光学成像镜头

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成像镜头。

背景技术

随着互联网技术的快速发展，网络支付、互联网社交、网上购物及短视频分享等技术的应用已经和我们的日常生活息息相关，作为互联网技术的载体之一，便携式电子设备的市场需求源源不断。

目前，市面上便携式电子设备中的光学成像镜头总长较长，而且大部分只能满足500万像素成像，严重阻碍了便携式电子设备轻薄化及成像超高清化的进程。因此，如何同时兼顾小型化和高像质，是现有技术中光学成像镜头设计普遍面临的问题。

发明内容

为此，本发明的目的在于提供一种光学成像镜头，至少具有总长短和高像质的优点。

本发明提供了一种光学成像镜头，沿光轴从物侧到成像面依次包括：光阑；具有正光焦度的第一透镜，其物侧面为凸面、像侧面为凹面；具有负光焦度的第二透镜，其物侧面为凸面、像侧面为凹面；具有负光焦度的第三透镜；具有负光焦度的第四透镜；具有正光焦度的第五透镜，其像侧面为凸面；具有负光焦度的第六透镜，其物侧面及像侧面均为凹面；其中，所述光学成像镜头的光学总长TTL满足：TTL< 6.7 mm，所述光学成像镜头的光学总长TTL与所述光学成像镜头的光圈数FNO满足：TTL/FNO< 3.6。

更进一步，所述第三透镜的有效焦距f3与所述光学成像镜头的有效焦距f满足：-405

更进一步，所述第三透镜物侧面的有效半口径DT31与所述光学成像镜头的光学总长TTL满足：DT31/TTL＜0.2。

更进一步，所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜、所述第四透镜中有效半口径的最大值DT1234max与所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜、所述第四透镜中有效半口径的最小值DT1234min满足：1.55＜DT1234max/DT1234min＜1.65；所述第一透镜与所述第二透镜之间、所述第二透镜与所述第三透镜之间、所述第三透镜与所述第四透镜之间边缘间距的最小值ET1234min与所述光学成像镜头的光学总长TTL满足：0.01≤ET1234min/TTL＜0.02。

更进一步，所述第五透镜与所述第六透镜之间在光轴上的空气间距CT56与CT6表示所述第六透镜的中心厚度满足：2.0

更进一步，所述第五透镜物侧面的矢高SAG51与所述第五透镜的中心厚度CT5满足：-0.82＜SAG51/CT5＜-0.57；所述第五透镜像侧面的矢高SAG52与所述第五透镜的中心厚度CT5满足：-1.42＜SAG52/CT5＜-1.0。

更进一步，所述第六透镜物侧面的矢高SAG61与所述第六透镜像侧面的矢高SAG62满足：0.78＜SAG62/SAG61＜1.2；所述第六透镜物侧面的曲率半径R61与所述第六透镜像侧面的曲率半径R62满足：-0.24＜R61/R62＜-0.15。

更进一步，所述第一透镜的有效焦距f1，所述第五透镜的有效焦距f5与所述光学成像镜头的有效焦距f满足：1.57＜(f1+f5)/f＜1.65；表示所述第五透镜像侧面的曲率半径R52与所述第五透镜的有效焦距f5满足：-0.61＜R52/f5＜-0.50。

更进一步，所述第二透镜的有效焦距f2与所述第二透镜像侧面的曲率半径R22满足：-2.75＜f2/R22＜-2.40；所述第二透镜物侧面的曲率半径R21与所述第二透镜像侧面的曲率半径R22满足：2.20＜(R21+R22)/(R21-R22)＜2.65。

更进一步，所述光学成像镜头的最大视场角FOV与所述光学成像镜头的有效焦距f满足：4.8mm＜f×tan(FOV/2)＜5.2mm。

相较于现有技术，本发明的有益效果是：本发明提供的光学成像镜头，由六片具有特定光焦度和特定形状的镜片组成，且光阑位置、镜片厚度及镜片间间距设置合理，使该光学成像镜头具有紧凑型的结构，能够满足便携式电子设备轻薄化的趋势。

附图说明

图1示出了本发明第一实施例中光学成像镜头的结构示意图。

图2示出了本发明第一实施例中光学成像镜头的轴向像差曲线。

图3示出了本发明第一实施例中光学成像镜头的场曲曲线。

图4示出了本发明第一实施例中光学成像镜头的畸变曲线。

图5示出了本发明第一实施例中光学成像镜头的垂轴色差曲线。

图6示出了本发明第二实施例中光学成像镜头的结构示意图。

图7示出了本发明第二实施例中光学成像镜头的轴向像差曲线。

图8示出了本发明第二实施例中光学成像镜头的场曲曲线。

图9示出了本发明第二实施例中光学成像镜头的畸变曲线。

图10示出了本发明第二实施例中光学成像镜头的垂轴色差曲线。

图11示出了本发明第三实施例中光学成像镜头的结构示意图。

图12示出了本发明第三实施例中光学成像镜头的轴向像差曲线。

图13示出了本发明第三实施例中光学成像镜头的场曲曲线。

图14示出了本发明第三实施例中光学成像镜头的畸变曲线。

图15示出了本发明第三实施例中光学成像镜头的垂轴色差曲线。

具体实施方式

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。

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成像镜头，沿光轴从物侧到成像面依次包括：光阑、第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜和滤光片。

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

在示例性实施方式中，第一透镜采用正光焦度，可用于提升光学成像镜头汇聚光线的能力，有利于压缩光学成像镜头的总长，使光学成像镜头更轻薄；第一透镜采用凸凹面型设置，有利于接收来自轴外视场的大视角光线，以减缓光线进入第一透镜物侧表面的入射角度，进而避免产生全反射且避免入射光线折射变化过于强烈而产生过多像差。

在示例性实施方式中，第二透镜采用负光焦度，且第二透镜采用凸凹面型设置，可用于矫正第一透镜所产生的球差、像散等像差。

在示例性实施方式中，第三透镜采用负光焦度，有利于使光线平稳过渡，使光学成像镜头产生的像差较小，从而提高光学成像镜头的成像质量。

在示例性实施方式中，第四透镜采用负光焦度，有利于调整光线行进方向，使光线平稳过渡，有利于降低第二透镜的敏感度，同时可以平衡第四透镜自身产生的畸变、像散、彗差等像差。

在示例性实施方式中，第五透镜采用正光焦度，且第五透镜采用凹凸或双凸面型设置，有利于增强光学成像镜头像侧端的光路汇聚能力，提升成像品质的同时压缩光学成像镜头的体积。

在示例性实施方式中，第六透镜采用负光焦度，且第六透镜采用双凹面型设置，有利于增大光学成像镜头的像高和平衡光学成像镜头的场曲。

本发明提供的光学成像镜头，由六片具有特定光焦度和特定形状的镜片组成，且镜片厚度及镜片间间距设置合理，使该光学成像镜头具有紧凑型的结构，能够满足便携式电子设备轻薄化的趋势；同时，光阑前置，可使光学成像镜头具有小口径、总长短的优点。

在一些实施方式中，所述光学成像镜头满足以下条件式：

TTL< 6.7 mm；（1）

TTL/FNO< 3.6； （2）

其中，TTL表示所述光学成像镜头的光学总长，FNO表示所述光学成像镜头的光圈数。同时满足上述条件式（1）和（2），有利于使光学成像镜头实现小型化和大光圈的均衡。更进一步，所述光学成像镜头的光学总长TTL满足：6.4 mm< TTL< 6.7 mm；所述光学成像镜头的光学总长TTL与所述光学成像镜头的光圈数FNO满足：3.4 < TTL/FNO< 3.5。

在一些实施方式中，所述光学成像镜头满足以下条件式：

-405

17<(R31+R32)/(R31-R32) <77；（4）

其中， f3表示所述第三透镜的有效焦距，f表示所述光学成像镜头的有效焦距，R31表示所述第三透镜物侧面的曲率半径，R32表示所述第三透镜像侧面的曲率半径。同时满足上述条件式（3）和（4），可使第三透镜具有适当的负光焦度范围，有利于使光线平稳过渡，使光学成像镜头产生的像差较小，从而提高光学成像镜头的成像质量。

在一些实施方式中，所述光学成像镜头满足以下条件式：

DT31/TTL＜0.2；（5）

其中，DT31表示所述第三透镜物侧面的有效半口径，TTL表示所述光学成像镜头的光学总长。满足上述条件式（5），在不影响系统光圈以及满足系统最大像面处相对照度的情况下，适当地减小第三透镜物侧面的有效半口径，添加一部分渐晕，有利于降低系统的公差敏感性。

在一些实施方式中，所述光学成像镜头满足以下条件式：

1.55＜DT1234max/DT1234min＜1.65；（6）

0.01≤ET1234min/TTL＜0.02；（7）

其中，DT1234max表示所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜、所述第四透镜中有效半口径的最大值，DT1234min表示所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜、所述第四透镜中有效半口径的最小值，ET1234min表示所述第一透镜与所述第二透镜之间、所述第二透镜与所述第三透镜之间、所述第三透镜与所述第四透镜之间边缘间距的最小值，TTL表示所述光学成像镜头的光学总长。同时满足上述条件式（6）和（7），可以有效控制前四片镜片的口径和最小边缘间距，从而使前四片镜片能够满足坎和结构配合方式的要求，有利于减小镜片制造误差，提升镜头良率。

在一些实施方式中，所述光学成像镜头满足以下条件式：

2.0

2.1<(CT4+CT5)/CT45<2.7； （9）

其中，CT4表示所述第四透镜的中心厚度，CT5表示所述第五透镜的中心厚度，CT6表示所述第六透镜的中心厚度，CT45表示所述第四透镜与所述第五透镜之间在光轴上的空气间距，CT56表示所述第五透镜与所述第六透镜之间在光轴上的空气间距。同时满足上述条件式（8）和（9），可以合理控制第四透镜、第五透镜、第六透镜的厚度及第四透镜、第五透镜、第六透镜间的间距，有利于缩短光学成像镜头的总长，且有利于避免透镜的厚度、间隙过大对镜片的空间分布造成影响，以便于镜头的装配。

在一些实施方式中，所述光学成像镜头满足以下条件式：

-0.82＜SAG51/CT5＜-0.57； （10）

-1.42＜SAG52/CT5＜-1.0； （11）

其中，SAG51表示所述第五透镜物侧面的矢高，SAG52表示所述第五透镜像侧面的矢高，CT5表示所述第五透镜的中心厚度。同时满足上述条件式（10）和（11），可以约束第五透镜的面型，有利于平衡轴外像差，同时降低成型风险，提升组装良率。

在一些实施方式中，所述光学成像镜头满足以下条件式：

0.78＜SAG62/SAG61＜1.2；（12）

-0.24＜R61/R62＜-0.15； （13）

其中，SAG61表示所述第六透镜物侧面的矢高，SAG62表示所述第六透镜像侧面的矢高，R61表示所述第六透镜物侧面的曲率半径，R62表示所述第六透镜像侧面的曲率半径。同时满足上述条件式（12）和（13），可以有效约束第六透镜的面型，降低鬼影和成型风险。

在一些实施方式中，所述光学成像镜头满足以下条件式：

1.57＜(f1+f5)/f＜1.65； （14）

-0.61＜R52/f5＜-0.50； （15）

其中，f1表示所述第一透镜的有效焦距，f5表示所述第五透镜的有效焦距，f表示所述光学成像镜头的有效焦距，R52表示所述第五透镜像侧面的曲率半径。同时满足上述条件式（14）和（15），可以合理分配第一透镜和第五透镜的光焦度，有利于避免光焦度过度集中所造成的系统公差敏感性差的问题，同时控制第五透镜像侧面的曲率半径，有利于避免第五透镜过于弯曲所产生的鬼影。

在一些实施方式中，所述光学成像镜头满足以下条件式：

-2.75＜f2/R22＜-2.40； （16）

2.20＜(R21+R22)/(R21-R22)＜2.65； （17）

其中，f2表示所述第二透镜的有效焦距，R21表示所述第二透镜物侧面的曲率半径，R22表示所述第二透镜像侧面的曲率半径。同时满足上述条件式（16）和（17），可以使第二透镜具有适当的负光焦度，有利于平衡第一透镜所产生的球差，同时可以控制第二透镜物侧面和像侧面的形状，有利于平衡光学成像镜头产生的各类像差。

在一些实施方式中，所述光学成像镜头满足以下条件式：

FOV＞80°； （18）

4.8mm＜f×tan(FOV/2)＜5.2mm； （19）

其中，FOV表示所述光学成像镜头的最大视场角，f表示所述光学成像镜头的有效焦距。同时满足上述条件式（18）和（19），有利于使光学成像镜头具有大像面的特点。

在一些实施方式中，所述光学成像镜头满足以下条件式：

0.12＜(f5+f6)/f1＜0.18；（20）

1.0＜ImgH/(f×tan(FOV/2))＜1.03；（21）

其中，f1表示所述第一透镜的有效焦距，f5表示所述第五透镜的有效焦距，f6表示所述第六透镜的有效焦距，ImgH表示所述光学成像镜头的实际半像高，FOV表示所述光学成像镜头的最大视场角，f表示所述光学成像镜头的有效焦距。同时满足上述条件式（20）和（21），有利于使第五透镜和第六透镜产生的畸变平衡，有利于降低光学系统的畸变，进而提升光学成像镜头的成像品质。

在一些实施方式中，所述光学成像镜头满足以下条件式：

0.15＜(ET1+ET2+ET3)/f＜0.19；（22）

其中，ET1表示所述第一透镜的边缘厚度，ET2表示所述第二透镜的边缘厚度，ET3表示所述第三透镜的边缘厚度，f表示所述光学成像镜头的有效焦距。满足上述条件式（22），通过控制第一透镜、第二透镜、第三透镜的边缘厚度，有利于镜片成型和组装。

在一些实施方式中，所述光学成像镜头满足以下条件式：

1.6＜R12/f＜2.1； （23）

其中，R12表示所述第一透镜像侧面的曲率半径，f表示所述光学成像镜头的有效焦距。满足上述条件式（23），通过控制第一透镜像侧面的曲率半径，有利于降低第一透镜产生鬼影的风险，同时也有利于使从第一透镜出射的光线顺滑过渡到第二透镜，有效降低光学成像镜头的敏感性。

在一些实施方式中，所述光学成像镜头满足以下条件式：

TTL/ImgH＜1.3； （24）

其中，ImgH表示所述光学成像镜头的实际半像高，TTL表示所述光学成像镜头的光学总长。满足上述条件式（24），有利于使光学成像镜头实现超薄化和高像素。

在一些实施方式中，所述第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜以及第六透镜可均为玻璃镜片或均为塑胶镜片，或者也可以是塑胶镜片和玻璃镜片的组合。

在一些实施方式中，所述第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜以及第六透镜均为塑胶非球面镜片。通过采用非球面镜片，可使光学成像镜头具有更好的成像质量，结构更为紧凑，光学总长更短。

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，光学成像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。

在本发明各个实施例中，各个透镜的非球面面型均满足如下方程式：

；

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为二次曲面系数，A

第一实施例

本发明第一实施例提供的光学成像镜头100的结构示意图请参阅图1，该光学成像镜头100沿光轴从物侧到成像面S15依次包括：光阑ST，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，第六透镜L6以及滤光片G1。

其中，第一透镜L1为具有正光焦度的塑胶非球面透镜，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为具有负光焦度的塑胶非球面透镜，第二透镜的物侧面S3为凸面，第二透镜的像侧面S4为凹面；第三透镜L3为具有负光焦度的塑胶非球面透镜，第三透镜的物侧面S5为凸面，第三透镜的像侧面S6为凹面；第四透镜L4为具有负光焦度的塑胶非球面透镜，第四透镜的物侧面S7为凹面，第四透镜的像侧面S8为凹面；第五透镜L5为具有正光焦度的塑胶非球面透镜，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为具有负光焦度的塑胶非球面透镜，第六透镜的物侧面S11为凹面，第六透镜的像侧面S12为凹面；滤光片G1的物侧面为S13、像侧面为S14。

本实施例提供的光学成像镜头100中各个镜片的相关参数如表1所示，其中R代表曲率半径（单位：mm），d代表光学表面间距（单位：mm），n

表1

本实施例中的光学成像镜头100的各非球面的面型系数如表2所示。

表2

在本实施例中，光学成像镜头100的轴向像差、场曲、畸变和垂轴色差的曲线图分别如图2、图3、图4和图5所示。

图2示出了光学成像镜头的轴向像差曲线，其表示不同波长的光线经由镜头后汇聚的焦点偏离。从图中可以看出，轴向像差的偏移量控制在±0.03mm以内，说明该光学成像镜头能够有效矫正轴向像差。

图3示出了光学成像镜头的场曲曲线，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。从图中可以看出，子午像面和弧矢像面的场曲控制在±0.05mm以内，说明该光学成像镜头的场曲得到较好的矫正。

图4示出了光学成像镜头的畸变曲线，其表示不同像高对应的畸变大小值。从图中可以看出，在最大半像高时光学成像镜头的畸变控制在±2.0%以内，说明该光学成像镜头的畸变得到较好的矫正。

图5示出了光学成像镜头的垂轴色差曲线，其表示各波长相对于中心波长（0.555um）在成像面上不同像高处的色差。从图中可以看出，最长波长和最短波长的垂轴色差控制在±1.6um以内，说明该光学成像镜头能够有效矫正边缘视场的色差以及整个像面的二级光谱。

第二实施例

本实施例提供的光学成像镜头200的结构示意图请参阅图6，本实施例中的光学成像镜头200的结构与第一实施例中的光学成像镜头100的结构形状基本相同，主要不同在于：第四透镜L4的物侧面S7为凸面。

本实施例提供的光学成像镜头200中各个镜片的相关参数如表3所示。

表3

本实施例中的光学成像镜头200的各非球面的面型系数如表4所示。

表4

在本实施例中，光学成像镜头200的轴向像差曲线、场曲曲线、畸变曲线和垂轴色差曲线分别如图7至图10所示。从图7中可以看出，轴向像差的偏移量控制在±0.03mm以内，说明该光学成像镜头能够有效矫正轴向像差。从图8中可以看出，子午像面和弧矢像面的场曲控制在±0.05mm以内，说明该光学成像镜头的场曲得到较好的矫正。从图9中可以看出，在最大半像高时光学成像镜头的畸变控制在±2.0%以内，说明该光学成像镜头的畸变得到较好的矫正。从图10中可以看出，最长波长和最短波长的垂轴色差控制在±1.5um以内，说明该光学成像镜头能够有效矫正边缘视场的色差以及整个像面的二级光谱。

第三实施例

本实施例提供的光学成像镜头300的结构示意图请参阅图11，本实施例中的光学成像镜头300与第一实施例中的光学成像镜头100的结构形状大致相同，主要不同在于：第五透镜L5的物侧面S9为凹面。

本实施例中的光学成像镜头300中各个镜片的相关参数如表5所示。

表5

本实施例中的光学成像镜头300的各非球面的面型系数如表6所示。

表6

在本实施例中，光学成像镜头300的轴向像差曲线、场曲曲线、畸变曲线、以及垂轴色差曲线分别如图12至图15所示。从图12中可以看出，轴向像差的偏移量控制在±0.03mm以内，说明该光学成像镜头能够有效矫正轴向像差。从图13中可以看出，子午像面和弧矢像面的场曲控制在±0.05mm以内，说明该光学成像镜头的场曲得到较好的矫正。从图14中可以看出，在最大半像高时光学成像镜头的畸变控制在±2.0%以内，说明该光学成像镜头的畸变得到较好的矫正。从图15中可以看出，最长波长和最短波长的垂轴色差控制在±1.3um以内，说明该光学成像镜头能够有效矫正边缘视场的色差以及整个像面的二级光谱。

表7是上述四个实施例对应的光学特性，主要包括各个实施例中光学成像镜头的有效焦距f，光圈数FNO，实际半像高ImgH，光学总长TTL以及与上述每个条件式对应的数值。

表7

综上，本实施例提供的光学成像镜头至少具有以下优点：

本发明所提供的光学成像镜头采用了六片具有特定的表面形状的塑胶非球面镜片，并对其承担的光焦度进行合理分配，使该光学成像镜头具有总长短、大光圈及高像素的优点。

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。