一种光学镜头组件

摘要

本发明涉及光学领域，提供一种光学镜头组件，包括同轴且自物方至像方依次排列的第一透镜和第二透镜以及位于第二透镜后面的固定光阑，所述第一透镜具有面向物方的凸的非球面的第一表面及面向像方的凹的非球面的第二表面，第二透镜具有面向物方的凸的非球面的第三表面及面向像方的凸的非球面的第四表面；所述光学镜头组件满足以下条件：L/f＞3.3；f1＜0；f2＞0；其中f为整个光学镜头组件的有效焦距值；L为光学系统总长；f1为第一透镜的有效焦距值；f2为第二透镜的有效焦距值。本发明的只采用负、正屈光度组合的两片透镜，能尽可能收束较多边缘光线，有效增加像面亮度，减小系统主光线出射角，并使轴外像差得到良好校正。

权利要求

1.一种光学镜头组件，包括透镜组和固定光阑，其特征在于，所述透镜组包括同轴且自物方至像方依次排列的第一透镜和第二透镜，所述第一透镜具有面向物方的凸的非球面的第一表面及面向像方的凹的非球面的第二表面，第二透镜具有面向物方的凸的非球面的第三表面及面向像方的凸的非球面的第四表面；第一透镜具有负屈光度，第二透镜具有正屈光度；所述固定光阑位于第二透镜的第四表面上或者位于第二透镜的后面像方空间；所述光学镜头组件满足以下条件：L/f＞3.3；f1＜0；f2＞0；

其中f为整个光学镜头组件的有效焦距值；L为光学系统总长；f1为第一透镜的有效焦距值；f2为第二透镜的有效焦距值。

2.如权利要求1所述光学镜头组件，其特征在于，还包括滤光片，所述滤光片位于第二透镜的后面像方空间；所述滤光片为一玻璃平板，所述玻璃平板的前后表面均镀覆有一层红外截至滤膜。

3.如权利要求1所述光学镜头组件，其特征在于，所述第一表面、第二表面、第三表面或第四表面的面型符合如下公式：其中：z为以各非球面与光轴交点为起点，垂直光轴方向的轴向值，k为二次曲面系数，c为镜面中心曲率，c＝1/R，其中R为镜面中心曲率半径，r为镜面中心高度；a1、a2、a3、a4、a5、a6、a7、a8为非球面系数。

4.如权利要求1所述光学镜头组件，其特征在于，所述第一透镜的材料为光学塑料或光学玻璃；所述第二透镜材料为光学塑料或光学玻璃。

5.如权利要求4所述光学镜头组件，其特征在于，所述第一透镜和第二透镜的材料均为光学塑料。

6.如权利要求5所述光学镜头组件，其特征在于，所述第一透镜的材料为折射率＞

1.58，色散值＜35的光学材料，第二透镜的材料为折射率＜1.55，色散值＞50的光学材料。

7.如权利要求6所述光学镜头组件，其特征在于，所述第一透镜的材料为聚碳酸脂，折射率和色散分别为n1＝1.585，v1＝29.9；所述第二透镜的材料为非晶型聚烯烃，折射率和色散分别为n1＝1.525，v1＝56。

8.如权利要求5所述光学镜头组件，其特征在于，所述第一透镜的材料为折射率＜1.55，色散值＞50的光学材料，所述第二透镜的材料为折射率＜1.55，色散值＞50的光学材料。

9.如权利要求8所述光学镜头组件，其特征在于，所述第一透镜和第二透镜的材料均为非晶型聚烯烃，折射率和色散分别为n2＝1.525，v2＝56。

说明书

一种光学镜头组件

技术领域

[0001] 本发明涉及光学器件，具体涉及一种光学镜头组件。

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。现有的光学成像镜头类产品，往往注重优秀的成像品质，对收光量关注较少，业内默认的通光孔径为F.NO＝2.8。而伴随着同时数码产品不断更新换代，sensor技术的发展，因而也迫使镜头设计不断地有所突破，能达到更大的通光量，以取得在PC camera，监视器材应用方面得到更好的效果。因此，F.NO为2.0，1.8等大光阑孔径的镜头设计将得到越来越多的重视。但在光学设计中，大光阑孔径也意味着光束更难以有效聚焦，更多的杂散光和综合像差，如何在保证大通光量的同时有效消像差，得到良好的成像效果，并尽可能的降低生产成本，具备良好的加工性，适应工业上大批量产将是光学设计的难点和重点。

发明内容

[0003] 本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种光学镜头组件，满足通光量大，同时能有效校正各种像差。

[0004] 本发明提供的技术方案是，一种光学镜头组件，包括透镜组和固定光阑，其中，所述透镜组包括同轴且自物方至像方依次排列的第一透镜和第二透镜，所述第一透镜具有面向物方的凸的非球面的第一表面及面向像方的凹的非球面的第二表面，第二透镜具有面向物方的凸的非球面的第三表面21及面向像方的凸的非球面的第四表面；第一透镜具有负屈光度，第二透镜具有正屈光度；所述固定光阑位于第二透镜的第四表面上或者位于第二透镜的后面像方空间；所述光学镜头组件满足以下条件：

[0005] L/f＞3.3；f1＜0；f2＞0；

[0006] 其中f为整个光学镜头组件的有效焦距值；L为光学系统总长；f1为第一透镜的有效焦距值；f2为第二透镜的有效焦距值。

[0007] 本发明的有益效果是：只采用两片透镜和固定光阑，四个非球面设计，采用负、正屈光度组合，其第一透镜前表面凸向物方，第一透镜后表面凸向物方，第二透镜前表面凸向物方，第二透镜后表面凸向像方，可减小系统主光线出射角，并使轴外像差得到良好校正。光阑靠后，可以一定程度的较小球差和像散。同时，光阑靠近成像面，有利于经过成像系统的出射光线CRA(主光线出射角)能尽量小，对边缘光线的成像亮度也有一定提升效果。光阑靠近成像面，处于所有镜片的后方，其第一透镜呈弧度弯曲向成像面，有效承接边缘光线，满足大孔径光阑时，边缘光线仍能够较好的聚合。

附图说明

[0008] 图1是本发明光学镜头组件实施例一的结构示意图；

[0009] 图2是本发明光学镜头组件实施例二的结构示意图；

[0010] 图3实施例二的光学镜头组件MTF(光学传递函数)图；

[0011] 图4实施例二的光学镜头组件场曲示意图；

[0012] 图5实施例二的光学镜头组件畸变示意图；

[0013] 图6是本发明光学镜头组件实施例三的光学组件结构示意图；

[0014] 图7实施例三的光学镜头组件MTF(光学传递函数)图；

[0015] 图8实施例三的光学镜头组件场曲示意图；

[0016] 图9实施例三的光学镜头组件畸变示意图。

具体实施方式

[0017] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，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] 实施例一：

[0019] 如图1所示，本发明实施例提供的一种光学镜头组件，包括透镜组和固定光阑3，所述透镜组包括同轴且自物方至像方依次排列的第一透镜1和第二透镜2，所述第一透镜1具有面向物方的第一表面11及面向像方的第二表面12，第二透镜2具有面向物方的第三表面21及面向像方的第四表面22；上述第一表面11和第二表面12均为非球面；所述第一表面11为凸面，第二表面12为凹面；上述第三表面21和第四表面22均为非球面；所述第三表面21为凸面，第四表面22为凸面；第一透镜1整体上具有负屈光度，第二透镜2整体上具有正屈光度。所述固定光阑3位于第二透镜2的第四表面上或者位于第二透镜2的后面像方空间；所述光学镜头组件满足以下条件：

[0020] L/f＞3.3；f1＜0；f2＞0；

[0021] 其中f为整个光学镜头组件的有效焦距值；L为光学系统总长；f1为第一透镜的有效焦距值；f2为第二透镜的有效焦距值；镜头组件总长及各透镜有效焦距值之间的关系的限定，在满足大孔径的前提下，缩短了镜头的总长，并对各象差，进行良好的矫正，得到了较好的光学性能。

[0022] 本发明实施例的光学镜头组件为大孔径的光学设计，光阑位于第二透镜的后面，可以一定程度的较小球差和像散。同时，光阑靠近成像面，有利于经过成像系统的出射光线CRA(主光线出射角)能尽量小，对边缘光线的成像亮度也有一定提升效果。光阑靠近成像面，处于所有镜片的后方，其第一透镜呈弧度弯曲向成像面，有效承接边缘光线，使得在大孔径光阑的前提下，边缘光线仍能够较好的聚合。

[0023] 进一步，所述第一透镜的材料可以为光学塑料也可以为光学玻璃；所述第二透镜材料可以为光学塑料也可以为光学玻璃。

[0024] 进一步，本发明的光学镜头组件还包括滤光片，所述滤光片在图1中未示出。所述滤光片具有面向物方的前表面和面向像方的后表面。所述滤光片为一玻璃平板，玻璃平板的前后表面均镀覆有一层红外截至滤膜(IR-cut Coating)，以滤除来自于被摄物反射光线中的红外光线，从而提高成像质量。

[0025] 进一步地，所述非球面的面形符合如下公式：

[0026]

[0027] 其中：z为以各非球面与光轴交点为起点，垂直光轴方向的轴向值，k为二次曲面系数，c为镜面中心曲率，c＝1/R，其中R为镜面中心曲率半径，r为镜面中心高度；a1、a2、a3、a4、a5、a6、a7、a8为非球面系数。

[0028] 本发明的有益效果是：其只采用两片透镜和位于透镜后的固定光阑，四个非球面设计，采用正、负屈光度组合，由此，能尽可能收束较多边缘光线，有效增加像面亮度，在大孔径光阑的系统中，仍能够很好的聚合边缘光线。进行良好的矫正，得到了较好的光学性能，并且易于加工，有利于成本降低。

[0029] 实施例二：

[0030] 图2是本发明光学镜头组件实施例二的结构示意图，参照图2，提出本发明的第二实施例，本实施例为在实施例一的基础上，进一步提出了镜头组件的相关参数如下：

[0031] 镜片参数：

[0032]类型 曲率半径(R) 二次曲面系数(k) 厚度(dmm)
第一表面 8.074533 -61.72694 2.80
第二表面 -5.721327 13.73578 2.05
第三表面 -9.945894 91.41678 0.9
第四表面 -1.92936 -2.27452 0.1
滤光片前表面 0.9
滤光片后表面 2.0
像面 0

[0033] 非球面系数：

[0034] 第一表面：(非球面)

[0035] a1：-0.12711201

[0036] a2：0.022288763

[0037] a3：-0.001871822

[0038] a4：6.199145e-005

[0039] a5：2.8747284e-005

[0040] a6：-5.9170367e-006

[0041] a7：4.9221476e-007

[0042] a8：-1.5570923e-008

[0043] 第二表面：(非球面)

[0044] a1：0.087099462

[0045] a2：0.027467755

[0046] a3：0.054744908

[0047] a4：0.014972848

[0048] a5：-0.11966942

[0049] a6：0.1500139

[0050] a7：-0.078355407

[0051] a8：0.015828352

[0052] 第三表面(非球面)：

[0053] a1：0.21184653

[0054] a2：0.067924825

[0055] a3：-0.072321909

[0056] a4：0.28656274

[0057] a5：-0.32760408

[0058] a6：0.15827438

[0059] a7：-0.024342645

[0060] a8：0.039877215

[0061] 第四表面(非球面)：

[0062] a1：0.029597608

[0063] a2：0.073319831

[0064] a3：-0.25080069

[0065] a4：1.0412002

[0066] a5：-1.7387942

[0067] a6：0.39323287

[0068] a7：2.4360358

[0069] a8：-2.1151889

[0070] 表中厚度d为此面距离下个面的距离，该镜头的总长L＝8.72mm，有效焦距值f＝2.3mm，第一透镜的有效焦距值f1＝-14.68mm，第二透镜的有效焦距值f2＝2.57mm，光圈数FNO.＝1.8。

[0071] 本实施例中，优选地，第一透镜的材料为折射率＞1.58，色散值＜35的光学材料，其中优选塑胶材料PC(聚碳酸脂)，折射率和色散分别为n1＝1.585，v1＝29.9；第二透镜的材料为折射率＜1.55，色散值＞50的光学材料，其中优选塑胶材料ZEONEX(非晶型聚烯烃)，折射率和色散分别为n1＝1.525，v1＝56。

[0072] 图3是本发明实施例二的光学镜头组件的调制传递函数(ModulationTransfer Function，简称MTF)曲线图，图中横轴表示空间频率，单位：线对每毫米(lp/mm)；纵轴表示调制传递函数(MTF)的数值，所述MTF的数值用来评价镜头的成像质量，取值范围为0-1，MTF曲线越高越直表示镜头的成像质量越好，对真实图像的还原能力越强。从图2可以看出，各视场子午方向(T)和弧矢方向(S)方向的MTF曲线很靠近，其表明：该镜头组件在各个视场，子午方向(T)和弧矢方向(S)这两个方向的成像性能具有良好的一致性，能保证镜头组件在整个成像面上都能清晰成像，而不会出现中间清晰、边缘模糊的情况。

[0073] 图4和图5分别是本发明实施例二的光学镜头组件的场曲和畸变图，从图4和图5可以看出，该光学镜头组件的场曲小于0.10mm，畸变小于2％；能够配合市场上主流的互补金属氧化物半导体(CMOS)/电荷藕合器件(ChargeCoupled Device，简称CCD)影像传感器接收的要求。

[0074] 因此本发明提供的实施例可以在大孔径光阑的情况下，确保对边缘光线的有效聚合，特别是非点象差和畸变象差进行良好矫正，并得到理想的光学性能。

[0075] 实施例三：

[0076] 图6是本发明光学镜头组件实施例二的结构示意图，参照图6，提出本发明的第二实施例，本实施例为在实施例一的基础上，进一步提出了镜头组件的相关参数如下：

[0077] 镜片参数：

[0078]类型 曲率半径(R) 二次曲面系数(k) 厚度(dmm)
第一表面 9.226689 -78.91152 2.87
第二表面 -5.647945 13.8713 2
第三表面 -7.961955 33.04664 0.78
第四表面 -1.713565 -1.78347 0.1
滤光片前表面 0.9
滤光片后表面 2.1
像面 0

[0079] 非球面系数：

[0080] 第一表面(非球面)：

[0081] a1：-0.13239387

[0082] a2：0.020306834

[0083] a3：-0.0012555407

[0084] a4：-4.8945981e-005

[0085] a5：3.6343123e-005

[0086] a6：-5.6776908e-006

[0087] a7：4.2806789e-007

[0088] a8：-1.2934519e-008

[0089] 第二表面(非球面)：

[0090] a1：0.077256729

[0091] a2：0.034000851

[0092] a3：0.045795885

[0093] a4：0.022027939

[0094] a5：-0.11722743

[0095] a6：0.14781171

[0096] a7：-0.07995089

[0097] a8：0.017039045

[0098] 第三表面(非球面)：

[0099] a1：0.205314

[0100] a2：0.064978991

[0101] a3：-0.062151404

[0102] a4：0.23670167

[0103] a5：-0.29495838

[0104] a6：0.15408275

[0105] a7：0.043278214

[0106] a8：-0.04376997

[0107] 第四表面(非球面)：

[0108] a1：0.05117695

[0109] a2：0.071381312

[0110] a3：-0.24183093

[0111] a4：1.0182805

[0112] a5：-1.7271247

[0113] a6：0.083196504

[0114] a7：3.4308349

[0115] a8：-2.9498988

[0116] 表中厚度d为此面距离下个面的距离，该镜头的总长L＝7.77mm，有效焦距值f＝2.4mm，第一透镜的有效焦距值f1＝-3.3mm，第二透镜的有效焦距值f2＝1.92mm，光圈数FNO.＝1.8。

[0117] 本实施例中，第一透镜的材料为折射率＜1.55，色散值＞50的光学材料，其中优选塑胶材料ZEONEX，折射率和色散分别为n2＝1.525，v2＝56；第二透镜的材料为折射率＜1.55，色散值＞50的光学材料，其中优选塑胶材料ZEONEX，折射率和色散分别为n2＝1.525，v2＝56。

[0118] 图7是本发明实施例三的光学镜头组件的调制传递函数(ModulationTransfer Function，简称MTF)曲线图，图中横轴表示空间频率，单位：线对每毫米(lp/mm)；纵轴表示调制传递函数(MTF)的数值，所述MTF的数值用来评价镜头的成像质量，取值范围为0-1，MTF曲线越高越直表示镜头的成像质量越好，对真实图像的还原能力越强。从图2可以看出，各视场子午方向(T)和弧矢方向(S)方向的MTF曲线很靠近，其表明：该镜头组件在各个视场，子午方向(T)和弧矢方向(S)这两个方向的成像性能具有良好的一致性，能保证镜头组件在整个成像面上都能清晰成像，而不会出现中间清晰、边缘模糊的情况。

[0119] 图8和图9分别是本发明实施例三的光学镜头组件的场曲和畸变图，从图8和图9可以看出，该光学镜头组件的场曲小于0.10mm，畸变小于2％；能够配合市场上主流的互补金属氧化物半导体(CMOS)/电荷藕合器件(ChargeCoupled Device，简称CCD)影像传感器接收的要求。

[0120] 因此本发明提供的实施例可以在大孔径光阑的情况下，确保对边缘光线的有效聚合，特别是非点象差和畸变象差进行良好矫正，并得到理想的光学性能。

[0121] 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。