光学镜头

摘要

本发明公开了一种光学镜头，该光学镜头沿光轴从物面到成像面依次包括：不具有光焦度的平板玻璃，具有负光焦度的第一透镜，其物侧面在近光轴处为凹面，像侧面为凹面；光阑；具有正光焦度的第二透镜；具有正光焦度的第三透镜，其物侧面在近光轴处为凸面且至少具有一个反曲点，像侧面为凸面；不具有光焦度的滤光片；所述光学镜头满足以下条件式：170＜f2/f3＜220；其中，f2表示所述第二透镜的有效焦距，f3表示所述第三透镜的有效焦距。本发明提供的光学镜头采用三片具有光焦度的非球面镜片，使得光学镜头具有良好的光学性能，同时至少具有超大视场角、小体积、小畸变的优点。

权利要求

1.一种光学镜头，其特征在于，沿光轴从物侧到成像面依次包括：平板玻璃、第一透镜、光阑、第二透镜、第三透镜以及滤光片；

所述第一透镜具有负光焦度，所述第一透镜的物侧面在近光轴处为凹面，所述第一透镜的像侧面为凹面；

所述第二透镜具有正光焦度；

所述第三透镜具有正光焦度，所述第三透镜的物侧面在近光轴处为凸面且至少具有一个反曲点，所述第三透镜的像侧面为凸面；

所述光学镜头满足以下条件式：

170＜f2/f3＜220；

其中，f2表示所述第二透镜的有效焦距，f3表示所述第三透镜的有效焦距。

2.根据权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，所述光学镜头满足以下条件式：

1.0＜CT1/CT12＜2.0；

其中，CT1表示所述第一透镜的中心厚度，CT12表示所述第一透镜与所述第二透镜在光轴上的空气间隔。

3.根据权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，所述光学镜头满足以下条件式：‑3.0＜f1/f＜ ‑1.0；

其中，f1表示所述第一透镜的有效焦距，f表示所述光学镜头的有效焦距。

4.根据权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，所述光学镜头满足以下条件式：

0.3＜R11/R32＜0.7；

其中，R11表示所述第一透镜物侧面的曲率半径，R32表示所述第三透镜像侧面的曲率半径。

5.根据权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，所述光学镜头满足以下条件式：

3.0＜R22/R31＜7.0；

其中，R22表示所述第二透镜像侧面的曲率半径，R31表示所述第三透镜物侧面的曲率半径。

6.根据权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，所述光学镜头满足以下条件式：

12.0＜CT2/CT23＜18.0；

1.0＜CT2/CT3＜1.5；

其中，CT2表示所述第二透镜的中心厚度，CT23表示所述第二透镜与所述第三透镜在光轴上的空气间隔，CT3表示所述第三透镜的中心厚度。

7.根据权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，所述光学镜头满足以下条件式：

0.48＜(CT1+CT2+CT3)/TTL＜0.58；

其中，CT1表示所述第一透镜的中心厚度，CT2表示所述第二透镜的中心厚度，CT3表示所述第三透镜的中心厚度，TTL表示所述第一透镜物侧面到成像面在光轴上的距离。

8.根据权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，所述光学镜头满足以下条件式：‑2.0＜R22/R32＜‑0.5；

其中，R22表示所述第二透镜像侧面的曲率半径，R32表示所述第三透镜像侧面的曲率半径。

9.根据权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，所述光学镜头满足以下条件式：

0.5＜f3/f＜1.1；

其中，f3表示所述第三透镜的有效焦距，f表示所述光学镜头的有效焦距。

10.根据权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，所述光学镜头满足以下条件式：

2.5＜TTL/FFL＜3.2；

其中，TTL表示所述第一透镜物侧面到成像面在光轴上的距离，FFL表示所述第三透镜像侧面到成像面在光轴上的距离。

说明书

光学镜头

技术领域

[0001] 本发明涉及成像镜头技术领域，特别是涉及一种光学镜头。

背景技术

[0002] 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薄化、全面屏、超高清成像等方向发展。随着全面屏概念的流行，屏下指纹识别技术应运而生，由于光学式屏下指纹识别系统具备体积小、总长短的优势，已被广泛应用于各种全面屏手机中，与此同时，对用于屏下指纹识别中的光学镜头的性能要求也越来越高。然而在现有技术中，用于屏下指纹识别中的光学镜头存在成像质量低、畸变大、总长较长的问题，无法满足客户对更薄机身、更准确识别的需求。

发明内容

[0003] 基于此，本发明的目的是提供一种光学镜头，至少具有大视场角、小体积、小畸变等优点。

[0004] 本发明实施例通过以下技术方案实现上述发明目的。

[0005] 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：平板玻璃；具有负光焦度的第一透镜，其物侧面在近光轴处为凹面、像侧面为凹面；光阑；具有正光焦度的第二透镜；具有正光焦度的第三透镜，其物侧面在近光轴处为凸面且至少具有一个反曲点、像侧面为凸面；滤光片；所述光学镜头满足以下条件式：170＜f2/f3＜220；其中，f2表示所述第二透镜的有效焦距，f3表示所述第三透镜的有效焦距。

[0006] 相比于现有技术，本发明提供的光学镜头，通过合理分配三片透镜的厚度及光焦度，合理的控制各个透镜的面型，使得该光学镜头具有大视场角、小体积、小畸变的特点。

附图说明

[0007] 图1为本发明第一实施例提供的光学镜头的结构示意图。

[0008] 图2为本发明第一实施例中的光学镜头的场曲曲线图。

[0009] 图3为本发明第一实施例中的光学镜头的光学畸变曲线图。

[0010] 图4为本发明第一实施例中的光学镜头的相对照度曲线图。

[0011] 图5为本发明第二实施例提供的光学镜头的结构示意图。

[0012] 图6为本发明第二实施例中的光学镜头的场曲曲线图。

[0013] 图7为本发明第二实施例中的光学镜头的光学畸变曲线图。

[0014] 图8为本发明第二实施例中的光学镜头的相对照度曲线图。

[0015] 图9为本发明第三实施例提供的光学镜头的结构示意图。

[0016] 图10为本发明第三实施例中的光学镜头的场曲曲线图。

[0017] 图11为本发明第三实施例中的光学镜头的光学畸变曲线图。

[0018] 图12为本发明第三实施例中的光学镜头的相对照度曲线图。

具体实施方式

[0019] 为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。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。

[0020] 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。

[0021] 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：平板玻璃、第一透镜、光阑、第二透镜、第三透镜以及滤光片。

[0022] 其中，第一透镜具有负光焦度，第一透镜的物侧面在近光轴处为凹面，第一透镜的像侧面为凹面；第二透镜具有正光焦度，第二透镜的物侧面在近光轴处为凸面，第二透镜的像侧面在近光轴处为凹面；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凸面；同时，第一透镜、第二透镜以及第三透镜均为塑胶非球面镜片。

[0023] 在一些实施方式中，第二透镜像侧面的曲率半径R22与第三透镜物侧面的曲率半径R31满足：3.0＜R22/R31＜7.0。本发明通过特定的表面形状搭配和合理的光焦度分配，同时满足上述范围，可使得光学镜头具有大视场角、小体积、小畸变的特点。

[0024] 在一些实施方式中，第一透镜的中心厚度CT1和第一透镜与第二透镜在光轴上的空气间隔CT12满足：1.0＜CT1/CT12＜2.0。满足上述范围，通过合理分配第一透镜中心厚度和第一透镜与第二透镜之间间隔的关系，有利于减小光学镜头的总长，实现光学镜头的小型化。

[0025] 在一些实施方式中，第一透镜的有效焦距f1与光学镜头的有效焦距f满足：‑3.0＜f1/f＜‑1.0。满足上述范围，通过合理控制第一透镜的焦距，有利于减小光线进入光阑时的入射角，增大光学镜头的视场角和物高，有利于增大光学镜头的识别范围。

[0026] 在一些实施方式中，第一透镜物侧面的曲率半径R11与第三透镜像侧面的曲率半径R32满足：0.3＜R11/R32＜0.7。满足上述范围，通过合理控制第一透镜物侧面和第三透镜像侧面的曲率半径，有利于控制光学镜头的焦距，减小光学镜头的光学畸变。

[0027] 在一些实施方式中，第二透镜的有效焦距f2与光学镜头的有效焦距f满足：190＜f2/f＜240；第二透镜的有效焦距f2与第三透镜的有效焦距f3满足：170＜f2/f3＜220。满足上述范围，通过合理控制第二透镜和第三透镜的焦距，有利于矫正光学镜头中心视场的球差，有利于提高光学镜头的成像质量。

[0028] 在一些实施方式中，第二透镜的中心厚度CT2和第二透镜与第三透镜在光轴上的空气间隔CT23满足：12.0＜CT2/CT23＜18.0；第二透镜的中心厚度CT2与第三透镜的中心厚度CT3满足：1.0＜CT2/CT3＜1.5。满足上述范围，通过合理控制第二透镜和第三透镜的中心厚度，有利于使第二透镜、第三透镜分布紧凑，有利于矫正光学镜头的像差，提高成像质量。

[0029] 在一些实施方式中，第一透镜的中心厚度CT1、第二透镜的中心厚度CT2、第三透镜的中心厚度CT3之和与第一透镜物侧面到成像面在光轴上的距离TTL满足：0.48＜(CT1+CT2+CT3)/TTL＜0.58。满足上述范围，通过合理控制第一透镜、第二透镜、第三透镜的厚度在光学总长中的占比，有利于使各透镜的分布更加紧凑，有利于减小光学镜头的总长，实现光学镜头的小型化。

[0030] 在一些实施方式中，第二透镜像侧面的曲率半径R22与第三透镜像侧面的曲率半径R32满足：‑2.0＜R22/R32＜‑0.5。满足上述范围，通过合理控制第二透镜像侧面、第三透镜像侧面的曲率半径，有利于分别矫正各视场的彗差，有利于提高光学镜头的解像力。

[0031] 在一些实施方式中，第三透镜的有效焦距f3与光学镜头的有效焦距f满足：0.5＜f3/f＜1.1。满足上述范围，通过合理控制第三透镜的焦距，有利于矫正光学镜头中心视场的垂轴像差，提高光学镜头的成像质量。

[0032] 在一些实施方式中，第三透镜物侧面的曲率半径R31与第三透镜像侧面的曲率半径R32满足：‑0.3＜R31/R32＜‑0.1。满足上述范围，通过合理控制第二透镜像侧面、第三透镜像侧面的曲率半径，有利于分别矫正各视场的场曲，有利于提高光学镜头的解像力。

[0033] 在一些实施方式中，第一透镜物侧面到成像面在光轴上的距离TTL与第三透镜像侧面到成像面在光轴上的距离FFL满足：2.5＜TTL/FFL＜3.2。满足上述范围，通过合理控制光学后焦在光学总长中的占比，有利于降低机构与镜头干涉的风险，有利于产品的机构设计。

[0034] 在一些实施方式中，第一透镜像侧面的曲率半径R12与第二透镜物侧面的曲率半径R21满足：0.8＜R12/R21＜2.4；第一透镜像侧面的矢高SAG12与第二透镜物侧面的矢高SAG21满足：20＜SAG12/SAG21＜70。满足上述范围，通过合理分配第一透镜、第二透镜的面型，有利于汇聚光线，减小光学镜头的总长，实现光学镜头的小型化。

[0035] 在一些实施方式中，第一透镜的中心厚度CT1与第三透镜的中心厚度CT3满足：0.6＜CT1/CT3＜1.3。满足上述范围，通过合理控制第一透镜和第三透镜中心厚度的关系，有利于减小光学镜头的总长，实现光学镜头的小型化。

[0036] 在一些实施方式中，第二透镜像侧面的矢高SAG22与第三透镜物侧面的矢高SAG31满足：5.0＜SAG22/SAG31＜20.0；第三透镜物侧面的矢高SAG31与第三透镜像侧面的矢高SAG32满足：0.05＜SAG31/SAG32＜0.20。满足上述范围，通过合理分配第二透镜、第三透镜的矢高，有利于矫正周边视场的畸变，减小光学镜头的光学畸变，提高成像质量。

[0037] 在本发明各个实施例中，当透镜采用非球面透镜时，非球面透镜的表面形状均满足下列方程：

[0038] ；

[0039] 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，A2i为第2i阶的非球面面型系数。

[0040] 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。

[0041] 第一实施例

[0042] 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S11依次包括：平板玻璃G1、第一透镜L1、光阑ST、第二透镜L2、第三透镜L3和滤光片G2。

[0043] 具体的，平板玻璃G1的物侧面为S1、像侧面为S2；第一透镜L1具有负光焦度，第一透镜的物侧面S3在近光轴处为凹面，第一透镜的像侧面S4为凹面；第二透镜L2具有正光焦度，第二透镜的物侧面S5在近光轴处为凸面，第二透镜的像侧面S6在近光轴处为凹面；第三透镜L3具有正光焦度，第三透镜的物侧面S7在近光轴处为凸面且至少具有一个反曲点，第三透镜的像侧面S8为凸面；滤光片G2的物侧面为S9，像侧面为S10。其中，第一透镜L1、第二透镜L2和第三透镜L3均为塑胶非球面镜片。

[0044] 本发明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。

[0045] 表 1

[0046]

[0047] 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。

[0048] 表 2

[0049]

[0050] 图2示出了本实施例中光学镜头100的场曲曲线，其表示不同视场处的场曲值，从图中可看出各视场处的场曲值控制在±0.1mm以内，说明光学镜头100各视场的场曲得到良好的矫正。

[0051] 图3示出了本实施例光学镜头100的光学畸变曲线，其表示成像面上不同视场处的畸变，从图中可以看出光学畸变控制在±1.5%以内，说明光学镜头100的畸变得到良好的矫正。

[0052] 图4示出了本实施例中光学镜头100的相对照度曲线，其表示不同视场与中心视场照度的比值，从图中可以看出最大视场的相对照度控制在34%以上，说明光学镜头100各视场的相对照度良好。

[0053] 第二实施例

[0054] 请参阅图5，所示为本发明第二实施例中提供的光学镜头200的结构示意图，本实施例中的光学镜头200与第一实施例基本相同，不同之处详见表3、表4。

[0055] 本发明第二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。

[0056] 表 3

[0057]

[0058]  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。

[0059] 表 4

[0060]

[0061] 在本实施例中，光学镜头200的场曲曲线图、光学畸变曲线图和相对照度曲线图分别如图6、图7和图8所示。从图中可以看出，场曲控制在±0.2mm以内，说明光学镜头200的场曲得到良好的矫正；光学畸变控制在±1.5%以内，说明光学镜头200的畸变得到良好的矫正；最大视场的相对照度控制在33%以上，说明光学镜头200各视场的相对照度良好。

[0062] 第三实施例

[0063] 请参阅图9，所示为本发明第二实施例中提供的光学镜头300的结构示意图，本实施例中的光学镜头300与第一实施例基本相同，不同之处详见表5、表6。

[0064] 本发明第三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。

[0065] 表 5

[0066]

[0067] 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。

[0068] 表 6

[0069]

[0070] 在本实施例中，光学镜头300的场曲曲线图、光学畸变曲线图和相对照度曲线图分别如图10、图11和图12所示。从图中可以看出，场曲控制在±0.2mm以内，说明光学镜头300的场曲得到良好的矫正；光学畸变控制在±1.5%以内，说明光学镜头300的畸变得到良好的矫正；最大视场的相对照度控制在34%以上，说明光学镜头300各视场的相对照度良好。

[0071] 表7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、物高OH、最大视场角FOV及物高OH对应的像高IH，以及与上述每个条件式对应的数值。

[0072] 表7

[0073]

[0074] 综上，本发明提供的光学镜头，采用三片具有特定光焦度的非球面镜片，通过特定的表面形状搭配和合理的光焦度分配：使光学镜头的FOV达到120°以上，物高达到9.56mm，指纹识别范围广；同时使三片镜片排列紧凑，缩小了光学镜头的总长；使得光学镜头具有超大视场角、小体积、小畸变的优点。

[0075] 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。

[0076] 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。