一种广角度光学镜头

技术领域

本发明涉及成像技术领域，尤其涉及一种广角度光学镜头。

背景技术

随着科技日新月异，配备光学镜头的电子装置的应用范围更加广泛，对于光学镜头的要求也是更加多样化。随着电子产品的不断发展，手机镜头的广角性越来越重要，广角镜头在满足大角度的同时还能保证大光圈，高解析力的特点，因此广角镜头也成为技术发展不可缺少的一环。

由于现有的光学镜头较不易在成像品质、敏感度、光圈大小、体积或视角等需求间取得平衡，故亟需研发一种新的光学镜头。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种广角度光学镜头，其能够在保证成像品质的基础上极大的提高了镜头的视角。

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

本发明提供一种广角度光学镜头，沿着光轴由物侧至像侧依序包括：第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜，第一透镜具有负光焦度，其物侧面近光轴处为凸面；第二透镜具有正光焦度，其物侧面与像侧面均为凸面；第三透镜具有负光焦度，其物侧近光轴处为凸面，像侧面为凹面；第四透镜具有正光焦度，其物侧面近轴处为凸面。

进一步地，广角度光学镜头满足以下条件式：

f4/f>8

其中，f4为第四透镜的有效焦距，f为广角度光学镜头的焦距。

进一步地，广角度光学镜头满足以下条件式：

2

其中，TL为第一透镜物侧表面至成像面于光轴上的距离，ImgH为广角度光学镜头的最大成像高度。

进一步地，广角度光学镜头满足以下关系式：

55°≤Semi-FOV≤60°

其中，Semi-FOV为广角度光学镜头的最大半视场角。

进一步地，第一透镜与第四透镜满足以下条件式：

DT42/DT11>1.4

其中，DT11为第一透镜的物侧面的有效半口径，DT42为第四透镜的像侧面的有效半口径。

进一步地，第二透镜与第四透镜满足以下关系式：

2.8

其中，CT2为第二透镜于光轴上的厚度，CT4为第四透镜于光轴上的厚度。

进一步地，第一透镜满足以下关系式：

1.9<(R1+R2)/(R1-R2)<2.5

其中，R1为第一透镜物侧面曲率半径，R2为第一透镜像侧面曲率半径。

进一步地，第三透镜满足以下关系式：

10.0

其中，V3为第三透镜的阿贝数。

本发明的有益效果是：本发明提供的广角度光学镜头，其采用了多片透镜，例如四片，通过合理分配各透镜的光焦度、面型、各透镜的中心厚度以及各透镜之间的轴上间距，使得上述光学镜头具有超薄、小型化、广角、低敏感度、高成像等优良品质。

附图说明

图1是本发明实施例1的广角度光学镜头的结构示意图；

图2A是本发明实施例1轴上色差曲线图；

图2B是本发明实施例1像散曲线图；

图2C是本发明实施例1畸变曲线图；

图2D是本发明实施例1倍率色差曲线图；

图3是本发明实施例2的广角度光学镜头的结构示意图；

图4A是本发明实施例2轴上色差曲线图；

图4B是本发明实施例2像散曲线图；

图4C是本发明实施例2畸变曲线图；

图4D是本发明实施例2倍率色差曲线图；

图5是本发明实施例3的广角度光学镜头的结构示意图；

图6A是本发明实施例3轴上色差曲线图；

图6B是本发明实施例3像散曲线图；

图6C是本发明实施例3畸变曲线图；

图6D是本发明实施例3倍率色差曲线图。

图中：E1：第一透镜；E2：第二透镜；E3：第三透镜；E4：第四透镜；E5：滤光片；STO：光阑；S12：成像面。

具体实施方式

为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。

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。每个透镜中最靠近物体的表面称为物侧面，每个透镜中最靠近成像面的表面称为像侧面。

以下对本发明的特征、原理和其他方面进行详细描述。

一种广角度光学镜头，包括第一透镜E1、第二透镜E2、第三透镜E3、第四透镜E4。这四片透镜沿着光轴由物侧至像侧依序排列。

第一透镜E1具有负光焦度，第二透镜E2具有正光焦度，第三透镜E3具有负光焦度，第四透镜E4具有正光焦度。

第一透镜E1的物侧面近轴处为凸面，像侧面为凹面。

第二透镜E2的物侧面和像侧面均为凸面，可选两个面均为非球面。

第三透镜E3物侧面为凸面，像侧面为凹面，至少一个面为非球面。

第四透镜E4物侧面近轴处为凸面，至少一个面为非球面，可选两个面均为非球面。

本镜头满足条件式DT42/DT11>1.4，其中，DT11为第一透镜的物侧面的有效半口径，DT42为第四透镜的像侧面的有效半口径。通过控制镜片有效半径，在组装时更有利于结构定位稳定性，同时提高镜头解析力。

本镜头满足条件式f4/f>8，其中，f4为第四透镜的有效焦距，f为光学镜头的焦距。通过合理分配透镜的光焦度，能够有效地控制系统的球差和慧差，从而提高光学成像系统的解像力和成像品质。

本镜头满足条件式2

本镜头满足条件式55°≤Semi-FOV≤60°，其中，Semi-FOV为光学镜头的最大半视场角。有利于保证镜头广角度与高解析力的特点。

本镜头满足条件式2.8

本镜头满足条件式1.9<(R1+R2)/(R1-R2)<2.5，其中，R1为第一透镜物侧面曲率半径，R2为第一透镜像侧面曲率半径。借此，可平衡第一透镜物侧端与像侧端的面形，以提升光学取像系统的对称性。

本镜头满足条件式10.0

上述镜头还可包括至少一个光阑STO，以提升镜头的成像质量。光阑STO可根据需要设置在任意位置处，例如，光阑STO可设置在第一透镜E1与第二透镜E2之间。

上述光学镜头还可包括用于校正色彩偏差的滤光片E5和/或用于保护位于成像面上的感光元件的保护玻璃。

上述实施方式的光学镜头可采用多片镜片，例如上文所述的四片。通过合理分配各透镜的光焦度、面型、各透镜的中心厚度以及各透镜之间的轴上间距等，可以有效地缩小镜头的体积、降低镜头的敏感度并提高镜头的可加工性，使得光学镜头更有利于生产加工，并且可适用于便携式电子产品。同时，通过上述配置的光学镜头，还具有例如超薄、广角、高成像品质等有益效果。

在本发明的实施方式中，部分透镜的镜面为非球面镜面。非球面透镜的特点是：从透镜中心到透镜周边，曲率是连续变化的。与从透镜中心到透镜周边具有恒定曲率的球面透镜不同，非球面透镜具有更佳的曲率半径特性，具有改善歪曲像差及改善像散像差的优点。采用非球面透镜后，能够尽可能地消除在成像的时候出现的像差，从而改善成像质量。

然而，本领域的技术人员应当理解，在未背离本发明要求保护的技术方案的情况下，可改变构成光学镜头的透镜数量，来获得本说明书中描述的各个结果和优点。例如，虽然在实施方式中以四个透镜为例进行了描述，但是该光学镜头不限于包括四个透镜。如果需要，该光学镜头还可包括其它数量的透镜。

实施例1

以下参照图1、图2A至图2D描述根据本发明实施例1的光学镜头。图1示出了根据本发明实施例1的光学镜头的结构示意图。

如图1所示，根据本发明示例性实施方式的光学镜头沿光轴由物侧至像侧依序包括：第一透镜E1、光阑STO、第二透镜E2、第三透镜E3、第四透镜E4，滤光片E5和成像面S12。

其中，第一透镜E1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E2具有正光焦度，其物侧面S4为凸面，像侧面S5为凸面；第三透镜E3具有负光焦度，其物侧面S6为凸面，像侧面S7为凹面；第四透镜E4具有正光焦度，其物侧面S8为凸面，像侧面S9为凹面；滤光片E5具有物侧面S10和像侧面S11。来自物体的光依序穿过各表面S1至S11并最终成像在成像面S12上。

表1示出了实施例1的光学镜头的各透镜的表面类型、曲率半径、厚度、材料及圆锥系数，其中，曲率半径和厚度的单位均为毫米(mm)。

表1

由表1可知，第一透镜E1至第四透镜E4中的任意一个透镜的物侧面和像侧面均为非球面。在本实施例中，各非球面透镜的面型x可利用但不限于以下非球面公式进行限定：

其中，x为非球面沿光轴方向在高度为h的位置时，距非球面顶点的距离矢高；c为非球面的近轴曲率，c＝1/R(即，近轴曲率c为上表1中曲率半径R的倒数)；k为圆锥系数(在表1中已给出)；Ai是非球面第i阶的修正系数。

下表2给出了可用于实施例1中各非球面镜面S1-S9的高次项系数A4、A6、A8、A10、A12、A14和A16。

表2

表3给出实施例1中光学镜头的总有效焦距f、各透镜的有效焦距f1至f4、光学镜头的光学总长度TTL(即从第一透镜E1的物侧面S1的中心至成像面S12在光轴上的距离)以及光学镜头的最大半视场角HFOV。

表3

实施例1中的光学镜头满足：

1、DT42/DT11＝1.45，满足DT42/DT11>1.4，其中，DT11为第一透镜的物侧面的有效半口径，DT42为第四透镜的像侧面的有效半口径。

2、f4/f＝8.43，满足f4/f>8，其中，f4为第四透镜的有效焦距，f为该光学镜头的焦距。

3、TL/ImgH＝2.09，满足2

4、Semi-FOV＝59，满足55°≤Semi-FOV≤60°，其中，Semi-FOV为光学镜头的最大半视场角。

5、CT2/CT4＝2.97，满足2.8

6、(R1+R2)/(R1-R2)＝2.18，满足1.9<(R1+R2)/(R1-R2)<2.5，其中，R1为第一透镜物侧面曲率半径，R2为第一透镜像侧面曲率半径。

7、V3＝19.5，满足10.0

另外，图2A示出了实施例1的光学镜头的轴上色差曲线，其表示不同波长的光线经由镜头后的会聚焦点偏离。图2B示出了实施例1的光学镜头的像散曲线，其表示子午像面弯曲和弧矢像面弯曲。图2C示出了实施例1的光学镜头的畸变曲线，其表示不同视角情况下的畸变大小值。图2D示出了实施例1的光学镜头的倍率色差曲线，其表示光线经由镜头后在成像面上的不同的像高的偏差。根据图2A至图2D可知，实施例1所给出的光学镜头能够实现良好的成像品质。

实施例2

以下参照图3、图4A至图4D描述根据本发明实施例2的光学镜头。在本实施例及以下实施例中，为简洁起见，将省略部分与实施例1相似的描述。图3示出了根据本发明实施例2的光学镜头的结构示意图。

如图3所示，根据本发明示例性实施方式的光学镜头沿光轴由物侧至像侧依序包括：第一透镜E1、光阑STO、第二透镜E2、第三透镜E3、第四透镜E4，滤光片E5和成像面S12。

其中，第一透镜E1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E2具有正光焦度，其物侧面S4为凸面，像侧面S5为凸面；第三透镜E3具有负光焦度，其物侧面S6为凸面，像侧面S7为凹面；第四透镜E4具有正光焦度，其物侧面S8为凸面，像侧面S9为凹面；滤光片E5具有物侧面S10和像侧面S11。来自物体的光依序穿过各表面S1至S11并最终成像在成像面S12上。

表4

由表4可知，在实施例2中，第一透镜E1至第四透镜E4中的任意一个透镜的物侧面和像侧面均为非球面。表5示出了可用于实施例2中各非球面镜面的高次项系数，其中，各非球面面型可由实施例1中给出的公式(1)限定。

下表5给出了可用于实施例2中各非球面镜面S1-S9的高次项系数A4、A6、A8、A10、A12、A14和A16。

表5

表6示出了实施例2中光学镜头的总有效焦距f、各透镜的有效焦距f1至f4、光学镜头的光学总长度TTL以及光学镜头的最大半视场角HFOV。

表6

实施例2中的光学镜头满足：

1、DT42/DT11＝1.44，满足DT42/DT11>1.4，其中，DT11为第一透镜的物侧面的有效半口径，DT42为第四透镜的像侧面的有效半口径。

2、f4/f＝9.27，满足f4/f>8，其中，f4为第四透镜的有效焦距，f为该光学镜头的焦距。

3、TL/ImgH＝2.03，满足2

4、Semi-FOV＝59，满足55°≤Semi-FOV≤60°，其中，Semi-FOV为光学镜头的最大半视场角。

5、CT2/CT4＝2.85，满足2.8

6、(R1+R2)/(R1-R2)＝1.93，满足1.9<(R1+R2)/(R1-R2)<2.5，其中，R1为第一透镜物侧面曲率半径，R2为第一透镜像侧面曲率半径。

7、V3＝19.5，满足10.0

图4A示出了实施例2的光学镜头的轴上色差曲线，其表示不同波长的光线经由镜头后的会聚焦点偏离。图4B示出了实施例2的光学镜头的象散曲线，其表示子午像面弯曲和弧矢像面弯曲。图4C示出了实施例2的光学镜头的畸变曲线，其表示不同视角情况下的畸变大小值。图4D示出了实施例2的光学镜头的倍率色差曲线，其表示光线经由镜头后在成像面上的不同的像高的偏差。根据图4A至图4D可知，实施例2所给出的光学镜头能够实现良好的成像品质。

实施例3

以下参照图5、图6A至图6D描述根据本发明实施例3的光学镜头。图5示出了根据本发明实施例3的光学镜头的结构示意图。

如图5所示，根据本发明示例性实施方式的光学镜头沿光轴由物侧至像侧依序包括：第一透镜E1、光阑STO、第二透镜E2、第三透镜E3、第四透镜E4，滤光片E5和成像面S12。

第一透镜E1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E2具有正光焦度，其物侧面S4为凸面，像侧面S5为凸面；第三透镜E3具有负光焦度，其物侧面S6为凸面，像侧面S7为凹面；第四透镜E4具有正光焦度，其物侧面S8为凸面，像侧面S9为凹面；滤光片E5具有物侧面S10和像侧面S11。来自物体的光依序穿过各表面S1至S11并最终成像在成像面S12上。

表7

由表7可知，在实施例3中，第一透镜E1至第四透镜E4中的任意一个透镜的物侧面和像侧面均为非球面。表8示出了可用于实施例3中各非球面镜面的高次项系数，其中，各非球面面型可由实施例1中给出的公式(1)限定。

下表8给出了可用于实施例3中各非球面镜面S1-S9的高次项系数A4、A6、A8、A10、A12、A14和A16。

表8

表9示出了实施例3中光学镜头的总有效焦距f、各透镜的有效焦距f1至f4、光学镜头的光学总长度TTL以及光学镜头的最大半视场角HFOV。

表9

实施例3中的光学镜头满足：

1、DT42/DT11＝1.43，满足DT42/DT11>1.4，其中，DT11为第一透镜的物侧面的有效半口径，DT42为第四透镜的像侧面的有效半口径。

2、f4/f＝9.85，满足f4/f>8，其中，f4为第四透镜的有效焦距，f为该光学镜头的焦距。

3、TL/ImgH＝2.04，满足2

4、Semi-FOV＝59，满足55°≤Semi-FOV≤60°，其中，Semi-FOV为光学镜头的最大半视场角。

5、CT2/CT4＝2.97，满足2.8

6、(R1+R2)/(R1-R2)＝1.95，满足1.9<(R1+R2)/(R1-R2)<2.5，其中，R1为第一透镜物侧面曲率半径，R2为第一透镜像侧面曲率半径。

7、V3＝19.4，满足10.0

图6A示出了实施例3的光学镜头的轴上色差曲线，其表示不同波长的光线经由镜头后的会聚焦点偏离。图6B示出了实施例3的光学镜头的象散曲线，其表示子午像面弯曲和弧矢像面弯曲。图6C示出了实施例3的光学镜头的畸变曲线，其表示不同视角情况下的畸变大小值。图6D示出了实施例3的光学镜头的倍率色差曲线，其表示光线经由镜头后在成像面上的不同的像高的偏差。根据图6A至图6D可知，实施例3所给出的光学镜头能够实现良好的成像品质。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行改动、修改、替换和变型。