CN116107072A - 光学镜头 - Google Patents

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：具有负光焦度的第一透镜，其像侧面为凹面；光阑；具有正光焦度的第二透镜，其物侧面及像侧面均为凸面；具有负光焦度的第三透镜，其像侧面为凹面；具有正光焦度的第四透镜，其物侧面为凹面，像侧面为凸面；具有负光焦度的第五透镜，其物侧面在近光轴处为凸面、像侧面在近光轴处为凹面；其中，所述光学镜头的入瞳直径EPD与所述光学镜头的最大半视场角θ满足条件式：2.4mm<EPD×tanθ<2.8mm。本发明提供的光学镜头至少具有大广角、高成像质量的优点，能够满足便携式电子设备的使用需求。

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

目前，在物质技术条件越来越好的社会环境下，大众开始在精神层次有了更高的追求。近年来，随着互联网和通讯技术的快速发展，电子产品越来越受消费者的追捧。随着智能手机的普及，手机行业蓬勃发展，大众对手机的各类需求也在不断提升，手机的拍照功能已成为人们选购手机的重要因素，因此手机厂商对于手机上的成像镜片组提出了更多新的需求。

与此同时，随着模组方面要求的提高，镜头的设计自由度受到限制，设计难度与日俱增。因此，如何使手机同时拥有高成像质量和大广角特性是目前光学设计方面的一大难题。

发明内容

为此，本发明的目的在于提供一种光学镜头，至少具有大广角、高成像质量的优点，以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现上述发明目的。

本发明提供了一种光学镜头，该光学镜头沿光轴从物侧到成像面依次包括：具有负光焦度的第一透镜，其像侧面为凹面；光阑；具有正光焦度的第二透镜，其物侧面及像侧面均为凸面；具有负光焦度的第三透镜，其像侧面为凹面；具有正光焦度的第四透镜，其物侧面为凹面、像侧面为凸面；具有负光焦度的第五透镜，其物侧面在近光轴处为凸面、像侧面在近光轴处为凹面；其中，所述光学镜头的入瞳直径EPD与所述光学镜头的最大半视场角θ满足条件式：2.4mm<EPD×tanθ<2.8mm。

相较于现有技术，本发明的有益效果是：本发明提供的光学镜头，采用五片具有特定光焦度的镜片的组合，通过特定的表面形状搭配和合理的光焦度分配，使得该光学镜头具有良好的成像质量，能够匹配50M的成像芯片；同时，通过合理地配置光阑的大小和位置，可以扩大系统进光量且缩小拍摄时的景深，能够很好地满足市场的需求。

附图说明

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轴向色差曲线图。

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轴向色差曲线图。

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轴向色差曲线图。

图13为本发明第四实施例的光学镜头的结构示意图。

图14为本发明第四实施例的光学镜头的F-tanθ畸变曲线图。

图15为本发明第四实施例的光学镜头的场曲曲线图。

图16为本发明第四实施例的光学镜头的轴向色差曲线图。

图17为本发明第五实施例的光学镜头的结构示意图。

图18为本发明第五实施例的光学镜头的F-tanθ畸变曲线图。

图19为本发明第五实施例的光学镜头的场曲曲线图。

图20为本发明第五实施例的光学镜头的轴向色差曲线图。

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，沿着光轴由物侧至成像面依次包括：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，第一透镜具有负光焦度，第一透镜的物侧面在近光轴处为凹面，第一透镜的像侧面为凹面；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；第三透镜具有负光焦度，第三透镜的像侧面为凹面；第四透镜具有正光焦度，第四透镜的物侧面为凹面，第四透镜的像侧面为凸面；第五透镜具有负光焦度，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，且第一透镜至第五透镜的光学中心位于同一直线上。

本发明提供的光学镜头采用五片非球面镜片组合，且将光阑设置在第一透镜和第二透镜之间，同时通过特定的表面形状搭配和合理的光焦度分配，使得该光学镜头在满足大广角的条件下具有良好的成像质量。

在一些实施方式中，所述光学镜头的入瞳直径EPD与所述光学镜头的最大半视场角θ满足条件式：2.4mm<EPD×tanθ<2.8mm。满足上述条件式，可以有效提高光学镜头的进光量，保证光学镜头在较暗环境下的成像质量，实现大广角和高成像质量的均衡。更进一步，所述光学镜头的入瞳直径EPD与所述光学镜头的最大半视场角θ可满足：2.55mm<EPD×tanθ<2.65mm。

在一些实施方式中，所述光学镜头的有效焦距f与所述光学镜头的入瞳直径EPD满足条件式：f/EPD<2.2。满足上述条件式，可以扩大光学镜头的进光量，同时缩小拍摄时的景深，有利于保证光学镜头在较暗环境下的成像质量。更进一步，所述光学镜头的有效焦距f与所述光学镜头的入瞳直径EPD可满足：2.0<f/EPD<2.1。

在一些实施方式中，所述第一透镜的有效焦距f1与所述光学镜头的有效焦距f满足条件式：-7.5<f1/f<-4.0；所述第一透镜物侧面的曲率半径R11与所述第一透镜像侧面的曲率半径R12满足条件式：-10.0<R11/R12<-7.0。满足上述条件式，可以通过调整第一透镜的焦距及面型，减缓第一透镜的形状变化，有利于降低光学镜头的敏感度，提高透镜的成型性，提升光学镜头的制作良率。

在一些实施方式中，所述第一透镜的中心厚度CT1与所述第一透镜和所述第二透镜之间的空气间隔SP12，所述第二透镜的中心厚度CT2满足条件式：0.09<CT1/(SP12+CT2)<0.22。满足上述条件式，可以合理地分配第一透镜的中心厚度，有利于迅速收束光线入射角度，并实现光学镜头结构的紧凑性。

在一些实施方式中，所述第四透镜的中心厚度CT4与所述第五透镜的中心厚度CT5满足条件式：1.2<CT4/CT5<1.7。满足上述条件式，可以通过合理分配第四透镜和第五透镜的中心厚度，以此来矫正光学镜头的球差色差，提高光学镜头的成像品质。

在一些实施方式中，所述第一透镜的有效焦距f1，所述第二透镜的有效焦距f2与所述光学镜头的有效焦距f满足条件式：-35.0<f1×f2/f<-15.0。满足上述条件式，可以合理分配第一透镜和第二透镜的光焦度，防止进入光学镜头的光线偏折幅度过大，降低光学镜头的敏感度，同时有利于光学镜头更好地平衡像差，提升光学镜头的成像质量。

在一些实施方式中，所述第三透镜的有效焦距f3，所述第四透镜的有效焦距f4与所述光学镜头的有效焦距f满足条件式：2.5<(f4-f3)/f<5.0。满足上述条件式，可以合理地分配第三透镜和第四透镜的光焦度，控制第三透镜和第四透镜的面型，有利于维持光学镜头的小畸变，提高光学镜头的整体成像质量。

在一些实施方式中，所述第二透镜和所述第三透镜之间的空气间隔SP23与所述第三透镜和所述第四透镜之间的空气间隔SP34满足条件式：1.0<(SP23+SP34)/(SP34-SP23)<2.5。满足上述条件式，可以通过调整第三透镜在光学镜头中的位置，有利于更好的矫正光学镜头的球差色差，提高光学镜头的成像品质。

在一些实施方式中，所述第二透镜的中心厚度CT2，所述第一透镜的中心厚度CT1与所述光学镜头的光学总长TTL满足条件式：0.07<(CT2-CT1)/TTL<0.14；0.16<(CT2+CT1)/TTL<0.22。满足上述条件式，可以通过调整第一透镜和第二透镜的中心厚度，合理控制两个镜片的场曲贡献量，有利于后续镜片对轴外像差的优化。

在一些实施方式中，所述光学镜头的最大半视场角对应的像高IH与所述光学镜头的最大半视场角θ，所述光学镜头的有效焦距f满足条件式：-5.0%＜[IH-(f×tanθ)]/(f×tanθ)<5.0%。满足上述条件式，表明光学镜头的畸变得到较好的矫正，拍摄图像形状还原度极高；如果[IH-(f×tanθ)]/(f×tanθ)的值超过下限，光学系统具有较大负畸变，拍摄图形会产生明显形变，成桶型，影响成像效果；如果[IH-(f×tanθ)]/(f×tanθ)的值超过上限，光学系统具有较大正畸变，拍摄图形会产生明显形变，成枕型，影响成像效果。

在一些实施方式中，所述第四透镜物侧面最大有效孔径处的矢高SAG41，所述第四透镜像侧面最大有效孔径处的矢高SAG42与所述第四透镜的中心厚度CT4分别满足条件式：-0.08<SAG41/CT4<-0.03；-0.2<SAG42/CT4<-0.1。满足上述条件式，可以通过调整第四透镜的面型，合理地降低整个光学镜头的场曲敏感度，减小第四透镜在整个光学镜头的像散和彗差贡献量，同时有利于降低第四透镜物侧面和像侧面的面型复杂度，提高加工和生产良率。

在一些实施方式中，所述光学镜头中的第三透镜的物侧面在近光轴处为凸面，在其它实施例中，第三透镜的物侧面在近光轴处为凹面。第三透镜采用不同的面型搭配组合，均可以使系统实现良好的成像效果。

作为一种实施方式，第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜及第五透镜均可以采用全塑胶镜片，也可以采用玻塑混合搭配，两者均能取得良好的成像效果。在本申请中，第一透镜至第五透镜均采用全塑胶镜片搭配，通过合理分配各个透镜的光焦度及优化表面形状，可使该光学镜头至少具有良好的成像质量、大广角的优点。进一步，第一透镜至第五透镜均可以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。

在本发明各个实施例中，当透镜采用非球面透镜时，非球面透镜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，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和滤光片G1，且各个透镜的光学中心位于同一直线上。

具体的，第一透镜L1具有负光焦度，其物侧面S1在近光轴处为凹面，像侧面S2为凹面；第二透镜L2具有正光焦度，其物侧面S3和像侧面S4均为凸面；第三透镜L3具有负光焦度，其物侧面S5在近光轴处为凸面，其像侧面S6为凹面；第四透镜L4具有正光焦度，其物侧面S7为凹面，像侧面S8为凸面；第五透镜L5具有负光焦度，其物侧面S9在近光轴处为凸面，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。

本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的各非球面面型系数如表2所示。

表2

 请参照图2、图3以及图4，所示分别为光学镜头100的F-tanθ畸变曲线图、场曲曲线图、轴向色差曲线图。从图2中可以看出，F-tanθ畸变的绝对值控制在2%以内，说明光学镜头100的F-tanθ畸变矫正较好；从图3中可以看出，场曲控制在±0.2mm以内，说明光学镜头100的场曲矫正较好；从图4中可以看出，轴向色差控制在±0.03mm以内，说明光学镜头100的轴向色差矫正较好。在本实施例中，光学镜头在最大视场角达到110°的情况下，光学畸变的绝对值可以控制在2%以内，说明光学镜头在满足大广角的同时成像的变形较小。从图2、图3、图4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5，为本发明第二实施例提供的光学镜头200的结构示意图。本发明第二实施例提供的光学镜头200与第一实施例提供的光学镜头100的不同之处主要在于，第三透镜的物侧面S5在近光轴处为凹面以及各透镜的曲率半径、空气间隔不同。

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的各非球面面型系数如表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-tanθ畸变曲线图、场曲曲线图、轴向色差曲线图。从图6中可以看出，F-tanθ畸变的绝对值控制在2%以内，说明光学镜头200的F-tanθ畸变矫正较好；从图7中可以看出，场曲控制在±0.1mm以内，说明光学镜头200的场曲矫正较好；从图8中可以看出，轴向色差控制在±0.025mm以内，说明光学镜头200的轴向色差矫正较好。从图6、图7、图8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

请参阅图9，为本发明第三实施例提供的光学镜头300的结构示意图。本发明第三实施例提供的光学镜头300与第一实施例提供的光学镜头100的不同之处主要在于，第三透镜的物侧面S5在近光轴处为凹面以及各透镜的曲率半径、空气间隔不同。

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的各非球面面型系数如表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-tanθ畸变曲线图、场曲曲线图、轴向色差曲线图。从图10中可以看出，F-tanθ畸变的绝对值控制在2%以内，说明光学镜头300的F-tanθ畸变矫正较好；从图11中可以看出，场曲控制在±0.1mm以内，说明光学镜头300的场曲矫正较好；从图12中可以看出，轴向色差控制在±0.025mm以内，说明光学镜头300的轴向色差矫正较好。从图10、图11、图12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。

第四实施例

请参阅图13，为本发明第四实施例提供的光学镜头400的结构示意图。本发明第四实施例提供的光学镜头400与第一实施例提供的光学镜头100的不同之处主要在于，第三透镜的物侧面S5在近光轴处为凹面以及各透镜的曲率半径、空气间隔不同。

本实施例提供的光学镜头400中各个镜片的相关参数如表7所示。

表7

 本实施例中的光学镜头400的各非球面面型系数如表8所示。

表8

请参照图14、图15以及图16，所示分别为光学镜头400的F-tanθ畸变曲线图、场曲曲线图、轴向色差曲线图。从图14中可以看出，F-tanθ畸变的绝对值控制在2%以内，说明光学镜头400的F-tanθ畸变矫正较好；从图15中可以看出，场曲控制在±0.1mm以内，说明光学镜头400的场曲矫正较好；从图16中可以看出，轴向色差控制在±0.025mm以内，说明光学镜头400的轴向色差矫正较好。从图14、图15、图16可以看出，光学镜头400的像差得到较好平衡，具有良好的光学成像质量。

第五实施例

请参阅图17，为本发明第五实施例提供的光学镜头500的结构示意图。本发明第五实施例提供的光学镜头500与第一实施例提供的光学镜头100的不同之处主要在于：第一透镜使用的材料折射率大于1.6以及各透镜的曲率半径、空气间隔不同。

本实施例提供的光学镜头500中各个镜片的相关参数如表9所示。

表9

 本实施例中的光学镜头500的各非球面面型系数如表10所示。

表10

请参照图18、图19以及图20，所示分别为光学镜头500的F-tanθ畸变曲线图、场曲曲线图、轴向色差曲线图。从图18中可以看出，F-tanθ畸变的绝对值控制在2%以内，说明光学镜头500的F-tanθ畸变矫正较好；从图19中可以看出，场曲控制在±0.2mm以内，说明光学镜头500的场曲矫正较好；从图20中可以看出，轴向色差控制在±0.025mm以内，说明光学镜头500的轴向色差矫正较好。从图18、图19、图20可以看出，光学镜头500的像差得到较好平衡，具有良好的光学成像质量。

请参阅表11，所示为上述五个实施例中提供的光学镜头分别对应的光学特性，包括光学镜头的光学总长TTL、半像高IH、有效焦距f、最大视场角2θ，以及与前述的每个条件式对应的相关数值。

表11

综上所述，从以上各个实施例的F-tanθ畸变曲线图、场曲曲线图以及轴向色差曲线图可以看出，各实施例中的光学镜头的F-tanθ畸变的绝对值控制在2%以内、场曲控制在±0.2mm以内、轴向色差控制在±0.03mm以内，说明本发明提供的光学镜头具有高成像质量、大广角、小畸变等优点，同时具有良好的解像力。

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 (10)

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：

具有负光焦度的第一透镜，所述第一透镜的像侧面为凹面；

光阑；

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；

具有负光焦度的第三透镜，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为凹面，所述第四透镜的像侧面为凸面；

具有负光焦度的第五透镜，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，所述光学镜头的入瞳直径EPD与所述光学镜头的最大半视场角θ满足条件式：2.4mm<EPD×tanθ<2.8mm。

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：

f/EPD<2.2；

其中，f表示所述光学镜头的有效焦距，EPD表示所述光学镜头的入瞳直径。

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：

-7.5<f1/f<-4.0；

-10.0<R11/R12<-7.0；

其中，f1表示所述第一透镜的有效焦距，f表示所述光学镜头的有效焦距，R11表示所述第一透镜物侧面的曲率半径，R12表示所述第一透镜像侧面的曲率半径。

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：

0.09<CT1/(SP12+CT2)<0.22；

其中，CT1表示所述第一透镜的中心厚度，SP12表示所述第一透镜和所述第二透镜之间的空气间隔，CT2表示所述第二透镜的中心厚度。

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：

1.2<CT4/CT5<1.7；

其中，CT4表示所述第四透镜的中心厚度，CT5表示所述第五透镜的中心厚度。

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：

-35.0<f1×f2/f<-15.0；

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，f表示所述光学镜头的有效焦距。

7.根据权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，所述光学镜头满足以下条件式：

-0.08<SAG41/CT4<-0.03；

-0.2<SAG42/CT4<-0.1；

其中，SAG41表示所述第四透镜物侧面最大有效孔径处的矢高，SAG42表示所述第四透镜像侧面最大有效孔径处的矢高，CT4表示所述第四透镜的中心厚度。

8.根据权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，所述光学镜头满足以下条件式：

2.5<(f4-f3)/f<5.0；

其中，f3表示所述第三透镜的有效焦距，f4表示所述第四透镜的有效焦距，f表示所述光学镜头的有效焦距。

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：

1.0<(SP23+SP34)/(SP34-SP23)<2.5；

其中，SP23表示所述第二透镜和所述第三透镜之间的空气间隔，SP34表示所述第三透镜和所述第四透镜之间的空气间隔。

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：

0.07<(CT2-CT1)/TTL<0.14；

0.16<(CT2+CT1)/TTL<0.22；

其中，CT2表示所述第二透镜的中心厚度，CT1表示所述第一透镜的中心厚度，TTL表示所述光学镜头的光学总长。

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