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1. WO2020107759 - OPTICAL LENS AND IMAGING DEVICE

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说明书

发明名称 0001   0002   0003   0004   0005   0006   0007   0008   0009   0010   0011   0012   0013   0014   0015   0016   0017   0018   0019   0020   0021   0022   0023   0024   0025   0026   0027   0028   0029   0030   0031   0032   0033   0034   0035   0036   0037   0038   0039   0040   0041   0042   0043   0044   0045   0046   0047   0048   0049   0050   0051   0052   0053   0054   0055   0056   0057   0058   0059   0060   0061   0062   0063   0064   0065   0066   0067   0068   0069   0070   0071   0072   0073   0074   0075   0076   0077   0078   0079   0080   0081   0082   0083   0084   0085   0086   0087   0088   0089   0090   0091   0092   0093   0094   0095   0096   0097   0098   0099   0100   0101   0102   0103   0104   0105   0106   0107   0108   0109   0110   0111   0112   0113   0114   0115   0116   0117   0118   0119   0120   0121   0122   0123   0124   0125   0126   0127   0128   0129   0130   0131   0132   0133   0134   0135   0136   0137   0138  

权利要求书

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11   12   13   14   15   16   17   18   19   20   21   22   23   24   25   26   27   28   29   30  

附图

1   2   3  

说明书

发明名称 : 光学镜头及成像设备

[0001]
相关申请的交叉引用
[0002]
本申请要求于2018年11月28日提交于中国国家知识产权局(CNIPA)的、专利申请号为201811431084.9的中国专利申请的优先权和权益,该专利申请通过引用整体并入本文。

技术领域

[0003]
本申请涉及光学镜头和成像设备,更具体地,本申请涉及一种包括六片透镜的光学镜头及成像设备。

背景技术

[0004]
随着经济的快速发展,自动辅助驾驶系统也在不断普及和快速发展中,光学镜头作为自动驾驶系统中重要组成部分之一,各项性能要求日益提升。
[0005]
通常车载应用的光学镜头性能要求非常高,而应用于自动驾驶的光学镜头性能要求则是更加严格。首先,光学镜头的解像力要求越来越高,从原来的百万像素朝着2M方向不断提升普及,甚至于追求更高的4M、8M的解像清晰度。而且往往为了提高解像,会牺牲系统总长等,与自动驾驶中应用的光学镜头小型化趋势相违背,也会使成本大大增加。
[0006]
另外,通常为了探测前方远距离方位物体,镜头视场角受限,视场角较小(即为了看得远,焦距较长,因此视场角可视范围较小),利用大视场角的光学镜头扩展可视化范围成为了当前的发展趋势,同时也面临着巨大的挑战。而且高像素镜头需要更大的光圈,以实现弱光环境的使用;需要更小的CRA,以匹配高像素芯片时不产生偏色。
[0007]
因此,市场中需要一款高解像兼顾小型化、大视场角、大光圈、总长小而且成本低的光学镜头。
[0008]
发明内容
[0009]
本申请提供了可适用于车载安装的、可至少克服或部分克服现有技术中的上述至少一个缺陷的光学镜头。
[0010]
本申请的一个方面提供了这样一种光学镜头,该光学镜头沿着光轴由物侧至像侧依序可包括:第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜和第六透镜。其中,第一透镜可具有负光焦度,其物侧面和像侧面均为凹面;第二透镜可具有正光焦度,其物侧面为凹面,像侧面为凸面;第三透镜可具有正光焦度,其物侧面和像侧面均为凸面;第四透镜可具有负光焦度,其物侧面为凸面,像侧面为凹面;第五透镜可具有正光焦度,其物侧面和像侧面均为凸面;以及第六透镜可具有负光焦度。
[0011]
在一个实施方式中,第六透镜物侧面的近轴区域可为凸面,且具有至少一个反曲点;第六透镜像侧面的近轴区域可为凹面,且具有至少一个反曲点。
[0012]
在一个实施方式中,第四透镜和第五透镜可互相胶合形成胶合透镜。
[0013]
在一个实施方式中,第一透镜、第二透镜和第六透镜均可为非球面镜片。
[0014]
在一个实施方式中,第一透镜至第六透镜均可为玻璃镜片。
[0015]
在一个实施方式中,光学镜头的光学总长度TTL与光学镜头的整组焦距值F之间可满足:TTL/F≤7.5。
[0016]
在一个实施方式中,光学镜头的最大视场角FOV、光学镜头的最大视场角所对应的第一透镜的物侧面的最大通光口径D以及光学镜头的最大视场角所对应的像高H之间可满足:D/H/FOV≤0.02。
[0017]
在一个实施方式中,光学镜头的最大视场角度FOV、光学镜头的整组焦距值F以及光学镜头的最大视场角所对应的像高H之间可满足:(FOV×F)/H≥60。
[0018]
在一个实施方式中,光学镜头的最大视场角度FOV可大于或等于100°。
[0019]
在一个实施方式中,第四透镜的焦距值F4与第三透镜的焦距值F3之间可满足:|F4/F3|≤2。
[0020]
在一个实施方式中,第四透镜和第五透镜的组合焦距值F45与光学镜头的整组焦距值F之间可满足:2≤F45/F≤5。
[0021]
本申请的另一方面提供了这样一种光学镜头,该光学镜头沿着光轴由物侧至像侧依序可包括:第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜和第六透镜。其中,第一透镜、第四透镜和第六透镜均可具有负光焦度;第二透镜、第三透镜和第五透镜均可具有正光焦度;第四透镜和第五透镜可互相胶合形成胶合透镜;以及光学镜头的光学总长度TTL与光学镜头的整组焦距值F之间可满足:TTL/F≤7.5。
[0022]
在一个实施方式中,第一透镜的物侧面和像侧面均可为凹面。
[0023]
在一个实施方式中,第二透镜的物侧面可为凹面,像侧面可为凸面。
[0024]
在一个实施方式中,第三透镜的物侧面和像侧面均可为凸面。
[0025]
在一个实施方式中,第四透镜的物侧面可为凸面,像侧面可为凹面。
[0026]
在一个实施方式中,第五透镜的物侧面和像侧面均可为凸面。
[0027]
在一个实施方式中,第六透镜物侧面的近轴区域可为凸面,且具有至少一个反曲点;第六透镜像侧面的近轴区域可为凹面,且具有至少一个反曲点。
[0028]
在一个实施方式中,第一透镜、第二透镜和第六透镜均可为非球面镜片。
[0029]
在一个实施方式中,第一透镜至第六透镜均可为玻璃镜片。
[0030]
在一个实施方式中,光学镜头的最大视场角FOV、光学镜头的最大视场角所对应的第一透镜的物侧面的最大通光口径D以及光学镜头的最大视场角所对应的像高H之间可满足:D/H/FOV≤0.02。
[0031]
在一个实施方式中,光学镜头的最大视场角度FOV、光学镜头的整组焦距值F以及光学镜头的最大视场角所对应的像高H之间可满足:(FOV×F)/H≥60。
[0032]
在一个实施方式中,光学镜头的最大视场角度FOV可大于或等于100°。
[0033]
在一个实施方式中,第四透镜的焦距值F4与第三透镜的焦距值F3之间可满足:|F4/F3|≤2。
[0034]
在一个实施方式中,第四透镜和第五透镜的组合焦距值F45与光学镜头的整组焦距值F之间可满足:2≤F45/F≤5。
[0035]
本申请的又一方面提供了一种成像设备,该成像设备可包括根据上述实施方式的光学镜头及用于将光学镜头形成的光学图像转换为电信号的成像元件。
[0036]
本申请采用了例如六片透镜,通过优化设置镜片的形状,合理分配各镜片的光焦度以及形成胶合透镜等,实现光学镜头的高解像、大孔径、长焦距、低敏感度、CRA小、中心区域具备大角分辨率等有益效果中的至少一个。

附图说明

[0037]
结合附图,通过以下非限制性实施方式的详细描述,本申请的其他特征、目的和优点将变得更加明显。在附图中:
[0038]
图1为示出根据本申请实施例1的光学镜头的结构示意图;
[0039]
图2为示出根据本申请实施例2的光学镜头的结构示意图;以及
[0040]
图3为示出根据本申请实施例3的光学镜头的结构示意图。

具体实施方式

[0041]
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示例性实施方式的描述,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。
[0042]
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,在不背离本申请的教导的情况下,下文中讨论的第一透镜也可被称作第二透镜或第三透镜,第一胶合透镜也可被称作第二胶合透镜。
[0043]
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。
[0044]
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。
[0045]
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。
[0046]
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。
[0047]
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。
[0048]
以下对本申请的特征、原理和其他方面进行详细描述。
[0049]
根据本申请示例性实施方式的光学镜头包括例如六个具有光焦度 的透镜,即第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜和第六透镜。这六个透镜沿着光轴从物侧至像侧依序排列。
[0050]
根据本申请示例性实施方式的光学镜头还可进一步包括设置于成像面的感光元件。可选地,设置于成像面的感光元件可以是感光耦合元件(CCD)或互补性氧化金属半导体元件(CMOS)。
[0051]
第一透镜可具有负光焦度,其物侧面和像侧面均可为凹面。第一透镜采用双凹形状设计,以实现中心大角分辨率。第一透镜能够尽可能地收集大角度光线进入光学系统,增大通光量,同时有利于实现整体大视场范围。双凹透镜形状设计,使得周边光线与中心光线存在光程差,可发散中心光线,进入后方光学系统,且减小镜头前端口径,减小体积,有利于实现小型化和成本降低。
[0052]
第二透镜可具有正光焦度,其物侧面可为凹面,像侧面可为凸面。第二透镜设置为凸面朝向像侧的弯月形状设计,可使第一透镜发散的光线顺利进入后方,有利于校正高级像差,更有助于减轻镜头相对照度的衰减程度。
[0053]
第三透镜可具有正光焦度,其物侧面和像侧面均可为凸面。第三透镜设置为具有正光焦度,可将前方大角度光线快速汇聚至后方系统,有利于减小后方光线光程,实现短TTL。
[0054]
第四透镜可具有负光焦度,其物侧面可为凸面,像侧面可为凹面。第四透镜设置为凸向物侧的负透镜,其前后镜片(即,第三透镜和第五透镜)都设置为具有正焦距,这样可进一步减小场曲,矫正系统的轴外点像差。
[0055]
第五透镜可具有正光焦度,其物侧面和像侧面均可为凸面。
[0056]
第六透镜可具有负光焦度,整体为凸向像侧的弯月透镜,其中,物侧面的近轴区域可为凸面且具有至少一个反曲点,像侧面的近轴区域可为凹面且具有至少一个反曲点。第六透镜可将经过前方第五透镜的光线更平缓的过渡至成像面,从而减小总长;同时可使得光学系统的各种像差得到充分校正,在结构紧凑的前提下,可提高分辨率,优化畸变、CRA等光学性能。
[0057]
在示例性实施方式中,可在例如第二透镜与第三透镜之间设置用 于限制光束的光阑,以进一步提高镜头的成像质量。当将光阑置于第二透镜与第三透镜之间时,可有效减小镜头前端镜片口径,同时有利于实现大孔径。然而,应注意,此处公开的光阑的位置仅是示例而非限制;在替代的实施方式中,也可根据实际需要将光阑设置在其他位置。
[0058]
在示例性实施方式中,根据需要,根据本申请的光学镜头还可包括设置在第六透镜与成像面之间的滤光片,以对具有不同波长的光线进行过滤;以及还可包括设置在滤光片与成像面之间的保护玻璃,以防止光学镜头的内部元件(例如,芯片)被损坏。
[0059]
如本领域技术人员已知的,胶合透镜可用于最大限度地减少色差或消除色差。在光学镜头中使用胶合透镜能够改善像质、减少光能量的反射损失,从而提升镜头成像的清晰度。另外,胶合透镜的使用还可简化镜头制造过程中的装配程序。
[0060]
在示例性实施方式中,可通过将第四透镜的像侧面与第五透镜的物侧面胶合,而将第四透镜和第五透镜组合成胶合透镜。该胶合透镜由一枚正透镜(即第五透镜)与一枚负透镜(即第四透镜)组成,其中,正透镜第五透镜具有较低折射率,负透镜第四透镜具有较高折射率(相对于正透镜),高低折射率的搭配,可有利于前方光线的快速过渡,可增大光阑口径,满足夜视需求。该胶合透镜的使用,可有利于消除色差,减小场曲,校正慧差,其中,正透镜在前的布置,可进一步汇聚光线,减小整体TTL;可有效减小系统色差,且使得光学系整体紧凑,满足小型化要求;同时可降低镜片单元因在组立过程中产生的倾斜/偏芯等公差敏感度问题。另外,因若离散的镜片位于光线转折处,容易因加工/组立误差造成敏感,所以该胶合透镜有效降低了敏感度。
[0061]
在示例性实施方式中,光学镜头的光学总长度TTL与光学镜头的整组焦距值F之间可满足:TTL/F≤7.5,更理想地,可进一步满足TTL/F≤7。满足条件式TTL/F≤7.5,可保证系统的小型化特性。
[0062]
在示例性实施方式中,光学镜头的最大视场角FOV、光学镜头的最大视场角所对应的第一透镜物侧面的最大通光口径D以及光学镜头 的最大视场角所对应的像高H之间可满足:D/H/FOV≤0.02,更理想地,可进一步满足D/H/FOV≤0.015。满足条件式D/H/FOV≤0.02,可实现前端小口径特性。
[0063]
在示例性实施方式中,光学镜头的最大视场角度FOV、光学镜头的整组焦距值F以及光学镜头最大视场角所对应的像高H之间可满足:(FOV×F)/H≥60,更理想地,可进一步满足(FOV×F)/H≥66。满足条件式(FOV×F)/H≥60,可同时实现长焦距和大视场角特性。
[0064]
在示例性实施方式中,光学镜头的最大视场角度FOV应满足FOV≥100°,以保证大视场角特性。
[0065]
在示例性实施方式中,第四透镜的焦距值F4与第三透镜的焦距值F3之间可满足:|F4/F3|≤2,更理想地,可进一步满足|F4/F3|≤1.5。通过合理设置这相邻两镜片的焦距,可有助于光线的平缓过渡。
[0066]
在示例性实施方式中,第四透镜和第五透镜的组合焦距值F45与光学镜头的整组焦距值F之间可满足:2≤F45/F≤5,更理想地,可进一步满足2.5≤F45/F≤4.5。通过控制第三透镜与第六透镜之间的光线走势,可减小由于经第三透镜进入的大角度光线引起的像差,同时使镜片结构紧凑,可有利于实现小型化。
[0067]
在示例性实施方式中,根据本申请的光学镜头中的第一透镜、第二透镜和第六透镜可采用非球面镜片。非球面镜片的特点是:从镜片中心到周边曲率是连续变化的。与从镜片中心到周边有恒定曲率的球面镜片不同,非球面镜片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。采用非球面镜片后,能够尽可能地消除在成像的时候出现的像差,从而提升镜头的成像质量。例如,第一透镜可为非球面镜片,以提高光学系统的解像能力,进一步减小前端口径。第二透镜可采用非球面镜片,以提高解像质量。第六透镜可为非球面镜片,以提高解像质量。应理解的是,为了提高成像质量,根据本申请的光学镜头还可增加非球面镜片的数量,例如在重点关注光学镜头的解像质量的情况下,第一透镜至第六透镜均可采用非球面镜片。
[0068]
在示例性实施方式中,光学镜头所采用的镜片可以是塑料材质的镜片,还可以是玻璃材质的镜片。塑料材质的镜片热膨胀系数较大, 当镜头所使用的环境温度变化较大时,塑料材质的透镜会引起镜头的光学后焦变化量较大。采用玻璃材质的镜片,可减小温度对镜头光学后焦的影响,但是成本较高。在重点关注光学镜头的稳定性的情况下,第一透镜至第六透镜均可采用玻璃镜片。理想地,第一透镜可采用玻璃非球面镜片。玻璃非球面镜片的运用,可提高光学镜头的温度稳定性,尤其在应用到例如汽车前视镜头时,涉及主动安全,对镜头不同温度条件下的稳定性具有极高要求。
[0069]
根据本申请的上述实施方式的光学镜头通过合理的镜片形状的设置及光焦度的设置,在性能上可实现以下中的至少之一:1)中心小角度(靠近中心的小视场角范围),具备传统前视镜头的功能特点,即长焦看的远,便于保持一定物距下,车牌等细节,交通信号的识别;整体兼顾全角度120°以上的短焦镜头大视场角,实现传统大角度广角镜头功能,便于周边物体确认,防撞预警,了解近处周围路况;同时具备焦距长和视场角大的性能特点,实现前视镜头直接扩展可视范围;2)解像清晰度高,在合理的镜片形状设计及材料搭配基础上,采用玻璃非球面镜片提升解像;3)前端小口径,整体前端口径较小,常规达到类似性能的光学镜头口径较大,而本发明的光学镜头前端口径可大幅减小至11~12mm;4)CRA较小,可避免光线后端出射时打到镜筒上产生杂光,又可以很好的匹配车载芯片,不会产生偏色和暗角现象;5)拥有大光圈,成像效果佳,像质可达到高清级别,即使在弱光环境或夜晚时,也能保证图像的清晰。因此,根据本申请的上述实施方式的光学镜头能够具有高解像、大孔径、长焦距、低敏感度、生产良率高、CRA小、中心区域具备大角分辨率等有益效果中的至少一个,可更好地符合例如车载镜头的应用要求。
[0070]
本领域的技术人员应当理解,在未背离本申请要求保护的技术方案的情况下,可改变构成镜头的透镜数量,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六个透镜为例进行了描述,但是该光学镜头不限于包括六个透镜。如果需要,该光学镜头还可包括其它数量的透镜。
[0071]
下面参照附图进一步描述可适用于上述实施方式的光学镜头的具体实施例。
[0072]
实施例1
[0073]
以下参照图1描述根据本申请实施例1的光学镜头。图1示出了根据本申请实施例1的光学镜头的结构示意图。
[0074]
如图1所示,光学镜头沿着光轴从物侧至成像侧依序包括第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4、第五透镜L5和第六透镜L6。
[0075]
第一透镜L1为具有负光焦度的双凹透镜,其物侧面S1和像侧面S2均为凹面。
[0076]
第二透镜L2为具有正光焦度的弯月透镜,其物侧面S3为凹面,像侧面S4为凸面。
[0077]
第三透镜L3为具有正光焦度的双凸透镜,其物侧面S6和像侧面S7均为凸面。
[0078]
第四透镜L4为具有负光焦度的弯月透镜,其物侧面S8为凸面,像侧面S9为凹面。第五透镜L5为具有正光焦度的双凸透镜,其物侧面S9和像侧面S10均为凸面。其中,第四透镜L4和第五透镜L5互相胶合形成胶合透镜。
[0079]
第六透镜L6为具有负光焦度的整体凸向像侧的弯月透镜,其物侧面S11的近轴区域为凸面且具有至少一个反曲点,像侧面S12的近轴区域为凹面且具有至少一个反曲点。
[0080]
其中,第一透镜L1、第二透镜L2和第六透镜L6均为非球面镜片,它们各自的物侧面和像侧面均为非球面。
[0081]
可选地,该光学镜头还可包括具有物侧面S13和像侧面S14的滤光片L7以及具有物侧面S15和像侧面S16的保护透镜L8。滤光片L7可用于校正色彩偏差。保护透镜L8可用于保护位于成像面IMA的图像传感芯片。来自物体的光依序穿过各表面S1至S16并最终成像在成像面IMA上。
[0082]
在本实施例的光学镜头中,可在第二透镜L2与第三透镜L3之间 设置光阑STO以提高成像质量。
[0083]
表1示出了实施例1的光学镜头的各透镜的曲率半径R、厚度T、折射率Nd以及阿贝数Vd,其中,曲率半径R和厚度T的单位均为毫米(mm)。
[0084]
表1
[0085]
[表0001]
面号 曲率半径R 厚度T 折射率Nd 阿贝数Vd
1 -17.2637 0.6503 1.586 61.124
2 4.1680 2.2320
3 -6.5943 5.0517 1.586 61.124
4 -5.2880 -0.9755
STO 无穷 1.0568
6 12.7718 4.7076 1.497 81.595
7 -12.7718 2.6978
8 9.6479 1.1976 1.923 18.895
9 4.9888 4.4824 1.497 81.595
10 -9.3487 0.6159
11 27.9069 2.8046 1.586 61.124
12 26.5754 0.2439
13 无穷 0.5500 1.517 64.212
14 无穷 0.2439
15 无穷 0.4000 1.517 64.212
16 无穷 1.0344
IMA 无穷

[0086]
本实施例采用了六片透镜作为示例,通过合理分配各个透镜的光焦度与面型,各透镜的中心厚度以及各透镜间的空气间隔,可使镜头具有高解像、大孔径、长焦距、低敏感度、CRA小、中心区域具备大角分辨率等有益效果中的至少一个。各非球面面型Z由以下公式限定:
[0087]
[0088]
其中,Z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conic;A、B、C、D、E均为高次项系数。下表2示出了可用于实施例1中的非球面透镜表面S1-S4和S11-S12的圆锥系数k以及高次项系数A、B、C、D和E。
[0089]
表2
[0090]
[表0002]
面号 K A B C D E
1 -85.9805 -4.0807E-03 6.7759E-04 -5.6625E-05 2.6617E-06 -5.2994E-08
2 -3.7280 3.1409E-03 -3.5707E-04 2.1055E-04 -3.2594E-05 2.1287E-06
3 -1.7463 -4.0791E-03 -4.8664E-05 -3.2665E-05 5.1597E-06 -3.7506E-07
4 0.3097 2.2628E-04 2.2270E-05 -1.0671E-06 1.6254E-07 -3.2337E-09
11 32.1153 -1.4390E-03 -7.9356E-05 2.0611E-06 -2.4114E-07 1.8972E-09
12 44.9449 -2.2446E-03 -2.6280E-04 9.8622E-06 1.3794E-07 -1.1812E-08

[0091]
下表3给出了实施例1的光学镜头的光学总长度TTL(即,从第一透镜L1的物侧面S1的中心至成像面IMA的轴上距离)、光学镜头的整组焦距值F、光学镜头的最大视场角所对应的第一透镜L1的物侧面S1的最大通光口径D、光学镜头的最大视场角所对应的像高H、第三透镜L3至第四透镜L4的焦距值F3-F4、第四透镜L4和第五透镜L5组成的胶合透镜的焦距值F45以及光学镜头的最大视场角FOV。
[0092]
表3
[0093]
[表0003]
TTL(mm) 26.9933 F3(mm) 13.6866
F(mm) 4.1250 F45(mm) 15.8910
D(mm) 7.3310 FOV(°) 120.0000
H(mm) 6.8520
F4(mm) -12.7705

[0094]
在本实施例中,光学镜头的光学总长度TTL与光学镜头的整组焦距值F之间满足TTL/F=6.5438;光学镜头的最大视场角FOV、光学镜头的最大视场角所对应的第一透镜L1的物侧面S1的最大通光口径D以及光学镜头的最大视场角所对应的像高H之间满足D/H/FOV=0.0089;光学镜头的最大视场角度FOV、光学镜头的整组焦距值F以及光学镜头最大视场角所对应的像高H之间满足(FOV×F)/H=72.2417;第四透镜L4的焦距值F4与第三透镜L3的焦距值F3之间满足|F4/F3|=0.9331;以及第四透镜L4和第五透镜L5组成的胶合透镜的焦距值F45与光学镜头的整组焦距值F之间满足F45/F=3.8524。
[0095]
实施例2
[0096]
以下参照图2描述了根据本申请实施例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2示出了根据本申请实施例2的光学镜头的结构示意图。
[0097]
如图2所示,光学镜头沿着光轴从物侧至成像侧依序包括第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4、第五透镜L5和第六透镜L6。
[0098]
第一透镜L1为具有负光焦度的双凹透镜,其物侧面S1和像侧面S2均为凹面。
[0099]
第二透镜L2为具有正光焦度的弯月透镜,其物侧面S3为凹面,像侧面S4为凸面。
[0100]
第三透镜L3为具有正光焦度的双凸透镜,其物侧面S6和像侧面S7均为凸面。
[0101]
第四透镜L4为具有负光焦度的弯月透镜,其物侧面S8为凸面,像侧面S9为凹面。第五透镜L5为具有正光焦度的双凸透镜,其物侧面S9和像侧面S10均为凸面。其中,第四透镜L4和第五透镜L5互相胶合形成胶合透镜。
[0102]
第六透镜L6为具有负光焦度的整体凸向像侧的弯月透镜,其物侧面S11的近轴区域为凸面且具有至少一个反曲点,像侧面S12的近轴区域为凹面且具有至少一个反曲点。
[0103]
其中,第一透镜L1、第二透镜L2和第六透镜L6均为非球面镜片,它们各自的物侧面和像侧面均为非球面。
[0104]
可选地,该光学镜头还可包括具有物侧面S13和像侧面S14的滤光片L7以及具有物侧面S15和像侧面S16的保护透镜L8。滤光片L7可用于校正色彩偏差。保护透镜L8可用于保护位于成像面IMA的图像传感芯片。来自物体的光依序穿过各表面S1至S16并最终成像在成像面IMA上。
[0105]
在本实施例的光学镜头中,可在第二透镜L2与第三透镜L3之间设置光阑STO以提高成像质量。
[0106]
下表4示出了实施例2的光学镜头的各透镜的曲率半径R、厚度T、折射率Nd以及阿贝数Vd,其中,曲率半径R和厚度T的单位均为毫米(mm)。下表5示出了可用于实施例2中非球面透镜表面S1-S4和S11-S12的圆锥系数k以及高次项系数A、B、C、D和E。下表6给出了实施例2的光学镜头的光学总长度TTL、光学镜头的整组焦距值F、光学镜头的最大视场角所对应的第一透镜L1的物侧面S1的最大通光口径D、光学镜头的最大视场角所对应的像高H、第三透镜L3至第四透镜L4的焦距值F3-F4、第四透镜L4和第五透镜L5组成的胶合透镜的焦距值F45以及光学镜头的最大视场角FOV。
[0107]
表4
[0108]
[表0004]
面号 曲率半径R 厚度T 折射率Nd 阿贝数Vd
1 -17.6418 0.6360 1.586 61.124
2 4.0791 2.1941
3 -6.4120 4.9752 1.586 61.124
4 -5.2043 -0.9589
STO 无穷 1.0388
6 12.5915 4.6803 1.497 81.595
7 -12.5910 2.5505
8 9.4985 1.2055 1.923 18.895
9 4.9207 4.4279 1.497 81.595
10 -8.8490 0.6054
11 28.3542 2.7417 1.586 61.124
12 25.8789 0.2397
13 无穷 0.5500 1.517 64.212
14 无穷 0.2397
15 无穷 0.4000 1.517 64.212
16 无穷 1.0291
IMA 无穷

[0109]
表5
[0110]
[表0005]
面号 K A B C D E
1 -94.1537 -4.3543E-03 7.3847E-04 -6.3839E-05 3.1021E-06 -6.3632E-08
2 -4.0044 3.1143E-03 -4.5045E-04 2.4379E-04 -3.7692E-05 2.4259E-06
3 -1.5832 -4.2953E-03 -6.6743E-05 -3.7501E-05 6.3967E-06 -5.2183E-07
4 0.2833 2.4162E-04 2.4097E-05 -1.1840E-06 1.9074E-07 -4.0434E-09
11 44.4138 -1.6085E-03 -8.8171E-05 2.4434E-06 -2.7610E-07 1.3881E-09
12 66.7133 -2.3145E-03 -2.8587E-04 1.0778E-05 1.5796E-07 -1.3515E-08

[0111]
表6
[0112]
[表0006]
TTL(mm) 26.5550 F3(mm) 13.4665
F(mm) 4.0200 F45(mm) 15.2420
D(mm) 7.2128 FOV(°) 120.0000
H(mm) 6.8900
F4(mm) -12.5357

[0113]
在本实施例中,光学镜头的光学总长度TTL与光学镜头的整组焦距值F之间满足TTL/F=6.6057;光学镜头的最大视场角FOV、光学镜头的最大视场角所对应的第一透镜L1的物侧面S1的最大通光口径D以及光学镜头的最大视场角所对应的像高H之间满足D/H/FOV=0.0087;光学镜头的最大视场角度FOV、光学镜头的整组焦距值F以及光学镜头最大视场角所对应的像高H之间满足(FOV×F)/H=70.0145;第四透镜L4的焦距值F4与第三透镜L3的焦距值F3之间满足|F4/F3|=0.9309;以及第四透镜L4和第五透镜L5组成的胶合透镜的焦距值F45与光学镜头的整组焦距值F之间满足F45/F=3.7915。
[0114]
实施例3
[0115]
以下参照图3描述了根据本申请实施例3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示出了根据本申请实施例3的光学镜头的结构示意图。
[0116]
如图3所示,光学镜头沿着光轴从物侧至成像侧依序包括第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4、第五透镜L5和第六透镜L6。
[0117]
第一透镜L1为具有负光焦度的双凹透镜,其物侧面S1和像侧面S2均为凹面。
[0118]
第二透镜L2为具有正光焦度的弯月透镜,其物侧面S3为凹面,像侧面S4为凸面。
[0119]
第三透镜L3为具有正光焦度的双凸透镜,其物侧面S6和像侧面S7均为凸面。
[0120]
第四透镜L4为具有负光焦度的弯月透镜,其物侧面S8为凸面,像侧面S9为凹面。第五透镜L5为具有正光焦度的双凸透镜,其物侧 面S9和像侧面S10均为凸面。其中,第四透镜L4和第五透镜L5互相胶合形成胶合透镜。
[0121]
第六透镜L6为具有负光焦度的整体凸向像侧的弯月透镜,其物侧面S11的近轴区域为凸面且具有至少一个反曲点,像侧面S12的近轴区域为凹面且具有至少一个反曲点。
[0122]
其中,第一透镜L1、第二透镜L2和第六透镜L6均为非球面镜片,它们各自的物侧面和像侧面均为非球面。
[0123]
可选地,该光学镜头还可包括具有物侧面S13和像侧面S14的滤光片L7以及具有物侧面S15和像侧面S16的保护透镜L8。滤光片L7可用于校正色彩偏差。保护透镜L8可用于保护位于成像面IMA的图像传感芯片。来自物体的光依序穿过各表面S1至S16并最终成像在成像面IMA上。
[0124]
在本实施例的光学镜头中,可在第二透镜L2与第三透镜L3之间设置光阑STO以提高成像质量。
[0125]
下表7示出了实施例3的光学镜头的各透镜的曲率半径R、厚度T、折射率Nd以及阿贝数Vd,其中,曲率半径R和厚度T的单位均为毫米(mm)。下表8示出了可用于实施例3中非球面透镜表面S1-S4和S11-S12的圆锥系数k以及高次项系数A、B、C、D和E。下表9给出了实施例3的光学镜头的光学总长度TTL、光学镜头的整组焦距值F、光学镜头的最大视场角所对应的第一透镜L1的物侧面S1的最大通光口径D、光学镜头的最大视场角所对应的像高H、第三透镜L3至第四透镜L4的焦距值F3-F4、第四透镜L4和第五透镜L5组成的胶合透镜的焦距值F45以及光学镜头的最大视场角FOV。
[0126]
表7
[0127]
[表0007]
面号 曲率半径R 厚度T 折射率Nd 阿贝数Vd
1 -18.3741 0.6600 1.586 61.124
2 4.2454 2.2841
3 -6.6745 5.1784 1.586 61.124
4 -5.4165 -0.9982
STO 无穷 1.0814
6 13.1093 4.8158 1.497 81.595
7 -13.1089 2.6777
8 9.9011 1.2538 1.923 18.895
9 5.1180 4.6260 1.497 81.595

[0128]
[表0008]
10 -9.2803 0.6348
11 29.4981 2.8531 1.586 61.124
12 27.0356 0.2496
13 无穷 0.5500 1.517 64.212
14 无穷 0.2496
15 无穷 0.4000 1.517 64.212
16 无穷 1.0958
IMA 无穷

[0129]
表8
[0130]
[表0009]
面号 K A B C D E
1 -123.7766 -3.8612E-03 6.0336E-04 -4.8185E-05 2.1621E-06 -4.0978E-08
2 -3.1250 2.8404E-03 -3.6549E-04 1.8363E-04 -2.6161E-05 1.5529E-06
3 -1.9090 -3.7887E-03 -5.0936E-05 -2.8477E-05 4.3857E-06 -3.2595E-07
4 0.3091 2.1251E-04 1.9762E-05 -9.0678E-07 1.3386E-07 -2.6056E-09
11 43.4646 -1.4199E-03 -7.0041E-05 1.8820E-06 -1.9410E-07 4.3171E-10
12 67.5952 -2.0624E-03 -2.3377E-04 8.1366E-06 1.0896E-07 -8.8197E-09

[0131]
表9
[0132]
[表0010]
TTL(mm) 27.6120 F3(mm) 14.0095
F(mm) 4.2000 F45(mm) 16.0015
D(mm) 7.5224 FOV(°) 120.0000
H(mm) 7.1640
F4(mm) -12.9991

[0133]
在本实施例中,光学镜头的光学总长度TTL与光学镜头的整组焦距值F之间满足TTL/F=6.5743;光学镜头的最大视场角FOV、光学镜头的最大视场角所对应的第一透镜L1的物侧面S1的最大通光口径D以及光学镜头的最大视场角所对应的像高H之间满足D/H/FOV=0.0088;光学镜头的最大视场角度FOV、光学镜头的整组焦距值F以及光学镜头最大视场角所对应的像高H之间满足(FOV×F)/H=70.3518;第四透镜L4的焦距值F4与第三透镜L3的焦距值F3之间满足|F4/F3|=0.9279;以及第四透镜L4和第五透镜L5组成的胶合透镜的焦距值F45与光学镜头的整组焦距值F之间满足F45/F=3.8099。
[0134]
综上,实施例1至实施例3分别满足以下表10所示的关系。
[0135]
表10
[0136]
[表0011]
条件式/实施例 1 2 3
TTL/F 6.5438 6.6057 6.5743
D/H/FOV 0.0089 0.0087 0.0088
(FOV*F)/H 72.2417 70.0145 70.3518
|F4/F3| 0.9331 0.9309 0.9279
F45/F 3.8524 3.7915 3.8099

[0137]
本申请还提供了一种成像设备,该成像设备可包括根据本申请上述实施方式的光学镜头和用于将光学镜头形成的光学图像转换为电信号的成像元件。该成像元件可以是感光耦合元件(CCD)或互补性氧化金属半导体元件(CMOS)。该成像设备可以是诸如探测距离相机的独立成像设备,也可以是集成在诸如探测距离设备上的成像模块。
[0138]
以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解,本申请中所涉及的发明范围,并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案,同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下,由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

权利要求书

[权利要求 1]
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、第五透镜和第六透镜, 其特征在于, 所述第一透镜具有负光焦度,其物侧面和像侧面均为凹面; 所述第二透镜具有正光焦度,其物侧面为凹面,像侧面为凸面; 所述第三透镜具有正光焦度,其物侧面和像侧面均为凸面; 所述第四透镜具有负光焦度,其物侧面为凸面,像侧面为凹面; 所述第五透镜具有正光焦度,其物侧面和像侧面均为凸面;以及 所述第六透镜具有负光焦度。
[权利要求 2]
根据权利要求1所述的光学镜头,其特征在于,所述第六透镜的物侧面的近轴区域为凸面,且具有至少一个反曲点。
[权利要求 3]
根据权利要求2所述的光学镜头,其特征在于,所述第六透镜的像侧面的近轴区域为凹面,且具有至少一个反曲点。
[权利要求 4]
根据权利要求1所述的光学镜头,其特征在于,所述第四透镜和所述第五透镜互相胶合形成胶合透镜。
[权利要求 5]
根据权利要求1所述的光学镜头,其特征在于,所述第一透镜、所述第二透镜和所述第六透镜均为非球面镜片。
[权利要求 6]
根据权利要求5所述的光学镜头,其特征在于,所述第一透镜至所述第六透镜均为玻璃镜片。
[权利要求 7]
根据权利要求1所述的光学镜头,其特征在于,所述第一透镜至所述第六透镜均为玻璃镜片。
[权利要求 8]
根据权利要求1-7中任一项所述的光学镜头,其特征在于,所述光学镜头的光学总长度TTL与所述光学镜头的整组焦距值F之间满足:TTL/F≤7.5。
[权利要求 9]
根据权利要求1-7中任一项所述的光学镜头,其特征在于,所述光学镜头的最大视场角FOV、所述光学镜头的最大视场角所对应的所述第一透镜的物侧面的最大通光口径D以及所述光学镜头的最大视场角所对应的像高H之间满足:D/H/FOV≤0.02。
[权利要求 10]
根据权利要求1-7中任一项所述的光学镜头,其特征在于,所述光学镜头的最大视场角度FOV、所述光学镜头的整组焦距值F以及所述光学镜头的最大视场角所对应的像高H之间满足:(FOV×F)/H≥60。
[权利要求 11]
根据权利要求1-7中任一项所述的光学镜头,其特征在于,所述光学镜头的最大视场角度FOV大于或等于100°。
[权利要求 12]
根据权利要求1-7中任一项所述的光学镜头,其特征在于,所述第四透镜的焦距值F4与所述第三透镜的焦距值F3之间满足:|F4/F3|≤2。
[权利要求 13]
根据权利要求1-7中任一项所述的光学镜头,其特征在于,所述第四透镜和所述第五透镜的组合焦距值F45与所述光学镜头的整组焦距值F之间满足:2≤F45/F≤5。
[权利要求 14]
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、第五透镜和第六透镜, 其特征在于, 所述第一透镜、所述第四透镜和所述第六透镜均具有负光焦度; 所述第二透镜、所述第三透镜和所述第五透镜均具有正光焦度; 所述第四透镜和所述第五透镜互相胶合形成胶合透镜;以及 所述光学镜头的光学总长度TTL与所述光学镜头的整组焦距值F之间满足:TTL/F≤7.5。
[权利要求 15]
根据权利要求14所述的光学镜头,其特征在于,所述第一透镜的物侧面和像侧面均为凹面。
[权利要求 16]
根据权利要求14所述的光学镜头,其特征在于,所述第二透镜的物侧面为凹面,像侧面为凸面。
[权利要求 17]
根据权利要求14所述的光学镜头,其特征在于,所述第三透镜的物侧面和像侧面均为凸面。
[权利要求 18]
根据权利要求14所述的光学镜头,其特征在于,所述第四透镜的物侧面为凸面,像侧面为凹面。
[权利要求 19]
根据权利要求14所述的光学镜头,其特征在于,所述第五透镜的物侧面和像侧面均为凸面。
[权利要求 20]
根据权利要求14所述的光学镜头,其特征在于,所述第六透镜的物侧面的近轴区域为凸面,且具有至少一个反曲点。
[权利要求 21]
根据权利要求20所述的光学镜头,其特征在于,所述第六透镜的像侧面的近轴区域为凹面,且具有至少一个反曲点。
[权利要求 22]
根据权利要求14-21中任一项所述的光学镜头,其特征在于,所述第一透镜、所述第二透镜和所述第六透镜均为非球面镜片。
[权利要求 23]
根据权利要求22所述的光学镜头,其特征在于,所述第一透镜至所述第六透镜均为玻璃镜片。
[权利要求 24]
根据权利要求14-21中任一项所述的光学镜头,其特征在于,所述第一透镜至所述第六透镜均为玻璃镜片。
[权利要求 25]
根据权利要求14-21中任一项所述的光学镜头,其特征在于,所述光学镜头的最大视场角FOV、所述光学镜头的最大视场角所对应的所述第一透镜的物侧面的最大通光口径D以及所述光学镜头的最大视场角所对应的像高H之间满足:D/H/FOV≤0.02。
[权利要求 26]
根据权利要求14-21中任一项所述的光学镜头,其特征在于,所述光学镜头的最大视场角度FOV、所述光学镜头的整组焦距值F以及所述光学镜头的最大视场角所对应的像高H之间满足:(FOV×F)/H≥60。
[权利要求 27]
根据权利要求14-21中任一项所述的光学镜头,其特征在于,所述光学镜头的最大视场角度FOV大于或等于100°。
[权利要求 28]
根据权利要求14-21中任一项所述的光学镜头,其特征在于,所述第四透镜的焦距值F4与所述第三透镜的焦距值F3之间满足:|F4/F3|≤2。
[权利要求 29]
根据权利要求14-21中任一项所述的光学镜头,其特征在于,所述第四透镜和所述第五透镜的组合焦距值F45与所述光学镜头的整组焦距值F之间满足:2≤F45/F≤5。
[权利要求 30]
一种成像设备,其特征在于,包括权利要求1或14所述的光学镜头及用于将所述光学镜头形成的光学图像转换为电信号的成像元件。

附图

[ 图 1]  
[ 图 2]  
[ 图 3]