CN111147704B - 红外镜头、成像模组及电子装置 - Google Patents

红外镜头、成像模组及电子装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种红外镜头、成像模组及电子装置。本发明实施方式的红外镜头从物侧至像侧依次包括：具有正屈折力的第一透镜、具有负屈折力的第二透镜、具有正屈折力的第三透镜和具有负屈折力的第四透镜。红外镜头满足以下条件式：Abbe(vd)234<29；其中，Abbe(vd)234为第二透镜至第四透镜中最大的阿贝数。本发明实施方式的红外镜头通过合理的透镜配置且满足条件式Abbe(vd)234<29，使得第二透镜至第四透镜的折射率较高，可以有效缩短红外镜头的长度；同时可以降低红外镜头的敏感度，从而使得红外镜头的成像质量较佳。

Description

红外镜头、成像模组及电子装置
技术领域
本发明涉及光学成像技术，特别涉及一种红外镜头、成像模组及电子装置。
背景技术
在相关技术中，红外镜头一般通过设置红外滤光片滤除可见光对成像的影响。然而，红外镜头的敏感度一般较高，这导致其成像质量较差。
发明内容
本发明实施方式提供一种红外镜头、成像模组及电子装置。
本发明实施方式的红外镜头从物侧至像侧依次包括：具有正屈折力的第一透镜、具有负屈折力的第二透镜、具有正屈折力的第三透镜和具有负屈折力的第四透镜。所述红外镜头满足以下条件式：Abbe(vd)234<29；其中，Abbe(vd)234为所述第二透镜至所述第四透镜中最大的阿贝数。
本发明实施方式的红外镜头通过合理的透镜配置且满足条件式Abbe(vd)234<29，使得第二透镜至第四透镜的折射率较高，可以有效缩短红外镜头的长度；同时可以降低红外镜头的敏感度，从而使得红外镜头的成像质量较佳。
在某些实施方式中，所述红外镜头满足以下条件式：1≤TTL/f≤1.5；其中，TTL为所述第一透镜的物侧面到成像面于光轴上的距离，f为所述红外镜头的焦距。
满足上述条件式时，第一透镜的物侧面到成像面于光轴上的距离较短，在同样的视角下可以缩短红外镜头的长度。
在某些实施方式之中，所述红外镜头满足以下条件式：0<f3/f≤1；其中，f3为所述第三透镜的焦距，f为所述红外镜头的焦距。
满足上述条件式时，第三透镜可以为红外镜头提供合适的正屈折力，有利于改善像差，而且第三透镜的焦距不会过小，避免了其不易制造的问题。
在某些实施方式之中，所述红外镜头满足以下条件式：-1<f4/f<0；其中，f4为所述第四透镜的焦距，f为所述红外镜头的焦距。
满足上述条件式时，第四透镜可以为红外镜头提供合适的负屈折力，有利于改善像差，而且第四透镜的焦距不会过小，避免了其不易制造的问题。
在某些实施方式之中，所述红外镜头包括光阑，所述光阑设置在所述第一透镜和被摄物体之间。
如此，光阑设置在第一透镜之前，可以有效的缩短红外镜头的长度。
在某些实施方式中，所述第一透镜的像侧面于光轴处为凹面，于圆周处为凸面。
如此，第一透镜的像侧面面型合理设置，可以提升红外镜头的成像效果。
在某些实施方式中，所述第二透镜的物侧面于光轴处为凸面，于圆周处为凹面。
如此，第二透镜的物侧面面型合理设置，可以提升红外镜头的成像效果。
在某些实施方式中，所述红外镜头包括红外滤光片，所述红外滤光片设置在所述第四透镜和成像面之间。
如此，红外滤光片可滤除环境光中的其它光线(如可见光)对成像的影响，从而提升成像质量。
本发明实施方式的成像模组包括上述任一实施方式所述的红外镜头及感光元件。所述感光元件设置在所述红外镜头的像侧。
本发明实施方式的成像模组中，红外镜头通过合理的透镜配置且满足条件式Abbe(vd)234<29，使得第二透镜至第四透镜的折射率较高，可以有效缩短红外镜头的长度；同时可以降低红外镜头的敏感度，从而使得红外镜头的成像质量较佳。
本发明实施方式的电子装置包括壳体和上述实施方式所述的成像模组。所述成像模组安装在所述壳体。
本发明实施方式的电子装置中，红外镜头通过合理的透镜配置且满足条件式Abbe(vd)234<29，使得第二透镜至第四透镜的折射率较高，可以有效缩短红外镜头的长度；同时可以降低红外镜头的敏感度，从而使得红外镜头的成像质量较佳。
本发明实施方式的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点可以从结合下面附图对实施方式的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是本发明第一实施例的红外镜头的结构示意图；
图2至图4分别是第一实施例中红外镜头的纵向球面像差图(mm)、场曲图(mm)和畸变图(％)；
图5是本发明第二实施例的红外镜头的结构示意图；
图6至图8分别是第二实施例中红外镜头的纵向球面像差图(mm)、场曲图(mm)和畸变图(％)；
图9是本发明实施方式的成像模组的结构示意图；
图10是本发明实施方式的电子装置的结构示意图；
图11是本发明实施方式的电子装置的另一结构示意图。
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。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。
请参阅图1和图5，本发明实施方式的红外镜头10从物侧至像侧依次包括：具有正屈折力的第一透镜L1、具有负屈折力的第二透镜L2、具有正屈折力的第三透镜L3和具有负屈折力的第四透镜L4。
第一透镜L1具有物侧面S1及像侧面S2。第二透镜L2具有物侧面S3及像侧面S4。第三透镜L3具有物侧面S5及像侧面S6。第四透镜L4具有物侧面S7及像侧面S8。
红外镜头10满足以下条件式：Abbe(vd)234<29；其中，Abbe(vd)234为第二透镜L2至第四透镜L4中最大的阿贝数。例如，在第一实施例中，第二透镜L2的阿贝数为20.00，第三透镜L3的阿贝数为20.00，第四透镜L4的阿贝数为20.00，故Abbe(vd)234＝20.00。在第二实施例中，第二透镜L2的阿贝数为20.00，第三透镜L3的阿贝数为20.00，第四透镜L4的阿贝数为20.00，故Abbe(vd)234＝20.00。也就是说，Abbe(vd)234可以为小于29的任意数值，例如，该值可以为18、20、25、28等。
本发明实施方式的红外镜头10通过合理的透镜配置且满足条件式Abbe(vd)234<29，使得第二透镜L2至第四透镜L4的折射率较高，可以有效缩短红外镜头10的长度；同时可以降低红外镜头10的敏感度，从而使得红外镜头10的成像质量较佳。
需要说明的是，透镜的阿贝数较低，则其折射率较高。折射率较高的透镜比较薄，因此，可以有效缩短红外镜头10的长度。
在某些实施方式中，红外镜头10满足以下条件式：1≤TTL/f≤1.5；其中，TTL为第一透镜L1的物侧面S1到成像面S11于光轴上的距离，f为红外镜头10的焦距。
满足上述条件式时，第一透镜L1的物侧面S1到成像面S11于光轴上的距离较短，在同样的视角下可以缩短红外镜头10的长度。具体地，在一些例子中，TTL/f可以取值为1、1.24、1.36、1.5或大于1且小于1.5的其它数值。
在某些实施方式之中，红外镜头10满足以下条件式：0<f3/f≤1；其中，f3为第三透镜L3的焦距，f为红外镜头10的焦距。
满足上述条件式时，第三透镜L3可以为红外镜头10提供合适的正屈折力，有利于改善像差，而且第三透镜L3的焦距不会过小，避免了其不易制造的问题。具体地，在一些例子中，f3/f可以取值为0.798、0.689、0.556、1或大于0且小于1的其它数值。
在某些实施方式之中，红外镜头10满足以下条件式：-1<f4/f<0；其中，f4为第四透镜L4的焦距，f为红外镜头10的焦距。
满足上述条件式时，第四透镜L4可以为红外镜头10提供合适的负屈折力，有利于改善像差，而且第四透镜L4的焦距不会过小，避免了其不易制造的问题。具体地，在一些例子中，f4/f可以取值为-0.839、-0.716、-0.583、-0.367或大于-1且小于0的其它数值。
在某些实施方式之中，红外镜头10包括光阑STO。光阑STO设置在第一透镜L1和被摄物体之间。
如此，光阑STO设置在第一透镜L1之前，可以有效的缩短红外镜头10的长度。光阑STO可以是孔径光阑或视场光阑。在其他实施方式中，光阑STO可以设置在任意一枚透镜的表面上，或设置在任意两枚透镜之间，或设置在第四透镜L4与红外滤光片L5之间。
在某些实施方式中，第一透镜L1的像侧面S2于光轴处为凹面，于圆周处为凸面。
如此，第一透镜L1的像侧面S2面型合理设置，可以提升红外镜头10的成像效果。
在某些实施方式中，第二透镜L2的物侧面S3于光轴处为凸面，于圆周处为凹面。
如此，第二透镜L2的物侧面S3面型合理设置，可以提升红外镜头10的成像效果。
在某些实施方式中，红外镜头10包括红外滤光片L5。红外滤光片L5设置在第四透镜L4和成像面S11之间。
如此，红外滤光片L5可滤除环境光中的其它光线(如可见光)对成像的影响，从而提升成像质量。可以理解，红外滤光片L5仅允许红外光通过，因此，红外滤光片L5可用于滤除环境光中的其它光线(如可见光)，避免杂光影响成像质量。红外滤光片L5具有物侧面S9及像侧面S10。
当红外镜头10用于成像时，被摄物体发出或者反射的光线从物侧方向进入红外镜头10，并依次穿过第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4以及红外滤光片L5，最终汇聚到成像面S11上。
在某些实施方式中，第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3和第四透镜L4为塑料透镜或玻璃透镜。塑料透镜的成本较低，有利于降低整个红外镜头10的成本；而玻璃透镜不易因环境温度改变引起热胀冷缩现象，使得红外镜头10的成像质量较为稳定。
在某些实施方式中，红外镜头10中第一透镜L1至第四透镜L4的至少一个表面为非球面。红外镜头10可以通过调节各透镜表面的曲率半径和非球面系数，有效减小红外镜头10的总长度，并可以有效地校正像差，提高成像质量。
非球面的面型由以下公式决定：
Figure BDA0001855414770000051
Figure BDA0001855414770000052
其中，Z是非球面上任一点与表面顶点的纵向距离，r是非球面上任一点到光轴的距离，c是顶点曲率(曲率半径的倒数)，k是圆锥常数，A、B、C、D、E、F、G是非球面系数。
第一实施例
请参阅图1至图4，从物侧至像侧，红外镜头10依次包括光阑STO、第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4及红外滤光片L5。
光阑STO设置在第一透镜L1和被摄物体之间。
第一透镜L1具有正屈折力，且材质为塑料，其物侧面S1为凸面，像侧面S2于光轴处为凹面，于圆周处为凸面，并均为非球面。第二透镜L2具有负屈折力，且材质为塑料，其物侧面S3于光轴处为凸面，于圆周处为凹面，像侧面S4为凹面，并均为非球面。第三透镜L3具有正屈折力，且材质为塑料，其物侧面S5为凹面，像侧面S6为凸面，并均为非球面。第四透镜L4具有负屈折力，且材质为塑料，其物侧面S7于光轴处为凸面，于圆周处为凹面，像侧面S8于光轴处为凹面，于圆周处为凸面，并均为非球面。
红外滤光片L5为玻璃材质，其设置在第四透镜L4及成像面S11之间且不影响红外镜头10的焦距。
感光元件20(图9所示)为1/4英寸(吋)，有效影像感测区的对角距离为4.68mm。红外镜头10的焦距为f＝3.115mm，红外镜头10的光圈数为FNO＝1.8，红外镜头10的视场角为FOV＝72度。红外镜头10的光学总长(即第一透镜L1的物侧面S1至成像面S11于光轴的距离)TTL＝3.86mm。红外镜头10满足以下条件：Abbe(vd)234＝20.00；TTL/f＝1.24；f3/f＝0.798；f4/f＝-0.839。红外镜头10还满足下面表格的条件：
表1
Figure BDA0001855414770000061
表2
Figure BDA0001855414770000062
Figure BDA0001855414770000071
第二实施例
请参阅图5至图8，从物侧至像侧，红外镜头10依次包括光阑STO、第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4及红外滤光片L5。
光阑STO设置在第一透镜L1和被摄物体之间。
第一透镜L1具有正屈折力，且材质为塑料，其物侧面S1为凸面，像侧面S2于光轴处为凹面，于圆周处为凸面，并均为非球面。第二透镜L2具有负屈折力，且材质为塑料，其物侧面S3于光轴处为凸面，于圆周处为凹面，像侧面S4为凹面，并均为非球面。第三透镜L3具有正屈折力，且材质为塑料，其物侧面S5为凹面，像侧面S6为凸面，并均为非球面。第四透镜L4具有负屈折力，且材质为塑料，其物侧面S7于光轴处为凸面，于圆周处为凹面，像侧面S8于光轴处为凹面，于圆周处为凸面，并均为非球面。
红外滤光片L5为玻璃材质，其设置在第四透镜L4及成像面S11之间且不影响红外镜头10的焦距。
感光元件20(图9所示)为1/4英寸(吋)，有效影像感测区的对角距离为4.68mm。
红外镜头10满足下面表格的条件：
表3
Figure BDA0001855414770000072
Figure BDA0001855414770000081
表4
Figure BDA0001855414770000082
根据表3和表4可得出以下数据：
f(mm) 3.114 Abbe(vd)<sub>234</sub> 20.00
FNO 1.8 TTL/f 1.24
FOV(度) 72.6 f3/f 0.689
TTL(mm) 3.86 f4/f -0.716
请参阅图9，本发明实施方式的成像模组100包括上述任一实施方式的红外镜头10及感光元件20。感光元件20设置在红外镜头10的像侧。
本发明实施方式的成像模组100中，红外镜头10通过合理的透镜配置且满足条件式Abbe(vd)234<29，使得第二透镜L2至第四透镜L4的折射率较高，可以有效缩短红外镜头10的长度；同时可以降低红外镜头10的敏感度，从而使得红外镜头10的成像质量较佳。
具体地，感光元件20可以采用互补金属氧化物半导体(Complementary MetalOxide Semiconductor，CMOS)图像传感器或者电荷耦合元件(Charge-coupled Device，CCD)图像传感器。
进一步地，在图9的实施方式中，成像模组100还包括镜筒30、镜座40和电路板50。感光元件20设置在电路板50并与电路板50电连接，镜座40设置在电路板50，镜筒30连接镜座40，红外镜头10设置在镜筒30内。
请参阅图9至图11，本发明实施方式的电子装置1000包括壳体200和上述实施方式的成像模组100。成像模组100安装在壳体200。
本发明实施方式的电子装置1000中，红外镜头10通过合理的透镜配置且满足条件式Abbe(vd)234<29，使得第二透镜L2至第四透镜L4的折射率较高，可以有效缩短红外镜头10的长度；同时可以降低红外镜头10的敏感度，从而使得红外镜头10的成像质量较佳。
可以理解，本发明实施方式的电子装置1000包括但不限于为智能手机、平板电脑、笔记本电脑、门禁系统、监控相机、个人数字助理(Personal Digital Assistant，PDA)、游戏机、智能穿戴设备等信息终端设备或具有拍照功能的家电产品等。在图10的示例中，电子装置1000为智能手机。在图11的示例中，电子装置1000为笔记本电脑。成像模组100可设置在电子装置1000的背面也可设置在电子装置1000的正面。
在本说明书的描述中，参考术语“某些实施方式”、“一个实施方式”、“一些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合实施方式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方式或示例中。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方式或示例。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方式或示例中以合适的方式结合。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施方式，可以理解的是，上述实施方式是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施方式进行变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种红外镜头，其特征在于，所述红外镜头从物侧至像侧依次包括：具有正屈折力的第一透镜、具有负屈折力的第二透镜、具有正屈折力的第三透镜和具有负屈折力的第四透镜，所述红外镜头满足以下条件式：
Abbe(vd)234<29；
其中，Abbe(vd)234为所述第二透镜至所述第四透镜中最大的阿贝数。
2.如权利要求1所述的红外镜头，其特征在于，所述红外镜头满足以下条件式：
1≤TTL/f≤1.5；
其中，TTL为所述第一透镜的物侧面到成像面于光轴上的距离，f为所述红外镜头的焦距。
3.如权利要求1所述的红外镜头，其特征在于，所述红外镜头满足以下条件式：
0<f3/f≤1；
其中，f3为所述第三透镜的焦距，f为所述红外镜头的焦距。
4.如权利要求1所述的红外镜头，其特征在于，所述红外镜头满足以下条件式：
-1<f4/f<0；
其中，f4为所述第四透镜的焦距，f为所述红外镜头的焦距。
5.如权利要求1所述的红外镜头，其特征在于，所述红外镜头包括光阑，所述光阑设置在所述第一透镜和被摄物体之间。
6.如权利要求1所述的红外镜头，其特征在于，所述第一透镜的像侧面于光轴处为凹面，于圆周处为凸面。
7.如权利要求1所述的红外镜头，其特征在于，所述第二透镜的物侧面于光轴处为凸面，于圆周处为凹面。
8.如权利要求1所述的红外镜头，其特征在于，所述红外镜头包括红外滤光片，所述红外滤光片设置在所述第四透镜和成像面之间。
9.一种成像模组，其特征在于，包括：
权利要求1-8任意一项所述的红外镜头；及
感光元件，所述感光元件设置在所述红外镜头的像侧。
10.一种电子装置，其特征在于，包括：
壳体；和
权利要求9所述的成像模组，所述成像模组安装在所述壳体。
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