CN116736493A - 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，其物侧面在近光轴处为凹面；光阑；具有负光焦度的第二透镜；具有正光焦度的第三透镜，其物侧面在近光轴处为凸面、像侧面为凸面；其中，所述第二透镜的有效焦距f2与所述第三透镜的有效焦距f3满足：‑50＜f2/f3＜‑20。本发明提供的光学镜头具有良好的成像质量、大视场角、小畸变、高照度、低成本的优点。

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

随着消费电子市场的快速增长，加上社交、视频、直播类软件的流行，人们对于摄像镜头的成像质量要求越来越高，摄像镜头甚至已经成为消费者购买电子设备时首要考虑的指标。

消费性电子产品的规格日新月异，不仅持续追求轻薄短小，而且提升成像镜头的视场角度也日趋重要。广角镜头由于其具有视场角大、景深长的特点，很容易给拍照者一种远景感，有利于增强画面的感染力，让拍照者有一种身临其境的感觉。然而，现有的摄像镜头往往视场角较小，难以拍摄出大视野范围内的画面，无法给消费者带来更佳的视觉体验。

发明内容

为此，本发明的目的在于提供一种光学镜头，至少具有良好的成像质量、大视场角的优点，能够满足便携式电子设备的使用需求。

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，其物侧面在近光轴处为凹面；光阑；具有负光焦度的第二透镜；具有正光焦度的第三透镜，其物侧面在近光轴处为凸面、像侧面为凸面；其中，所述第二透镜的有效焦距f2与所述第三透镜的有效焦距f3满足：-50＜f2/f3＜-20。

相较现有技术，本发明提供的光学镜头，采用三片具有特定光焦度的镜片，通过合理分配三片透镜的厚度及光焦度，合理控制各个透镜的面型，使得光学镜头具有良好的成像质量、大视场角、小畸变、高照度以及低成本的优点。

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畸变曲线图。

图4为本发明第一实施例的光学镜头的相对照度曲线图。

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畸变曲线图。

图8为本发明第二实施例的光学镜头的相对照度曲线图。

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畸变曲线图。

图12为本发明第三实施例的光学镜头的相对照度曲线图。

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。

本发明提出一种光学镜头，沿光轴从物侧到成像面依次包括：第一透镜、光阑、第二透镜、第三透镜以及滤光片，且各个透镜的光学中心位于同一直线上。

具体的，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；第二透镜具有负光焦度；第三透镜具有正光焦度，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凸面；其中，第一透镜至第三透镜中至少包含一个非球面透镜。

在一些实施方式中，第二透镜的有效焦距f2与第三透镜的有效焦距f3满足：-50＜f2/f3＜-20。本发明提供的光学镜头通过采用多片非球面透镜组合，且将光阑设置在第一透镜和第二透镜之间，可以有效收束进入光学镜头的光线，减小光学镜头的口径，并且提高光学镜头的视场角，更好的配合对应芯片的主光线入射角度，同时通过特定的表面形状搭配和合理的光焦度分配，以及满足上述范围，通过合理控制第二透镜和第三透镜的焦距，有利于矫正光学镜头中心视场的球差，有利于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：-50＜f2/f＜-30。满足上述范围，通过合理控制第二透镜的焦距，能够有效降低光学镜头的敏感度，同时能够很好的控制各视场的离焦曲线分散，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与光学镜头的有效焦距f满足：-4.0＜f1/f＜-3.0。满足上述范围，通过合理控制第一透镜的焦距，有利于减小光线进入光阑时的入射角，增大光学镜头的视场角和物高，有利于增大光学镜头的识别范围。

在一些实施方式中，第一透镜的中心厚度CT1，第一透镜与第二透镜之间在光轴上的空气间隔CT12满足：1.2＜CT1/CT12＜1.6。满足上述范围，通过合理分配第一透镜中心厚度和第一透镜与第二透镜之间在光轴上的空气间隔的关系，有利于减小光学镜头的总长，实现光学镜头的小型化。

在一些实施方式中，第二透镜物侧面的曲率半径R21与第二透镜像侧面的曲率半径R22满足：1.2＜R21/R22＜1.6；第二透镜的中心厚度CT2，第二透镜与第三透镜之间在光轴上的空气间隔CT23满足：6.0＜CT2/CT23＜12.0。满足上述范围，通过合理调整第二透镜的面型以及第二透镜和第三透镜在光轴上的空气间隔，有利于减小光学镜头的总长，实现光学镜头的小型化。

在一些实施方式中，第一透镜物侧面的曲率半径R11与第三透镜像侧面的曲率半径R32满足：0.5＜R11/R32＜1.5。满足上述范围，通过合理控制第一透镜物侧面和第三透镜像侧面的曲率半径，有利于控制光学镜头的焦距，减小光学镜头的光学畸变。

在一些实施方式中，第一透镜物侧面的曲率半径R11，第一透镜物侧面的光焦度，第三透镜物侧面的曲率半径R31以及第三透镜物侧面的光焦度/>满足：。满足上述范围，通过合理分配第三透镜与第一透镜曲率半径与光焦度的关系，有利于增大光学镜头的焦距，增大光学镜头的像高，获得良好的成像质量。

在一些实施方式中，第二透镜的中心厚度CT2与第三透镜的中心厚度CT3满足：1.1＜CT2/CT3＜1.6。满足上述范围，通过合理控制第二透镜和第三透镜的中心厚度，有利于矫正光学镜头的畸变，有利于提高光学镜头的成像质量。

在一些实施方式中，光学镜头最大半视场角所对应的像高IH与光学镜头的入瞳直径EPD满足：5.8＜2×IH/EPD＜6.6。满足上述范围，通过合理控制像高和入瞳直径的关系，有利于增大光学镜头的光圈，进而增大光学镜头的光通量和成像亮度。

在一些实施方式中，第三透镜物侧面的曲率半径R31与第三透镜像侧面的曲率半径R32满足：-1.0＜R31/R32＜0；第三透镜的有效焦距f3与光学镜头的有效焦距f满足：1.0＜f3/f＜1.3。满足上述范围，通过合理控制第三透镜的焦距和面型，有利于矫正光学镜头中心视场的垂轴像差，提高光学镜头的成像质量。

在一些实施方式中，光学镜头的光学总长TTL与第三透镜像侧面到成像面在光轴上的距离FFL满足：3.0＜TTL/FFL＜3.8。满足上述范围，通过合理控制光学后焦在光学总长中的占比，有利于降低机构与镜头干涉的风险，同时能够更好的实现光学镜头的小型化，满足便携式电子设备的使用需求。

在一些实施方式中，光学镜头的最大视场角FOV，光学镜头的有效焦距f及光学镜头最大半视场角所对应的像高IH满足：0.9＜tan(FOV/2)×f/IH＜1.1。满足上述范围，能够使光学镜头具有较大的视场角，同时光学镜头的畸变能够得到较好的矫正，提高光学镜头整体的成像效果。

在一些实施方式中，第一透镜物侧面的曲率半径R11与光学镜头的有效焦距f满足：-2.5＜R11/f＜-1.5。满足上述范围，通过合理控制第一透镜物侧面的曲率半径，有利于减小光线进入光阑时的入射角，有利于增大光学镜头的视场角。

在一些实施方式中，第一透镜、第二透镜及第三透镜的中心厚度之和∑CT与光学镜头的光学总长TTL满足：0.48＜∑CT/TTL＜0.56。满足上述范围，通过合理控制第一透镜、第二透镜及第三透镜的中心厚度之和，有利于减小光学镜头的总长，实现光学镜头的小型化。

在一些实施方式中，第一透镜物侧面的矢高SAG11与第一透镜像侧面的矢高SAG12满足：1.4＜SAG11/SAG12＜1.8。满足上述范围，通过合理控制第一透镜的面型，有利于收束进入光学镜头的光线，减小光学镜头的口径，并且提高光学镜头的视场角。

在一些实施方式中，第一透镜像侧面的矢高SAG12与第二透镜物侧面的矢高SAG21满足：40＜SAG12/SAG21＜150。满足上述范围，通过合理控制第二透镜的面型，有利于汇聚光线，减小光学镜头的总长，实现光学镜头的小型化。

在一些实施方式中，第二透镜像侧面的曲率半径R22与第三透镜物侧面的曲率半径R31满足：5.0＜R22/R31＜10.0；第二透镜像侧面的矢高SAG22，第三透镜物侧面的矢高SAG31，第二透镜与第三透镜之间在光轴上的空气间隔CT23满足：-4.0＜(SAG22-SAG31)/CT23＜-3.0。满足上述范围，通过合理控制第二透镜与第三透镜的面型以及第二透镜与第三透镜之间的空气间隔的关系，有利于分别矫正各视场的球差和彗差，有利于提高光学镜头的解像力。

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：3.9＜TTL/f＜4.3。满足上述范围，通过合理控制光学总长和有效焦距的关系，有利于均衡总长和焦距，同时有利于保证较好的成像质量的同时缩短光学镜头的总长。

在本申请中，为了更好地降低光学镜头的成本，采用三片塑胶镜片组合，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、小畸变、高照度的优点。

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，当透镜采用非球面透镜时，非球面透镜的表面形状均满足下列方程：；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为圆锥系数conic，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中提供的光学镜头100的结构示意图，该光学镜头100沿光轴从物侧到成像面S9依次包括：第一透镜L1、光阑ST、第二透镜L2、第三透镜L3以及滤光片G1。

其中，第一透镜L1具有负光焦度，其物侧面S1在近光轴处为凹面、像侧面S2在近光轴处为凸面；第二透镜L2具有负光焦度，其物侧面S3为凸面、像侧面S4在近光轴处为凹面；第三透镜L3具有正光焦度，其物侧面S5在近光轴处为凸面、像侧面S6为凸面；滤光片G1的物侧面为S7、像侧面为S8；同时，第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3均为塑胶非球面镜片。

具体地，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

请参照图2、图3、图4，所示分别为光学镜头100的场曲曲线图、畸变曲线图、相对照度曲线图。从图2中可以看出场曲控制在±0.15mm以内，说明光学镜头100的场曲矫正较好；从图3中可以看出畸变控制在±4%以内，说明光学镜头100的畸变得到良好的矫正；从图4中可以看出最大视场的相对照度控制在41%以上，说明光学镜头100各视场的相对照度良好。

第二实施例

请参阅图5，所示为本发明第二实施例中提供的光学镜头200的结构示意图，本实施例的光学镜头200与上述第一实施例大致相同，不同之处主要在于，第一透镜的像侧面S2在近光轴处为凹面，其他不同之处详见表3、表4。

具体的，本实施例提供的光学镜头200的设计参数如表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

请参照图6、图7和图8，所示分别为光学镜头200的场曲曲线图、畸变曲线图、相对照度曲线图，从图6中可以看出场曲控制在±0.1mm以内，说明光学镜头200的场曲矫正较好；从图7中可以看出畸变控制在±4%以内，说明光学镜头200的畸变得到良好的矫正；从图8中可以看出最大视场的相对照度控制在40%以上，说明光学镜头200各视场的相对照度良好。

第三实施例

请参阅图9，所示为本发明第三实施例中提供的光学镜头300的结构示意图，本实施例的光学镜头300与上述第一实施例大致相同，不同之处在于，第一透镜的像侧面S2在近光轴处为凹面，其他不同之处详见表5、表6。

具体的，本实施例提供的光学镜头300的设计参数如表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

请参照图10、图11和图12，所示分别为光学镜头300的场曲曲线图、畸变曲线图、相对照度曲线图，从图10中可以看出近轴场曲控制在±0.1 mm以内，说明光学镜头300的场曲矫正较好；从图11中可以看出畸变控制在±5%以内，说明光学镜头300的畸变得到良好的矫正；从图12中可以看出最大视场的相对照度控制在46%以上，说明光学镜头300各视场的相对照度良好。

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，包括光学镜头的最大视场角FOV、光学总长TTL、半像高IH、有效焦距f，以及与前述的每个条件式对应的相关数值。

表7

从以上各个实施例的场曲曲线图以及畸变曲线图可以看出，各实施例中的光学镜头的场曲值在±0.15mm以内、畸变在±5%以内，表明本发明提供的光学镜头具有良好的成像质量、大视场角、小畸变、高照度以及低成本的优点。

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 (10)

1.一种光学镜头，共三片透镜，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在近光轴处为凹面；

光阑；

具有负光焦度的第二透镜；

具有正光焦度的第三透镜，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凸面；

其中，所述第二透镜的有效焦距f2与所述第三透镜的有效焦距f3满足：-50＜f2/f3＜-20。

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：

-50＜f2/f＜-30；

其中，f2表示所述第二透镜的有效焦距，f表示所述光学镜头的有效焦距。

3.根据权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，所述光学镜头满足以下条件式：

-4.0＜f1/f＜-3.0；

其中，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。

4.根据权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，所述光学镜头满足以下条件式：

1.2＜CT1/CT12＜1.6；

其中，CT1表示所述第一透镜的中心厚度，CT12表示所述第一透镜与所述第二透镜之间在光轴上的空气间隔。

5.根据权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，所述光学镜头满足以下条件式：

1.2＜R21/R22＜1.6；

其中，R21表示所述第二透镜物侧面的曲率半径，R22表示所述第二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，所述光学镜头满足以下条件式：

0.5＜R11/R32＜1.5；

其中，R11表示所述第一透镜物侧面的曲率半径，R32表示所述第三透镜像侧面的曲率半径。

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：

；

其中，R11表示所述第一透镜物侧面的曲率半径，表示所述第一透镜物侧面的光焦度，R31表示所述第三透镜物侧面的曲率半径，/>表示所述第三透镜物侧面的光焦度。

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：

1.1＜CT2/CT3＜1.6；

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。

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：

5.8＜2×IH/EPD＜6.6；

其中，IH表示所述光学镜头最大半视场角所对应的像高，EPD表示所述光学镜头的入瞳直径。

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：

3.0＜TTL/FFL＜3.8；

其中，TTL表示所述光学镜头的光学总长，FFL表示所述第三透镜像侧面到成像面在光轴上的距离。