光学镜头的制作方法

1.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：

2.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。
3.随着移动信息技术的不断发展，智能手机等便携式电子设备也在朝着轻薄化、全面屏、超高清成像等方向发展，为了追求更佳的成像效果，对搭载在便携式电子设备上的前置摄像镜头提出了更高要求，在注重像素提升的同时也对镜头的头部尺寸、体积、明暗环境中的成像稳定性等方面有着一定的要求。然而，现有的光学镜头由于头部尺寸较大，导致屏幕占比率难以提升，且前置摄像镜头往往分辨率较低，难以拍摄出超高清的画面，无法给消费者带来更佳的视觉体验。


技术实现要素：

4.为此，本发明的目的在于提供一种光学镜头，具有大广角、小头部、大像高、超薄化的优点，以满足消费者的摄像需求。
5.本发明实施例通过以下技术方案实施上述的目的。
6.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为凹面，所述第一透镜的像侧面在近光轴处为凸面；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为凹面，所述第四透镜的像侧面为凸面；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；其中，所述光学镜头中包含至少一个非球面透镜。
7.相较现有技术，本发明提供的光学镜头，采用五片具有特定形状的非球面镜片，通过各透镜面型及光焦度的合理搭配，以及光阑位置设置合理，使镜头具有较广的视场角以及较大的成像面；同时通过第一、二透镜的面型及口径设置合理，使光学镜头具有较小的头部外径，能够更好地满足全面屏的使用需求。
附图说明
8.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轴上点球差色差曲线图；
图4为本发明第一实施例的光学镜头的垂轴色差曲线图；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轴上点球差色差曲线图；图8为本发明第二实施例的光学镜头的垂轴色差曲线图；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轴上点球差色差曲线图；图12为本发明第三实施例的光学镜头的垂轴色差曲线图；图13为本发明第四实施例的光学镜头的结构示意图；图14为本发明第四实施例的光学镜头的场曲曲线图；图15为本发明第四实施例的光学镜头的轴上点球差色差曲线图；图16为本发明第四实施例的光学镜头的垂轴色差曲线图。
具体实施方式
9.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。
10.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。
11.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、第四透镜、第五透镜及滤光片。
12.其中，第一透镜具有负光焦度，第一透镜的物侧面为凹面，第一透镜的像侧面在近光轴处为凸面；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，第三透镜的像侧面为凹面；第四透镜具有正光焦度，第四透镜的物侧面为凹面，第四透镜的像侧面为凸面；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，第五透镜的像侧面在近光轴处为凹面。
13.光阑可以为中心设有通光孔的遮光纸，并且光阑的通光口径小于隔圈的口径，保证镜头的通光量由光阑的通光孔径决定。光阑设置于第一透镜和第二透镜之间，可以有效收束进入光学系统的光线，减小光学系统的口径，并且提高镜头的视场角，更好的配合对应芯片的主光线入射角度；同时，采用中心设有通光孔的遮光纸作为光阑，可以降低镜筒通光孔的要求，降低镜筒通光孔的成型难度，提高生产效率，降低生产成本。
14.在一些实施方式中，所述光学镜头满足以下条件式：-2《r11/f《0；（1）-4.5《r12/f《-0.5；（2）
其中，r11表示所述第一透镜的物侧面的曲率半径，r12表示所述第一透镜的像侧面的曲率半径，f表示所述光学镜头的有效焦距。满足上述条件式（1）、（2），能够合理分配第一透镜的面型，使第一透镜拥有较大负光焦度的同时尽可能地减小口径，更好地实现镜头的大广角和小头部尺寸的均衡。
15.在一些实施方式中，所述光学镜头满足以下条件式：0《ct12/ttl《0.07；（3）其中，ct12表示所述第一透镜和所述第二透镜在光轴上的空气间隔，ttl表示所述光学镜头的光学总长。满足上述条件式（3），通过合理设置光阑前后透镜间的空气间隔，有利于增大孔径光阑，增加系统的通光量。
16.在一些实施方式中，所述光学镜头满足以下条件式：1.2《ih/f《2.0；（4）其中，ih表示所述光学镜头的半视场角对应的像高，f表示所述光学镜头的有效焦距。满足上述条件式（4），能够使镜头拥有大像面的同时光学总长较短，能够更好实现镜头的大像面和小体积的均衡。
17.在一些实施方式中，所述光学镜头满足以下条件式：1《r41/r42《4；（5）1《r51/r52《4；（6）其中，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，r51表示所述第五透镜的物侧面的曲率半径，r52表示所述第五透镜的像侧面的曲率半径。满足上述条件式（5）、（6），通过合理地分配第四、五透镜的面型，能够更好地校正系统的像差，提高整体的成像质量，同时又使透镜的面型易于加工，提高生产良率。
18.在一些实施方式中，所述光学镜头满足以下条件式：1.1《sd11/sd21《1.8；（7）其中，sd11表示所述第一透镜的物侧面的有效口径，sd21表示所述第二透镜的物侧面的有效口径。满足上述条件式（7），能够快速地收束进入光学镜头的光线，减小第一透镜的口径，使镜头具有较小的头部尺寸，便于提高屏占比。
19.在一些实施方式中，所述光学镜头满足以下条件式：0.3《f2/f《1；（8）0.15《ct2/ttl《0.20；（9）其中，f2表示所述第二透镜的焦距，f表示所述光学镜头的有效焦距，ct2表示所述第二透镜的中心厚度，ttl表示所述光学镜头的光学总长。满足上述条件式（8）、（9），通过合理设置第二透镜的焦距和面型，能够更好的矫正系统的色差，提高成像品质。
20.在一些实施方式中，所述光学镜头满足以下条件式：2.5《sd51/sd11《4.0；（10）其中，sd11表示所述第一透镜的物侧面的有效口径，sd51表示所述第五透镜的物侧面的有效口径。满足条件式（10），可以有效减小第一透镜的有效口径，使镜头具有较小的头部尺寸，从而减小便携式电子设备屏幕上的开孔孔径，实现提高屏幕占比的目标；同时有助于轴外视场的慧差及场曲矫正，提升成像质量。
21.在一些实施方式中，所述光学镜头满足以下条件式：
1.1《ttl/ih《1.5；（11）其中，ttl表示所述光学镜头的光学总长，ih表示所述光学镜头的半视场角对应的像高。满足条件式（11），能够使镜头具有大像面的前提下拥有更小的总长，从而实现镜头小型化和高像素的均衡。
22.在一些实施方式中，所述光学镜头满足以下条件式：0.1《f5/f1《1；（12）-5《f3/f4《-1；（13）其中，f1表示所述第一透镜的焦距，f3表示所述第三透镜的焦距，f4表示所述第四透镜的焦距，f5表示所述第五透镜的焦距。满足条件式（12）和（13），通过合理分配各个透镜的光焦度，并控制透镜的长度，有利于结构设计，又能够很好的控制各视场离焦曲线分散，提高镜头的成像质量。
23.在一些实施方式中，所述光学镜头满足以下条件式：1.5《ttl/f《2.1；（14）2.5mm/rad《ih/θ《3.0mm/rad；（15）其中，ttl表示所述光学镜头的光学总长，f表示所述光学镜头的有效焦距，θ表示所述光学镜头的半视场角，ih表示所述光学镜头的半视场角对应的像高。满足上述条件式（14）、（15），能够使镜头具有大广角及较小的总长，从而实现镜头超薄化和大广角的均衡。
24.在一些实施方式中，所述光学镜头满足以下条件式：2.2《f/epd《2.3；（16）其中，f表示所述光学镜头的有效焦距，epd表示所述光学镜头的入瞳直径。满足条件（16）时，可以扩大系统的进光量，使镜头在明暗环境中均具有良好的成像质量。
25.在一些实施方式中，所述光学镜头满足以下条件式：0.16《sd11/ttl《0.2；（17）其中，sd11表示所述第一透镜的物侧面的有效口径，ttl表示所述光学镜头的光学总长，满足条件式（17），能够合理设置第一透镜的口径，使镜头满足小型化的同时结构更加合理，易于组装生产。
26.在一些实施方式中，所述光学镜头满足以下条件式：5《ttl/bfl《7；（18）其中，ttl表示所述光学镜头的光学总长，bfl表示所述光学镜头的光学后焦。满足条件式（18）时，能够有效减小镜头的后焦距，最大程度实现镜头的小型化。
27.在一些实施方式中，所述光学镜头满足以下条件式：1.2《et5/ct5《4.0；（19）其中，et5表示所述第五透镜的边缘厚度，ct5表示所述第五透镜的中心厚度，满足上述条件式（19），可以保证第五透镜的厚薄比均匀，有利于镜片制作成型；同时，可以减小光瞳不同区域处的光线入射角差异，降低系统敏感度。
28.在一些实施方式中，所述光学镜头满足以下条件式：-4《 (sag51-sag52)/ct5《0；（20）其中，sag51表示所述第五透镜的物侧面的矢高，sag52表示所述第五透镜的像侧面的矢高，ct5表示所述第五透镜的中心厚度。满足上述条件式（20），能够合理的控制第五
透镜的面型，使得第五透镜具有较大的负焦距，有利于对系统的像差进行校正。
29.在一些实施方式中，所述光学镜头满足以下条件式：35
°
《cra《65
°
；（21）其中，cra表示所述光学镜头的最大主光线入射角。满足上述条件式（21），能够较好的匹配芯片的主光线入射角，提升芯片接受光线能量的效率，同时避免成像暗角及偏色等异常现象，实现良好的成像效果。
30.作为一种实施方式，所述光学镜头中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；在本技术中，为了更好减小镜头的体积及降低成本，采用五片塑胶镜片组合，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、小型化的优点。具体地，第一透镜至第五透镜均可以采用塑胶非球面镜片，可以有效修正像差，提升成像质量，提供更高性价比的光学性能产品。
31.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。
32.在本发明各个实施例中，当透镜采用非球面透镜时，非球面镜头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。
33.第一实施例请参阅图1，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s13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和滤光片g1，且各个透镜的光学中心位于同一直线上。
34.第一透镜l1具有负光焦度，第一透镜的物侧面s1为凹面，第一透镜的像侧面s2在近光轴处为凸面；第二透镜l2具有正光焦度，第二透镜的物侧面s3和像侧面s4均为凸面；第三透镜l3具有负光焦度，第三透镜的物侧面s5和像侧面s6均为凹面；第四透镜l4具有正光焦度，第四透镜的物侧面s7为凹面，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；滤光片g1的物侧面为s11、像侧面为s12。
35.其中，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均为塑胶非球面镜片。
36.本实施例提供的光学镜头100中各个镜片的相关参数如表1所示。
37.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。
38.表2请参照图2、图3以及图4，所示分别为光学镜头100的场曲曲线图、轴上点球差色差曲线图、垂轴色差曲线图。从图2中可以看出场曲控制在
±
0.2mm以内，说明光学镜头100的场曲矫正较好；从图3可以看出轴上点球差控制在
±
0.025mm以内，说明光学镜头100的轴上像差矫正较好；从图4中可以看出不同波长处的垂轴色差控制在
±
2.5微米以内，说明光学镜头100的垂轴色差得到良好的矫正；在本实施例中，第五透镜的物侧面的有效口径sd51和第一透镜的物侧面的有效口径sd11的比值为sd51/sd11=3.53，第一透镜的物侧面的有效口径sd11只有0.66mm，充分说明该光学镜头拥有小头部这一特点，最大视场角能够达到128
°
，
光学镜头的光学总长和半视场角对应的像高的比值ttl/ih为1.272，说明该光学镜头在保证小型化的前提下仍拥有大视场角、大像高的优势。从图2、图3、图4可以看出光学镜头100的像差得到较好平衡，具有良好的光学成像质量。
39.第二实施例请参阅图5，为本发明第二实施例提供的光学镜头200的结构示意图。本发明第二实施例提供的光学镜头200与第一实施例提供的光学镜头100的结构大致相同，不同之处主要在于，第一透镜的像侧面s2在近光轴处为凸面、远离光轴处为凹面，第三透镜的物侧面s5在近光轴处为凸面，以及各透镜的曲率半径、空气间隔、材料选择不同。请参照表3，所示为本发明第二实施例提供的光学镜头200中各个镜片的相关参数。
40.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。
41.表4
请参照图6、图7以及图8，所示分别为光学镜头200的场曲曲线图、轴上点球差色差曲线图、垂轴色差曲线图。从图6中可以看出场曲控制在
±
0.05mm以内，说明光学镜头200的场曲矫正非常好；从图7可以看出轴上点球差控制在
±
0.02mm以内，说明光学镜头200的轴上像差矫正较好；从图8中可以看出不同波长处的垂轴色差控制在
±
2微米以内，说明光学镜头200的垂轴色差得到良好的矫正。从图6、图7、图8可以看出光学镜头200的像差得到较好平衡，具有良好的光学成像质量。
42.第三实施例请参阅图9，为本发明第三实施例提供的光学镜头300的结构示意图。本发明第三实施例提供的光学镜头300与第一实施例提供的光学镜头100的结构大致相同，不同之处主要在于，第一透镜的像侧面s2在近光轴处为凸面、远离光轴处为凹面，第三透镜的物侧面s5在近光轴处为凸面，以及各透镜的曲率半径、空气间隔、材料选择不同。请参照表5，所示为本发明第三实施例提供的光学镜头300中各个镜片的相关参数。
43.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。
44.表6请参照图10、图11以及图12，所示分别为光学镜头300的场曲曲线图、轴上点球差色差曲线图、垂轴色差曲线图。从图10中可以看出场曲控制在
±
0.05mm以内，说明光学镜头300的场曲矫正非常好；从图11可以看出轴上点球差控制在
±
0.02mm以内，说明光学镜头300的轴上像差矫正较好；从图12中可以看出不同波长处的垂轴色差控制在
±
2.5微米以内，说明光学镜头300的垂轴色差得到良好的矫正。从图10、图11、图12可以看出光学镜头300的像差得到较好平衡，具有良好的光学成像质量。
45.第四实施例
请参阅图13，为本发明第四实施例提供的光学镜头400的结构示意图。本发明第四实施例提供的光学镜头400与第一实施例提供的光学镜头100的结构大致相同，不同之处主要在于，第一透镜的像侧面s2在近光轴处为凸面、远离光轴处为凹面，第三透镜的物侧面s5在近光轴处为凸面，以及各透镜的曲率半径、空气间隔、材料选择不同。请参照表7，所示为本发明第四实施例提供的光学镜头400中各个镜片的相关参数。
46.表7表8请参照图14、图15以及图16，所示分别为光学镜头400的场曲曲线图、轴上点球差色差曲线图、垂轴色差曲线图。从图14中可以看出场曲控制在
±
0.15mm以内，说明光学镜头400的场曲矫正较好；从图15可以看出轴上点球差控制在
±
0.04mm以内，说明光学镜头400
的轴上像差矫正较好；从图16中可以看出不同波长处的垂轴色差控制在
±
2.5微米以内，说明光学镜头400的垂轴色差得到良好的矫正。从图14、图15、图16可以看出光学镜头400的像差得到较好平衡，具有良好的光学成像质量。
47.请参阅表9，所示为上述四个实施例中提供的光学镜头分别对应的光学特性，包括光学镜头的视场角2θ、光学总长ttl、半视场角对应的像高ih、有效焦距f，以及与前述的每个条件式对应的相关数值。
48.表9从以上各个实施例的场曲曲线图、轴上点球差色差曲线图以及垂轴色差曲线图可以看出，各实施例中的光学镜头的场曲值在
±
0.2mm以内、轴上点球差在
±
0.03mm以内、垂轴色差在
±
2.5微米以内，表明本发明提供的光学镜头具有高成像质量、大广角、大像高、小型化等优点，同时具有良好的解像力。
49.综上，本实施例提供的光学镜头至少具有以下优点：（1）本发明提供的光学镜头采用了五片具有特定形状的镜片，并且采用特定的表面形状搭配和合理的光焦度分配，使该光学镜头具有小头部，大广角，高像素和总长短等优点。
50.（2）目前，市面上主流的前置镜头的头部外径尺寸大概在
∅
2.5mm至
∅
2.8mm，而本发明提供的光学镜头由于光阑位置和镜片形状设置合理，可以将头部外径尺寸做到
∅
1.7mm至
∅
2.1mm，对于屏幕占比率的提升有着很大的帮助。
51.（3）本发明提供的光学镜头具有更大的像面，能够匹配较大靶面的成像芯片实现高清晰成像。
52.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。
53.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。