CN109870787A

CN109870787A - 一种光学成像镜头

Info

Publication number: CN109870787A
Application number: CN201910214053.6A
Authority: CN
Inventors: 王义龙; 曾昊杰; 刘绪明
Original assignee: Jiangxi Lianyi Optics Co Ltd
Current assignee: Jiangxi Lianyi Optics Co Ltd
Priority date: 2019-03-20
Filing date: 2019-03-20
Publication date: 2019-06-11
Anticipated expiration: 2039-03-20
Also published as: CN109870787B; WO2020186587A1

Abstract

本发明实施例公开了一种光学成像镜头，涉及光学镜头技术领域。光学成像镜头沿光轴从物侧到像侧依次包括：具有正光焦度的第一透镜，其像侧表面为凹面；具有负光焦度的第二透镜；具有负光焦度的第三透镜；所述光学成像镜头满足条件式：(dn/dt)1<‑5.506×10‑6/；(dn/dt)2<2.97×10‑6/；(dn/dt)3<‑1.22×10‑4/，其中，(dn/dt)1表示所述第一透镜在0～60℃范围内的折射率温度系数；(dn/dt)2表示所述第二透镜在0～60℃范围内的折射率温度系数；(dn/dt)3表示所述第三透镜在0～60℃范围内的折射率温度系数。本发明提供的光学成像镜头，通过合理搭配各透镜之间的镜片形状与光焦度组合，使得当温度改变后，dn/dt各镜片之间变化相互补偿，不需要自动对焦。

Description

一种光学成像镜头

技术领域

本发明涉及光学镜头技术领域，更具体地，涉及一种光学成像镜头。

背景技术

目前，摄像镜头已经成为电子设备(如智能手机、相机)的标配，摄像镜头甚至已经成为消费者购买电子设备时首要考虑的指标。近年来，随着智能手机的设计水平、制造加工技术的进步，长焦系统已广为旗舰手机所追捧，但是长焦镜头一般组件较多，而在机身轻薄化的趋势下，智能手机没有足够的深度以容纳长焦镜头的组件。

发明内容

鉴于上述问题，本发明提出了一种光学成像镜头，该光学成像镜头具有潜望式成像结构，可满足机身轻薄化的要求，并具有温度变化的情况下无需自动对焦的优点。

一方面，本发明实施例提供了一种光学成像镜头，沿光轴从物侧到像侧依次包括：具有正光焦度的第一透镜，其像侧表面为凹面；具有负光焦度的第二透镜；具有负光焦度的第三透镜；所述光学成像镜头满足条件式：(dn/dt)₁<-5.506×10^-6/℃；(dn/dt)₂<2.97×10^-6/℃；(dn/dt)₃<-1.22×10^-4/℃，其中，(dn/dt)₁表示所述第一透镜在0～60℃范围内的折射率温度系数；(dn/dt)₂表示所述第二透镜在0～60℃范围内的折射率温度系数；(dn/dt)₃表示所述第三透镜在0～60℃范围内的折射率温度系数。

满足上述条件，各透镜合理的搭配，彼此之间因温度变化而引起的成像面偏移量将相互抵消或使这种现象影响降至最低，便可在不同温度下应用。

进一步的，所述光学成像镜头还包括靠近第一透镜物侧表面的光阑。

进一步的，所述光学成像镜头满足条件式：-1.7＜f₂/F＜-0.61；其中，f₂表示所述第二透镜的有效焦距，F表示所述光学成像镜头的有效焦距。

满足上述条件，能对透镜的投射高度有效的减小，有效减小光线在第三透镜上的投射高度，对于整体视场像差的差异，减小垂轴色差。

进一步的，所述光学成像镜头满足条件式：0.7＜(TC₁+TC₂+TC₃)/(AC₁+AC₂)＜10；其中，TC₁表示所述第一透镜镜片的厚度，TC₂表示所述第二透镜镜片的厚度，TC₃表示所述第三透镜镜片的厚度，AC₁表示所述第一透镜到所述第二透镜的间距，AC₂表示所述第二透镜到所述第三透镜的间距。

满足上述条件，光学成像镜头结构均匀，机构更容易设计，且该光学成像镜头敏感度极佳，利于量产。

进一步的，所述光学成像镜头满足条件式：0.7＜SAG₁₁-SAG₂₂＜1.3；其中，SAG₁₁表示所述第一透镜的物侧表面的矢高，SAG₂₂表示所述第二透镜的像侧表面的矢高。

满足上述条件，可以均衡各视场的光程差，利于实际焦平面的平面化，场曲较好校正。

进一步的，所述光学成像镜头满足条件式：-0.26＜R₁₁/R₁₂＜0.31；其中，R₁₁表示所述第一透镜的物侧表面的曲率半径，R₁₂表示所述第一透镜的像侧表面的曲率半径。

满足上述条件，第一透镜形状为产生球差相对最小的形状，故可较好的校正球差。

进一步的，所述光学成像镜头满足条件式：-1.5＜f₃/F＜-0.86；其中，f₃表示所述第三透镜的有效焦距，F表示光所述学成像镜头的有效焦距。

满足上述条件，因所述第三透镜承担较大负光焦度，增加像方NA，提高光学成像镜头整体的分辨率。

进一步的，所述光学成像镜头满足条件式：1.17＜TTL/F＜1.35；其中，TTL表示所述光学成像镜头的总长度，F表示所述光学成像镜头的有效焦距。

满足上述条件，可有效缩短光学成像镜头的总长。

进一步的，所述光学成像镜头的非球面透镜满足下列方程：

其中，z表示曲面离开曲面顶点在光轴方向的距离，c表示曲面顶点的曲率，k表示二次曲面系数，h表示光轴到曲面的距离，B、C、D、E、F、G、H分别表示四阶、六阶、八阶、十阶、十二阶、十四阶、十六阶曲面系数。

进一步的，所述光学成像镜头还包括：设置于所述第三透镜与成像面之间的滤光片。

进一步的，所述第一透镜的物侧表面为凸面。

进一步的，所述第一透镜和所述第二透镜为玻璃透镜，所述第三透镜为塑胶透镜。

进一步的，所述第二透镜为球面透镜，所述第一透镜和所述第三透镜为非球面透镜。

本发明实施例提供的光学成像镜头，通过合理搭配各透镜之间的镜片形状与光焦度组合，使得当温度改变后，dn/dt各镜片之间变化相互补偿，不需要自动对焦，其对便携式电子设备具有良好的适用性，能够有效提升用户的摄像体验。

本发明的这些方面或其他方面在以下实施例的描述中会更加简明易懂。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了本发明第一实施例提供的光学成像镜头的结构示意图；

图2示出了本发明第一实施例提供的成像设备的结构示意图；

图3示出了本发明第一实施例提供的光学成像镜头的场曲曲线图；

图4示出了本发明第一实施例提供的光学成像镜头的畸变曲线图；

图5示出了本发明第一实施例提供的光学成像镜头的轴上点球差曲线图；

图6示出了本发明第一实施例提供的光学成像镜头的横向色差曲线图；

图7示出了本发明第二实施例提供的光学成像镜头的场曲曲线图；

图8示出了本发明第二实施例提供的光学成像镜头的畸变曲线图；

图9示出了本发明第二实施例提供的光学成像镜头的轴上点球差曲线图；

图10示出了本发明第二实施例提供的光学成像镜头的横向色差曲线图；

图11示出了本发明第三实施例提供的光学成像镜头的场曲曲线图；

图12示出了本发明第三实施例提供的光学成像镜头的畸变曲线图；

图13示出了本发明第三实施例提供的光学成像镜头的轴上点球差曲线图；

图14示出了本发明第三实施例提供的光学成像镜头的横向色差曲线图；

图15示出了本发明第四实施例提供的光学成像镜头的场曲曲线图；

图16示出了本发明第四实施例提供的光学成像镜头的畸变曲线图；

图17示出了本发明第四实施例提供的光学成像镜头的轴上点球差曲线图；

图18示出了本发明第四实施例提供的光学成像镜头的横向色差曲线图。

主要元件符号说明：

光学成像镜头	100	第一透镜	L1
				第二透镜	L2	第三透镜	L3
滤光片	G	成像面	P
				光阑	ST	成像设备	200
棱镜	J

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

目前配置在便携式电子设备上的镜头，当温度改变后，需要再次自动对焦，换句话说，现有的电子设备上的镜头会极大的受温度的影响，只要温度发生变化其就可能需要重新对焦，即响应慢，用户体验差，其无法避免温度变化对镜头对焦的影响。

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

请参照图1，本申请第一实施例提供的光学成像镜头100的结构示意图，沿光轴从物侧到像侧依次可以包括第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3。

其中，第一透镜L1具有正光焦度，其物侧表面S3为凸面，即第一透镜L1的物侧表面S3朝向物侧方向是凸出的。另外。第一透镜的像侧表面S4为凹面，即第一透镜L1的像侧表面S4朝向像侧方向是凹进去的。

作为一种实施方式，第一透镜L1可以是玻璃非球面透镜，借此汇聚来自光源的入射光束，且可提供足够的正光焦度，以有效的控制光学成像镜头100的整体尺寸大小，且玻璃材质能够有效提高光学成像镜头100的成像解析力，光学成像镜头100的成像解析力是指在所拍摄的解析图成像中，对特点密度的线对或线条的辨识程度，即成像解析力指的是“分辨被摄原物细节的能力”。

第二透镜L2具有负光焦度。一方面，第二透镜L2减小了光线在第三透镜L3像侧表面光线的投射高度，对光学成像镜头100的垂轴色差有很好的控制，这里的垂轴色差也可以称为倍率色差，其主要指的是波长变化引起材料的折射率变化，继而引起光学系统的放大倍率变化，像的大小随之变化。即本实施例中垂轴色差为光学成像镜头100对不同色光的放大率；另一方面，第二透镜L2对光线的发散作用，提高光学成像镜头100整体像方孔径角，使光学成像镜头100的分辨率得到提高。

第三透镜L3具有负光焦度。

在一些实施方式中，第二透镜L2为玻璃球面透镜，对第一透镜L1出射的光线提供较大的偏折力，第三透镜L3为塑胶非球面透镜，对光学成像镜头100整体的像差有很好的平衡，且L3为塑胶透镜，可节约生产成本。

如图1所示，本实施例中，光学成像镜头100还可以包括设置于第一透镜L1物侧的光阑ST，以及设置于第三透镜L3与成像面P之间的滤光片G。该滤光片G可用于选择性地对部分光进行过滤，从而达到不同波段成像的需求。

本实施例中，成像面P可以是由物侧入射的光，经过光学成像镜头100在像侧清晰成像的平面。

进一步的，在一些实施方式中，光学成像镜头100可以满足条件式：(dn/dt)₁<-5.506×10^-6/℃；(dn/dt)₂<2.97×10^-6/℃；(dn/dt)₃<-1.22×10^-4/℃；其中，(dn/dt)₁表示所述第一透镜L1在0～60℃范围内的折射率温度系数；(dn/dt)₂表示所述第二透镜L2在0～60℃范围内的折射率温度系数；(dn/dt)₃表示所述第三透镜L3在0～60℃范围内的折射率温度系数。

其中，三者条件同时满足的情况下，各透镜合理的搭配，彼此之间因温度变化而引起的成像面P偏移量将相互抵消或使这种现象影响降至最低，便可在不同温度下应用。

进一步的，在一些实施方式中，光学成像镜头100可以满足条件式：0.7＜SAG₁₁-SAG₂₂＜1.3；其中，SAG₁₁为第一透镜L1物测表面S3的矢高，矢高(saggital depth)也叫垂度，其指的是透镜后表面几何中心到透镜直径平面之间的垂直距离，SAG₂₂为第二透镜L2的像侧表面S6的矢高，SAG₁₁/SAG₂₂大于0.7，则可以均衡各视场的光程差，利于实际焦平面的平面化，场曲较好校正；SAG₁₁/SAG₂₂小于1.3，则降低了场曲的修正难度，降低敏感度。

进一步的，在一些实施方式中，光学成像镜头100可以满足条件式：-0.26＜R₁₁/R₁₂＜0.31；其中，R₁₁为第一透镜L1的物侧表面S3的曲率半径，R₁₂为第一透镜L1的像侧表面S4的曲率半径，满足此条件，可以较好的校正球差。

进一步的，在一些实施方式中，光学成像镜头100可以满足条件式：-1.7＜f₂/F＜-0.61；其中，f₂表示光学成像镜头100的第二透镜L2的有效焦距，F表示光学成像镜头100的有效焦距，这里的有效焦距为前后主平面至对应的焦点的距离。满足上述条件式，可以减小垂轴色差，降低第三透镜L3上光线的投射高度，均衡各视场像差。

进一步的，在一些实施方式中，光学成像镜头100可以满足条件式：0.7＜(TC₁+TC₂+TC₃)/(AC₁+AC₂)＜10；其中，TC₁为第一透镜L1镜片的厚度，TC₂为第二透镜L2镜片的厚度，TC₃为第三透镜L3镜片的厚度，AC₁为第一透镜L1到第二透镜L2的间距，AC₂为第二透镜L2到第三透镜L3的间距。满足上述条件式，光学成像镜头100结构均匀，机构更容易设计，光学成像镜头100敏感度极佳，利于量产，这里的敏感是指，镜头设计完成后，需要把设计的镜头实际的做成实际的产品，在实际成品完成这个过程中，不是所有的产品的相同部件在成型、组装过程的条件都是一致的，敏感度好就是指，成型、组装这些过程对实际成品的解像力影响很小(在一定范围内)，另外，这里的敏感度也可以称为照度，其指的是在光学成像镜头100光圈一定的情况下，获取规定信号电平所需要的最低靶面照度。

进一步的，在一些实施方式中，光学成像镜头100满足条件式：-1.5＜f₃/F＜-0.86；其中，f₃为第三透镜L3的有效焦距，F为光学成像镜头100的有效焦距，第三透镜L3承担负光焦度，增加像方NA，即提高光学成像镜头的数值孔径(Numerical Aperture，NA)，可以提高光学成像镜头100整体的分辨率。

进一步的，在一些实施方式中，光学成像镜头100满足条件式：1.17＜TTL/F＜1.35；其中，F为光学成像镜头100的焦距，TTL为光学成像镜头100的总长，满足此条件，可有效减小光学成像镜头100的总长。

本实施例中，作为一种实施方式，当光学成像镜头100中的各个透镜均为非球面透镜时，光学成像镜头100的各个非球面面型可以均满足方程式：

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为表面的近轴曲率半径，k为圆锥系数conic，A_2i为第2i阶的非球面面型系数。

本实施例提供的光学成像镜头100及图2中的成像设备200通过合理的搭配第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3镜片形状与光焦度组合，有效的减少了光学成像镜头100的整体尺寸大小。

本实施例提供的光学成像镜头100可以使得温度改变后各透镜镜片之间相互补偿，不需要自动对焦，即为了使光学成像镜头100的分辨率更高，本申请的第二透镜L2具有负光焦度，同时本申请中第一透镜L1是玻璃非球面透镜，其不仅可以有效控制光学成像镜头100的整体尺寸大小，而且可以有效提高光学成像镜头100的解析力。另外，第二透镜L2为玻璃球面透镜，其可以为第一透镜L1出射的光线提供较大的偏折力，且第三透镜L3为塑胶非球面透镜，其可以对光学成像镜头100的像差有很好的平衡。通过对这些透镜的合理组合，就可以使得电子设备的镜头在温度发生改变后不需要自动对焦，在一定程度上可以提升用户的摄像体验。

实施例1

请参阅图1，为本申请第一实施例中提供的光学成像镜头100的结构图，该光学成像镜头的相关参数如表1-1所示。

表1-1

表1-1中的坐标断点为一个虚平面，其主要用于表示该虚平面后面的所有元件及表面有偏心或者偏转。本实施例中，光学成像镜头100中各个透镜的非球面参数如表1-2所示：

表1-2

在本实施例中，光学成像镜头100的场曲曲线图、畸变曲线图(图中f-θ畸变中的f为百分比，θ为视场角)、轴上点球差曲线图以及横向色差曲线图分别如图3、图4、图5及图6所示。从图3至图6可以看出场曲、畸变和色差都能被很好的校正。

实施例2

本实施例提供的光学成像镜头100的结构图与上述第一实施例大致相同，其最大的不同之处在于设计参数不同。具体的，本实施例提供的光学成像镜头100的设计参数如表2-1所示：

表2-1

本实施例中，光学成像镜头100中各个透镜的非球面参数如表2-2所示：

表2-2

在本实施例中，光学成像镜头100的场曲曲线图、畸变曲线图、轴上点球差曲线图以及横向色差曲线图分别如图7、图8、图9及图10所示。从图7至图10可以看出场曲、畸变和色差都能被很好的校正。

实施例3

本实施例提供的光学成像镜头100的结构图与上述第一实施例大致相同，其最大的不同之处在于设计参数不同。具体的，本实施例提供的光学成像镜头100的设计参数如表3-1所示：

表3-1

本实施例中，光学成像镜头100中各个透镜的非球面参数如表3-2所示：

表3-2

在本实施例中，光学成像镜头100的场曲曲线图、畸变曲线图、轴上点球差曲线图以及横向色差曲线图分别如图11、图12、图13及图14所示。从图11至图14可以看出，场曲、畸变和色差都能被很好的校正。

实施例4

本实施例提供的光学成像镜头100的结构图与上述第一实施例大致相同，其最大的不同之处在于设计参数不同。具体的，本实施例提供的光学成像镜头100的设计参数如表4-1所示：

表4-1

本实施例中，光学成像镜头100中各个透镜的非球面参数如表4-2所示：

表4-2

在本实施例中，光学成像镜头100的场曲曲线图、畸变曲线图、轴上点球差曲线图以及横向色差曲线图分别如图15、图16、图17及图18所示。从图15至图18可以看出场曲、畸变和色差都能被很好的校正。

请参阅表5，表5为上述四个实施例中的光学成像镜头100分别对应的光学特性，包括光学成像镜头100的焦距f、光圈数F#、镜头的光学总长TTL和视场角2θ，以及与前述的每个条件式对应的相关数值。

表5

在以上每个实施例中，光学成像镜头100中的各个透镜的厚度、曲率半径、材质部分有所不同，具体不同可参见各实施例中的参数表。上述的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上述实施例的限制，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。

综上，本发明实施例提供的光学成像镜头及成像设备，通过合理的搭配各透镜之间的镜片形状与光焦度组合，有效的减小了光学成像镜头整体的尺寸大小，且在小型化的同时实现了大光圈清晰成像的效果，具有小型化、大光圈和成像品质高的优点，其对便携式电子设备具有良好的适用性，能够有效提升用户的摄像体验。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不驱使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims

1.一种光学成像镜头，其特征在于，从物侧到像侧依次包括：

具有正光焦度的第一透镜，其像侧表面为凹面；

具有负光焦度的第二透镜；

具有负光焦度的第三透镜；

所述光学成像镜头满足条件式：

(dn/dt)₁＜-5.506×10^-6/℃；

(dn/dt)₂＜2.97×10^-6/℃；

(dn/dt)₃＜-1.22×10^-4/℃；

其中，(dn/dt)₁表示所述第一透镜在0～60℃范围内的折射率温度系数；

(dn/dt)₂表示所述第二透镜在0～60℃范围内的折射率温度系数；

(dn/dt)₃表示所述第三透镜在0～60℃范围内的折射率温度系数。

2.根据权利要求1所述的光学成像镜头，其特征在于，所述光学成像镜头还包括靠近第一透镜物侧表面的光阑。

3.根据权利要求1所述的光学成像镜头，其特征在于，所述光学成像镜头满足条件式：

-1.7＜f₂/F＜-0.61；

其中，f₂表示所述第二透镜的有效焦距，F表示所述光学成像镜头的有效焦距。

4.根据权利要求1所述的光学成像镜头，其特征在于，所述光学成像镜头满足条件式：

0.7＜(TC₁+TC₂+TC₃)/(AC₁+AC₂)＜10；

其中，TC₁表示所述第一透镜镜片的厚度，TC₂表示所述第二透镜镜片的厚度，TC₃表示所述第三透镜镜片的厚度，AC₁表示所述第一透镜到所述第二透镜的间距，AC₂表示所述第二透镜到所述第三透镜的间距。

5.根据权利要求1所述的光学成像镜头，其特征在于，所述光学成像镜头满足条件式：

0.7＜SAG₁₁-SAG₂₂＜1.3；

其中，SAG₁₁表示所述第一透镜的物侧表面的矢高，SAG₂₂表示所述第二透镜的像侧表面的矢高。

6.根据权利要求1所述的光学成像镜头，其特征在于，所述光学成像镜头满足条件式：

-0.26＜R₁₁/R₁₂＜0.31；

其中，R₁₁表示所述第一透镜的物侧表面的曲率半径，R₁₂表示所述第一透镜的像侧表面的曲率半径。

7.根据权利要求1所述的光学成像镜头，其特征在于，所述光学成像镜头满足条件式：

-1.5＜f₃/F＜-0.86；

其中，f₃表示所述第三透镜的有效焦距，F表示所述光学成像镜头的有效焦距。

8.根据权利要求1所述的光学成像镜头，其特征在于，所述光学成像镜头满足条件式：

1.17＜TTL/F＜1.35；

其中，TTL表示所述光学成像镜头的总长度，F表示所述光学成像镜头的有效焦距。

9.根据权利要求1所述的光学成像镜头，其特征在于，所述光学成像镜头的非球面透镜满足下列方程：

10.根据权利要求1至9中任一项所述的光学成像镜头，其特征在于，所述光学成像镜头还包括：设置于所述第三透镜与成像面之间的滤光片。

11.根据权利要求1所述的光学成像镜头，其特征在于，所述第一透镜的物侧表面为凸面。

12.根据权利要求1所述的光学成像镜头，其特征在于，所述第一透镜和所述第二透镜为玻璃透镜，所述第三透镜为塑胶透镜。

13.根据权利要求1所述的光学成像镜头，其特征在于，所述第二透镜为球面透镜，所述第一透镜和所述第三透镜为非球面透镜。