光学镜头

技术领域

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

随着社会发展，人民生活水平不断提高，各类便携式电子设备（如智能手机、相机）已经无法满足广大消费者的需求。此时，一种能通过电脑技术，将虚拟的信息应用到真实世界，真实的环境和虚拟的物体实时地叠加在同一个画面的技术--VR应运而生。目前，VR眼镜已经越来越频繁地出现在人们的日常生活中，VR眼镜中的核心部件为光学系统，然而其光学系统仍存在结构复杂、体积偏大、视场角过小的问题。

发明内容

基于此，本发明的目的在于提供一种光学镜头，至少具有总长短、视场角大的优点。

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，所述第一透镜的像侧面为凹面；具有负光焦度的第二透镜，所述第二透镜的像侧面为凹面；光阑；具有正光焦度的第三透镜，所述第三透镜的物侧面及像侧面均为凸面；具有负光焦度的第四透镜，所述第四透镜的物侧面为凹面；具有正光焦度的第五透镜，所述第五透镜的物侧面为凸面；具有负光焦度的第六透镜，所述第六透镜的物侧面为凹面；所述光学镜头的光学畸变TD满足：|TD|＜5%。

更进一步，所述第一透镜的材料阿贝数Vd1满足：30

更进一步，所述光学镜头的光学总长TTL与所述光学镜头在成像面上的实际半像高IH满足：2.0

更进一步，所述光学镜头的最大半视场角θ满足：θ＞70°；所述光学镜头的有效焦距f、所述光学镜头的最大半视场角θ与所述光学镜头在成像面上的实际半像高IH满足：55°

更进一步，所述第一透镜像侧面的曲率半径R12与所述第一透镜物侧面的曲率半径R11满足：0≤R12/R11<0.05。

更进一步，所述第四透镜的有效焦距f4与所述光学镜头的有效焦距f满足：-1.0

更进一步，所述第一透镜与所述第二透镜之间在光轴上的空气间距CT12、所述第二透镜与所述第三透镜之间在光轴上的空气间距CT23与所述第一透镜的中心厚度CT1，所述第二透镜的中心厚度CT2满足：0.52<(CT12+CT23)/(CT1+CT2)<0.58。

更进一步，所述第一透镜的有效焦距f1、所述第二透镜的有效焦距f2与所述光学镜头的有效焦距f满足：-8.0<(f1+f2)/f<-1.0；所述第一透镜的有效焦距f1与所述第二透镜的有效焦距f2满足：1.0

更进一步，所述第五透镜物侧面的曲率半径R51与所述光学镜头的有效焦距f满足：0.5

更进一步，所述第一透镜物侧面的最大有效半径D11与所述第六透镜像侧面的最大有效半径D62满足：0.8

更进一步，所述第六透镜的像侧面至所述成像面在光轴上的空气间距BFL与所述光学镜头的有效焦距f满足：0.9

相较于现有技术，本发明的有益效果是：本发明提供的光学镜头，通过对各镜片的表面形状进行合理设计以及合理地分配各镜片的光焦度，使得该光学镜头具有视场范围广、总长短、头部小、畸变小的优点，有利于实现大场景的拍摄且边缘成像效果好，能够满足人们对VR镜头的需求；同时，通过合理控制各镜片厚度以及各镜片间的间距，使得各镜片间不需要隔圈承靠，减少了单部品的使用，节约了成本，避免了隔圈杂光，提高了成像质量，也降低了加工上的敏感度。

附图说明

图1为本发明第一实施例提供的光学镜头的结构示意图。

图2为本发明第一实施例中的光学镜头的场曲曲线图。

图3为本发明第一实施例中的光学镜头的F-Theta畸变曲线图。

图4为本发明第一实施例中的光学镜头的垂轴色差曲线图。

图5为本发明第二实施例提供的光学镜头的结构示意图。

图6为本发明第二实施例中的光学镜头的场曲曲线图。

图7为本发明第二实施例中的光学镜头的F-Theta畸变曲线图。

图8为本发明第二实施例中的光学镜头的垂轴色差曲线图。

图9为本发明第三实施例提供的光学镜头的结构示意图。

图10为本发明第三实施例中的光学镜头的场曲曲线图。

图11为本发明第三实施例中的光学镜头的F-Theta畸变曲线图。

图12为本发明第三实施例中的光学镜头的垂轴色差曲线图。

具体实施方式

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。

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。

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，第二透镜，光阑，第三透镜，第四透镜，第五透镜，第六透镜和滤光片。

其中，第一透镜具有负光焦度，第一透镜的物侧面为凸面或平面，第一透镜的像侧面为凹面；第二透镜具有负光焦度，第二透镜的物侧面为凹面，第二透镜的像侧面为凹面；第三透镜具有正光焦度，第三透镜的物侧面为凸面，第三透镜的像侧面为凸面；第四透镜具有负光焦度，第四透镜的物侧面为凹面，第四透镜的像侧面为凹面；第五透镜具有正光焦度，第五透镜的物侧面为凸面，第五透镜的像侧面为凸面；第六透镜具有负光焦度，第六透镜的物侧面为凹面，第六透镜的像侧面为凸面。

在一些实施方式中，所述光学镜头满足以下条件式：

2.0

其中，TTL表示所述光学镜头的光学总长，IH表示所述光学镜头在成像面上的实际半像高。满足上述条件式（1），能够使光学镜头具有较大的视场角、较小的总长，同时可使光学畸变TD满足：|TD|＜5%。进一步，所述光学镜头的光学总长TTL与所述光学镜头在成像面上的实际半像高IH满足：3.0

在一些实施方式中，所述光学镜头满足以下条件式：

θ＞70°；（2）

55°

其中，θ表示所述光学镜头的最大半视场角，f表示所述光学镜头的有效焦距，IH表示所述光学镜头在成像面上的实际半像高。同时满足上述条件式（2）和（3），能够使光学镜头具有较大的视场角，同时实现小畸变。进一步，所述光学镜头的最大半视场角θ满足：θ＞80°；所述光学镜头的有效焦距f、所述光学镜头的最大半视场角θ与所述光学镜头在成像面上的实际半像高IH满足：58°

在一些实施方式中，所述光学镜头满足以下条件式：

0≤R12/R11<0.05；（4）

其中，R12表示所述第一透镜像侧面的曲率半径，R11表示所述第一透镜物侧面的曲率半径。满足上述条件式（4），能够合理地控制第一透镜的面型，降低第一透镜的公差敏感度，提高光学镜头的良率。进一步，所述第一透镜像侧面的曲率半径R12与所述第一透镜物侧面的曲率半径R11满足：0≤R12/R11<0.025。

在一些实施方式中，所述光学镜头满足以下条件式：

-1.0

-0.50

其中，f4表示所述第四透镜的有效焦距，f表示所述光学镜头的有效焦距，R41表示所述第四透镜物侧面的曲率半径，R42表示所述第四透镜像侧面的曲率半径。同时满足上述条件式（5）和（6），能够合理地控制第四透镜的面型，合理地分配第四透镜的焦距占比，有利于光学镜片的加工成型，提升光学镜头的良率。

在一些实施方式中，所述光学镜头满足以下条件式：

0.2

其中，R32表示所述第三透镜像侧面的曲率半径，R62表示所述第六透镜像侧面的曲率半径。满足上述条件式（7），通过第三透镜和第六透镜能够尽量压缩光线发散角，校正系统场曲和畸变，从而实现更好的成像效果。进一步，所述第三透镜像侧面的曲率半径R32与所述第六透镜像侧面的曲率半径R62满足：0.3

在一些实施方式中，所述光学镜头满足以下条件式：

0.52<(CT12+CT23)/(CT1+CT2)<0.58；（8）

其中，CT12表示所述第一透镜与所述第二透镜之间在光轴上的空气间距，CT23表示所述第二透镜与所述第三透镜之间在光轴上的空气间距，CT1表示所述第一透镜的中心厚度，CT2表示所述第二透镜的中心厚度。满足上述条件式（8），可使光学镜头的系统总长得到较好地控制，从而有利于减小光学镜头的总长，实现镜头的小型化；同时，可使光学镜头的系统高度也得到较好地压缩，从而有利于实现光学镜头的薄型化。

在一些实施方式中，所述光学镜头满足以下条件式：

-8.0<(f1+f2)/f<-1.0；（9）

1.0

其中，f1表示所述第一透镜的有效焦距，f2表示所述第二透镜的有效焦距，f表示所述光学镜头的有效焦距。同时满足上述条件式（9）和（10），通过合理分配第一透镜和第二透镜的光焦度，有利于较大程度地采集较大视场角的光线，实现光学镜头的超广角设置。进一步，所述第一透镜的有效焦距f1、所述第二透镜的有效焦距f2与所述光学镜头的有效焦距f满足：-5.0<(f1+f2)/f<-4.0；所述第一透镜的有效焦距f1与所述第二透镜的有效焦距f2满足：2.0

在一些实施方式中，所述光学镜头满足以下条件式：

0.5

-2.5

其中，R51表示所述第五透镜物侧面的曲率半径，R52表示所述第五透镜像侧面的曲率半径，f表示所述光学镜头的有效焦距。同时满足上述条件式（11）和（12），能够合理地控制第五透镜的面型，减缓光线的转折趋势，有利于校正光学镜头的光学畸变。 进一步，所述第五透镜物侧面的曲率半径R51与所述光学镜头的有效焦距f满足：0.7

在一些实施方式中，所述光学镜头满足以下条件式：

-2.1＜f6/f＜-1.0；（13）

其中，f6表示所述第六透镜的有效焦距，f表示所述光学镜头的有效焦距。满足上述条件式（13），能够合理地控制第六透镜的焦距占比，有利于校正光学镜头的像差，同时有利于缩短镜头总长，实现镜头小型化。

在一些实施方式中，所述光学镜头满足以下条件式：

0.8

0.8

其中，D11表示所述第一透镜物侧面的最大有效半径，D62表示所述第六透镜像侧面的最大有效半径，IH表示所述光学镜头在成像面上的实际半像高。同时满足上述条件式（14）和（15），能够合理地控制第一透镜的口径大小，有利于缩小镜头头部尺寸，实现光学镜头的小头部特性及大广角视场的均衡。进一步，所述第一透镜物侧面的最大有效半径D11与所述第六透镜像侧面的最大有效半径D62满足：1.0

在一些实施方式中，所述光学镜头满足以下条件式：

0.9

其中，BFL表示所述第六透镜的像侧面至所述成像面在光轴上的空气间距，f表示所述光学镜头的有效焦距。满足上述条件式（16），有利于合理控制镜头的后焦距长度，一方面有利于提高镜头与成像芯片的匹配程度，降低镜头与模组间的干涉，提高组装良率，另一方面有利于减小光学系统的长度，实现镜头的小型化。进一步，所述第六透镜的像侧面至所述成像面在光轴上的空气间距BFL与所述光学镜头的有效焦距f满足：1.0

在一些实施方式中，所述光学镜头满足以下条件式：

30

1.7

其中，Vd1表示所述第一透镜的材料阿贝数，Nd1表示所述第一透镜的材料折射率。同时满足上述条件式（17）和（18），可使第一透镜具有高折射率和低色散的优点，有利于降低光学成像系统色差的矫正难度，同时有利于减少透镜数量，简化和优化光学镜头的结构，减小其体积和重量。

在一些实施方式中，第一透镜采用玻璃镜片，第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜以及第六透镜均采用塑胶镜片。采用玻塑镜片混合，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。

在一些实施方式中，第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜以及第六透镜均采用非球面镜片。在本发明各个实施例中，当光学镜头中的透镜采用非球面透镜时，非球面透镜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矢高，c为表面的近轴曲率，k为圆锥系数conic，A

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。

第一实施例

请参阅图1，所示为本发明第一实施例中提供的光学镜头100的结构示意图，该光学镜头100沿光轴从物侧到成像面S15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和滤光片G1。

具体的，第一透镜L1具有负光焦度，第一透镜的物侧面S1为凸面，第一透镜的像侧面S2为凹面；第二透镜L2具有负光焦度，第二透镜的物侧面S3为凹面，第二透镜的像侧面S4为凹面；第三透镜L3具有正光焦度，第三透镜的物侧面S5为凸面，第三透镜的像侧面S6为凸面；第四透镜L4具有负光焦度，第四透镜的物侧面S7为凹面，第四透镜的像侧面S8在近光轴处为凹面；第五透镜L5具有正光焦度，第五透镜的物侧面S9为凸面，第五透镜的像侧面S10为凸面；第六透镜L6具有负光焦度，第六透镜的物侧面S11为凹面，第六透镜的像侧面S12为凸面；滤光片的物侧面为S13、像侧面为S14。其中，第一透镜L1为玻璃球面镜片，第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4、第五透镜L5以及第六透镜L6均为塑胶非球面镜片。

本发明第一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。

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。

表 2

在本实施例中，光学镜头100的结构示意图、场曲曲线图、F-Theta畸变图和垂轴色差图分别如图1、图2、图3和图4所示。

图2示出了本实施例中光学镜头100的场曲曲线，其表示子午像面和弧矢像面的弯曲程度。从图中可以看出，两个方向像面的场曲控制在±0.50mm以内，说明光学镜头100的场曲矫正良好。

图3示出了本实施例光学镜头100的F-Theta畸变曲线，其表示成像面上不同像高处的畸变。从图中可以看出，光学畸变控制在±4%以内，说明光学镜头100的畸变得到良好的矫正。

图4示出了本实施例光学镜头100的垂轴色差曲线，其表示不同波长的光与主波长之间的垂轴色差值。从图中可以看出，各波长的垂轴色差值在±3.1μm以内，说明光学镜头100的垂轴色差得到良好的矫正。

第二实施例

请参阅图5，所示为本发明第二实施例中提供的光学镜头200的结构示意图，该光学镜头200沿光轴从物侧到成像面S15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和滤光片G1。

具体的，第一透镜L1具有负光焦度，第一透镜的物侧面S1为平面，第一透镜的像侧面S2为凹面；第二透镜L2具有负光焦度，第二透镜的物侧面S3为凹面，第二透镜的像侧面S4为凹面；第三透镜L3具有正光焦度，第三透镜的物侧面S5为凸面，第三透镜的像侧面S6为凸面；第四透镜L4具有负光焦度，第四透镜的物侧面S7为凹面，第四透镜的像侧面S8在近光轴处为凹面；第五透镜L5具有正光焦度，第五透镜的物侧面S9为凸面，第五透镜的像侧面S10为凸面；第六透镜L6具有负光焦度，第六透镜的物侧面S11为凹面，第六透镜的像侧面S12为凸面；滤光片的物侧面为S13、像侧面为S14。其中，第一透镜L1为玻璃球面镜片，第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4、第五透镜L5以及第六透镜L6均为塑胶非球面镜片。

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如表3所示。

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。

表 4

在本实施例中，光学镜头200的结构示意图、场曲曲线图、F-Theta畸变图和垂轴色差图分别如图5、图6、图7和图8所示。从图6中可以看出，两个方向像面的场曲控制在±0.10mm以内，说明光学镜头200的场曲矫正良好。从图7中可以看出，光学畸变控制在±4%以内，说明光学镜头200的畸变得到良好的矫正。从图8中可以看出，各波长的垂轴色差值在±2.5m以内，说明光学镜头200的垂轴色差得到良好的矫正。

第三实施例

请参阅图9，所示为本发明第三实施例中提供的光学镜头300的结构示意图，该光学镜头300沿光轴从物侧到成像面S15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和滤光片G1。

具体的，第一透镜L1具有负光焦度，第一透镜的物侧面S1为凸面，第一透镜的像侧面S2为凹面；第二透镜L2具有负光焦度，第二透镜的物侧面S3为凹面，第二透镜的像侧面S4为凹面；第三透镜L3具有正光焦度，第三透镜的物侧面S5为凸面，第三透镜的像侧面S6为凸面；第四透镜L4具有负光焦度，第四透镜的物侧面S7为凹面，第四透镜的像侧面S8在近光轴处为凹面；第五透镜L5具有正光焦度，第五透镜的物侧面S9为凸面，第五透镜的像侧面S10为凸面；第六透镜L6具有负光焦度，第六透镜的物侧面S11为凹面，第六透镜的像侧面S12为凸面；滤光片的物侧面为S13、像侧面为S14。其中，第一透镜L1为玻璃球面镜片，第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4、第五透镜L5以及第六透镜L6均为塑胶非球面镜片。

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如表5所示。

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。

表 6

在本实施例中，光学镜头300的结构示意图、场曲曲线图、F-Theta畸变图和垂轴色差图分别如图9、图10、图11和图12所示。从图10中可以看出，两个方向像面的场曲控制在±0.30mm以内，说明光学镜头300的场曲矫正良好。从图11中可以看出，光学畸变控制在±4%以内，说明光学镜头300的畸变得到良好的矫正。从图12中可以看出，各波长的垂轴色差值在±3.0μm以内，说明光学镜头300的垂轴色差得到良好的矫正。

表7是上述三个实施例对应的光学特性，主要包括系统的有效焦距f、光圈数F#、光学总长TTL、最大视场角2θ和实际半像高IH，以及与上述每个条件式对应的数值。

表7

综上所述，本发明提供的光学镜头，采用一片模造玻璃镜片加五片塑胶镜片的结构，通过对各个镜片的表面形状进行相应的设计及合理地分配各镜片的光焦度，使得该光学镜头的视场角可达160°以上、总长小于3.1mm、头部可控制在2.65mm以内、畸变可控制在±5%以内的优点；同时，通过合理控制镜片厚度及镜片间距离，使得各镜片间不需要隔圈承靠，减少了单部品的使用，节约了成本，避免了隔圈杂光，提高了成像质量，也降低了加工上的敏感度。

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。