CN101846781A - 一种光学镜头组件 - Google Patents

Abstract

一种光学镜头组件，包括固定光阑、透镜组和滤光片，透镜组包括同轴且自物方至像方依次排列的塑料第一正透镜、第二正透镜和第三负透镜；第一透镜具有第一表面及第二表面，第二透镜具有第三表面及第四表面，第三透镜具有第五表面及第六表面；所述固定光阑位于第一透镜前，所述滤光片位于第三透镜之后；所述第一、第二表面均为球面或非球面；第三表面、第四表面、第五表面、第六表面均为非球面；第一表面为向物方一侧凸出的弧形，第二表面相对于像方一侧为平滑的弧状凹陷形；第三表面相对于物方的一侧为弧状凹陷形，第四表面为向像方一侧凸出的弧形；第五表面、第六表面均为M形，第五表面的中心向物方一侧凸出，第六表面的中心凸向物方一侧。

Description

一种光学镜头组件

技术领域

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

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。特别是在百万像素以上的镜头模块中，为了保证高的成像品质和亮度，达到足够的视场角，数码成像系统需要较大的空间来屈折光线，往往采用增加镜片的数量的方法来校正象差，提高成像质量；这种产品长度远远达不到轻薄短小的要求，一方面增加了镜头体积，另一方面导致生产成本较高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种能有效校正各种像差，总长短，体积小，成本低廉的光学镜头组件。

本发明实施例提供的一种光学镜头组件，包括固定光阑、透镜组和滤光片，透镜组包括同轴且自物方至像方依次排列的塑料第一透镜、第二透镜和第三透镜；第一透镜具有正屈光度，第二透镜具有正屈光度，第三透镜具有负屈光度；第一透镜具有第一表面及第二表面，第二透镜具有第三表面及第四表面，第三透镜具有第五表面及第六表面；所述固定光阑位于第一透镜前，所述滤光片位于第三透镜之后；所述第一、第二表面均为球面或非球面；第三表面、第四表面、第五表面、第六表面均为非球面；第一表面为向物方一侧凸出的弧形，第二表面相对于像方一侧为平滑的弧状凹陷形；第三表面相对于物方的一侧为弧状凹陷形，第四表面为向像方一侧凸出的弧形；第五表面、第六表面均为M形，第五表面的中心向物方一侧凸出，第六表面的中心凸向物方一侧。

本发明的有益效果是：其采用四到六个非球面设计，采用正、正、负的屈光度组合结构，由此，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，并且易于加工，有利于成本降低。该光学镜头组件光阑位于镜组之前，其第一透镜凸向物方，第二透镜凹向物方，第三透镜的第五表面、第六表面均为M形，第五表面的中心向物方一侧凸出，第六表面的中心凸向物方一侧，可减小系统主光线出射角，同时采用这个组合可有利缩短总长；并有利于校正轴外像差和畸变，特别是减小横向色差。

附图说明

图1是本发明光学镜头组件实施例一的光学组件结构示意图；

图2实施例二的光学镜头POLYCHROMATIC DIFFRACTION MTF(几何光学传递函数)图；

图3实施例二的光学镜头场曲示意图；

图4实施例二的光学镜头畸变示意图；

图5实施例三的光学镜头POLYCHROMATIC DIFFRACTION MTF(几何光学传递函数)图；

图6实施例三的光学镜头场曲示意图；

图7实施例三的光学镜头畸变示意图。

具体实施方式

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。

实施例一：

如图1所示，本发明实施例提供的一种光学镜头组件，包括一固定光阑、一透镜组和滤光片，所述透镜组包括同轴且自物方至像方依次排列的塑料第一透镜1、第二透镜2和第三透镜3，所述固定光阑位于第一透镜的前方，所述滤光片4位于第三透镜3之后；滤光片4具有面向物方的前表面和面向像方的后表面，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，第三透镜3具有面向物方的第五表面31及面向像方的第六表面32；上述第一、第二表面为球面或非球面；第三至第六表面全部采用非球面，所述第一表面为向物方一侧凸出的弧形，第二表面相对于像方一侧为平滑的弧状凹陷形；所述第三表面相对于物方的一侧为弧状凹陷形，第四表面为向像方一侧凸出的弧形；第五表面、第六表面均为M形，第五表面的中心向物方一侧凸出，第六表面的中心凸向物方一侧；第一透镜整体上具有正屈光度，第二透镜整体上具有正屈光度，第三透镜整体上具有负屈光度。

上述固定光阑可以设置于第一透镜的前方，也可以设置于第一透镜的第一表面上，优选地，在本实施例中，固定光阑设置于第一透镜的第一表面上。

上述光学镜头组件，采用四到六个非球面设计，由此，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，并且易于加工，有利于成本降低。

进一步地，所述光学镜头组件满足以下条件：

1.1＜L/f＜1.3；

0.7＜|f1/f|＜1.2；

f2＞0且0.9＜|f2/f|＜2.2；

f3＜0，0.55＜|f3/f|＜2.2；

其中f为整个光学镜头组件的有效焦距值；L为系统总长；f1为第一透镜的有效焦距值；f2为第二透镜的有效焦距值；f3为第三透镜的有效焦距值；镜头组件总长及各透镜有效焦距值之间的关系的限定，进一步缩短了镜头的总长，并对各象差，进行良好的矫正，得到了较好的光学性能。

其中，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(非晶型聚烯烃)，折射率和色散分别为n1＝1.53，v1＝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n1＝1.53，v1＝56；其第三透镜的材料为折射率＞1.57，色散值＜32的光学材料，其中优选塑胶材料PC(聚碳酸脂)，折射率和色散分为n2＝1.585，v2＝29.5。

第一、二透镜的优选色散大于50，第三透镜的优选色散小于32，采用上述色散数值可以减小系统色差。

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。

所述非球面的面形符合如下公式：

$z=\frac{{\mathrm{cr}}^2}{1+\sqrt{1-(1+k)c^2{r}^2}}+a_1{r}^2+a_2{r}^4+a_3{r}^6{+a}_4{r}^8+a_5{r}^{10}+a_6{r}^{12}$

其中：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为非球面系数。

本发明的有益效果是：其采用四到六个非球面设计，采用正、正、负的屈光度组合结构，由此，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，并且易于加工，有利于成本降低。

实施例二：

本发明所提供的第二实施例，第一透镜的第一表面和第二表面均为球面，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：

镜片参数：

类型	曲率半径(R)	二次曲面系数(k)	厚度(dmm)
				第一表面	1.594564	0	0.46
第二表面	7.448407	0	0.46
				第三表面	-0.9014985	0.558048	0.51
第四表面	-0.77080053	-3.646588	0.03
				第五表面	2.285779	-0.3571741	0.61
第六表面	1.262574	-2.743714	0.15
				滤光片前表面			0.3
滤光片后表面			0.582
				像面			0

非球面系数：

表中厚度d为此面距离下个面的距离，该镜头的总长L＝3.1mm，有效焦距值f＝2.4mm，第一透镜的有效焦距值f1＝2.3833mm，第二透镜的有效焦距值f2＝3.1869mm，第三透镜的有效焦距值f3＝-2.9947mm.

图2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(1p/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。

图3和图4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3和图4可以看出，该光学镜头组件的场曲小于0.20mm，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(Charge CoupledDevice，简称CCD)影像传感器接收的要求。

因此本发明提供的实施例可以在缩短镜头总长的基础上，确保适当的后焦距，还可以对各象差，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。

实施例三：

本发明所提供的第三实施例，第一透镜的第一表面和第二表面均为非球面，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：

镜片参数：

类型	曲率半径(R)	二次曲面系数(k)	厚度(dmm)
				第一表面	1.157693	-0.001725295	0.46
第二表面	5.45727	21.00672	0.55
				第三表面	-1.0005	-1.655477	0.54

类型	曲率半径(R)	二次曲面系数(k)	厚度(dmm)
				第四表面	-0.8397087	-4.294348	0.03
第五表面	3.904352	70.69126	0.66
				第六表面	1.347997	11.08139	0.12
滤光片前表面			0.3
				滤光片后表面			0.76
像面			0

非球面系数：

表中厚度d为此面距离下个面的距离，该镜头的总长L＝3.4mm，有效焦距值f＝2.82mm，第一透镜的有效焦距值f1＝2.58mm，第二透镜的有效焦距值f2＝3.09mm，第三透镜的有效焦距值f3＝-2.48mm.

图5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。

图6和图7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6和图7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(Charge CoupledDevice，简称CCD)影像传感器接收的要求。

因此本发明提供的实施例可以在缩短镜头总长的基础上，确保适当的后焦距，还可以对各象差，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。

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。

Claims (6)

1.一种光学镜头组件，其特征在于：包括固定光阑、透镜组和滤光片，透镜组包括同轴且自物方至像方依次排列的塑料第一透镜、第二透镜和第三透镜；第一透镜具有正屈光度，第二透镜具有正屈光度，第三透镜具有负屈光度；第一透镜具有第一表面及第二表面，第二透镜具有第三表面及第四表面，第三透镜具有第五表面及第六表面；所述固定光阑位于第一透镜前，所述滤光片位于第三透镜之后；所述第一、第二表面均为球面或非球面；第三表面、第四表面、第五表面、第六表面均为非球面；第一表面为向物方一侧凸出的弧形，第二表面相对于像方一侧为平滑的弧状凹陷形；第三表面相对于物方的一侧为弧状凹陷形，第四表面为向像方一侧凸出的弧形；第五表面、第六表面均为M形，第五表面的中心向物方一侧凸出，第六表面的中心凸向物方一侧。

2.根据权利要求1所述的一种光学镜头组件，其特征在于：所述光学镜头组件满足以下条件：

1.1＜L/f＜1.3；

0.7＜|f1/f|＜1.2；

f2＞0且0.9＜|f2/f|＜2.2；

f3＜0，0.55＜|f3/f|＜2.2；

其中f为整个光学镜头组件的有效焦距值；L为系统总长；f1为第一透镜的有效焦距值；f2为第二透镜的有效焦距值；f3为第三透镜的有效焦距值。

3.根据权利要求1所述的一种光学镜头组件，其特征在于：第一透镜的材料为折射率＜1.55，色散值＞50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；第三透镜的材料为折射率＞1.57，色散值＜32的光学材料。

4.根据权利要求3所述的一种光学镜头组件，其特征在于：第一透镜的材料为非晶型聚烯烃，折射率和色散分别为n1＝1.53，v1＝56；第二透镜的材料为非晶型聚烯烃，折射率和色散分别为n1＝1.53，v1＝56；第三透镜的材料为聚碳酸脂，折射率和色散分为n2＝1.585，v2＝29.5。

5.根据权利要求1所述的一种光学镜头组件，其特征在于：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。

6.根据权利要求1至5任一项所述的一种光学镜头组件，其特征在于：所述非球面的面形符合如下公式：

$z=\frac{{\mathrm{cr}}^2}{1+\sqrt{1-(1+k)c^2{r}^2}}+a_1{r}^2+a_2{r}^4{+a}_3{r}^6+a_4{r}^8+a_5{r}^{10}+a_6{r}^{12}$

其中：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为非球面系数。

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