CN116449546B - 光学镜头 - Google Patents
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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：具有正光焦度的第一透镜，其物侧面为凸面；光阑；具有正光焦度的第二透镜，其物侧面为凹面、像侧面为凸面；具有正光焦度的第三透镜，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；所述光学镜头满足以下条件式：1.1＜IH/f＜1.4；其中，IH表示所述光学镜头的理想像高，f表示所述光学镜头的有效焦距。该光学镜头具有小头部、大视角、小畸变及高像素等优点，能够满足便携式电子设备轻薄化的需求。
Description
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
随着穿戴式电子产品市场份额不断提升，各穿戴式电子产品厂商的竞争也越来越激烈，光学镜头作为穿戴式电子产品上的重要组件之一，技术更替也越来越快。其中，小头部广角镜头因其拍摄范围广、景深大及焦距短等优点，已被广泛应用于穿戴式电子产品上作为主摄使用，拥有广阔的市场前景。
目前，市场上的广角镜头多数体积较大、像素较小且多为5M或8M，不能很好地适应便携式电子设备轻薄化的趋势；同时，常规广角镜头的光学畸变在10%以上，镜头成像时边缘成像画面会存在较大的失真现象，严重影响了消费者的摄像体验。
发明内容
为此，本发明的目的在于提供一种光学镜头，至少具有小头部、大视角及高像素的优点，以满足消费者更高的摄像需求。
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：具有正光焦度的第一透镜，其物侧面为凸面、像侧面为凹面或凸面；光阑；具有正光焦度的第二透镜，其物侧面为凹面、像侧面为凸面；具有正光焦度的第三透镜，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；所述光学镜头满足以下条件式：1.1＜IH/f＜1.4；其中，IH表示所述光学镜头的理想像高，f表示所述光学镜头的有效焦距。
相较现有技术，本发明提供的光学镜头，仅由5片具有特定光焦度和特定形状的镜片组成，且光阑位置设置合理，使得该光学镜头具有小头部、大视角、小畸变及高像素的特点，能够满足穿戴式电子设备主摄广角及高像素的需求。
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轴向色差曲线图。
图5为本发明第一实施例的光学镜头的垂轴色差曲线图。
图6为本发明第二实施例的光学镜头的结构示意图。
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畸变曲线图。
图9为本发明第二实施例的光学镜头的轴向色差曲线图。
图10为本发明第二实施例的光学镜头的垂轴色差曲线图。
图11为本发明第三实施例的光学镜头的结构示意图。
图12为本发明第三实施例的光学镜头的场曲曲线图。
图13为本发明第三实施例的光学镜头的畸变曲线图。
图14为本发明第三实施例的光学镜头的轴向色差曲线图。
图15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，共五片透镜，沿光轴从物侧到成像面依次包括：第一透镜、光阑、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜和滤光片。
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或凸面；第二透镜具有正光焦度，第二透镜的物侧面为凹面，第二透镜的像侧面为凸面；第三透镜具有正光焦度，第三透镜的物侧面在近光轴处为凸面，第三透镜的像侧面在近光轴处为凹面；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。
在一些实施方式中，所述光学镜头的理想像高IH与所述光学镜头的有效焦距f满足：1.1＜IH/f＜1.4。满足上述范围，能够保证光学镜头实现大视野和短焦距的均衡。
在一些实施方式中，所述第一透镜的有效直径D1与所述第四透镜的有效直径D4满足：0.6＜D1/D4＜0.7。满足上述范围，可以合理控制第一透镜和第四透镜的高度差，有利于光学镜头拥有更小的头部尺寸，能够有效提升屏幕的占比比率。
在一些实施方式中，所述第四透镜的有效直径D4与所述第五透镜的有效直径 D5满足：0.45＜D4/D5＜0.55。满足上述范围，可以合理控制第四透镜和第五透镜的高度差，有利于光学镜头在满足较小的头部尺寸的同时，还能拥有较大的靶面、更高的像素。
在一些实施方式中，所述光学镜头的最大视场角FOV满足：95°＜FOV＜110°；所述光学镜头的有效焦距f与所述光学镜头的最大视场角FOV满足：3.0mm＜f×tan(FOV/2)＜3.3mm；所述光学镜头的理想像高IH与所述光学镜头的有效焦距f、所述光学镜头的最大视场角FOV满足：-2%＜[IH-f×tan(FOV/2)]/[f×tan(FOV/2)]＜2%。满足上述范围，在保证光学镜头拥有大视野、高像素成像的同时，还能减弱边缘视场成像失真的现象，提高光学镜头的成像质量。
在一些实施方式中，所述光学镜头的有效焦距f与所述第一透镜的有效焦距f1满足：1.5＜f1/f＜2.5；所述第一透镜像侧面的矢高SAG12与所述第一透镜的中心厚度CT1满足：-0.15＜SAG12/CT1＜0。满足上述范围，可以合理控制第一透镜的形状，有利于光线能较大范围地进入光学镜头中，实现大视场、大视野成像。
在一些实施方式中，所述第二透镜物侧面的曲率半径R21与所述第二透镜像侧面的曲率半径R22满足：0.9＜R21/R22＜4.6；所述第二透镜物侧面的矢高SAG21与所述第二透镜的边缘厚度ET2满足：-1.0＜SAG21/ET2＜0。满足上述范围，可以合理控制第二透镜物侧面在近光轴上的形状及矢高，使第二透镜承担一定的光焦度，加快光线的偏折效率，有利于缩短光学镜头的总长。
在一些实施方式中，所述光学镜头的有效焦距f与所述第三透镜的有效焦距f3满足：7.5＜f3/f＜15.5；所述第三透镜物侧面的矢高SAG31与所述第三透镜物侧面的曲率半径R31满足：-0.1＜SAG31/R31＜0。满足上述范围，可以合理控制第三透镜的形状及光焦度，使第三透镜承担一定的正光焦度，加快光线的偏折效率，有利于实现光学镜头的小型化、紧凑化。
在一些实施方式中，所述第一透镜物侧面的矢高SAG11，所述第一透镜像侧面的矢高SAG12与所述第一透镜的边缘厚度ET1满足：-0.1＜(SAG11+SAG12)/ET1＜0.3。满足上述范围，可以合理分配第一透镜物侧面和像侧面的矢高，有利于降低第一透镜的敏感度，提升镜头的生产良率。
在一些实施方式中，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：0.7＜f4/f＜0.8；所述第四透镜的边缘厚度ET4与所述光学镜头的光学总长TTL满足：0.05＜ET4/TTL＜0.15。满足上述范围，可以合理控制第四透镜的形状和边缘厚度，使其可以承担合理的正光焦度，加快光线的偏折趋势，有利于光学镜头实现小型化的目标。
在一些实施方式中，所述第五透镜的有效直径D5与所述第五透镜的有效焦距f5满足：-2.5＜D5/f5＜-1.5。满足上述范围，可以合理控制第五透镜的形状，加大光线在像面上的投射高度同时减缓光线偏折的效率，有利于外围视场像差和彗差矫正的同时，还使镜头具有较大靶面及高像素。
在一些实施方式中，所述第一透镜的中心厚度CT1，所述第二透镜的中心厚度CT2，所述第三透镜的中心厚度CT3，所述第四透镜的中心厚度CT4，所述第五透镜的中心厚度CT5满足：0.45＜(CT1+CT2+CT3)/(CT4+CT5)＜0.75。满足上述范围，可以合理安排各镜片在光轴上的中心厚度，有利于光学镜头形成紧凑型的结构。
在一些实施方式中，所述第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜以及第五透镜可均为玻璃镜片或均为塑胶镜片，或者也可以是塑胶镜片和玻璃镜片的组合。
在一些实施方式中，所述第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜以及第五透镜均为非球面镜片。通过采用非球面镜片，可使光学镜头具有更好的成像质量，结构更为紧凑，光学总长更短。
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，A2i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以及滤光片G1。
其中，第一透镜L1为具有正光焦度的塑胶非球面透镜，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为具有正光焦度的塑胶非球面透镜，第二透镜的物侧面S3为凹面，第二透镜的像侧面S4为凸面；第三透镜L3为具有正光焦度的塑胶非球面透镜，第三透镜的物侧面S5在近光轴处为凸面，第三透镜的像侧面S6在近光轴处为凹面；第四透镜L4为具有正光焦度的塑胶非球面透镜，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为具有负光焦度的塑胶非球面透镜，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；滤光片G1的物侧面为S11、像侧面为S12。
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，其中R代表曲率半径（单位：mm），d代表光学表面间距（单位：mm），nd代表材料的折射率，Vd代表材料的阿贝数。
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、畸变、轴向色差和垂轴色差的曲线图分别如图2、图3、图4和图5所示，由图2至图5可以看出，场曲控制在±0.15 mm以内，光学畸变控制在±2%以内，最小波长与最大波长轴向色差控制在±0.04mm以内，不同视场内各波长相对于中心波长的色差都控制在±1.5微米以内，说明光学镜头100的场曲、畸变、球差和色差都被良好地校正。
第二实施例
请参阅图6，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的结构形状基本相同，但第一透镜像侧面的形状和第三透镜的材料发生了改变，各镜片的中心厚度和边缘厚度也有所变化。
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、轴向色差和垂轴色差的曲线图分别如图7、图8、图9和图10所示，由图7至图10可以看出，场曲控制在±0.15mm以内，光学畸变控制在±2%以内，最小波长与最大波长轴向色差控制在±0.04mm以内，不同视场内各波长相对于中心波长的色差都控制在±1.5微米以内，说明光学镜头200的场曲、畸变、球差和色差都被良好地校正。
第三实施例
请参阅图11，为本发明第三实施例提供的光学镜头300的结构示意图，本实施例中的光学镜头300与第一实施例中的光学镜头100的结构形状大致相同，但各镜片的中心厚度和边缘厚度有所变化。
本实施例中的光学镜头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、轴向色差和垂轴色差的曲线图分别如图12、图13、图14和图15所示，由图12至图15可以看出，场曲控制在±0.12mm以内，光学畸变控制在±1.8%以内，最小波长与最大波长轴向色差控制在±0.045mm以内，不同视场内各波长相对于中心波长的色差都控制在±2.3微米以内，说明光学镜头300的场曲、畸变、球差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，主要包括各个实施例中光学镜头的有效焦距f，各镜片的有效焦距f1、f2、f3、f4、f5，光学总长TTL以及与上述每个条件式对应的数值。
表7
综上，本发明实施例提供的光学镜头至少具有以下优点：
（1）本发明所提供的光学镜头采用了五片具有特定的表面形状搭配和合理的光焦度分配，使该光学镜头具有小头部、大视角、小畸变及高像素等优点。
（2）本发明所提供的光学镜头视角范围较广，具有较大景深，能有效保证被摄主体的前后景物在画面上均可清晰的再现，且被摄物体的前后感觉强烈，有透视效果，能增强画面的感染力。
（3）本发明所提供的光学镜头具有较小的畸变，边缘成像时失真现象较弱，有利于成像质量提升。
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，共五片透镜，其特征在于，沿光轴从物侧到成像面依次包括：
具有正光焦度的第一透镜，所述第一透镜的物侧面为凸面；
光阑；
具有正光焦度的第二透镜，所述第二透镜的物侧面为凹面，所述第二透镜的像侧面为凸面；
具有正光焦度的第三透镜，所述第三透镜的物侧面在近光轴处为凸面，所述第二透镜的像侧面在近光轴处为凹面；
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；
所述光学镜头满足以下条件式：
1.1＜IH/f＜1.4；
0.6＜D1/D4＜0.7；
0.45＜D4/D5＜0.55；
其中，IH表示所述光学镜头的理想像高，f表示所述光学镜头的有效焦距；D1表示所述第一透镜的有效直径，D4表示所述第四透镜的有效直径,D5表示所述第五透镜的有效直径。
2.根据权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，所述光学镜头满足以下条件式：
95°＜FOV＜110°；
3.0mm＜f×tan(FOV/2)＜3.3mm；
其中，FOV表示所述光学镜头的最大视场角，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，所述光学镜头满足以下条件式：
1.5＜f1/f＜2.5；
-0.15＜SAG12/CT1＜0；
其中，f表示所述光学镜头的有效焦距，f1表示所述第一透镜的有效焦距，SAG12表示所述第一透镜像侧面的矢高，CT1表示所述第一透镜的中心厚度。
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：
0.9＜R21/R22＜4.6；
-1.0＜SAG21/ET2＜0；
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，SAG21表示所述第二透镜物侧面的矢高，ET2表示所述第二透镜的边缘厚度。
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：
7.5＜f3/f＜15.5；
-0.1＜SAG31/R31＜0；
其中，f表示所述光学镜头的有效焦距，f3表示所述第三透镜的有效焦距，SAG31表示所述第三透镜物侧面的矢高，R31表示所述第三透镜物侧面的曲率半径。
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：
-0.1＜(SAG11+SAG12)/ET1＜0.3；
其中，SAG11表示所述第一透镜物侧面的矢高，SAG12表示所述第一透镜像侧面的矢高，ET1表示所述第一透镜的边缘厚度。
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：
0.7＜f4/f＜0.8；
0.05＜ET4/TTL＜0.15；
其中，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，ET4表示所述第四透镜的边缘厚度，TTL表示所述光学镜头的光学总长。
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＜D5/f5＜-1.5；
其中，D5表示所述第五透镜的有效直径，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：
0.45＜(CT1+CT2+CT3)/(CT4+CT5)＜0.75；
其中，CT1表示所述第一透镜的中心厚度，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，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。
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