CN116859566B - 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：光阑；具有正光焦度的第一透镜，其物侧面为凸面、像侧面在近光轴处为凹面；具有负光焦度的第二透镜，其物侧面在近光轴处为凸面、像侧面在近光轴处为凹面；具有负光焦度的第三透镜，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、像侧面在近光轴处为凹面；该光学镜头满足条件式：0.95 mm＜CT1＜1.10 mm；0.19＜CT1/TTL＜0.21；其中，CT1表示所述第一透镜的中心厚度，TTL表示所述光学镜头的光学总长。本发明提供的光学镜头可实现高像素成像的同时实现光学镜头的小型化、小头部。

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

随着人们生活水平的提高以及科技的发展，对于电子设备的光学性能以及外观提出了更高要求，追求高像素的同时对屏幕占比十分重视。各便携式电子设备厂商陆续推出搭配高像素镜头的设备。如今，高像素、小尺寸镜头已成为各便携式电子设备厂商旗舰机的标配。

基于此，有必要开发出一款总长短、可高像素成像且头部尺寸小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，至少具有高像素成像且头部尺寸小的优点。

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、像侧面在近光轴处为凹面；具有负光焦度的第二透镜，其物侧面在近光轴处为凸面、像侧面在近光轴处为凹面；具有负光焦度的第三透镜，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、像侧面在近光轴处为凹面；所述光学镜头满足以下条件式：0.95 mm＜CT1＜1.10 mm；0.19＜CT1/TTL＜0.21；其中，CT1表示所述第一透镜的中心厚度，TTL表示所述光学镜头的光学总长。

相较于现有技术，本发明提供的光学镜头，采用五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2.1mm以下，同时具有高像素成像的特点，从而较好地实现了光学镜头小体积和高像素的均衡，能够更好的满足便携式电子产品的发展趋势。

附图说明

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像差曲线图。

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像差曲线图。

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像差曲线图。

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。

本发明实施例提出了一种光学镜头，该光学镜头沿光轴从物侧到成像面依次包括：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，且各个透镜的光学中心位于同一直线上。

其中，第一透镜具有正光焦度，第一透镜的物侧面为凸面，第一透镜的像侧面在近光轴处为凹面；第二透镜具有负光焦度，第二透镜的物侧面在近光轴处为凸面，第二透镜的像侧面在近光轴处为凹面；第三透镜具有负光焦度，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凸面；第五透镜具有正光焦度，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。

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，降低光学镜头的后端口径。

在一些实施方式中，第一透镜的中心厚度CT1满足：0.95 mm＜CT1＜1.10 mm；同时，第一透镜的中心厚度CT1与光学镜头的光学总长TTL满足：0.19＜CT1/TTL＜0.21。满足上述条件式，通过合理控制第一透镜的中心厚度以及在整个光学系统中的占比，可使该光学镜头的头部外径做到2.1mm以下，减小光学镜头的头部尺寸以及光学镜头在便携式电子设备上的屏占比。

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：1.6＜f1/f＜2.2；同时，第一透镜的有效焦距f1与第一透镜物侧面的曲率半径R1满足：2.5＜f1/R1＜3.1。满足上述条件式，通过合理限定第一透镜的焦距占比以及第一透镜物侧面的形状，可有效减缓光线进入光学镜头的偏折程度，有利于减小光学镜头的头部尺寸，同时有利于镜片的加工制造，降低公差敏感度。

在一些实施方式中，第一透镜物侧面的最大有效半口径DM11与光学镜头最大半视场角对应的像高IH满足：0.15＜DM11/IH＜0.25。满足上述条件式，可使光学镜头具有较大像面，同时有利于减小第一透镜的口径，使光学镜头具有较小的头部外径，更好地实现了光学镜头的小型化。

在一些实施方式中，第一透镜物侧面的最大有效半口径DM11与光学镜头的最大半视场角Semi-FOV满足：0.005 mm/°＜DM11/Semi-FOV＜0.010 mm/°。满足上述条件式，可使该光学镜头满足大范围拍摄需求，也能够实现较大像面特性，从而提升光学镜头的成像品质，能够有效平衡大范围探测与高品质成像的需求。

在一些实施方式中，第一透镜的有效焦距f1与第二透镜的有效焦距f2满足：-0.2＜f1/f2＜0；第一透镜像侧面的曲率半径R2与第二透镜物侧面的曲率半径R3满足：1.0＜R2/R3＜2.0。满足上述条件式，通过合理设置第一透镜和第二透镜的焦距占比及面型，可使第一透镜（正透镜）产生的负球差与第二透镜（负透镜）产生的正球差得到平衡，有利于提升光学镜头的成像质量，同时可以合理控制光线走势，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，第五透镜物侧面的曲率半径R9与光学镜头的有效焦距f满足：0.2＜R9/f＜0.4；第五透镜物侧面的曲率半径R9与第五透镜像侧面的曲率半径R10满足：1.2＜R9/R10＜1.3。满足上述条件式，可以使第五透镜具有适当的光焦度以及面型，有利于降低杂散光的产生，降低场曲和畸变的矫正难度，提升光学镜头的成像品质。

在一些实施方式中，第一透镜的有效焦距f1与第四透镜的有效焦距f4满足：0.7＜f1/f4＜1.0；第二透镜的有效焦距f2与第三透镜的有效焦距f3满足：0.8＜f3/f2＜1.2。满足上述条件式，通过合理设置两片正透镜（第一透镜和第四透镜）以及两片负透镜（第二透镜和第三透镜）的焦距占比，有利于整个光学系统的球差补偿，提升光学镜头的成像质量，同时可使光线过渡更加平缓，降低公差敏感度。

在一些实施方式中，第三透镜的有效焦距f3与第四透镜的有效焦距f4满足：-8.0＜f3/f4＜-6.0；第三透镜像侧面的曲率半径R6与第四透镜物侧面的曲率半径R7满足：1.0＜R6/R7＜4.0。满足上述条件式，通过合理设置第三透镜和第四透镜的焦距占比以及曲率半径，有利于矫正光学镜头的场曲，补偿球差，提升光学镜头的成像质量。

在一些实施方式中，第二透镜与第三透镜在光轴上的空气间隔AT23和第一透镜与第二透镜在光轴上的空气间隔AT12满足：1.8＜AT23/AT12＜2.3；第二透镜的中心厚度CT2、第三透镜的中心厚度CT3以及第二透镜与第三透镜在光轴上的空气间隔AT23满足：2.6＜(CT2+CT3)/AT23＜3.5。满足上述条件式，通过合理设置第一透镜、第二透镜及第三透镜的中心厚度以及对空气间隙的控制，有利于实现光学镜头头部的小型化且有利于镜片组装，确保生产良率。

在一些实施方式中，第四透镜的有效焦距f4与第五透镜的有效焦距f5满足：0.15＜f4/f5＜0.20；第四透镜的中心厚度CT4与第五透镜的中心厚度CT5满足：0.6＜CT4/CT5＜1.0。满足上述条件式，通过合理设置第四透镜和第五透镜的光焦度和中心厚度，有利于矫正光学镜头的像差，提升光学镜头的成像质量。

在一些实施方式中，光学镜头的光学总长TTL与光学镜头的有效焦距f满足：1.3＜TTL/f＜1.5。满足上述条件式，可以实现光学镜头的小型化，同时可在相同像素下增大像素点尺寸，提升芯片对镜头收集光线能量效率，实现高像素成像。

在一些实施方式中，第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜以及第五透镜均采用塑胶非球面镜片，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、头部外径做到2.1mm以下的同时，还能够保证镜头高像素成像的特点。

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以及滤光片G1。

具体的，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在近光轴处为凹面；第二透镜L2为具有负光焦度的塑胶非球面透镜，第二透镜的物侧面S3在近光轴处为凸面，第二透镜的像侧面S4在近光轴处为凹面；第三透镜L3为具有负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为凸面，第四透镜的像侧面S8为凸面；第五透镜L5为具有正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。

表1

本实施例中的光学镜头100的各非球面面型系数如表2所示。

表2

在本实施例中，光学镜头100的场曲、光学畸变和轴向像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2中可以看出，子午方向和弧矢方向在像面的场曲偏移量都控制在±0.12mm内，说明光学镜头100的场曲矫正良好。

图3中光学畸变曲线表示像面上不同像高对应的畸变，图中横坐标表示畸变大小（单位：百分比），纵坐标表示视场角（单位：度）。从图3中可以看出，在全视场内，光学镜头的畸变控制在±2%以内，说明光学镜头100的畸变被很好的矫正。

图4中轴向像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（单位：毫米），纵坐标表示归一化光瞳半径。从图4中可以看出，零光瞳位置中心波长的色差偏移量控制在±0.01mm以内，最短波长与最大波长轴向像差控制在±0.05mm以内，说明光学镜头100的轴向像差矫正良好。

第二实施例

请参阅图5，所示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：第四透镜的像侧面S8在近光轴处为凹面，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、光学畸变和轴向像差的曲线图。从图6中可以看出场曲控制在±0.08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±2.5%以内，说明光学镜头200的畸变得到良好的矫正。从图8中可以看出零光瞳位置主波长的色差偏移量控制在±0.01mm以内，最短波长与最大波长轴向像差控制在±0.07mm以内，说明光学镜头200的轴向像差得到良好的矫正。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

请参阅图9，所示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的结构大抵相同，不同之处在于：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、光学畸变和轴向像差的曲线图。从图10中可以看出场曲控制在±0.03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±2.0%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±0.01mm以内，最短波长与最大波长轴向像差控制在±0.03mm以内，说明光学镜头300的轴向像差得到良好的矫正。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、最大视场角FOV、半像高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

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，共五片透镜，其特征在于，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，所述第一透镜的物侧面为凸面，所述第一透镜的像侧面在近光轴处为凹面；

具有负光焦度的第二透镜，所述第二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；

具有负光焦度的第三透镜，所述第三透镜的物侧面在近光轴处为凸面，所述第三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，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：

0.95mm＜CT1＜1.10mm；

0.19＜CT1/TTL＜0.21；

1.6＜f1/f＜2.2；

2.5＜f1/R1＜3.1；

其中，CT1表示所述第一透镜的中心厚度，TTL表示所述光学镜头的光学总长；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，R1表示所述第一透镜物侧面的曲率半径。

2.根据权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，所述光学镜头满足条件式：

0.15＜DM11/IH＜0.25；

其中，DM11表示所述第一透镜物侧面的最大有效半口径，IH表示所述光学镜头最大半视场角对应的像高。

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：

0.005mm/°＜DM11/Semi-FOV＜0.010mm/°；

其中，DM11表示所述第一透镜物侧面的最大有效半口径，Semi-FOV表示所述光学镜头的最大半视场角。

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：

-0.2＜f1/f2＜0；

1.0＜R2/R3＜2.0；

其中，f1表示所述第一透镜的有效焦距，f2表示所述第二透镜的有效焦距，R2表示所述第一透镜像侧面的曲率半径，R3表示所述第二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，所述光学镜头满足条件式：

0.2＜R9/f＜0.4；

1.2＜R9/R10＜1.3；

其中，R9表示所述第五透镜物侧面的曲率半径，f表示所述光学镜头的有效焦距，R10表示所述第五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，所述光学镜头满足条件式：

0.7＜f1/f4＜1.0；

0.8＜f3/f2＜1.2；

其中，f1表示所述第一透镜的有效焦距，f2表示所述第二透镜的有效焦距，f3表示所述第三透镜的有效焦距，f4表示所述第四透镜的有效焦距。

7.根据权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，所述光学镜头满足条件式：

-8.0＜f3/f4＜-6.0；

1.0＜R6/R7＜4.0；

其中，f3表示所述第三透镜的有效焦距，f4表示所述第四透镜的有效焦距，R6表示所述第三透镜像侧面的曲率半径，R7表示所述第四透镜物侧面的曲率半径。

8.根据权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，所述光学镜头满足条件式：

1.8＜AT23/AT12＜2.3；

2.6＜(CT2+CT3)/AT23＜3.5；

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，AT12表示所述第一透镜与第二透镜在光轴上的空气间隔，AT23表示所述第二透镜与第三透镜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，所述光学镜头满足条件式：

0.15＜f4/f5＜0.20；

0.6＜CT4/CT5＜1.0；

其中，f4表示所述第四透镜的有效焦距，f5表示所述第五透镜的有效焦距，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。