CN203385927U - 广角三片式成像镜头组 - Google Patents

Abstract

本实用新型是一种广角三片式成像镜头组，其包含有一固定光栏和一光学组，该光学组包含第一、第二及第三镜片，其排列方式从物侧至像侧的顺序为：具有正屈光力且两面在靠近光轴为凸面的第一镜片；具有负屈光力且朝向物侧为凹面的第二镜片；具有正屈光力且朝向物侧为凸面的第三镜片，且两面从光轴至非球面终止点至少有一反曲点；而第一、第二及第三镜片其两面皆为非球面，而固定光栏可设置在物与第二镜片间任一位置，经由前述镜片间相互对应且调适的曲率半径、厚度/间隔、折射率以及阿贝数，使得本实用新型的广角三片式成像镜头组可得到大光圈且超广角，较短的高度以及较佳的光学像差。

Description

广角三片式成像镜头组

技术领域

本实用新型有关于广角三片式成像镜头组，特别是藉由各镜片之间的曲率、间距及光学参数所达成具有较短的高度以及高解像力的成像镜头组。

背景技术

已知透镜结构是使用于智能型手机、平板计算机、移动电话、笔记本电脑以及摄像头（webcam）等电子产品中的显像镜头组。随着此类电子产品不断地发展为更轻、薄、短、小且同时又必须具有更高的效能，前述显像镜头组中的影像传感器，如CCD是电荷耦合组件或是CMOS互补金属氧化物导体等，不断朝向高画素发展，这类透镜结构也因而不断地朝紧密化且更高解像力的方向发展。

因此本实用新型依据这类显像镜头组的发展需要，针对多片式镜片结构，尤其是至少包括三片镜片的透镜结构的成像镜头组进行创作。

实用新型内容

本实用新型有鉴于透镜结构体积大及效能不足的问题，完成本实用新型的广角三片式成像镜头组。

本实用新型提供一种广角三片式成像镜头组，其包含有

一固定光栏和一光学组，光学组包含第一、第二及第三镜片，其排列方式从物侧至像侧的顺序为：第一镜片，具有正屈光力且两面在靠近光轴为凸面，并且，其两面为非球面；第二镜片，具有负屈光力且朝向物侧为凹面的镜片，并且，其两面为非球面；第三镜片，具有正屈光力且朝向物侧为凸面的镜片，并且，其双面为非球面，且两面从光轴至非球面终止点至少有一反曲点；该固定光栏位置在物与第二镜片之间任一位置。

所述的广角三片式成像镜头组，满足以下条件：0.5<f/TL<0.8，其中，TL为第一镜片物侧面到成像面之间距离，f为整个镜头组的焦距值。

所述的广角三片式成像镜头组，满足以下条件：0.8<TL/Dg<1.2，其中，TL为第一镜片物侧面到成像面之间距离，Dg为该电子感光组件的有效像数区域对角线长。

所述的广角三片式成像镜头组，其中所述非球面的面型满足下列公式：

$z=\frac{{\mathrm{ch}}^2}{1+{[1-(k+1)c^2{h}^2]}^{0.5}}+{\mathrm{Ah}}^4+{\mathrm{Bh}}^6+{\mathrm{Ch}}^8+{\mathrm{Dh}}^{10}+{\mathrm{Eh}}^{12}+{\mathrm{Gh}}^{14}+..........$

其中z为沿光轴方向在高度为h的位置以表面顶点作参考的位置值；k为锥常度量；c为曲率半径的倒数；A、B、C、D、E、G、……为高阶非球面系数。

本实用新型的优点在于：经由各镜片之间的曲率、间距及光学参数，使成像镜头组达成具大光圈且超广角，较短的高度以及高解像力的透镜结构。

附图说明

图1是本实用新型的第一实施例光学结构图。

图2是本实用新型的第一实施例非点像差示意图。

图3是本实用新型的第一实施例歪曲像差示意图。

图4是本实用新型的第一实施例球面像差示意图。

图5是本实用新型的第二实施例光学结构图。

图6是本实用新型的第二实施例非点像差示意图。

图7是本实用新型的第二实施例歪曲像差示意图。

图8是本实用新型的第二实施例球面像差示意图。

图9是本实用新型的第三实施例光学结构图。

图10是本实用新型的第三实施例非点像差示意图。

图11是本实用新型的第三实施例歪曲像差示意图。

图12是本实用新型的第三实施例球面像差示意图。

附图标记：

10   固定光栏

20   第一镜片

21   第一面

22   第二面

30   第二镜片

31   第三面

32   第四面

40   第三镜片

41   第五面

42   第六面

50   过滤组件

51   第七面

52   第八面

600  图像传感器

60   平面保护镜片

61   第九面

62   第十面

63   影像传感器

具体实施方式

有关本实用新型的详细内容及技术说明，现以实施例来作进一步说明，但应了解的是，这些实施例仅为例示说明之用，而不应被解释为对本实用新型实施的限制。

本实用新型的构成具体而言，提供一种广角三片式成像镜头组，特别是由各镜片之间的曲率、间距及光学参数所达成的具有大光圈且超广角，较短的高度以及高解像力的透镜结构。

请参阅图1所示的本实用新型广角三片式成像镜头组的光学结构图，该广角三片式成像镜头组包含有一固定光栏10和一光学组，光学组包含第一镜片20、第二镜片30和第三镜片40，其排列方式从物侧至像侧的顺序为：具有正屈光力且两面在靠近光轴为凸面的第一镜片20；具有负屈光力且朝向物侧为凹面的第二镜片30；具有正屈光力且朝向物侧为凸面且两面从光轴至非球面终止点至少有一反曲点的第三镜片40；而第一镜片20、第二镜片30、第三镜片40其两面皆为非球面，且固定光栏10位置可在物与第二镜片30之间任一位置；过滤特定波长的光线的一过滤组件50，该过滤组件50可以是一红外线截止过滤组件，用于可见光成像；以及用以接收通过前述过滤组件红外线不可见光的成像，传换成为数字信号的一图像传感器600（成像面），该图像传感器600包括一平面保护镜片60与一影像传感器63，该影像传感器63可以是电荷耦合组件（Charge Coupled Device，CCD）或互补式金属氧化物半导体（Complementary Metal Oxide Semiconductor，CMOS）。

所述的广角三片式成像镜头组，满足以下条件：0.5<f/TL<0.8，其中，TL为第一镜片物侧面到成像面之间距离，f为整个镜头组的焦距值。

所述的广角三片式成像镜头组，满足以下条件：0.8<TL/Dg<1.2，其中，TL为第一镜片物侧面到成像面之间距离，Dg为该电子感光组件的有效像数区域对角线长。

该第一镜片20包含有面对被摄物体的第一面21及面对成像面的第二面22，所述第一面21相对于被摄物体呈凸面构形的凸面，第二面22相对于成像面呈凸面构形的凸面。该第二镜片30包含有面对被摄物体的第三面31及面对成像面的第四面32，所述第三面31相对于被摄物体呈凹陷构形的凹面，第四面32相对于成像面呈凸面构形的凸面。该第三镜片40包含有面对被摄物体的第五面41及面对成像面的第六面42，所述第五面41相对于被摄物体呈凸面构形的凸面，第六面42相对于成像面呈凹陷构形的凹面。且前述第一、第二及第三镜片20、30、40其两面皆为非球面，藉此全面矫正球差及像差，并具有低公差敏感度的特性。

所述非球面的面型满足下列公式：

$z=\frac{{\mathrm{ch}}^2}{1+{[1-(k+1)c^2{h}^2]}^{0.5}}+{\mathrm{Ah}}^4+{\mathrm{Bh}}^6+{\mathrm{Ch}}^8+{\mathrm{Dh}}^{10}+{\mathrm{Eh}}^{12}+{\mathrm{Gh}}^{14}+..........$

其中z为沿光轴方向在高度为h的位置以表面顶点作参考的位置值；k为锥常度量；c为曲率半径的倒数；A、B、C、D、E、G、……为高阶非球面系数。

实施上，本实用新型的广角三片式成像镜头组中，该固定光栏10设于物方到第二镜片30间任一点取得所要的入射光束，且第一镜片20及第三镜片40为正屈光力镜片，而第二镜片30为负屈光力镜片，其第一镜片20凸向被摄物体的第一面21用以超广角汇聚外在的入射光束，从而使光束在第二镜片30的第四面32上，藉此可充分发挥非球面的功能，矫正像差及减低公差敏感度，也使得广角三片式成像镜头组具有超广角度，取像角度可达70°以上。再由第三镜片40上相对于被摄物体呈凹陷构形的凹面的第五面41进行阔束及发散，从而使光束在第三镜片40的第六面42上可分布较大的面积。也就是说，入射光束经过第五面41的阔束及发散，从而使光束在第六面42上可分布较大的面积，充分发挥非球面的功能，矫正像差及减低公差敏感度。

采用非球面设计除了可矫正球差及像差外还有助于缩短镜头光学系统的总长，且第一、第二及第三镜片20、30、40均可采用塑料材质，有利于消除像差及减轻镜头重量，整个光学系统以三个塑料镜片构成，适合大量生产，且其公差敏感度低符合大规模量产的要求。而用以过滤红外线不可见光，只通过可见光的过滤组件50，形成一种可对人眼观看的景物进行取像的广角三片式成像镜头组。

上述镜片的镜面具有相互对应且调适的曲率半径、厚度/间隔、折射率以及阿贝数，使得本实用新型的广角三片式成像镜头组可得到大光圈且超广角，较短的高度以及较佳的光学像差。

第一实施例：

基于前述本实用新型的技术内容，可依据下列数值实施例具体实施：

其中，过滤组件50的厚度为0.20mm，是一红外光截止过滤组件，通过的光线的波长为450～650nm；平面保护镜片60的厚度为0.4mm。

Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｇ为高阶非球面系数。

第一实施例非球面二次曲面系数的具体数值如下所列：

第一面（21）(k=-57.43)：

A:1.365876

B:-8.6805204

C:-9.8059036

D:368.48551

E:-1190.726

F:0

G:0

第二面（22）(k=-0.43)：

A:-0.6585751

B:4.380543

C:-9.3806803

D:-11.568506

E:49.074082

F:0

G:0

第三面（31）(k=-0.85)：

A:2.9706069

B:7.0842414

C:-43.889741

D:104.62352

E:-68.080409

F:0

G:0

第四面（32）(k=-0.52)：

A:1.0538312

B:1.7699267

C:-3.6499397

D:1.355012

E:5.4709283

F:0

G:0

第五面（41）(k=0)：

A:-0.75829942

B:0.06547559

C:0.31834606

D:-1.1569042

E:0

F:0

G:0

第六面（42）(k=0)：

A:-0.31799708

B:0.13991659

C:-0.28780822

D:0.1039187

E:0

F:0

G:0

依上述数值实施的广角三片式成像镜头组的相关性能指数为：f=1.73mm；TL=2.85mm；f/TL=0.61；Dg=2.64mm；TL/Dg=1.08。

请再参阅附图，图2是本实用新型的第一实施非点像差示意图。图3是本实用新型的第一实施歪曲像差示意图。图4是本实用新型的第一实施例球面像差示意图。由上列示意图可看出所测得的非点像差、歪曲像差及球面像差均在标准范围且具有良好的光学性能，具有良好的成像质量。

第二实施例：

基于前述本实用新型的技术内容，可依据下列数值实施例具体实施：

其中，过滤组件50的厚度为0.21mm，是一红外光截止过滤组件，通过的光线的波长为450～650nm。

Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｇ为高阶非球面系数。

第二实施例非球面二次曲面系数的具体数值如下所列：

第一面（21）(k=6.09)：

A:-1.1023157

B:-26.189183

C:116.22088

D:18789.108

E:-609386.81

F:6539635.9

G:-21384643

第二面（22）(k=1.18)：

A:-0.32698743

B:-53.150618

C:964.4416

D:-9165.1251

E:76689.64

F:-482917.26

G:1388042.9

第三面（31）(k=-2.81)：

A:-7.6082839

B:-43.852814

C:1907.5017

D:-11025.063

E:-27513.172

F:441632.72

G:-1081830.3

第四面（32）(k=-0.17)：

A:-0.56514905

B:10.312056

C:46.350081

D:126.24074

E:-1812.7873

F:3592.9441

G:289.53629

第五面（41）(k=-8.09)：

A:-0.076539235

B:-2.6656011

C:14.371477

D:-40.391019

E:61.092792

F:-47.329039

G:14.860091

第六面（42）(k=-0.84)：

A:-1.7998032

B:3.7990291

C:-7.7749348

D:12.048202

E:-13.308803

F:8.6620901

G:-2.4369348

依上述数值实施的广角三片式成像镜头组的相关性能指数为：f=1.16mm；TL=1.85mm；f/TL=0.63；Dg=2.19mm；TL/Dg=0.85。

请再参阅附图，图6是本实用新型的第二实施非点像差示意图。图7是本实用新型的第二实施歪曲像差示意图。图8是本实用新型的第二实施例球面像差示意图。由上列示意图可看出所测得的非点像差、歪曲像差及球面像差均在标准范围且具有良好的光学性能，具有良好的成像质量。

第三实施例：

基于前述本实用新型的技术内容，可依据下列数值实施例具体实施：

其中，过滤组件50的厚度为0.21mm，是一红外光截止过滤组件，通过的光线的波长为450～650nm。

Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｇ为高阶非球面系数。

第三实施例非球面二次曲面系数的具体数值如下所列：

第一面（21）(k=6.31)：

A:-1.3367754

B:-13.987632

C:-54.392765

D:17861.559

E:-593813.32

F:6811183

G:-24006065

第二面（22）(k=0.34)：

A:1.203641

B:-41.208674

C:870.55727

D:-9964.2512

E:81911.52

F:-464660.88

G:1335218.1

第三面（31）(k=-1.52)：

A:2.6914271

B:-93.723988

C:1563.6366

D:-9295.1503

E:-13608.054

F:361441.01

G:-1002774.6

第四面（32）(k=-0.31)：

A:1.0435358

B:7.1079736

C:-7.5063774

D:158.73163

E:-1252.1369

F:3801.4095

G:-3878.1452

第五面（41）(k=-6.01)：

A:-0.13206196

B:-2.0653622

C:11.786095

D:-39.04656

E:64.651646

F:-53.048297

G:18.098259

第六面（42）(k=-0.42)：

A:-1.5218582

B:3.077598

C:-7.2123223

D:11.201159

E:-12.923432

F:9.4710251

G:-3.253487

依上述数值实施的广角三片式成像镜头组的相关性能指数为：f=1.16mm；TL=1.90mm；f/TL=0.61；Dg=2.19mm；TL/Dg=0.87。

请再参阅附图，图10是本实用新型的第三实施非点像差示意图。图11是本实用新型的第三实施歪曲像差示意图。图12是本实用新型的第三实施例球面像差示意图。由上列示意图可看出所测得的非点像差、歪曲像差及球面像差均在标准范围且具有良好的光学性能，具有良好的成像质量。

本实用新型的广角三片式成像镜头组采用前两片正屈光力非球面镜片，与过滤红外波长的光线只通过所需波长的可见光线的一过滤组件50，该过滤组件50可以是一红外线截止过滤组件，用于可见光成像。

由非球面的功能，矫正像差及减低公差敏感度，除了可矫正像差外还有助于缩短镜头光学系统的总长，也使得广角三片式成像镜头组具有超广角度，取像角度可达70°以上。而第一、第二及第三镜片均可采用塑料材质，有利于消除像差及减轻镜头重量，整个光学系统以两个塑料镜片，公差敏感度低，易于制造组装，适合大量生产，且具有良好的成像质量，并符合携带型摄像产品小型化的要求。

上述所有内容，仅为本实用新型的较佳实施例而已，当不能以此限定本实用新型实施的范围，即凡是依本实用新型的权利要求书及实用新型的说明书内容所作的简单的等效变化与修饰，均仍属本实用新型专利涵盖的范围内。

Claims (4)

1.一种广角三片式成像镜头组，其特征在于，包含有一固定光栏和一光学组，光学组包含第一、第二、第三镜片，其排列方式从物侧至像侧的顺序为：

该第一镜片，具有正屈光力且两面在靠近光轴为凸面；并且，其两面为非球面；

该第二镜片，具有负屈光力且朝向物侧为凹面的镜片；并且，其两面为非球面；

该第三镜片，具有正屈光力且朝向物侧为凸面的镜片；并且，其双面为非球面,且两面从光轴至非球面终止点至少有一反曲点；

该固定光栏位置在物与第二镜片之间任一位置。

2.根据权利要求1所述的广角三片式成像镜头组，其特征在于，满足以下条件：

0.5<f/TL<0.8，其中TL为第一镜片物侧面到成像面之间距离，f为整个镜头组的焦距值。

3.根据权利要求1所述的广角三片式成像镜头组，其特征在于，满足以下条件：

0.8<TL/Dg<1.2，其中TL为第一镜片物侧面到成像面之间距离，Dg为该电子感光组件的有效像数区域对角线长。

4.根据权利要求1所述的广角三片式成像镜头组，其特征在于，其中所述非球面的面型满足下列公式：

$z=\frac{{\mathrm{ch}}^2}{1+{[1-(k+1)c^2{h}^2]}^{0.5}}+{\mathrm{Ah}}^4+{\mathrm{Bh}}^6+{\mathrm{Ch}}^8+{\mathrm{Dh}}^{10}+{\mathrm{Eh}}^{12}+{\mathrm{Gh}}^{14}+..........$

其中z为沿光轴方向在高度为h的位置以表面顶点作参考的位置值；k为锥常度量；c为曲率半径的倒数；A、B、C、D、E、G、……为高阶非球面系数。

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