CN115185071B

CN115185071B - 光学镜头

Info

Publication number: CN115185071B
Application number: CN202211087651.XA
Authority: CN
Inventors: 章彬炜; 胡芬; 曾昊杰
Original assignee: Jiangxi Lianyi Optics Co Ltd
Current assignee: Jiangxi Lianyi Optics Co Ltd
Priority date: 2022-09-07
Filing date: 2022-09-07
Publication date: 2023-01-24
Anticipated expiration: 2042-09-07
Also published as: CN115185071A

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，其物侧面在近光轴处为凹面、像侧面为凹面；光阑；具有正光焦度的第二透镜，其物侧面和像侧面均为凸面；具有负光焦度的第三透镜，其物侧面在近光轴处为凸面、像侧面为凹面；具有正光焦度的第四透镜，其物侧面和像侧面均为凸面；具有负光焦度的第五透镜，其物侧面在近光轴处为凸面、像侧面在近光轴处为凹面；具有负光焦度的第六透镜，其物侧面在近光轴处为凸面、像侧面在近光轴处为凹面；其中，所述光学镜头中包含至少一个非球面透镜。该光学镜头具有高像素、超广角、小体积的优点。

Description

光学镜头

技术领域

本发明涉及光学镜头技术领域，特别是涉及一种光学镜头。

背景技术

近年来，随着科学技术的快速发展，各行各业对于光学镜头的需求量日益增多，特别是随着新兴光学产业，如VR/AR的飞速发展，用户对于VR/AR成像设备提出了更高要求，对与之搭配的镜头的成像质量要求也越来越高。

由于VR/AR成像设备比较多地被应用在头戴式产品、便携式电子产品上，这就需要镜头具有较小的体积和较大的视场角来捕捉大范围内的一些信息，为了让这些信息经VR/AR成像设备更准确地还原，需要镜头有较小的畸变。而现有技术中使用的光学镜头普遍存在视场角小、像素低、体积大等缺点，无法同时满足大广角、高像素、小型化等要求。

发明内容

为此，本发明的目的在于提供一种光学镜头，具有高像素、超广角、小体积的优点。

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：具有负光焦度的第一透镜，所述第一透镜的物侧面在近光轴处为凹面，所述第一透镜的像侧面为凹面；光阑；具有正光焦度的第二透镜，所述第二透镜的物侧面和像侧面均为凸面；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为凹面；具有正光焦度的第四透镜，所述第四透镜的物侧面和像侧面均为凸面；具有负光焦度的第五透镜，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；具有负光焦度第六透镜，所述第六透镜的物侧面在近光轴处为凸面，所述第六透镜的像侧面在近光轴处为凹面；其中，所述光学镜头中包含至少一个非球面透镜；所述光学镜头的光学总长TTL和最大视场角FOV满足以下条件式：3.5mm<TTL<5mm；145°<FOV<160°。

相较现有技术，本发明提供的光学镜头，采用六片具有特定光焦度的镜片，并且采用特定的表面形状搭配和合理的光焦度分配，使镜头具有较小头部尺寸及体积的同时，实现更广阔的拍摄范围；同时由于非球面镜片合理矫正轴外像差，使镜头具有良好的解像力。

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垂轴色差曲线图；

图4为本发明第二实施例的光学镜头的结构示意图；

图5为本发明第二实施例的光学镜头的场曲曲线图；

图6为本发明第二实施例的光学镜头的垂轴色差曲线图；

图7为本发明第三实施例的光学镜头的结构示意图；

图8为本发明第三实施例的光学镜头的场曲曲线图；

图9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。

本发明提供一种光学镜头，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，第五透镜，第六透镜以及滤光片。

其中，第一透镜具有负光焦度，第一透镜的物侧面在近光轴处为凹面，所述第一透镜的像侧面为凹面；

第二透镜具有正光焦度，第二透镜的物侧面和像侧面均为凸面；

第三透镜具有负光焦度，第三透镜的物侧面在近光轴处为凸面，第三透镜的像侧面为凹面；

第四透镜具有正光焦度，第四透镜的物侧面和像侧面均为凸面；

第五透镜具有负光焦度，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；

第六透镜具有负光焦度，第六透镜的物侧面在近光轴处为凸面，所述第六透镜的像侧面在近光轴处为凹面；

其中，所述光学镜头中包含至少一个非球面透镜。

所述光学镜头的光学总长TTL和最大视场角FOV满足以下条件式：

3.5mm<TTL<5mm；

145°<FOV<160°。

在一些实施方式中，所述光学镜头满足条件式：

1<R41/f<5；（1）

-10<R41/R42<-2；（2）

其中，f表示所述光学镜头的有效焦距，R41表示所述第四透镜的物侧面的曲率半径，R42表示所述第四透镜的像侧面的曲率半径。满足条件式（1）与（2），能够合理地控制所述第四透镜的面型，减缓光线的转折趋势，有利于校正所述光学镜头的光学畸变。

在一些实施方式中，所述光学镜头满足条件式：

-1.8<f1/f<-1；（3）

其中，f1表示所述第一透镜的焦距，f表示所述光学镜头的有效焦距。满足条件式（3），能够合理地控制所述第一透镜的焦距，有利于减小后续透镜的口径，实现所述光学镜头的体积小型化。

在一些实施方式中，所述光学镜头满足条件式：

-20<f6/f<-2.3；（4）

其中，f6表示所述第六透镜的焦距，f表示所述光学镜头的有效焦距。满足条件式（4），能够合理地控制所述第六透镜的焦距占比，有利于校正所述光学镜头的像差，同时有利于缩短镜头总长，实现镜头小型化。

在一些实施方式中，所述光学镜头满足条件式：

0.3<IH/(f×tanθ)<0.4；（5）

其中，f表示所述光学镜头的有效焦距，θ表示所述光学镜头的最大半视场角，IH表示所述光学镜头的最大半视场角对应的像高。满足条件式（5），有利于保证所述光学镜头具有大视场角的同时实现镜头小型化。

在一些实施方式中，所述光学镜头满足条件式：

1.2<IH/f<1.5；（6）

其中，f表示所述光学镜头的有效焦距，IH表示所述光学镜头的最大半视场角对应的像高。满足条件式（6），有利于所述光学镜头具备良好成像品质的同时实现小头部特性。

在一些实施方式中，所述光学镜头满足以下条件式：

0.45<DM11/IH<0.7；（7）

其中，DM11表示所述第一透镜的物侧面的有效半口径，IH表示所述光学镜头的最大半视场角对应的像高。满足条件式（7），能够合理地控制第一透镜的口径大小，有利于实现所述光学镜头的小头部特性及大广角视场的均衡。

在一些实施方式中，所述光学镜头满足以下条件式：

0.4<R52/DM52<0.8；（8）

其中，R52表示所述第五透镜的像侧面的曲率半径，DM52表示所述第五透镜的像侧面的有效半口径。满足条件式（8），能够合理地控制第五透镜的面型，有利于降低镜片成型与镜头组装的难度，提高所述光学镜头的生产良率。

在一些实施方式中，所述光学镜头满足以下条件式：

0<f5/f6<1.2；（9）

其中，f5表示所述第五透镜的焦距，f6表示所述第六透镜的焦距。满足条件式（9），通过合理控制第五、六透镜的焦距比值，可有效提升镜头在轴上视场区域内的成像质量，提升整体解像力。

在一些实施方式中，所述光学镜头满足以下条件式：

0.9mm/rad<f/θ<1.4mm/rad；（10）

其中，f表示所述光学镜头的有效焦距，θ表示所述光学镜头的最大半视场角。满足条件式（10），能够使镜头具有焦距短、景深大的特点，能够保证被摄主体的前后景物在画面上均可清晰的再现。

在一些实施方式中，所述光学镜头满足以下条件式：

0.6<TTL/(f×tanθ)<0.8；（11）

其中，f表示所述光学镜头的有效焦距，θ表示所述光学镜头的最大半视场角，TTL表示所述光学镜头的光学总长。满足条件式（11），能够更好实现镜头的小型化和广视角的均衡，实现更广阔的拍摄范围。

在一些实施方式中，所述光学镜头满足以下条件式：

1<f12/f <1.8；（12）

其中，f表示所述光学镜头的有效焦距，f12表示所述第一透镜与所述第二透镜的组合焦距。满足条件式（12），能够合理地控制第一透镜与第二透镜的组合光焦度，达到收敛光线的目的，有利于在减小***总长的同时，避免像差过大，更好的实现镜头小型化和高像素的均衡。

在一些实施方式中，所述光学镜头满足以下条件式：

0.8<(SAG32-SAG31)/SAG32<1.7；（13）

其中，SAG31表示所述第三透镜的物侧面与光轴的交点至所述第三透镜的物侧面的最大有效半口径顶点的轴上距离，SAG32表示所述第三透镜的像侧面与光轴的交点至所述第三透镜像侧面的最大有效半口径顶点的轴上距离。满足条件式（13），能够合理地分配矢高，控制第三透镜形状，有利于满足***工艺性要求，提高所述光学镜头的生产良率。

在一些实施方式中，所述光学镜头满足以下条件式：

0.02<N6/V6<0.1；（14）

其中，N6表示所述第六透镜的折射率，V6表示所述第六透镜的色散系数。满足条件式（14），有利于降低***色差。

作为一种实施方式，可以采用全塑胶镜片，也可以采用玻塑混合搭配，均能取得良好的成像效果；在本申请中，为了更好减小镜头的体积、重量及降低成本，采用六片塑胶镜片组合，通过特定的表面形状搭配和合理的光焦度分配，使得光学镜头具有超大视角的同时畸变及像差得到有效矫正，有利于提高镜头的解像能力，提供更高性价比的光学性能产品，同时更好地满足了便携式电子设备的轻薄化、广角化的使用需求。

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，当光学镜头中的透镜为非球面透镜时，透镜的非球面面型均满足如下方程式：

其中，z表示在高度为h的位置时非球面距离非球面顶点在光轴方向的距离矢高，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

如图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S15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，第五透镜L5，第六透镜L6以及滤光片G1。

其中，第一透镜L1具有负光焦度，第一透镜的物侧面S1在近光轴处为凹面，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在近光轴处为凸面，第三透镜的像侧面S6为凹面；

第四透镜L4具有正光焦度，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具有负光焦度，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；

第六透镜L6具有负光焦度，第六透镜的物侧面S11在近光轴处为凸面，第六透镜的像侧面S12在近光轴处为凹面。

滤光片G1的物侧面为S13、像侧面为S14。

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以及第六透镜L6均为塑胶非球面镜片。

具体的，本实施例提供的光学镜头100的各透镜的设计参数如表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

在本实施例中，光学镜头100的场曲和垂轴色差的曲线图分别如图2和图3所示。

图2的场曲曲线表示子午像面和弧矢像面的弯曲程度，图2中横轴表示偏移量（单位：毫米），纵轴表示视场角（单位：度）。从图2可看出，子午和弧矢方向像面的场曲控制在±0.05mm以内，说明光学镜头100的场曲矫正良好。

图3的垂轴色差曲线表示各波长相对于中心波长（0.555μm）在成像面上不同像高处的色差，图3中横轴表示各波长相对中心波长的垂轴色差值（单位：微米），纵轴表示归一化视场角。从图3可以看出，最长波长与最短波长的垂轴色差控制在±2.5μm以内，说明该光学镜头100能够有效地矫正边缘视场的像差以及整个像面的二级光谱。

第二实施例

如图4所示，为本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的结构与第一实施例中的光学镜头100的结构基本相同，不同之处主要在于各透镜面型的曲率半径、非球面系数、厚度、材质有所差异。

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的场曲曲线和垂轴色差的曲线图分别如图5和图6所示。从图5可看出，子午像面与弧矢像面的场曲控制在±0.1mm以内，说明光学镜头200的场曲矫正良好。从图6可以看出，最长波长与最短波长的垂轴色差控制在±3μm以内，说明该光学镜头200能够有效地矫正边缘视场的像差以及整个像面的二级光谱。

第三实施例

如图7所示，为本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的结构与第一实施例中的光学镜头100的结构基本相同，不同之处主要在于各透镜面型的曲率半径、非球面系数、厚度、材质有所差异。

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的场曲曲线和垂轴色差的曲线图分别如图8和图9所示。从图8可看出，子午像面与弧矢像面的场曲控制在±0.05mm以内，说明光学镜头300的场曲矫正良好。从图9可以看出，最长波长与最短波长的垂轴色差控制在±1.5μm以内，说明该光学镜头300能够有效地矫正边缘视场的像差以及整个像面的二级光谱。

表7是上述三个实施例对应的光学特性，主要包括光学镜头的最大视场角FOV、最大半视场角对应的像高IH、有效焦距f、光学总长TTL（从第一透镜的物侧面到成像面在光轴上的距离）以及与上述每个条件式对应的数值。

表7

综上，本发明各实施例提供的光学镜头至少具有以下优点：

（1）本发明的光学镜头的视场角可达150°以上，可有效修正畸变，能够满足大视场角且高清晰成像的需要。

（2）本发明的光学镜头采用六片具有特定光焦度透镜结构，并且各个透镜通过特定的表面形状搭配，有效地缩短镜头总长（TTL<4.8mm），减小镜头的头部外径，实现镜头的小型化，能够更好的满足便携式智能电子产品的使用需求。

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

1.一种光学镜头，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在近光轴处为凹面，所述第一透镜的像侧面为凹面；

光阑；

具有正光焦度的第二透镜，所述第二透镜的物侧面和像侧面均为凸面；

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为凹面；

具有正光焦度的第四透镜，所述第四透镜的物侧面和像侧面均为凸面；

具有负光焦度的第五透镜，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；

具有负光焦度的第六透镜，所述第六透镜的物侧面在近光轴处为凸面，所述第六透镜的像侧面在近光轴处为凹面；

其中，所述光学镜头中包含至少一个非球面透镜；

3.5mm<TTL<5mm；

145°<FOV<160°。

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：

1<R41/f<5；

-10<R41/R42<-2；

其中，f表示所述光学镜头的有效焦距，R41表示所述第四透镜的物侧面的曲率半径，R42表示所述第四透镜的像侧面的曲率半径。

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：

-1.8<f1/f<-1；

-20<f6/f<-2.3；

其中，f1表示所述第一透镜的焦距，f6表示所述第六透镜的焦距，f表示所述光学镜头的有效焦距。

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：

0.3<IH/(f×tanθ)<0.4；

其中，f表示所述光学镜头的有效焦距，θ表示所述光学镜头的最大半视场角，IH表示所述光学镜头的最大半视场角对应的像高。

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：

1.2<IH/f<1.5；

其中，f表示所述光学镜头的有效焦距，IH表示所述光学镜头的最大半视场角对应的像高。

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：

0.45<DM11/IH<0.7；

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

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：

0<f5/f6<1.2；

其中，f5表示所述第五透镜的焦距，f6表示所述第六透镜的焦距。

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：

0.9mm/rad<f/θ<1.4mm/rad；

其中，f表示所述光学镜头的有效焦距，θ表示所述光学镜头的最大半视场角。

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：

0.6<TTL/(f×tanθ)<0.8；

其中，f表示所述光学镜头的有效焦距，θ表示所述光学镜头的最大半视场角，TTL表示所述光学镜头的光学总长。

10.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<f12/f <1.8；

其中，f表示所述光学镜头的有效焦距，f12表示所述第一透镜与所述第二透镜的组合焦距。

11.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：

0.8<(SAG32-SAG31)/SAG32<1.7；

其中，SAG31表示所述第三透镜的物侧面与光轴的交点至所述第三透镜的物侧面的最大有效半口径顶点的轴上距离，SAG32表示所述第三透镜的像侧面与光轴的交点至所述第三透镜像侧面的最大有效半口径顶点的轴上距离。