CN201548744U - 一种光学镜头组件 - Google Patents

Abstract

一种光学镜头组件，包括透镜组，其特征在于：所述透镜组包括同轴且自物方至像方依次排列的：固定光阑、具有正屈光度的第一透镜、具有负屈光度的第二透镜、具有正屈光度的第三透镜和具有负屈光度的第四透镜；所述第一透镜包括凸向物方的第一表面和凸向像方的第二表面；所述第二透镜凸向物方的第三表面和相对于像方凹陷的第四表面，所述第三透镜包括相对于物方凹陷的第五表面和凸向像方的第六表面，所述第四透镜包括凸向物方的第七表面和相对于像方凹陷的第八表面；且所述透镜组焦距满足一定条件。借由此透镜结构、排列方式与镜片焦距配置，可以有效地缩短镜头系统总长，使各种像差得到良好校正，获得较高的解像力。

Description

一种光学镜头组件

技术领域

本实用新型涉及光学器件，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。随着半导体技术的进步，与镜头适配的感光组件CCD或CMOS的像素点也能越做越小，小型摄像模组也趋于向高像素发展，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。同时数码产品的轻薄短小要求，也迫使镜头设计不断地追求更短的光学总长。综上所述，目前数码产品的发展，要求镜头设计不仅要同时兼顾缩减镜头高度和获得高的解像力，而工业上大批量产也要求镜头设计尽可能的降低生产成本，具备良好的加工性。

实用新型内容

本实用新型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，获得高的解像力，同时有效缩减系统总高度的光学镜头组件。

为解决上述技术问题，本实用新型提出了如下技术方案：

一种光学镜头组件，包括透镜组，所述透镜组包括同轴且自物方至像方依次排列的：固定光阑、具有正屈光度的第一透镜、具有负屈光度的第二透镜、具有正屈光度的第三透镜和具有负屈光度的第四透镜；所述第一透镜包括凸向物方的第一表面和凸向像方的第二表面；所述第二透镜凸向物方的第三表面和相对于像方凹陷的第四表面，所述第三透镜包括相对于物方凹陷的第五表面和凸向像方的第六表面，所述第四透镜包括凸向物方的第七表面和相对于像方凹陷的第八表面；且所述透镜组满足以下条件：

进一步地，所述光学镜头组件满足以下条件：

1.0＜L/f＜1.25；

f1＞0，且1＜f/f1＜1.5；

f2＜0，且-0.9＜f/f2＜-0.3；

f3＞0，且1.5＜f/f3＜2.4；

f4＜0，且-2.3＜f/f4＜-1.5；

其中f为整个光学镜头组件的有效焦距值；L为光学系统总长；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；f4为第四透镜的有效焦距值。

进一步地，上述第七表面和/或第八表面上设有反曲点。

进一步地，第一透镜、第三透镜和第四透镜的的折射率小于1.55，色散值大于50；第二透镜的折射率大于1.57，色散值小于32。

进一步地，第一透镜、第三透镜和第四透镜的折射率为1.525，色散值为56；第二透镜的折射率为1.632，色散值为23.4。

进一步地，所述光学镜头组件还包括滤光片，所述滤光片为至少一透光表面镀有红外截止滤光膜的平板玻璃，所述滤光片位于第四透镜的后面。

进一步地，所述第一表面、第二表面、第三表面、第四表面、第五表面、第六表面、第七表面、第八表面均为非球面且满足如下公式：

$z=\frac{{\mathrm{cr}}^2}{1+\sqrt{1-(1+k)c^2{r}^2}}+a_1{r}^2+a_2{r}^4+a_3{r}^6+a_4{r}^8+a_5{r}^{10}+a_6{r}^{12}$

其中：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，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。

本实用新型包括四片透镜，并采用正、负、正、负的屈光度组合，并对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，得到了较高的光学成像质量。

附图说明

图1是本实用新型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MTF(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MTF(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；

图8实施例四的光学镜头MTF(光学传递函数)图；

图9实施例四的光学镜头场曲示意图；

图10实施例四的光学镜头畸变示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型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实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例一：

如图1所示，本实用新型实施例提供的一种光学镜头组件，一种光学镜头组件，包括透镜组，其特征在于：所述透镜组包括同轴且自物方至像方依次排列的：固定光阑(图中未示出)、具有正屈光度的第一透镜、具有负屈光度的第二透镜、具有正屈光度的第三透镜和具有负屈光度的第四透镜；所述第一透镜包括凸向物方的第一表面和凸向像方的第二表面；所述第二透镜凸向物方的第三表面和相对于像方凹陷的第四表面，所述第三透镜包括相对于物方凹陷的第五表面和凸向像方的第六表面，所述第四透镜包括凸向物方的第七表面和相对于像方凹陷的第八表面；且所述透镜组满足以下条件：

1.0＜L/f＜1.25；

f1＞0，且1＜f/f1＜1.5；

f2＜0，且-0.9＜f/f2＜-0.3；

f3＞0，且1.5＜f/f3＜2.4；

f4＜0，且-2.3＜f/f4＜-1.5；

其中f为整个光学镜头组件的有效焦距值；L为光学系统总长；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；f4为第四透镜的有效焦距值。

在本实施例中，第七表面和/或第八表面上设有反曲点，可减小系统主光线出射角，增加像面亮度，同时采用这个组合可有利缩短总长；并使轴外像差得到良好校正。

在本实施例中，所述光学镜头组件还包括括滤光片，所述滤光片为至少一透光表面镀有红外截止滤光膜的平板玻璃，所述滤光片位于第四透镜的后面。平板玻璃材质为BK7，折射率和色散分别为n＝1.5168，v＝64.17。此外，平板玻璃至少一表面镀覆一层红外截至滤光膜(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。

在本实施例中，所述第一表面、第二表面、第三表面、第四表面、第五表面、第六表面、第七表面、第八表面均为非球面且满足如下公式：

$z=\frac{{\mathrm{cr}}^2}{1+\sqrt{1-(1+k)c^2{r}^2}}+a_1{r}^2+a_2{r}^4+a_3{r}^6+a_4{r}^8+a_5{r}^{10}+a_6{r}^{12}$

其中：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，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。

实施例二：

本实用新型所提供的第二实施例，为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	1.390174	0.03569207	0.54
第二表面	-10.88741	-8.208865	0.04
				第三表面	7.396596	100.0276	0.32
第四表面	2.013473	-1.659718	0.66
				第五表面	-2.347946	4.414839	0.59

类型	曲率半径(R)	二次曲面系数(k)	厚度(dmm)
				第六表面	-0.7403725	-3.250011	0.24
第七表面	8.256193	-18.73274	0.32
				第八表面	0.7713553	4.761538	0.27
滤光片前表面	Infinity		0.3
				滤光片后表面	Infinity		0.73
像面

类型	a1	a2	a3	a4	a5	a6
							第一表面	0.0021056761	-0.0079163753	-0.020900529	-0.025324008	0.050791403	0.15921931
第二表面	-0.044977168	0.13997849	0.044702575	-0.31359516	0.36068346	-0.20031862
							第三表面	0.020088948	-0.17875857	0.03364997	0.17480354	-0.2505982	-0.22364775
第四表面	-0.011877392	0.012647554	-0.085392133	-0.13037036	0.24412151	-0.16311989
							第五表面	0.001256	-0.061794353	0.0064323869	-0.031497666	0.0022524318	0
第六表面	-0.028970288	-0.16398151	0.15027117	0.083961967	0.020010177	0.0037135656

类型	a1	a2	a3	a4	a5	a6
							第七表面	-0.14414685	-0.020562337	0.053456808	-0.010937972	-0.0016164998	-0.00018251157
第八表面	-0.098786023	-0.08428127	0.027608795	0.01030892	0.0019483275	0.00016772294

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＝4.01mm，有效焦距值f＝3.4mm，第一透镜的有效焦距值f1＝2.625mm，第二透镜的有效焦距值f2＝-4.743mm，第三透镜的有效焦距值f3＝1.945mm，第四透镜的有效焦距值f4＝-1.886mm，f/f1＝1.295，f/f2＝-0.717，f/f3＝1.748，f/f4＝-1.8，光圈数FNO.＝2.8。

本实施例中，优选地，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480R(非晶型聚烯烃)，折射率和色散分别为n1＝1.525，v1＝56；第二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OKP-4HT，折射率和色散分别为n2＝1.632，v2＝23.4；第三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480R(非晶型聚烯烃)，折射率和色散分别为n1＝1.525，v1＝56；第四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480R(非晶型聚烯烃)，折射率和色散分别为n1＝1.525，v1＝56。采用上述折射率和色散值有效减了小系统色差，得到了更高的解像力。

图2是本实用新型实施例二的光学镜头组件的调制传递函数(Modulation Transfer 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3和图4分别是本实用新型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0.05mm，畸变小于1％；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。

因此本实用新型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，并得到较高的解像力。

实施例三：

本实用新型所提供的第三实施例，为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	1.534402	0.4494367	0.55
第二表面	-9.342639	129.6916	0.06
				第三表面	5.25498	-92.09418	0.36
第四表面	1.865429	2.163952	0.7
				第五表面	-2.433975	4.414839	0.73
第六表面	-0.7497575	-4.924513	0.05
				第七表面	7.90333	-14.7865	0.37
第八表面	0.6566827	5.211129	0.31
				滤光片前表面			0.3
滤光片后表面			0.98
				像面

非球面系数：

类型

a1

a2

a3

a4

a5

a6

第一表面	0.032819408	0.020140687	-0.043739626	-0.060032664	0.0013892502	-0.089712284
							第二表面	0.017132045	0.17309687	-0.0034483057	-0.29165159	0.40824108	0.18283501
第三表面	-0.02848911	-0.13055348	-0.00029854862	0.086782267	0.38031111	0.42635164
							第四表面	0.014719079	0.0075420445	-0.044989504	-0.095878081	-0.10506239	-0.10529714
第五表面	0	-0.055470797	-0.0053731816	-0.024483949	0.0016292904	0
							第六表面	-0.10845767	0.050227398	-0.097656793	-0.062740342	0.021272401	0.0049816327
第七表面	-0.069300763	0.11689803	0.041300937	-0.009269692	-0.0010959886	-9.7551088e-005

第八表面

-0.057337328

-0.060370037

-0.01950711

-0.0066363574

-0.0012687289

0.00012330919

表中厚度d为此面距离下个面的距离，该镜头的总长L＝4.4mm，有效焦距值f＝3.55mm，第一透镜的有效焦距值f1＝2.925mm，第二透镜的有效焦距值f2＝-5.297mm，第三透镜的有效焦距值f3＝1.625mm，第四透镜的有效焦距值f4＝-1.738mm，f/f1＝1.21，f/f2＝-0.66，f/f3＝2.17，f/f4＝-2.04，光圈数FNO.＝2.8。

本实施例中，优选地，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480R(非晶型聚烯烃)，折射率和色散分别为n1＝1.525，v1＝56；第二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OKP-4HT，折射率和色散分别为n2＝1.632，v2＝23.4；第三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480R(非晶型聚烯烃)，折射率和色散分别为n1＝1.525，v1＝56；第四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480R(非晶型聚烯烃)，折射率和色散分别为n1＝1.525，v1＝56。采用上述折射率和色散值有效减了小系统色差，得到了更高的解像力。

图5是本实用新型实施例三的光学镜头组件的调制传递函数(Modulation Transfer 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6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分别是本实用新型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0.05mm，畸变小于1％；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。

因此本实用新型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，并得到较高的解像力。

实施例四：

本实用新型所提供的第四实施例，为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	1.370314	0.07267598	0.48
第二表面	-11.47238	171.7144	0.05
				第三表面	5.010824	-80.5076	0.32
第四表面	1.818078	1.279853	0.71
				第五表面	-2.395139	4.458987	0.64
第六表面	-0.7353443	3.991778	0.05
				第七表面	8.159595	-16.69984	0.45
第八表面	0.7165668	-5.227399	0.27
				滤光片前表面			0.3
滤光片后表面			0.74
				像面

非球面系数：

类型	a1	a2	a3	a4	a5	a6
							第一表	-0.010693455	-0.0019850358	0.037228972	-0.034290489	0.031170792	-0.3481098
面

类型	a1	a2	a3	a4	a5	a6
							第二表面	0.061270604	-0.18023917	0.042653999	0.30983494	0.61087552	-0.048407482
第三表面	0.032554203	0.15406457	0.014984909	-0.057228297	-0.41131484	-0.49104096
							第四表面	-0.017916227	0.023645697	-0.038228537	-0.1909363	-0.18669375	-0.17623812
第五表面	0	0.06303642	-0.031812642	-0.0065616778	-0.0022977057	0
							第六表面	0.11967161	-0.010226082	0.14675055	-0.024297756	-0.08162155	-0.0056228955
第七表面	-0.00034828154	-0.049091872	-0.091281064	-9.1582353e-005	-0.0014037735	-0.012788977

类型	a1	a2	a3	a4	a5	a6
							第八表面	0.094448908	-0.052849455	-0.008495472	0.020422335	0.0019563756	0.00020753149

表中厚度d为此面距离下个面的距离，该镜头的总长L＝4.0mm，有效焦距值f＝3.36mm，第一透镜的有效焦距值f1＝2.643mm，第二透镜的有效焦距值f2＝-5.24mm，第三透镜的有效焦距值f3＝1.83mm，第四透镜的有效焦距值f4＝-1.79mm，f/f1＝1.28，f/f2＝-0.65，f/f3＝1.86，f/f4＝-1.9，光圈数FNO.＝2.8。

本实施例中，优选地，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480R(非晶型聚烯烃)，折射率和色散分别为n1＝1.525，v1＝56；第二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OKP-4HT，折射率和色散分别为n2＝1.632，v2＝23.4；第三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480R(非晶型聚烯烃)，折射率和色散分别为n1＝1.525，v1＝56；第四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480R(非晶型聚烯烃)，折射率和色散分别为n1＝1.525，v1＝56。采用上述折射率和色散值有效减了小系统色差，得到了更高的解像力。

图8是本实用新型实施例三的光学镜头组件的调制传递函数(Modulation Transfer 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10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9和图10分别是本实用新型实施例三的光学镜头组件的场曲和畸变图，从图9和图10可以看出，该光学镜头组件的场曲小于0.05mm，畸变小于1％；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。

因此本实用新型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，并得到较高的解像力。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种光学镜头组件，包括透镜组，其特征在于：所述透镜组包括同轴且自物方至像方依次排列的：固定光阑、具有正屈光度的第一透镜、具有负屈光度的第二透镜、具有正屈光度的第三透镜和具有负屈光度的第四透镜；所述第一透镜包括凸向物方的第一表面和凸向像方的第二表面；所述第二透镜包括凸向物方的第三表面和相对于像方凹陷的第四表面，所述第三透镜包括相对于物方凹陷的第五表面和凸向像方的第六表面，所述第四透镜包括凸向物方的第七表面和相对于像方凹陷的第八表面；且所述透镜组满足以下条件：

进一步地，所述光学镜头组件满足以下条件：

1.0＜L/f＜1.25；

f1＞0，且1＜f/f1＜1.5；

f2＜0，且-0.9＜f/f2＜-0.3；

f3＞0，且1.5＜f/f3＜2.4；

f4＜0，且-2.3＜f/f4＜-1.5；

其中f为整个光学镜头组件的有效焦距值；L为光学系统总长；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；f4为第四透镜的有效焦距值。

2.根据权利要求1所述光学镜头组件，其特征在于：所述第七表面和/或第八表面上设有反曲点。

3.根据权利要求1所述光学镜头组件，其特征在于：第一透镜、第三透镜和第四透镜的的折射率小于1.55，色散值大于50；第二透镜的折射率大于1.57，色散值小于32。

4.根据权利要求3所述光学镜头组件，其特征在于：第一透镜、第三透镜和第四透镜的折射率为1.525，色散值为56；第二透镜的折射率为1.632，色散值为23.4。

5.根据权利要求1所述光学镜头组件，其特征在于：还包括滤光片，所述滤光片为至少一透光表面镀有红外截止滤光膜的平板玻璃，所述滤光片位于第四透镜的后面。

6.根据权利要求1至5任一项所述光学镜头组件，其特征在于：所述第一表面、第二表面、第三表面、第四表面、第五表面、第六表面、第七表面、第八表面均为非球面且满足如下公式：

$z=\frac{{\mathrm{cr}}^2}{1+\sqrt{1-(1+k)c^2{r}^2}}+a_1{r}^2+a_2{r}^4+a_3{r}^6+a_4{r}^8+a_5{r}^{10}+a_6{r}^{12}$

其中：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，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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