一种低成本广角镜头

技术领域

本发明涉及光学成像技术领域，具体而言，涉及一种低成本广角镜头。

背景技术

广角镜头的视场角高达130°以上。由于具有超大的视场角优势，超薄广角镜头被广泛应用于高清运动相机、无人机相机、全景监控等摄像领域。目前，随着光学镜头技术的发展，虽然广角镜头的结构形式得到不断的改进，但是现有技术中的广角镜头的镜片数量较多，造成整个广角镜头的体积较大，加工难度大，不利于整个镜头的小型化，且成本偏高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低成本广角镜头，可有效地缩短系统长度，减小镜头体积，同时保证高成像品质和低制造成本。

一种低成本广角镜头，由物侧到像侧依序包括：第一透镜，所述第一透镜具有负屈折力，其物侧表面在靠近光轴处为凸面，其像侧表面在靠近光轴处为凹面；光阑；第二透镜，所述第二透镜具有正屈折力，其像侧表面在靠近光轴处为凸面；第三透镜，所述第三透镜具有正屈折力，其物侧表面在靠近光轴处为凸面，其像侧表面在靠近光轴处为凸面；第四透镜，所述第四透镜具有负屈折力，其像侧表面在靠近光轴处为凹面；所述低成本广角镜头满足以下关系式：0.38<(CT2+CT3)/TTL<0.45；其中，CT2为所述第二透镜在光轴上的最大厚度，CT3为所述第三透镜在光轴上的最大厚度，TTL为所述第一透镜物侧表面到成像面在光轴上的距离。

进一步的，所述低成本广角镜头满足关系式：VD1＝VD2＝VD3>50；其中，VD1为所述第一透镜的阿贝数，VD2为所述第二透镜的阿贝数，VD3为所述第三透镜的阿贝数。

进一步的，所述低成本广角镜头满足关系式：Distortion≤27％，Distortion为所述低成本广角镜头在光圈1.0处的光学畸变值。

进一步的，所述低成本广角镜头满足关系式：ND4>ND3，ND3为所述第三透镜的折射率，ND4为所述第四透镜的折射率。

进一步的，所述低成本广角镜头满足关系式：VD3/VD4>2，VD4为所述第四透镜的阿贝数。

进一步的，所述低成本广角镜头满足关系式：0.7

进一步的，所述低成本广角镜头满足关系式：0.66≤|f4/f|<0.84，f4为所述第四透镜的焦距。

进一步的，所述低成本广角镜头满足关系式：0.31<(T12+T23)/ImgH<0.45，其中，T12为所述第一透镜与第二透镜在光轴上的间距，T23为所述第二透镜与第三透镜在光轴上的间距，ImgH为所述低成本广角镜头有效成像区域对角线长度的一半。

进一步的，所述低成本广角镜头满足关系式：2.28

进一步的，所述第一透镜、第二透镜、第三透镜、以及第四透镜的物侧表面和像侧表面均为非球面。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：采用四片式透镜组合，并采用合理的曲折力搭配，使得镜头在保证大角度、高成像品质的同时，解决了镜片过多，体积较大，成本高，加工难度大等问题。本发明的四片镜片的结构方式，能够有效降低成本和加工难度。

附图说明

图1为本发明的低成本广角镜头第一实施例的结构示意图。

图2为本发明的低成本广角镜头第一实施例的像散、畸变曲线图。

图3为本发明的低成本广角镜头第一实施例的球差曲线图。

图4为本发明的低成本广角镜头第二实施例的结构示意图。

图5为本发明的低成本广角镜头第二实施例的像散、畸变曲线图。

图6为本发明的低成本广角镜头第二实施例的球差曲线图。

图7为本发明的低成本广角镜头第三实施例的结构示意图。

图8为本发明的低成本广角镜头第三实施例的像散、畸变曲线图。

图9为本发明的低成本广角镜头第三实施例的球差曲线图。

图10为本发明的低成本广角镜头第四实施例的结构示意图。

图11为本发明的低成本广角镜头第四实施例的像散、畸变曲线图。

图12为本发明的低成本广角镜头第四实施例的球差曲线图。

图13为本发明的低成本广角镜头第五实施例的结构示意图。

图14为本发明的低成本广角镜头第五实施例的像散、畸变曲线图。

图15为本发明的低成本广角镜头第五实施例的球差曲线图。

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。

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。

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，物侧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。

当在透镜像侧表面的过面上任意一点做切面，像侧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。

若在透镜物侧表面或像侧表面过面上任一点做切面，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。

此外，各透镜的非球面曲线方程式表示如下：

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、A18、A20。

请参考图1，第一实施例中，本发明的低成本广角镜头由物侧到像侧依序包括第一透镜11、光阑10、第二透镜12、第三透镜13、第四透镜14、以及滤光片15。其中，第一透镜11、第二透镜12、第三透镜13、以及第四透镜14之间具有一间隔距离，且透镜之间无相对移动，各个透镜的物侧表面和像侧表面均为非球面。

第一透镜11具有负屈折力，其物侧表面在靠近光轴处为凸面，其像侧表面在靠近光轴处为凹面。第二透镜12具有正屈折力，其像侧表面在靠近光轴处为凸面，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。第三透镜13具有正屈折力，其物侧表面在靠近光轴处为凸面，其像侧表面在靠近光轴处为凸面。第四透镜14具有负屈折力，其像侧表面在靠近光轴处为凹面，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。

上述结构中，第一透镜11的物侧表面在靠近光轴处为凸面，其像侧表面在靠近光轴处为凹面，可有效平衡低阶像差。第二透镜12具有正屈折力，有利于消除第一透镜11所产生的像差，其像侧表面在靠近光轴处为凸面，有助于加强近轴球差与离轴像差的修正。第三透镜13有正屈折力且其物侧表面在靠近光轴处为凸面，其像侧表面在靠近光轴处为凸面，可有效修正近轴球差，同时降低周边的像散场曲。第四透镜14具有负屈折力且像侧表面在靠近光轴处为凹面，有助于使光学摄影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。

上述低成本广角镜头采用四片式结构，配合合理的材料选取及屈折力搭配，当满足特定的条件时，整个光学具备较佳的光线汇聚能力，在满足高像素要求，同时有效的降低摄像镜头系统组的总长度，达到轻薄化。

具体的，低成本广角镜头满足以下关系式：0.38<(CT2+CT3)/TTL<0.45；其中，CT2为第二透镜12在光轴上的最大厚度，CT3为第三透镜13在光轴上的最大厚度，TTL为第一透镜11物侧表面到成像面在光轴上的距离。通过控制(CT2+CT3)/TTL的比值可以使第二透镜12和第三透镜13具有好的加工工艺性，并降低该低成本广角镜头的整体尺寸，第二透镜12、第三透镜13各自造成的鬼像强度较弱，且配合第一透镜11降低了该光学成像镜头的色差及畸变，此外，第三透镜13的厚度较小，有利于降低光学成像镜头的敏感性。

优选的，上述低成本广角镜头满足关系式：VD1＝VD2＝VD3>50；其中，VD1为第一透镜11的阿贝数，VD2为第二透镜12的阿贝数，VD3为第三透镜13的阿贝数。以上阿贝数的设置有利于控制镜头边缘视场垂轴色差。

优选的，上述低成本广角镜头满足关系式：Distortion≤27％，Distortion为低成本广角镜头在光圈1.0处的光学畸变值。满足以上条件可以用来限制光学系统的畸变，有助于保持拍摄图像的形变。

优选的，上述低成本广角镜头满足关系式：ND4>ND3，ND3为第三透镜13的折射率，ND4为第四透镜14的折射率。第四镜片14更大的折射率可以使整个镜头系统有更好的成像质量。

优选的，上述低成本广角镜头满足关系式：VD3/VD4>2，VD4为第四透镜14的阿贝数。满足上述关系式有利于更好的控制色差，达到更好的成像质量。

优选的，上述低成本广角镜头满足关系式：0.7

优选的，上述低成本广角镜头满足关系式：0.66≤|f4/f|<0.84，f4为第四透镜14的焦距。通过控制第四透镜14焦距相对于整个系统焦距的比值，可避免第四透镜14的光焦度过大，使该低成本广角镜头的敏感度低和成像质量好，同时使该低成本广角镜头有较短的光学长度。

优选的，上述低成本广角镜头满足关系式：0.31<(T12+T23)/ImgH<0.45，其中，T12为第一透镜11与第二透镜12在光轴上的间距，T23为第二透镜12与第三透镜13在光轴上的间距，ImgH为低成本广角镜头有效成像区域对角线长度的一半。通过设置(T12+T23)/ImgH的范围，可使第一透镜11、第二透镜12、第三透镜13三者的分布合理，三者与像面配合使该光学成像镜头尺寸小。

优选的，上述低成本广角镜头满足关系式：2.28

本发明的低成本广角镜头将通过以下具体实施例配合附图予以详细说明。

第一实施例，请结合图2和图3，在第一实施例中，成像镜头满足表1-1、表1-2以及表1-3。

表1-1为第一实施例的光学镜头的基本参数：

表1-2为第一实施例中各透镜的非球面系数：

表1-3为第一实施例中各条件表达式的值：

第二实施例，请结合图4至图6，本实施例的低成本广角镜头由物侧到像侧依序包括第一透镜21、光阑20、第二透镜22、第三透镜23、第四透镜24、以及滤光片25。其中，第一透镜21、第二透镜22、第三透镜23、以及第四透镜24之间具有一间隔距离，且透镜之间无相对移动，各个透镜的物侧表面和像侧表面均为非球面。

应当理解的是，第二实施例中的低成本广角镜头优选为满足上述第一实施例中的各个表达式，在此不做赘述。

在第二实施例中，低成本广角镜头满足表2-1、表2-2以及表2-3。

表2-1为第二实施例的光学镜头的基本参数：

表2-2为第二实施例中各透镜的非球面系数：

表2-3为第二实施例中各条件表达式的值：

第三实施例，请结合图7至图9，本实施例的低成本广角镜头由物侧到像侧依序包括第一透镜31、光阑30、第二透镜32、第三透镜33、第四透镜34、以及滤光片35。其中，第一透镜31、第二透镜32、第三透镜33、以及第四透镜34之间具有一间隔距离，且透镜之间无相对移动，各个透镜的物侧表面和像侧表面均为非球面。

应当理解的是，第三实施例中的低成本广角镜头优选为满足上述第一实施例中的各个表达式，在此不做赘述。

在第三实施例中，低成本广角镜头满足表3-1、表3-2以及表3-3。

表3-1为第三实施例的光学镜头的基本参数：

表3-2为第三实施例中各透镜的非球面系数：

表3-3为第三实施例中各条件表达式的值：

第四实施例，请结合图10至图12，本实施例的低成本广角镜头由物侧到像侧依序包括第一透镜41、光阑40、第二透镜42、第三透镜43、第四透镜44、以及滤光片45。其中，第一透镜41、第二透镜42、第三透镜43、以及第四透镜44之间具有一间隔距离，且透镜之间无相对移动，各个透镜的物侧表面和像侧表面均为非球面。

应当理解的是，第四实施例中的低成本广角镜头优选为满足上述第一实施例中的各个表达式，在此不做赘述。

在第四实施例中，低成本广角镜头满足表4-1、表4-2以及表4-3。

表4-1为第四实施例的光学镜头的基本参数：

表4-2为第四实施例中各透镜的非球面系数：

表4-3为第四实施例中各条件表达式的值：

第五实施例，请结合图13至图15，本实施例的低成本广角镜头由物侧到像侧依序包括第一透镜51、光阑50、第二透镜52、第三透镜53、第四透镜54、以及滤光片55。其中，第一透镜51、第二透镜52、第三透镜53、以及第四透镜54之间具有一间隔距离，且透镜之间无相对移动，各个透镜的物侧表面和像侧表面均为非球面。

应当理解的是，第五实施例中的低成本广角镜头优选为满足上述第一实施例中的各个表达式，在此不做赘述。

在第五实施例中，低成本广角镜头满足表5-1、表5-2以及表5-3。

表5-1为第五实施例的光学镜头的基本参数：

表5-2为第五实施例中各透镜的非球面系数：

表5-3为第五实施例中各条件表达式的值：

上述实施例中的低成本广角镜头的四片式镜片结构可有效地缩短系统长度，能够降低制造成本和工艺难度，适配于各种电子装置，满足在小型化的同时兼具影像质量的需求。通过四片镜片式结构，并合理设置各镜片的面形结构与光学参数，可在提高成像视场角的情况下维持高成像品质，以提高广角成像性能，适用于各类需配备有广角取像要求的可携式装置(例如手机等)使用。

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。

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。

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。