CN209707795U - 一种广角成像镜头 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种广角成像镜头，其包括沿所述成像镜头的光轴从物侧到像侧依次设置的：具有第一折射率的第一负透镜；具有第二折射率的第二正透镜；具有第三折射率的第三负透镜；具有第四折射率的第四正透镜；以及具有第五折射率的第五负透镜；所述第一折射率、第二折射率和第四折射率相同，所述第三折射率和第五折射率相同，所述第一折射率、第二折射率和第四折射率小于第三折射率和第五折射率。本实用新型能够在高解像、大视场角的情况下，有效地提高缩短成像镜头的光学总长，提高成像镜头的耐公差性。

Description

一种广角成像镜头

技术领域

本实用新型涉及镜头，具体而言，涉及一种广角成像镜头。

背景技术

随着成像镜头在可携带的电子产品上的广泛应用，以及人们对大视野拍照体验的极致追求，使得对成像镜头的视场角要求也越来越高，大视场角、高解像、易加工的镜头将是手机镜头行业未来的发展趋势。

传统的六片式成像镜头的成像质量较五片式的镜头要高，但往往镜头的光学总长较长，且其光学系统的公差较为敏感，生产制造难度较大，良率低不利于产品量产化。例如：

大立光电公司申请的申请号为2015101530315，申请日为2015年04月02日的专利，其公开了光学镜头、取像装置及电子装置，该专利的成像镜头采用六片式架构，随所述实施例满足特定公式且拥有较大的视场角，但是半像高小于1.82mm满足不了大画面高像素的要求，且六片式架构在实际生产中增加成本。

又如申请号为2015100228826，申请日为2015年01月16日的专利，其公开了光学摄像系统、取像装置及电子装置，该专利的成像镜头虽采用五片式设计但光学系统视场角小于100°，满足不了广角拍摄体验需求，且所述实施例光圈较小，无法满足Fno2.2或者更大光圈的要求，暗室环境拍照体验较差。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种广角成像镜头，能够在高解像、大视场角的情况下，有效地提高缩短成像镜头的光学总长，提高成像镜头的耐公差性。

一种广角成像镜头，其包括沿所述成像镜头的光轴从物侧到像侧依次设置的：具有第一折射率的第一负透镜；具有第二折射率的第二正透镜；具有第三折射率的第三负透镜；具有第四折射率的第四正透镜；以及具有第五折射率的第五负透镜；所述第一折射率、第二折射率和第四折射率相同，所述第三折射率和第五折射率相同，所述第一折射率、第二折射率和第四折射率小于第三折射率和第五折射率。

进一步的，其视场角大于115度，光圈值大于1.8且小于2.4，且包括光阑，所述光阑位于第一负透镜的像侧光学面与第二正透镜的物侧光学面之间。

进一步的，所述第一负透镜的物侧光学面靠近光轴处和第一负透镜的像侧光学面均为凹面；所述第二正透镜的物侧光学面与像侧光学面均为凸面；所述第三负透镜的物侧光学面与像侧光学面均为凹面；所述第四正透镜的物侧光学面为凹面，像侧光学面均为凸面；所述第五负透镜的物侧光学面在靠近光轴处为凸面且在轴外有反向弯曲，像侧光学面在靠近光轴处为凹面且在轴外有反向弯曲。

进一步的，所述第一负透镜、第二正透镜和第四正透镜的折射率均小于或等于1.60，阿贝数值大于或等于50；所述第三负透镜和第五负透镜的折射率为大于或等于1.60，阿贝数值小于40。

进一步的，所述第三负透镜的阿贝数值与第一负透镜的阿贝数值的差值大于20且小于40。

进一步的，定义f1为第一负透镜的焦距，f2为第二正透镜的焦距，其满足0<|f2/f1|<0.4。

进一步的，定义T12为第一负透镜与第二正透镜在光轴上的间距，CT2为第二正透镜在光轴上的厚度，其满足0.6<T12/CT2。

进一步的，定义V1、V2、V3分别为所述第一负透镜、第三负透镜、以及第五负透镜的色散系数，其满足：0.75<V1/（V3+V5）<2。

进一步的，所述第三负透镜和第五负透镜为材质相同的塑胶材料。

进一步的，所述第一负透镜、第二正透镜、第三负透镜、第四正透镜、以及第五负透镜均为非球面树脂透镜。

本实用新型的广角成像镜头包括沿镜头的光轴从物侧到像侧依次设置的第一负透镜、第二正透镜、第三负透镜、第四正透镜和第五负透镜，其中，第一负透镜的第一折射率、第二正透镜的第二折射率和第四正透镜的第四折射率均小于第二正透镜的第二折射率和第五负透镜的第五折射率，而广角镜头的“负透镜-正透镜-负透镜-正透镜-负透镜”的五片式透镜组合结构以及“低折射率-低折射率-高折射率-低折射率-高折射率”的折射率组合，有效地扩大了镜头的视场角降低了光学系统的各种像差，有效地控制了成像镜头的畸变和色差。

附图说明

图1为本实用新型第一实施例的广角成像镜头的结构示意图。

图2为本实用新型第一实施例的广角成像镜头中经过各透镜的入射光线的光路图。

图3为本实用新型第一实施例的广角成像镜头的场曲及畸变测试图。

图4为本实用新型第一实施例的广角成像镜头的横向色差的测试图。

图5为本实用新型第一实施例的广角成像镜头的不同视场的Ray Fan图。

图6为本实用新型第一实施例的广角成像镜头的相对照度图。

图7为本实用新型第二实施例的广角成像镜头的结构示意图。

图8为本实用新型第二实施例的广角成像镜头中经过各透镜的入射光线的光路图。

图9为本实用新型第二实施例的广角成像镜头的场曲及畸变测试图。

图10为本实用新型第二实施例的广角成像镜头的横向色差的测试图。

图11为本实用新型第二实施例的广角成像镜头的不同视场的Ray Fan图。

图12为本实用新型第二实施例的广角成像镜头的相对照度图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳实施方式。但是，本实用新型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方式。

请参阅图1，第一实施例中，本实用新型的广角成像镜头包括沿其光轴从物侧到像侧依次设置的第一负透镜L1、第二正透镜L2、第三负透镜L3、第四正透镜L4和第五负透镜L5。第一负透镜L1具有第一折射率，第二正透镜L2具有第二折射率，第三负透镜L3具有第三折射率，第四正透镜L4具有第四折射率，第五负透镜L5具有第五折射率。其中，第一折射率、第二折射率、以及第四折射率相同，第三折射率和第五折射率相同，第一折射率、第二折射率、以及第四折射率小于第三折射率和第五折射率。该“负透镜-正透镜-负透镜-正透镜-负透镜”的五片式透镜组合结构以及“低折射率-低折射率-高折射率-低折射率-高折射率”的折射率组合，可有效地减小镜头总长，使镜头结构更加紧凑。

请参考图2，轴外光线入射至成像镜头后，依次经过低折射率的第一负透镜L1、低折射率的第二正透镜L2、高折射率的第三负透镜L3、低折射率的第四正透镜L4、以及高折射率的第五负透镜L5，光路非常平顺，可见其公差敏感度低。低折射率的第一负透镜L1可以让更大视野的光线进入光学系统，并且可以减少光学系统的总长度，低折射率的第二正透镜可以用来校正第一负透镜L1所产生的像差及光学系统所产生的色差，高折射率的第三负透镜L3可以有效地分配第一负透镜L1的光焦度并且校正光学系统的像差，低折射率的第四正透镜L4可以有效的修正离轴像差，高折射率的第五负透镜L5可以使得光学系统的主点远离像面，从而有效地减小镜头总长，使镜头结构更加紧凑。

请参考图3和图4，成像镜头的“负透镜-正透镜-负透镜-正透镜-负透镜”的五片式透镜组合结构以及“低折射率-低折射率-高折射率-低折射率-高折射率”的折射率组合也有效地降低了各种像差。

此外，本发明的成像镜头还包括光阑ST，光阑ST在第一负透镜L1的像侧面和第二正透镜L2的物侧面之间，以使得扩大镜头的视场角，使成像镜头的视场角达到120度。

更具体的，第一负透镜L1的物侧光学面靠近光轴处和第一负透镜L1的像侧光学面均为凹面，第二正透镜L2的物侧光学面与像侧光学面均为凸面，第三负透镜L3的物侧光学面与像侧光学面均为凹面，第四正透镜L4的物侧光学面为凹面，像侧光学面均为凸面；第五负透镜L5的物侧光学面在靠近光轴处为凸面且在轴外有反向弯曲（也即反转为凹面），像侧光学面在靠近光轴处为凹面且在轴外有反向弯曲（也即反转为凸面）。在本实施方式中，优先选择的是第一负透镜L1、第二正透镜L2、第三负透镜L3、第四正透镜L4和第五负透镜L5均为非球面树脂透镜。

表1为第一实施例的成像镜头的系统结构参数表，表2为第一实施例的镜片非球面系数表。其中，第一负透镜L1、第二正透镜L2、第四正透镜L4的折射率均小于或者等于1.60，阿贝数值（Abbe , 也叫色散系数）大于或者等于50。第三负透镜L3和第五负透镜L5的折射率大于1.60，阿贝数值小于或等于40。其中，第三负透镜L3和第五负透镜L5的阿贝数值小于30，可以有效地减少第一负透镜L1和第二正透镜L2引入的色差，从而很好地控制成像镜头的色差。

表1为第一实施例的成像镜头的系统结构参数表

表2为第一实施例的成像镜头的镜片非球面系数表

为了提高成像镜头的性能，本实用新型的广角成像镜头满足以下条件：20<V1-V3<40 ，其中V1是第一负透镜L1的阿贝数值，V3是第三负透镜L3的阿贝数值，从而有效地平衡光学系统的横向色差和垂轴色差。

其中，第三负透镜L3和第五负透镜L5选用材质相同的塑胶材料，以降低的生产加工成本。

为了使成像镜头更加轻薄化，限制系统的总长，成像镜头还满足以下条件：

0<|f2/f1|<0.4 ；其中f1、f2分别是是第一负透镜L1和第二正透镜L2的焦距，当满足该条件时有助于平衡配置第一负透镜L1和第二正透镜L2的曲折力，可有效减少像差产生。

0.6<T12/CT2 ；其中T12是第一负透镜L1和第二正透镜L2于光轴上的间隔距离，CT2是第二正透镜L2于光轴上的厚度，当满足该条件时可使光学系统的入瞳孔更靠近像面，有助于扩大光学系统的视角，并且降低光学系统的总长度。

0.75<V1/(V3+V5)<2 ；其中V1、V2、V3分别是是第一负透镜L1、第三负透镜L3、第五负透镜L5的色散系数，当满足该条件时可使光学影像撷取镜片组有适当的材料配置以修正色差，并有助于扩大视角。

为了方便读者更好地理解本发明，在使用光学软件Zemax进行设计时，将成像镜头的畸变和场曲都进行了有效地控制，如图3所示，成像镜头的畸变值控制在20%以内，场曲值控制在±0.05mm以内。同时对成像镜头的Ray-Fan 图进行优化，并检测成像镜头的Ray Fan图，如图5和图6所示，通过对的Ray Fan图可以看到强制优化后的成像镜头获得了良好的成像特性。

请参考图7至图12，本实用新型的第二实施例，其与第一实施例的区别请参考以下表3和表4，表3为第二实施例的成像镜头的系统结构参数表，表4为第二实施例的成像镜头的镜片非球面系数表。

表3为第二实施例的成像镜头的系统结构参数表

表4为第二实施例的成像镜头的镜片非球面系数表

需要说明的是：为了进一步优化成像镜头的耐公差特性，第一负透镜L1的偏心允许量为3um，第二正透镜L2的偏心允许量为3um，第三负透镜L3的偏心允许量为2um，第四正透镜L4的偏心允许量为3um，第五负透镜L5的偏心允许量为5um，与现有技术的成像镜头中各个透镜的偏心允许量相比，本发明成像镜头中各个透镜的偏心允许量可以极好的配合现有加工能力，很好地提高良率。

本发明是一款大视场角、高解像、低成本和耐公差性的超薄成像镜头，在实际生产中有利于镜头组装，有利于加工制造。

虽然对本实用新型的描述是结合以上具体实施例进行的，但是，熟悉本技术领域的人员能够根据上述的内容进行许多替换、修改和变化是显而易见的。因此，所有这样的替代、改进和变化都包括在附后的权利要求的精神和范围内。

Claims (10)

1.一种广角成像镜头，其包括沿所述成像镜头的光轴从物侧到像侧依次设置的：

具有第一折射率的第一负透镜；

具有第二折射率的第二正透镜；

具有第三折射率的第三负透镜；

具有第四折射率的第四正透镜；以及

具有第五折射率的第五负透镜；

其特征在于，所述第一折射率、第二折射率和第四折射率相同，所述第三折射率和第五折射率相同，所述第一折射率、第二折射率和第四折射率小于第三折射率和第五折射率。

2.根据权利要求1所述的广角成像镜头，其特征在于，其视场角大于115度，光圈值大于1.8且小于2.4，且包括光阑，所述光阑位于第一负透镜的像侧光学面与第二正透镜的物侧光学面之间。

3.根据权利要求2所述的广角成像镜头，其特征在于，所述第一负透镜的物侧光学面靠近光轴处和第一负透镜的像侧光学面均为凹面；所述第二正透镜的物侧光学面与像侧光学面均为凸面；所述第三负透镜的物侧光学面与像侧光学面均为凹面；所述第四正透镜的物侧光学面为凹面，像侧光学面均为凸面；所述第五负透镜的物侧光学面在靠近光轴处为凸面且在轴外有反向弯曲，像侧光学面在靠近光轴处为凹面且在轴外有反向弯曲。

4.根据权利要求3所述的广角成像镜头，其特征在于，所述第一负透镜、第二正透镜和第四正透镜的折射率均小于或等于1.60，阿贝数值大于或等于50；所述第三负透镜和第五负透镜的折射率为大于或等于1.60，阿贝数值小于40。

5.根据权利要求4所述的广角成像镜头，其特征在于，所述第三负透镜的阿贝数值与第一负透镜的阿贝数值的差值大于20且小于40。

6.根据权利要求5所述的广角成像镜头，其特征在于，定义f1为第一负透镜的焦距，f2为第二正透镜的焦距，其满足0<|f2/f1|<0.4。

7.根据权利要求6所述的广角成像镜头，其特征在于，定义T12为第一负透镜与第二正透镜在光轴上的间距，CT2为第二正透镜在光轴上的厚度，其满足0.6<T12/CT2。

8.根据权利要求7所述的广角成像镜头，其特征在于，定义V1、V2、V3分别为所述第一负透镜、第三负透镜、以及第五负透镜的色散系数，其满足：0.75<V1/（V3+V5）<2。

9.根据权利要求1至8中任一条所述的广角成像镜头，其特征在于，所述第三负透镜和第五负透镜为材质相同的塑胶材料。

10.根据权利要求1至8中任一条所述的广角成像镜头，其特征在于，所述第一负透镜、第二正透镜、第三负透镜、第四正透镜、以及第五负透镜均为非球面树脂透镜。