光学镜头及成像设备的制作方法

1.本发明涉及成像镜头技术领域，特别是涉及一种光学镜头及成像设备。


背景技术：

2.目前，随着便携式电子设备(如智能手机、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，且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。
3.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轻薄化、全面屏、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。常见的六片式光学镜头一般焦距较短，对较远处的画面成像不佳，且大多镜头的光圈值较小，无法较好的满足电子设备多样化的成像需求。


技术实现要素：

4.为此，本发明的目的在于提供一种光学镜头及成像设备，至少具有高像素、大光圈、长焦距的优点。
5.本发明实施例通过以下技术方案实施上述的目的。
6.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：光阑；具有正光焦度的第一透镜，所述第一透镜的物侧面为凸面，所述第一透镜的像侧面在近光轴处为凹面；具有负光焦度的第二透镜，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在近光轴处为凸面；具有正光焦度的第四透镜，所述第四透镜的物侧面在近光轴处为凹面，所述第四透镜的像侧面在近光轴处为凸面；具有负光焦度的第五透镜，所述第五透镜的物侧面在近光轴处为凸面，所述第五透镜的像侧面在近光轴处为凹面；具有负光焦度的第六透镜，所述第六透镜的物侧面为凹面；其中，所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜、所述第四透镜、所述第五透镜和所述第六透镜均为非球面镜片。
7.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。
8.相较现有技术，本发明提供的光学镜头及成像设备，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搭配和合理的光焦度分配，在满足高像素的同时结构更加紧凑，从而较好地实现了镜头大光圈、长焦距与高像素的均衡。
附图说明
9.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的光学镜头的结构示意图；图2为本发明第一实施例的光学镜头的场曲曲线图；
图3为本发明第一实施例的光学镜头的畸变曲线图；图4为本发明第一实施例的光学镜头的相对照度曲线图；图5为本发明第二实施例的光学镜头的结构示意图；图6为本发明第二实施例的光学镜头的场曲曲线图；图7为本发明第二实施例的光学镜头的畸变曲线图；图8为本发明第二实施例的光学镜头的相对照度曲线图；图9为本发明第三实施例的光学镜头的结构示意图；图10为本发明第三实施例的光学镜头的场曲曲线图；图11为本发明第三实施例的光学镜头的畸变曲线图；图12为本发明第三实施例的光学镜头的相对照度曲线图；图13为本发明第四实施例的光学镜头的结构示意图；图14为本发明第四实施例的光学镜头的场曲曲线图；图15为本发明第四实施例的光学镜头的畸变曲线图；图16为本发明第四实施例的光学镜头的相对照度曲线图；图17为本发明第五实施例的成像设备的结构示意图。
具体实施方式
10.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。
11.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。
12.本发明提出一种光学镜头，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，滤光片。
13.其中，第一透镜具有正光焦度，第一透镜的物侧面为凸面，第一透镜的像侧面在近光轴处为凹面；第二透镜具有负光焦度，第二透镜的物侧面为凸面或在近光轴处为凹面，第二透镜的像侧面为凹面；第三透镜具有正光焦度，第三透镜的物侧面在近光轴处为凸面，第三透镜的像侧面为凹面或凸面；第四透镜具有正光焦度，第四透镜的物侧面在近光轴为凹面，第四透镜的像侧面在近光轴为凸面；第五透镜具有负光焦度，第五透镜的物侧面在近光轴处为凸面，第五透镜的像侧面在近光轴处为凹面；第六透镜具有负光焦度，第六透镜的物侧面为凹面。
14.其中，光学镜头中的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜以及第六透镜均为非球面镜片；采用非球面镜片能够使系统的成像性能更优秀。
15.在一些实施方式中，所述光学镜头满足以下条件式：1.5mm<(r1*ih)/f<2.8mm；（1）f#<1.5；（2）其中，r1表示第一透镜的物侧面的曲率半径，ih表示光学镜头在成像面上的实际半像高，f表示光学镜头的有效焦距，f#表示光学镜头的光圈数。满足条件式（1），能够合理地控制所述光学镜头的有效焦距和成像面积，有利于实现所述光学镜头的长焦距和高像素的均衡，同时满足条件式（2），有利于实现所述光学镜头的大光圈特性，提高镜头在明暗环境中的成像品质。
16.在一些实施方式中，所述光学镜头满足以下条件式：0.6<f4/f<1.3；（3）2<(f3+f4)/f<3.5；（4）其中，f表示光学镜头的有效焦距，f3表示第三透镜的焦距，f4表示第四透镜的焦距。满足条件式（3）和（4），能够合理分配第三透镜和第四透镜的焦距，有利于降低高级像差，同时，能够使所述光学镜头具有较长的焦距。
17.在一些实施方式中，所述光学镜头满足以下条件式：
‑
2<f2/f<
‑
1；（5）0<(r3+r4)/(r3
‑
r4)<8；（6）其中，f表示光学镜头的有效焦距，f2表示第二透镜的焦距，r3表示第二透镜的物侧面的曲率半径，r4表示第二透镜的像侧面的曲率半径。满足上述条件式（5）和（6），能够合理控制第二透镜的面型和焦距，使第二透镜具有合理的负焦距，有利于校正像差，提升所述光学镜头的解像力，同时有利于减小后续透镜的口径和总长，实现所述光学镜头的小型化。
18.在一些实施方式中，所述光学镜头满足以下条件式：
‑
15<(r5+r6)/(r5
‑
r6)<0；（7）其中，r5表示第三透镜的物侧面的曲率半径，r6表示第三透镜的像侧面的曲率半径。满足上述条件式（7），能够合理控制第三透镜的面型，使光线出射入第三透镜具有较小的角度，有利于降低敏感度，提高所述光学镜头的生产良率。
19.在一些实施方式中，所述光学镜头满足以下条件式：r7<r8<0；（8）1<r7/r8<9；（9）
‑
4.5<r7/f4<
‑
0.1；（10）其中，r7表示第四透镜的物侧面的曲率半径，r8表示第四透镜的像侧面的曲率半径，f4表示第四透镜的焦距。满足条件式（8）、（9）和（10），能够合理控制第四透镜的面型，有利于校正轴外视场的畸变，提高所述光学镜头的解像力。
20.在一些实施方式中，所述光学镜头满足以下条件式：
‑
0.5<r9/f5<0；（11）
‑
4.0<r10/r11<
‑
0.5；（12）其中，r9表示第五透镜的物侧面的曲率半径，r10表示第五透镜的像侧面的曲率半径，r11表示第六透镜的物侧面的曲率半径，f5表示第五透镜的焦距。满足条件式（11）和（12），能够合理控制第五透镜的焦距和面型，缓和轴外视场光线的走势，有利于减小轴外视
场与中心视场的像差，提高所述光学镜头的解像品质。
21.在一些实施方式中，所述光学镜头满足以下条件式：0.5<f5/f6<10；（13）
‑
15<(r11+r12)/(r11
‑
r12)<
‑
0.5；（14）其中，f5表示第五透镜的焦距，f6表示第六透镜的焦距，r11表示第六透镜的物侧面的曲率半径，r12表示第六透镜的像侧面的曲率半径。满足条件式（13）和（14），能够合理分配第五透镜和第六透镜的焦距，有利于校正所述光学镜头的畸变，同时能够使第六透镜满足薄透镜设计，有利于校正场曲，提高所述光学镜头的解像品质。
22.在一些实施方式中，所述光学镜头满足以下条件式：4.0<ct1/ct6<7.5；（15）0.02<ct6/ttl<0.05；（16）其中，ct1表示第一透镜在光轴上的中心厚度，ct6表示第六透镜在光轴上的中心厚度，ttl表示光学镜头的光学总长。满足上述条件式（15）和（16），能够使第一透镜与第六透镜的中心厚度比值较大，也即第一透镜的中心厚度较厚，可以减小轴外视场与中心视场的像差，同时第六透镜的中心厚度较薄，可以校正场曲；通过合理搭配第一透镜和第六透镜的中心厚度比值，有利于减小轴外视场与中心视场的像差，提升解像力。
23.在一些实施方式中，所述光学镜头满足以下条件式：0.05<ct45/ct5 <0.2；（17）2<ct56/ct6 <5；（18）其中，ct45表示第四透镜和第五透镜在光轴上的间隔距离，ct56表示第五透镜和第六透镜在光轴上的间隔距离，ct5表示第五透镜在光轴上的中心厚度，ct6表示第六透镜在光轴上的中心厚度。满足条件式（17）和（18），能够合理地控制第四透镜至第六透镜各透镜之间的间隔，有利于降低所述光学镜头的敏感度，同时使所述光学镜头结构更加紧凑，实现镜头的小型化。
24.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。
25.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，k为圆锥系数conic，a
2i
为第2i阶的非球面面型系数。
26.第一实施例请参阅图1，所示为本发明第一实施例中提供的光学镜头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：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，滤光片g1。
27.第一透镜l1具有正光焦度，其物侧面s1为凸面，其像侧面s2在近光轴处为凹面且
具有一个反曲点，该反曲点与光轴的垂直距离为1.967mm，矢高为0.057mm；合理控制反曲点的位置，可以有效的提高光学镜头的光学性能。
28.第二透镜l2具有负光焦度，其物侧面s3为凸面，其像侧面s4为凹面；第三透镜l3具有正光焦度，其物侧面s5在近光轴处为凸面，其像侧面s6在近光轴处为凹面且具有一个反曲点，该反曲点与光轴的垂直距离为1.575mm，矢高为0.118mm；第四透镜l4具有正光焦度，其物侧面s7在近光轴处为凹面，其像侧面s8在近光轴处为凸面；第五透镜l5具有负光焦度，其物侧面s9在近光轴处为凸面，其像侧面s10在近光轴处为凹面且具有一个反曲点，该反曲点与光轴的垂直距离为1.285mm，矢高为0.063mm。
29.第六透镜l6具有负光焦度，其物侧面s11为凹面，其像侧面s12为凸面。
30.其中，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均为塑胶非球面镜片，第一透镜l1为玻璃非球面镜片。
31.具体地，本实施例中光学镜头100中各个镜片的相关参数如表1所示。
32.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。
33.表2在本实施例中，光学镜头100的场曲曲线、光学畸变和相对照度的曲线图分别如图2、图3和图4所示。
34.图2的场曲曲线表示子午像面和弧矢像面的弯曲程度，从图中可看出两个方向像面的象散控制在
±
0.1mm以内，说明光学镜头100的象散矫正良好。
35.图3的光学畸变曲线表示成像面上不同像高处的畸变，从图中可以看出光学畸变控制在
±
0.5%以内，说明光学镜头100的畸变得到良好的矫正。
36.图4的相对照度曲线表示不同视场角度相对于中心的照度值，从图中可以看出最大视场角处的相对照度在40%以上，说明光学镜头100具有较高的相对照度。
37.第二实施例请参阅图5，本发明第二实施例提供的光学镜头200的结构示意图，本实施例的光学镜头200与上述第一实施例大致相同，不同之处主要在于，第二透镜的物侧面s3在近光轴处为凹面且具有一个反曲点，以及各透镜的曲率半径、材料选择不同。
38.本实施例中，第二透镜的物侧面s3的反曲点与光轴的垂直距离为1.160mm，矢高为
‑
0.012mm；第三透镜的像侧面s6的反曲点与光轴的垂直距离为1.919mm，矢高为0.439mm；第五透镜的像侧面s10的反曲点与光轴的垂直距离为1.285mm，矢高为0.079mm；合理控制反曲点，可以有效的提高光学镜头的光学性能。
39.具体地，本实施例提供的光学镜头200中各个镜片的相关参数如表3所示。
40.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。
41.表4
在本实施例中，光学镜头200的象散曲线、光学畸变和相对照度的曲线图分别如图6、图7和图8所示。
42.图6示出了本实施例中光学镜头200的象散曲线，从图中可看出两个方向像面的象散控制在
±
0.2mm以内，说明光学镜头200的象散矫正良好。
43.图7示出了本实施例光学镜头200的光学畸变曲线，从图中可以看出光学畸变控制在
±
0.6%以内，说明光学镜头200的畸变得到良好的矫正。
44.图8示出了光学镜头200的相对照度曲线，从图中可以看出最大视场角处的相对照度在40%左右，说明光学镜头200具有较高的相对照度。
45.第三实施例请参阅图9，所示为本发明第三实施例提供的光学镜头300的结构示意图，本发明第三实施例提供的光学镜头300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，各透镜的曲率半径、材料选择不同。
46.本实施例中，第一透镜的物侧面s1的反曲点与光轴的垂直距离为2.586mm，矢高为0.211mm；第三透镜的像侧面s6的反曲点与光轴的垂直距离为1.345mm，矢高为0.329mm；第五透镜的像侧面s10的反曲点与光轴的垂直距离为2.385mm，矢高为0.534mm；合理控制反曲点，可以有效的提高光学镜头的光学性能。
47.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。
48.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。
49.表6
在本实施例中，光学镜头300的象散曲线、光学畸变和相对照度的曲线图分别如图10、图11和图12所示。
50.图10示出了本实施例中光学镜头300的象散曲线，从图中可看出两个方向像面的象散控制在
±
0.05mm以内，说明光学镜头300的象散矫正良好。
51.图11示出了本实施例光学镜头300的光学畸变曲线，从图中可以看出光学畸变控制在
±
0.4%以内，说明光学镜头300的畸变得到良好的矫正。
52.图12示出了光学镜头300的相对照度曲线，从图中可以看出最大视场角处的相对照度在40%以上，说明光学镜头300具有较高的相对照度。
53.第四实施例请参阅图13，所示为本发明第四实施例提供的光学镜头400的结构示意图，本发明第四实施例提供的光学镜头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，第三透镜的像侧面s6为凸面，第六透镜的像侧面s12在近光轴处为凹面，且第一透镜为塑胶非球面镜片，以及各透镜的曲率半径、材料选择不同。
54.本实施例提供的光学镜头400中各个镜片的相关参数如表7所示。
55.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。
56.表8
在本实施例中，光学镜头400的象散曲线、光学畸变和相对照度的曲线图分别如图14、图15和图16所示。
57.图14示出了本实施例中光学镜头400的象散曲线，从图中可看出两个方向像面的象散控制在
±
0.2mm以内，说明光学镜头400的象散矫正良好。
58.图15示出了本实施例光学镜头400的光学畸变曲线，从图中可以看出光学畸变控制在0.7%以内，说明光学镜头400的畸变得到良好的矫正。
59.图16示出了光学镜头400的相对照度曲线，从图中可以看出最大视场角处的相对照度在40%以上，说明光学镜头400具有较高的相对照度。
60.表9是上述四个实施例对应的光学特性，主要包括系统的有效焦距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。
61.表9
综上，本发明提供的光学镜头具有以下的优点：（1）本发明提供的光学镜头由于光阑及各透镜形状设置合理，一方面具有较大的光圈（f#约为1.45），满足大光圈的需求；另一方面，镜头的焦距较长（f约为9.5mm），且可匹配4800万像素的cmos芯片清晰成像，更好的均衡了长焦距和高解像的成像要求。
62.（2）采用六片具有特定屈折力的非球面镜片，可采用玻璃非球面镜片与塑胶非球面镜片混合搭配，并且通过特定的表面形状搭配，使得镜头具有超高像素的成像质量。
63.第五实施例请参阅图17，所示为本发明第五实施例提供的成像设备500，该成像设备500可以包括成像元件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（complementary metal oxide semiconductor，互补性金属氧化物半导体）图像传
感器，还可以是ccd（charge coupled device，电荷耦合器件）图像传感器。
64.该成像设备500可以是手机、相机、平板电脑以及其它任意一种形态的装载了上述光学镜头的电子设备。
65.本技术实施例提供的成像设备500包括光学镜头100，由于光学镜头100具有高像素、大光圈、长焦距的优点，具有该光学镜头100的成像设备500也具有高像素、大光圈、长焦距的优点。
66.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。
67.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。