CN100595617C - 一种光学镜头 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光学镜头，包括同轴排列的第一、二透镜，所述第一透镜包括第一、二表面，第二透镜包括第三、四表面，第一、二、三、四表面为非球面，非球面表面上各点的坐标值均满足如下非球面公式：

。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，y为镜面中心高度，R为透镜表面各点的曲率半径，k为圆锥系数，a、b、c、d、e为非球面系数。本发明的光学镜头通过适当地选取第一、二透镜的面形参数，使该光学镜头成像性能具有良好的一致性，保证镜头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。本发明的光学镜头边缘视场和中心视场的照度均匀，光学畸变小，初级像差校正较好。

Description

一种光学镜头

技术领域

本发明涉及光学器件，尤其涉及一种光学镜头。

背景技术

光学镜头是数码成像设备的重要组件，近年来，中低端手机中摄像头已经是标准配置，但是限制于成本的要求，现有的中低端手机的摄像头中光学镜头的光学性能都不是很好。

发明内容

本发明就是为了克服以上的不足，提出了一种成本低、光学性能好的光学镜头。

本发明的技术问题通过以下的技术方案予以解决：

一种光学镜头，包括同轴排列的第一、二透镜，所述第一透镜包括第一、二表面，所述第二透镜包括第三、四表面，所述第一、二、三、四表面为非球面，所述非球面表面上各点的坐标值均满足如下非球面公式：

$Z=\frac{y^2}{R+\sqrt{R^2-(1+k)y^2}}+a{y}^4+{\mathrm{by}}^6+{\mathrm{cy}}^8+{\mathrm{dy}}^{10}+{\mathrm{ey}}^{12}$

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，y为镜面中心高度，R为透镜表面各点的曲率半径，k为圆锥系数，a、b、c、d、e为非球面系数，所述第一、二透镜的面形参数如下：

	第一表面	第二表面
			R	0.986302	1.971155
k	-0.939342	8.762025
			a	-0.144891	-0.733451
b	3.790013	4.169179
			c	23.619804	-13.049441
d	54.446661	14.967019

e

0

0

	第三表面	第四表面
			R	1.520088	2.352635
k	-26.662649	-17.700112
			a	-0.021197	-0.193219
b	-2.332125	-0.243220
			c	7.197108	0.432539
d	-9.440273	-0.315912
			e	0	0

本发明的技术问题通过以下的技术方案进一步予以解决：还包括位于第一透镜前靠近物方的光阑和位于光阑前靠近物方的滤光片。

所述第一、二透镜的材料为光学塑料。

本发明与现有技术对比的有益效果是：

本发明的光学镜头通过采用非球面镜片，可以有效消除边缘光线的像差，而且本发明的光学镜头通过采用2片透镜的结构，可以极大地降低光学镜头的成本。特别地，本发明的光学镜头的第一、二透镜都采用的是10阶偶数次非球面镜片，这能保证本发明的光学镜头通过表面为非球面达到所需要成像质量的同时，减少了高阶非球面次数，从而减少了模具加工制造的难度。本发明的光学镜头通过适当地选取第一、二透镜的面形参数，使该光学镜头成像性能具有良好的一致性，保证镜头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。本发明的光学镜头边缘视场和中心视场的照度均匀，光学畸变小，初级像差校正较好。

本发明的光学镜头的透镜所采用的材料为光学塑料，避免了玻璃透镜的加工困难，减轻了镜头的重量，同时满足了大量生产的要求，降低了制造成本，提高了生产效率。

本发明的光学镜头的光阑位于第一透镜前靠近物方，本发明的光学镜头的滤光片位于光阑前靠近物方。能使光学镜头结构简单、紧凑，总长小。

附图说明

图1是本发明的光学镜头的结构示意图；

图2是本发明的光学镜头的MTF示意图；

图3是本发明的光学镜头的相对照度示意图；

图4是本发明的光学镜头的场曲示意图；

图5是本发明的光学镜头的畸变示意图；

图6是本发明的光学镜头的色差示意图。

具体实施方式

如图1所示的光学镜头，从物方向像方依次包括同轴排列的第一透镜3和第二透镜4；第一透镜1与第二透镜2分别关于光轴对称。所述第一透镜3包括第一表面31和第二表面32；所述第二透镜4包括第三表面41和第四表面42。所述第一表面31、第二表面32均为朝向物方的凸面，第三表面41和第四表面42的上下端起伏而中央位置凸向物方。所述第一表面31、第二表面32、第三表面41和第四表面42均为非球面，该非球面表面上各点的坐标值均满足如下非球面公式：

$Z=\frac{y^2}{R+\sqrt{R^2-(1+k)y^2}}+a{y}^4+{\mathrm{by}}^6+{\mathrm{cy}}^8+{\mathrm{dy}}^{10}+{\mathrm{ey}}^{12}$

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，即镜面深度值，因所选的透镜形状为轴对称式透镜，故该非球面公式均取偶次项，即透镜表面各点的Z坐标值。y表示透镜表面上各点的y轴坐标值，即镜面中心高度，R为透镜表面各点的曲率半径，k为二次曲面系数，即圆锥系数，a、b、c、d、e为高阶非球面系数，通过以上非球面公式即可确定各表面的形状。

第一、二透镜的面形参数分别如表1、表2所示：

表1

	第一表面31	第二表面32
			R	0.986302	1.971155
k	-0.939342	8.762025
			a	-0.144891	-0.733451
b	3.790013	4.169179

c	23.619804	-13.049441
			d	54.446661	14.967019
e	0	0

表2

	第三表面41	第四表面42
			R	1.520088	2.352635
k	-26.662649	-17.700112
			a	-0.021197	-0.193219
b	-2.332125	-0.243220
			c	7.197108	0.432539
d	-9.440273	-0.315912
			e	0	0

上述光学镜头还可包括位于第一透镜3前靠近物方的光阑2，所述光阑2具有固定口径的孔径。该光学镜头还可包括位于光阑2前靠近物方的滤光片1，该滤光片1是一平板玻璃。所述的第一、二透镜所采用的材料为光学塑料。

本发明的光学镜头的有效焦距为2.09982mm，后焦距为0.657435mm，光学总长为2.99744mm，相对孔径为F/#＝2.8，使用此镜头的摄像头模组厚度能够小于4mm，为较小型的拍照手机的开发提供了解决方案。

对于本发明的光学镜头，其光学性能图见图2、3、4、5、6。

图2是光学镜头的光学调制传递函数曲线(MTF)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可看出各视场和子午方向(T)和弧矢方向(S)方向的MTF曲线很靠近。这正体现了本具体实施方式的镜头的成像品质优秀，它表明：镜头在各个视场，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，就是说能保证镜头在整个成像面上都能清晰成像。而不会出现中间清晰，边缘就模糊的情况。本发明的光学镜头的中心视场分辨率达到200lp/mm，边缘视场达到100lp/mm。

图3是本发明的光学镜头的相对照度图。从图3可看出，本发明的光学镜头的相对照度大于59％，表明此镜头边缘视场和中心视场的照度均匀，光线充足。同时，整个光学系统的最大视场角为61°，边缘主光线角度小于24°，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(Charge Coupled Device，简称CCD)影像传感器接收的要求。

图4是本发明的光学镜头的场曲示意图，从图4可看出本发明的光学镜头的场曲小于0.1mm。图5是本发明的光学镜头的畸变示意图，从图5可看出本发明的光学镜头的光学畸变小于1％。图6是本发明的光学镜头的色差示意图，从图6可看出本发明的光学镜头的各个视场的弥散斑点尺寸及几何斑点尺寸均处于较小的范围之内，表明初级像差校正较好。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种光学镜头，包括同轴排列的第一、二透镜，所述第一透镜包括第一、二表面，所述第二透镜包括第三、四表面，所述第一、二、三、四表面为非球面，所述非球面表面上各点的坐标值均满足如下非球面公式：

$Z=\frac{y^2}{R+\sqrt{R^2-(1+k)y^2}}+a{y}^4+b{y}^6+c{y}^8+{\mathrm{dy}}^{10}+e{y}^{12}$

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，y为镜面中心高度，R为透镜表面各点的曲率半径，k为圆锥系数，a、b、c、d、e为非球面系数；其特征在于：所述第一、二透镜的面形参数如下：

  第一表面   第二表面   R   0.986302   1.971155   k   -0.939342   8.762025   a   -0.144891   -0.733451   b   3.790013   4.169179   c   23.619804   -13.049441   d   54.446661   14.967019   e   0   0

  第三表面   第四表面   R   1.520088   2.352635   k   -26.662649   -17.700112   a   -0.021197   -0.193219   b   -2.332125   -0.243220   c   7.197108   0.432539   d   -9.440273   -0.315912   e   0   0

。

2.根据权利要求1所述的光学镜头，其特征在于：

还包括位于第一透镜前靠近物方的光阑和位于光阑前靠近物方的滤光片。

3.根据权利要求1或2所述的光学镜头，其特征在于：

所述第一、二透镜的材料为光学塑料。

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