一种微型低畸变扫码镜头的制作方法

1.本发明涉及镜头技术领域，具体涉及一种微型低畸变扫码镜头。


背景技术：

2.随着社会发展，二维码和人们生活的联系越来越紧密，常运用于手机支付、身份核验、信息获取等方面，对二维码的扫描是通过安装在扫码终端上的扫码镜头来完成的，用户将移动终端显示的图形码置于扫码终端的扫描窗口，扫码终端扫描图形码完成对应的业务。
3.目前市场上的扫码镜头普遍存在镜片过多、结构复杂、镜头体积大、畸变大、边缘解析度和中心解析度相差较大等缺陷。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于克服以上所述现有技术的不足，提供一种微型低畸变扫码镜头。
5.为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
6.一种微型低畸变扫码镜头，从物侧至像侧沿一光轴依次包括第一透镜、第二透镜及第三透镜，所述第一透镜至第三透镜各自包括一朝向物侧且使成像光线通过的物侧面以及一朝向像侧且使成像光线通过的像侧面；
7.所述第一透镜具正屈光率，所述第一透镜的物侧面为凸面、像侧面为凹面，所述第一透镜的物侧面和像侧面均为非球面；
8.所述第二透镜具负屈光率，所述第二透镜的物侧面为凹面、像侧面为凹面，所述第二透镜的物侧面和像侧面均为非球面；
9.所述第三透镜具正屈光率，所述第三透镜的物侧面为凸面、像侧面为凹面，所述第三透镜的物侧面和像侧面均为非球面；
10.该扫码镜头具有屈光率的透镜只有上述三片。
11.优选地，所述第一透镜至第三透镜均采用塑料材料制成。
12.优选地，还包括光阑，所述光阑设置于所述第一透镜与第二透镜之间。
13.优选地，满足下列条件式：0.6＜|f1/f|＜0.9，0.9＜|f2/f|＜1.5，2.5＜|f3/f|＜3，其中，f为镜头的焦距值，f1、f2、f3分别为第一透镜、第二透镜、第三透镜的焦距值。
14.优选地，满足下列条件式：1.5＜nd1＜1.6，1.6＜nd2＜1.7，1.6＜nd3＜1.7，其中，nd1为第一透镜的折射率，nd2为第二透镜的折射率，nd3为第三透镜的折射率。
15.优选地，满足下列条件式：45＜vd1＜60，20＜vd2＜30，20＜vd3＜30，其中，vd1为第一透镜的色散系数，vd2为第二透镜的色散系数，vd3为第三透镜的色散系数。
16.优选地，满足下列条件式：ttl＜4.8mm，ttl为第一透镜的物侧面至成像面在光轴上的距离。
17.采用上述技术方案后，本发明与背景技术相比，具有如下优点：
18.1、本发明沿物侧至像侧方向采用三片透镜，镜片的数量少，结构简单，透镜的体积小。
19.2、本发明通过对各个透镜的屈光率以及面型的设计，使镜头的光学畸变控制在1％内，成像画面不会由于畸变过大而影响观感，无需后期图像算法矫正畸变，应用方便。
20.3、本发明在空间频率达150lp/mm时，全视场mtf值仍大于0.3，成像质量好，且各个视场的mtf数值比较集中，中心视场的解析度和边缘视场的差异很小，成像画质均匀性好，镜头的分辨率高。
附图说明
21.图1为实施例一的光路图；
22.图2为实施例一中镜头在可见光470nm-650nm下的mtf曲线图；
23.图3为实施例一中镜头在可见光470nm-650nm下的场曲及畸变图；
24.图4为实施例一中镜头在可见光555nm下的横向色差曲线图；
25.图5为实施例二的光路图；
26.图6为实施例二中镜头在可见光470nm-650nm下的mtf曲线图；
27.图7为实施例二中镜头在可见光470nm-650nm下的场曲及畸变图；
28.图8为实施例二中镜头在可见光555nm下的横向色差曲线图；
29.图9为实施例三的光路图；
30.图10为实施例三中镜头在可见光470nm-650nm下的mtf曲线图；
31.图11为实施例三中镜头在可见光470nm-650nm下的场曲及畸变图；
32.图12为实施例三中镜头在可见光555nm下的横向色差曲线图；
33.图13为实施例四的光路图；
34.图14为实施例四中镜头在可见光470nm-650nm下的mtf曲线图；
35.图15为实施例四中镜头在可见光470nm-650nm下的场曲及畸变图；
36.图16为实施例四中镜头在可见光555nm下的横向色差曲线图。
37.附图标记说明：
38.第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3、光阑4、保护玻璃5。
具体实施方式
39.为进一步说明各实施例，本发明提供有附图。这些附图为本发明揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本发明的优点。图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。
40.现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。
41.在本说明书中所说的「透镜具有正屈光率(或负屈光率)」，是指该透镜以高斯光学理论计算出来的近轴屈光率为正(或为负)。所说的「透镜的物侧面(或像侧面)」定义为成像光线通过透镜表面的特定范围。透镜的面形凹凸判断可依该领域中通常知识者的判断方式，即通过曲率半径(简写为r值)的正负号来判断透镜面形的凹凸。r值可常见被使用于光学设计软件中，例如zemax或codev。r值亦常见于光学设计软件的透镜资料表
(lensdatasheet)中。以物侧面来说，当r值为正时，判定为物侧面为凸面；当r值为负时，判定物侧面为凹面。反之，以像侧面来说，当r值为正时，判定像侧面为凹面；当r值为负时，判定像侧面为凸面。
42.本发明公开了一种微型低畸变扫码镜头，从物侧至像侧沿一光轴依次包括第一透镜、第二透镜及第三透镜，所述第一透镜至第三透镜各自包括一朝向物侧且使成像光线通过的物侧面以及一朝向像侧且使成像光线通过的像侧面；
43.所述第一透镜具正屈光率，所述第一透镜的物侧面为凸面、像侧面为凹面，所述第一透镜的物侧面和像侧面均为非球面；
44.所述第二透镜具负屈光率，所述第二透镜的物侧面为凹面、像侧面为凹面，所述第二透镜的物侧面和像侧面均为非球面；
45.所述第三透镜具正屈光率，所述第三透镜的物侧面为凸面、像侧面为凹面，所述第三透镜的物侧面和像侧面均为非球面；
46.该扫码镜头具有屈光率的透镜只有上述三片，通过增加偶次非球面的阶数使用，提高每一片镜片的使用效率，从而降低镜片的使用数量，有效的缩小镜头的体积，同时达到更好的成像效果。
47.非球面透镜的物侧面和像侧面曲线的方程式表示如下：
[0048][0049]
其中：
[0050]
z：非球面之深度(非球面上距离光轴为y的点，与相切于非球面光轴上顶点之切面，两者间的垂直距离)；
[0051]
c：非球面顶点之曲率(the vertex curvature)；
[0052]
k：锥面系数(conic constant)；
[0053]
径向距离(radial distance)；
[0054]rn
：归一化半径(normalization radius(nradius))；
[0055]
u：r/rn；
[0056]am
：第m阶q
con
系数(the mth q
con coefficient)；
[0057]qmcon
：第m阶q
con
多项式(the mth q
con polynomial)。
[0058]
优选地，所述第一透镜至第三透镜均采用塑料材料制成。
[0059]
优选地，还包括光阑，所述光阑设置于所述第一透镜与第二透镜之间，通过调整镜片与光阑之间的距离，可以矫正像散，尤其可以良好的补正慧差、畸变和垂轴像差。
[0060]
优选地，满足下列条件式：0.6＜|f1/f|＜0.9，0.9＜|f2/f|＜1.5，2.5＜|f3/f|＜3，其中，f为镜头的焦距值，f1、f2、f3分别为第一透镜、第二透镜、第三透镜的焦距值。
[0061]
优选地，满足下列条件式：1.5＜nd1＜1.6，1.6＜nd2＜1.7，1.6＜nd3＜1.7，其中，nd1为第一透镜的折射率，nd2为第二透镜的折射率，nd3为第三透镜的折射率。
[0062]
优选地，满足下列条件式：45＜vd1＜60，20＜vd2＜30，20＜vd3＜30，其中，vd1为第一透镜的色散系数，vd2为第二透镜的色散系数，vd3为第三透镜的色散系数。通过具有正光焦度的第一透镜使用高阿贝数材料搭配具有负光焦度的第二透镜使用低阿贝数材料，能
有效的矫正系统的色差。
[0063]
优选地，满足下列条件式：ttl＜4.8mm，ttl为第一透镜的物侧面至成像面在光轴上的距离。
[0064]
下面将以具体实施例对本发明的扫码镜头进行详细说明。
[0065]
实施例一
[0066]
参考图1所示，本实施例公开了一种微型低畸变扫码镜头，从物侧a1至像侧a2沿一光轴依次包括第一透镜1、第二透镜2及第三透镜3，所述第一透镜1至第三透镜3各自包括一朝向物侧a1且使成像光线通过的物侧面以及一朝向像侧a2且使成像光线通过的像侧面；
[0067]
所述第一透镜1具正屈光率，所述第一透镜1的物侧面为凸面、像侧面为凹面，所述第一透镜1的物侧面和像侧面均为非球面；
[0068]
所述第二透镜2具负屈光率，所述第二透镜2的物侧面为凹面、像侧面为凹面，所述第二透镜2的物侧面和像侧面均为非球面；
[0069]
所述第三透镜3具正屈光率，所述第三透镜3的物侧面为凸面、像侧面为凹面，所述第三透镜3的物侧面和像侧面均为非球面；
[0070]
该扫码镜头具有屈光率的透镜只有上述三片，镜头还包括光阑4，所述光阑4设置于所述第一透镜1与第二透镜2之间，所述第一透镜1至第三透镜3均采用塑料材料制成。
[0071]
本具体实施例的详细光学数据如表1所示。
[0072]
表1实施例一的详细光学数据
[0073][0074]
所述第一透镜1至第三透镜3非球面的参数详细数据请参考下表：
[0075][0076]
本具体实施例中，工作物距在500mm时，镜头的焦距f＝4.3mm，fno＝5.0，视场角fov＝54
°
，ttl＜4.8mm，镜片最大有效径＜φ3.7mm，体积小。
[0077]
本具体实施例中光学成像镜头的光路图请参阅图1。镜头在可见光470nm-650nm下
的mtf曲线图请参阅图2，从图中可以看出，该款镜头的空间频率达150lp/mm时，全视场mtf值均大于0.3，且各个视场的mtf数值比较集中，成像画质均匀性好，镜头的分辨率高。镜头在可见光470nm-650nm下的场曲及畸变图请参阅图3，从图中可以看出，各个波长的场曲曲线重合，光学畸变管控在1％以内，镜头色差矫正较好，成像画面不会由于畸变过大而影响观感，无需后期图像算法矫正畸变，应用方便。镜头在可见光555nm下的横向色差曲线图请参阅图4，从图中可以看出，latercolor小于2um，在衍射极限范围内，具有较高的图像色彩还原性。
[0078]
实施例二
[0079]
配合图5至图8所示，本实施例与实施例一的各个透镜的面型凹凸和屈光率大致相同，各透镜表面的曲率半径、透镜厚度等光学参数有所不同。
[0080]
本具体实施例的详细光学数据如表2所示。
[0081]
表2实施例二的详细光学数据
[0082][0083]
所述第一透镜1至第三透镜3非球面的参数详细数据请参考下表：
[0084][0085][0086]
本具体实施例中，工作物距在500mm时，镜头的焦距f＝4.3mm，fno＝5.0，视场角fov＝54
°
，ttl＜4.8mm，镜片最大有效径＜φ3.7mm，体积小。
[0087]
本具体实施例中光学成像镜头的光路图请参阅图5。镜头在可见光470nm-650nm下的mtf曲线图请参阅图6，从图中可以看出，该款镜头的空间频率达150lp/mm时，全视场mtf值均大于0.3，且各个视场的mtf数值比较集中，成像画质均匀性好，镜头的分辨率高。镜头在可见光470nm-650nm下的场曲及畸变图请参阅图7，从图中可以看出，各个波长的场曲曲线重合，光学畸变管控在1％以内，镜头色差矫正较好，成像画面不会由于畸变过大而影响观感，无需后期图像算法矫正畸变，应用方便。镜头在可见光555nm下的横向色差曲线图请参阅图8，从图中可以看出，latercolor小于2.5um，在衍射极限范围内，具有较高的图像色
彩还原性。
[0088]
实施例三
[0089]
配合图9至图12所示，本实施例与实施例一的各个透镜的面型凹凸和屈光率大致相同，各透镜表面的曲率半径、透镜厚度等光学参数有所不同。
[0090]
本具体实施例的详细光学数据如表3所示。
[0091]
表3实施例三的详细光学数据
[0092][0093]
所述第一透镜1至第三透镜3非球面的参数详细数据请参考下表：
[0094][0095]
本具体实施例中，工作物距在500mm时，镜头的焦距f＝4.3mm，fno＝5.0，视场角fov＝54
°
，ttl＜4.8mm，镜片最大有效径＜φ3.7mm，体积小。
[0096]
本具体实施例中光学成像镜头的光路图请参阅图9。镜头在可见光470nm-650nm下的mtf曲线图请参阅图10，从图中可以看出，该款镜头的空间频率达150lp/mm时，全视场mtf值均大于0.3，且各个视场的mtf数值比较集中，成像画质均匀性好，镜头的分辨率高。镜头在可见光470nm-650nm下的场曲及畸变图请参阅图11，从图中可以看出，各个波长的场曲曲线重合，光学畸变管控在1％以内，镜头色差矫正较好，成像画面不会由于畸变过大而影响观感，无需后期图像算法矫正畸变，应用方便。镜头在可见光555nm下的横向色差曲线图请参阅图12，从图中可以看出，latercolor小于2um，在衍射极限范围内，具有较高的图像色彩还原性。
[0097]
实施例四
[0098]
配合图13至图16所示，本实施例与实施例一的各个透镜的面型凹凸和屈光率大致相同，各透镜表面的曲率半径、透镜厚度等光学参数有所不同。
[0099]
本具体实施例的详细光学数据如表4所示。
[0100]
表4实施例四的详细光学数据
[0101][0102][0103]
所述第一透镜1至第三透镜3非球面的参数详细数据请参考下表：
[0104][0105]
本具体实施例中，工作物距在500mm时，镜头的焦距f＝4.3mm，fno＝5.0，视场角fov＝54
°
，ttl＜4.8mm，镜片最大有效径＜φ3.7mm，体积小。
[0106]
本具体实施例中光学成像镜头的光路图请参阅图13。镜头在可见光470nm-650nm下的mtf曲线图请参阅图14，从图中可以看出，该款镜头的空间频率达150lp/mm时，全视场mtf值均大于0.3，且各个视场的mtf数值比较集中，成像画质均匀性好，镜头的分辨率高。镜头在可见光470nm-650nm下的场曲及畸变图请参阅图15，从图中可以看出，各个波长的场曲曲线重合，光学畸变管控在1％以内，镜头色差矫正较好，成像画面不会由于畸变过大而影响观感，无需后期图像算法矫正畸变，应用方便。镜头在可见光555nm下的横向色差曲线图请参阅图16，从图中可以看出，latercolor小于2.5um，在衍射极限范围内，具有较高的图像色彩还原性。
[0107]
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。