一种潜望式长焦光学成像镜头的制作方法

1.本发明涉及涉及光学成像镜头技术领域，具体而言，涉及一种潜望式长焦光学成像镜头。


背景技术：

2.近年来，随着智能电子产品的兴起，消费者对电子产品拍照性能的要求日渐提高，受电子产品薄型化、轻便化的限制，安装在电子产品上的成像镜头体积也需要进一步压缩，镜头的成像质量会随着尺寸的压缩而降低，镜头焦距也会随之变小，现有电子产品的长焦镜头的焦距一般小于6mm，仅能实现2倍光学变焦，不能满足消费者对高放大倍率的需求。
3.潜望式镜头是一种能够在机身内部完成光学变焦的镜头，相较于标准镜头，潜望式镜头更加小巧。随着电子产品日益高端化，迫切需要一款具有高放大倍率的且占用空间较小的潜望式长焦镜头。


技术实现要素：

4.本发明提供了一种潜望式长焦光学成像镜头，其成像质量高，体积轻薄，且具有高倍率光学变焦。
5.一种潜望式长焦光学成像镜头，包括由物侧至像侧依次设置的：
6.光学反射元件，用于使光路弯曲，其反射面与光轴夹角为45
°
；
7.具有正屈折力的第一透镜，其物侧表面于近光轴处为凸面，其像侧表面于近光轴处为凸面；
8.具有负屈折力的第二透镜，其像侧表面于近光轴处为凹面；
9.具有正屈折力的第三透镜，其像侧表面于近光轴处为凹面；
10.具有负屈折力的第四透镜；
11.具有正屈折力的第五透镜，其像侧表面于近光轴处为凹面；
12.所述潜望式长焦光学成像镜头满足以下关系式：imgh/fno>1.13；其中，imgh为所述潜望式长焦光学成像镜头有效成像区域对角线的长度，fno为光圈f数。
13.进一步的，所述潜望式长焦光学成像镜头满足关系式：f/imgh>5.3；其中，f为透镜组的焦距。
14.进一步的，所述潜望式长焦光学成像镜头满足关系式：ttl/imgh<4.4；其中，ttl为所述第一透镜的物侧表面在近光轴处到成像面的距离。
15.进一步的，所述潜望式长焦光学成像镜头满足关系式：0.05<ct1/ttl≤0.08，0.01<ct2/ttl≤0.06；其中，ct1为所述第一透镜在光轴上的最大厚度，ct2为所述第二透镜在光轴上的最大厚度，ttl为所述第一透镜的物侧表面在近光轴处到成像面的距离。
16.进一步的，所述潜望式长焦光学成像镜头满足关系式：0.28<f1/f<0.36，
‑
0.9<f4/f<
‑
0.45，0.39<f5/f<0.92；其中，f1为所述第一透镜的焦距，f4为所述第四透镜的焦距，f5为所述第五透镜的焦距，f为透镜组的焦距。
17.进一步的，所述潜望式长焦光学成像镜头满足关系式：10.3<semi
‑
fov<10.8；其中，semi
‑
fov为所述潜望式长焦光学成像镜头的最大半视场角。
18.进一步的，所述第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜以及第五透镜的物侧表面和像侧表面均为非球面。
19.与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过设置光学反射元件，能够在不影响成像质量的情况下使光路弯折，很好地弥补大倍率光学变焦所带来的厚度增加的问题。采用五片式透镜结构，并限定各个透镜的曲折力，能够实现降低镜头厚度，同时保证镜头的成像质量和大倍率变焦。通过限定有效成像区域对角线的长度imgh与光圈f之间的关系，能够保证镜头具有大像面的特性。
附图说明
20.图1为本发明的潜望式长焦光学成像镜的结构示意图。
21.图2为本发明的潜望式长焦光学成像镜头第一实施例的光路示意图。
22.图3为本发明的潜望式长焦光学成像镜头第一实施例的像散、畸变曲线图。
23.图4为本发明的潜望式长焦光学成像镜头第一实施例的球差曲线图。
24.图5为本发明的潜望式长焦光学成像镜头第二实施例的结构及光路示意图。
25.图6为本发明的潜望式长焦光学成像镜头第二实施例的像散、畸变曲线图。
26.图7为本发明的潜望式长焦光学成像镜头第二实施例的球差曲线图。
27.图8为本发明的潜望式长焦光学成像镜头第三实施例的结构及光路示意图。
28.图9为本发明的潜望式长焦光学成像镜头第三实施例的像散、畸变曲线图。
29.图10为本发明的潜望式长焦光学成像镜头第三实施例的球差曲线图。
30.图11为本发明的潜望式长焦光学成像镜头第四实施例的结构及光路示意图。
31.图12为本发明的潜望式长焦光学成像镜头第四实施例的像散、畸变曲线图。
32.图13为本发明的潜望式长焦光学成像镜头第四实施例的球差曲线图。
33.图14为本发明的潜望式长焦光学成像镜头第五实施例的结构及光路示意图。
34.图15为本发明的潜望式长焦光学成像镜头第五实施例的像散、畸变曲线图。
35.图16为本发明的潜望式长焦光学成像镜头第五实施例的球差曲线图。
具体实施方式
36.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较佳实施方式。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方式。
37.在本发明的描述中，物侧是指镜头朝向被摄物的一侧，像侧是指镜头朝向成像面的一侧。当在透镜物侧表面的过面上任意一点做切面，该表面总是位于切面的像侧，其曲率半径为正，则透镜的物侧表面为凸面；反之则透镜的物侧表面为凹面，其曲率半径为负。
38.当在透镜像侧表面的过面上任意一点做切面，该表面总在切面的物侧，其曲率半径为负，则透镜的像侧表面为凸面；反之则透镜的像侧表面为凹面，其曲率半径为正。
39.若在透镜物侧表面或像侧表面过面上任一点做切面，该表面既有部分在切面的像侧，又有在部分在切面的物侧，则该表面存在反曲点，在近光轴处物侧、像侧表面凹凸的判
断仍适用上述方式。
40.此外，各透镜的非球面曲线方程式表示如下：
[0041][0042]
其中，z为非球面沿光轴方向在高度为r的位置时，距离非球面原点的距离矢高，c为非球面的近轴曲率(曲率半径r＝1/c,即为曲率的倒数)；k为圆锥系数；ai是非球面的第i阶系数，在本发明中应用到的高阶系数为a4、a6、a8、a10、a12、a14、a16。
[0043]
如图1所示，第一实施例中，本发明的潜望式长焦光学成像镜头主要包括由物侧至像侧依次设置的光学反射元件10、第一透镜11、第二透镜12、第三透镜13、第四透镜14、第五透镜15以及滤光片16。其中，光学反射元件10可采用三棱镜，其反射面与光轴的夹角形成为45
°
，第一透镜11与光学反射元件10之间设有未图示的光阑，相邻的两个透镜之间具有一间隔距离，且透镜之间无相对移动，第一透镜11、第二透镜12、第三透镜13、第四透镜14、以及第五透镜15的物侧表面与像侧表面皆为非球面。
[0044]
具体的，第一透镜11具有正曲折力，其物侧表面于近光轴处为凸面，其像侧表面于近光轴处为凸面，可有效平衡低阶像差。第二透镜12具有负屈折力，其像侧表面于近光轴处为凹面，有利于消除第一透镜11所产生的像差，第二透镜12的物侧表面在靠近光轴处可根据实际需要设置为凸面或凹面。第三透镜13具有正屈折力，其像侧表面于近光轴处为凹面，配合具有负屈折力的第四透镜14，可以有效修正近轴球差，同时降低周边的像散场曲，第三透镜13的物侧表面，以及第四透镜14的物侧表面和像侧表面均可根据实际需要设置为凸面或凹面。第五透镜15具有正屈折力，其像侧表面于近光轴处为凹面，其物侧表面在靠近光轴处可根据实际需要设置为凸面或凹面，该结构有助于使光学成像系统的主点远离像侧端，进而有效缩短光学成像系统的总体长度，有利于系统的小型化，同时可修正离轴像差以提升周边成像品质。
[0045]
上述潜望式长焦光学成像镜头满足以下关系式：imgh/fno>1.13；其中，imgh为潜望式长焦光学成像镜头有效成像区域对角线的长度，fno为光圈f数。通过控制imgh与fno的关系能够保证镜头具有大像面的特性。
[0046]
优选的，上述潜望式长焦光学成像镜头满足关系式：f/imgh>5.3；其中，f为透镜组的焦距。控制f与lmgh的关系能够保证潜望式长焦光学成像镜头具有大焦距，满足长焦拍摄的需求。
[0047]
优选的，上述潜望式长焦光学成像镜头满足关系式：ttl/imgh<4.4；其中，ttl为第一透镜11的物侧表面在近光轴处到成像面的距离。通过控制ttl与imgh的关系能够保证潜望式长焦光学成像镜头具有大像面，同时兼顾薄型化。
[0048]
优选的，上述潜望式长焦光学成像镜头满足关系式：0.05<ct1/ttl≤0.08，0.01<ct2/ttl≤0.06；其中，ct1为第一透镜11在光轴上的最大厚度，ct2为第二透镜12在光轴上的最大厚度，ttl为第一透镜11的物侧表面在近光轴处到成像面的距离。满足上述关系可恰当分配透镜之间的间距，减小镜头的总长，使镜头更加轻薄，同时能够降低摄像镜头的组装难度，让组装流程顺利、简便的进行。
[0049]
优选的，上述潜望式长焦光学成像镜头满足关系式：0.28<f1/f<0.36，
‑
0.9<f4/f<
‑
0.45，0.39<f5/f<0.92；其中，f1为第一透镜11的焦距，f4为第四透镜14的焦距，f5为第五
透镜15的焦距，f为透镜组的焦距。满足上述关系可避免第一透镜11、第四透镜14、第五透镜15的光焦度过大，使该潜望式长焦光学成像镜头的敏感度降低，提高成像质量，同时缩短镜头的光学长度，使镜头更薄。
[0050]
优选的，上述潜望式长焦光学成像镜头满足关系式：10.3<semi
‑
fov<10.8；其中，semi
‑
fov为潜望式长焦光学成像镜头的最大半视场角。控制semi
‑
fov的数值可有效提高镜头的焦距，同时保证成像质量。
[0051]
本发明的潜望式长焦光学成像镜头将通过以下具体实施例配合附图予以详细说明。
[0052]
第一实施例
[0053]
请结合图2至图4，在第一实施例中，潜望式长焦光学成像镜头满足表1
‑
1、表1
‑
2以及表1
‑
3。
[0054]
表1
‑
1为第一实施例的潜望式长焦光学成像镜头的基本参数，表格中fov为镜头的视场角：
[0055][0056]
表1
‑
2为第一实施例中各透镜的非球面系数：
[0057][0058]
表1
‑
3为第一实施例中各条件表达式的值：
[0059][0060]
第二实施例
[0061]
请结合图5至图7，本实施例的潜望式长焦光学成像镜头主要包括由物侧至像侧依次设置的光学反射元件20、第一透镜21、第二透镜22、第三透镜23、第四透镜24、第五透镜25以及滤光片26。其中，光学反射元件20可采用三棱镜，其反射面与光轴的夹角形成为45
°
，第一透镜21与光学反射元件20之间设有未图示的光阑。
[0062]
应当理解的是，第二实施例中的潜望式长焦光学成像镜头满足上述第一实施例中的各个表达式，在此不做赘述。
[0063]
在第二实施例中，潜望式长焦光学成像镜头满足表2
‑
1、表2
‑
2以及表2
‑
3。
[0064]
表2
‑
1为第二实施例的潜望式长焦光学成像镜头的基本参数：
[0065][0066]
表2
‑
2为第二2实施例中各透镜的非球面系数：
[0067][0068]
表2
‑
3为第二实施例中各条件表达式的值：
[0069][0070]
第三实施例
[0071]
请结合图8至图10，本实施例的潜望式长焦光学成像镜头主要包括由物侧至像侧
依次设置的光学反射元件30、第一透镜31、第二透镜32、第三透镜33、第四透镜34、第五透镜35以及滤光片36。其中，光学反射元件30可采用三棱镜，其反射面与光轴的夹角形成为45
°
，第一透镜31与光学反射元件30之间设有未图示的光阑。
[0072]
应当理解的是，第三实施例中的潜望式长焦光学成像镜头满足上述第一实施例中的各个表达式，在此不做赘述。
[0073]
在第三实施例中，潜望式长焦光学成像镜头满足表3
‑
1、表3
‑
2以及表3
‑
3。
[0074]
表3
‑
1为第三实施例的潜望式长焦光学成像镜头的基本参数：
[0075][0076]
表3
‑
2为第三实施例中各透镜的非球面系数：
[0077][0078][0079]
表3
‑
3为第三实施例中各条件表达式的值：
[0080][0081]
第四实施例
[0082]
请结合图11至图13，本实施例的潜望式长焦光学成像镜头主要包括由物侧至像侧依次设置的光学反射元件40、第一透镜41、第二透镜42、第三透镜43、第四透镜44、第五透镜45以及滤光片46。其中，光学反射元件40可采用三棱镜，其反射面与光轴的夹角形成为45
°
，第一透镜41与光学反射元件40之间设有未图示的光阑。
[0083]
应当理解的是，第四实施例中的潜望式长焦光学成像镜头满足上述第一实施例中的各个表达式，在此不做赘述。
[0084]
在第四实施例中，潜望式长焦光学成像镜头满足表4
‑
1、表4
‑
2以及表4
‑
3。
[0085]
表4
‑
1为第四实施例的潜望式长焦光学成像镜头的基本参数：
[0086][0087][0088]
表4
‑
2为第四实施例中各透镜的非球面系数：
[0089][0090]
表4
‑
3为第四实施例中各条件表达式的值：
[0091][0092]
第五实施例
[0093]
请结合图14至图16，本实施例的潜望式长焦光学成像镜头主要包括由物侧至像侧依次设置的光学反射元件50、第一透镜51、第二透镜52、第三透镜53、第四透镜54、第五透镜55以及滤光片56。其中，光学反射元件50可采用三棱镜，其反射面与光轴的夹角形成为45
°
，第一透镜51与光学反射元件50之间设有未图示的光阑。
[0094]
应当理解的是，第五实施例中的潜望式长焦光学成像镜头满足上述第一实施例中的各个表达式，在此不做赘述。
[0095]
在第五实施例中，潜望式长焦光学成像镜头满足表5
‑
1、表5
‑
2以及表5
‑
3。
[0096]
表5
‑
1为第五实施例的潜望式长焦光学成像镜头的基本参数：
[0097]
[0098][0099]
表5
‑
2为第五实施例中各透镜的非球面系数：
[0100][0101]
表5
‑
3为第五实施例中各条件表达式的值：
[0102][0103]
为了便于比较上述五个实施例，下表为各实施例相应条件下各表达式所得值的汇总：
[0104][0105][0106]
上述实施例中的潜望式长焦光学成像镜头通过设置光学反射元件，能够在不影响成像质量的情况下使光路弯折，很好地弥补大倍率光学变焦所带来的厚度增加的问题。采用五片式透镜结构，并限定能够实现降低镜头厚度，同时保证镜头的成像质量和大倍率变焦。通过限定有效成像区域对角线的长度imgh与光圈f之间的关系，能够保证镜头具有大像面的特性。
[0107]
在本发明的描述中，需要理解的是，术语诸如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
[0108]
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0109]
虽然对本发明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。