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.光学镜头发展至今，已经基本满足了“高清”、“日夜监控”、“远距离监控”的需求，但是随着细分市场的发展，超广角摄像机需求逐渐凸显出来。
3.目前，为解决主要应用在会议室、办公室、大厅/大堂、商场、仓库、车间等大面积开阔的区域，全景镜头应运而生。然而现有的全景镜头还存在大视场角和高像素不能很好均衡的问题。


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，具有大视场角、高像素的优点。
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：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为凸面，所述第三透镜的像侧面为凸面；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，所述第五透镜的像侧面为凹面；具有正光焦度的第六透镜，所述第六透镜的物侧面为凹面，所述第六透镜的像侧面为凸面；具有负光焦度的第七透镜，所述第七透镜的物侧面在近光轴处为凸面，所述第七透镜的像侧面在近光轴处为凹面；具有正光焦度的第八透镜，所述第八透镜的物侧面在近光轴处为凸面，所述第八透镜的像侧面在近光轴处为凹面；其中，所述第二透镜、所述第四透镜、所述第五透镜、所述第六透镜、所述第七透镜以及所述第八透镜均为塑胶非球面镜片，所述第一透镜以及所述第三透镜均为玻璃球面镜片。
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，采用2片玻璃镜片+6片塑胶镜片组成，通过特定的表面形状搭配和合理的光焦度分配，使得光学镜头具有大视场角和高像素，同时通过合理地选取第一透镜和第三透镜的玻璃材料，可以有效矫正系统色差。
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f-θ畸变曲线图；
图3为本发明第一实施例的光学镜头的场曲曲线图；图4为本发明第一实施例的光学镜头的垂轴色差曲线图；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f-θ畸变曲线图；图7为本发明第二实施例的光学镜头的场曲曲线图；图8为本发明第二实施例的光学镜头的垂轴色差曲线图；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f-θ畸变曲线图；图11为本发明第三实施例的光学镜头的场曲曲线图；图12为本发明第三实施例的光学镜头的垂轴色差曲线图；图13为本发明第四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：第一透镜、第二透镜、第三透镜、光阑、第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜、第八透镜以及滤光片。
13.其中，第一透镜具有负光焦度，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，第二透镜的像侧面为凹面；第三透镜具有正光焦度，第三透镜的物侧面为凸面，第三透镜的像侧面为凸面；第四透镜具有正光焦度，第四透镜的物侧面为凸面，第四透镜的像侧面为凸面；第五透镜具有负光焦度，第五透镜的像侧面为凹面；第六透镜具有正光焦度，第六透镜的物侧面为凹面，第六透镜的像侧面为凸面；第七透镜具有负光焦度，第七透镜的物侧面在近光轴处为凸面，第七透镜的像侧面在近光轴处为凹面；第八透镜具有正光焦度，第八透镜的物侧面在近光轴处为凸面，第八透镜的像侧面在近光轴处为凹面。
14.其中，第一透镜以及第三透镜为玻璃球面镜片，第二透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜以及第八透镜均为塑胶非球面镜片。本发明通过玻璃与塑胶材料的混合搭配，以及合理约束各透镜的面型及光焦度，使其结构紧凑，实现了大视场角和高像素的均衡。
15.在一些实施方式中，所述光学镜头满足以下条件式：0.1＜f/ttl＜0.2；（1）
其中，f表示所述光学镜头的有效焦距，ttl表示所述光学镜头的光学总长。满足条件式（1）时，可控制镜头的有效焦距与光学总长的比值，有利于缩短镜头的光学总长。
16.在一些实施方式中，所述光学镜头满足以下条件式：(fov*f)/h＞40；（2）其中，fov表示所述光学镜头的最大视场角，f表示所述光学镜头的有效焦距，h表示所述光学镜头最大视场角所对应的像高。满足条件式（2）时，可满足光学镜头对大视场角的需求，使得拍摄范围更广，以及在光线不足时可以具有较高的分辨率。
17.在一些实施方式中，所述光学镜头满足以下条件式：-0.18《f / (f1+f2)《-0.12； (3)-0.3《f / f1《-0.1； (4)其中，f表示所述光学镜头的有效焦距，f1表示所述第一透镜的有效焦距，f2表示所述第二透镜的有效焦距。满足条件式(3)和条件式(4)时，可以合理搭配第一透镜和第二透镜的焦距，调整入射光线角度，有利于减小后续透镜的口径和减小镜头的光学总长。
18.在一些实施方式中，所述光学镜头满足以下条件式：1.5《f/epd《2.3；（5）其中，f表示所述光学镜头的有效焦距，epd表示所述光学镜头的入瞳直径。满足条件式（5）时，可以通过合理分配透镜的光焦度，减小镜头的像差，同时通过约束焦距与入瞳直径的比值，可以增加系统的光通量，增强暗环境下的成像效果，减小边缘视场的像差。
19.在一些实施方式中，所述光学镜头满足以下条件式：1《dm2/dm6《1.5；（6）其中，dm2表示所述第二透镜的有效口径，dm6表示所述第六透镜的有效口径。满足条件式（6）时，可以限制第二透镜至第六透镜的口径，有利于实现光学镜头体积小型化。
20.在一些实施方式中，所述光学镜头满足以下条件式：0.6《sag11/sag12《1；（7）其中，sag11表示所述第一透镜的物侧面有效口径处的矢高，sag12表示所述第一透镜的像侧面有效口径处的矢高。满足条件式（7）时，能够合理的控制第一透镜的弯曲程度，降低第一透镜的成型难度，从而降低加工敏感度，提高量产率。
21.在一些实施方式中，所述光学镜头满足以下条件式：3《(ct6+ct7+ct8)/(t67+t78)《10；（8）其中，ct6表示所述第六透镜的中心厚度，ct7表示所述第七透镜的中心厚度，ct8表示所述第八透镜的中心厚度，t67表示所述第六透镜与所述第七透镜在光轴上的空气间距，t78表示所述第七透镜与所述第八透镜在光轴上的空气间距。满足条件式（8）时，能够合理地控制第六透镜至第八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。
22.在一些实施方式中，所述光学镜头满足以下条件式：4《r11/f《9；（9）其中，r11表示所述第一透镜的物侧面的曲率半径，f表示所述光学镜头的有效焦距；满足条件式（9）时，可以有效扩大镜头的视场角，收集大视场光线，提供更广的视野，便于在暗弱光线下拍摄。
23.在一些实施方式中，所述光学镜头满足以下条件式：2.4《r71/r72《7；（10）其中，r71表示所述第七透镜的物侧面的曲率半径，r72表示所述第七透镜的像侧面的曲率半径。满足条件式（10）时，能够合理的控制第七透镜的面型，有利于校正光学镜头的球差和畸变。
24.在一些实施方式中，所述光学镜头满足以下条件式：34《v6-v7 《36；(11)34《v8-v7《36；(12)其中，v6表示所述第六透镜的阿贝数，v7表示所述第七透镜的阿贝数，v8表示所述第八透镜的阿贝数。满足条件式（11）和条件式（12）时，通过合理搭配第六、七、八透镜的选材，有利于光学镜头的色差矫正以及解像力的提升。
25.作为一种实施方式，采用两片玻璃球面镜片和六片塑胶非曲面镜片的玻塑混合搭配结构，以实现大视场角和高像素的均衡。其中，第一透镜以及第三透镜是玻璃球面材质，通过玻璃自身低色散的特点，有效矫正了光学系统的几何色差；第二透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜以及第八透镜是塑胶非球面镜片，采用非球面镜片，可以有效降低成本、修正像差，提供更高性价比的光学性能产品。
26.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。
27.在本发明各个实施例中，当透镜采用非球面透镜时，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。
28.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s19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、第七透镜l7、第八透镜l8以及滤光片g1。
29.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在近光轴处为凹面，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为凸面，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在近光轴处为凸面，第五透镜的像侧面s10为凹面；第六透镜l6具有正光焦度，第六透镜的物侧面s11为凹面，第六透镜的像侧面s12为凸面；第七透镜l7具有负光焦度，第七透镜的物侧面s13在近光轴处为凸面，第七透镜的像侧面s14在近光轴处为凹面；第八透镜l8具有正光焦度，第八透镜的物侧面s15在近光轴处为凸面，第八透镜的像侧面s16在近光轴处为凹面；滤光片g1的物侧面为s17、像侧面为s18。
30.其中，第二透镜l2、第四透镜l3、第五透镜l5、第六透镜l6、第七透镜l7以及第八透镜l8均为塑胶非球面镜片，第一透镜l1以及第三透镜l3为玻璃球面镜片。
31.具体的，本实施例提供的光学镜头100的各透镜的设计参数如表1所示。
32.表1本实施例中，光学镜头100中各个透镜的非球面参数如表2所示。
33.表2
请参照图2、图3以及图4，所示分别为光学镜头100的f-θ畸变曲线图、场曲曲线图、垂轴色差曲线图。从图中可以看出，光学镜头100的f-θ畸变在
±
13%以内，场曲的偏移量控制在
±
0.07mm以内，垂轴色差的偏移量控制在
±
4微米以内，说明光学镜头100的畸变、场曲、垂轴色差得到良好矫正。
34.第二实施例请参阅图5，所示为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，本实施例中，第二透镜的物侧面s3为凹面，各透镜面型的曲率半径、非球面系数、厚度有所差异。
35.具体的，本实施例提供的光学镜头200的设计参数如表3所示。
36.表3
本实施例中，光学镜头200中各个透镜的非球面参数如表4所示。
37.表4请参照图6、图7以及图8，所示分别为光学镜头200的f-θ畸变曲线图、场曲曲线图、垂轴色差曲线图。从图中可以看出，光学镜头200的f-θ畸变在
±
25%以内，场曲的偏移量控制在
±
0.08mm以内，垂轴色差的偏移量控制在
±
4微米以内，说明光学镜头200的畸变、场曲、垂轴色差得到良好矫正。
38.第三实施例
请参照图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，本实施例的光学镜头300与上述第一实施例大致相同，不同之处主要在于各透镜面型的曲率半径、非球面系数、厚度有所差异。
39.具体的，本实施例提供的光学镜头300的设计参数如表5所示。
40.表5本实施例中，光学镜头300中各个透镜的非球面参数如表6所示。
41.表6
请参照图10、图11以及图12，所示分别为光学镜头300的f-θ畸变曲线图、场曲曲线图、垂轴色差曲线图。从图中可以看出，光学镜头300的f-θ畸变在
±
55%以内，场曲的偏移量控制在
±
0.11mm以内，垂轴色差的偏移量控制在
±
4微米以内，说明光学镜头300的畸变、场曲、垂轴色差得到良好矫正。
42.请参阅表7，所示为上述三个实施例中提供的光学镜头分别对应的光学特性，包括光学镜头的视场角2θ、光学总长ttl、实际半像高ih、有效焦距f、入瞳直径epd，以及与前述的每个条件式对应的相关数值。
43.表7与现有技术相比，本发明提供的光学镜头至少具有以下优点：（1）由于玻璃的透光性更好、折射率更高，本发明提供的光学镜头中通过采用2片玻璃镜片+6片塑胶镜片，可与目前主流的8片塑胶镜头的光学质量基本一致，且透光率及光学性能更优秀，实现了镜头高像素。
44.（2）本发明提供的光学镜头，采用八片玻塑混合镜片，通过特定的表面形状搭配和合理的光焦度分配，满足了镜头大视场角的需求，同时结构更加紧凑（ttl＜15.2mm），且具有大光圈、高像素、低敏感性、良好解像力等优点。
45.第四实施例请参阅图13，所示为本发明第四实施例提供的成像设备400，该成像设备400可以包括成像元件410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410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。
46.该成像设备400可以是智能手机、平板电脑、监控设备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。
47.本实施例提供的成像设备400包括光学镜头100，由于光学镜头100具有大视场角、高像素的优点，具有光学镜头100的成像设备400也具有大视场角、高像素的优点。
48.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。
49.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，本发明的保护范围应以所附权利要求为准。