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广角度光学镜头的制作方法

2021-11-16 01:11:00 来源:中国专利 TAG:


1.本实用新型涉及成像技术领域,尤其涉及广角度光学镜头。


背景技术:

2.随着科技日新月异,配备光学镜头的电子装置的应用范围更加广泛,对于光学镜头的要求也是更加多样化。随着电子产品的不断发展,手机镜头的广角性越来越重要,广角镜头在满足大角度的同时还能保证大光圈,高解析力的特点,因此广角镜头也成为技术发展不可缺少的一环。
3.由于现有的光学镜头较不易在成像品质、敏感度、光圈大小、体积或视角等需求间取得平衡,故亟需研发一种新的光学镜头。


技术实现要素:

4.为了解决上述技术问题,本实用新型提供广角度光学镜头,其能够在保证成像品质的基础上极大的提高了镜头的视角。
5.为了达到上述目的,本实用新型采用的主要技术方案包括:
6.本实用新型提供广角度光学镜头,沿着光轴由物侧至像侧依序包括:第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜,第一透镜具有负光焦度,其物侧面近光轴处为凸面;第二透镜具有正光焦度,其物侧面与像侧面均为凸面;第三透镜具有负光焦度,其物侧近光轴处为凸面,像侧面为凹面;第四透镜具有正光焦度,其物侧面近轴处为凸面。
7.进一步地,广角度光学镜头满足以下条件式:
8.f4/f>8
9.其中,f4为第四透镜的有效焦距,f为广角度光学镜头的焦距。
10.进一步地,广角度光学镜头满足以下条件式:
11.2<tl/imgh<3
12.其中,tl为第一透镜物侧表面至成像面于光轴上的距离,imgh为广角度光学镜头的最大成像高度。
13.进一步地,广角度光学镜头满足以下关系式:
14.55
°
≤semi

fov≤60
°
15.其中,semi

fov为广角度光学镜头的最大半视场角。
16.进一步地,第一透镜与第四透镜满足以下条件式:
17.dt42/dt11>1.4
18.其中,dt11为第一透镜的物侧面的有效半口径,dt42为第四透镜的像侧面的有效半口径。
19.进一步地,第二透镜与第四透镜满足以下关系式:
20.2.8<ct2/ct4<3
21.其中,ct2为第二透镜于光轴上的厚度,ct4为第四透镜于光轴上的厚度。
22.进一步地,第一透镜满足以下关系式:
23.1.9<(r1 r2)/(r1

r2)<2.5
24.其中,r1为第一透镜物侧面曲率半径,r2为第一透镜像侧面曲率半径。
25.进一步地,第三透镜满足以下关系式:
26.10.0<v3<23.0
27.其中,v3为第三透镜的阿贝数。
28.本实用新型的有益效果是:本实用新型提供的广角度光学镜头,其采用了多片透镜,例如四片,通过合理分配各透镜的光焦度、面型、各透镜的中心厚度以及各透镜之间的轴上间距,使得上述光学镜头具有超薄、小型化、广角、低敏感度、高成像等优良品质。
附图说明
29.图1是本实用新型实施例1的广角度光学镜头的结构示意图;
30.图2a是本实用新型实施例1轴上色差曲线图;
31.图2b是本实用新型实施例1像散曲线图;
32.图2c是本实用新型实施例1畸变曲线图;
33.图2d是本实用新型实施例1倍率色差曲线图;
34.图3是本实用新型实施例2的广角度光学镜头的结构示意图;
35.图4a是本实用新型实施例2轴上色差曲线图;
36.图4b是本实用新型实施例2像散曲线图;
37.图4c是本实用新型实施例2畸变曲线图;
38.图4d是本实用新型实施例2倍率色差曲线图;
39.图5是本实用新型实施例3的广角度光学镜头的结构示意图;
40.图6a是本实用新型实施例3轴上色差曲线图;
41.图6b是本实用新型实施例3像散曲线图;
42.图6c是本实用新型实施例3畸变曲线图;
43.图6d是本实用新型实施例3倍率色差曲线图。
44.图中:e1:第一透镜;e2:第二透镜;e3:第三透镜;e4:第四透镜;e5:滤光片;sto:光阑;s12:成像面。
具体实施方式
45.为了更好的解释本实用新型,以便于理解,下面结合附图,通过具体实施方式,对本实用新型作详细描述。
46.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。
47.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。每个透镜中最靠近物体的表面称为物侧面,每个透镜中最靠近成像面的表面称为像侧面。
48.以下对本实用新型的特征、原理和其他方面进行详细描述。
49.广角度光学镜头,包括第一透镜e1、第二透镜e2、第三透镜e3、第四透镜e4。这四片透镜沿着光轴由物侧至像侧依序排列。
50.第一透镜e1具有负光焦度,第二透镜e2具有正光焦度,第三透镜e3具有负光焦度,第四透镜e4具有正光焦度。
51.第一透镜e1的物侧面近轴处为凸面,像侧面为凹面。
52.第二透镜e2的物侧面和像侧面均为凸面,可选两个面均为非球面。
53.第三透镜e3物侧面为凸面,像侧面为凹面,至少一个面为非球面。
54.第四透镜e4物侧面近轴处为凸面,至少一个面为非球面,可选两个面均为非球面。
55.本镜头满足条件式dt42/dt11>1.4,其中,dt11为第一透镜的物侧面的有效半口径,dt42为第四透镜的像侧面的有效半口径。通过控制镜片有效半径,在组装时更有利于结构定位稳定性,同时提高镜头解析力。
56.本镜头满足条件式f4/f>8,其中,f4为第四透镜的有效焦距,f为光学镜头的焦距。通过合理分配透镜的光焦度,能够有效地控制系统的球差和慧差,从而提高光学成像系统的解像力和成像品质。
57.本镜头满足条件式2<tl/imgh<3,其中,tl为第一透镜物侧表面至成像面于光轴上的距离,imgh为光学镜头的最大成像高度。可使光学取像系统满足微型化的同时,能够保证有足够的光线接收区域,以维持影像足够的亮度。
58.本镜头满足条件式55
°
≤semi

fov≤60
°
,其中,semi

fov为光学镜头的最大半视场角。有利于保证镜头广角度与高解析力的特点。
59.本镜头满足条件式2.8<ct2/ct4<3,其中,ct2为第二透镜于光轴上的厚度,ct4为第四透镜于光轴上的厚度。使第二透镜与第四透镜的形状相互配合,能够有效提升周边的相对照度。
60.本镜头满足条件式1.9<(r1 r2)/(r1

r2)<2.5,其中,r1为第一透镜物侧面曲率半径,r2为第一透镜像侧面曲率半径。借此,可平衡第一透镜物侧端与像侧端的面形,以提升光学取像系统的对称性。
61.本镜头满足条件式10.0<v3<23.0,其中,v3为第三透镜的阿贝数。借此,使光学取像系统在不同波段转换间仍能保有良好的影像品质,有利于提升色彩饱和度。
62.上述镜头还可包括至少一个光阑sto,以提升镜头的成像质量。光阑sto可根据需要设置在任意位置处,例如,光阑sto可设置在第一透镜e1与第二透镜e2之间。
63.上述光学镜头还可包括用于校正色彩偏差的滤光片e5和/或用于保护位于成像面上的感光元件的保护玻璃。
64.上述实施方式的光学镜头可采用多片镜片,例如上文所述的四片。通过合理分配各透镜的光焦度、面型、各透镜的中心厚度以及各透镜之间的轴上间距等,可以有效地缩小镜头的体积、降低镜头的敏感度并提高镜头的可加工性,使得光学镜头更有利于生产加工,并且可适用于便携式电子产品。同时,通过上述配置的光学镜头,还具有例如超薄、广角、高成像品质等有益效果。
65.在本实用新型的实施方式中,部分透镜的镜面为非球面镜面。非球面透镜的特点是:从透镜中心到透镜周边,曲率是连续变化的。与从透镜中心到透镜周边具有恒定曲率的
球面透镜不同,非球面透镜具有更佳的曲率半径特性,具有改善歪曲像差及改善像散像差的优点。采用非球面透镜后,能够尽可能地消除在成像的时候出现的像差,从而改善成像质量。
66.然而,本领域的技术人员应当理解,在未背离本实用新型要求保护的技术方案的情况下,可改变构成光学镜头的透镜数量,来获得本说明书中描述的各个结果和优点。例如,虽然在实施方式中以四个透镜为例进行了描述,但是该光学镜头不限于包括四个透镜。如果需要,该光学镜头还可包括其它数量的透镜。
67.实施例1
68.以下参照图1、图2a至图2d描述根据本实用新型实施例1的光学镜头。图1示出了根据本实用新型实施例1的光学镜头的结构示意图。
69.如图1所示,根据本实用新型示例性实施方式的光学镜头沿光轴由物侧至像侧依序包括:第一透镜e1、光阑sto、第二透镜e2、第三透镜e3、第四透镜e4,滤光片e5和成像面s12。
70.其中,第一透镜e1具有负光焦度,其物侧面s1为凸面,像侧面s2为凹面;第二透镜e2具有正光焦度,其物侧面s4为凸面,像侧面s5为凸面;第三透镜e3具有负光焦度,其物侧面s6为凸面,像侧面s7为凹面;第四透镜e4具有正光焦度,其物侧面s8为凸面,像侧面s9为凹面;滤光片e5具有物侧面s10和像侧面s11。来自物体的光依序穿过各表面s1至s11并最终成像在成像面s12上。
71.表1示出了实施例1的光学镜头的各透镜的表面类型、曲率半径、厚度、材料及圆锥系数,其中,曲率半径和厚度的单位均为毫米(mm)。
72.表1
[0073][0074]
由表1可知,第一透镜e1至第四透镜e4中的任意一个透镜的物侧面和像侧面均为
非球面。在本实施例中,各非球面透镜的面型x可利用但不限于以下非球面公式进行限定:
[0075][0076]
其中,x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为非球面的近轴曲率,c=1/r(即,近轴曲率c为上表1中曲率半径r的倒数);k为圆锥系数(在表1中已给出);ai是非球面第i阶的修正系数。
[0077]
下表2给出了可用于实施例1中各非球面镜面s1

s9的高次项系数a4、a6、a8、a10、a12、a14和a16。
[0078]
表2
[0079]
面号a4a6a8a10a12a14a16a18s11.12e

01

2.78e

014.60e

01

9.24e

011.25e 00

9.75e

014.03e

01

6.82e

02s28.47e

01

2.61e 001.69e 01

7.88e 012.17e 02

3.49e 022.99e 020.000000s41.79e

016.45e 00

1.62e 021.82e 03

1.13e 043.96e 04

7.31e 045.52e 04s51.26e 00

1.19e 015.88e 01

1.82e 023.20e 02

2.51e 02

2.10e 011.05e 02s65.83e

01

6.02e 002.51e 01

5.80e 011.70e 012.15e 02

4.35e 020.000000s7

1.14e 004.69e 00

1.90e 014.90e 01

8.11e 018.36e 01

4.90e 011.25e 01s8

2.93e

013.71e

021.28e

01

2.26e

011.92e

01

8.66e

021.98e

020.000000s9

1.93e

017.46e

02

8.69e

021.11e

01

8.03e

023.20e

02

6.57e

030.000000
[0080]
表3给出实施例1中光学镜头的总有效焦距f、各透镜的有效焦距f1至f4、光学镜头的光学总长度ttl(即从第一透镜e1的物侧面s1的中心至成像面s12在光轴上的距离)以及光学镜头的最大半视场角hfov。
[0081]
表3
[0082]
f1(mm)

2.58f(mm)1.75f2(mm)1.09ttl(mm)4.55408f3(mm)

1.88hfov(
°
)59
°
f4(mm)14.84
ꢀꢀ
[0083]
实施例1中的光学镜头满足:
[0084]
1、dt42/dt11=1.45,满足dt42/dt11>1.4,其中,dt11为第一透镜的物侧面的有效半口径,dt42为第四透镜的像侧面的有效半口径。
[0085]
2、f4/f=8.43,满足f4/f>8,其中,f4为第四透镜的有效焦距,f为该光学镜头的焦距。
[0086]
3、tl/imgh=2.09,满足2<tl/imgh<3,其中,tl为第一透镜物侧表面至成像面于光轴上的距离,imgh为光学镜头的最大成像高度。
[0087]
4、semi

fov=59,满足55
°
≤semi

fov≤60
°
,其中,semi

fov为光学镜头的最大半视场角。
[0088]
5、ct2/ct4=2.97,满足2.8<ct2/ct4<3,其中,ct2为第二透镜于光轴上的厚度,ct4为第四透镜于光轴上的厚度。
[0089]
6、(r1 r2)/(r1

r2)=2.18,满足1.9<(r1 r2)/(r1

r2)<2.5,其中,r1为第一透镜
物侧面曲率半径,r2为第一透镜像侧面曲率半径。
[0090]
7、v3=19.5,满足10.0<v3<23.0,其中,v3为第三透镜的阿贝数。
[0091]
另外,图2a示出了实施例1的光学镜头的轴上色差曲线,其表示不同波长的光线经由镜头后的会聚焦点偏离。图2b示出了实施例1的光学镜头的像散曲线,其表示子午像面弯曲和弧矢像面弯曲。图2c示出了实施例1的光学镜头的畸变曲线,其表示不同视角情况下的畸变大小值。图2d示出了实施例1的光学镜头的倍率色差曲线,其表示光线经由镜头后在成像面上的不同的像高的偏差。根据图2a至图2d可知,实施例1所给出的光学镜头能够实现良好的成像品质。
[0092]
实施例2
[0093]
以下参照图3、图4a至图4d描述根据本实用新型实施例2的光学镜头。在本实施例及以下实施例中,为简洁起见,将省略部分与实施例1相似的描述。图3示出了根据本实用新型实施例2的光学镜头的结构示意图。
[0094]
如图3所示,根据本实用新型示例性实施方式的光学镜头沿光轴由物侧至像侧依序包括:第一透镜e1、光阑sto、第二透镜e2、第三透镜e3、第四透镜e4,滤光片e5和成像面s12。
[0095]
其中,第一透镜e1具有负光焦度,其物侧面s1为凸面,像侧面s2为凹面;第二透镜e2具有正光焦度,其物侧面s4为凸面,像侧面s5为凸面;第三透镜e3具有负光焦度,其物侧面s6为凸面,像侧面s7为凹面;第四透镜e4具有正光焦度,其物侧面s8为凸面,像侧面s9为凹面;滤光片e5具有物侧面s10和像侧面s11。来自物体的光依序穿过各表面s1至s11并最终成像在成像面s12上。
[0096]
表4
[0097][0098]
由表4可知,在实施例2中,第一透镜e1至第四透镜e4中的任意一个透镜的物侧面和像侧面均为非球面。表5示出了可用于实施例2中各非球面镜面的高次项系数,其中,各非球面面型可由实施例1中给出的公式(1)限定。
[0099]
下表5给出了可用于实施例2中各非球面镜面s1

s9的高次项系数a4、a6、a8、a10、a12、a14和a16。
[0100]
表5
[0101]
面号a4a6a8a10a12a14a16a18s19.06e

02

1.59e

019.44e

02

6.93e

024.04e

02

8.65e

030.00e 000.00e 00s26.83e

01

9.77e

012.15e 00

3.94e 002.96e 00

4.51e

010.00e 000.00e 00s41.59e

014.27e 00

9.69e 019.82e 02

5.52e 031.75e 04

2.92e 040.000000s51.08e 00

8.89e 003.85e 01

1.03e 021.49e 02

6.98e 01

6.88e 016.90e 01s64.85e

01

6.04e 004.14e 01

2.17e 027.76e 02

1.83e 032.73e 03

2.31e 03s7

1.07e 003.28e 00

8.77e 001.27e 01

9.57e 002.89e 000.00e 000.00e 00s8

3.29e

012.97e

01

5.17e

016.89e

01

5.79e

013.04e

01

9.60e

020.000000s9

9.99e

02

6.54e

021.57e

01

1.27e

015.12e

02

1.02e

028.06e

040.00e 00
[0102]
表6示出了实施例2中光学镜头的总有效焦距f、各透镜的有效焦距f1至f4、光学镜头的光学总长度ttl以及光学镜头的最大半视场角hfov。
[0103]
表6
[0104]
f1(mm)

2.742885f(mm)1.84209f2(mm)1.148619ttl(mm)4.79f3(mm)

1.968905hfov(
°
)59
°
f4(mm)17.08678
ꢀꢀ
[0105]
实施例2中的光学镜头满足:
[0106]
1、dt42/dt11=1.44,满足dt42/dt11>1.4,其中,dt11为第一透镜的物侧面的有效半口径,dt42为第四透镜的像侧面的有效半口径。
[0107]
2、f4/f=9.27,满足f4/f>8,其中,f4为第四透镜的有效焦距,f为该光学镜头的焦距。
[0108]
3、tl/imgh=2.03,满足2<tl/imgh<3,其中,tl为第一透镜物侧表面至成像面于光轴上的距离,imgh为光学镜头的最大成像高度。
[0109]
4、semi

fov=59,满足55
°
≤semi

fov≤60
°
,其中,semi

fov为光学镜头的最大半视场角。
[0110]
5、ct2/ct4=2.85,满足2.8<ct2/ct4<3,其中,ct2为第二透镜于光轴上的厚度,ct4为第四透镜于光轴上的厚度。
[0111]
6、(r1 r2)/(r1

r2)=1.93,满足1.9<(r1 r2)/(r1

r2)<2.5,其中,r1为第一透镜物侧面曲率半径,r2为第一透镜像侧面曲率半径。
[0112]
7、v3=19.5,满足10.0<v3<23.0,其中,v3为第三透镜的阿贝数。
[0113]
图4a示出了实施例2的光学镜头的轴上色差曲线,其表示不同波长的光线经由镜头后的会聚焦点偏离。图4b示出了实施例2的光学镜头的象散曲线,其表示子午像面弯曲和弧矢像面弯曲。图4c示出了实施例2的光学镜头的畸变曲线,其表示不同视角情况下的畸变大小值。图4d示出了实施例2的光学镜头的倍率色差曲线,其表示光线经由镜头后在成像面上的不同的像高的偏差。根据图4a至图4d可知,实施例2所给出的光学镜头能够实现良好的成像品质。
[0114]
实施例3
[0115]
以下参照图5、图6a至图6d描述根据本实用新型实施例3的光学镜头。图5示出了根据本实用新型实施例3的光学镜头的结构示意图。
[0116]
如图5所示,根据本实用新型示例性实施方式的光学镜头沿光轴由物侧至像侧依序包括:第一透镜e1、光阑sto、第二透镜e2、第三透镜e3、第四透镜e4,滤光片e5和成像面s12。
[0117]
第一透镜e1具有负光焦度,其物侧面s1为凸面,像侧面s2为凹面;第二透镜e2具有正光焦度,其物侧面s4为凸面,像侧面s5为凸面;第三透镜e3具有负光焦度,其物侧面s6为凸面,像侧面s7为凹面;第四透镜e4具有正光焦度,其物侧面s8为凸面,像侧面s9为凹面;滤光片e5具有物侧面s10和像侧面s11。来自物体的光依序穿过各表面s1至s11并最终成像在成像面s12上。
[0118]
表7
[0119]
[0120][0121]
由表7可知,在实施例3中,第一透镜e1至第四透镜e4中的任意一个透镜的物侧面和像侧面均为非球面。表8示出了可用于实施例3中各非球面镜面的高次项系数,其中,各非球面面型可由实施例1中给出的公式(1)限定。
[0122]
下表8给出了可用于实施例3中各非球面镜面s1

s9的高次项系数a4、a6、a8、a10、a12、a14和a16。
[0123]
表8
[0124]
面号a4a6a8a10a12a14a16a18s11.20e

01

3.61e

016.70e

01

1.15e 001.32e 00

9.02e

013.40e

01

5.42e

02s29.13e

01

3.46e 002.19e 01

9.62e 012.55e 02

4.00e 023.39e 02

1.19e 02s42.07e

014.07e 00

1.05e 021.17e 03

7.23e 032.52e 04

4.62e 043.47e 04s51.28e 00

1.23e 016.58e 01

2.38e 025.50e 02

7.66e 025.79e 02

1.79e 02s64.79e

01

4.76e 001.49e 01

5.81e 00

1.49e 025.27e 02

7.49e 023.98e 02s7

1.31e 005.72e 00

2.35e 016.09e 01

1.01e 021.04e 02

6.10e 011.55e 01s8

3.23e

01

5.67e

033.38e

01

5.36e

014.31e

01

1.88e

014.22e

02

3.81e

03s9

2.41e

011.77e

01

2.18e

012.31e

01

1.52e

015.78e

02

1.16e

029.47e

04
[0125]
表9示出了实施例3中光学镜头的总有效焦距f、各透镜的有效焦距f1至f4、光学镜头的光学总长度ttl以及光学镜头的最大半视场角hfov。
[0126]
表9
[0127]
f1(mm)

2.594675f(mm)1.74452f2(mm)1.095436ttl(mm)4.55409f3(mm)

1.910685hfov(
°
)59
°
f4(mm)17.187609
ꢀꢀ
[0128]
实施例3中的光学镜头满足:
[0129]
1、dt42/dt11=1.43,满足dt42/dt11>1.4,其中,dt11为第一透镜的物侧面的有效
半口径,dt42为第四透镜的像侧面的有效半口径。
[0130]
2、f4/f=9.85,满足f4/f>8,其中,f4为第四透镜的有效焦距,f为该光学镜头的焦距。
[0131]
3、tl/imgh=2.04,满足2<tl/imgh<3,其中,tl为第一透镜物侧表面至成像面于光轴上的距离,imgh为光学镜头的最大成像高度。
[0132]
4、semi

fov=59,满足55
°
≤semi

fov≤60
°
,其中,semi

fov为光学镜头的最大半视场角。
[0133]
5、ct2/ct4=2.97,满足2.8<ct2/ct4<3,其中,ct2为第二透镜于光轴上的厚度,ct4为第四透镜于光轴上的厚度。
[0134]
6、(r1 r2)/(r1

r2)=1.95,满足1.9<(r1 r2)/(r1

r2)<2.5,其中,r1为第一透镜物侧面曲率半径,r2为第一透镜像侧面曲率半径。
[0135]
7、v3=19.4,满足10.0<v3<23.0,其中,v3为第三透镜的阿贝数。
[0136]
图6a示出了实施例3的光学镜头的轴上色差曲线,其表示不同波长的光线经由镜头后的会聚焦点偏离。图6b示出了实施例3的光学镜头的象散曲线,其表示子午像面弯曲和弧矢像面弯曲。图6c示出了实施例3的光学镜头的畸变曲线,其表示不同视角情况下的畸变大小值。图6d示出了实施例3的光学镜头的倍率色差曲线,其表示光线经由镜头后在成像面上的不同的像高的偏差。根据图6a至图6d可知,实施例3所给出的光学镜头能够实现良好的成像品质。
[0137]
尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例,可以理解的是,上述实施例是示例性的,不能理解为对本实用新型的限制,本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行改动、修改、替换和变型。
再多了解一些

本文用于企业家、创业者技术爱好者查询,结果仅供参考。

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