有利于增大镜头的成像面积，同时平衡前面透镜的像差，提升镜头整体的成像品质。

在一些实施方式中，所述光学镜头满足以下条件式：

1.5<f/EPD<1.8；（13）

其中，EPD表示所述光学镜头的入瞳直径。满足条件式（13），能够合理增加系统的进光量，实现系统的大光圈特性，使镜头在较暗的环境下也能实现良好的拍摄效果。

在一些实施方式中，所述光学镜头满足以下条件式：

0.1<R31/R42<1；（14）

其中，R31表示所述第三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（14），能够合理地分配第三透镜与第四透镜的曲率半径，有利于矫正系统场曲。

在一些实施方式中，所述光学镜头满足以下条件式：

1<f45/f<6；（15）

0.5<f56/f<3；（16）

其中，f45表示所述第四透镜与所述第五透镜的组合焦距，f56表示所述第五透镜与所述第六透镜的组合焦距。满足条件式（15）与（16），能够合理分配各透镜的焦距占比，有利于矫正球差，提高成像质量。

在一些实施方式中，所述光学镜头满足以下条件式：

0.03mm^-1<CT1/DM11/TTL <0.07mm^-1；（17）

其中，CT1表示所述第一透镜在光轴上的中心厚度，DM11表示所述第一透镜的物侧面的有效半径，TTL表示所述光学镜头的光学总长。满足条件式（17），能够合理地控制所述第一透镜的厚度与口径，有利于增大系统的光圈数。

在一些实施方式中，所述光学镜头满足以下条件式：

8<(DM31+DM32)/(DM31-DM32)<30；（18）

其中，DM31表示所述第三透镜的物侧面的有效半径，DM32表示所述第三透镜的像侧面的有效半径。满足条件式（18），能够合理控制第三透镜的面型，有利于降低镜片成型与镜头组装的难度，提高光学镜头的生产良率。

在一些实施方式中，所述光学镜头满足以下条件式：

1.1<(SAG71+SAG72)/(SAG71-SAG72)<2.2；（19）

其中，SAG71表示所述第七透镜的物侧面与光轴的交点至所述第七透镜的物侧面的最大有效半径顶点的轴上距离，SAG72表示所述第七透镜的像侧面与光轴的交点至所述第七透镜的像侧面的最大有效半径顶点的轴上距离。满足条件式（19），能够合理分配第七透镜的表面矢高，通过控制第七透镜的面型，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，第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜以及第七透镜可以均为非球面镜片，或者采用球面镜片与非球面镜片的组合；采用非球面镜片，一方面能够使镜头具有更好的成像质量，另一方面使镜头的结构更为紧凑，有效减小镜头的体积。在一些实施方式中，第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜可以是均为玻璃镜片，或者塑胶镜片和玻璃镜片的组合。以上组合均能实现光学镜头的大光圈、长焦距及高像素的成像效果。

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S17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、第五透镜L5、第六透镜L6、第七透镜L7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具有负光焦度，第三透镜的物侧面S5为凸面，第三透镜的像侧面S6为凹面；

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在近光轴处为凹面；

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

第六透镜L6具有正光焦度，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为凸面。

第七透镜L7具有负光焦度，第七透镜的物侧面S13为凹面，第七透镜的像侧面S14在近光轴处为凹面。

滤光片G1的物侧面为S15、像侧面为S16。

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、第六透镜L6以及第七透镜L7均为塑胶非球面镜片。

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。

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、f-tanθ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±0.07毫米以内，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±0.7%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（0.555um）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±1.2 微米以内，说明该光学镜头100能够有效矫正边缘视场的像差以及整个像面的二级光谱。

从图2、图3、图4可以看出，光学镜头100的像差得到较好的平衡，光学成像质量良好。

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，不同之处主要在于，第六透镜的物侧面S11为凹面，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。

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、f-tanθ畸变和垂轴色差的曲线图分别如图6、图7和图8所示。

从图6中可看出，子午像面与弧矢像面的场曲控制在±0.12毫米以内，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%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（0.555um）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±1.1微米以内，说明该光学镜头200能够有效矫正边缘视场的像差以及整个像面的二级光谱。

从图6、图7、图8可以看出，光学镜头200的像差得到较好的平衡，光学成像质量良好。

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，不同之处主要在于，第五透镜的物侧面S9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。

本实施例提供的光学镜头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、f-tanθ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±0.03毫米以内，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±1.40%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（0.555um）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±1微米以内，说明该光学镜头300能够有效矫正边缘视场的像差以及整个像面的二级光谱。

从图10、图11、图12可以看出，光学镜头300的像差得到较好的平衡，光学成像质量良好。

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、最大视场角FOV、最大半视场角对应的像高IH，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）采用七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，能够较好地矫正镜头的畸变、色差及像差，使得镜头具有较高的成像质量。

（2）由于各透镜的光焦度及面型设置合理，使所述光学镜头具有较长的焦距与较短的景深，能够更好的实现虚化背景，突出主体的功能。

（3）通过合理控制镜头的光圈大小，能够有效扩大系统进光量，使镜头在较暗的环境下也能实现良好的拍摄效果。

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：

光阑；

具有正光焦度的第五透镜，所述第五透镜的像侧面为凸面；

具有正光焦度的第六透镜，所述第六透镜的像侧面为凸面；

所述光学镜头满足以下条件式：

1.5<f/IH<1.8；

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<f1/f2<0.5；

其中，f1表示所述第一透镜的有效焦距，f2表示所述第二透镜的有效焦距。

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：

0.5<f1/f<1.1；

其中，f1表示所述第一透镜的有效焦距。

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：

0.1<f/f2<0.5；

其中，f2表示所述第二透镜的有效焦距。

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：

-4<f3/f<-1；

其中，f3表示所述第三透镜的有效焦距。

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：

0<f/f4<0.7；

0.5<R42/f<5；

其中，f4表示所述第四透镜的有效焦距，R42表示所述第四透镜的像侧面的曲率半径。

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<f5/f<8；

其中，f5表示所述第五透镜的有效焦距。

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<f4/f5<20；

其中，f4表示所述第四透镜的有效焦距，f5表示所述第五透镜的有效焦距。

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：

0.6<f6/f<6；

其中，f6表示所述第六透镜的有效焦距。

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：

-1<f7/f<-0.3；

-3<R71/f<-0.5；

其中，f7表示所述第七透镜的有效焦距，R71表示所述第七透镜的物侧面的曲率半径。

11.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<f/EPD<1.8；

其中，EPD表示所述光学镜头的入瞳直径。

12.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<R31/R42<1；

其中，R31表示所述第三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。