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CN103777315B - 微型广角成像镜头 - Google Patents

微型广角成像镜头 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种微型广角成像镜头，从物方至像方依次包括第一透镜、第二透镜、第三透镜，所述第一透镜为负光焦度的镜片；第二透镜为正光焦度的物体侧为凸面的弯月形镜片；第三透镜为正光焦度的镜片；所述镜头满足：-2.6<f12/f3<-1.6，其中，f12为第一透镜和第二透镜的组合焦距；f3为第三透镜的焦距。本发明采用了3片塑料非球面镜片，通过不同的光焦度分配，克服了现有技术的缺陷，对目前的规格要求以及性能要求提出了一种新的解决方案。

Description

微型广角成像镜头
技术领域
本发明涉及一种由三组透镜组成的成像光学系统，尤其是涉及一种可应用于近红外成像的微型广角成像镜头。
背景技术
近几年来，随着CCD或CMOS等芯片技术的发展，芯片的像素尺寸越来越小，带动摄像镜头逐渐往小型化、轻量化且高像素领域发展。而且，在追求小型化髙像质的同时，还进一步要求提供广角及大光圈等性能。针对上述要求，专利号为“US7751128”、公开日为“2010.07.06”的发明专利，提出了一种3片结构的广角摄像镜头。该镜头内的三组透镜从物方到像方依次由具有负屈光度的第一透镜、具有正屈光度的第二透镜和具有正屈光度的第三透镜构成。虽然这种系统兼顾了广角的特性，但是对于小型化的追求有所限制，且其广角化也不充分。而且，该系统作为第一透镜的材质使用了玻璃，提高了镜头的制造成本，因此有改善的空间。
此外，随着摄像镜头的应用范围越来越广泛，特别是在手机相机、车载镜头、安全影像监控及电子娱乐等产业，使用红外线波段的摄影镜头的需求也随之提高，常用的仅设计用于接收可见光的透镜已无法满足需求。由此，本发明提出一种具有较大视场角的广角成像镜头，可有效缩短系统的总长度，降低系统的敏感度，以获得良好的成像品质，同时可应用于红外线光学系统领域。
发明内容
本发明提供了一种微型广角成像镜头，解决了具有高像素、成像质量佳但镜头不便携的缺点，可适用于便携式电子产品，其技术方案如下所述：
一种微型广角成像镜头，从物方至像方依次包括第一透镜、第二透镜、第三透镜，所述第一透镜为负光焦度的镜片；第二透镜为正光焦度的物体侧为凸面的弯月形镜片；第三透镜为正光焦度的镜片；所述镜头满足
-2.6<f12/f3<-1.6
其中，f12为第一透镜和第二透镜的组合焦距；f3为第三透镜的焦距。
进一步的，所述镜头满足
0.75<Y’/(f*TTL)<5.0
其中，Y’为成像面上的最大像高；f为整个透镜系统的焦距；TTL为透镜的总长。
其中，该镜头系统至少有一个面为非球面。
进一步的，在第二透镜和第三透镜之间设置有光阑。
本发明采用了3片塑料非球面镜片，通过不同的光焦度分配，克服了现有技术的缺陷，对目前的规格要求以及性能要求提出了一种新的解决方案。
附图说明
图1是本发明提供的微型广角成像镜头实施例1的示意图；
图2是实施例1的轴上色差图(mm)；
图3是实施例1的像散图(mm)；
图4是实施例1的畸变图(％)；
图5是实施例1的倍率色差图(μm)；
图6是本发明提供的微型广角成像镜头实施例2的示意图；
图7是实施例2的轴上色差图(mm)；
图8是实施例2的像散图(mm)；
图9是实施例2的畸变图(％)；
图10是实施例2的倍率色差图(μm)；
图11是本发明提供的微型广角成像镜头实施例3的示意图；
图12是实施例3的轴上色差图(mm)；
图13是实施例3的像散图（mm）；
图14是实施例3的畸变图(%)；
图15是实施例3的倍率色差图（μm）。
具体实施方式
实施例1中，如图1本发明由三组透镜构成，从物方至像方依次包括第一透镜E1、第二透镜E2、光阑、第三透镜E3、滤色片E4、光学玻璃，所述第一透镜E1为负光焦度的镜片；第二透镜E2为正光焦度的物体侧为凸面的弯月形镜片；第三透镜E3为正光焦度的镜片；该系统至少有一个面为非球面；从物方到像方，所述第一透镜E1两面为S1、S2，第二透镜E2两面为S3、S4，光阑面为S5，第三透镜E3两面为S6、S7，滤色片E4两面为S8、S9，光学透镜的面为S10。
镜头的参数满足：
TTL=7.004；f1=-1.798；f2=10.810；f3=1.585；f=0.781；
f12/f3=-1.686；
Y’/(f*TTL)=0.877；
系统参数：1/4”感光器件光圈值2.0
表1
表面类型 曲率半径 厚度 材料 有效径 圆锥系数
球面 无穷 无穷
非球面 9.7060 0.5921 1.535/55.78 8.7371 3.0890
非球面 0.8459 1.9918 3.8110 -1.1382
非球面 3.5491 0.5163 1.535/55.78 2.5620 -119.2531
非球面 8.9237 0.1854 1.5392 -80.6538
球面 无穷 0.1794 0.8748
非球面 5.0750 1.3925 1.535/55.78 2.6017 -155.9082
非球面 -0.9061 0.1000 3.0083 -1.0020
球面 无穷 0.7000 1.517/64.17 3.7065
球面 无穷 1.3469 4.0309
球面 无穷 5.0072
下表是非球面透镜的非球面高次项系数A4、A6、A8、A10、A12、A14、A16：
表2
A4 A6 A8 A10 A12 A14 A16
2.5562E-04 1.7819E-05 -7.0637E-08 -1.5991E-08 2.2154E-10 -9.2277E-12 2.0617E-12
-2.9628E-03 1.3353E-03 1.4503E-04 2.4303E-05 8.8328E-06 6.6284E-07 -7.6055E-07
-1.6192E-02 2.3634E-02 5.0702E-03 -2.3389E-03 -2.6233E-03 4.6618E-04 2.1308E-04
-5.2842E-03 2.9720E-01 -9.7431E-02 -1.1110E-01 -2.2248E-01 2.4343E-01 1.1038E-01
6.7334E-02 -2.1195E-02 -2.4822E-03 4.2523E-03 6.5941E-04 1.6267E-05 -6.1539E-04
2.2635E-02 1.6945E-02 3.0618E-03 2.4526E-03 8.0688E-04 7.0922E-05 -4.1344E-04
实施例二中，如图6所示，所述镜头从物方至像方依次包括第一透镜E1、第二透镜E2、光阑、第三透镜E3、滤色片E4、光学玻璃，所述第一透镜E1为负光焦度的镜片；第二透镜E2为正光焦度的物体侧为凸面的弯月形镜片；第三透镜E3为正光焦度的镜片；该系统至少有一个面为非球面；从物方到像方，所述第一透镜E1两面为S1、S2，第二透镜E2两面为S3、S4，光阑面为S5，第三透镜E3两面为S6、S7，滤色片E4两面为S8、S9，光学透镜的面为S10，镜头的参数如下：
TTL=2.50；f1=-0.714；f2=1.333；f3=0.771；f=0.676；
f12/f3=-2.438；
Y’/(f*TTL)=1.449；
系统参数：1/7”感光器件光圈值2.1
表3
表面类型 曲率半径 厚度 材料 有效径 圆锥系数
球面 无穷 400.0000 2489.7543
非球面 6.5900 0.2000 1.535/55.78 2.0368 21.2093
非球面 0.3526 0.1555 1.3271 -1.5943
非球面 0.6074 0.2850 1.535/55.78 1.2308 -8.6981
非球面 3.7318 0.0664 0.6960 -117.0495
球面 无穷 0.0896 0.4210
非球面 7.3061 0.5780 1.535/55.78 1.0272 5.4632
非球面 -0.4191 0.0500 1.2148 -2.3577
球面 无穷 0.3000 1.517/64.17 1.6229
球面 无穷 0.7758 1.8197
球面 无穷 2.5973
下表是非球面透镜的非球面高次项系数A4、A6、A8、A10、A12、A14、A16：
表4
A4 A6 A8 A10 A12 A14 A16
1.3898E-01 -5.2540E-02 1.8941E-02 -6.2563E-03 -1.0621E-02 -1.4494E-02 3.7631E-05
-4.9411E-01 -8.3334E-01 -8.7508E-01 2.8374E-01 3.9272E+00 7.0896E+00 -1.1196E+01
-9.2959E-01 1.9889E+00 3.5533E+00 3.3022E+00 -1.6052E+01 -3.4971E+01 2.2227E+01
7.0054E-01 4.7909E-01 1.6849E+02 -1.0475E+03 1.4855E+03 1.4069E+05 -8.8941E+05
2.6288E-01 1.8347E+00 -1.0646E+01 2.7701E+01 7.3977E+01 -5.9215E+02 9.3361E+02
-2.2051E+00 4.3358E+00 2.2159E-01 1.9109E+00 2.4826E+01 2.9384E+01 -1.9285E+02
实施例三中，如图11所述，所述镜头从物方至像方依次包括第一透镜E1、第二透镜E2、光阑、第三透镜E3、滤色片E4、光学玻璃，所述第一透镜E1为负光焦度的镜片；第二透镜E2为正光焦度的物体侧为凸面的弯月形镜片；第三透镜E3为正光焦度的镜片；该系统至少有一个面为非球面；从物方到像方，所述第一透镜E1两面为S1、S2，第二透镜E2两面为S3、S4，光阑面为S5，第三透镜E3两面为S6、S7，滤色片E4两面为S8、S9，光学透镜的面为S10，所述镜头的参数如下：
TTL=4.856；f1=-1.225；f2=2.585；f3=1.340；f=1.026；
f12/f3=-2.181；
Y’/(f*TTL)=0.964；
系统参数：1/4”感光器件光圈值2.1
表5
表面类型 曲率半径 厚度 材料 有效径 圆锥系数
球面 无穷 无穷
非球面 12.4627 0.2990 1.535/55.78 3.8755 7.7823
非球面 0.6092 0.3839 2.6545 -1.6766
非球面 1.1605 0.6772 1.535/55.78 2.3407 -7.3876
非球面 6.2151 0.0916 1.1415 40.5849
球面 无穷 0.1460 0.7011 0.0000
非球面 6.9177 1.2974 1.535/55.78 1.9828 18.9419
非球面 -0.7362 0.1000 2.3899 -2.4814
球面 无穷 0.7000 1.517/64.17 3.1734
球面 无穷 1.1609 3.6336
球面 无穷 4.7829
下表是非球面透镜的非球面高次项系数A4、A6、A8、A10、A12、A14、A16：
表6
A4 A6 A8 A10 A12 A14 A16
1.8578E-02 -2.9866E-03 3.3076E-04 -9.6673E-06 -1.0207E-05 -3.6869E-06 2.6047E-07
-7.8851E-02 -3.5388E-02 -9.6417E-03 2.0662E-03 4.7566E-03 2.5677E-03 -1.5920E-03
-1.4032E-01 7.2103E-02 2.8731E-02 7.4159E-03 -2.2693E-02 -9.0772E-03 8.7628E-03
1.1012E-01 2.1934E-02 2.2467E+00 -4.0683E+00 1.6803E+00 4.6350E+01 -8.5345E+01
5.0587E-02 1.0486E-01 -2.0006E-01 1.1619E-01 1.1198E-01 -1.8380E-01 6.4093E-02
-3.4661E-01 1.9850E-01 2.9547E-03 7.4212E-03 2.8082E-02 9.6809E-03 -1.8505E-02
图2、图3、图4和图5是实施例1的轴上色差图、像散图、畸变图和倍率色差图，图7、图8、图9和图10是实施例2的轴上色差图、像散图、畸变图和倍率色差图，图12、图13、图14和图15是实施例3的轴上色差图、像散图、畸变图和倍率色差图，通过每个实施例的轴上色差图、像散图、畸变图和倍率色差图，可以看出本发明具有良好的光学性能。
虽然上面针对微型广角成像镜头描述了本发明的原理以及具体实施方式，但是在本发明的上述教导下，本领域技术人员可以在上述实施例的基础上进行各种改进和变形，而这些改进或者变形均落在本发明的保护范围内。本领域技术人员应该明白，上面的具体描述只是为了解释本发明的目的，而并非用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (3)

1.一种微型广角成像镜头，其特征在于：从物方至像方依次包括第一透镜、第二透镜、第三透镜，所述第一透镜为负光焦度的镜片；第二透镜为正光焦度的物体侧为凸面的弯月形镜片；第三透镜为正光焦度的镜片；所述镜头满足
-2.6<f12/f3<-1.6
其中，f12为第一透镜和第二透镜的组合焦距；f3为第三透镜的焦距；所述镜头还满足：
0.75mm-1<Y’/(f*TTL)<5.0mm-1
其中，Y’为成像面上的最大像高，单位为mm；f为所述微型广角成像镜头的焦距，单位为mm；TTL为所述第一透镜物侧面至成像面的轴上距离，单位也为mm。
2.根据权利要求1所述的微型广角成像镜头，其特征在于：该微型广角成像镜头的透镜表面至少有一个面为非球面。
3.根据权利要求1所述的微型广角成像镜头，其特征在于：在第二透镜和第三透镜之间设置有光阑。
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