光学镜头

技术领域

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。

背景技术

伴随着人们对驾驶体验的要求不断提高，车载应用类光学镜头在智能驾驶上的使用越来越多，车载光学镜头在汽车相关行业中的地位不断提升。

先进驾驶辅助系统(ADAS)在智能驾驶上扮演着重要的角色，它通过各种镜头搭配传感器来收集环境信息，以保障驾驶人行车安全。现有的ADAS系统的镜头除了要求光学镜头具有轻薄短小的外形并具备高像素、高分辨率等特性，还要求光学镜头在低照度条件下能够清晰成像，因此需要开发一款成像效果好的光学镜头。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种光学镜头，具有成像品质优良的优点。

本发明提供一种光学镜头，共七片透镜，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，其像侧面为凹面；

具有正光焦度的第二透镜，其物侧面为凸面；

具有负光焦度的第三透镜，其物侧面为凹面，像侧面为凸面；

具有正光焦度的第四透镜，其物侧面和像侧面均为凸面；

具有正光焦度的第五透镜，其物侧面和像侧面均为凸面；

具有负光焦度的第六透镜，其物侧面和像侧面均为凹面；

具有正光焦度的第七透镜，其物侧面和像侧面均为凸面；

所述第二透镜的物侧面曲率半径R3与第二透镜的像侧面曲率半径R4满足：-2.2<(R3+R4)/(R3-R4)<-0.5。

进一步地优选，所述第一透镜的物侧面曲率半径R1与第一透镜的像侧面曲率半径R2满足：0.9<(R1+R2)/(R1-R2)<1.2。

进一步地优选，所述第三透镜的物侧面曲率半径R5与第三透镜的像侧面曲率半径R6满足：-10.0<(R5+R6)/(R5-R6)<-6.0。

进一步地优选，所述第七透镜的物侧面曲率半径R13与第七透镜的像侧面曲率半径R14满足：-0.8<(R13+R14)/(R13-R14)≤-0.2。

进一步地优选，所述光学镜头的光学总长TTL与所述第一透镜至第七透镜分别沿光轴的中心厚度的总和∑CT满足：0.5<∑CT/TTL<0.6。

进一步地优选，所述第一透镜的物侧面通光半口径d1、所述光学镜头的最大半视场角所对应的真实像高ih、最大视场角FOV满足：0.65

进一步地优选，所述光学镜头的有效焦距f与所述第一透镜和所述第二透镜的组合焦距f12满足：-1.8

进一步地优选，所述第一透镜和所述第二透镜的组合焦距f12与所述第三透镜、所述第四透镜、所述第五透镜、所述第六透镜和所述第七透镜的组合焦距f37满足：-1.5

进一步地优选，所述第七透镜的物侧面通光半口径矢高Sag13与物侧面通光半口径d13满足：0.25

进一步地优选，所述光学镜头的最大视场角FOV与光圈值FNO满足：60°

本发明提供的光学镜头通过各镜片面型的合理配置以及光焦度的合理搭配，改善光学镜头的成像质量，降低像差，提高光学镜头的成像品质。

附图说明

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为本发明实施例1中光学镜头的结构示意图。

图2为本发明实施例1中光学镜头的场曲曲线图。

图3为本发明实施例1中光学镜头的F-Tanθ畸变曲线。

图4为本发明实施例1中光学镜头的相对照度曲线图。

图5为本发明实施例1中光学镜头的MTF曲线图。

图6为本发明实施例1中光学镜头的轴向像差曲线图。

图7为本发明实施例1中光学镜头的垂轴色差曲线图。

图8为本发明实施例2中光学镜头的结构示意图。

图9为本发明实施例2中光学镜头的场曲曲线图。

图10为本发明实施例2中光学镜头的F-Tanθ畸变曲线。

图11为本发明实施例2中光学镜头的相对照度曲线图。

图12为本发明实施例2中光学镜头的MTF曲线图。

图13为本发明实施例2中光学镜头的轴向像差曲线图。

图14为本发明实施例2中光学镜头的垂轴色差曲线图。

图15为本发明实施例3中光学镜头的结构示意图。

图16为本发明实施例3中光学镜头的场曲曲线图。

图17为本发明实施例3中光学镜头的F-Tanθ畸变曲线。

图18为本发明实施例3中光学镜头的相对照度曲线图。

图19为本发明实施例3中光学镜头的MTF曲线图。

图20为本发明实施例3中光学镜头的轴向像差曲线图。

图21为本发明实施例3中光学镜头的垂轴色差曲线图。

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

本发明实施例的光学镜头沿光轴从物侧到成像面依次包括：第一透镜、第二透镜、光阑、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜、滤光片和保护玻璃。

在一些实施例中，第一透镜可具有负光焦度，其像侧面为凹面。第二透镜可具有正光焦度，其物侧面为凸面。第三透镜可具有负光焦度，其物侧面为凹面，像侧面为凸面。第四透镜可具有正光焦度，其物侧面和像侧面均为凸面。第五透镜可具有正光焦度，其物侧面和像侧面均为凸面。第六透镜可具有负光焦度，其物侧面和像侧面均为凹面。第七透镜可具有正光焦度，其物侧面和像侧面均为凸面。

在一些实施例中，第二透镜的物侧面曲率半径R3与第二透镜的像侧面曲率半径R4满足：-2.2<(R3+R4)/(R3-R4)<-0.5。满足上述范围，校正光学镜头的像差，有利于保证通过第二透镜的光线平缓过渡，从而降低该光学镜头的公差敏感度。

在一些实施例中，光学镜头的光学总长TTL与有效焦距f满足：4.5

在一些实施例中，光学镜头的最大视场角FOV与光圈值FNO满足：60°

在一些实施例中，光学镜头的有效焦距f、光学镜头的最大半视场角所对应的真实像高ih、最大视场角FOV满足：0.6

在一些实施例中，光学镜头的最大视场角所对应的真实像高IH与入瞳直径EPD满足：2.5

在一些实施例中，光学镜头的有效焦距f与光学后焦距BFL满足：BFL/f>1.0。满足上述范围，保持较长的后焦有利于调整各透镜的光焦度分配，使得光学镜头具的各类像差具有更多的优化空间。

在一些实施例中，光学镜头的有效焦距f、所述光学镜头的最大视场角FOV与最大视场角所对应的真实像高IH满足：FOV×f/IH>60°。满足长焦和大视场角的设计要求。

在一些实施例中，光学镜头的有效焦距f与第一透镜的焦距f1满足：-1.5

在一些实施例中，光学镜头的有效焦距f与第二透镜的焦距f2满足：5.0

在一些实施例中，光学镜头的有效焦距f与第三透镜的焦距f3满足：-12.0

在一些实施例中，光学镜头的有效焦距f与第四透镜的焦距f4满足：1.5

在一些实施例中，光学镜头的有效焦距f与第五透镜的焦距f5满足：1.0

在一些实施例中，光学镜头的有效焦距f与第六透镜的焦距f6满足：-1.5

在一些实施例中，光学镜头的有效焦距f与第七透镜的焦距f7满足：2.5

在一些实施例中，第一透镜的物侧面曲率半径R1与第一透镜的像侧面曲率半径R2满足：0.9<(R1+R2)/(R1-R2)<1.2。满足上述范围，在保证光学镜头具有较大视场角的同时，尽可能降低光线偏折角度，减少了来自边缘视场角光线带来的像差矫正难度。

在一些实施例中，第三透镜的物侧面曲率半径R5与第三透镜的像侧面曲率半径R6满足：-10.0<(R5+R6)/(R5-R6)<-6.0。满足上述范围，控制第三透镜物侧面与像侧面的曲率半径相近，可以缓和光线经过镜片的偏折程度，有效减小像差。

在一些实施例中，第七透镜的物侧面曲率半径R13与第七透镜的像侧面曲率半径R14满足：-0.8<(R13+R14)/(R13-R14)≤-0.2。满足上述范围，使得光学镜头具有较小的主光线入射角，从而增大所述光学系统的光学后焦，进而提高光学镜头成像品质。

在一些实施例中，光学镜头的光学总长TTL与第一透镜至第七透镜分别沿光轴的中心厚度的总和∑CT满足：0.5<∑CT/TTL<0.6。满足上述范围，有利于光学镜头的结构设计和生产工艺。

在一些实施例中，第一透镜的物侧面通光半口径d1、光学镜头的最大半视场角所对应的真实像高ih、最大视场角FOV满足：0.65

在一些实施例中，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：-1.8

在一些实施例中，第一透镜和第二透镜的组合焦距f12与第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜和第七透镜的组合焦距f37满足：-1.5

在一些实施例中，第七透镜的物侧面通光半口径矢高Sag13与物侧面通光半口径d13满足：0.25

在一些实施例中，第五透镜和第六透镜可胶合组成胶合透镜，可以有效矫正光学镜头的色差、降低光学镜头的偏心敏感度，还可以平衡光学镜头的像差，提升光学镜头的成像品质；还可以降低光学镜头的组装敏感度，进而降低光学镜头的加工工艺难度，提高光学镜头的组装良率。

为使系统具有更好的光学性能，镜头中采用了多片非球面透镜，所述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，A、B、C、D、E、F分别为二阶、四阶、六阶、八阶、十阶、十二阶曲面系数。

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。

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：第一透镜L1、第二透镜L2、光阑ST、第三透镜L3、第四透镜L4、第五透镜L5、第六透镜L6、第七透镜L7、滤光片G1以及保护玻璃G2。

第一透镜L1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L2具有正光焦度，其物侧面S3为凸面，像侧面S4为凹面；

光阑ST；

第三透镜L3具有负光焦度，其物侧面S5为凹面，像侧面S6为凸面；

第四透镜L4具有正光焦度，其物侧面S7和像侧面S8均为凸面；

第五透镜L5具有正光焦度，其物侧面S9和像侧面均为凸面；

第六透镜L6具有负光焦度，其物侧面和像侧面S11均为凹面；

第五透镜L5和第六透镜L6组成胶合透镜组，即第五透镜L5的像侧面和第六透镜L6的物侧面的胶合面为S10；

第七透镜L7具有正光焦度，其物侧面S12和像侧面S13均为凸面；

滤光片G1的物侧面S14、像侧面S15均为平面；

保护玻璃G2的物侧面S16、像侧面S17均为平面；

成像面S18为平面。

实施例1中的光学镜头中各透镜的相关参数如表1-1所示。

表1-1

实施例1中的光学镜头的非球面透镜的面型参数如表1-2所示。

表1-2

在本实施例中，光学镜头的场曲曲线图、F-Tanθ畸变曲线、相对照度曲线图、MTF曲线图、轴向像差曲线图、垂轴色差曲线图分别如图2、图3、图4、图5、图6、图7所示。

图2示出了实施例1的场曲曲线，其表示不同波长的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)，纵轴表示半视场角(单位：°)。从图中可以看出，子午像面和弧矢像面的场曲控制在±0.04mm以内，说明光学镜头能够良好地矫正场曲。

图3示出了实施例1的F-Tanθ畸变曲线，其表示不同波长的光线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：%)，纵轴表示半视场角(单位：°)。从图中可以看出，光学镜头的F-Tanθ畸变控制在-8%~0以内，边缘角度区域的图像压缩较为平缓，有效提高了展开图像的清晰度。

图4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，横轴表示半视场角（单位：°），纵轴表示相对照度（单位：%）。从图中可以看出，在最大半视场角时光学镜头的相对照度值仍大于70%，说明光学镜头具有较好地相对照度。

图5示出了实施例1的MTF（调制传递函数）曲线图，其表示各视场下不同空间频率的镜头成像调制度，横轴表示空间频率(单位：lp/mm)，纵轴表示MTF值。从图中可以看出，本实施例的MTF值在全视场内均在0.4以上，在0～160lp/mm的范围内，从中心至边缘视场的过程中MTF曲线均匀平滑下降，在低频和高频情况下都具有较好的成像品质和较好的细节分辨能力。

图6示出了实施例1的轴向像差曲线图，其表示各波长在成像面处光轴上的像差，横轴表示轴向像差值(单位：μm)，纵轴表示归一化光瞳半径。从图中可以看出，轴向像差的偏移量控制在-6μm~24μm以内，说明光学镜头能够较好地矫正轴向像差。

图7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(0.55μm)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)，纵轴表示归一化视场角。从图中可以看出，最长波长和最短波长的垂轴色差控制在-1μm~3μm以内，说明该光学镜头能够极好地矫正边缘视场的色差以及整个像面的二级光谱。

实施例2

请参阅图8，所示为本发明实施例2中提供的光学镜头的结构示意图，本实施例与实施例1相比，主要在于各透镜表面的曲率半径、透镜厚度、非球面面型参数等光学参数有所不同。

实施例2中的光学镜头中各透镜的相关参数如表2-1所示。

表2-1

实施例2中的光学镜头的非球面透镜的面型参数如表2-2所示。

表2-2

在本实施例中，光学镜头的场曲曲线图、F-Tanθ畸变曲线、相对照度曲线图、MTF曲线图、轴向像差曲线图、垂轴色差曲线图分别如图9、图10、图11、图12、图13、图14所示。

图9示出了实施例2的场曲曲线，其表示不同波长的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)，纵轴表示半视场角(单位：°)。从图中可以看出，子午像面和弧矢像面的场曲控制在±0.06mm以内，说明光学镜头能够良好地矫正场曲。

图10示出了实施例2的F-Tanθ畸变曲线，其表示不同波长的光线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：%)，纵轴表示半视场角(单位：°)。从图中可以看出，光学镜头的F-Tanθ畸变控制在-10%~0以内，边缘角度区域的图像压缩较为平缓，有效提高了展开图像的清晰度。

图11示出了实施例2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，横轴表示半视场角（单位：°），纵轴表示相对照度（单位：%）。从图中可以看出，在最大半视场角时光学镜头的相对照度值仍大于70%，说明光学镜头具有较好地相对照度。

图12示出了实施例2的MTF（调制传递函数）曲线图，其表示各视场下不同空间频率的镜头成像调制度，横轴表示空间频率(单位：lp/mm)，纵轴表示MTF值。从图中可以看出，本实施例的MTF值在全视场内均在0.3以上，在0～160lp/mm的范围内，从中心至边缘视场的过程中MTF曲线均匀平滑下降，在低频和高频情况下都具有较好的成像品质和较好的细节分辨能力。

图13示出了实施例2的轴向像差曲线图，其表示各波长在成像面处光轴上的像差，横轴表示轴向像差值(单位：μm)，纵轴表示归一化光瞳半径。从图中可以看出，轴向像差的偏移量控制在-10μm~40μm以内，说明光学镜头能够较好地矫正轴向像差。

图14示出了实施例2的垂轴色差曲线图，其表示各波长相对于中心波长(0.55μm)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)，纵轴表示归一化视场角。从图中可以看出，最长波长和最短波长的垂轴色差控制在-1μm~3μm以内，说明该光学镜头能够极好地矫正边缘视场的色差以及整个像面的二级光谱。

实施例3

请参阅图15，所示为本发明实施例3中提供的光学镜头的结构示意图，本实施例与实施例1相比，不同之处在于：第一透镜L1的物侧面S1为凹面，第二透镜L2的像侧面S4为凸面，各透镜表面的曲率半径、透镜厚度、非球面面型参数等光学参数有所不同。

实施例3中的光学镜头中各透镜的相关参数如表3-1所示。

表3-1

实施例3中的光学镜头的非球面透镜的面型参数如表3-2所示。

表3-2

在本实施例中，光学镜头的场曲曲线图、F-Tanθ畸变曲线、相对照度曲线图、MTF曲线图、轴向像差曲线图、垂轴色差曲线图分别如图16、图17、图18、图19、图20、图21所示。

图16示出了实施例3的场曲曲线，其表示不同波长的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)，纵轴表示半视场角(单位：°)。从图中可以看出，子午像面和弧矢像面的场曲控制在-0.02mm~0.06mm以内，说明光学镜头能够良好地矫正场曲。

图17示出了实施例3的F-Tanθ畸变曲线，其表示不同波长的光线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：%)，纵轴表示半视场角(单位：°)。从图中可以看出，光学镜头的F-Tanθ畸变控制在-8%~0以内，边缘角度区域的图像压缩较为平缓，有效提高了展开图像的清晰度。

图18示出了实施例3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，横轴表示半视场角（单位：°），纵轴表示相对照度（单位：%）。从图中可以看出，在最大半视场角时光学镜头的相对照度值仍大于70%，说明光学镜头具有较好地相对照度。

图19示出了实施例3的MTF（调制传递函数）曲线图，其表示各视场下不同空间频率的镜头成像调制度，横轴表示空间频率(单位：lp/mm)，纵轴表示MTF值。从图中可以看出，本实施例的MTF值在全视场内均在0.4以上，在0～160lp/mm的范围内，从中心至边缘视场的过程中MTF曲线均匀平滑下降，在低频和高频情况下都具有较好的成像品质和较好的细节分辨能力。

图20示出了实施例3的轴向像差曲线图，其表示各波长在成像面处光轴上的像差，横轴表示轴向像差值(单位：μm)，纵轴表示归一化光瞳半径。从图中可以看出，轴向像差的偏移量控制在-10μm~40μm以内，说明光学镜头能够较好地矫正轴向像差。

图21示出了实施例3的垂轴色差曲线图，其表示各波长相对于中心波长(0.55μm)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)，纵轴表示归一化视场角。从图中可以看出，最长波长和最短波长的垂轴色差控制在-1μm~3μm以内，说明该光学镜头能够极好地矫正边缘视场的色差以及整个像面的二级光谱。

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、主光线入射角CRA以及最大视场角FOV等以及与各实施例中每个条件式对应的数值。

表4

综合上述实施例，本发明提供的光学镜头通过各镜片面型的合理配置以及光焦度的合理搭配，改善光学镜头的成像质量，降低像差，提高光学镜头的成像品质。

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。