光学镜头的制作方法

1.本发明涉及成像镜头技术领域，特别是涉及一种光学镜头。


背景技术：

2.目前，随着便携式电子设备(如智能手机、平板、内窥镜)的普及，加上社交、视频、直播类软件的流行，人们对于摄影的喜爱程度越来越高，摄像镜头已经成为了便携式电子设备的标配。因便携式电子设备在朝着超薄化、超广角等方向发展，这就对搭载在便携式电子设备上的摄像镜头提出了更高的要求，既要有足够的光学性能和成像能力，又要具有较小的体积。然而，当前大部分摄像镜头存在体积大、畸变大问题，难以满足轻薄化设备应用及高成像质量拍照要求，无法给消费者带来更佳的视觉体验。


技术实现要素：

3.为此，本发明的目的在于提供一种光学镜头，至少具有小型化、大视场角且保持优良光学畸变、高成像质量的优点。
4.本发明提供了一种光学镜头，沿光轴从物侧到成像面依次包括：具有正光焦度的第一透镜，其像侧面为凸面；光阑；具有正光焦度的第二透镜，其物侧面为凹面、像侧面为凸面；具有负光焦度的第三透镜，其物侧面在近光轴处为凸面且具有至少一个反曲点、像侧面在近光轴处为凹面且具有至少一个反曲点；所述光学镜头满足以下条件式：100
°
《2θ《118
°
；0.888《[tan(θ)
×
f]/ih《1.114；其中，θ表示所述光学镜头最大视场角的一半，f表示所述光学镜头的有效焦距，ih表示所述光学镜头的实际最大半像高。
[0005]
相较现有技术，本发明提供的光学镜头，采用三片具有特定屈折力的镜片，通过特定的光焦度分配，以及在第一透镜与第二透镜之间设置光阑，使得该光学镜头具有小型化、大视场角的优点；同时，通过合理的表面形状搭配，使得该光学镜头具有大视场角的同时能够保持优良的光学畸变，更好的满足了便携式电子设备的小型化、广角化、高成像质量的使用需求。
附图说明
[0006]
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
[0007]
图1为本发明第一实施例的光学镜头的结构示意图；
[0008]
图2为本发明第一实施例的光学镜头的f-theta畸变曲线图；
[0009]
图3为本发明第一实施例的光学镜头的近轴场曲曲线图；
[0010]
图4为本发明第一实施例的光学镜头的垂轴色差图；
[0011]
图5为本发明第二实施例的光学镜头的结构示意图；
[0012]
图6为本发明第二实施例的光学镜头的f-theta畸变曲线图；
[0013]
图7为本发明第二实施例的光学镜头的近轴场曲曲线图；
[0014]
图8为本发明第二实施例的光学镜头的垂轴色差图；
[0015]
图9为本发明第三实施例的光学镜头的结构示意图；
[0016]
图10为本发明第三实施例的光学镜头的f-theta畸变曲线图；
[0017]
图11为本发明第三实施例的光学镜头的近轴场曲曲线图；
[0018]
图12为本发明第三实施例的光学镜头的垂轴色差图。
具体实施方式
[0019]
为使本发明的目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。附图中给出了本发明的若干实施例。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例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。
[0020]
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。在说明书全文中，相同的附图标号指代相同的元件。
[0021]
本发明提出一种光学镜头，共三片透镜，沿光轴从物侧到成像面依次包括：第一透镜、光阑、第二透镜、第三透镜以及滤光片。
[0022]
其中，第一透镜具有正光焦度，第一透镜的像侧面为凸面；第二透镜具有正光焦度，第二透镜的物侧面为凹面，第二透镜的像侧面为凸面；第三透镜具有负光焦度，第三透镜的物侧面在近光轴处为凸面且具有至少一个反曲点，第三透镜的像侧面在近光轴处为凹面且具有至少一个反曲点；同时，第一透镜、第二透镜以及第三透镜均为非球面镜片。
[0023]
本发明光学镜头采用三片具有特定屈折力的非球面镜片，通过特定的光焦度分配，以及在第一透镜与第二透镜之间设置光阑，使得该光学镜头具有小型化、大视场角的优点；同时，通过合理的表面形状搭配，使得该光学镜头具有大视场角的同时能够保持优良的光学畸变，更好的满足了便携式电子设备的小型化、广角化、高成像质量的使用需求。
[0024]
在一些实施方式中，所述光学镜头满足以下条件式：
[0025]
100
°
《2θ《118
°
； (1)
[0026]
0.888《[tan(θ)
×
f]/ih《1.114； (2)
[0027]
其中，2θ表示所述光学镜头的最大视场角，θ表示所述光学镜头最大视场角的一半，f表示所述光学镜头的有效焦距，ih表示所述光学镜头的实际最大半像高。满足上述条件式(1)和(2)时，在拥有较大可视角度的同时可有效消除系统的畸变像差，以减小图像因畸变过大而被拉伸导致图像周围形变明显，极大的提升了图像相对于实物的还原度，从而获得更佳的拍摄体验。
[0028]
在一些实施方式中，所述光学镜头满足以下条件式：
[0029]
0.70《ih/ttl《0.82； (3)
[0030]
其中，ih表示所述光学镜头的实际最大半像高，ttl表示所述光学镜头的光学总长。满足上述条件式(3)时，通过合理控制光学系统的半像高与总长的比值，有利于实现光学系统大成像靶面，且在同等像素下可以提升像素点尺寸，提升芯片对镜头所聚光线的接受能量效率，进而提高成像质量，同时有利于维持镜头小型化。
[0031]
在一些实施方式中，所述光学镜头满足以下条件式：
[0032]
0.246《(r31-r32)/(r31 r32)《0.562； (4)
[0033]
其中，r31表示所述第三透镜物侧面的曲率半径，r32表示所述第三透镜像侧面的曲率半径。满足上述条件式(4)时，能够合理控制第三透镜的面型和焦距，使第三透镜满足薄型化透镜设计，有利于缩短光学系统总长，同时有利于校正光学畸变，极大提升了所摄图像的还原度。
[0034]
在一些实施方式中，所述光学镜头满足以下条件式：
[0035]
0.385《f/ttl《0.755； (5)
[0036]
其中，f表示所述光学镜头的有效焦距，ttl表示所述光学镜头的光学总长。满足上述条件式(5)时，能够使光学镜头具有较长的有效焦距，同时有利于缩短镜头总长，维持镜头小型化，达到大视角与小型化的有效均衡。
[0037]
在一些实施方式中，所述光学镜头满足以下条件式：
[0038]-195《f1/sag11《-98； (6)
[0039]
其中，f1表示所述第一透镜的有效焦距，sag11表示所述第一透镜物侧面最大口径处的矢高。满足上述条件式(6)时，通过控制第一透镜的焦距与物侧面最大口径处的负矢高比值，有利于提升光学系统的可视角度，同时缩短系统总长；如果超过下限，边缘光线偏折过缓，到达光阑前的光线入射角无法得到有效压缩，不利于增大可视角度；如果超过上限，第一透镜物侧面最大口径处的负矢高过大，导致镜片加工成型困难。
[0040]
在一些实施方式中，所述光学镜头满足以下条件式：
[0041]
0.385《f/f1《0.755； (7)
[0042]
其中，f表示所述光学系统的有效焦距，f1表示所述第一透镜的有效焦距。满足上述条件式(7)时，通过限制光学镜头的有效焦距与第一透镜的有效焦距的比值，能够让经过第一透镜后的光线更平缓，在缩短总长的同时可以降低成像镜头的敏感度。
[0043]
在一些实施方式中，所述光学镜头满足以下条件式：
[0044]
1.65《ct2/et2《3.625； (8)
[0045]
其中，ct2表示所述第二透镜在光轴上的厚度，et2表示所述第二透镜的边缘厚度。满足上述条件式(8)时，通过合理控制第二透镜的厚薄比，可以避免成型过程因镜片厚薄比过大导致镜片边缘过薄塑胶难以填充至中心较厚位置，最终产品出现困气现象，影响成像效果；同时，厚薄比过小会使光学系统总长变长，不利于实现镜头小型化。
[0046]
在一些实施方式中，所述光学镜头满足以下条件式：
[0047]
0.49《(ct1 ct2 ac1)/ttl《0.62； (9)
[0048]
其中，ct1表示所述第一透镜在光轴上的厚度，ct2表示所述第二透镜在光轴上的厚度，ac1表示所述第一透镜到所述第二透镜在光轴上的空气间隙，ttl表示所述光学镜头的光学总长。满足上述条件式(9)时，通过限制第一透镜、第二透镜的中心厚度以及第一透镜与第二透镜的空气间隙，可以保证第一透镜、第二透镜加工的可行性以及装配可行性，同时有利于缩短光学系统的总长。
[0049]
在一些实施方式中，所述光学镜头满足以下条件式：
[0050]
0.477《sd12/sd21《0.710； (10)
[0051]
其中，sd12表示所述第一透镜像侧面最大通光区域的半口径，sd21表示所述第二透镜物侧面最大通光区域的半口径。满足上述条件式(10)时，可以使光线偏折趋于缓慢同
时缩小头部尺寸，可以达到维持系统头部小型化与降低系统敏感性的效果。
[0052]
在一些实施方式中，所述光学镜头满足以下条件式：
[0053]
0.005《ac2/ttl《0.028； (11)
[0054]
其中，ac2表示所述第二透镜到所述第三透镜在光轴上的空气间隙，ttl表示所述光学镜头的光学总长。满足上述条件式(11)时，通过合理分配第二透镜到第三透镜在光轴上的空气间隙，可以使第二透镜到第三透镜的光线偏折趋于缓慢，有效降低系统敏感度，提升制造良率。
[0055]
在一些实施方式中，所述光学镜头满足以下条件式：
[0056]
0.774《(yr31 yr32)/ih《1.053； (12)
[0057]
其中，yr31表示所述第三透镜物侧面上反曲点与光轴的垂直距离，yr32表示所述第三透镜像侧面上反曲点与光轴的垂直距离，ih表示所述光学镜头的实际最大半像高。满足上述条件式(12)时，能够合理限制第三透镜的物侧面和像侧面上反曲点的位置，有助于加强轴外视场的慧差矫正同时很好的收敛场曲，提升成像品质。
[0058]
在一些实施方式中，所述光学镜头满足以下条件式：
[0059]
0.278《(r21-r22)/(r21 r22)《0.969； (13)
[0060]
其中，r21表示所述第二透镜物侧面的曲率半径，r22表示所述第二透镜像侧面的曲率半径。满足上述条件式(13)时，通过调整第二透镜物侧面及像侧面近光轴处的面形，可减缓第二透镜的形状变化，降低杂散光的产生，提高透镜的可制造性。
[0061]
在一些实施方式中，所述光学镜头中的第一透镜的物侧面为凸面。在其它实施例中，所述光学镜头中的第一透镜的物侧面为凹面。第一透镜采用不同的面型搭配组合，均可以使系统实现良好的成像效果。
[0062]
作为一种实施方式，第一透镜、第二透镜、第三透镜可以采用全塑胶非球面镜片组合，也可以采用玻璃球面镜片组合。为了进一步提升系统成像质量，在本技术中，第一透镜至第三透镜均采用塑胶非球面镜片，采用非球面镜片，可以有效降低成本，修正像差，提供更高性价比的光学性能产品。
[0063]
下面分多个实施例对本发明进行进一步的说明。在各个实施例中，光学镜头中的各个透镜的厚度、曲率半径、材料选择部分有所不同，具体不同可参见各实施例的参数表。下述实施例仅为本发明的较佳实施方式，但本发明的实施方式并不仅仅受下述实施例的限制，其他的任何未背离本发明创新点所作的改变、替代、组合或简化，都应视为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
[0064]
在本发明各个实施例中，当光学镜头中的透镜为非球面透镜时，透镜的非球面面型均满足如下方程式：
[0065][0066]
其中，h为非球面上的点与光轴的垂直距离，z为非球面沿光轴方向在高度为h的位置时，距离非球面顶点的距离矢高，c为表面的近轴曲率，k为圆锥系数conic，a
2i
为第2i阶的非球面面型系数。
[0067]
第一实施例
[0068]
请参阅图1，所示为本发明第一实施例中提供的光学镜头100的结构示意图，该光
学镜头100沿光轴从物侧到成像面s9依次包括：第一透镜l1、光阑st、第二透镜l2、第三透镜l3以及滤光片g1。
[0069]
其中，第一透镜l1具有正光焦度，第一透镜的物侧面s1为凸面，第一透镜的像侧面s2为凸面；第二透镜l2具有正光焦度，第二透镜的物侧面s3为凹面，第二透镜的像侧面s4为凸面；第三透镜l3具有负光焦度，第三透镜的物侧面s5在近光轴处为凸面且具有至少一个反曲点，第三透镜的像侧面s6在近光轴处为凹面且具有至少一个反曲点；第一透镜l1、第二透镜l2以及第三透镜l3均为塑胶非球面镜片；滤光片g1的物侧面为s7、像侧面为s8。
[0070]
具体的，本实施例提供的光学镜头100的各透镜的设计参数如表1所示。
[0071]
表1
[0072][0073]
本实施例中，光学镜头100中各个透镜的非球面参数如表2所示。
[0074]
表2
[0075]
面号ka4a6a8s13.72e 02-4.91e-012.00e 00-3.15e 01s2-1.23e 01-9.55e-012.24e 001.21e 00s37.30e-016.70e-02-3.11e 002.52e 01s4-7.53e-018.64e-01-1.70e 001.35e 00s5-8.08e 00-5.28e-02-7.86e-011.65e 00s6-3.61e 00-2.89e-011.88e-01-7.94e-02面号a
10a12a14a16
s12.35e 02-1.01e 032.29e 03-2.16e 03s2-1.90e 022.16e 03-1.06e 041.92e 04s3-1.67e 026.21e 02-8.28e 021.76e 02s41.78e 00-5.63e 003.54e-011.10e 01s5-1.95e 001.38e 00-5.33e-018.27e-02
s65.42e-031.13e-02-5.32e-037.39e-04
[0076]
请参照图2、图3和图4，所示分别为光学镜头100的f-theta畸变曲线图、近轴场曲曲线图、垂轴色差曲线图。从图2中可以看出，光学畸变控制在
±
2％以内，说明光学镜头100的畸变得到很好的矫正；从图3中可以看出，场曲控制在
±
0.05mm以内，说明光学镜头100的场曲矫正较好；从图4中可以看出，不同波长处的垂轴色差控制在
±
3.2微米以内，说明光学镜头100的垂轴色差得到良好的矫正；从图2、图3、图4可以看出，光学镜头100的像差得到较好平衡，具有良好的光学成像质量。
[0077]
第二实施例
[0078]
如图5所示，为本实施例提供的光学镜头200的结构示意图，本实施例的光学镜头200与上述第一实施例大致相同，不同之处主要在于：本实施例中的光学镜头200的第一透镜的物侧面s1在近光轴处为凹面、各透镜面型的曲率半径、非球面系数、厚度有所差异。
[0079]
具体的，本实施例提供的光学镜头200的设计参数如表3所示。
[0080]
表3
[0081][0082]
本实施例中，光学镜头200中各个透镜的非球面参数如表4所示。
[0083]
表4
[0084]
面号ka4a6a8s10.00e 00-4.34e-01-6.48e-017.08e-01s2-2.77e 00-3.23e-01-1.31e 001.26e 01s32.30e 01-2.27e-017.69e-01-7.30e 00s4-2.58e 00-4.50e-01-1.15e-01-2.85e-01s5-1.29e 01-4.11e-01-1.53e-011.60e-01s6-3.80e 00-3.14e-011.89e-01-4.09e-02面号a
10a12a14a16
s19.36e 004.58e 01-5.49e 021.07e 03
s2-9.29e 00-1.21e 02-4.18e 029.80e 02s31.03e 018.06e 01-2.74e 022.60e 02s4-1.91e-012.68e-012.65e-011.32e 00s51.64e-01-4.97e-021.52e-01-2.61e-01s66.37e-04-1.64e-03-1.74e-043.39e-04
[0085]
请参照图6、图7和图8，所示分别为光学镜头200的f-theta畸变曲线图、近轴场曲曲线图、垂轴色差曲线图。从图6中可以看出，光学畸变控制在
±
1％以内，说明光学镜头200的畸变得到很好的矫正；从图7中可以看出，场曲控制在
±
0.10mm以内，说明光学镜头200的场曲矫正较好；从图8中可以看出，不同波长处的垂轴色差控制在
±
3微米以内，说明光学镜头200的垂轴色差得到良好的矫正；从图6、图7、图8可以看出，光学镜头200的像差得到较好平衡，具有良好的光学成像质量。
[0086]
第三实施例
[0087]
如图9所示，为本实施例提供的光学镜头300的结构示意图，本实施例的光学镜头300与上述第一实施例大致相同，不同之处主要在于：本实施例中的光学镜头300的第一透镜的物侧面s1在近光轴处为凹面、各透镜面型的曲率半径、非球面系数、厚度有所差异。
[0088]
具体的，本实施例提供的光学镜头300的设计参数如表5所示。
[0089]
表5
[0090][0091][0092]
本实施例中，光学镜头300中各个透镜的非球面参数如表6所示。
[0093]
表6
[0094]
面号ka4a6a8s10.00e 00-7.67e-015.85e-01-1.17e 01s21.88e 00-4.31e-01-2.46e 001.92e 01s31.87e 02-1.36e-011.41e 00-6.62e 00s4-2.73e 00-2.30e-011.79e-02-3.90e-02
s5-2.87e 01-3.02e-01-2.15e-012.99e-01s6-3.90e 00-2.10e-011.37e-01-6.10e-02面号a
10a12a14a16
s11.15e 012.75e 02-1.18e 038.15e 02s2-3.81e 01-2.24e 022.87e 022.40e 03s36.26e 007.51e 01-2.42e 022.20e 02s4-1.33e-013.52e-011.24e-01-4.88e-02s5-2.23e-01-3.82e-019.72e-01-5.21e-01s61.66e-02-1.81e-03-1.85e-043.85e-05
[0095]
请参照图10、图11和图12，所示分别为光学镜头300的f-theta畸变曲线图、近轴场曲曲线图、垂轴色差曲线图。从图10中可以看出，光学畸变控制在
±
2.5％以内，说明光学镜头300的畸变得到良好的矫正；从图11中可以看出，场曲控制在
±
0.05mm以内，说明光学镜头300的场曲矫正较好；从图12中可以看出，不同波长处的垂轴色差控制在
±
3微米以内，说明光学镜头300的垂轴色差得到良好的矫正；从图10、图11、图12可以看出，光学镜头300的像差得到较好平衡，具有良好的光学成像质量。
[0096]
请参阅表7，所示为上述三个实施例中提供的光学镜头分别对应的光学特性，包括光学镜头的最大视场角2θ、光学总长ttl、半像高ih、有效焦距f，以及与前述的每个条件式对应的相关数值。
[0097]
表7
[0098] 第一实施例第二实施例第三实施例2θ(
°
)108.000104.956104.956ttl(mm)2.7322.5172.708ih(mm)2.0901.9891.978f(mm)1.5281.5071.538epd0.6730.6610.674f1(mm)2.233.533.02f2(mm)1.271.031.10f3(mm)-1.90-1.33-1.22[tan(θ)
×
f]/ih1.0060.9861.012ih/ttl0.7650.7900.730(r31-r32)/(r31 r32)0.2730.3560.511f/ttl0.6860.4270.510f1/sag11-173.1-177.6-109.6f/f10.6860.4270.510ct2/et22.1783.2961.834(ct1 ct2 ac1)/ttl0.5640.5280.596sd12/sd210.6910.5300.541ac2/ttl0.0070.0260.009(yr31 yr32)/ih0.8600.8740.958
(r21-r22)/(r21 r22)0.3080.7320.881
[0099]
从以上各个实施例的畸变曲线、近轴场曲曲线以及垂轴色差曲线图可以看出，各实施例中的光学镜头的f-theta畸变值均在
±
2.5％以内、场曲值在
±
0.10mm以内、垂轴色差在
±
3.2微米以内，表明本发明实施例提供的光学镜头具有小体积、大视场角的优点且能够保持优良的光学畸变，同时具有良好的解像力。
[0100]
综上所述，本发明实施例提供的光学镜头，采用三片具有特定屈折力的塑胶非球面镜片，通过特定的光焦度分配，使得该光学镜头具有小型化、大视场角的优点；同时，通过合理的表面形状搭配，使镜头具有大视场角的同时保持有优良的光学畸变，更好的满足了便携式电子设备的小型化、广角化、高成像质量的使用需求。
[0101]
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0102]
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。