CN116299987B - 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：光阑；具有正光焦度的第一透镜，其物侧面为凸面、像侧面为凹面；具有负光焦度的第二透镜，其像侧面为凹面；具有正光焦度的第三透镜，其物侧面为凸面；具有正光焦度的第四透镜，其像侧面为凸面；具有正光焦度的第五透镜，其物侧面在近光轴处为凸面、像侧面在近光轴处为凹面；具有正光焦度的第六透镜，其物侧面为凹面、像侧面为凸面；具有负光焦度的第七透镜，其物侧面为凹面、像侧面在近光轴处为凹面；光学镜头的有效焦距f与D方向最大视场角DFov及光学畸变Disg满足：5.8mm＜f×Tan(DFov/2)×(1+Disg)＜6.6mm。本发明可在满足适配大尺寸传感器芯片的同时，在一定程度上缩短了光学镜头的总长。

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，随着人们生活质量的提高以及科技的高速发展，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，大靶面、大光圈、小尺寸成为手机镜头的主要发展趋势。目前，各便携式电子设备厂商陆续推出搭配大尺寸传感器芯片的高像素镜头的设备。

基于此，有必要开发出一款可适配大尺寸传感器芯片、成本低、总长短、可实现大靶面高像素成像的光学镜头来满足市场需求。

发明内容

为此，本发明的目的在于提供一种可适配大尺寸传感器芯片且总长短、高像素的光学镜头。

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：光阑；具有正光焦度的第一透镜，其物侧面为凸面、像侧面为凹面；具有负光焦度的第二透镜，其物侧面为凸面、像侧面为凹面；具有正光焦度的第三透镜，其物侧面为凸面、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；具有正光焦度的第五透镜，其物侧面在近光轴处为凸面、像侧面在近光轴处为凹面；具有正光焦度的第六透镜，其物侧面为凹面、像侧面为凸面；具有负光焦度的第七透镜，其物侧面为凹面、像侧面在近光轴处为凹面；滤光片。

相较于现有技术，本发明提供的光学镜头，通过采用七片具有特定形状的非球面镜片，并且使用特定的正负光焦度组合及面型搭配，在满足适配大尺寸传感器芯片的同时，在一定程度上缩短了光学镜头的总长，减小了光学镜头的体积。

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场曲曲线图。

图3为本发明第一实施例的光学镜头的畸变曲线图。

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，共七片透镜，沿光轴从物侧到成像面依次包括：光阑、第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜以及滤光片。

其中，第一透镜具有正光焦度；第一透镜的物侧面为凸面，第一透镜的像侧面为凹面；第二透镜具有负光焦度，第二透镜的物侧面为凸面，第二透镜的像侧面为凹面；第三透镜具有正光焦度，第三透镜的物侧面为凸面，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；第六透镜具有正光焦度，第六透镜的物侧面为凹面，第六透镜的像侧面为凸面；第七透镜具有负光焦度，第七透镜的物侧面为凹面，第七透镜的像侧面在近光轴处为凹面。

在一些实施方式中，光阑可设置在第一透镜之前，用以收束光学镜头前端入射光线的范围，降低光学镜头的后端口径。

在一些实施方式中，光学镜头的有效焦距f与成像面上对角线方向的最大视场角DFov,成像面上对角线方向最大视场角处的光学畸变Disg满足：5.8mm＜f×Tan(DFov/2)×(1+Disg)＜6.6mm。更进一步，光学镜头的有效焦距f与成像面上对角线方向的最大视场角DFov,成像面上对角线方向最大视场角处的光学畸变Disg满足：6.1mm＜f×Tan(DFov/2)×(1+Disg)＜6.4mm。满足上述条件式，可使该光学镜头具有大像面，可以适配1/1.3英寸的传感器芯片。

在一些实施方式中，光学镜头的最大视场角所对应的像高的一半IH与入瞳直径EPD满足：1.6＜IH/EPD＜1.8。满足上述条件式，可使该光学镜头在不同视场角的前提下射入光学镜头的光线束的宽度尽可能地大，使得光学镜头在像面处亮度得到提升避免暗角产生，同时增大光学镜头的成像面积。

在一些实施方式中，第二透镜的有效焦距f2、第七透镜的有效焦距f7之和与光学镜头的有效焦距f满足条件式：-6.0＜(f2+f7)/f＜-3.0；第二透镜的有效焦距f2与第七透镜的有效焦距f7满足：3.0＜f2/f7＜9.0。满足上述条件式，可以保证第二透镜和第七透镜具有适当的负光焦度，有利于综合其余正透镜所产生的负球差，缩短光学镜头的总长，同时提升成像质量。

在一些实施方式中，第二透镜物侧面的曲率半径R21与第三透镜像侧面的曲率半径R32满足：0.1＜R21/R32＜0.8；第二透镜像侧面的曲率半径R22与第三透镜物侧面的曲率半径R31满足：0.6＜R22/R31＜0.9。满足上述条件式，可以合理控制第二透镜与第三透镜的焦距和面型，使其更接近，有利于光线平缓过渡，提升光学镜头的成像品质。

在一些实施方式中，光学镜头七个透镜折射率的总和ΣNd满足：ΣNd/7＜1.60。满足上述条件式，可保证光学镜头使用的透镜材料大多数都是采用低折射率透镜，有利于降低光学镜头的制造成本。

在一些实施方式中，第四透镜的有效焦距f4与第四透镜像侧面的曲率半径R42满足：-3.0＜f4/R42＜-1.5。满足上述条件式，通过合理控制第四透镜的面型，有利于进一步实现光学镜头高质量成像。

在一些实施方式中，第一透镜物侧面的曲率半径R11与第一透镜像侧面的曲率半径R12满足：3.0＜(R12+R11)/(R12-R11)＜4.0。满足上述条件式，通过合理控制第一透镜的面型，可限制第一透镜的有效焦距，使光学镜头的光焦度分配更合理，进一步提升光学镜头的成像品质。

在一些实施方式中，第一透镜的有效焦距f1、第七透镜的有效焦距f7之差与光学镜头的有效焦距f满足：2.0＜(f1-f7)/f＜2.7。满足上述条件式，通过合理分配第一透镜和第七透镜的光焦度，可使光线的汇聚和发散更加合理，有利于提高光学镜头的成像质量。

在一些实施方式中，第五透镜的有效焦距f5与光学镜头的有效焦距f满足：3.0＜f5/f＜4.7；第五透镜物侧面的曲率半径R51与第五透镜像侧面的曲率半径R52满足：-7.0＜(R51+R52)/(R51-R52)＜-4.5。满足上述条件式，可使第五透镜为正透镜且具有合适的面型，有利于与光学镜头中的负透镜组相互搭配，平衡光学镜头的像差，矫正场曲，提高成像质量。

在一些实施方式中，第一透镜的中心厚度CT1与第一透镜和第二透镜在光轴上的空气间隔T12满足：0.9＜CT1/T12＜3.2。满足上述条件式，有利于镜头制造，减小镜头头部尺寸且有利于镜头装配。

在一些实施方式中，第七透镜像侧面的曲率半径R72与第七透镜的有效焦距f7满足：-2.0＜f7/R72＜0。满足上述条件式，可以合理控制第七透镜的面型，有利于扩大镜头成像面，平衡像差，提高成像质量。

在一些实施方式中，光学镜头的工作F数FNO满足：1.70＜FNO＜1.85。满足上述条件式，可以保证光学镜头具有大光圈特性，有利于使光学镜头在大视场处成像更清晰。

作为一种实施方式，第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜均采用塑胶非球面镜片。采用七片塑胶镜片的搭配结构，可在实现结构紧凑、小型化的同时，还能够保证镜头具有大靶面可适配1/1.3英寸传感器芯片的特点；同时，七片透镜都是塑胶非球面镜片，可以有效降低成本，减轻重量，提供更高性价比的光学性能产品。

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。

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。

第一实施例

请参阅图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。

具体的，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具有负光焦度，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为凹面；第四透镜L4具有正光焦度，第四透镜的物侧面S7为凹面，第四透镜的像侧面S8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；第六透镜L6具有正光焦度，第六透镜的物侧面S11为凹面，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，七个透镜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的各非球面的面型系数如表2所示。

表2

图2示出了第一实施例的场曲曲线图，其表示不同波长的光线在子午像面和弧矢像面的弯曲程度，横轴表示偏移量(单位：mm)，纵轴表示半视场角(单位：°)。从图中可以看出，子午像面和弧矢像面的场曲控制在±0.2mm以内，说明光学镜头能够极好地矫正场曲。

图3示出了第一实施例的光学畸变曲线图，其表示成像面上不同视场处的畸变，横轴表示光学畸变百分比，纵轴表示半视场角(单位：°)，从图中可以看出光学畸变控制在±2％以内，说明光学镜头的光学畸变得到良好的矫正。

图4示出了第一实施例的垂轴色差曲线图，其表示各波长相对于中心波长(0.555μm)在成像面上不同像高处的色差，横轴表示各波长相对中心波长的垂轴色差值(单位：μm)，纵轴表示归一化视场角。从图中可以看出，最长波长和最短波长的垂轴色差控制在±0.06μm以内，说明该光学镜头能够极好地矫正边缘视场的色差以及整个像面的二级光谱。

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与第一实施例中的光学镜头100的结构基本相同。

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、畸变、垂轴色差曲线图分别如图6、图7、图8所示，由图6至图8可以看出，场曲控制在±0.08mm以内，光学畸变控制在±2％以内，最短波长与最大波长轴向色差控制在±0.06μm以内，说明光学镜头200的场曲、畸变和色差都被良好地校正。

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。

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、畸变、垂轴色差和横向色差的曲线图分别如图10、图11、图12所示，由图10至图12可以看出，场曲控制在±0.06mm以内，光学畸变控制在±0.8％以内，最短波长与最大波长轴向色差控制在±0.05μm以内，说明光学镜头300的场曲、畸变和色差都被良好地校正。

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、光圈数FNO、光学总长TTL、最大视场角DFov，以及与上述每个条件式对应的数值。

表7

	第一实施例	第二实施例	第三实施例
				f(mm)	6.265	6.459	6.358
TTL(mm)	8.129	8.391	7.710
				FNO	1.744	1.753	1.825
DFov	87.6°	87.6°	87.6°
				Disg	0.019	0.019	0.002
f×Tan(DFov/2)×(1+Disg)(mm)	6.122	6.311	6.109
				IH/EPD	1.704	1.713	1.754
(f2+f7)/f	-3.497	-5.213	-3.306
				f2/f7	3.831	8.165	4.921
R21/R32	0.715	0.503	0.238
				R22/R31	0.754	0.804	0.713
∑Nd/7	1.559	1.559	1.559
				f4/R42	-1.859	-2.290	-2.109
(R12+R11)/(R12-R11)	3.079	3.856	3.283
				(f1-f7)/f	2.620	2.560	2.162
f5/f	3.029	4.545	3.327
				(R51+R52)/(R51-R52)	-6.850	-4.719	-5.887
CT1/T12	0.993	3.190	1.745
				f7/R72	-1.687	-0.589	-0.177

综上，本发明通过采用七片具有特定光焦度的塑胶非球面镜片，并且采用特定的表面形状搭配，在保证镜头适配1/1.3英寸传感器芯片的同时，可以实现大靶面高像素成像，而且具有低成本、结构紧凑，较小总长的优点。

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 (8)

1.一种光学镜头，共七片透镜，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；

具有负光焦度的第二透镜，所述第二透镜的像侧面为凹面；

具有正光焦度的第三透镜，所述第三透镜的物侧面为凸面；

具有正光焦度的第四透镜，所述第四透镜的像侧面为凸面；

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；

具有正光焦度的第六透镜，所述第六透镜的物侧面为凹面，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：

5.8mm＜f×Tan(DFov/2)×(1+Disg)＜6.6mm；

0.9＜CT1/T12＜3.2；

-3.0＜f4/R42＜-1.5；

其中，f表示所述光学镜头的有效焦距，DFov表示所述光学镜头成像面上对角线方向的最大视场角,Disg表示所述光学镜头成像面上对角线方向最大视场角处的光学畸变，CT1表示所述第一透镜的中心厚度，T12表示所述第一透镜与第二透镜在光轴上的空气间隔；R42表示所述第四透镜像侧面的曲率半径，f4表示所述第四透镜的有效焦距。

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：

1.6＜IH/EPD＜1.8；

其中，IH表示所述光学镜头最大视场角所对应的像高的一半，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：

-6.0＜(f2+f7)/f＜-3.0；

3.0＜f2/f7＜9.0；

其中，f2表示所述第二透镜的有效焦距，f7表示所述第七透镜的有效焦距，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：

0.1＜R21/R32＜0.8；

0.6＜R22/R31＜0.9；

其中，R21表示所述第二透镜物侧面的曲率半径，R22表示所述第二透镜像侧面的曲率半径，R31表示所述第三透镜物侧面的曲率半径，R32表示所述第三透镜像侧面的曲率半径。

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：

ΣNd/7＜1.60；

其中，ΣNd表示所述光学镜头七片透镜的折射率总和。

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：

3.0＜(R12+R11)/(R12-R11)＜4.0；

其中，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。

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：

2.0＜(f1-f7)/f＜2.7；

其中，f1表示所述第一透镜的有效焦距，f7表示所述第七透镜的有效焦距，f表示所述光学镜头的有效焦距。

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：

3.0＜f5/f＜4.7；

-7.0＜(R51+R52)/(R51-R52)＜-4.5；

其中,f5表示所述第五透镜的有效焦距，f表示所述光学镜头的有效焦距，R51表示所述第五透镜物侧面的曲率半径，R52表示所述第五透镜像侧面的曲率半径。