光学镜头及成像设备的制作方法

本发明涉及透镜成像技术领域，特别是涉及一种光学镜头及成像设备。

背景技术：

目前，随着便携式电子设备(如智能手机、平板、相机)的普及，加上社交、视频、直播类软件的流行，人们对于摄影的喜爱程度越来越高，摄像镜头已经成为了电子设备的标配，摄像镜头甚至已经成为消费者购买电子设备时首要考虑的指标。

随着移动信息技术的不断发展，手机等便携式电子设备也在朝着超广角、超高清成像等方向发展，这就对搭载在便携式电子设备上的摄像镜头提出了更高的要求。然而近几年，随着消费者对手机拍照的热衷，后置摄像头的高像素已经走到峰顶，在往更高像素方向发展时就会遇到手机轻薄化与摄像头总长限制的相互制约，因此，手机后置搭载超广角甚至鱼眼镜头就可能成为一个浪潮；那么如何实现摄像镜头的大广角、高像素与小体积的均衡就成了亟待解决的问题。

技术实现要素：

为此，本发明的目的在于提出一种光学镜头及成像设备，用于解决上述问题。

本发明实施例通过以下技术方案实施上述的目的。

第一方面，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，所述第一透镜的物侧面为凸面，所述第一透镜的像侧面为凹面；具有负光焦度的第二透镜，所述第二透镜的物侧面为凸面，所述第二透镜的像侧面为凹面；具有正光焦度的第三透镜，所述第三透镜的物侧面和像侧面均为凸面；光阑；具有正光焦度的第四透镜，所述第四透镜的物侧面为凹面或者凸面，所述第四透镜的像侧面为凸面；具有负光焦度的第五透镜，所述第五透镜的物侧面为凹面，所述第五透镜的像侧面在近光轴处为凸面；具有负光焦度的第六透镜，所述第六透镜的物侧面在近光轴处为凸面，所述第六透镜的像侧面在近光轴处为凹面；其中，所述光学镜头的光学总长ttl<6.0mm，所述光学镜头的最大视场角fov≥150°。

第二方面，本发明提供一种成像设备，包括成像元件及第一方面提供的光学镜头，成像元件用于将光学镜头形成的光学图像转换为电信号。

相比于现有技术，本发明提供的光学镜头及成像设备，通过合理的搭配六片具有特定屈折力的镜片形状及光焦度，使光学镜头的视场角达到150°以上，光学总长小于6mm，在满足高像素的同时结构更加紧凑，从而较好地实现了大广角、小体积和高像素的均衡，能够满足便携式电子设备的使用需求，有效提升用户的摄像体验。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本发明第一实施例中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轴上点球差色差曲线图；

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中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轴上点球差色差曲线图；

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中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轴上点球差色差曲线图；

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；

图13为本发明第四实施例中的光学镜头的结构示意图；

图14为本发明第四实施例中的光学镜头的场曲曲线图；

图15为本发明第四实施例中的光学镜头的轴上点球差色差曲线图；

图16为本发明第四实施例中的光学镜头的垂轴色差曲线图；

图17为本发明第五实施例提供的成像设备的结构示意图。

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。本文中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。本文所使用的术语“及／或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本发明提供一种光学镜头，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，其物侧面为凸面，其像侧面为凹面；具有负光焦度的第二透镜，其物侧面为凸面，其像侧面为凹面；具有正光焦度的第三透镜，其物侧面和像侧面均为凸面；光阑；具有正光焦度的第四透镜，其物侧面为凹面或者凸面，其像侧面为凸面；具有负光焦度的第五透镜，其物侧面为凹面，其像侧面在近光轴处为凸面；以及具有负光焦度的第六透镜，其物侧面在近光轴处为凸面，其像侧面在近光轴处为凹面；其中，所述光学镜头的光学总长ttl<6.0mm，所述光学镜头的最大视场角fov≥150°。本发明的光学镜头采用六片具有特定屈折力的镜片，并且采用特定的表面形状及其搭配，使镜头跨入鱼眼镜头的行列中。

在一些实施方式中，光学镜头满足以下条件式：

1<et1/tc1<4.1；（1）

其中，tc1表示第一透镜的中心厚度，et1表示第一透镜的边缘厚度。满足条件式（1），可使得进入光学系统大视场角的光线发散，减小光阑面的入射角，光线走势趋于平缓，减小像差校正的难度。

在一些实施方式中，光学镜头满足以下条件式：

0mm<sag12-sag11<0.84mm；（2）

其中，sga11表示第一透镜的物侧面的边缘矢高，sag12表示第一透镜的像侧面的边缘矢高。满足条件式（2），可以减小系统的慧差，增大系统的视场角度。

在一些实施方式中，光学镜头满足以下条件式：

0.89<f3/f<2.88；（3）

其中，f3表示第三透镜的焦距，f表示光学镜头的焦距。满足条件式（3），可使第三透镜具有较大的正光焦度，对球差的校正承担主要贡献，有利于缩短镜头的长度，实现镜头的小体积。

在一些实施方式中，光学镜头满足以下条件式：

1.1<f123/f<1.97；（4）

其中，f123表示第一透镜、第二透镜和第三透镜的组合焦距，f表示光学镜头的焦距。满足条件式（4），能够实现合理的分配第一透镜、第二透镜以及第三透镜的光焦度，减缓光线转折的走势，降低高级像差的校正，减小镜头整体像差校正的难度。

在一些实施方式中，光学镜头满足以下条件式：

-0.44mm<sag42-sag41<-0.12mm；（5）

其中，sag41表示第四透镜的物侧面的边缘矢高，sag42表示第四透镜的像侧面的边缘矢高。满足条件式（5），增大正负光曈的光程差，平衡系统的慧差，提高解像力。

在一些实施方式中，光学镜头满足以下条件式：

nd3≥1.54；（6）

vd3≥55.9；（7）

其中，nd3表示第三透镜的材料折射率，vd3表示第三透镜的阿贝数。满足条件式（6）和（7），有利于短波波长的色差校正。

在一些实施方式中，所述光学镜头满足以下条件式：

0<r62/sag62<9.28；（8）

其中，r62表示第六透镜的像侧面的曲率半径，sag62表示第六透镜的像侧面的边缘矢高。满足条件式（8），可提高轴外视场的像质，减小轴外球差，减小镜头的总长，实现镜头的小体积。

在一些实施方式中，光学镜头满足以下条件式：

0mm<sag11<0.477mm；（9）

其中，sga11表示第一透镜的物侧面的边缘矢高。满足条件式（9），保证第一透镜的物侧面不会凸出镜筒，可以有效避免镜片在使用的过程中被刮伤。

在一些实施方式中，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。各透镜均采用非球面镜片，不仅能够使镜头具有更好的成像质量，而且使镜头的结构更为紧凑，从而具有更小的体积。

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。

本发明各个实施例中非球面镜头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，距离非球面顶点的距离矢高，c为表面的近轴曲率半径，k为二次曲面系数，a2i为第2i阶的非球面面型系数。

第一实施例

请参阅图1，所示为本发明第一实施例提供的光学镜头100的结构示意图，该光学镜头100沿光轴从物侧到成像面依次包括：第一透镜l1、第二透镜l2、第三透镜l3、光阑st、第四透镜l4、第五透镜l5、第六透镜l6以及红外滤光片g1。

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为凸面，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具有正光焦度，第四透镜的物侧面s7为凹面，第四透镜的像侧面s8为凸面；

第五透镜l5具有负光焦度，第五透镜的物侧面s9为凹面，第五透镜的像侧面s10在近光轴处为凸面；

第六透镜l6为具有负光焦度的m型镜片，第六透镜的物侧面s11在近光轴处为凸面，第六透镜的像侧面s12在近光轴处为凹面。

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以及第六透镜l6均为塑胶非球面镜片。需要指出的是，在其它实施方式中，第一透镜l1至第六透镜l6也可以是均为玻璃镜片，或者也可以是塑胶镜片和玻璃镜片的组合。

本申请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

请参照图2、图3及图4，所示分别为光学镜头100的场曲曲线图、轴上点球差以及垂轴色差曲线图。

图2的场曲曲线表示子午像面和弧矢像面的弯曲程度。其中，图2中横轴表示偏移量（单位：mm），纵轴表示视场角（单位：度）。从图2中可以看出，子午像面和弧矢像面的场曲控制在±0.3mm以内。

图3的轴上点球差曲线表示成像面处光轴上的像差。其中，图3中横轴表示球值（单位：mm），纵轴表示归一化视场角。从图3中可以看出，轴上点球差色差的偏移量控制在±0.05mm以内，说明该光学镜头100能够有效地校正边缘视场的像差以及整个像面的二级光谱。

图4的垂轴色差曲线表示最长波长与最短波长在成像面上不同像高处的色差。其中，图4中横轴表示各波长相对中心波长的垂轴色差值（单位：um），纵轴表示归一化视场角。从图4中可以看出，最长波长与最短波长的垂轴色差控制在±16.0um以内，说明光学镜头100的垂轴色差得到良好的校正。

第二实施例

请参阅图5，所示为本实施例提供的光学镜头200的结构示意图，本实施例中的光学镜头200与第一实施例中的光学镜头100的结构大抵相同，不同之处在于：第六透镜为弯月型镜片，以及各透镜的曲率半径及材料选择不同。

本实施例提供光学镜头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

请参照图6、图7及图8，所示分别为光学镜头200的场曲曲线图、轴上点球差以及垂轴色差曲线图。

图6的场曲曲线表示子午像面和弧矢像面的弯曲程度。从图6中可以看出，子午像面和弧矢像面的场曲控制在±0.05mm以内，说明光学镜头200的场曲校正良好。

图7的轴上点球差曲线表示成像面处光轴上的像差。从图7中可以看出，轴上点球差色差的偏移量控制在±0.05mm以内，说明该光学镜头200能够有效地校正边缘视场的像差以及整个像面的二级光谱。

图8的垂轴色差曲线表示最长波长与最短波长在成像面上不同像高处的色差。从图8中可以看出，最长波长与最短波长的垂轴色差控制在±2.0um以内，说明光学镜头200的垂轴色差得到良好的校正。

第三实施例

请参阅图9，所示为本实施例提供的光学镜头300的结构示意图，本实施例中的光学镜头300的结构与第一实施例中的光学镜头100的结构大抵相同，不同之处在于：在本实施例中的光学镜300的第四透镜l4的物侧面s7为凸面，以及各透镜的曲率半径及材料选择不同。

本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

请参照图10、图11及图12，所示分别为光学镜头300的场曲曲线图、轴上点球差以及垂轴色差曲线图。

图10的场曲曲线表示子午像面和弧矢像面的弯曲程度。从图10中可以看出，子午像面和弧矢像面的场曲控制在±0.05mm以内，说明光学镜头300的场曲校正良好。

图11的轴上点球差曲线表示成像面处光轴上的像差。从图11中可以看出，轴上点球差色差的偏移量控制在±0.01mm以内，说明该光学镜头300能够有效地校正边缘视场的像差以及整个像面的二级光谱。

图12的垂轴色差曲线表示最长波长与最短波长在成像面上不同像高处的色差。从图12中可以看出，最长波长与最短波长的垂轴色差控制在±2.0um以内，说明光学镜头300的垂轴色差得到良好的校正。

第四实施例

请参阅图13，所示为本实施例提供的的光学镜头400的结构示意图，本实施例中的光学镜头400与第一实施例中的光学镜头100的结构大抵相同，不同之处在于：本实施例中的光学镜头400的第六透镜l6为凹面朝向成像面的弯月型镜片，以及各透镜的曲率半径及材料选择不同。

本实施例中的光学镜头400中各个镜片的相关参数如表7所示。

表7

本实施例中的光学镜头400的各非球面的面型系数如表8所示。

表8

请参照图14、图15及图16，所示分别为光学镜头400的场曲曲线图、轴上点球差以及垂轴色差曲线图。

图14的场曲曲线表示子午像面和弧矢像面的弯曲程度。从图14中可以看出，子午像面和弧矢像面的场曲控制在±0.05mm以内，说明光学镜头400的场曲校正良好。

图15的轴上点球差曲线表示成像面处光轴上的像差。从图15中可以看出，轴上点球差色差的偏移量控制在±0.01mm以内，说明该光学镜头400能够有效地校正边缘视场的像差以及整个像面的二级光谱。

图16的垂轴色差曲线表示最长波长与最短波长在成像面上不同像高处的色差。从图16中可以看出，最长波长与最短波长的垂轴色差控制在±6.0um以内，说明光学镜头400的垂轴色差得到良好的校正。

请参照表9，表9是上述四个实施例对应的光学特性，主要包括焦距f、光圈数f#、光学总长ttl及视场角2θ，以及与上述每个条件式对应的数值。

表9

综上所述，本发明提供的光学镜头具有以下优点：

（1）采用六片具有特定屈折力的镜片组合，并且采用特定的表面形状及其搭配，在满足广视角的同时结构更紧凑，从而较好地实现了镜头小型化和广视角的均衡。

（2）可以拍摄到更大面积的景物，对后期的裁切带来了巨大便利，另外，此设计的光学镜头增强了成像画面的纵深感和空间感，具有更好的成像质量。

第五实施例

如图17所示，为本发明第五实施例提供一种成像设备500的结构示意图，该成像设备500包括成像元件510和上述任一实施例中的光学镜头（例如光学镜头100）。成像元件510可以是cmos（complementarymetaloxidesemiconductor，互补性金属氧化物半导体）图像传感器，还可以是ccd（chargecoupleddevice，电荷耦合器件）图像传感器。

该成像设备500可以是装载了上述光学镜头的终端设备，终端设备例如具体是智能手机、智能平板、智能阅读器等终端设备。

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。