CN117908230B - 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：具有负光焦度的第一透镜，其物侧面为凸面、像侧面为凹面；具有正光焦度的第二透镜；具有负光焦度的第三透镜，其像侧面为凹面；具有正光焦度的第四透镜，其物侧面为凸面、像侧面为凹面；光阑；具有正光焦度的第五透镜，其物侧面为凸面、像侧面为凸面；具有负光焦度的第六透镜，其物侧面为凹面；具有正光焦度的第七透镜，其物侧面为凹面、像侧面为凸面；其中，所述光学镜头最大半视场角对应的像高IH与所述光学镜头的光学总长TTL满足：0.3＜IH/TTL＜0.6。本发明提供的光学镜头通过各透镜光焦度和面型的合理设置，具有高像素、大视场角、大靶面、小型化的优点。

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

近年来智能手机市场的竞争日益激烈，无论是出于照相性能还是外观，各大品牌手机厂商对于高像素和短总长的要求也越来越高。为实现高像素的要求，一般是通过增加镜片数量来实现，目前搭载于传统摄像设备的镜头大都采取五片式或六片式的镜片结构。而想要追求更高像素势必要采取七片式甚至八片式的结构，但这又会增加镜头的总长，且畸变像差等更难以控制在合理水平。因此，在保证镜头具有高像素的前提下确保镜头总长短是本领域技术人员苦苦思索的问题。

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、小体积的优点。

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：具有负光焦度的第一透镜，其物侧面为凸面、像侧面为凹面；具有正光焦度的第二透镜；具有负光焦度的第三透镜，其像侧面为凹面；具有正光焦度的第四透镜，其物侧面为凸面、像侧面为凹面；光阑；具有正光焦度的第五透镜，其物侧面为凸面、像侧面为凸面；具有负光焦度的第六透镜，其物侧面为凹面；具有正光焦度的第七透镜，其物侧面为凹面、像侧面为凸面；其中，所述光学镜头最大半视场角对应的像高IH与所述光学镜头的光学总长TTL满足：0.3＜IH/TTL＜0.6。

相较于现有技术，本发明提供的光学镜头，通过合理设置七片镜片的光焦度及镜片形状，可使光学镜头具有高像素、大视场角及大像面的优点，能够匹配大英寸芯片且清晰成像，同时通过合理设置各镜片的厚度及镜片间间距，可使光学镜头的总长较短，能够满足便携式电子设备的需要。

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为本发明第一实施例的光学镜头的垂轴色差曲线图。

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场曲曲线图。

图8为本发明第二实施例的光学镜头的畸变曲线图。

图9为本发明第二实施例的光学镜头的轴向色差曲线图。

图10为本发明第二实施例的光学镜头的垂轴色差曲线图。

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场曲曲线图。

图13为本发明第三实施例的光学镜头的畸变曲线图。

图14为本发明第三实施例的光学镜头的轴向色差曲线图。

图15为本发明第三实施例的光学镜头的垂轴色差曲线图。

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。

应注意，在本说明书中，第一、第二、第三等的表述仅用于将一个特征与另一个特征区分开来，而不表示对特征的任何限制。因此，在不背离本发明的教导的情况下，下文中讨论的第一透镜也可被称作第二透镜或第三透镜。

在附图中，为了便于说明，已稍微夸大了透镜的厚度、尺寸和形状。具体来讲，附图中所示的非球面的形状通过示例的方式示出。即，非球面的形状不限于附图中示出的非球面的形状。附图仅为示例而并非严格按比例绘制。

在本文中，近轴区域是指光轴附近的区域。若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于近轴区域为凸面；若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于近轴区域为凹面。每个透镜最靠近被摄物体的表面称为该透镜的物侧面，每个透镜最靠近成像面的表面称为该透镜的像侧面。

还应理解的是，用语“包括”、“包括有”、“具有”、“包含”和/或“包含有”，当在本说明书中使用时表示存在所陈述的特征、元件和/或部件，但不排除存在或附加有一个或多个其它特征、元件、部件和/或它们的组合。此外，当诸如“...中的至少一个”的表述出现在所列特征的列表之后时，修饰整个所列特征，而不是修饰列表中的单独元件。此外，当描述本申请的实施方式时，使用“可”表示“本申请的一个或多个实施方式”。并且，用语“示例性的”旨在指代示例或举例说明。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

本发明实施例提出一种光学镜头，该光学镜头沿光轴从物侧到成像面依次包括：第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、光阑、第五透镜、第六透镜、第七透镜以及滤光片，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，第二透镜的物侧面在近光轴处为凸面，第二透镜的像侧面在近光轴处为凹面或凸面；第三透镜具有负光焦度，第三透镜的物侧面在近光轴处为凹面，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，第四透镜的像侧面为凹面；第五透镜具有正光焦度，第五透镜的物侧面为凸面，第五透镜的像侧面为凸面；第六透镜具有负光焦度，第六透镜的物侧面为凹面，第六透镜的像侧面在近光轴处为凸面；第七透镜具有正光焦度，第七透镜的物侧面为凹面，第七透镜的像侧面为凸面。

在一些实施方式中，第一透镜设置为具有负光焦度，且物侧面为凸面、像侧面为凹面，可以尽可能多的获取大角度入射光线，扩大光学镜头的视场角，同时可以减缓光线转折趋势，减小后续光学系统的像差矫正难度，提升光学镜头的成像质量。

在一些实施方式中，第二透镜设置为具有正光焦度，且物侧面在近光轴处为凸面、像侧面在近光轴处为凹面或凸面，可以对经由第一透镜的光线进行收束，减小各视场的畸变、场曲和像差，同时可使光线平缓过渡，减小光学系统的敏感性。

在一些实施方式中，第三透镜设置为具有负光焦度，且物侧面在近光轴处为凹面、像侧面在近光轴处为凹面，可以进一步减缓光线转折趋势使之平稳过渡，同时可以补正轴外像差。

在一些实施方式中，第四透镜设置为具有正光焦度，且物侧面为凸面、像侧面为凹面，可以进一步汇聚光线，降低光线偏折角度，让光线走势平稳过渡，同时可以平衡前端光学系统产生的各类像差，提升光学镜头的成像质量。

在一些实施方式中，第五透镜设置为具有正光焦度，且物侧面为凸面、像侧面为凸面，可以在汇聚光线的同时降低光线高度，让光线走势平稳过渡，提升光学镜头的成像质量。

在一些实施方式中，第六透镜设置为具有负光焦度，且物侧面为凹面、像侧面在近光轴处为凸面，可以调整光线方向，修正轴外视场的像散，提升光学镜头的成像质量。

在一些实施方式中，第七透镜设置为具有正光焦度，且物侧面为凹面、像侧面为凸面，可以压制边缘视场入射于成像面的角度，将更多的光束有效地传递至成像面，同时可以平衡光学镜头的各类像差，提升光学镜头的成像质量。

在一些实施方式中，光阑可设置在第四透镜和第五透镜之间，用于限制进光量，改变成像亮度。

在一些实施方式中，光学镜头最大半视场角对应的像高IH与光学镜头的光学总长TTL满足：0.3＜IH/TTL＜0.6； 光学镜头最大半视场角对应的像高IH 满足：5.0mm＜IH＜6.0mm 。满足上述范围，可以实现光学镜头的大靶面成像，从而可以匹配更大尺寸、更高像素的图像传感器，进而可以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：3.0＜TTL/f＜4.5。满足上述范围，可以合理约束光学镜头的总长和体积，实现光学镜头的小型化和轻薄化。

在一些实施方式中，光学镜头的最大半视场角FOV、光学镜头最大半视场角对应的像高IH与光学镜头的有效焦距f满足：70°＜FOV×IH/f＜100°。满足上述范围，可使光学镜头同时具有大视场角和大像面的优点。

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：-5.0＜f1/f＜0；第一透镜的物侧面的曲率半径R11与第一透镜的像侧面的曲率半径R12满足：1.0＜(R11+R12)/(R11-R12)＜3.0。满足上述范围，可使宽光束汇聚收敛，增大光学镜头的视场角，同时可以减缓光线偏折趋势，降低系统敏感度，提高光学镜头的成像质量。

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：3.0＜f2/f＜8.0。满足上述范围，可有效控制光学镜头的整体形状，降低系统像差的矫正难度，提高光学镜头的成像质量。

在一些实施方式中，第一透镜的有效焦距f1、第三透镜的有效焦距f3与光学镜头的有效焦距f满足：10.0＜f1×f3/f＜15.0；-4.5＜(f1+f3)/f＜-3.0。满足上述范围，可以收敛光线入射角，增大后焦长度，同时可以减小畸变，提升光学镜头的成像质量。

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：1.0＜f4/f＜5.0；第四透镜的物侧面的曲率半径R41、第四透镜的像侧面的曲率半径R42与光学镜头的有效焦距f满足：3.0＜(R41+R42)/f＜15.0。满足上述范围，可以合理调整光线走势和光线入射角，降低系统敏感度，提升光学镜头的成像质量。

在一些实施方式中，第五透镜的有效焦距f5与光学镜头的有效焦距f满足：0＜f5/f＜2.0；第五透镜的物侧面的矢高SAG51、第五透镜的像侧面的矢高SAG52与第五透镜的中心厚度CT5满足：1.0＜(SAG51-SAG52)/CT5＜2.0。满足上述范围，可有效控制光线入射角的分布，校正光学镜头的高级像差，提升光学镜头的成像质量。

在一些实施方式中，第六透镜的有效焦距f6与第七透镜的有效焦距f7满足：-0.8＜f6/f7＜-0.5；第六透镜的中心厚度CT6与第七透镜的中心厚度CT7满足：0.3＜CT6/CT7＜0.5。满足上述范围，可有效矫正光学镜头的各类像差，提升光学镜头的成像质量，同时可有效调控光线入射角，提高成像面上图像的成像清晰度。

在一些实施方式中，光学镜头最大半视场角对应的像高IH与光学镜头的光学后焦BFL满足：1.4＜IH/BFL＜1.6。满足上述范围，可使光学镜头具有大靶面特性，可以匹配大尺寸的芯片。

在一些实施方式中，第七透镜的光学口径DM7与第二透镜的光学口径DM2满足：0.8＜DM7/DM2＜1.4。满足上述范围，可有效缩短光学镜头的总长及减小光学镜头的体积，维持光学镜头的小型化。

在一些实施方式中，第七透镜的有效焦距f7与光学镜头的有效焦距f满足：0＜f7/f＜3.0；第七透镜的物侧面的曲率半径 R71与第七透镜的像侧面的曲率半径R72满足：0＜(R71+R72)/(R71-R72)＜5.0。满足上述范围，可有效矫正光学镜头边缘视场的像差，提高光学镜头的成像质量。

在一些实施方式中，光学镜头的光学后焦BFL与光学镜头的光学总长TTL满足：0.2＜BFL/TTL＜0.3。满足上述范围，有利于结构件的匹配和装配，降低系统的敏感性。

在一些实施方式中，第一透镜至第七透镜各透镜的中心厚度之和∑CT与第一透镜的物侧面至第七透镜的像侧面在光轴上的距离TD满足：0.58＜∑CT/TD＜0.68。满足上述范围，可使光学镜头的结构紧凑，维持光学镜头的小型化。

作为一种实施方式，第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜及第七透镜可以采用全塑胶镜片，也可以采用玻塑混合搭配，两者均能取得良好的成像效果；在本申请中，为了更好地减小镜头的体积及降低成本，采用七片塑胶镜片组合。同时，各透镜的物侧面或像侧面中至少一个为非球面，即第一透镜的物侧面至第七透镜的像侧面中至少一个为非球面。非球面透镜的特点是：从透镜中心到透镜周边，曲率是连续变化的，与从透镜中心到透镜周边具有恒定曲率的球面透镜不同，非球面透镜具有更佳的曲率半径特性，具有改善歪曲像差及改善像散像差的优点。采用非球面透镜后，能够尽可能地消除在成像的时候出现的像差，从而改善成像质量。优选地，第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜及第七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，使得该光学镜头至少具有良好的成像质量、大视场角、大像面、小型化的优点。

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S17依次包括：第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4、光阑ST、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为具有负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为凹面；第二透镜L2为具有正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在近光轴处为凹面，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为凹面；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为凸面，第五透镜的像侧面S10为凸面；第六透镜L6为具有负光焦度的塑胶非球面透镜，第六透镜的物侧面S11为凹面，第六透镜的像侧面S12在近光轴处为凸面；第七透镜L7为具有正光焦度的塑胶非球面透镜，第七透镜的物侧面S13为凹面，第七透镜的像侧面S14为凸面；滤光片G1的物侧面为S15、像侧面为S16。

本实施例提供的光学镜头100中各透镜的相关参数如表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、畸变、轴向色差和垂轴色差的曲线图分别如图2、图3、图4和图5所示。由图2至图5可以看出，场曲控制在±0.1mm以内，光学畸变控制在±15%以内，最短波长与最大波长轴向色差控制在±0.02mm以内，不同视场内各波长相对于中心波长的垂轴色差在全视场内都控制在±4.0μm以内，说明光学镜头100的场曲、畸变和色差都被良好地校正。

第二实施例

请参阅图6，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，不同之处在于各透镜面型的曲率半径、非球面系数、厚度等参数有所差异。

本实施例提供的光学镜头200中各透镜的相关参数如表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

在本实施例中，光学镜头200的场曲、畸变、轴向色差和垂轴色差的曲线图分别如图7、图8、图9和图10所示。由图7至图10可以看出，场曲控制在±0.2mm以内，光学畸变控制在±14%以内，最短波长与最大波长轴向色差控制在±0.03mm以内，不同视场内各波长相对于中心波长的垂轴色差在全视场内都控制在±5μm以内，说明光学镜头200的场曲、畸变和色差都被良好地校正。

第三实施例

请参阅图11，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、厚度等参数有所差异。

本实施例中的光学镜头300中各透镜的相关参数如表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

在本实施例中，光学镜头300的场曲、畸变、轴向色差和垂轴色差的曲线图分别如图12、图13、图14和图15所示。由图12至图15可以看出，场曲控制在±0.20mm以内，光学畸变控制在±25%以内，最短波长与最大波长轴向色差控制在±0.06mm以内，不同视场内各波长相对于中心波长的垂轴色差在全视场内都控制在±5μm以内，说明光学镜头300的场曲、畸变和色差都被良好地校正。

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、最大半视场角FOV、最大半视场角对应的像高IH、光圈值FNO，以及与前述的每个条件式对应的相关数值。

表7

综上所述，本发明实施例提供的光学镜头：仅采用七片塑胶镜片，可使光学镜头结构紧凑且质量轻，实现光学镜头的小型化和轻薄化，同时通过合理分配各透镜的光焦度及合理搭配各透镜的表面形状，可以实现高像素、大视场角和大靶面的统一，使产品更具竞争力。

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专利范围的限制。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，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种光学镜头，共七片透镜，其特征在于，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，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；

具有正光焦度的第二透镜；

具有负光焦度的第三透镜，所述第三透镜的像侧面为凹面；

具有正光焦度的第四透镜，所述第四透镜的物侧面为凸面，所述第四透镜的像侧面为凹面；

具有正光焦度的第五透镜，所述第五透镜的物侧面为凸面，所述第五透镜的像侧面为凸面；

具有负光焦度的第六透镜，所述第六透镜的物侧面为凹面；

具有正光焦度的第七透镜，所述第七透镜的物侧面为凹面，所述第七透镜的像侧面为凸面；

其中，所述光学镜头最大半视场角对应的像高IH与所述光学镜头的光学总长TTL满足：0.3＜IH/TTL＜0.6；所述光学镜头最大半视场角对应的像高IH与所述光学镜头的光学后焦BFL满足：1.4＜IH/BFL＜1.6。

2.根据权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，所述光学镜头的光学总长TTL与所述光学镜头的有效焦距f满足：3.0＜TTL/f＜4.5。

3.根据权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，所述光学镜头的最大半视场角FOV、所述光学镜头最大半视场角对应的像高IH与所述光学镜头的有效焦距f满足：70°＜FOV×IH/f＜100°。

4.根据权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，所述第一透镜的有效焦距f1与所述光学镜头的有效焦距f满足：-5.0＜f1/f＜0。

5.根据权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，所述第二透镜的有效焦距f2与所述光学镜头的有效焦距f满足：3.0＜f2/f＜8.0。

6.根据权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，所述第一透镜的有效焦距f1、所述第三透镜的有效焦距f3与所述光学镜头的有效焦距f满足：10.0＜f1×f3/f＜15.0。

7.根据权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，所述第四透镜的有效焦距f4与所述光学镜头的有效焦距f满足：1.0＜f4/f＜5.0。

8.根据权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，所述第五透镜的有效焦距f5与所述光学镜头的有效焦距f满足：0＜f5/f＜2.0。

9.根据权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，所述第六透镜的有效焦距f6与所述第七透镜的有效焦距f7满足：-0.8＜f6/f7＜-0.5。