CN104698572A - 一种超薄型小畸变广角双片式光学成像物镜 - Google Patents

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Abstract

一种超薄型小畸变广角双片式光学成像物镜涉及光学镜头成像领域，该成像物镜包括：第一透镜、光阑和第二透镜；第一透镜、光阑和第二透镜同光轴依次排布；第一透镜为凸面朝向物的正弯月透镜，f1＞0；第二透镜为凸面朝向像的负弯月透镜，f2＜0；第一透镜与第二透镜均为非球面的塑料透镜，满足：0.5＜f1/f＜1；-2＜f2/f＜-1；f是整个光学***的焦距，f1是第一透镜的焦距，f2是第二透镜的焦距。本发明更容易校正光学***的垂轴像差，有成像质量良好的大视场，利于大相对孔径的实现。正负光焦度结构构成摄远型光学***，使主面位置更加向物空间方向移动，缩短光学***的总体长度，使成像物镜更薄，有利于消除***轴向像差。

Description

一种超薄型小畸变广角双片式光学成像物镜
技术领域
本发明涉及光学镜头成像领域，具体涉及一种超薄型小畸变广角双片式光学成像物镜。
背景技术
目前的移动电话，平板电脑等移动电子设备均内置摄影物镜用于拍照、摄像。随着这一类电子产品的不断发展，他们的厚度都有不断变薄的趋势，这也要求内置于他们的摄影物镜应不断的适应可利用的空间大小，超薄的成像物镜被迫切的需求。
CCD和CMOS光电探测器件的发展使得在有效像面上可以获得更多的像素，这就需要与之匹配的成像物镜具有更高的分辨率，更好的成像清晰度，在光学指标上讲，光学***在更高的空间频率处应具有更高的光学传递函数。再者，由于更大面积探测器的出现和人们的需要，也需要成像物镜具有更大的视场角，为了满足视觉效果，图像也应具有更小的几何畸变。
发明内容
为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种超薄型小畸变广角双片式光学成像物镜，该物镜通过使用对称式和非球面的光学结构，提升光学***的成像质量，并缩短光学***总体长度。
本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：
一种超薄型小畸变广角双片式光学成像物镜，其特征在于，该成像物镜包括：第一透镜、光阑和第二透镜；所述第一透镜、光阑和第二透镜同光轴依次排布；第一透镜为凸面朝向物的正弯月透镜，f1＞0；第二透镜为凸面朝向像的负弯月透镜，f2＜0；且第一透镜与第二透镜均为非球面的塑料透镜，满足：
0.5＜f1/f＜1
-2＜f2/f＜-1
其中f是整个光学***的焦距，f1是第一透镜的焦距，f2是第二透镜的焦距。
本发明的有益效果是：本发明两片式光学成像物镜，其光阑位于两透镜中间，使光学***具有较好的对称性，这种结构更容易校正光学***的垂轴像差，使其更容易拥有成像质量良好的大视场，亦可有利于大相对孔径的实现。其中第一透镜光焦度为正值，第二透镜光焦度为负值，这使光学***构成了摄远型光学***的基本形式，使光学***主面位置更加向物空间方向移动，从而能够有效的缩短光学***的总体长度，使成像物镜更薄。同时，两片透镜的正负光焦度组合可以有利于消除***轴向像差。
附图说明
图1本发明一种超薄型小畸变广角双片式光学成像物镜结构图。
图2本发明一种超薄型小畸变广角双片式光学成像物镜光学传递函数曲线图。
图3本发明一种超薄型小畸变广角双片式光学成像物镜几何畸变图。
其中，图中L1为该成像物镜的第一透镜，L2为该成像物镜的第二透镜，L3为滤光片，L4为探测器保护玻璃。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。
如图1所示，一种超薄型小畸变广角双片式光学成像物镜，该成像物镜包括：第一透镜、光阑、第二透镜、滤光片和探测器保护片；第一透镜、光阑和第二透镜同光轴依次排布；第一透镜为凸面朝向物的正弯月透镜，f1＞0；第二透镜为凸面朝向像的负弯月透镜，f2＜0；且第一透镜与第二透镜均为非球面的塑料透镜，满足：
0.5＜f1/f＜1
-2＜f2/f＜-1
其中f是整个光学***的焦距，f1是第一透镜的焦距，f2是第二透镜的焦距；光阑，其密接于第一透镜后，光阑与第一透镜后表面的间隙为0；透镜组后放置平行平板作为滤光片使用，光源通过第一透镜、光阑、第二透镜和滤光片最后，最后经过探测器保护片成像。
第一透镜选用PMMA(n＝1.49，v＝57.3)材料，第二透镜选用聚碳酸酯(n＝1.59，v＝29.9)材料，所述n为光学材料折射率，v为光学材料色散系数。两种光学材料折射率相近，色散系数差异较大，有利于光学***色差的消除。两个透镜的前后表面均采用了高次非球面设计，非球面的面型满足下列公式：
z = cy 2 1 + [ 1 - ( 1 + k ) c 2 y 2 ] 1 / 2 + Dy 4 + Ey 6 + Fy 8 + Gy 10 + Hy 12 + Iy 14 + Jy 16
其中：z是透镜在光轴方向上的矢高，c是透镜的曲率，k是二次常数，y是轴向距离，非球面系数D，E，F，G，H，I，J为高次非球面系数。第一透镜前表面非球面系数k＞0；第一透镜后表面非球面系数k＞0；第二透镜前表面非球面系数k＞0；第二透镜后表面非球面系数k＝0；第一透镜前表面基圆曲率半径r1＞0(曲面顶点到曲面基圆球心的方向与光线传播方向相同)；第一透镜后表面基圆曲率半径r2＞0(曲面顶点到曲面基圆球心的方向与光线传播方向相同)；第二透镜前表面基圆曲率半径r3＜0(曲面顶点到曲面基圆球心的方向与光线传播方向相反)；第二透镜后表面基圆曲率半径r4＜0(曲面顶点到曲面基圆球心的方向与光线传播方向相反)。
采用的高次非球面使光学***拥有更多的设计优化自由度，能有效的消除一些高级像差，尤其可以很好的校正由大视场大相对孔径所带来的几何畸变。
表1
表2
在本实施例中，光学***焦距f＝2.8mm；***相对孔径1:2.9；全视场角2ω＝62°；光学***总长(包含0.4mm厚的探测器保护玻璃)：2.8mm。表1为光学***的结构参数。表2为光学***各表面的非球面系数。图2为该光学成像物镜实施例的光学传递函数曲线图，各视场光学传递函数曲线在100lp/mm处，数值均大于0.3，表明该物镜具有较好的成像质量。图3为该实施例的几何畸变图，该物镜几何畸变值小于2％。

Claims (6)

1.一种超薄型小畸变广角双片式光学成像物镜，其特征在于，该成像物镜包括：第一透镜、光阑和第二透镜；所述第一透镜、光阑和第二透镜同光轴依次排布；第一透镜为凸面朝向物的正弯月透镜，f1＞0；第二透镜为凸面朝向像的负弯月透镜，f2＜0；且第一透镜与第二透镜均为非球面的塑料透镜，满足：
0.5＜f1/f＜1
-2＜f2/f＜-1
其中f是整个光学***的焦距，f1是第一透镜的焦距，f2是第二透镜的焦距。
2.如权利要求1所述的一种超薄型小畸变广角双片式光学成像物镜，其特征在于，第一透镜选用聚甲基丙烯酸甲酯作为镜头材料，第二透镜选用聚碳酸酯作为镜头材料。两片镜片后放置光学平行平板作为滤光片，厚度≤0.15mm其中：55＜v＜65，v为滤光片材料的色散系数。
3.如权利要求1所述的一种超薄型小畸变广角双片式光学成像物镜，其特征在于，光学***光阑位置与第一透镜后端面重合，间隙为0。
4.如权利要求1所述的一种超薄型小畸变广角双片式光学成像物镜，其特征在于，两片透镜均为非球面透镜，所述非球面的面型满足下列公式：
其中：z是透镜在光轴方向上的矢高，c是透镜的曲率，k是二次常数，y是轴向距离，非球面系数D，E，F，G，H，I，J为高次非球面系数。
5.如权利要求1或4所述的一种超薄型小畸变广角双片式光学成像物镜，其特征在于，
第一透镜前表面非球面系数中，k＞0；
第一透镜后表面非球面系数中，k＞0；
第二透镜前表面非球面系数中，k＞0；
第二透镜后表面非球面系数中，k＝0。
6.如权利要求1或4所述的一种超薄型小畸变广角双片式光学成像物镜，其特征在于，第一透镜和第二透镜的基圆曲率半径满足：
第一透镜前表面基圆曲率半径r1＞0，曲面顶点到曲面基圆球心的方向与光线传播方向相同；
第一透镜后表面基圆曲率半径r2＞0，曲面顶点到曲面基圆球心的方向与光线传播方向相同；
第二透镜前表面基圆曲率半径r3＜0，曲面顶点到曲面基圆球心的方向与光线传播方向相反；
第二透镜后表面基圆曲率半径r4＜0，曲面顶点到曲面基圆球心的方向与光线传播方向相反。
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