CN206649204U - 一种微型成像镜头 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种微型成像镜头，其包括沿所述微型成像镜头的光轴从物端到像端依次设置的具有第一折射率的第一正透镜，具有第二折射率的第二负透镜，具有第三折射率的第三正透镜；以及位于所述第一正透镜物侧光学面表面处的光阑，所述微型成像镜头的视场角大于81度，最大非球面的直径S<1.6mm。本实用新型成像镜头的光学总长短，微型成像镜头更加轻薄化，本专利的成像镜头视场角度大，是一款大光圈、大视场角和低畸变的微型成像镜头。

Description

一种微型成像镜头

技术领域

本实用新型属于摄像头领域，特别是涉及一种体积小、质量轻、视场角大、畸变小的微型成像镜头。

背景技术

近年来，光学成像镜头在相机、手机、笔记本电脑、iPad等电子设备上运用越来越多。随着电子载体向轻薄短小的外形结构上发展，光学成像镜头也要求其有良好的成像质量的同时具有更小尺寸、更大的视场角和更大的光圈。视场角的扩大必然会导致外视场的畸变变差，故光学成像镜头的畸变控制也是关键。近几年3片式透镜结构的光学系统已出现很多，但其视场角较小，例如专利CN201310589214.2的成像镜头（公开日期为2015-04-29），该专利的成像镜头在大光圈的情况下其光学总长TTL>2.0mm，镜头过厚，且光学畸变较大，均大于3%。又例如专利CN201410108634.9的一种微型成像镜头（公开日期2014-07-23），其镜头视场角在78~90度之间，光学总长在1.454~1.972mm之间，但无法满足在大光圈下，80度视场角以上，光学系统总长也在1.78mm以内，并且该专利的成像镜头光学畸变都在3%左右，畸变较大。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种具有较大视场角但镜头畸变低、体积小质量轻的微型成像镜头。

一种微型成像镜头，其包括沿所述微型成像镜头的光轴从物端到像端依次设置的：具有第一折射率的第一正透镜；具有第二折射率的第二负透镜；具有第三折射率的第三正透镜；以及位于所述第一正透镜物侧光学面表面处的光阑；其中，所述第一折射率和第三折射率均小于第二折射率，且所述第三正透镜为弯月形的镜片，其物侧光学面近光轴处为凸面且在轴外有反向弯曲，像侧光学面近光轴处为凹面且在轴外有反向弯曲；所述微型成像镜头的视场角大于81度；定义f为镜头的总焦距，f1为第一正透镜的焦距，f2是第二负透镜的焦距，f3是第三正透镜的焦距，TTL为第一正透镜的物侧光学面与像面之间的距离，D为微型成像镜头像面直径，则满足0.65＜f1/f<0.85，-1.2<f2/f<-0.9，1.32<f3/f<1.67，TTL<1.73mm，TTL/D<0.88，TTL/f<1.49；所述微型成像镜头最大非球面为第三正透镜的第二非球面，所述最大非球面的直径S<1.6mm。

进一步的，镜头光圈值为2.0。

更进一步的，所述第一正透镜的物侧光学面和像侧光学面均为凸面；所述第二负透镜的物侧光学面为凹面，像侧光学面为凸面。

更进一步的，所述第一正透镜、第二负透镜和第三正透镜均为非球面树脂透镜。

更进一步的，所述第一正透镜和第三正透镜的折射率均小于或者等于1.60，阿贝数值大于或者等于40；所述第二负透镜的折射率为大于或者等于1.60，阿贝数值小于40。

更进一步的，所述第二负透镜与第一正透镜的阿贝数值的差值大于25并小于42。

本实用新型的微型成像镜头具有“正透镜-负透镜-正透镜”的三片式透镜组合结构，以及“低折射率-高折射率-低折射率”的折射率组合，在具有较大视场角的前提下，有效地降低了微型成像镜头的各种像差，能够有效地控制微型成像镜头的畸变在1.0%以内，且本实用新型成像镜头的光学总长TTL<1.73mm，微型成像镜头更加轻薄化，本专利的成像镜头视场角超过81度，是一款大光圈、大视场角和低畸变的微型成像镜头。

附图说明

附图1为本实用新型微型成像镜头的结构图；

附图2为本实用新型微型成像镜头实施方式中经过各透镜的入射光线走势平顺的示意图；

附图3为本实用新型微型成像镜头的场曲及畸变测试图；

附图4为本实用新型微型成像镜头的不同视场的Ray Fan图。

具体实施方式

下面将结合具体实施例及附图对本实用新型微型成像镜头作进一步详细描述。

如图1、图2、所示，一较佳实施例中，本实用新型的微型成像镜头为三片式微型成像镜头，包括沿微型成像镜头的光轴从物端到像端依次设置的光阑ST、第一正透镜L1、第二负透镜L2和第三正透镜L3。第一正透镜L1具有第一折射率，第二负透镜L2具有第二折射率，第三正透镜L3具有第三折射率。其中，第一折射率和第三折射率均小于第二折射率，且第三正透镜L3的物侧光学面近光轴处为凸面且在轴外有反转弯曲（也即反转为凹面），像侧光学面为近光轴处为凹面且在轴外有反向弯曲（也即反转为凸面）。微型成像镜头的“正透镜-负透镜-正透镜”的三片式透镜组合结构以及“低折射率-高折射率-低折射率”的折射率组合，使得入射至微型成像镜头的入射光线先经过低折射率的第一正透镜L1，再经过高折射率的负透镜L2。低折射率的第一正透镜L1使微型成像镜头产生一定的正光焦度，并且可以减少光学系统的总长度，高折射率的第二负透镜可以用来校正第一透镜L1所产生的像差及光学系统所产生的色差，低折射率的第三正透镜L3可以有效地分配第一透镜L1的光焦度并且降低光学系统的敏感度，同时低折射率的第三正透镜L3弯月形的结构可以扩大视场角，同时可以使得光学系统的主点远离像面，从而有效地减小镜头总长，使镜头结构更加紧凑；所述微型成像镜头的总长TTL<1.73mm。所述微型成像镜头最大非球面为第三正透镜的第二非球面，即像侧光学面；所述最大非球面的直径，即非球面的中心到边缘的长度的两倍，S<1.6mm，有利成像镜头结构设计上尺寸更小。光阑ST前置至第一正透镜L1靠近物端的面，也用于扩大镜头的视场角。本实施例中，微型成像镜头的视场角达到81度以上。

该“光阑-正透镜-负透镜-正透镜”的三片式透镜组合结构以及“低折射率-高折射率-低折射率”的折射率组合，能有效扩大镜头的视场角，也有效地降低微型成像镜头的各种像差，有效地控制了微型成像镜头的畸变。

更具体的，第一正透镜L1的物侧光学面和像侧光学面均为凸面，呈双凸面结构，平分光焦度，进一步提高微型成像镜头的耐公差特性。第二负透镜L2的物侧光学面为凹面，像侧光学面为凸面。在本实施方式中，优先选择的是第一正透镜L1、第二负透镜L2和第三正透镜L3均为非球面树脂透镜。

表1列出了本实施例中微型成像镜头的系统结构参数，表面序号从物侧到像侧编起，表1中非球面有效半径是指非球面的中心到边缘的垂直距离。其中，第一正透镜L1和第三正透镜L3的折射率均小于或者等于1.60，阿贝数值（Abbe, 也叫V-数）大于或者等于40。第二负透镜L2的折射率大于或者等于1.60，阿贝数值小于或等于40。其中，第一正透镜L1和第三正透镜L3和的阿贝数值大于40，可以有效地减少第一正透镜L1和第二负透镜L2引入的色差，而第二负透镜L2的折射率高，阿贝数低，可以起到消色差的作用，从而很好地控制微型成像镜头的色差。

表1为本实施例中微型成像镜头的系统结构参数表：

为了提高微型成像镜头的性能，本实施例中，微型成像镜头还满足以下条件：25＜V1-V2＜42；其中V1是第一正透镜L1的阿贝数值，V2是第二负透镜L2的阿贝数值，从而有效地平衡光学系统的横向色差和垂轴色差。

为了使微型成像镜头更加轻薄化，限制镜头的总长，同时校正系统的像差，微型成像镜头还需要满足以下条件：

0.65＜f1/f<0.85；

-1.2<f2/f<-0.9；

1.32<f3/f<1.67；

其中f是微型成像镜头的总焦距，f1是第一正透镜L1的焦距，f2是第二负透镜L2的焦距，f3是第三正透镜L3的焦距。

此外，第一正透镜L1与微型成像镜头的像面（图1中12为图像传感器表面，11为红外镜头）之间距离TTL与微型成像镜头的像面的直径D的比值应小于0.88，也即TTL/D<0.88。且，TTL/f<1.49，也即第一正透镜L1与微型成像镜头的像面之间距离TTL与微型成像镜头的总焦距f的比值小于1.49。

进一步的，微型成像镜头满足大光圈的条件，其光圈值F可以达到2.0。

为了更好地理解本实用新型，在使用光学设计软件（本实施例中采用Zemax软件）进行设计时，将微型成像镜头的畸变和场曲都进行了有效地控制，如图3所示，微型成像镜头的畸变值控制在1.0%以内，场曲值控制在±0.05mm以内。同时对微型成像镜头的Ray-Fan图进行优化，并检测微型成像镜头的Ray-Fan图，如图4所示，通过对的Ray Fan图可以看到强制优化后的微型成像镜头获得了良好的成像特性。

综上，本实用新型提供了一款大视场角、低畸变和紧凑型的微型成像镜头，可以应用于搭载固体感光元件的终端上，尤其是在现代智能手机轻薄化的发展趋势下，对此款小尺寸成像镜头作为手机前置拍照的需求量将会持续增加。

虽然对本实用新型的描述是结合以上具体实施例进行的，但是，熟悉本技术领域的人员能够根据上述的内容进行许多替换、修改和变化、是显而易见的。因此，所有这样的替代、改进和变化都包括在附后的权利要求的精神和范围内。

Claims (6)

1.一种微型成像镜头，其包括沿所述微型成像镜头的光轴从物端到像端依次设置的：

具有第一折射率的第一正透镜；

具有第二折射率的第二负透镜；

具有第三折射率的第三正透镜；以及

位于所述第一正透镜物侧光学面表面处的光阑；

其中，所述第一折射率和第三折射率均小于第二折射率，且所述第三正透镜为弯月形的镜片，其物侧光学面近光轴处为凸面且在轴外有反向弯曲，像侧光学面近光轴处为凹面且在轴外有反向弯曲；

其特征在于，所述微型成像镜头的视场角大于81度；定义f为镜头的总焦距，f1为第一正透镜的焦距，f2是第二负透镜的焦距，f3是第三正透镜的焦距，TTL为第一正透镜的物侧光学面与像面之间的距离，D为微型成像镜头像面直径，则满足0.65＜f1/f<0.85，-1.2<f2/f<-0.9，1.32<f3/f<1.67，TTL<1.73mm，TTL/D<0.88，TTL/f<1.49；所述微型成像镜头最大非球面为第三正透镜的第二非球面，所述最大非球面的直径，S<1.6mm。

2.根据权利要求1所述的微型成像镜头，其特征在于，镜头光圈值为2.0。

3.根据权利要求2所述的微型成像镜头，其特征在于，所述第一正透镜的物侧光学面和像侧光学面均为凸面；所述第二负透镜的物侧光学面为凹面，像侧光学面为凸面。

4.根据权利要求2所述的微型成像镜头，其特征在于，所述第一正透镜、第二负透镜和第三正透镜均为非球面树脂透镜。

5.根据权利要求4所述的微型成像镜头，其特征在于，所述第一正透镜和第三正透镜的折射率均小于或者等于1.60，阿贝数值大于或者等于40；所述第二负透镜的折射率为大于或者等于1.60，阿贝数值小于40。

6.根据权利要求5所述的微型成像镜头，其特征在于，所述第二负透镜与第一正透镜的阿贝数值的差值大于25并小于42。