CN113504631B - 一种透镜组件及轻薄型摄像镜头 - Google Patents

一种透镜组件及轻薄型摄像镜头 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种透镜组件及轻薄型摄像镜头，包括沿光轴由物侧至像侧依次设置的第一透镜和第二透镜，所述第一透镜的物侧面至第二透镜的像侧面中的各表面均为非球面；所述第一透镜，具有正屈折力，其物侧面于近轴处为凸面，其像侧面于近轴处为凹面；第二透镜，具有正屈折力，其物侧面于近轴处为凹面，其像侧面于近轴处为凸面；所述第一透镜和所述第二透镜具有小于1.5的折射率。本发明通过第一透镜和第二透镜的屈折力和面型搭配，能够达到现有技术的内窥镜中包含的四至五片透镜所提供的成像效果，在确保成像清晰的同时实现了内窥镜的轻薄化。

Description

一种透镜组件及轻薄型摄像镜头
技术领域
本发明涉及光学成像技术领域，尤其涉及一种透镜组件及轻薄型摄像镜头。
背景技术
内窥镜通常用于引入到人体或动物体内，利用图像传感器采集图像，并有意电子方式发送至图像处理单元中，以显示内窥镜图像。
由于内窥镜每次使用时需要能够尽可能地深入人体或动物体内，因此内窥镜越轻薄，越有利于诊断检查的顺利进行。但由于内窥镜的成像是否足够清晰是诊断结果是否准确的关键因素，为确保成像效果，现有技术中的内窥镜通常包含四至五片透镜，具有相当大的空间要求，因而难以实现内窥镜的轻薄化。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种透镜组件及轻薄型摄像镜头，解决现有技术中，为确保成像清晰难以同时实现内窥镜轻薄化的问题。
为实现上述目的，本发明提供以下的技术方案：
一种透镜组件，包括沿光轴由物侧至像侧依次设置的第一透镜和第二透镜，所述第一透镜的物侧面至第二透镜的像侧面中的各表面均为非球面；
所述第一透镜，具有正屈折力，其物侧面于近轴处为凸面，其像侧面于近轴处为凹面；
第二透镜，具有正屈折力，其物侧面于近轴处为凹面，其像侧面于近轴处为凸面；
所述第一透镜和所述第二透镜具有小于1.5的折射率。
可选地，所述透镜组件满足以下关系式：
f/TTL＜1.0；
其中，f为透镜组件的焦距，TTL为透镜组件的光学总长。
可选地，所述透镜组件满足以下关系式：
2.0＜(f2-f1)/f＜2.7；
其中，f为透镜组件的焦距，f1为第一透镜的焦距，f2为第二透镜的焦距。
可选地，所述透镜组件满足以下关系式：
3.0＜f1/CT1＜4.0；
其中，f1为第一透镜的焦距，CT1为第一透镜在光轴上的中心厚度。
可选地，所述透镜组件满足以下关系式：
12.0＜f2/CT2＜13.3；
其中，f2为第二透镜的焦距，CT2为第二透镜在光轴上的中心厚度。
可选地，所述透镜组件满足以下关系式：
-1.0＜R11/R21＜-0.4；
其中，R11为第一透镜物侧表面的曲率半径，R21为第二透镜物侧表面的曲率半径。
可选地，所述透镜组件满足以下关系式：
-1.7＜R12/R22＜-0.8；
0.5＜R21/R22＜1.3；
其中，R12为第一透镜像侧表面的曲率半径，R22为第二透镜像侧表面的曲率半径，R21为第二透镜物侧表面的曲率半径。
可选地，所述透镜组件满足以下关系式：
0.5＜(R11+R12)/f＜1.0；
其中，R11为第一透镜物侧表面的曲率半径，R12为第一透镜像侧表面的曲率半径。
可选地，所述的透镜组件还包括一光阑，设置于第一透镜与第二透镜之间。
本发明还提供一种轻薄型摄像镜头，包括如上任一项所述的透镜组件。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明提供了一种透镜组件及轻薄型摄像镜头，通过第一透镜和第二透镜的屈折力和面型搭配，能够达到现有技术的内窥镜中包含的四至五片透镜所提供的成像效果，在确保成像清晰的同时实现了内窥镜的轻薄化。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1示出了本发明实施例一的一种透镜组件的示意图；
图2由左至右依序为本发明实施例一的一种透镜组件的像散和畸变曲线图；
图3为本发明实施例一的一种透镜组件的球差曲线图；
图4示出了本发明实施例二的一种透镜组件的示意图；
图5由左至右依序为本发明实施例二的一种透镜组件的像散和畸变曲线图；
图6为本发明实施例二的一种透镜组件的球差曲线图；
图7示出了本发明实施例三的一种透镜组件的示意图；
图8由左至右依序为本发明实施例三的一种透镜组件的像散和畸变曲线图；
图9为本发明实施例三的一种透镜组件的球差曲线图。
上述图中：
第一透镜：110、210、310；物侧面：111、211、311；像侧面：112、212、312；
第二透镜：120、220、320；物侧面：121、221、321；像侧面：122、222、322；
红外滤光片：130、230、330；
成像面：140、240、340；
光阑：101、201、301；
f：透镜组件的焦距；
TTL：透镜组件的光学总长；
f1：第一透镜的焦距；
f2：第二透镜的焦距；
CT1：第一透镜在光轴上的中心厚度；
CT2：第二透镜在光轴上的中心厚度；
R11：第一透镜物侧表面的曲率半径；
R12：第一透镜像侧表面的曲率半径；
R21：第二透镜物侧表面的曲率半径；
R22：第二透镜像侧表面的曲率半径。
具体实施方式
为使得本发明的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供如下的技术方案：
一种透镜组件，包括沿光轴由物侧至像侧依次设置的第一透镜和第二透镜，第一透镜的物侧面至第二透镜的像侧面中的各表面均为非球面。
其中，第一透镜具有正屈折力，其物侧面于近轴处为凸面，其像侧面于近轴处为凹面；第二透镜具有正屈折力，其物侧面于近轴处为凹面，其像侧面于近轴处为凸面；第一透镜和第二透镜具有小于1.5的折射率。透镜组件还包括一光阑，设置于第一透镜与第二透镜之间，有利于缩小前端口径，从而达到缩小透镜组件体积的效果。
进一步地，透镜组件满足以下关系式：f/TTL＜1.0；其中，f为透镜组件的焦距，TTL为透镜组件的光学总长。通过对透镜组件的焦距和光学总长进行设计，能够在维持透镜组件轻薄化的同时保持较长的焦距，并能够改善远景拍摄时的成像效果。
进一步地，透镜组件满足以下关系式：2.0＜(f2-f1)/f＜2.7；其中，f为透镜组件的焦距，f1为第一透镜的焦距，f2为第二透镜的焦距。通过控制第二透镜和第一透镜的焦距差与透镜组件的焦距之间的比值，能够使第二透镜的焦距与第一透镜的焦距之间的差距控制在合理的范围之内，有利于平衡各透镜产生的正球差，进而使透镜组件具备较高的成像质量。
进一步地，透镜组件满足以下关系式：3.0＜f1/CT1＜4.0；其中，f1为第一透镜的焦距，CT1为第一透镜在光轴上的中心厚度。通过约束第一透镜的焦距与其中心厚度的比值在一定范围内，以确保透镜组件具备良好的可加工特性。
进一步地，透镜组件满足以下关系式：12.0＜f2/CT2＜13.3；其中，f2为第二透镜的焦距，CT2为第二透镜在光轴上的中心厚度。通过约束第二透镜的焦距与其中心厚度的比值在一定范围内，从而进一步提高透镜组件的可加工特性。
进一步地，透镜组件满足以下关系式：-1.0＜R11/R21＜-0.4；-1.7＜R12/R22＜-0.8；0.5＜R21/R22＜1.3；其中，R11为第一透镜物侧表面的曲率半径，R21为第二透镜物侧表面的曲率半径，R12为第一透镜像侧表面的曲率半径，R22为第二透镜像侧表面的曲率半径，R21为第二透镜物侧表面的曲率半径。通过前述的关系式以将第一透镜和第二透镜的形状控制在合理范围内，能够减弱光线的偏折程度，进而达到减小像差的目的。
进一步地，透镜组件满足以下关系式：0.5＜(R11+R12)/f＜1.0；其中，R11为第一透镜物侧表面的曲率半径，R12为第一透镜像侧表面的曲率半径。利用前述关系式将各视场的场曲平衡在合理的范围，使透镜组件具有良好的成像质量。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
实施例一
请参阅图1至图3，图1示出了本发明实施例一的一种透镜组件的示意图，图2由左至右依序为本发明实施例一的一种透镜组件的像散和畸变曲线图，图3为本发明实施例一的一种透镜组件的球差曲线图。
一种透镜组件，包括沿光轴由物侧至像侧依次设置的第一透镜110和第二透镜120，第一透镜110的物侧面111至第二透镜120的像侧面122中的各表面均为非球面。
其中，第一透镜110具有正屈折力，其物侧面111于近轴处为凸面，其像侧面112于近轴处为凹面；第二透镜120具有正屈折力，其物侧面121于近轴处为凹面，其像侧面122于近轴处为凸面；第一透镜110和第二透镜120具有小于1.5的折射率。
透镜组件还包括一光阑101，设置于第一透镜110与第二透镜120之间，有利于缩小前端口径，从而达到缩小透镜组件体积的效果。
此外，本透镜组件还包含红外滤光片130，该红外滤光片130置于第二透镜120与成像面140之间，通过红外滤光片130滤除进入镜头中的红外波段光，避免红外光照射到感光芯片上产生噪声。具体地，红外滤光片130可以采用玻璃材质，以避免影响焦距。
请配合参照下列表1-1、表1-2以及表1-3。
Figure BDA0003175996270000061
Figure BDA0003175996270000071
Figure BDA0003175996270000072
Figure BDA0003175996270000073
表1-1为实施例一详细的结构数据，其中曲率半径、厚度及焦距的单位为毫米，f为透镜组件的焦距，Fno为光圈值，ENPD为透镜组件的入瞳直径，TTL为透镜组件的光学总长。且表面0到9依序表示由物侧至像侧的表面，其中表面1-6依次表示光圈、第一透镜110物表面111、第一透镜110像表面112、光阑101、第二透镜120物表面121和第二透镜120像表面122。
表1-2为实施例一中的非球面系数数据，其中，k表非球面曲线方程式中的锥面系数，A4、A6、A8、A10、A12、A14和A16则表示各表面第4、6、8、10、12、14和16阶非球面系数。
表1-3为实施例一中该透镜组件所满足的条件。
此外，以下各实施例表格乃对应各实施例的示意图与曲线图，表格中数据的定义皆与第一实施例的表1-1、表1-2以及表1-3的定义相同，在此不再进行赘述。
实施例二
请参阅图1至图3，图1示出了本发明实施例一的一种透镜组件的示意图，图2由左至右依序为本发明实施例一的一种透镜组件的像散和畸变曲线图，图3为本发明实施例一的一种透镜组件的球差曲线图。
一种透镜组件，包括沿光轴由物侧至像侧依次设置的第一透镜210和第二透镜220，第一透镜210的物侧面211至第二透镜220的像侧面222中的各表面均为非球面。
其中，第一透镜210具有正屈折力，其物侧面211于近轴处为凸面，其像侧面212于近轴处为凹面；第二透镜220具有正屈折力，其物侧面221于近轴处为凹面，其像侧面222于近轴处为凸面；第一透镜210和第二透镜220具有小于1.5的折射率。
透镜组件还包括一光阑201，设置于第一透镜210与第二透镜220之间，有利于缩小前端口径，从而达到缩小透镜组件体积的效果。
此外，本透镜组件还包含红外滤光片230，该红外滤光片230置于第二透镜220与成像面240之间，通过红外滤光片230滤除进入镜头中的红外波段光，避免红外光照射到感光芯片上产生噪声。具体地，红外滤光片230可以采用玻璃材质，以避免影响焦距。
请配合参照下列表2-1、表2-2以及表2-3。
Figure BDA0003175996270000091
Figure BDA0003175996270000092
Figure BDA0003175996270000101
Figure BDA0003175996270000102
实施例三
请参阅图1至图3，图1示出了本发明实施例一的一种透镜组件的示意图，图2由左至右依序为本发明实施例一的一种透镜组件的像散和畸变曲线图，图3为本发明实施例一的一种透镜组件的球差曲线图。
一种透镜组件，包括沿光轴由物侧至像侧依次设置的第一透镜310和第二透镜320，第一透镜310的物侧面311至第二透镜320的像侧面322中的各表面均为非球面。
其中，第一透镜310具有正屈折力，其物侧面311于近轴处为凸面，其像侧面312于近轴处为凹面；第二透镜320具有正屈折力，其物侧面321于近轴处为凹面，其像侧面322于近轴处为凸面；第一透镜310和第二透镜320具有小于1.5的折射率。
透镜组件还包括一光阑301，设置于第一透镜310与第二透镜320之间，有利于缩小前端口径，从而达到缩小透镜组件体积的效果。
此外，本透镜组件还包含红外滤光片330，该红外滤光片330置于第二透镜320与成像面340之间，通过红外滤光片330滤除进入镜头中的红外波段光，避免红外光照射到感光芯片上产生噪声。具体地，红外滤光片330可以采用玻璃材质，以避免影响焦距。
请配合参照下列表3-1、表3-2以及表3-3。
Figure BDA0003175996270000111
Figure BDA0003175996270000112
Figure BDA0003175996270000121
Figure BDA0003175996270000122
实施例四
本发明实施例还提供一种轻薄型摄像镜头，包括如上任一项的透镜组件。通过第一透镜和第二透镜的屈折力和面型搭配，能够实现现有技术的内窥镜中包含的四至五片透镜所提供的成像效果，从而实现了内窥镜的轻薄化。
以上所述，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应当理解：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 (8)

1.一种透镜组件，其特征在于，由沿光轴由物侧至像侧依次设置的第一透镜和第二透镜组成，所述第一透镜的物侧面至第二透镜的像侧面中的各表面均为非球面；
所述第一透镜，具有正屈折力，其物侧面于近轴处为凸面，其像侧面于近轴处为凹面；
所述第二透镜，具有正屈折力，其物侧面于近轴处为凹面，其像侧面于近轴处为凸面；
所述第一透镜和所述第二透镜具有小于1.5的折射率；
所述透镜组件满足以下关系式：
f/TTL＜0.70；
其中，f为透镜组件的焦距，TTL为透镜组件的光学总长；
2.0＜(f2-f1)/f＜2.7；
其中，f为透镜组件的焦距，f1为第一透镜的焦距，f2为第二透镜的焦距。
2.根据权利要求1所述的透镜组件，其特征在于，所述透镜组件满足以下关系式：
3.0＜f1/CT1＜4.0；
其中，f1为第一透镜的焦距，CT1为第一透镜在光轴上的中心厚度。
3.根据权利要求1所述的透镜组件，其特征在于，所述透镜组件满足以下关系式：
12.0＜f2/CT2＜13.3；
其中，f2为第二透镜的焦距，CT2为第二透镜在光轴上的中心厚度。
4.根据权利要求1所述的透镜组件，其特征在于，所述透镜组件满足以下关系式：
-1.0＜R11/R21＜-0.4；
其中，R11为第一透镜物侧表面的曲率半径，R21为第二透镜物侧表面的曲率半径。
5.根据权利要求1所述的透镜组件，其特征在于，所述透镜组件满足以下关系式：
-1.7＜R12/R22＜-0.8；
0.5＜R21/R22＜1.3；
其中，R12为第一透镜像侧表面的曲率半径，R22为第二透镜像侧表面的曲率半径，R21为第二透镜物侧表面的曲率半径。
6.根据权利要求1所述的透镜组件，其特征在于，所述透镜组件满足以下关系式：
0.5＜(R11+R12)/f＜1.0；
其中，R11为第一透镜物侧表面的曲率半径，R12为第一透镜像侧表面的曲率半径。
7.根据权利要求1所述的透镜组件，其特征在于，还包括一光阑，设置于第一透镜与第二透镜之间。
8.一种轻薄型摄像镜头，其特征在于，包括如权利要求1至7任一项所述的透镜组件。
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