一种小型高解像力光学镜头

摘要

本发明提供一种小型高解像力光学镜头，包括镜头组，镜头组包括同轴且自物方至像方依次排列的第一镜片，第二镜片及第三镜片，第一镜片为具有正折射率的非球面双凸镜片，包括凸向物方的第一非球面及第二非球面；第二镜片为具有负屈光度的非球面负透镜，包括第三非球面及第四非球面；第三非球面为凹面，第四非球面为凸面，第三非球面与第二非球面相对述第三镜片为具有正屈光度的非球面正透镜，包括第五非球面及第六非球面，第五非球面为凸面，第六非球面为凹面，第五非球面与第四非球面相对。上述小型高解像力光学镜头的各个镜片的结构可以有效抑止杂散光；通过对各个镜片的结构，排列方式的配置，可以有效缩减镜头总高且获得高的成像质量。

权利要求

1.一种小型高解像力光学镜头，包括镜头组，所述镜头组包括同轴且自物方至像方依次排列的第一镜片，第二镜片及第三镜片，其特征在于：所述第一镜片为具有正屈光度的非球面双凸镜片，其包括凸向物方的第一非球面及第二非球面；所述第二镜片为具有正屈光度的非球面正透镜，其包括第三非球面及第四非球面；所述第三非球面为凹面，第四非球面为凸面，第三非球面与第二非球面相对；所述第三镜片为具有负屈光度的非球面负透镜，其包括第五非球面及第六非球面，所述第五非球面为凸面，第六非球面为凹面，第五非球面与第四非球面相对；所述第二非球面的凸面中心向物方凹陷，两侧向像方凸出；所述第一镜片、第二镜片及第三镜片的焦距分别为f1，f2，f3，所述镜头组的焦距为F，镜头光学总长为L，光学后焦为Lh，其中，L/F≤1.2，f1＞0，f2＞0，f3＜0，0.8＜f1/F＜1，0.39＜Lh/L＜0.41。

2.如权利要求1所述的小型高解像力光学镜头，其特征在于：所述第一镜片的中心厚度＜1.0mm，第二镜片的中心厚度＜0.6mm，第三镜片的中心厚度＜1mm。

3.如权利要求1所述的小型高解像力光学镜头，其特征在于：所述第一非球面的曲率半径为L1R1，第二非球面的曲率半径为L1R2，其中，5.2＜L1R2/L1R1＜5.9。

4.如权利要求3所述的小型高解像力光学镜头，其特征在于：所述第五非球面及第六非球面的曲率半径分为L3R1和L3R2，其中，1.1＜L3R1/L3R2＜1.9。

5.如权利要求4所述的小型高解像力光学镜头，其特征在于：所述第一镜片，第二镜片的折射率分别为n1、n2，阿贝系数分别为v1、v2；其中，n2＞n1，v1＞v2。

6.如权利要求1所述的小型高解像力光学镜头，其特征在于：所述光学镜头还包括面向物方的光阑，所述光阑置于第一镜片之前。

7.如权利要求1所述的小型高解像力光学镜头，其特征在于：所述光学镜头还包括红外滤光片，所述红外滤光片是具有红外滤光作用的平板玻璃，置于第三镜片之后。

8.如权利要求1所述的小型高解像力光学镜头，其特征在于：所述第一镜片、第二镜片及第三镜片为轴对称式镜片，材质皆为塑料。

说明书

一种小型高解像力光学镜头

【技术领域】

[0001] 本发明涉及一种数码摄像产品，尤其涉及一种小型高解像力成像用光学镜头。【背景技术】

[0002] 在数码成像设备中，光学成像镜头是尤为重要的组件，镜头的像质直接决定了数码成像设备的成像性能。数码产品不断更新换代，日趋向轻薄短小方向发展，因而对配备在数码成像设备中的光学镜头有了越来越高的要求。特别是在百万象素以上的镜头模块中，为了保证高的成像品质和亮度，需要缩小出射角度，数码成像系统需要较大的空间来屈折光线，因此常使用3-4片镜片组成的结构，使得数码成像设备总高一般都在5mm以上。如在数码产品中采用三片塑料非球面镜片，焦距在4.8左右，总长达到了8mm，这种产品长度远远达不到轻薄短小的要求。

[0003] 如强调镜组尺寸小的数码产品，适配1/4英寸的显示器时，镜头总高仍会达到5.3mm，在这种情况下总高每缩减0.1mm都会对成像品质造成极大的损害，且不可避免的会增多杂散光，系统敏感度会增大，由此造成生产上的公差过严，不利于批量生产。

[0004] 综上所述，上述数码产品不能同时兼顾缩减镜头高度和高解像力，且不能适合批量生产。【发明内容】

[0005] 本发明所要解决的技术问题在于提供一种小型高解像力光学镜头，其镜头总高短且成像质量高。

[0006] 为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：提供一种小型高解像力光学镜头，包括镜头组，所述镜头组包括同轴且自物方至像方依次排列的第一镜片，第二镜片及第三镜片，所述第一镜片为具有正屈光度的非球面双凸镜片，其包括凸向物方的第一非球面及第二非球面；所述第二镜片为具有正屈光度的非球面正透镜，其包括第三非球面及第四非球面；所述第三非球面为凹面，第四非球面为凸面，第三非球面与第二非球面相对；所述第三镜片为具有负屈光度的非球面负透镜，其包括第五非球面及第六非球面，所述第五非球面为凸面，第六非球面为凹面，第五非球面与第四非球面相对。所述第二非球面的凸面中心向物方凹陷，两侧向像方凸出。所述第一镜片、第二镜片及第三镜片的焦距分别为f1，f2，f3，所述镜头组的焦距为F，镜头光学总长为L，光学后焦为Lh，其中，L/F≤1.2，f1＞0，f2＞0，f3＜0，0.8＜f1/F＜1，0.39＜Lh/L＜0.41。

[0007] 与现有技术相比较，上述小型高解像力光学镜头设有从物方至像方依次排列的第一镜片、第二镜片及第三镜片，第一镜片为双凸正透镜，第二镜片为凹向物面的负透镜，第三镜片为凸向物面的正透镜，各个镜片的结构能将各视场光束，可以有效抑止杂散光；通过对镜片组的各个镜片的结构，排列方式的配置，可以有效缩减镜头总高同时获得高的成像质量。【附图说明】

[0008] 图1是本发明一较佳实施例光学镜头光学组件的结构示意图；

[0009] 图2是第一种较佳参数方案光学镜头MTF(光学传递函数)的示意图；

[0010] 图3是图2参数方案光学镜头畸变的示意图；

[0011] 图4是图2参数方案光学镜头的场曲示意图；

[0012] 图5是图2参数方案光学镜头像面照度的示意图；

[0013] 图6是第二种较佳参数方案光学镜头MTF(光学传递函数)的示意图；

[0014] 图7是图6参数方案光学镜头畸变的示意图；

[0015] 图8是图6参数方案光学镜头场曲的示意图；

[0016] 图9是图6参数方案光学镜头像面照度的示意图。【具体实施方式】

[0017] 为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

[0018] 请参阅图1至图9，是本发明小型高解像力光学镜头的一较佳实施例，所述光学镜头包括镜片组1和光阑(图中未标示)，所述光阑置于镜片组1的最前端，面向物方，易于加工处理控制，同时使得光学镜头紧凑短小，图中以Zobj代表物方。

[0019] 所述镜片组1包括同轴且依次排列的第一镜片10，第二镜片12，第三镜片14，红外滤光片16，所述第一镜片10、第二镜片12、第三镜片14及红外滤光片16均关于光轴2对称。

[0020] 所述第一镜片10的前方为光阑，第一镜片10为具有正屈光度的非球面双凸镜片，其包括第一非球面102(前表面)及第二非球面104(后表面)，二者均为凸面。所述第一非球面102面向物方，第二非球面104为较平缓凸面，中心向物方凹陷，两侧向像方凸出，可平衡光学系统中产生的像散和场曲。第一镜片10的中心厚度＜1.0mm。

[0021] 所述第二镜片12置于第一镜片10后，为具有负屈光度的非球面负透镜，其包括第三非球面120(前表面)及第四非球面122(后表面)。所述第三非球面120为凹面，第四非球面122为凸面，所述第三非球面120与第一镜片10的第二非球面104相对。第二镜片12的中心厚度＜0.6mm。

[0022] 所述第三镜片14置于第二镜片12之后，具有正屈光度，为弓形非球面正透镜，其包括第五非球面140(前表面)及第六非球面142。所述第五非球面140为凸面，第六非球面142为凹面，所述第五非球面140的中心凸向物方，第五非球面140与第二镜片12的第四非球面122相对。第三镜片14的中心厚度＜1mm。第一镜片10、第二镜片12及第三镜片14的中心厚度的合理配比关系能保障成像质量良好，同时由于镜组要求总长很小，因此厚度不能做得太大。

[0023] 所述红外滤光片16是具有红外滤光作用的平板玻，不影响光学系统的焦距。所述红外滤光片16设在第三镜片14之后，与第三镜片14的第六非球面142相对。上述镜片形状皆为轴对称式镜片，材质皆为塑料。

[0024] 第一镜片10的第一非球面102曲率半径为L1R1，第二非球面104曲率半径为L1R2，满足下列条件：5.2＜L1R2/L1R1＜5.9。

[0025] 第三镜片14的第五非球面140及第六非球面142的曲率半径分为L3R1和L3R2，两者满足关系：1.1＜L3R1/L3R2＜1.9。

[0026] 第一镜片10，第二镜片12和第三镜片14的焦距分别为f1，f2，f3，该镜组的焦距为F，镜头光学总长(光学组件面向物面的第一面至成像面的距离)为L，光学后焦(光学组件不包括滤光片时最后一面至成像面的距离)为Lh，满足下列条件：

[0027] L/F≤1.2，f1＞0，f2＞0，f3＜0，0.8＜f1/F＜1，0.39＜Lh/L＜0.41。

[0028] 第一镜片10，第二镜片12的折射率分别为n1、n2，阿贝(Abbe number)系数为分别为v1、v2；分别满足下列条件：n2＞n1，v1＜V2。

[0029] 上述第一镜片10、第二镜片12及第三镜片14可以通过调整非球面系数来提高镜头成像性能。其中，所述第一非球面102，第二非球面104，第三非球面120，第四非球面122，第五非球面140，第六非球面142的设计皆需满足以下的非球面公式：

[0030]

[0031] 其中：z为以各非球面与光轴2的交点为起点，垂直光轴2方向的轴向值，即镜面深度值，因所选的透镜形状为轴对称式镜片，故该非球面公式均取偶次项。其中各非球面系数通过以上公式确定非球面的形状；k为二次曲面系数；c＝1/R，其中R为镜面中心曲率半径，c为镜面中心曲率；r为镜面中心高度；a1，a2，a3，a4......为非球面系数。由于光学设计需要保护的就是镜组的形状结构等参数，上述所述的镜片形状定型，镜片的参数间就会存在一些固定的联系，可使参数间的关系同时满足上述不等式。

[0032] 本实施例举了两种较佳镜面中心曲率半径R值(镜面参数)及非球面系数a1，a2，a3，a4，a5，a6(非球面系数参数)的参数方案，第一种较佳参数方案请参照表1及表2，第二种较佳参数方案请参照表3及表4。

[0033] 表1镜面参数

[0034]类型 曲率半径(1/R) 厚度 材质
光阑 0 0
第一非球面102 0.68 0.6 n1＝1.525，v1＝55.95
第二非球面104 0.12 0.73
第三非球面120 -0.46 0.32 n2＝1.632，v2＝23.42
第四非球面122 -0.50 0.18
第五非球面140 0.69 0.69 n3＝1.525，v3＝55.95
第六非球面142 0.85 0.36
红外滤光片16 0 0.3 BK7

[0035] 表2非球面系数参数

[0036]类型 a1 a2 a3 a4 a5 a6
第一非球面102 0 -0.0269 -0.0903 0.2082 -0.6800 0.3032
第二非球面104 0 -0.0719 -0.1555 -0.1298 -0.0790 -0.0516
第三非球面120 -0.2508 0.3467 -1.7910 3.7204 -4.0723 1.2102
第四非球面122 0.0000 -0.2306 0.1278 0.1528 -0.0816 0
第五非球面140 0.1186 -0.1319 0.0694 -0.0154 0.0013 0
第六非球面142 -0.0961 -0.0350 0.0032 0.0023 -0.0005 0.0000[0037] 表中的厚度为两个球面之间的距离，如表2中，光阑厚度为0，即指光阑面到第一非球面102距离为0mm，第一非球面102厚度为0.54，即指第一非球面102到第二非球面
104的距离为0.54mm，由于第一非球面102和第二非球面104为同一片镜片第一镜片10的两面，此数据也就是指此片镜片的厚度为0.54mm。

[0038] 上述参数中F＝3.5，f1＝3.29，f2＝20.49，f3＝-82.44，L＝4.15，Lh＝1.63。镜头光学总长L＝4.15，L/F＜1.2，镜头更加轻薄短小，适应实际需要。

[0039] 表3镜面参数

[0040]类型 曲率半径(1/R) 厚度 材质
光阑 0 0
第一非球面 0.858067 0.54 n1＝1.534，v1＝55.23
第二非球面 0.162605 0.54
第三非球面 -0.36841 0.34 n2＝1.585，v2＝29.9
第四非球面 -0.64165 0.12
第五非球面 1.084281 0.62 n3＝1.534，v3＝55.23
第六非球面 1.979262 0.35
红外滤光片 0 0.3 BK7

[0041] 表4非球面系数参数

[0042]类型 a1 a2 a3 a4 a5 a6
第一非球面 0 0.051 0.086 -1.962 11.4 -16.395
第二非球面 0 -0.079 -0.920 4.106 -15.562 16.315
第三非球面 -0.459 0.436 -3.333 7.554 -3.893 -14.969
第四非球面 0 -0.407 0.326 0.570 -0.514 0
第五非球面 0.036 0.055 -0.059 0.016 -0.001 0
第六非球面 -0.706 -0.142 0.025 0.009 -0.003 1.99E-05[0043] 上述参数得出F＝2.94，f1＝2.64，f2＝5.2，f3＝-4.36，L＝3.6，Lh＝1.44。
镜头光学总长L＝3.6，L/F＜1.2，镜头轻薄短小，适应实际需要。

[0044] 本发明小型高解像力光学镜头包括有第一镜片10、第二镜片12及第三镜片14的镜片组1，第一镜片10为双凸正透镜，第二镜片12为凹向物面负透镜，第三镜片14为凸向物面的正透镜，各个镜片的结构能将各视场光束聚焦，特别是0.6-1视场入射光有效聚焦，可以有效抑止杂散光；通过对镜片组1的各个镜片的结构，排列方式的配置，可以有效缩减镜头总高同时获得高的成像质量。各个镜片均为塑料制成，成本低且简单。光学镜头还包括红外滤光片16，光阑置于整个镜片组1的最前端(面向物面端)，易于生产加工控制，而且使得整体结构简单，紧凑。

[0045] 本发明小型高解像力光学镜头适用于小型数码摄像系统，如数码相机，高象素手机摄像模组等系统的拍摄用光学镜头。

[0046] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。