CN116500759A - 光学镜头 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种光学镜头，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，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；具有正光焦度的第三透镜，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；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，其像侧面在近光轴处为凹面。本发明提供的光学镜头具有较小的头部外径和较大的成像面，较好的实现了小体积、大光圈、大靶面、高像素的优点。

Description

光学镜头

技术领域

本发明涉及成像技术领域，尤其是涉及一种光学镜头。

背景技术

随着移动信息技术的不断发展，手机等便携式电子设备也在朝着超薄化、全面屏、超高清成像等方向发展，这就对搭载在便携式电子设备上的摄像镜头提出了更高的要求，不仅要求镜头体积小，同时还要求大光圈的设计以增进光通量，还要求更大成像面积以增加相机像素数。目前市面上大多数手机等便携电子设备上搭载的镜头虽然具有较高的像素，但是镜头的体积较大，物理空间占用过大，不利于超薄化的实现；而且镜头在较暗环境中，进光量不足，拍照效果较差。因此需要设计一款兼具小体积、大光圈、高像素的光学镜头，以满足小型化电子设备的发展趋势。

发明内容

为此，本发明的目的在于提供一种光学镜头，至少具有高像素、大光圈、大靶面、小体积的优点，能够满足便携式电子设备的发展趋势。

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，其物侧面为凸面，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；具有正光焦度的第三透镜，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；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：0.5<TTL/IH<0.7，TTL表示所述光学镜头的光学总长，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，采用七片具有特定光焦度的镜片，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，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，能够匹配1/3英寸的大靶面成像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F-Tan(θ)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为本发明第一实施例的光学镜头的轴向色差曲线图。

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F-Tan(θ)畸变曲线图。

图8为本发明第二实施例的光学镜头的场曲曲线图。

图9为本发明第二实施例的光学镜头的垂轴色差曲线图。

图10为本发明第二实施例的光学镜头的轴向色差曲线图。

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F-Tan(θ)畸变曲线图。

图13为本发明第三实施例的光学镜头的场曲曲线图。

图14为本发明第三实施例的光学镜头的垂轴色差曲线图。

图15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的，其物侧面为凸面，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，其物侧面为凸面，其像侧面为凹面。

第四透镜具有正光焦度，其物侧面可为凹面或凸面，其像侧面可为凹面或凸面。

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，其物侧面可为凹面或凸面，其像侧面在近光轴处为凹面。

在一些实施方式中，所述光学镜头满足条件式：0.5<TTL/IH<0.7，其中，TTL表示所述光学镜头的光学总长，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，可以实现光学镜头的大靶面成像，以此可以匹配更大尺寸、更高像素的图像传感器，进而提升成像效果；同时能够有效压缩光学系统的光学总长，实现系统的小型化设计，更好实现镜头的小型化和高像素的合理均衡。

在一些实施方式中，所述光学镜头满足条件式：1.1<TTL/f<1.4，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，有利于维持镜头的小型化，实现镜头高像素和小型化的均衡。

在一些实施方式中，所述光学镜头满足条件式：IH/Fno>6.5mm，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，可使镜头具有较大的成像面，可匹配较大靶面的芯片实现高清成像，同时还具有较大的光圈，有利于增加进入镜头的光通量，减少光线不足时产生的噪点对成像画面的影响，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：0.25<f1/f2<1.5，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。满足上述条件，通过合理设置第一透镜和第二透镜的焦距占比，能够防止进入镜头的光线偏折程度过大，降低光学系统的敏感度，可有效增大镜头的头部深度尺寸，同时有利于镜头的头部尺寸做小（头部外径可以做到4mm以下），能够更好实现镜头的小体积。

在一些实施方式中，所述光学镜头满足条件式：1<f2/f<9，其中，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，通过设置第二透镜具有较小的光焦度，可有效减缓光线进入第二透镜的偏折程度，有利于维持镜头头部小型化，同时使镜头具有较大的光圈，增大进入镜头的光通量。

在一些实施方式中，所述光学镜头满足条件式：1<f3/f<8，0.1<R5/R6<1，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正光焦度，可以缓和光线经过镜片的偏折程度，有效减小像差。

在一些实施方式中，所述光学镜头满足条件式：0.5<f3/f4<5，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，通过合理搭配第三透镜和第四透镜的焦距比值，能够很好的控制镜头高级球差，同时降低镜头场曲，更好的提升镜头成像质量。

在一些实施方式中，所述光学镜头满足条件式：1<f4/f<6，其中，f4表示所述第四透镜的焦距，f表示所述光学镜头的有效焦距。满足上述条件，通过合理设置第四透镜的光焦度，有利于补正轴外视场的像差，实现系统的高品质成像。

在一些实施方式中，所述光学镜头满足条件式：0.1<f4/f5<3，其中，f4表示所述第四透镜的焦距，f5表示所述第五透镜的焦距。满足上述条件，通过合理设置第四透镜和第五透镜的焦距关系，能够更好的矫正镜头的场曲、畸变，保证镜头的场曲和畸变控制在较小的水平，实现系统的高品质成像。

在一些实施方式中，所述光学镜头满足条件式：-5<f3/f6<-0.05，其中，f3表示所述第三透镜的焦距，f6表示所述第六透镜的焦距。满足上述条件，可使第六透镜（负透镜）产生的正球差与前面正透镜中产生的负球差平衡，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：0<f7/f6<1，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。满足上述条件，通过合理设置第六透镜和第七透镜的焦距比值，有利于更好收敛光线，实现镜头的大靶面成像效果，从而实现镜头的高品质成像。

在一些实施方式中，所述光学镜头满足条件式：1.8<IH/f<2.1，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，也能够实现镜头的大靶面成像特性，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：3<IH/DM1<4，其中，IH表示所述光学镜头的全视场角对应的像高，DM1表示所述第一透镜的最大有效口径。满足上述条件，在实现镜头大像面的同时，有利于减小第一透镜的口径，使镜头具有较小的头部外径，更好实现镜头的小型化。

在一些实施方式中，所述光学镜头满足条件式：3mm<f/Fno<4mm，其中，Fno表示所述光学镜头的光圈数，f表示光学镜头的有效焦距。满足上述条件，保证镜头具有大光圈的同时，具有更小的景深范围，满足拍摄虚化背景效果。

在一些实施方式中，所述光学镜头满足条件式：-50<f6/f<-0.5，其中，f6表示所述第六透镜的焦距，f表示所述光学镜头的有效焦距。满足上述条件，能够很好的矫正光学镜头的场曲，提升镜头的成像质量。

在一些实施例中，所述光学镜头满足条件式：20<(CT5+CT6)/AT56<70，其中，CT5表示所述第五透镜的中心厚度，CT6表示所述第六透镜的中心厚度，AT56表示所述第五透镜与所述第六透镜之间在光轴上的空气间距。满足上述条件，通过合理控制第五透镜、第六透镜的中心厚度以及之间的间距，在满足镜片成型要求的同时，能够很好改善镜头的垂轴色差，提升光学镜头的成像质量。

在一些实施例中，所述光学镜头满足条件式：-5<f7/f<-0.5，其中，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，通过合理设置第七透镜的焦距，可合理控制光线走势，增大光线进入像面的入射角，实现大像面的同时，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，使得该光学镜头至少具有良好的成像质量、小尺寸，大光圈的优点。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，当透镜采用非球面透镜时，非球面镜头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，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：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。

其中，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。

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。具体地，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

本实施例中的光学镜头100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的畸变、场曲、垂轴色差和轴向色差的曲线图分别如图2、图3、图4和图5所示。

图2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，在镜头的全视场角内，镜头的畸变控制在±1.6%以内，说明光学镜头100的畸变被很好的矫正。

图3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±0.2mm内，说明光学镜头100的场曲矫正良好。

图4中垂轴色差曲线表示各波长相对中心波长在像面上不同像高的色差，图中横坐标表示各波长相对中心波长的垂轴色差值(单位：微米)，纵坐标表示归一化的视场角，从图中可知，在不同视场内，各波长相对于中心波长的色差都控制在±2.0微米内，可见该光学镜头100的垂轴色差得到良好矫正。

图5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±0.02毫米以内，最短波长与最大波长轴向色差控制在±0.16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

请参阅图6，所示为本发明第二实施例中提供的光学镜头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，第七透镜的物侧面S14在近光轴处为凸面，以及各透镜面型的材料、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

本实施例中的光学镜头200的非球面的面型系数如表4所示。

表4

请参照图7、图8、图9和图10，所示分别为光学镜头200的畸变、场曲、垂轴色差和轴向色差的曲线图。从图7中可以看出光学畸变控制在±1.5%以内，说明光学镜头200的畸变得到良好的矫正。从图8中可以看出场曲控制在±0.2毫米以内，说明光学镜头200的场曲矫正较好。从图9中可以看出不同波长处的垂轴色差控制在±2.0微米以内，说明光学镜头200的垂轴色差得到良好的矫正。从图10中可以看出零光瞳位置主波长的色差偏移量控制在±0.02毫米以内，最短波长与最大波长轴向色差控制在±0.1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7至图10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

如图11所示，为本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，不同之处在于，第四透镜的物侧面S7在近光轴处为凸面，以及各透镜面型的材料、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

本实施例中的光学镜头300的非球面的面型系数如表6所示。

表6

请参照图12、图13、图14和图15，所示分别为光学镜头300的畸变、场曲、垂轴色差和轴向色差的曲线图。从图12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13中可以看出场曲控制在±0.12毫米以内，说明光学镜头300的场曲矫正较好。从图14中可以看出不同波长处的垂轴色差控制在±2.0微米以内，说明光学镜头300的垂轴色差得到良好的矫正。从图15中可以看出零光瞳位置主波长的色差偏移量控制在±0.02毫米以内，最短波长与最大波长轴向色差控制在±0.08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12至图15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，包括光学镜头的视场角FOV、光学总长TTL、像高IH、有效焦距f、光圈数Fno，以及与前述的每个条件式对应的相关数值。

表7

从以上各个实施例的F-Tan(θ)畸变曲线图、场曲曲线图以及垂轴色差曲线图可以看出，各实施例中的光学镜头的F-Tan(θ)畸变值均在±2%以内、场曲值在±0.2mm以内、垂轴色差在±2.0微米以内，表明本发明提供的光学镜头具有高成像质量、大光圈、小尺寸等优点，同时具有良好的解像力。

综上所述，本发明提供的光学镜头，采用七片具有特定光焦度的镜片，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，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，能够匹配1/3英寸的大靶面成像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，其物侧面为凸面，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；

具有正光焦度的第三透镜，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；

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：0.5<TTL/IH<0.7，TTL表示所述光学镜头的光学总长，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：1.1<TTL/f<1.4，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。

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：IH/Fno>6.5mm，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。

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：0.25<f1/f2<1.5，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。

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<f2/f<9，其中，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：1<f3/f<8，0.1<R5/R6<1，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：0.5<f3/f4<5，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<f4/f<6，其中，f4表示所述第四透镜的焦距，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：0.1<f4/f5<3，其中，f4表示所述第四透镜的焦距，f5表示所述第五透镜的焦距。

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：-5<f3/f6<-0.05，其中，f3表示所述第三透镜的焦距，f6表示所述第六透镜的焦距。

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：0<f7/f6<1，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。

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<2.1，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。