CN116047731B - 光学镜头 - Google Patents

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：具有负光焦度的第一透镜，其物侧面在近光轴处为凹面，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；光阑；具有正光焦度的第三透镜，其像侧面为凸面；具有负光焦度的第四透镜，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，其物侧面为凹面，其像侧面为凸面；具有负光焦度的第六透镜，其物侧面在近光轴处为凸面，其像侧面在近光轴处为凹面；具有负光焦度的第七透镜，其物侧面在近光轴处为凸面，其像侧面在近光轴处为凹面。本发明光学镜头通过玻璃与塑胶镜片的合理搭配，具有小型化、超广角、小畸变和高像素的优点。

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

近年来，随着智能手机的兴起，各大品牌旗舰机对高像素需求日渐提高，而一般超广角镜头搭配芯片感光面尺寸为1/4英寸，像素为800万；较高端一些镜头搭配1/3英寸芯片，像素为1300万，为使感光器件的像素点尺寸不缩小，提升成像像素，把芯片尺寸做大成为高像素的发展趋势，因此，具备良好成像品质的高像素超广角镜头俨然成为目前市场上的主流。

为获得高像素超广角且具有良好的成像品质，一般是通过增加镜片的个数来实现，传统搭载于手机等便携式电子设备上的镜头多采用五片式或六片式镜片结构，一般只能满足800万或1300万像素需求；然而，随着技术的发展以及用户对更高像素的追求，七片式、八片式镜片结构逐渐出现在镜头设计当中，但这会使增加镜头的总长，且畸变像差也会随着镜片的增加及视场角的变大而变差。因此，如何设计出成像质量良好且系统总长短的光学镜头是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

为此，本发明的目的在于提供一种光学镜头，至少具有小型化、大广角、小畸变和高像素的优点。

本发明实施例通过以下技术方案实施上述的目的。

本发明提供了一种光学镜头，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，其物侧面在近光轴处为凹面，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；光阑；具有正光焦度的第三透镜，其像侧面为凸面；具有负光焦度的第四透镜，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，其物侧面为凹面，其像侧面为凸面；具有负光焦度的第六透镜，其物侧面在近光轴处为凸面，其像侧面在近光轴处为凹面；具有负光焦度的第七透镜，其物侧面在近光轴处为凸面，其像侧面在近光轴处为凹面；其中，所述光学镜头中包括至少一个玻璃镜片和至少一个塑胶镜片；所述光学镜头满足条件式：TTL/FOV<0.06mm/°，TTL表示所述光学镜头的光学总长，FOV表示所述光学镜头的最大视场角。

相较现有技术，本发明提供的光学镜头，采用七片具有特定形状和光焦度的镜片，通过玻璃镜片和塑胶镜片的合理搭配，使得光学镜头具有高像素及大广角的特点，能够匹配108MP（Megapixel，百万像素）的成像芯片实现超高清成像；同时由于各镜片的面型及光焦度搭配合理，使镜头具有较为紧凑的结构及较低的敏感性，能够实现小型化、大广角和高像素的均衡，从而更好适应便携式电子设备的发展趋势。

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F-Tanθ畸变曲线图。

图3为本发明第一实施例的光学镜头的场曲曲线图。

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F-Tanθ畸变曲线图。

图7为本发明第二实施例的光学镜头的场曲曲线图。

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F-Tanθ畸变曲线图。

图11为本发明第三实施例的光学镜头的场曲曲线图。

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。

在本文中，近光轴处是指光轴附近的区域。如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在近光轴区域为凸面；如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在近光轴区域为凹面。

本发明提出一种光学镜头，所述光学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、第七透镜以及滤光片。

具体地，第一透镜具有负光焦度，其物侧面在近光轴处为凹面，其像侧面为凹面；第二透镜具有正光焦度，其物侧面为凸面，其像侧面为凹面；第三透镜具有正光焦度，其像侧面为凸面；第四透镜具有负光焦度，其物侧面在近光轴处为凸面，其像侧面在近光轴处为凹面；第五透镜具有正光焦度，其物侧面为凹面，其像侧面为凸面；第六透镜具有负光焦度，其物侧面在近光轴处为凸面，其像侧面在近光轴处为凹面；第七透镜具有负光焦度，其物侧面在近光轴处为凸面，其像侧面在近光轴处为凹面。

为了追求高品质成像及小型化的均衡，可将塑胶镜片与玻璃镜片相互搭配使用，在本发明的光学镜头中包括至少一个玻璃镜片和至少一个塑胶镜片，由于玻璃镜片的透光性更好、色散更小，折射率更高，可以有效修正色差及缩短系统总长，因此结合了玻璃镜头和塑胶镜头优点的玻塑混合镜头，可有效提高光学镜头的解像力。

作为一种实施方式，可以采用一片玻璃镜片和六片塑胶镜片的玻塑混合搭配结构，通过合理约束各透镜的面型及光焦度，使其结构紧凑，以实现大视场角、小畸变以及高像素的特点。具体地，第三透镜为玻璃材质，通过玻璃自身低色散的特点，有效矫正了光学系统的几何色差；第一透镜、第二透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜以及第七透镜采用塑胶镜片，可以有效降低成本、修正像差，提供更高性价比的光学性能产品。在其他实施例中，也可以是其他不同的玻塑混合搭配方式，在此不做限定。

在一些实施例中，所述光学镜头满足条件式：TTL/FOV<0.06mm/°，TTL表示所述光学镜头的光学总长，FOV表示所述光学镜头的最大视场角。满足上述条件，可使镜头在具有较大视场角的同时，保持较小的总长，实现镜头小型化和大广角的均衡。

在一些实施例中，所述光学镜头满足条件式：-4<f1/f<-1，其中，f1表示所述第一透镜的焦距，f表示所述光学镜头的有效焦距。满足上述条件，可以使第一透镜具有适当的负光焦度，有利于减缓入射光折射角度的变化程度，避免折射变化过于强烈而产生过多像差，同时有助于更多的光线进入后方光学系统，增大镜头视场角的同时提升整体成像质量。

在一些实施例中，所述光学镜头满足条件式：-10<R11/R12<-1，其中，R11表示所述第一透镜的物侧面的曲率半径，R12表示所述第一透镜的像侧面的曲率半径。满足上述条件，能够使进入第一透镜的光线有适当的入射及出射角度，有助于增大成像面的面积，减小镜头前端透镜的外径，维持系统小型化。

在一些实施例中，所述光学镜头满足条件式：-2<f1/f2<-0.9，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。满足上述条件，有利于提升系统的视场角度，在增大视场角的同时维持系统小畸变，提高边缘成像质量，同时增大后焦长度，避免镜头与芯片产生干涉。

在一些实施例中，所述光学镜头满足条件式：1.2<f2/f3<3，其中，f2表示所述第二透镜的焦距，f3表示所述第三透镜的焦距。满足上述条件，通过合理设置第二透镜和第三透镜的光焦度分配，有利于汇聚边缘视场光线，使汇聚后的光线顺利进入后端光学系统，并进一步让光线走势平稳过渡，降低畸变的矫正难度，提升光学镜头的成像品质。

在一些实施例中，所述光学镜头满足条件式：0.1<f1/f4<1，其中，f1表示所述第一透镜的焦距，f4表示所述第四透镜的焦距。满足上述条件，有利于缩短光学镜头的总长，满足便携式电子设备超薄化发展趋势。

在一些实施例中，所述光学镜头满足条件式：0.5<f1/f7<1.8，其中，f1表示所述第一透镜的焦距，f7表示所述第七透镜的焦距。满足上述条件，通过合理设置第一透镜和第七透镜的光焦度比值，提高镜头对光线的会聚能力，可以使光学镜头的前后平衡，降低镜头的像散和场曲的矫正难度，有利于提升光学镜头的成像品质，实现高像素成像。

在一些实施例中，所述光学镜头满足条件式：0.14<CT5/TTL<0.24，其中，CT5表示所述第五透镜的中心厚度，TTL表示所述光学镜头的光学总长。满足上述条件，通过合理设置第五透镜的厚度，在保证该弯月型镜片对光线聚光能力的前提下缩短系统的总长，同时使第五透镜具有较厚的中厚，有利于降低第五透镜的成型难度，提升产品良率。

在一些实施例中，所述光学镜头满足条件式：2<CT3/CT2<10，其中，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，可使进入第三透镜中的光线偏折趋于缓慢，可以维持系统头部的小型化，降低系统敏感性。

在一些实施例中，所述光学镜头满足条件式：1<R41/R42<5，2<R51/R52<3，其中，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，R51表示所述第五透镜的物侧面的曲率半径，R52表示所述第五透镜的像侧面的曲率半径。满足上述条件，通过合理设置第四透镜和第五透镜的面型，有利于来调整外围光线的像差，降低边缘视场的畸变矫正难度，有利于提升所述光学镜头成像的品质，实现镜头的超高像素成像。

在一些实施方式中，所述光学镜头满足条件式：-0.05<f3/f4<-0.6，Vd3/Vd4>3，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，Vd3表示所述第三透镜的材料阿贝数，Vd4表示所述第四透镜的材料阿贝数。满足上述条件，第三透镜（正透镜）产生的负球差可以由第四透镜（负透镜）产生的正球差平衡，同时正透镜具有高折射率低色散，负透镜具有低折射率高色散，它们所产生的轴向色差可以相互抵消，最终达到一个较好的平衡效果，提升成像质量。

在一些实施例中，所述光学镜头满足以下条件式：1<SAG11/SAG21<2，其中，SAG11表示所述第一透镜的物侧面有效口径处的矢高，SAG21表示所述第二透镜的物侧面有效口径处的矢高。满足上述条件，可使得第一透镜以及第二透镜物侧面的矢高为正矢高，有利于收敛物方光束角度，使其到达光阑后成小视角入射，有利于提升系统的视场角。

在一些实施例中，所述光学镜头满足条件式：0.4<R21/R22<0.8，其中，R21表示所述第二透镜的物侧面的曲率半径，R22表示所述第二透镜的像侧面的曲率半径。满足上述条件，有利于汇聚边缘视场光线，使汇聚后的光线顺利进入后端光学系统，并进一步让光线走势平稳过渡。

在一些实施例中，所述光学镜头满足条件式：1<R61/R62<4，其中，R61表示所述第六透镜的物侧面的曲率半径，R62表示所述第六透镜的像侧面的曲率半径。满足上述条件，能够合理控制第六透镜的面型，有利于减小光学透镜的总长，同时有利于校正光学镜头的球差和畸变。

作为一种实施方式，可以采用玻璃球面镜片和塑胶非球面镜片搭配，也可以采用玻璃非球面镜片和塑胶非球面镜片搭配，在本申请中，为了实现镜头小型化的同时保证高像素成像，所述七片透镜均采用非球面镜片，可以有效降低成本，修正像差，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。

在本发明各个实施例中，当光学镜头中的透镜为非球面透镜时，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

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S17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、第七透镜L7以及滤光片G1。

第一透镜L1具有负光焦度，第一透镜的物侧面S1在近光轴处为凹面，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具有正光焦度，第三透镜的物侧面S5为凸面，第三透镜的像侧面S6为凸面。

第四透镜L4具有负光焦度，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具有负光焦度，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在近光轴处为凹面。

第七透镜L7具有负光焦度，第七透镜的物侧面S13在近光轴处为凸面，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，第三透镜L3为玻璃非球面镜片，第一透镜L1、第二透镜L2、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，光学镜头100中各个透镜的非球面参数如表2所示。

表2

请参照图2、图3及图4，所示分别为光学镜头100的F-Tanθ畸变曲线图、场曲曲线图、垂轴色差曲线图。

图2的F-Tanθ畸变曲线表示成像面上不同像高处的畸变，图中横轴表示畸变百分比，纵轴表示视场角(单位：度)。从图2中可以看出，成像面上不同像高处的F-Tanθ畸变控制在±4%以内，说明光学镜头100的光学畸变得到良好的校正。

图3的场曲曲线表示子午像面和弧矢像面的弯曲程度，图中横轴表示偏移量(单位：毫米)，纵轴表示视场角(单位：度)。从图3中可以看出，子午像面和弧矢像面的场曲控制在±0.2毫米以内，说明光学镜头100的场曲校正良好。

图4的垂轴色差曲线表示最长波长与最短波长在成像面上不同像高处的色差，图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的偏移量控制在±3微米以内，说明光学镜头100的垂轴色差得到良好的校正。

第二实施例

请参阅图5，所示为本发明第二实施例提供的光学镜头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：第三透镜的物侧面S5为凹面，以及各透镜面型的曲率半径、非球面系数、厚度有所差异。

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，光学镜头200中各个透镜的非球面参数如表4所示。

表4

请参照图6、图7以及图8，所示分别为光学镜头200的F-Tan(θ)畸变曲线图、场曲曲线图、垂轴色差曲线图。

图6的F-Tanθ畸变曲线表示成像面上不同像高处的畸变，从图6中可以看出，成像面上不同像高处的F-Tanθ畸变控制在±3%以内，说明光学镜头200的光学畸变得到良好的校正。

图7的场曲曲线表示子午像面和弧矢像面的弯曲程度，从图7中可以看出，子午像面和弧矢像面的场曲控制在±0.15毫米以内，说明光学镜头200的场曲校正良好。

图8的垂轴色差曲线表示最长波长与最短波长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的偏移量控制在±4.5微米以内，说明光学镜头200的垂轴色差得到良好的校正。

第三实施例

请参照图9，所示为本发明第三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，不同之处主要在于各透镜面型的曲率半径、非球面系数、厚度有所差异。

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，光学镜头300中各个透镜的非球面参数如表6所示。

表6

请参照图10、图11以及图12，所示分别为光学镜头300的F-Tan(θ)畸变曲线图、场曲曲线图、垂轴色差曲线图。

图10的F-Tanθ畸变曲线表示成像面上不同像高处的畸变，从图10中可以看出，成像面上不同像高处的F-Tanθ畸变控制在±3%以内，说明光学镜头300的光学畸变得到良好的校正。

图11的场曲曲线表示子午像面和弧矢像面的弯曲程度，从图11中可以看出，子午像面和弧矢像面的场曲控制在±0.1毫米以内，说明光学镜头300的场曲校正良好。

图12的垂轴色差曲线表示最长波长与最短波长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的偏移量控制在±3微米以内，说明光学镜头300的垂轴色差得到良好的校正。

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、焦距f，以及与前述的每个条件式对应的相关数值。

表7

与现有技术相比，本发明提供的玻塑混合的光学镜头至少具有以下优点：

（1）由于玻璃的透光性更好、折射率更高，本发明提供的光学镜头中通过采用1片玻璃非球面镜片+6片塑胶镜片，可与目前主流的7~8片塑胶镜头的光学质量基本一致，且透光率及光学性能更优秀，能够匹配108MP（Megapixel，百万像素）的成像芯片实现超高清成像。

（2）本发明提供的光学镜头，采用7片玻塑混合镜片，通过特定的表面形状搭配和合理的光焦度分配，使镜头具有较为紧凑的结构及较低的敏感性，同时具有较小的畸变，能够实现小型化、大广角和高像素的均衡，从而更好适应便携式电子设备的发展趋势。

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 (9)

1.一种光学镜头，由七片透镜组成，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，其物侧面在近光轴处为凹面，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；

光阑；

具有正光焦度的第三透镜，其像侧面为凸面；

具有负光焦度的第四透镜，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，其物侧面为凹面，其像侧面为凸面；

具有负光焦度的第六透镜，其物侧面在近光轴处为凸面，其像侧面在近光轴处为凹面；

具有负光焦度的第七透镜，其物侧面在近光轴处为凸面，其像侧面在近光轴处为凹面；

其中，所述光学镜头中包括至少一个玻璃镜片和至少一个塑胶镜片；

所述光学镜头满足条件式：TTL/FOV<0.06mm/°，TTL表示所述光学镜头的光学总长，FOV表示所述光学镜头的最大视场角；

所述光学镜头满足条件式：-10<R11/R12<-1，1<R41/R42<5，2<R51/R52<3，其中，R11表示所述第一透镜的物侧面的曲率半径，R12表示所述第一透镜的像侧面的曲率半径，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，R51表示所述第五透镜的物侧面的曲率半径，R52表示所述第五透镜的像侧面的曲率半径。

2.根据权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，所述光学镜头满足条件式：-4<f1/f<-1，其中，f1表示所述第一透镜的焦距，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，所述光学镜头满足条件式：-2<f1/f2<-0.9，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。

4.根据权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，所述光学镜头满足条件式：1.2<f2/f3<3，其中，f2表示所述第二透镜的焦距，f3表示所述第三透镜的焦距。

5.根据权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，所述光学镜头满足条件式：0.1<f1/f4<1，其中，f1表示所述第一透镜的焦距，f4表示所述第四透镜的焦距。

6.根据权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，所述光学镜头满足条件式：0.5<f1/f7<1.8，其中，f1表示所述第一透镜的焦距，f7表示所述第七透镜的焦距。

7.根据权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，所述光学镜头满足条件式：0.14<CT5/TTL<0.24，其中，CT5表示所述第五透镜的中心厚度。

8.根据权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，所述光学镜头满足条件式：2<CT3/CT2<10，其中，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。

9.根据权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，所述光学镜头满足条件式：-0.05<f3/f4<-0.6，Vd3/Vd4>3，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，Vd3表示所述第三透镜的材料阿贝数，Vd4表示所述第四透镜的材料阿贝数。