CN116482843A - 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：具有正光焦度的第一透镜，其物侧面为凸面；具有正光焦度的第二透镜，其物侧面为凸面；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；具有正光焦度的第六透镜，其物侧面为凹面，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。所述光学镜头采用七片具有特定形状和光焦度的镜片，结构紧凑，具有较小的头部外径，同时具有大光圈和大像面的特点，能够适配1/3英寸的大靶面传感器芯片实现超高清成像。

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，大靶面、大光圈、小尺寸成为手机镜头的主要发展趋势。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，如今，搭配大尺寸传感器芯片的高像素镜头已成为各便携式电子设备厂商旗舰机的标配。

基于此，有必要开发出一款可适配大尺寸传感器芯片、大光圈、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光学镜头，可适配大尺寸传感器芯片、大光圈、总长短、可实现大靶面高像素成像的优点。

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：具有正光焦度的第一透镜，所述第一透镜的物侧面为凸面；具有正光焦度的第二透镜，所述第二透镜的物侧面为凸面；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；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；其中，所述光学镜头满足条件式：0.25<DM11/IH<0.3，DM11表示所述第一透镜的物侧面的最大有效口径，IH表示所述光学镜头的全视场角对应的像高。

相较现有技术，本发明提供的光学镜头，采用七片具有特定形状的镜片，通过特定的表面形状搭配和合理的光焦度分配，使镜头的结构更加紧凑，总长较短且镜头的头部外径可以做到4mm以下，具有较小的头部外径，同时具有大光圈和大像面的特点，能够适配1/1.3英寸的大靶面传感器芯片实现超高清成像，从而较好地实现了镜头小体积、大光圈、大靶面高像素的均衡，能够更好的满足便携式电子产品的发展趋势。

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场曲曲线图。

图3为本发明第一实施例的光学镜头的光学畸变曲线图。

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光学畸变曲线图。

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场曲曲线图。

图11 为本发明第三实施例的光学镜头的光学畸变曲线图。

图12 为本发明第三实施例的光学镜头的轴向色差曲线图。

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，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，所述第一透镜的物侧面为凸面。

第二透镜具有正光焦度，所述第二透镜的物侧面为凸面。

第三透镜具有负光焦度，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。

第四透镜具有正光焦度，所述第四透镜的像侧面为凸面。

第五透镜具有正光焦度，所述第五透镜的物侧面在近光轴处为凸面。

第六透镜具有正光焦度，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。

第七透镜具有负光焦度，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。

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，在实现大广角成像的同时，降低光学镜头的后端口径。

在一些实施方式中，所述光学镜头满足条件式：0.25<DM11/IH<0.3，其中，DM11表示所述第一透镜的物侧面的最大有效口径，IH表示所述光学镜头的全视场角对应的像高。满足上述条件，可使镜头具有较大像面，可以适配1/1.3英寸的传感器芯片，同时有利于减小第一透镜的口径，使镜头具有较小的头部外径，更好实现镜头的大靶面成像和体积小型化的均衡。

在一些实施方式中，所述光学镜头满足条件式：6.1mm<f×Tan(FOV/2)×(1+Disg)<6.7mm，其中，f表示所述光学镜头的有效焦距，FOV表示所述光学镜头的最大视场角，Disg表示所述光学镜头在最大视场角处的光学畸变。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英寸的大靶面传感器芯片，同时还使镜头在边缘视场具有较小的畸变。更进一步，所述光学镜头满足条件式：6.2mm<f×Tan(FOV/2)×(1+Disg)<6.5mm。

在一些实施方式中，所述光学镜头满足条件式：1.3<TTL/f<1.5，其中，TTL表示所述光学镜头的光学总长，f表示所述光学镜头的有效焦距。满足上述条件，可以实现光学镜头的大靶面成像，在同等像素下提升像素点尺寸，可以提升芯片对镜头所聚光线的接收能量效率，从而实现高像素成像；同时能够更好实现镜头的小型化和大像面的合理均衡。

在一些实施方式中，所述光学镜头满足条件式：IH/Fno>6.6mm，其中，IH表示所述光学镜头的全视场角对应的像高，Fno表示所述光学镜头的光圈数。满足上述条件，一定程度上增加进入镜头的光通量，可使该光学镜头在不同视场角下射入光学镜头的光线束尽可能地宽，提升光学镜头在像面处的亮度以避免产生暗角，同时有效增大光学镜头的成像面积，实现镜头的大光圈和大靶面成像效果。

在一些实施方式中，所述光学镜头满足条件式：1.5<f1/f<3，1.5<f2/f<4.5，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，f表示所述光学镜头的有效焦距。满足上述条件，通过合理限定第一透镜和第二透镜的焦距占比，可有效减缓光线进入镜头的偏折程度，有利于镜头的头部尺寸做小（如本实施例中镜头的头部外径可以做到4mm以下），同时使镜头具有较大的光圈，增大进入镜头的光通量，使镜头在夜间灰暗环境下，依然能有优良的成像效果，从而能够满足明暗环境的成像需求。

在一些实施方式中，所述光学镜头满足条件式：-3<f3/f<-1.5，1<R5/R6<3，其中，f3表示所述第三透镜的焦距，f表示所述光学镜头的有效焦距，R5表示所述第三透镜的物侧面的曲率半径，R6表示所述第三透镜的像侧面的曲率半径。满足上述条件，通过合理设置第三透镜的焦距及面型，可使第三透镜承担合理的负光焦度，有效矫正前面两片正透镜带来的像差，提升光学镜头的成像品质。

在一些实施方式中，所述光学镜头满足条件式：-1<f3/f4<-0.18，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。满足上述条件，通过合理设置第三透镜和第四透镜的焦距占比，可使第三透镜（负透镜）产生的正球差与第四透镜（正透镜）产生的负球差平衡，提升整体成像质量，同时可合理控制光线走势，避免光线偏折程度过大带来镜片敏感性过高的问题。

在一些实施方式中，所述光学镜头满足条件式：1<f5/f<10，其中，f5表示所述第五透镜的焦距，f表示所述光学镜头的有效焦距。满足上述条件，可以使第五透镜具有适当的光焦度，有利于平衡光学镜头的各类像差，提升光学镜头的成像品质。

在一些实施方式中，所述光学镜头满足条件式：-0.7<f7/f6<0，-1<f7/f<-0.5，其中，f6表示所述第六透镜的焦距，f7表示所述第七透镜的焦距，f表示所述光学镜头的有效焦距。满足上述条件，通过合理约束第六透镜和第七透镜的屈折力贡献量，有利于矫正前五片透镜产生的球差，从而促进光学镜头的像差平衡，同时能够更好收敛光线，实现镜头的大靶面成像，使镜头更好适配1/1.3英寸的大靶面传感器芯片实现超高清成像。

在一些实施方式中，所述光学镜头满足条件式：-10<R8/R9<-1，其中，R8表示所述第四透镜的像侧面的曲率半径，R9表示所述第五透镜的物侧面的曲率半径。满足上述条件，通过合理设置第四透镜和第五透镜的面型，可合理控制光线走势，避免光线偏折程度过大带来镜片敏感性过高的问题，提高光学镜头的成像性能。

在一些实施方式中，所述光学镜头满足条件式：1<R11/R12<4，-4<R11/f<-0.1，其中，R11表示所述第六透镜的物侧面的曲率半径，R12表示所述第六透镜的像侧面的曲率半径，f表示所述光学镜头的有效焦距。满足上述条件，通过合理调整第六透镜的面型，有利于降低杂散光的产生，同时有效改善边缘视场的像差，降低场曲和畸变的矫正难度，提升整体成像品质。

在一些实施方式中，所述光学镜头满足条件式：1.8<IH/f<2.0，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全视场角对应的像高。满足上述条件，既能够实现镜头的广角特性，从而满足大范围拍摄需求，也能够实现大像面特性，从而提升光学镜头的成像品质，能够更好实现镜头的小畸变与大靶面成像的均衡。

在一些实施方式中，所述光学镜头满足条件式：-4.0<(f3+f7)/f<-2.0，2.0<f3/f7<5.0，其中，f3表示所述第三透镜的焦距，f7表示所述第七透镜的焦距，f表示所述光学镜头的有效焦距。满足上述条件，通过设置第三透镜和第七透镜具有适当的负光焦度，有利于平衡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，同时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，所述光学镜头满足条件式：0.03mm/°<DM11/FOV<0.05mm/°，其中，DM11表示所述第一透镜的物侧面的最大有效口径，FOV表示所述光学镜头的最大视场角。满足上述条件，通过合理的控制头部镜片的口径，有利于增大镜头的视场角，同时有利于控制第二透镜及第三透镜的口径，实现镜头的头部小型化。

在一些实施方式中，所述光学镜头满足条件式：0.3<CT12/CT2<0.56，其中，CT2表示所述第二透镜的中心厚度，CT12表示所述第一透镜与所述第二透镜在光轴上的空气间隔。满足上述条件，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，所述第一透镜、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均是非球面镜片。通过合理分配各个透镜的光焦度及优化非球面形状，在实现光学结构紧凑、小总长的同时，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。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，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

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。

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为凸面。

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为凸面。

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，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均是塑胶非球面镜片。

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

在本实施例中，光学镜头100的场曲、光学畸变和轴向色差的曲线图分别如图2、图3和图4所示。

图2中场曲曲线表示子午方向和弧矢方向在像面不同像高的场曲，图中横坐标为偏移量（单位：毫米），纵坐标为视场角（单位：度），从图中可知，子午方向和弧矢方向在像面的场曲偏移量都控制在±0.08mm内，说明光学镜头100的场曲矫正良好。

图3中畸变曲线表示像面上不同像高对应的F-Tan(θ)畸变，图中横坐标表示畸变大小，纵坐标表示视场角（单位：度）；从图中可知，在镜头的全视场内，镜头的畸变控制在±2%以内，说明光学镜头100的畸变被很好的矫正。

图4中轴向色差曲线表示成像面处光轴上的像差，图中横坐标表示偏移量，纵坐标表示归一化光瞳半径，从图中可知，零光瞳位置中心波长的色差偏移量控制在±0.015毫米以内，最短波长与最大波长轴向色差控制在±0.04毫米以内，说明光学镜头100的轴向色差矫正良好。

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与第一实施例中的光学镜头100的结构大抵相同，不同之处在于光学镜头200中第二透镜的像侧面S4在近光轴处为凹面，第四透镜的物侧面S7为凸面，以及各透镜面型的曲率半径、非球面系数、厚度有所差异。

具体地，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

请参照图6、图7、图8，所示分别为光学镜头200的场曲、畸变和轴向色差的曲线图。从图6中可以看出场曲控制在±0.06毫米以内，说明光学镜头200的场曲矫正较好。从图7中可以看出光学畸变控制在±2.3%以内，说明光学镜头200的畸变得到良好的矫正。从图8中可以看出零光瞳位置主波长的色差偏移量控制在±0.05毫米以内，最短波长与最大波长轴向色差控制在±0.06毫米以内，说明光学镜头200的轴向色差得到良好的矫正。从图6至图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

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的结构大抵相同，不同之处在于光学镜头300中第一透镜的像侧面S2在近光轴处为凹面，第四透镜的物侧面S7为凸面，第五透镜的像侧面S10为凸面，以及各透镜面型的曲率半径、非球面系数、厚度有所差异。

具体地，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

请参照图10、图11、图12，所示分别为光学镜头300的场曲、畸变和轴向色差的曲线图。从图10中可以看出场曲控制在±0.02毫米以内，说明光学镜头300的场曲矫正较好。从图11中可以看出光学畸变控制在±1.8%以内，说明光学镜头300的畸变得到良好的矫正。从图12中可以看出零光瞳位置主波长的色差偏移量控制在±0.01毫米以内，最短波长与最大波长轴向色差控制在±0.04毫米以内，说明光学镜头300的轴向色差得到良好的矫正。从图10至图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。

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，包括光学镜头的光学总长TTL、有效焦距f、视场角FOV、像高IH、光圈数Fno，以及与前述的每个条件式对应的相关数值。

表7

综上，本发明提供的光学镜头，采用七片具有特定形状的镜片，通过特定的表面形状搭配和合理的光焦度分配，使镜头的结构更加紧凑，总长较短且镜头的头部外径可以做到4mm以下，具有较小的头部外径，同时具有大光圈和大像面的特点，能够适配1/1.3英寸的大靶面传感器芯片实现超高清成像，从而较好地实现了镜头小体积、大光圈、大靶面高像素的均衡，能够更好的满足便携式电子产品的发展趋势。

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 (12)

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：

具有正光焦度的第一透镜，所述第一透镜的物侧面为凸面；

具有正光焦度的第二透镜，所述第二透镜的物侧面为凸面；

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；

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；

其中，所述光学镜头满足条件式：0.25<DM11/IH<0.3，DM11表示所述第一透镜的物侧面的最大有效口径，IH表示所述光学镜头的全视场角对应的像高。

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：6.1mm<f×Tan(FOV/2)×(1+Disg)<6.7mm，其中，f表示所述光学镜头的有效焦距，FOV表示所述光学镜头的最大视场角，Disg表示所述光学镜头在最大视场角处的光学畸变。

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：1.3<TTL/f<1.5，其中，TTL表示所述光学镜头的光学总长，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，所述光学镜头满足条件式：IH/Fno>6.6mm，其中，IH表示所述光学镜头的全视场角对应的像高，Fno表示所述光学镜头的光圈数。

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：1.5<f1/f<3，1.5<f2/f<4.5，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，f表示所述光学镜头的有效焦距。

6.根据权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，所述光学镜头满足条件式：-3<f3/f<-1.5，1<R5/R6<3，其中，f3表示所述第三透镜的焦距，f表示所述光学镜头的有效焦距，R5表示所述第三透镜的物侧面的曲率半径，R6表示所述第三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，所述光学镜头满足条件式：-1<f3/f4<-0.18，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。

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：1<f5/f<10，其中，f5表示所述第五透镜的焦距，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，所述光学镜头满足条件式：-0.7<f7/f6<0，-1<f7/f<-0.5，其中，f6表示所述第六透镜的焦距，f7表示所述第七透镜的焦距，f表示所述光学镜头的有效焦距。

10.根据权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，所述光学镜头满足条件式：-10<R8/R9<-1，其中，R8表示所述第四透镜的像侧面的曲率半径，R9表示所述第五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，所述光学镜头满足条件式：1<R11/R12<4，-4<R11/f<-0.1，其中，R11表示所述第六透镜的物侧面的曲率半径，R12表示所述第六透镜的像侧面的曲率半径，f表示所述光学镜头的有效焦距。

12.根据权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，所述光学镜头满足条件式：1.8<IH/f<2.0，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全视场角对应的像高。