CN116755218B - 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：具有负光焦度的第一透镜，其物侧面为凸面、像侧面为凹面；光阑；具有正光焦度的第二透镜，其物侧面为凸面、像侧面为凸面；具有负光焦度的第三透镜，其物侧面为凹面、像侧面在近光轴处为凸面；具有负光焦度的第四透镜，其像侧面在近光轴处为凹面；不具有光焦度的滤光片。本发明提供的光学镜头采用四片具有光焦度的非球面镜片和一块不具有光焦度的滤光片，使得该光学镜头具有小畸变、大光圈、高质量成像的优点。
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
近年来，随着便携式电子产品例如智能手机的快速发展，对搭载于便携式电子产品的光学镜头的拍摄功能和成像能力也提出了更高的要求。对于复杂的拍摄环境，尤其是昏暗的拍摄环境，由于环境的光照不足会导致光学镜头的成像受到限制，从而难以获得清晰的图像以及难以实现清晰的成像效果。增大光学镜头的光圈可以有效增强在昏暗环境的拍摄效果，减小光学镜头的畸变可以减少画面的失真，因此设计一款兼具小畸变、大光圈、高质量成像的光学镜头十分必要。
发明内容
基于此，本发明的目的是提供一种光学镜头，至少具有大光圈、高质量成像等优点。
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：具有负光焦度的第一透镜，其物侧面为凸面、像侧面为凹面；光阑；具有正光焦度的第二透镜，其物侧面为凸面、像侧面为凸面；具有负光焦度的第三透镜，其物侧面为凹面、像侧面在近光轴处为凸面；具有负光焦度的第四透镜，其像侧面在近光轴处为凹面；不具有光焦度的滤光片；其中，光学镜头的有效焦距f与光学镜头的入瞳直径EPD满足：1.6＜f/EPD＜1.9。
相比于现有技术，本发明提供的光学镜头，通过合理分配四片透镜的厚度及光焦度，合理的控制各个透镜的面型，使得该光学镜头具有小畸变、大光圈、高质量成像的特点。
附图说明
图1为本发明第一实施例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场曲曲线图。
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轴向像差曲线图。
图5为本发明第二实施例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场曲曲线图。
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轴向像差曲线图。
图9为本发明第三实施例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场曲曲线图。
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轴向像差曲线图。
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：第一透镜、光阑、第二透镜、第三透镜、第四透镜以及滤光片，且各个透镜的光学中心位于同一直线上。
其中，第一透镜具有负光焦度，第一透镜的物侧面为凸面，第一透镜的像侧面为凹面；第二透镜具有正光焦度，第二透镜的物侧面为凸面，第二透镜的像侧面为凸面；第三透镜具有负光焦度，第三透镜的物侧面为凹面，第三透镜的像侧面在近光轴处为凸面；第四透镜具有负光焦度，第四透镜的像侧面在近光轴处为凹面；同时，第一透镜至第四透镜均为塑胶非球面镜片。
在一些实施方式中，光学镜头的有效焦距f与光学镜头的入瞳直径EPD满足：1.6＜f/EPD＜1.9。满足上述范围，有利于实现大光圈特性，在弱光环境或夜晚时，也能保证图像的清晰，同时采用四片非球面镜片组合，通过特定的表面形状搭配和合理的光焦度分配，可使光学镜头具有小畸变、大光圈、高质量成像的特点。
在一些实施方式中，第二透镜的有效焦距f2与光学镜头的有效焦距f满足：0.5＜f2/f＜1.0。满足上述范围，通过合理分配第二透镜的焦距，有利于进一步增大光学镜头的光圈。
在一些实施方式中，第一透镜的有效焦距f1与光学镜头的有效焦距f满足：-8.0＜f1/f＜-4.0。满足上述范围，通过合理控制第一透镜的焦距，有利于矫正光学镜头外视场的畸变，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：1.1＜R11/R12＜1.6；第一透镜物侧面的矢高SAG11，第一透镜像侧面的矢高SAG12及第一透镜的中心厚度CT1满足：-0.2＜(SAG11-SAG12)/CT1＜0.3。满足上述范围，通过合理控制第一透镜的面型和中心厚度，有利于减小光线进入光阑时的入射角，有利于矫正光学镜头的高阶像差，有利于提高光学镜头的成像质量。
在一些实施方式中，第三透镜的有效焦距f3与光学镜头的有效焦距f满足：-100＜f3/f＜-50。满足上述范围，通过合理控制第三透镜的焦距，有利于控制光学镜头的有效焦距，有利于增大光学镜头的成像范围。
在一些实施方式中，第四透镜的有效焦距f4与光学镜头的有效焦距f满足：-120＜f4/f＜-50。满足上述范围，通过合理控制第四透镜的焦距，有利于矫正光学镜头的球差，有利于提高光学镜头的成像质量。
在一些实施方式中，第一透镜的中心厚度CT1，第四透镜的中心厚度CT4及光学镜头的光学总长TTL满足：0.2＜(CT1+CT4)/TTL＜0.3。满足上述范围，通过合理控制第一透镜、第四透镜的中心厚度之和，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。
在一些实施方式中，第三透镜的有效焦距f3与第二透镜的有效焦距f2满足：-120＜f3/f2＜-70。满足上述范围，通过合理控制第二透镜、第三透镜的焦距的关系，有利于增大光学镜头的光圈，提高光学镜头的光通量，改善在昏暗环境的拍摄效果。
在一些实施方式中，第四透镜的有效焦距f4与第三透镜的有效焦距f3满足：1.0＜f4/f3＜1.5；第四透镜物侧面的曲率半径R41，第四透镜像侧面的曲率半径R42，第三透镜物侧面的曲率半径R31及第三透镜像侧面的曲率半径R32满足：0.1＜(1/R41-1/R42)/(1/R31-1/R32)＜0.4。满足上述范围，通过合理控制第三透镜、第四透镜的焦距和曲率半径，有利于矫正光学镜头的畸变，有利于改善光学镜头成像的变形失真现象。
在一些实施方式中，第一透镜与第二透镜之间在光轴上的空气间隔CT12与第二透镜的中心厚度CT2满足：1.3＜CT12/CT2＜1.8；第二透镜的中心厚度CT2与第三透镜的中心厚度CT3满足：1.4＜CT2/CT3＜2.0；第三透镜的中心厚度CT3与第三透镜与第四透镜之间在光轴上的空气间隔CT34满足：3.0＜CT3/CT34＜5.0。满足上述范围，通过合理控制第二透镜、第三透镜的中心厚度，第一透镜与第二透镜的空气间隔和第三透镜与第四透镜的空气间隔，有利于使第一透镜到第四透镜分布更加紧凑，减小光学镜头的总长，有利于实现光学镜头的小型化。
在一些实施方式中，光学镜头的有效焦距f与光学镜头的最大视场角FOV以及最大视场角所对应的像高IH满足：35°＜FOV×f/IH＜50°。满足上述范围，能够平衡大范围探测与高品质成像的需求，提升光学镜头的适配性。
在一些实施方式中，光学镜头的有效焦距f与第三透镜物侧面的曲率半径R31满足：-4.0＜f/R31＜-2.0。满足上述范围，通过合理控制第三透镜物侧面曲率半径和光学镜头有效焦距的关系，有利于矫正光学镜头外视场的彗差，有利于提高光学镜头的成像质量。
在一些实施方式中，第二透镜物侧面的曲率半径R21与第二透镜像侧面的曲率半径R22满足：-0.8＜R21/R22＜-0.6；第二透镜物侧面的矢高SAG21，第二透镜像侧面的矢高SAG22与第二透镜的中心厚度CT2满足：0.45＜(SAG21-SAG22)/CT2＜0.55。满足上述范围，通过合理控制第二透镜的面型和中心厚度，有利于减小光学镜头的总长，有利于实现光学镜头的小型化。
在一些实施方式中，光学镜头的光学总长TTL与第四透镜像侧面到成像面在光轴上的距离FFL满足：4.0＜TTL/FFL＜6.0。满足上述范围，通过合理控制光学镜头的光学后焦和光学总长的关系，有利于降低机构与镜头干涉的风险，有利于产品的机构设计。
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S11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和滤光片G1。
具体的，第一透镜L1具有负光焦度，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为凸面；第三透镜L3具有负光焦度，第三透镜的物侧面S5为凹面，第三透镜的像侧面S6在近光轴处为凸面；第四透镜L4具有负光焦度，第四透镜的物侧面S7在近光轴处为为凸面，第四透镜的像侧面S8在近光轴处为凹面；滤光片G1的物侧面为S9，像侧面为S10。其中，第一透镜至第四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示出了本实施例中光学镜头100的场曲曲线，其表示不同视场处的场曲值，从图中可看出各视场处的场曲值控制在±0.1mm以内，说明光学镜头100各视场的场曲得到良好的矫正。
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±2%以内，说明光学镜头100的畸变得到良好的矫正。
图4示出了本实施例中光学镜头100的轴向像差曲线，其表示光轴上光轴方向不同波长的像差，从图中可看出所有波长的轴向像差控制在±0.03mm以内，说明光学镜头100的轴向像差得到良好的矫正。
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，不同之处详见表3、表4。
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、光学畸变和轴向像差的曲线图分别如图6、图7和图8所示。从图中可以看出，场曲控制在±0.1mm以内，说明光学镜头200的场曲得到良好的矫正；光学畸变控制在±2.5%以内，说明光学镜头200的畸变得到良好的矫正；所有波长的轴向像差控制在±0.03mm以内，说明光学镜头200各视场的轴向像差得到良好的矫正。
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，不同之处详见表5、表6。
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、光学畸变和轴向像差的曲线图分别如图10、图11和图12所示。从图中可以看出，场曲控制在±0.1mm以内，说明光学镜头300的场曲得到良好的矫正；光学畸变控制在±2.5%以内，说明光学镜头300的畸变得到良好的矫正；所有波长的轴向像差控制在±0.03mm以内，说明光学镜头300各视场的轴向像差得到良好的矫正。
表7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7
综上所述，本发明提供的光学镜头，采用四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：使光学镜头的光圈达到1.75，增大了光学镜头的光通量；同时使四片镜片排列紧凑，缩小了光学镜头的总长；使得光学镜头具有小畸变、大光圈、高质量成像的优点。
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 (9)
1.一种光学镜头，共四片透镜，其特征在于，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、第四透镜以及滤光片；
所述第一透镜具有负光焦度，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；
所述第二透镜具有正光焦度，所述第二透镜的物侧面为凸面，所述第二透镜的像侧面为凸面；
所述第三透镜具有负光焦度，所述第三透镜的物侧面为凹面，所述第三透镜的像侧面在近光轴处为凸面；
所述第四透镜具有负光焦度，所述第四透镜的像侧面在近光轴处为凹面；
其中，所述光学镜头的有效焦距f与所述光学镜头的入瞳直径EPD满足：1.6＜f/EPD＜1.9；所述第三透镜的有效焦距f3与所述第二透镜的有效焦距f2满足：-120＜f3/f2＜-70。
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：
-8.0＜f1/f＜-4.0；
其中，f1表示所述第一透镜的有效焦距，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：
1.1＜R11/R12＜1.6；
-0.2＜(SAG11-SAG12)/CT1＜0.3；
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，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，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：
-100＜f3/f＜-50；
其中，f3表示所述第三透镜的有效焦距，f表示所述光学镜头的有效焦距。
5.根据权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，所述光学镜头满足以下条件式：
-120＜f4/f＜-50；
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。
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：
0.2＜(CT1+CT4)/TTL＜0.3；
其中，CT1表示所述第一透镜的中心厚度，CT4表示所述第四透镜的中心厚度，TTL表示所述光学镜头的光学总长。
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：
1.0＜f4/f3＜1.5；
0.1＜(1/R41-1/R42)/(1/R31-1/R32)＜0.4；
其中，f4表示所述第四透镜的有效焦距，f3表示所述第三透镜的有效焦距，R41表示所述第四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，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。
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：
1.3＜CT12/CT2＜1.8；
1.4＜CT2/CT3＜2.0；
3.0＜CT3/CT34＜5.0；
其中，CT12表示所述第一透镜与所述第二透镜之间在光轴上的空气间隔，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，CT34表示所述第三透镜与所述第四透镜之间在光轴上的空气间隔。
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：
35°＜FOV×f/IH＜50°；
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，IH表示所述光学镜头最大视场角所对应的像高。
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