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光学镜头有效专利 发明

技术领域

[0001] 本发明涉及成像镜头的技术领域,特别是涉及一种光学镜头。

相关背景技术

[0002] 目前,随着便携式电子设备的普及,加上社交、视频、直播类软件的流行,人们对于摄影的喜爱程度越来越高,摄像镜头已经成为了电子设备的标配,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。为了提高对远距离物体的成像质量,大多手机厂的旗舰机都搭载了一颗长焦光学镜头,可以实现拍摄远景时将景物清晰的放大,并能够有效的虚化背景而突出主体,从而提升手机拍摄的质量。然而,常见的五片式光学镜头虽然已经具有较好的光学性能,但是镜头的光圈都较小,一般都在2.4以上,无法同时满足长焦距、大光圈的设计要求,影响了用户的拍摄体验。

具体实施方式

[0032] 为了更好地理解本申请,将参考附图对本申请的各个方面做出更详细的说明。应理解,这些详细说明只是对本申请的实施例的描述,而非以任何方式限制本申请的范围。在说明书全文中,相同的附图标号指代相同的元件。表述“和/或”包括相关联的所列项目中的一个或多个的任何和全部组合。
[0033] 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。
[0034] 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,附图中所示的球面或非球面的形状通过示例的方式示出。即,球面或非球面的形状不限于附图中示出的球面或非球面的形状。附图仅为示例而并非严格按比例绘制。
[0035] 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。
[0036] 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。
[0037] 除非另外限定,否则本文中使用的所有用语(包括技术用语和科学用语)均具有与本申请所属领域普通技术人员的通常理解相同的含义。还应理解的是,用语(例如在常用词典中定义的用语)应被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义一致的含义,并且将不被以理想化或过度正式意义解释,除非本文中明确如此限定。
[0038] 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。
[0039] 本发明实施例提供的光学镜头,由五片透镜组成,其沿光轴从物侧到成像面依次为第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜以及第五透镜。
[0040] 在一些实施方式中,第一透镜可具有正光焦度,其物侧面为凸面,其像侧面可为凹面或凸面。第二透镜可具有负光焦度,其物侧面为凸面,其像侧面为凹面。第三透镜可具有正光焦度,其物侧面可为凹面或凸面,其像侧面可为凹面或凸面。第四透镜可具有负光焦度,其物侧面为凹面,其像侧面为凸面。第五透镜可具有正光焦度,其物侧面可为凹面或凸面,其像侧面为凸面。
[0041] 在一些实施方式中,光学镜头可还包括一光阑,光阑可位于物侧和第一透镜之间。可以理解的是,光阑用于限制进光量,以改变成像的亮度。
[0042] 在一些实施方式中,光学镜头可还包括一滤光片,滤光片可设于第五透镜和成像面之间。滤光片用于滤除干扰光,防止干扰光到达光学镜头的成像面而影响正常成像。
[0043] 在一些实施方式中,光学镜头的有效焦距f与光学镜头的光学总长TTL满足:0.95
[0044] 在一些实施方式中,光学镜头的有效焦距f与光学镜头的最大视场角所对应的真实像高IH满足:0.62
[0045] 在一些实施方式中,光学镜头的有效焦距f与第一透镜的焦距f1满足:0.5
[0046] 在一些实施方式中,光学镜头的有效焦距f与第二透镜的焦距f2满足:‑0.9
[0047] 在一些实施方式中,光学镜头的有效焦距f与第三透镜的焦距f3满足:3.5
[0048] 在一些实施方式中,光学镜头的有效焦距f与第四透镜的焦距f4满足:‑4
[0049] 在一些实施方式中,光学镜头的有效焦距f与第五透镜的焦距f5满足:3.5
[0050] 在一些实施方式中,第一透镜和第二透镜的组合焦距f12与第三透镜、第四透镜和第五透镜的组合焦距f345满足:0.1
[0051] 在一些实施方式中,第二透镜的焦距f2与第三透镜的焦距f3满足:‑0.25
[0052] 在一些实施方式中,第四透镜的焦距f4与第五透镜的焦距f5满足:‑0.9
[0053] 在一些实施方式中,第一透镜的中心厚度CT1与第五透镜的中心厚度CT5满足:2.5
[0054] 在一些实施方式中,第一透镜的物侧面通光半口径DM11与第五透镜的像侧面通光半口径DM52满足:1.1
[0055] 在一些实施方式中,光学镜头的光学总长TTL与光学镜头的最大视场角所对应的真实像高IH满足:1.45
[0056] 在一些实施方式中,光学镜头的最大视场角所对应的真实像高IH与光学镜头的入瞳直径EPD满足:IH/EPD<2.2。满足上述范围,有利于实现镜头的大光圈性能,可使镜头在较暗的环境中成像时,降低光线太弱带来的噪点影响,使镜头能够满足在不同光通量下的成像需求。
[0057] 在一些实施方式中,光学镜头的有效焦距f与光学镜头的后焦距BFL满足:0.3
[0058] 在一些实施方式中,第一透镜的中心厚度CT1和第二透镜的中心厚度CT2满足:2.5
[0059] 在一些实施方式中,光学镜头的有效焦距f与第一透镜和第二透镜的组合焦距f12满足:0.9
[0060] 在一些实施方式中,光学镜头的光学总长TTL与第一透镜的最大光学口径SD1满足:0.45
[0061] 在一些实施例中,光学镜头满足条件式:10mm
[0062] 在一些实施方式中,本发明提供的光学镜头中的透镜材质可为玻璃或塑胶。当透镜的材质为塑胶,可以有效降低生产成本。另当透镜的材质为玻璃,则可以通过玻璃自身低色散的特点,可以有效矫正光学系统的几何色差。本发明提供的光学镜头可采用全塑胶镜片结构,不仅使镜头具有优异的成像性能,而且可使镜头的结构较为紧凑,能够较好实现镜头的小型化和高像质的均衡。
[0063] 在一些实施方式中,第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜可以采用球面透镜或者非球面透镜,非球面结构相比于球面结构,能够有效减小所述光学系统的像差,从而减少透镜的个数及减小透镜的尺寸,更好实现镜头小型化。更为具体的是,本发明的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜均可采用非球面透镜,能够有效减小所述光学镜头的像差,从而减少透镜的个数及减小透镜的尺寸,更好实现镜头小型化。
[0064] 在本发明各个实施例中,当透镜采用非球面透镜时,光学镜头的各非球面表面形状满足下列方程:;
其中,z为曲面与曲面顶点在光轴方向的距离,h为光轴到曲面的距离,c为曲面顶点的曲率,K为二次曲面系数,B、C、D、E、F、G、H、I、J分别为四阶、六阶、八阶、十阶、十二阶、十四阶、十六阶、十八阶、二十阶曲面系数。
[0065] 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。
[0066] 实施例1请参阅图1,所示为本发明实施例1中提供的光学镜头100的结构示意图,该光学镜头沿光轴从物侧到成像面依次包括:光阑ST、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以及滤光片G1。
[0067] 其中,第一透镜L1具有正光焦度,其物侧面S1为凸面,其像侧面S2在近光轴处为凹面;第二透镜L2具有负光焦度,其物侧面S3为凸面,其像侧面S4为凹面;
第三透镜L3具有正光焦度,其物侧面S5为凸面,其像侧面S6为凹面;
第四透镜L4具有负光焦度,其物侧面S7为凹面,其像侧面S8为凸面;
第五透镜L5具有正光焦度,其物侧面S9在近光轴处为凸面,其像侧面S10为凸面;
滤光片G1的物侧面S11、像侧面S12均为平面;
成像面S13为平面。
[0068] 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均采用塑胶非球面透镜。
[0069] 实施例1中的光学镜头100中各透镜的相关参数如表1‑1所示。
[0070] 表1‑1实施例1中的光学镜头100的非球面透镜的面型参数如表1‑2所示。
[0071] 表1‑2在本实施例中,光学镜头100的场曲曲线图、F‑Tanθ畸变曲线图、垂轴色差曲线图、相对照度曲线图分别如图2、图3、图4和图5所示。
[0072] 图2示出了实施例1的场曲曲线,其表示光线在子午像面和弧矢像面的弯曲程度,横轴表示偏移量(单位:mm),纵轴表示视场角(单位:°)。从图中可以看出,子午像面和弧矢像面的场曲控制在±0.08mm以内,说明光学镜头100能够良好地矫正场曲。
[0073] 图3示出了实施例1的F‑Tanθ畸变曲线,其表示在成像面上不同像高处的F‑Tanθ畸变,横轴表示F‑Tanθ畸变值(单位:%),纵轴表示视场角(单位:°)。从图中可以看出,光学镜头100的F‑Tanθ畸变控制在±0.4%以内,说明光学镜头100的畸变得到良好的矫正。
[0074] 图4示出了实施例1的垂轴色差曲线图,其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,横轴表示各波长相对中心波长的垂轴色差值(单位:μm),纵轴表示视场角。从图中可以看出,最长波长和最短波长的垂轴色差控制在±1.5μm以内,说明该光学镜头100能够极好地矫正各视场的色差。
[0075] 图5示出了实施例1的相对照度曲线,其表示成像面上不同视场角度的相对照度值,横轴表示视场角(单位:°),纵轴表示相对照度(单位:%)。从图中可以看出,在边缘最大视场处光学镜头的相对照度值仍大于48%,说明光学镜头100在整个视场内均具有较高的相对照度。
[0076] 实施例2请参阅图6,所示为本发明实施例2中提供的光学镜头200的结构示意图,本实施例与实施例1相比,主要区别在于:第一透镜L1的像侧面S2为凸面;第三透镜L3的物侧面S5在近光轴处为凹面;第三透镜L3的像侧面S6在近光轴处为凸面;第五透镜L5的物侧面S9为凹面;各透镜表面的曲率半径、透镜厚度等光学参数有所不同。
[0077] 实施例2中的光学镜头200中各透镜的相关参数如表2‑1所示。
[0078] 表2‑1实施例2中的光学镜头200的非球面透镜的面型参数如表2‑2所示。
[0079] 表2‑2在本实施例中,光学镜头200的场曲曲线图、F‑Tanθ畸变曲线图、垂轴色差曲线图、相对照度曲线图分别如图7、图8、图9和图10所示。
[0080] 从图7中可以看出,子午像面和弧矢像面的场曲控制在±0.08mm以内,说明光学镜头200能够良好地矫正场曲。
[0081] 从图8中可以看出,光学镜头200的F‑Tanθ畸变控制在±0.6%以内,说明光学镜头200的畸变得到良好的矫正。
[0082] 从图9中可以看出,最长波长和最短波长的垂轴色差控制在±2μm以内,说明该光学镜头200能够极好地矫正各视场的色差。
[0083] 从图10中可以看出,在边缘最大视场处光学镜头的相对照度值仍大于50%,说明光学镜头200具有很好地相对照度。
[0084] 实施例3请参阅图11,所示为本发明实施例3中提供的光学镜头300的结构示意图,本实施
例与实施例1相比,主要区别在于:第一透镜L1的像侧面S2为凸面;第五透镜L5的物侧面S9为凹面;各透镜表面的曲率半径、透镜厚度等光学参数有所不同。
[0085] 实施例3中的光学镜头300中各透镜的相关参数如表3‑1所示。
[0086] 表3‑1实施例3中的光学镜头300的非球面透镜的面型参数如表3‑2所示。
[0087] 表3‑2在本实施例中,光学镜头300的场曲曲线图、F‑Tanθ畸变曲线图、垂轴色差曲线图、相对照度曲线图分别如图12、图13、图14和图15所示。
[0088] 从图12中可以看出,子午像面和弧矢像面的场曲控制在±0.1mm以内,说明光学镜头300能够良好地矫正场曲。
[0089] 从图13中可以看出,光学镜头300的F‑Tanθ畸变控制在±0.8%以内,说明光学镜头300的畸变得到良好的矫正。
[0090] 从图14中可以看出,最长波长和最短波长的垂轴色差控制在±1.5μm以内,说明该光学镜头300能够极好地矫正各视场的色差。
[0091] 从图15中可以看出,在边缘最大视场处光学镜头的相对照度值仍大于45%,说明光学镜头300具有很好地相对照度。
[0092] 请参阅表4,为上述各实施例对应的光学特性,包括所述光学镜头的有效焦距f、光学总长TTL、光圈值Fno、最大视场角所对应的真实像高IH、最大像高处的主光线入射角CRA、最大视场角FOV以及与各实施例中每个条件式对应的数值。
[0093] 表4综合上述实施例,本发明提供的光学镜头至少具有以下优点:
(1)通过特定的表面形状设置和合理的光焦度分配,使镜头具有长焦特性,能够更好呈现较大的局部细节,使画面更加集中、紧凑,从而满足局部拍摄需求;也具有紧凑型的大光圈结构,有效缩短光学镜头的总体长度,可使光学镜头内进入更多的光通量,以使系统在昏暗环境中也能成像清晰。
[0094] (2)本发明的光学镜头能够合理的矫正光学镜头的整体像差,使光学镜头具有小畸变、高像素,提高光学镜头的成像品质。
[0095] 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。
[0096] 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。

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