一种光学成像镜头的制作方法

1.本发明属于光学成像技术领域，具体涉及一种光学成像镜头。


背景技术：

2.随着科技尤其是电子技术的飞速发展，移动轻便型电子装置得到了迅速的普及，推动着应用在电子装置上的影像模块相关技术快速发展。影像模块得到了越来越广泛的应用，如应用于智能手机、平板电脑、行车记录仪、运动相机，而智能手机等电子产品的薄型轻巧化趋势也让影像模块的小型化需求愈来愈高。随着半导体制造工艺技术的精进，已实现感光器件的像素尺寸缩小，装载在影像模块中的光学成像镜头也需要相应地缩短长度。传统的轻薄型光学成像镜头多采用四片式、五片式透镜结构，但四片式、五片式透镜结构在屈折力分配、像差像散矫正、敏感度分配等方面具有局限性，无法进一步满足大光圈高像素的成像要求。因此，如何在有效压缩光学成像镜头的总长度的同时兼顾良好成像品质是本领域技术人员亟待解决的问题。


技术实现要素：

3.本发明所要解决的技术问题是提供一种在减小镜头整体体积的条件下，仍然能够保有良好光学性能的光学成像镜头。
4.本发明的技术方案如下：
5.一种光学成像镜头，由物侧到像侧依序包括：光阑；具有正屈折力的第一透镜，其物侧表面在近光轴处为凸面，像侧表面在近光轴处为凹面；具有正屈折力的第二透镜，其物侧表面在近光轴处为凹面，像侧表面在近光轴处为凸面；具有屈折力的第三透镜，其物侧表面在近光轴处为凸面，像侧表面在近光轴处为凹面；所述成像镜头满足以下关系式：∑ct/imgh＜0.6，(sag12 sag21)/f＜0.6；其中，∑ct为所有透镜在光轴上的中心厚度之和，imgh为所述成像镜头的有效成像区域的对角线长的一半，sag12为第一透镜物侧面和光轴的交点至第一透镜物侧面的有效半径顶点之间的轴上距离，sag21为第二透镜像侧面和光轴的交点至第二透镜像侧面的有效半径顶点之间的轴上距离，f为透镜组的焦距。
6.进一步的，所述成像镜头满足关系式：2.3＜(ct1/et1) (ct2/et2) (ct3/et3)＜3.6；其中，ct1为第一透镜在光轴上的中心厚度，ct2为第二透镜在光轴上的中心厚度，ct3为第三透镜在光轴上的中心厚度，et1为第一透镜的边缘厚度，et2为第二透镜的边缘厚度，et3为第三透镜的边缘厚度。
7.进一步的，所述成像镜头满足关系式：|(l2r1-l2r2)/f2|＜0.1；其中，l2r1为第二透镜像侧面曲率半径，l2r2为第二透镜物侧面曲率半径，f2为第二透镜的焦距，f3为第三透镜的焦距。
8.进一步的，所述成像镜头满足关系式：f/(f3-f2)＜0.5；其中，f为透镜组的焦距，f2为第二透镜的焦距，f3为第三透镜的焦距。
9.进一步的，所述成像镜头满足关系式：fno＜2.5，其中，fno为透镜组的相对孔径。
10.进一步的，所述成像镜头满足关系式：0.3＜bfl/imgh＜0.6；其中，bfl为第三透镜像侧面至透镜组的成像面在光轴上的距离，imgh为所述成像镜头的有效成像区域的对角线长的一半。
11.进一步的，所述成像镜头满足关系式：ct2/σct＞0.3；其中，ct2为第二透镜在光轴上的中心厚度，∑ct为所有透镜在光轴上的中心厚度之和。
12.进一步的，所述成像镜头满足关系式：ottl/f1＜1；其中，ottl为第一透镜最前端到成像面的距离，f1为第一透镜的焦距。
13.进一步的，所述成像镜头满足关系式：0.45＜sin2(semi-fov)＜0.5；其中，semi-fov为成像镜头最大视场角的一半。
14.进一步的，所述第一透镜、第二透镜以及第三透镜的物侧表面和像侧表面均为非球面。
15.与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：采用三片式结构，此构造的光学系统可通过相差改善来提高光学能，降低镜头的公差敏感性，使得镜头具备较佳的光线汇聚能力，在减小镜头头部体积和视点深度的条件下，仍然能够保有良好光学性能。
附图说明
16.图1为本发明第一实施例成像镜头的结构示意图；
17.图2为本发明第一实施例成像镜头的像散、畸变曲线图；
18.图3为本发明第一实施例成像镜头的点列图；
19.图4为本发明第二实施例成像镜头的结构示意图；
20.图5为本发明第二实施例成像镜头的像散、畸变曲线图；
21.图6为本发明第二实施例成像镜头的点列图；
22.图7为本发明第三实施例成像镜头的结构示意图；
23.图8为本发明第三实施例成像镜头的像散、畸变曲线图；
24.图9为本发明第三实施例成像镜头的点列图；
25.图10为本发明第四实施例成像镜头的结构示意图；
26.图11为本发明第四实施例成像镜头的像散、畸变曲线图；
27.图12为本发明第四实施例成像镜头的点列图；
28.图13为本发明第五实施例成像镜头的结构示意图；
29.图14为本发明第五实施例成像镜头的像散、畸变曲线图；
30.图15为本发明第五实施例成像镜头的点列图；
31.图16为本发明第六实施例成像镜头的结构示意图；
32.图17为本发明第六实施例成像镜头的像散、畸变曲线图；
33.图18为本发明第六实施例成像镜头的点列图。
具体实施方式
34.为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。
35.在本发明的描述中，物侧是指镜头朝向被摄物的一侧，像侧是指镜头朝向成像面的一侧。当在透镜物侧表面的过面上任意一点做切面，物侧表面总是位于切面的像侧，其曲率半径为正，则透镜的物侧表面为凸面；反之则透镜的物侧表面为凹面。
36.当在透镜像侧表面的过面上任意一点做切面，像侧表面总在切面的物侧，其曲率半径为负，则透镜的像侧表面为凸面；反之则透镜的像侧表面为凹面。
37.若在透镜物侧表面或像侧表面过面上任一点做切面，表面既有部分在切面的像侧，又有在部分在切面的物侧，则该表面存在反曲点，在近光轴处物侧、像侧表面凹凸的判断仍适用上述方式。
38.此外，各透镜的非球面曲线方程式表示如下：
[0039][0040]
其中，z为非球面沿光轴方向在高度为r的位置时，距离非球面原点的距离矢高，c为非球面的近轴曲率(曲率半径r＝1/c,即为曲率的倒数)；k为圆锥系数；ai是非球面的第i阶系数，在本发明中应用到的高阶系数为a4、a6、a8、a
10
、a
12
、a
14
、a
16
、a
18
、a
20
。
[0041]
如图1所示，第一实施例中，本发明一种光学成像镜头，由物侧到像侧依序包括：光阑10、第一透镜11、第二透镜12、第三透镜13以及滤光片14。其中，第一透镜11、第二透镜12、第三透镜13的物侧表面和像侧表面均为非球面。
[0042]
第一透镜11具有正屈折力，其物侧表面在近光轴处为凸面，像侧表面在近光轴处为凹面。第二透镜12具有正屈折力的第二透镜，其物侧表面在近光轴处为凹面，像侧表面在近光轴处为凸面。第三透镜13具有屈折力的第三透镜，其物侧表面在近光轴处为凸面，像侧表面在近光轴处为凹面。
[0043]
上述结构中，第一透镜11具有正屈折力，其物侧表面在近光轴处为凸面，可调整正屈折力配置，加强缩短光学总长度；其像侧面在近光轴处为凹面，可有效平衡低阶像差，有利于光线汇聚，消除离轴像散。第二透镜12具有正屈折力且其物侧表面在近光轴处为凸面，像侧表面在近光轴处为凸面，可以有效修正近轴球差，同时降低周边的像散场曲，改善成像品质，平衡光学系统的高级像差。第三透镜13物侧表面在近光轴处为凸面，像侧表面在近光轴处为凹面，有助于使光学摄影系统的主点远离像侧端，进而有效缩短光学成像系统的总体长度，有利于系统的小型化，同时可修正离轴像差以提升周边成像品质。采用塑胶非球面镜片的组合三片式结构能更好的修正像差，实现成像镜头轻量化。
[0044]
上述结构，合理的材料选取及屈折力搭配，当满足特定的条件时，整个光学具备较佳的光线汇聚能力，在满足高像素要求。
[0045]
成像镜头满足关系式：∑ct/imgh＜0.6，(sag12 sag21)/f＜0.6；其中，∑ct为所有透镜在光轴上的中心厚度之和，imgh为所述成像镜头的有效成像区域的对角线长的一半，sag12为第一透镜物侧面和光轴的交点至第一透镜物侧面的有效半径顶点之间的轴上距离，sag21为第二透镜像侧面和光轴的交点至第二透镜像侧面的有效半径顶点之间的轴上距离，f为透镜组的焦距。控制其比值在此范围内能有效控制光学系统整体长度，控制每个透镜的厚度，使各透镜尺寸均衡，减小了光学系统的尺寸，避免镜头体积过大，实现了成像镜头小型化。
[0046]
成像镜头满足关系式：2.3＜(ct1/et1) (ct2/et2) (ct3/et3)＜3.6；其中，ct1为
第一透镜在光轴上的中心厚度，ct2为第二透镜在光轴上的中心厚度，ct3为第三透镜在光轴上的中心厚度，et1为第一透镜的边缘厚度，et2为第二透镜的边缘厚度，et3为第三透镜的边缘厚度。通过控制透镜光轴焦点与有效径顶点轴上距离和焦距的比值可控制镜片整体形状，实现镜头小型化，同时镜头具有较高的空间利用率，在同等体积情况下镜片具有更充足的组装空间，降低了透镜的组装难度。
[0047]
成像镜头满足关系式：(l2r1-l2r2)/f2＜0.1；其中，l2r1为第二透镜像侧面曲率半径，l2r2为第二透镜物侧面曲率半径，f2为第二透镜的焦距，f3为第三透镜的焦距。控制其比值关系有利于控制第二透镜曲率半径，合理的比值关系有助于有正屈折力的透镜光线更好的汇聚，有助于消除球差，且有助于其形状更为均匀，降低其公差敏感度。
[0048]
成像镜头满足关系式：f/(f3-f2)＜0.5；其中，f为透镜组的焦距，f2为第二透镜的焦距，f3为第三透镜的焦距。控制其比值可保证各透镜组有较为均衡的屈折力配置，有助于消除高级像差，降低各镜片公差敏感度。
[0049]
成像镜头满足关系式：fno＜2.5，其中，fno为透镜组的相对孔径。合理的光圈值有助于在保证成像品质的同时提高其整体光学系统进光量。
[0050]
成像镜头满足关系式：0.3＜bfl/imgh＜0.6；其中，bfl为第三透镜像侧面至透镜组的成像面在光轴上的距离，imgh为所述成像镜头的有效成像区域的对角线长的一半。控制其比值有助于约束其第三透镜到成像面在光轴上距离合理，在保证成像品质的同时为结构留有余量有更好的可加工空间。
[0051]
成像镜头满足关系式：ct2/σct＞0.3；其中，ct2为第二透镜在光轴上的中心厚度，∑ct为所有透镜在光轴上的中心厚度之和。
[0052]
成像镜头满足关系式：ottl/f1＜1；其中，ottl为第一透镜最前端到成像面的距离，f1为第一透镜的焦距。控制其比值可保证镜片尺寸均匀性，更利于镜片的加工与组装。
[0053]
成像镜头满足关系式：0.45＜sin2(semi-fov)＜0.5；其中，semi-fov为成像镜头最大视场角的一半。控制其比值可以及你要不控制镜头总长的同时可保证第二透镜的屈折力在合理的范围内，有助于光线汇聚消除离轴像散，提高成像质量。控制其比值有利于控制光学成像镜头的入射角度，使光学成像镜头具有较好的成像品质，有利于保证镜头实现小型化的基础上，还具有较大的成像面。
[0054]
本发明的成像镜头将通过以下具体实施例配合附图予以详细说明。
[0055]
第一实施例，请结合图2和图3，在第一实施例中，成像镜头满足表1-1、表1-2以及表1-3。
[0056]
表1-1为第一实施例的光学镜头的基本参数：
[0057][0058]
表1-2为第一实施例中各透镜的非球面系数：
[0059][0060][0061]
表1-3为第一实施例中各条件表达式的值：
[0062][0063]
第二实施例，请结合图4、图5和图6，本发明一种光学成像镜头，由物侧到像侧依序包括：光阑20、第一透镜21、第二透镜22、第三透镜23以及滤光片24。其中，第一透镜21、第二透镜22、第三透镜23的物侧表面和像侧表面均为非球面。在第二实施例中，成像镜头满足表2-1、表2-2以及表2-3。
[0064]
表2-1为第二实施例的光学镜头的基本参数：
[0065][0066]
表2-2为第二实施例中各透镜的非球面系数：
[0067][0068]
表2-3为第二实施例中各条件表达式的值：
[0069][0070]
第三实施例，请结合图7、图8和图9，本发明一种光学成像镜头，由物侧到像侧依序包括：光阑30、第一透镜31、第二透镜32、第三透镜33以及滤光片34。其中，第一透镜31、第二透镜32、第三透镜33的物侧表面和像侧表面均为非球面。在第三实施例中，成像镜头满足表3-1、表3-2以及表3-3。
[0071]
表3-1为第三实施例的光学镜头的基本参数：
[0072][0073][0074]
表3-2为第三实施例中各透镜的非球面系数：
[0075][0076]
表3-3为第三实施例中各条件表达式的值：
[0077][0078]
第四实施例，请结合图10、图11和图12，本发明一种光学成像镜头，由物侧到像侧依序包括：光阑40、第一透镜41、第二透镜42、第三透镜43以及滤光片44。其中，第一透镜41、第二透镜42、第三透镜43的物侧表面和像侧表面均为非球面。在第四实施例中，成像镜头满足表4-1、表4-2以及表4-3。
[0079]
表4-1为第四实施例的光学镜头的基本参数：
[0080][0081][0082]
表4-2为第四实施例中各透镜的非球面系数：
[0083][0084]
表4-3为第四实施例中各条件表达式的值：
[0085][0086]
第五实施例，请结合图13、图14和图15，本发明一种光学成像镜头，由物侧到像侧依序包括：光阑50、第一透镜51、第二透镜52、第三透镜53以及滤光片54。其中，第一透镜51、第二透镜52、第三透镜53的物侧表面和像侧表面均为非球面。在第五实施例中，成像镜头满足表5-1、表5-2以及表5-3。
[0087]
表5-1为第五实施例的光学镜头的基本参数：
[0088][0089]
表5-2为第五实施例中各透镜的非球面系数：
[0090][0091]
表5-3为第五实施例中各条件表达式的值：
[0092][0093][0094]
第六实施例，请结合图16、图17和图18，本发明一种光学成像镜头，由物侧到像侧依序包括：光阑60、第一透镜61、第二透镜62、第三透镜63以及滤光片64。其中，第一透镜61、第二透镜62、第三透镜63的物侧表面和像侧表面均为非球面。在第六实施例中，成像镜头满足表6-1、表6-2以及表6-3。
[0095]
表6-1为第六实施例的光学镜头的基本参数：
[0096][0097]
表6-2为第六实施例中各透镜的非球面系数：
[0098][0099][0100]
表6-3为第六实施例中各条件表达式的值：
[0101][0102]
为了便于比较上述六个实施例，下表6为各实施例在相应条件下各表达式所得值的汇总：
[0103][0104]
上述光学成像镜头采用三片式透镜结构，整体体积小，有利于镜头的小型化。通过限定各个透镜的曲折力、表面形状以及基本参数，使成像镜头在减小镜头头部体积和视点深度的条件下，能够保有良好光学性能，光学镜头敏感度低，成像质量好。
[0105]
虽然对本发明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。