WO2021000590A1 - 一种成像镜头 - Google Patents

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WO2021000590A1 PCT/CN2020/078023 CN2020078023W WO2021000590A1 WO 2021000590 A1 WO2021000590 A1 WO 2021000590A1 CN 2020078023 W CN2020078023 W CN 2020078023W WO 2021000590 A1 WO2021000590 A1 WO 2021000590A1
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imaging lens
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刘绪明
张田
曾昊杰
曾吉勇
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江西联益光学有限公司
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Abstract

一种成像镜头，其包含的透镜数量为五片，且五片透镜从物侧到成像面（S15）依次为：具有负屈折力的第一透镜（1），其物侧面（S2）在近光轴处为凹面；具有正屈折力的第二透镜（3）；具有正屈折力的第三透镜（4），其像侧面（S8）在近光轴处为凹面且在远离光轴处具有至少一凸面；具有正屈折力的第四透镜（5）；以及具有负屈折力的第五透镜（6）。通过采用五片具有特定屈折力的镜片，并且采用特定的表面形状及其搭配，在满足广视角的同时结构更紧凑，总长更短，具有更好的成像质量，从而较好的实现了镜头微型化和广视角的均衡。

Description

一种成像镜头
本申请要求于2019年7月3日提交中国专利局、申请号为201910592465.3、发明名称为“一种成像镜头”的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。
技术领域
本发明涉及光学成像技术领域，特别涉及一种成像镜头。
背景技术
镜头是光学成像系统中的重要组成部分，是现在手机、平板、安防监控设备、行车记录仪等终端的标配之一。近几年，随着移动信息技术的不断发展，终端的需求量不断增加，同时终端上搭载的镜头数量也越来越多。
随着用户对轻薄化终端的热衷，同时为了追求更佳的成像效果，这就要求成像镜头既要满足微型化也要具备广视角，然而，现有技术当中，目前市场上的成像镜头均无法较好的实现微型化和广视角的均衡，导致在实现镜头微型化后，往往会牺牲视角，或者在实现镜头广视角后，往往会存在体积较大的缺陷。
发明内容
基于此，本发明的目的是提供一种成像镜头，以解决现有技术当中成像镜头无法较好的实现微型化和广视角的均衡的技术问题。
根据本发明实施例当中的一种成像镜头，所述成像镜头包含的透镜数量为五片，且五片透镜从物侧到成像面依次为：
具有负屈折力的第一透镜，其物侧面在近光轴处为凹面；
具有正屈折力的第二透镜；
具有正屈折力的第三透镜，其像侧面在近光轴处为凹面且在远离光轴处具有至少一凸面；
具有正屈折力的第四透镜；以及
具有负屈折力的第五透镜；
其中，所述成像镜头满足以下条件式：
1＜R 6/R 5＜4；0＜f 34/f＜1；V 3-V 5＜7；0<f 2/f 3<1；
其中，R 5表示所述第三透镜物侧面的曲率半径，R 6表示所述第三透镜像侧面的曲率半径，f 34表示所述第三透镜和所述第四透镜的组合焦距，f表示所述成像镜头的焦距，V 3表示所述第三透镜的色散系数，V 5表示所述第五透镜的色散系数，f 2表示所述第二透镜的焦距，f 3表示所述第三透镜的焦距。
另外，根据本发明实施例中的成像镜头，还可以具有如下附加的技术特征：
进一步地，所述成像镜头满足以下条件式：
|R 4/R 3|>1.1；
其中，R 3表示所述第二透镜物侧面的曲率半径，R 4表示所述第二透镜像侧面的曲率半径。当超过本条件式的下限值时，不易于成型，且对于轴外光线将会发生高阶像差，性能恶化。
进一步地，所述成像镜头满足以下条件式：
0<(CT 1+CT 2+CT 3+CT 4+CT 5)/T d<1；
其中，CT 1表示所述第一透镜的中心厚度，CT 2表示所述第二透镜的中心厚度，CT 3表示所述第三透镜的中心厚度，CT 4表示所述第四透镜的中心厚度，CT 5表示所述第五透镜的中心厚度，T d表示所述第一透镜的物侧面到所述第五透镜的像侧面在光轴上的距离。满足本条件式可有效地缩短镜头的光学总长，促进镜头小型化。
进一步地，所述成像镜头满足以下条件式：
-3.5＜f 1/f＜-2.5；
其中，f 1表示所述第一透镜的焦距，f表示所述成像镜头的焦距。当超过本条件式的下限值时，第一透镜物侧面的屈折力变大，不利于确保周边性能，偏芯敏感度变大；当超过本条件式的上限值时，场曲的修正比较困难。
进一步地，所述成像镜头满足以下条件式：
0<(R 7+R 8)/(R 7-R 8)<1；
其中，R 7表示所述第四透镜物侧面的曲率半径，R 8表示所述第四透镜像侧面的曲率半径。当超过本条件式的下限值时，对于轴外光线将会发生高阶像差，性能恶化；当超过本条件式的上限值时，场曲、慧差的修正比较困难。
进一步地，所述成像镜头满足以下条件式：
0<T d/ImgH<1；
其中，T d表示所述第一透镜物侧面到所述第五透镜像侧面在光轴上的距离，ImgH表示所述成像镜头在成像面上的半像高。满足本条件式可有效地缩短镜头的光学总长，促进镜头小型化。
进一步地，各透镜均为非球面镜片。
本发明中的成像镜头，采用五片具有特定屈折力的镜片，并且采用特定的表面形状及其搭配，在满足广视角的同时结构更紧凑，总长更短，具有更好的成像质量，从而较好的实现了镜头微型化和广视角的均衡。
附图说明
图1a为本发明第一实施例中的成像镜头的结构示意图；
图1b为本发明第一实施例中的成像镜头的轴上点球差曲线图；
图1c为本发明第一实施例中的成像镜头的横向色差曲线图；
图1d为本发明第一实施例中的成像镜头的场曲和畸变曲线图；
图2a为本发明第二实施例中的成像镜头的结构示意图；
图2b为本发明第二实施例中的成像镜头的轴上点球差曲线图；
图2c为本发明第二实施例中的成像镜头的横向色差曲线图；
图2d为本发明第二实施例中的成像镜头的场曲和畸变曲线图；
图3a为本发明第三实施例中的成像镜头的结构示意图；
图3b为本发明第三实施例中的成像镜头的轴上点球差曲线图；
图3c为本发明第三实施例中的成像镜头的横向色差曲线图；
图3d为本发明第三实施例中的成像镜头的场曲和畸变曲线图；
图4a为本发明第四实施例中的成像镜头的结构示意图；
图4b为本发明第四实施例中的成像镜头的轴上点球差曲线图；
图4c为本发明第四实施例中的成像镜头的横向色差曲线图；
图4d为本发明第四实施例中的成像镜头的场曲和畸变曲线图。
主要元件符号说明：
第一透镜 1 光阑 2
第二透镜 3 第三透镜 4
第四透镜 5 第五透镜 6
平板玻璃 7 第一透镜物侧面 S2
第一透镜像侧面 S3 第二透镜物侧面 S5
第二透镜像侧面 S6 第三透镜物侧面 S7
第三透镜像侧面 S8 第四透镜物侧面 S9
第四透镜像侧面 S10 第五透镜物侧面 S11
第五透镜像侧面 S12 平板玻璃物侧面 S13
平板玻璃像侧面 S14 成像面 S15
光阑面 S4    
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
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。本文中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。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
实施例1
请参阅图1a，所示为本发明第一实施例中的成像镜头结构图，所述成像镜头包含的透镜数量为五片，且五片透镜从物侧到成像面S15依次为：具有负屈折力的第一透镜1、具有正屈折力的第二透镜3、具有正屈折力的第三透镜4、具有正屈折力的第四透镜5、以及具有负屈折力的第五透镜6。其中：第一透镜物侧面S2在近光轴处为凹面，其余部分为凸面，第三透镜像侧面S8在近光轴处为凹面且在远离光轴处具有至少一凸面。此外，第一透镜1和第二透镜3之间设有光阑2，第五透镜6靠近成像面S15的一侧设有平板玻璃7，第五透镜物侧面S11在近光轴处为凸面且在远离光轴处为凹面。
在本实施例当中，第一透镜1、第二透镜3、第三透镜4、第四透镜5以及第五透镜6均为非球面镜片，且非球面镜片的面型表达式为：
Figure PCTCN2020078023-appb-000001
其中，z为非球面沿光轴方向在高度为h的位置时距非球面顶点的距离矢高，c为表面的近轴曲率半径，k为圆锥系数conic，A 2i为第2i阶的非球面系数，∑A 2ih 2i＝A 4h 4+A 6h 6+A 8h 8+A 10h 10+A 12h 12+A 14h 14+A 16h 16+A 18h 18+A 20h 20；其中，A 4、A 6、A 8、A 10、A 12、A 14、A 16、A 18和A 20的值见下文表格所示。
进一步地，所述成像镜头满足以下条件式：
|R 4/R 3|>1.1；(1)
其中，R 3表示第二透镜物侧面S5的曲率半径，R 4表示第二透镜像侧面S6的曲率半径。当超过条件式(1)的下限值时，不易于第二透镜3的成型，且对于轴外光线将会发生高阶像差，性能恶化。
进一步地，所述成像镜头满足以下条件式：
1＜R 6/R 5＜4；(2)
其中，R 5表示第三透镜物侧面S7的曲率半径，R 6表示第三透镜像侧面S8的曲率半径。条件式(2)表明第三透镜4在近轴处为凸透镜，即第三透镜像侧面S8在近光轴处为凹面，而第三透镜物侧面S7在近光轴处为凸面，且满足条件式(2)易于修正轴上的像差。
进一步地，所述成像镜头满足以下条件式：
0<(CT 1+CT 2+CT 3+CT 4+CT 5)/T d<1；(3)
其中，CT 1表示第一透镜1的中心厚度，CT 2表示第二透镜3的中心厚度，CT 3表示第三透镜4的中心厚度，CT 4表示第四透镜5的中心厚度，CT 5表示第五透镜6的中心厚度，T d表示第一透镜物侧面S2到第五透镜像侧面S12在光轴上的距离。满足条件式(3)，可有效地缩短镜头的光学总长，促进镜头小型化。
进一步地，所述成像镜头满足以下条件式：
V 3-V 5＜7；(4)
其中，V 3表示第三透镜4的色散系数，V 5表示第五透镜6的色散系数。满足条件式(4)，可有效地修正系统的色差。
进一步地，所述成像镜头满足以下条件式：
-3.5＜f 1/f＜-2.5；(5)
其中，f 1表示第一透镜1的焦距，f表示成像镜头的焦距。当超过条件式(5)的下限值时，第一透镜物侧面S2的屈折力变大，不利于确保周边性能，偏心敏感度变大；当超过条件式(5)的上限值时，场曲的修正比较困难。
进一步地，所述成像镜头满足以下条件式：
0<f 2/f 3<1；(6)
其中，f 2表示第二透镜3的焦距，f 3表示第三透镜4的焦距。当超过条件式(6)的下限值时，场曲和畸变朝负方向过分增大，校正困难；当超过条件式(6)的上限值时，场曲和畸变朝正方向过分增大，校正困难。
进一步地，所述成像镜头满足以下条件式：
0<(R 7+R 8)/(R 7-R 8)<1；(7)
其中，R 7表示第四透镜物侧面S9的曲率半径，R 8表示第四透镜像侧面S10的曲率半径。当超过条件式(7)的下限值时，对于轴外光线将会发生高阶像差，性能恶化；当超过条件式(7)的上限值时，场曲、慧差的修正比较困难。
进一步地，所述成像镜头满足以下条件式：
0<T d/ImgH<1；(8)
其中，T d表示第一透镜物侧面S2到第五透镜像侧面S12在光轴上的距离， ImgH表示该成像镜头在成像面S15上的半像高。满足条件式(8)可有效地缩短镜头的光学总长，促进镜头小型化。
进一步地，所述成像镜头满足以下条件式：
0＜f 34/f＜1；(9)
其中，f 34表示第三透镜4和第四透镜5的组合焦距，f表示成像镜头的焦距。当超过条件式(9)的下限值时，因需要保证整个镜头的焦距不变，这样就会导致第一透镜物侧面S2的屈折力变大，不利于确保周边性能，偏芯敏感度变大；超过条件式(9)的上限值时，场曲的修正比较困难。
请参阅表1-1，所示为本实施例当中的成像镜头中各个镜片的相关参数，其中R代表曲率半径，d代表光学表面间距，nd代表材料的折射率，Vd代表材料的阿贝数。
表1-1：
表面序号 表面名称 R d nd Vd
  物面 — —    
S2 第一透镜物侧面 -3.585 0.384    
S3 第一透镜像侧面 11.624 0.578 1.544 55.951
S4 光阑面 — 0.065    
S5 第二透镜物侧面 3.727 0.684 1.544 55.951
S6 第二透镜像侧面 -6.616 0.085    
S7 第三透镜物侧面 2.362 0.364 1.615 25.92
S8 第三透镜像侧面 2.646 0.058    
S9 第四透镜物侧面 3.612 0.855 1.544 55.951
S10 第四透镜像侧面 -0.740 0.036    
S11 第五透镜物侧面 2.240 0.400 1.671 19.238
S12 第五透镜像侧面 0.621 0.243    
S13 平板玻璃物侧面 — 0.210 1.517 64.198
S14 平板玻璃像侧面 — 0.628    
S15 成像面 — —    
请参阅表1-2，所示为本实施例中的成像镜头的各非球面系数。
表1-2：
Figure PCTCN2020078023-appb-000002
请查阅图1b、1c、1d，所示为在本实施例中的成像镜头的轴上点球差曲线图、横向色差曲线图、场曲和畸变曲线图，由1b至1d可以看出，轴上点球差、横向色差、场曲及畸变都被良好校正。
综上，本实施例当中的成像镜头，采用五片具有特定屈折力的镜片，并且采用特定的表面形状及其搭配，在满足广视角的同时结构更紧凑，总长更短，具有更好的成像质量，从而较好的实现了镜头微型化和广视角的均衡。此外，成像镜头各透镜均采用非球面镜片，采用非球面镜片有以下几个优点：
1.使系统具有更好的成像质量；
2.使系统更为紧凑；
3.使系统总长更短。
实施例2
请参阅图2a，所示为本发明第二实施例中的成像镜头的结构图，本实施例当中的成像镜头与第一实施例中的成像镜头的不同之处在于，本实施例当中的成像镜头采用以下表2-1和表2-2所示的镜片参数。
请参阅表2-1，所示为本实施例当中的成像镜头中各个镜片的相关参数。
表2-1：
表面序号 表面名称 R d nd Vd
  物面 — —    
S2 第一透镜物侧面 -4.185 0.395    
S3 第一透镜像侧面 8.254 0.578 1.544 55.951
S4 光阑面 — 0.052    
S5 第二透镜物侧面 3.614 0.707 1.544 55.951
S6 第二透镜像侧面 -7.226 0.111    
S7 第三透镜物侧面 2.606 0.364 1.615 25.92
S8 第三透镜像侧面 9.809 0.020    
S9 第四透镜物侧面 10.739 0.848 1.544 55.951
S10 第四透镜像侧面 -0.740 0.036    
S11 第五透镜物侧面 2.967 0.403 1.671 19.238
S12 第五透镜像侧面 0.646 0.243    
S13 平板玻璃物侧面 — 0.210 1.517 64.198
S14 平板玻璃像侧面 — 0.620    
S15 成像面 — —    
请参阅表2-2，所示为本实施例中的成像镜头的各非球面系数。
表2-2：
Figure PCTCN2020078023-appb-000003
请查阅图2b、2c、2d，所示为在本实施例中的成像镜头的轴上点球差曲线图、横向色差曲线图、场曲和畸变曲线图，由2b至2d可以看出，轴上点球差、横向色差、场曲及畸变都被良好校正。
实施例3
请参阅图3a，所示为本发明第三实施例中的成像镜头的结构图，本实施例当中的成像镜头与第一实施例中的成像镜头的不同之处在于，本实施例当中的成像镜头采用以下表3-1和表3-2所示的镜片参数。
请参阅表3-1，所示为本实施例当中的成像镜头中各个镜片的相关参数。
表3-1：
表面序号 表面名称 R d nd Vd
  物面 — —    
S2 第一透镜物侧面 -4.732 0.448    
S3 第一透镜像侧面 8.459 0.577 1.544 55.951
S4 光阑面 — 0.037    
S5 第二透镜物侧面 3.301 0.706 1.544 55.951
S6 第二透镜像侧面 -8.676 0.103    
S7 第三透镜物侧面 2.440 0.364 1.615 25.92
S8 第三透镜像侧面 7.718 0.020    
S9 第四透镜物侧面 63.906 0.837 1.544 55.951
S10 第四透镜像侧面 -0.713 0.036    
S11 第五透镜物侧面 2.954 0.400 1.671 19.238
S12 第五透镜像侧面 0.665 0.243    
S13 平板玻璃物侧面 — 0.210 1.517 64.198
S14 平板玻璃像侧面 — 0.608    
S15 成像面 — —    
请参阅表3-2，所示为本实施例中的成像镜头的各非球面系数。
表3-2：
Figure PCTCN2020078023-appb-000004
Figure PCTCN2020078023-appb-000005
请查阅图3b、3c、3d，所示为在本实施例中的成像镜头的轴上点球差曲线图、横向色差曲线图、场曲和畸变曲线图，由3b至3d可以看出，轴上点球差、横向色差、场曲及畸变都被良好校正。
实施例4
请参阅图4a，所示为本发明第四实施例中的成像镜头的结构图，本实施例当中的成像镜头与第一实施例中的成像镜头的不同之处在于，本实施例当中的成像镜头采用以下表4-1和表4-2所示的镜片参数。
请参阅表4-1，所示为本实施例当中的成像镜头中各个镜片的相关参数。
表4-1：
表面序号 表面名称 R d nd Vd
  物面 — —    
S2 第一透镜物侧面 -3.580 0.384    
S3 第一透镜像侧面 11.626 0.578 1.544 55.951
S4 光阑面 — 0.065    
S5 第二透镜物侧面 3.723 0.684 1.544 55.951
S6 第二透镜像侧面 -6.615 0.085    
S7 第三透镜物侧面 2.361 0.364 1.615 25.92
S8 第三透镜像侧面 2.647 0.058    
S9 第四透镜物侧面 3.617 0.855 1.544 55.951
S10 第四透镜像侧面 -0.740 0.036    
S11 第五透镜物侧面 2.240 0.400 1.671 19.238
S12 第五透镜像侧面 0.622 0.243    
S13 平板玻璃物侧面 — 0.210 1.517 64.198
S14 平板玻璃像侧面 — 0.628    
S15 成像面 — —    
请参阅表4-2，所示为本实施例中的成像镜头的各非球面系数。
表4-2：
Figure PCTCN2020078023-appb-000006
请查阅图4b、4c、4d，所示为在本实施例中的成像镜头的轴上点球差曲线图、横向色差曲线图、场曲和畸变曲线图，由4b至4d可以看出，轴上点球差、横向色差、场曲及畸变都被良好校正。
请参阅表5，所示为上述四个实施例中各自对应的光学特性及各条件式对应的数值，光学特性包括系统焦距f、光圈数F#、光学总长TTL、及视场角2θ。
表5：
Figure PCTCN2020078023-appb-000007
Figure PCTCN2020078023-appb-000008
需要指出的是，上述实施例1-实施例4当中的任一实施例的成像镜头均可运用在手机、平板、安防监控设备、行车记录仪等终端设备中。
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 (7)

  1. 一种成像镜头，其特征在于，所述成像镜头包含的透镜数量为五片，且五片透镜从物侧到成像面依次为：
    具有负屈折力的第一透镜，其物侧面在近光轴处为凹面；
    具有正屈折力的第二透镜；
    具有正屈折力的第三透镜，其像侧面在近光轴处为凹面且在远离光轴处具有至少一凸面；
    具有正屈折力的第四透镜；以及
    具有负屈折力的第五透镜；
    其中，所述成像镜头满足以下条件式：
    1＜R 6/R 5＜4；0＜f 34/f＜1；V 3-V 5＜7；0<f 2/f 3<1；
    其中，R 5表示所述第三透镜物侧面的曲率半径，R 6表示所述第三透镜像侧面的曲率半径，f 34表示所述第三透镜和所述第四透镜的组合焦距，f表示所述成像镜头的焦距，V 3表示所述第三透镜的色散系数，V 5表示所述第五透镜的色散系数，f 2表示所述第二透镜的焦距，f 3表示所述第三透镜的焦距。
  2. 根据权利要求1所述的成像镜头，其特征在于，所述成像镜头满足以下条件式：
    |R 4/R 3|>1.1；
    其中，R 3表示所述第二透镜物侧面的曲率半径，R 4表示所述第二透镜像侧面的曲率半径。
  3. 根据权利要求1所述的成像镜头，其特征在于，所述成像镜头满足以下条件式：
    0<(CT 1+CT 2+CT 3+CT 4+CT 5)/T d<1；
    其中，CT 1表示所述第一透镜的中心厚度，CT 2表示所述第二透镜的中心厚度，CT 3表示所述第三透镜的中心厚度，CT 4表示所述第四透镜的中心厚度，CT 5表示所述第五透镜的中心厚度，T d表示所述第一透镜的物侧面到所述第五透镜的像侧面在光轴上的距离。
  4. 根据权利要求1所述的成像镜头，其特征在于，所述成像镜头满足以下 条件式：
    -3.5＜f 1/f＜-2.5；
    其中，f 1表示所述第一透镜的焦距，f表示所述成像镜头的焦距。
  5. 根据权利要求1所述的成像镜头，其特征在于，所述成像镜头满足以下条件式：
    0<(R 7+R 8)/(R 7-R 8)<1；
    其中，R 7表示所述第四透镜物侧面的曲率半径，R 8表示所述第四透镜像侧面的曲率半径。
  6. 根据权利要求1所述的成像镜头，其特征在于，所述成像镜头满足以下条件式：
    0<T d/ImgH<1；
    其中，T d表示所述第一透镜物侧面到所述第五透镜像侧面在光轴上的距离，ImgH表示所述成像镜头在成像面上的半像高。
  7. 根据权利要求1-6任一项所述的成像镜头，其特征在于，各透镜均为非球面镜片。
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