CN116594161A - 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面到成像面依次包括：光阑；具有正光焦度的第一透镜，其物侧面为凸面、像侧面为凸面；具有负光焦度的第二透镜，其物侧面为凹面、像侧面为凹面；具有正光焦度的第三透镜，其物侧面为凸面、像侧面为凸面；具有负光焦度的第四透镜，其物侧面为凹面、像侧面在近光轴处为凹面；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。本发明提供的光学镜头采用五片具有光焦度的非球面镜片，使得该光学镜头具有良好的光学性能，同时至少具有长焦距、大光圈、短总长的优点。
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
目前，随着便携式电子设备的普及，加上社交、视频、直播类软件的流行，人们对于摄影的喜爱程度越来越高，摄像镜头已经成为了电子设备的标配，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。为了提高对远距离物体的成像质量，大多手机厂的旗舰机都搭载了一颗长焦光学镜头，可以实现拍摄远景时将景物清晰的放大，并能够有效的虚化背景而突出主体，从而提升手机拍摄的质量。
然而，常见的五片式光学镜头虽然已经具有较好的光学性能，但是镜头的光圈都较小，一般都在2.8以上，无法同时的满足长焦距、大光圈的设计要求，影响了用户的拍摄体验。
发明内容
基于此，本发明的目的是提供一种光学镜头，同时至少具有长焦距、大光圈、短总长的优点。
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，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；具有负光焦度的第二透镜，其物侧面为凹面、像侧面为凹面；具有正光焦度的第三透镜，其物侧面为凸面、像侧面为凸面；具有负光焦度的第四透镜，其物侧面为凹面；具有负光焦度的第五透镜；所述光学镜头满足条件式：0.6＜IH/f＜0.7；其中，IH表示所述光学镜头最大视场角对应的像高，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，采用五片具有特定光焦度的镜片，并且采用特定的表面形状搭配和合理的光焦度分配，在满足较长焦距的同时使镜头具有较大的光圈；同时，通过合理控制镜片厚度及镜片间距离，使镜头的结构较为紧凑，具有较小的总长；由于镜头具有较长的焦距和较大的光圈，可实现背景虚化、远距离高清成像的效果，能够很好满足远摄的需求。
附图说明
图1为本发明第一实施例中提供的光学镜头的结构示意图。
图2为本发明第一实施例中的光学镜头的相对照度曲线图。
图3为本发明第一实施例中的光学镜头的光学畸变曲线图。
图4为本发明第一实施例中的光学镜头的垂轴色差曲线图。
图5为本发明第二实施例中提供的光学镜头的结构示意图。
图6为本发明第二实施例中的光学镜头的相对照度曲线图。
图7为本发明第二实施例中的光学镜头的光学畸变曲线图。
图8为本发明第二实施例中的光学镜头的垂轴色差曲线图。
图9为本发明第三实施例中提供的光学镜头的结构示意图。
图10为本发明第三实施例中的光学镜头的相对照度曲线图。
图11为本发明第三实施例中的光学镜头的光学畸变曲线图。
图12为本发明第三实施例中的光学镜头的垂轴色差曲线图。
图13为本发明第四实施例中提供的光学镜头的结构示意图。
图14为本发明第四实施例中的光学镜头的相对照度曲线图。
图15为本发明第四实施例中的光学镜头的光学畸变曲线图。
图16为本发明第四实施例中的光学镜头的垂轴色差曲线图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。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凸面；第二透镜具有负光焦度，第二透镜的物侧面为凹面，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凸面；第四透镜具有负光焦度，第四透镜的物侧面为凹面，第四透镜的像侧面在近光轴处为凹面；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；同时，第一透镜至第五透镜均为塑胶非球面镜片。
在一些实施方式中，光学镜头最大视场角对应的像高IH与光学镜头的有效焦距f满足：0.6＜IH/f＜0.7。采用五片非球面镜片组合，通过特定的表面形状搭配和合理的光焦度分配，同时满足上述条件式，控制像高和有效焦距的比值，有利于增大光学镜头的有效焦距，使该光学镜头具有长焦距、大光圈、短总长的特点。
在一些实施方式中，光学镜头的有效焦距f与光学镜头的最大视场角FOV满足：3.4mm＜f×tan(FOV/2)＜3.7mm。满足上述条件式，通过合理控制有效焦距和最大视场角的关系，有利于增大光学镜头的像高，有利于增大光学镜头的成像区域。
在一些实施方式中，第二透镜的中心厚度CT2、第三透镜的中心厚度CT3、第四透镜的中心厚度CT4之和与第二透镜与第三透镜在光轴上的空气间隔CT23、第三透镜与第四透镜在光轴上的空气间隔CT34之和满足：10＜(CT2+CT3+CT4)/(CT23+CT34)＜18。满足上述条件式，通过合理控制第二透镜、第三透镜、第四透镜中心厚度与第二透镜到第四透镜空气间隔的关系，有利于使第二透镜、第三透镜、第四透镜的分布更加紧凑，有利于缩短光学镜头的总长，实现镜头的小型化。
在一些实施方式中，光学镜头的有效焦距f与第一透镜的焦距f1、第二透镜的焦距f2之和满足：-30＜f/(f1+f2)＜-20。满足上述条件式，通过合理控制第一透镜、第二透镜的焦距与光学镜头的有效焦距的关系，有利于增大光学镜头的有效焦距。
在一些实施方式中，第二透镜物侧面的曲率半径R21与第一透镜物侧面的曲率半径R11满足：-5.5＜R21/R11＜-4.2。满足上述条件式，通过合理控制第一透镜物侧面和第二透镜物侧面曲率半径的关系，有利于增大光学镜头的有效焦距。
在一些实施方式中，第三透镜的焦距f3与光学镜头的有效焦距f满足：0.65＜f3/f＜0.75；第三透镜物侧面的曲率半径R31与第三透镜像侧面的曲率半径R32满足：-1.0＜R31/R32＜-0.5。满足上述条件式，通过合理控制第三透镜的焦距和曲率半径，有利于校正场曲，提高光学镜头的成像质量。
在一些实施方式中，第五透镜物侧面的曲率半径R51与第四透镜像侧面的曲率半径R42满足：0＜R51/R42＜0.9；第四透镜的焦距f4、第五透镜的焦距f5与光学镜头的有效焦距f满足：1.5＜(f4×f5)/(f×f)＜2.0。满足上述条件式，通过合理控制第四透镜、第五透镜的焦距和曲率半径，有利于增大光线在成像面上的入射角度，增大光学镜头的成像区域。
在一些实施方式中，第一透镜的中心厚度CT1与第五透镜的中心厚度CT5满足：3.0＜CT1/CT5＜5.0；第五透镜的中心厚度CT5与光学镜头的光学总长TTL满足：0.03＜CT5/TTL＜0.05。满足上述条件式，通过合理控制第一透镜、第五透镜的中心厚度以及第五透镜中心厚度与光学总长之间的关系，有利于矫正光学镜头的垂轴像差，有利于提高光学镜头的成像质量。
在一些实施方式中，，第三透镜物侧面的曲率半径R31与/>，第四透镜像侧面的曲率半径R42满足：。满足上述条件式，通过合理控制第三透镜物侧面、第四透镜像侧面的面型，有利于矫正光学镜头的高级像差，有利于提高光学镜头的成像质量。
在一些实施方式中，光学镜头的光圈数FNO满足：FNO＜2.2。满足上述条件式，通过控制光学镜头的光圈数，可以增大光学镜头的光圈，实现光学镜头大光圈的特点。
在一些实施方式中，第五透镜像侧面到成像面在光轴上的距离FFL与光学镜头的光学总长TTL满足：0.22＜FFL/TTL＜0.3。满足上述条件式，通过合理控制光学镜头的光学后焦，有利于减小光学镜头的长度，同时降低镜头与芯片间安装干涉风险，有利于光学镜头的结构设计。
在一些实施方式中，第一透镜像侧面的曲率半径R12与第一透镜物侧面的曲率半径R11满足：-40＜R12/R11＜-10；第一透镜物侧面的曲率半径R11与第五透镜像侧面的曲率半径R52满足：0.6＜R11/R52＜0.9。满足上述条件式，通过合理控制第一透镜和第五透镜像侧面的曲率半径，有利于增大光学镜头的有效焦距。
在一些实施方式中，第二透镜的中心厚度CT2与第三透镜的中心厚度CT3满足：0.8＜CT2/CT3＜1.0。满足上述条件式，通过合理控制第二透镜和第三透镜的中心厚度，有利于减小光学镜头的长度。
在一些实施方式中，第三透镜像侧面的矢高SAG32、第四透镜物侧面的矢高SAG41之差与第三透镜与第四透镜在光轴上的空气间隔CT34满足：-1.5＜(SAG32-SAG41)/CT34＜0。满足上述条件式，通过合理控制第三透镜和第四透镜空气间隙的形状，有利于矫正光学镜头的畸变，有利于提高光学镜头的成像质量。
在一些实施方式中，第二透镜物侧面的矢高SAG21与第二透镜像侧面的矢高SAG22满足：-1.0＜SAG21/SAG22＜0。满足上述条件式，通过合理控制第二透镜的矢高，有利于减缓光线在第二透镜中的偏折程度，有利于降低该透镜的敏感性。
在一些实施方式中，第四透镜物侧面的曲率半径R41与第五透镜像侧面的曲率半径R52满足：-5.0＜R41/R52＜-2.0；第五透镜物侧面的矢高SAG51与第四透镜像侧面的矢高SAG42满足：-30.0＜SAG51/SAG42＜-3.0。满足上述条件式，通过合理控制第四透镜和第五透镜像侧面的面型，有利于矫正光学镜头的场曲，有利于提高光学镜头的成像质量。
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，A2i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S13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和滤光片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为凸面；第二透镜L2具有负光焦度，第二透镜的物侧面S3为凹面，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为凸面；第四透镜L4具有负光焦度，第四透镜的物侧面S7为凹面，第四透镜的像侧面S8在近光轴处为凹面；第五透镜L5具有负光焦度，第五透镜的物侧面在近光轴处S9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。其中，第一透镜L1至第五透镜L5均为塑胶非球面镜片。
本发明第一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示出了本实施例中光学镜头100的相对照度曲线，其表示不同视场处的相对照度值，从图中可看出各视场的相对照度值控制在45%以上，说明光学镜头100的相对照度良好。
图3示出了本实施例光学镜头100的光学畸变曲线，其表示成像面上不同视场处的畸变，从图中可以看出光学畸变控制在±1.5%以内，说明光学镜头100的光学畸变得到良好的矫正。
图4示出了本实施例中光学镜头100的垂轴色差曲线，其表示成像面上不同视场主光线的垂轴色差，从图中可以看出垂轴色差控制在±1.5μm以内，说明光学镜头100的垂轴色差得到良好的矫正。
第二实施例
请参阅图5，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，本实施例中的光学镜头200与第一实施例大体相同，不同之处在于第三透镜物侧面S5具有一个反曲点，其他不同之处详见表3、表4。
本发明第二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的相对照度、光学畸变和垂轴色差的曲线图分别如图6、图7和图8所示。从图中可以看出，相对照度控制在45%以上，说明光学镜头200的相对照度良好；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；垂轴色差控制在±1.5μm以内，说明光学镜头200各视场的垂轴色差得到良好的矫正。
第三实施例
请参阅图9，所示为本发明第三实施例中提供的光学镜头300的结构示意图，本实施例中的光学镜头300与第一实施例大体相同，其他不同之处详见表5、表6。
本发明第三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的相对照度、光学畸变和垂轴色差的曲线图分别如图10、图11和图12所示。从图中可以看出，相对照度控制在45%以上，说明光学镜头300的相对照度良好；光学畸变控制在±1.5%以内，说明光学镜头300的畸变得到良好的矫正；垂轴色差控制在±1.5μm以内，说明光学镜头300各视场的垂轴色差得到良好的矫正。
第四实施例
请参阅图13，所示为本发明第四实施例中提供的光学镜头400的结构示意图，本实施例中的光学镜头400与第一实施例大体相同，不同之处在于第三透镜物侧面S5具有一个反曲点，其他不同之处详见表7、表8。
本发明第四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200的各非球面的面型系数如表8所示。
表 8
在本实施例中，光学镜头400的相对照度、光学畸变和垂轴色差的曲线图分别如图14、图15和图16所示。从图中可以看出，相对照度控制在45%以上，说明光学镜头400的相对照度良好；光学畸变控制在±1.5%以内，说明光学镜头400的畸变得到良好的矫正；垂轴色差控制在±1.5μm以内，说明光学镜头400各视场的垂轴色差得到良好的矫正。
表9是上述三个实施例对应的光学特性，主要包括系统的有效焦距f、光圈数FNO、光学总长TTL、最大视场角FOV及FOV对应的像高IH，以及与上述每个条件式对应的数值。
表9
综上，本发明提供的光学镜头，采用五片具有特定光焦度的非球面镜片，通过特定的表面形状搭配和合理的光焦度分配，在满足长焦距的同时使镜头具有较长的光圈；同时，通过合理控制镜片厚度及镜片间距离，使镜头的结构较为紧凑，具有较小的总长；由于镜头具有较长的焦距和较大的光圈，可实现背景虚化、远距离高清成像的效果，能够很好满足远摄的需求。
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：光阑、第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜以及滤光片；
所述第一透镜具有正光焦度，所述第一透镜的物侧面为凸面；
所述第二透镜具有负光焦度，所述第二透镜的物侧面为凹面，所述第二透镜的像侧面为凹面；
所述第三透镜具有正光焦度，所述第三透镜的物侧面为凸面，所述第三透镜的像侧面为凸面；
所述第四透镜具有负光焦度，所述第四透镜的物侧面为凹面；
所述第五透镜具有负光焦度；
所述光学镜头满足以下条件式：
0.6＜IH/f＜0.7；
其中，IH表示所述光学镜头最大视场角对应的像高，f表示所述光学镜头的有效焦距。
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：
10＜(CT2+CT3+CT4)/(CT23+CT34)＜18；
其中，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，CT23表示所述第二透镜与所述第三透镜在光轴上的空气间隔，CT34表示所述第三透镜与所述第四透镜在光轴上的空气间隔。
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：
-30＜f/(f1+f2)＜-20；
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焦距，f2表示所述第二透镜的焦距。
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：
-5.5＜R21/R11＜-4.2；
其中，R21表示所述第二透镜物侧面的曲率半径，R11表示所述第一透镜物侧面的曲率半径。
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：
0.65＜f3/f＜0.75；
-1.0＜R31/R32＜-0.5；
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，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。
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＜R51/R42＜0.9；
1.5＜(f4×f5)/(f×f)＜2.0；
其中，R51表示所述第五透镜物侧面的曲率半径，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焦距，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。
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：
3.0＜CT1/CT5＜5.0；
0.03＜CT5/TTL＜0.05；
其中，CT1表示所述第一透镜的中心厚度，CT5表示所述第五透镜的中心厚度，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：
；
其中，，R31表示所述第三透镜物侧面的曲率半径，/>，R42表示所述第四透镜像侧面的曲率半径。
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：
FNO＜2.2；
其中，FNO表示所述光学镜头的光圈数。
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：
3.4mm＜f×tan(FOV/2)＜3.7mm；
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。
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- 2023-07-18 CN CN202310881375.2A patent/CN116594161B/zh active Active
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