薄型光学镜头的制作方法

本发明涉及光学镜头的
技术领域：
，尤其是涉及一种薄型光学镜头，可应用于小型定焦标准镜头组。
背景技术：
：目前各家厂商生产的光学镜头采用的大多是如光学设计教科书上所描述的多组透镜方式，当透镜片组较多，便能对于整体的光学性能及成像品质能有所提升。而市面上的定焦光学镜头，大多为透镜片数在5～7片，其光圈范围在2.2～2.8的规范，视角在100～160度之间，镜头光学总高约在16～24mm之间。随着市场端对于产品取向轻量化的需求，消费者使用端已不能满足现有市场常规的定焦镜头，在电子产品端普遍要求轻量化微小化的现在，现有设计的大体积光学镜头已经无法满足消费者端的需求，消费者端需要视角越大、体积越小的光学镜头。为了满足上述需求，各家厂商公司希望开发出光学总高在16mm以下的光学镜头，但过多的设计变更或附加结构将导致大多数产品定价高。若只是简单的减少透镜片数，对角视角无法突破120度，且景深及分辨率表现也未达到预期。申请人在实用新型授权公告号cn203164501u与cn203133371u各公开了一种光学镜头，从像侧到物侧依次排列的第一透镜、第二透镜、第三透镜及第四透镜，所述第一透镜、第二透镜、第三透镜及第四透镜的中心轴在同一直线上；所述第一透镜为负屈光率的透镜，包括呈平面状的第一面及凹向物侧的第二面；所述第二透镜包括凸向像侧的第一面及凸向物侧的第二面；所述第三透镜包括凸向像侧的第一面及凸向物侧的第二面；所述第四透镜为正屈光率的透镜，包括凹向像侧的第一面及凸向物侧的第二面。虽然透镜片数减少，但是对角视角还需要进一步提升。技术实现要素：本发明的其中一发明目的是提供一种薄型光学镜头，用以解决上述的问题，符合较小的光学总高并能够得到较大对角视角或是维持与大尺寸产品一致的对角视角、景深及分辨率。本发明的其中一发明目的是通过以下技术方案得以实现的：提出一种薄型光学镜头，包括：空腔透镜组、胶合透镜组及光束收敛件。所述空腔透镜组具有气密空腔，所述气密空腔内形成有第一凹弧面与第二凹弧面;所述胶合透镜组包括第一凹凸透镜片与胶合凸透镜体，所述第一凹凸透镜片具有远离所述空腔透镜组的第一凸弧面与相对的第三凹弧面，所述胶合凸透镜体填实于所述第三凹弧面，以使所述胶合凸透镜体的第二凸弧面重合于所述第三凹弧面，所述胶合凸透镜体具有背离所述第三凹弧面的第三凸弧面;所述光束收敛件配置于所述空腔透镜组与所述胶合透镜组之间，所述光束收敛件具有第四凹弧面与第四凸弧面，所述光束收敛件的所述第四凹弧面与所述空腔透镜组之间形成有第一光路间隙，所述光束收敛件的所述第四凸弧面与所述胶合凸透镜体的所述第二凸弧面之间形成有第二光路间隙;其中，所述薄型光学镜头的光学总高在16mm以下、对角视角能突破120度以上。通过采用上述基础技术方案，利用所述空腔透镜组与所述胶合透镜组的特定搭配组合与连接，只有在所述光束收敛件的两侧各具有镜片非直接结合的光路间隙，并且所述空腔透镜组的气密空腔内形成有第一凹弧面与第二凹弧面，这建立了一种高强度反折射的双凸空腔镜片结构，在相同或更优的光学特性下整体光学镜片排列高度能够进一步缩小，实现所述薄型光学镜头的光学总高在16mm以下、对角视角能突破120度以上。本发明在第一较佳示例中可以进一步配置为：所述气密空腔相较于所有镜片具有最低折射率，所述第一凹凸透镜片相较于其余的所有镜片具有最高折射率。可以通过采用上述优选技术方案，利用接近成像侧的所述气密空腔具有最低折射率与接近物侧的所述第一凹凸透镜片具有最高折射率，所述光束收敛件的两侧各发挥较强的散光成像与聚光缩像的作用，在其内部构件适当排布与设计下，据以实现所述薄型光学镜头的对角视角等光学特性维持不变下降低光学总高。本发明在第一较佳示例的一种具体化表现中可以进一步配置为：所述气密空腔内为真空状态，所述第一凹凸透镜片为玻璃材质。通过采用上述优选技术方案，利用所述气密空腔内真空状态与所述第一凹凸透镜片的玻璃材质，实现在取物侧的大面积物像撷取收光以及在成像侧的高景深及高分辨率的成像。本发明在第二较佳示例中可以进一步配置为：所述空腔透镜组主要由第一凹透镜片与第二凹透镜片组成，所述第一凹弧面构成于所述第一凹透镜片，所述第二凹弧面构成于所述第二凹透镜片，所述第一凹透镜片在所述第一凹弧面周边的非曲表面与所述第二凹透镜片在所述第二凹弧面周边的非曲表面为气密结合。通过采用上述优选技术方案，利用所述第一凹透镜片与所述第二凹透镜片在非曲表面的气密结合，实现内部形成有第一凹弧面与第二凹弧面的所述气密空腔。本发明在第二较佳示例的第一种具体化表现中可以进一步配置为：所述第一凹透镜片还具有相对于所述第一凹弧面的收光平面。通过采用上述优选技术方案，利用相对于所述第一凹弧面的收光平面，在成像侧得到更好的大角度收光。本发明在第二较佳示例的第二种具体化表现中可以进一步配置为：所述光束收敛件包括第二凹凸透镜片，所述第二凹凸透镜片、所述第一凹透镜片与所述第二凹透镜片皆为耐温塑料材质。通过采用上述优选技术方案，利用成像侧的凹透镜片与中间收敛处的凹凸透镜片的耐温塑料材质，其凹弧面形状容易加工成形并可轻易变更凹弧面形状设计，能够降低具有凹弧面的镜片制作成本，易于加工的特性也能够加工制成非球面的凹弧面。本发明在第二较佳示例的第二种具体化表现的一具体结构中可以进一步配置为：所述光束收敛件还包括光栏装置，位于邻靠所述第二凹凸透镜片的所述第四凹弧面处。通过采用上述优选技术方案，利用光栏装置的特定位置，能够排除通过所述第二凹凸透镜片但在光路路径外的雑光或散离光。本发明在第三较佳示例中可以进一步配置为：所述薄型光学镜头应用于定焦标准镜头组。通过采用上述优选技术方案，利用用于定焦标准镜头组，实现在用途上能够搭配小尺寸光学传感器。本发明在第四较佳示例中可以进一步配置为：所述第一光路间隙小于所述第二光路间隙。通过采用上述优选技术方案，利用所述第一光路间隙小于所述第二光路间隙，以实现在成像侧的影像具有更好的景深及分辨率表现。本发明在上述任一技术方案的第五较佳示例中可以进一步配置为：所述第四凹弧面、所述气密空腔内的所述第一凹弧面或/与所述第二凹弧面为非球面凹弧;并且所述薄型光学镜头的光学总高在13mm以下、对角视角在140度以上。通过采用上述优选技术方案，利用成像侧的一个或多个凹弧面为非球面凹弧，具有更高散光效率，能进一步缩小所述薄型光学镜头的光学总高并能调高对角视角。综上所述，本发明包括以下至少一种有益技术效果：1.空腔透镜组的适当结构与特定连接下，能够达到在16mm以下的光学总长，具体可以是介于13.0±1.5mm，例如：薄型光学镜头只需5枚透镜组，可达到良好的成像质量，在其大视角的成像质量相比于市面上现有技术的定焦镜头都能等同甚至超过，光学总长还能够有效率的缩小；2.空腔透镜组技术能够减少凹透镜片数，不受到外部坏境气氛干扰而影响折射率，达到良好成像质量的定焦光学成像镜头，在用途上能够搭配小尺寸光学传感器；3.透过气密空腔的凹弧面为非球面的技术改变传统镜片结构的使用数量，建立一种双凸空腔镜片结构，能够只需要5枚镜片即可达到高画数高分辨率的效果，进而再进一步降低光学总高与扩大对角视角。附图说明图1绘示本发明一较佳实施例的薄型光学镜头的排布结构示意图；图2绘示本发明一较佳实施例的薄型光学镜头在使用时的光路示意图；图3是本发明一较佳实施例中最大视场角的mtf(modulationtransferfunction，调制传递函数)曲线图；图4是本发明一较佳实施例中最小视场角的mtf曲线图；图5是本发明一较佳实施例中opticalpathdifference(光程差)图；图6是本发明一较佳实施例中transverserayfan(横射线扇形图)图；图7是本发明一较佳实施例中spotdiagrm图(点列图)。附图标记:10、空腔透镜组;11、气密空腔;12、第一凹透镜片;13、第二凹透镜片20、胶合透镜组;21、第一凹凸透镜片;22、胶合凸透镜体;30、光束收敛件;31、第二凹凸透镜片;32、光栏装置;41、第一凹弧面;42、第二凹弧面;43、第三凹弧面;44、第四凹弧面;51、第一凸弧面;52、第二凸弧面;53、第三凸弧面;54、第四凸弧面;61、第一光路间隙;62、第二光路间隙;71、收光平面;72、非曲表面;81、成像侧;82、取物侧。具体实施方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是作为理解本发明的发明构思一部分实施例，而不能代表全部的实施例，也不作唯一实施例的解释。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在理解本发明的发明构思前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围内。需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。为了更方便理解本发明的技术方案,以下将本发明的薄型光学镜头做进一步详细描述与解释，但不作为本发明限定的保护范围。以下将本发明的薄型光学镜头做进一步详细描述，但不应该限定本发明的保护范围。图1绘示本发明一较佳实施例的薄型光学镜头的排布结构示意图；图2绘示该薄型光学镜头在使用时的光路示意图。参照图1与图2，为本发明一实施例公开的一种薄型光学镜头，包括:空腔透镜组10、胶合透镜组20及光束收敛件30。所述空腔透镜组10具有气密空腔11，所述气密空腔11内形成有第一凹弧面41与第二凹弧面42;所述胶合透镜组20包括第一凹凸透镜片21与胶合凸透镜体22，所述第一凹凸透镜片21具有远离所述空腔透镜组10的第一凸弧面51与相对的第三凹弧面43，所述胶合凸透镜体22填实于所述第三凹弧面43，以使所述胶合凸透镜体22的第二凸弧面52重合于所述第三凹弧面43，所述胶合凸透镜体22具有背离所述第三凹弧面43的第三凸弧面53;所述光束收敛件30配置于所述空腔透镜组10与所述胶合透镜组20之间，所述光束收敛件30具有第四凹弧面44与第四凸弧面54，所述光束收敛件30的所述第四凹弧面44与所述空腔透镜组10之间形成有第一光路间隙61，所述光束收敛件30的所述第四凸弧面54与所述胶合凸透镜体22的所述第二凸弧面52之间形成有第二光路间隙62;其中，所述薄型光学镜头的光学总高在16mm以下、对角视角能突破120度以上。本实施例的实施原理为：利用所述空腔透镜组10与所述胶合透镜组20的特定搭配组合与连接，只有在所述光束收敛件30的两侧各具有镜片非直接结合的光路间隙，并且所述空腔透镜组10的气密空腔11内形成有第一凹弧面41与第二凹弧面42，这建立了一种高强度反折射的双凸空腔镜片结构，在相同或更优的光学特性下整体光学镜片排列高度能够进一步缩小，实现所述薄型光学镜头的光学总高在16mm以下、对角视角能突破120度以上。关于相对靠近取物侧82的所述气密空腔11与相对靠近成像侧81的所述第一凹凸透镜片21两者折射率关系，在一较佳示例中，所述气密空腔11相较于所有镜片具有最低折射率，所述第一凹凸透镜片21相较于其余的所有镜片具有最高折射率。因此，利用接近取物侧82的所述气密空腔11具有最低折射率与接近成像侧81的所述第一凹凸透镜片21具有最高折射率，所述光束收敛件30的两侧各发挥较强而清晰的收光与聚光成像的作用，在其内部构件适当排布与设计下，据以实现所述薄型光学镜头的对角视角等光学特性维持不变下降低光学总高。通常所述第一凹凸透镜片21与所述胶合凸透镜体22具有正折射能力。所述胶合透镜组20的功能为消减色差，而所述第一凹凸透镜片21为高折射材质，用于部分承担缩短镜头光学总长的效果。关于所述气密空腔11的内部状态与所述第一凹凸透镜片21的材质，在一较佳示例中，所述气密空腔11内为真空状态，所述第一凹凸透镜片21为玻璃材质。因此，利用所述气密空腔11内真空状态与所述第一凹凸透镜片21的玻璃材质，实现在取物侧82的大面积物像撷取的收光以及在成像侧81的高景深及高分辨率成像。所述第一凹凸透镜片21可以采用高折射及低阿贝数的玻璃材料。此设计除了有消色差的考虑因素外，因为高折射率的特性，同时也能实现将玻璃厚度减少的优势。关于所述气密空腔11的一种形成方法，在一较佳示例中，所述空腔透镜组10主要由第一凹透镜片12与第二凹透镜片13组成，所述第一凹弧面41构成于所述第一凹透镜片12，所述第二凹弧面42构成于所述第二凹透镜片13，所述第一凹透镜片12在所述第一凹弧面41周边的非曲表面72与所述第二凹透镜片13在所述第二凹弧面42周边的非曲表面72为气密结合。因此，利用所述第一凹透镜片12与所述第二凹透镜片13在非曲表面72的气密结合，实现内部形成有第一凹弧面41与第二凹弧面42的所述气密空腔11。通常所述第一凹透镜片12具有正折射能力，所述第二凹透镜片13具有相对较弱的负折射能力，使所述空腔透镜组10整体具有正折射能力。较为优选的，所述第一凹弧面41与所述第二凹弧面42两者曲面有效径是相同的，可以避免胶合黏胶流入所述第一凹弧面41与所述第二凹弧面42并增加非曲表面72的有效胶合面积，以利双凸空腔透镜结构的形成。关于所述空腔透镜组10的所述第一凹透镜片12的一种具体表面设计，在一较佳示例中，所述第一凹透镜片12还具有相对于所述第一凹弧面41的收光平面71。因此，利用相对于所述第一凹弧面41的收光平面71，在取物侧82得到更好的大角度收光。故而，所述第一凹透镜片12具体可为一平凹透镜，所述收光平面71的平面设计主要用于更好的大角度收光，所述第一凹弧面41用于初步收敛所述第一凹弧面41的入瞳光束。此外，所述第二凹透镜片13具体可为一凹凸透镜，此空腔透镜组10最主要的作用是修正并收敛光线于所述光束收敛件30的光栏，透过所述第一凹透镜片12的平凹表面以及所述第二凹透镜片13凹凸的两曲面能大幅度收敛光束，能承担缩短镜头光学总长的其余效果。关于所述光束收敛件30的一种结构，在一较佳示例中，所述光束收敛件30包括第二凹凸透镜片31，所述第二凹凸透镜片31、所述第一凹透镜片12与所述第二凹透镜片13皆为耐温塑料材质。因此，利用接近取物侧82的凹透镜片与中间收敛处的凹凸透镜片的耐温塑料材质，其凹弧面形状容易加工成形并可轻易变更凹弧面形状设计，能够降低具有凹弧面的镜片制作成本，易于加工的特性也能够加工制成非球面的凹弧面。通常所述第二凹凸透镜片31具有相对余较强的负折射能力。所述第二凹凸透镜片31的功能为将从收敛于光栏的光线放大，为整个光程中增大光束的功能。关于所述光束收敛件30的一种更具体结构，在一较佳示例中，所述光束收敛件30还包括光栏装置32，位于邻靠所述第二凹凸透镜片31的所述第四凹弧面44处。因此，利用光栏装置32的特定位置，能够排除通过所述第二凹凸透镜片31之前在预定光路路径外的雑光或散离光。关于所述薄型光学镜头的应用，在一较佳示例中，所述薄型光学镜头应用于定焦标准镜头组。因此，利用用于定焦标准镜头组，实现在用途上能够搭配小尺寸光学传感器。关于所述第一光路间隙61与所述第二光路间隙62的可能相对关系，在一较佳示例中，所述第一光路间隙61小于所述第二光路间隙62。因此，利用所述第一光路间隙61小于所述第二光路间隙62，以实现在成像侧81的影像具有更好的景深及分辨率表现。关于取物侧82的一种镜头凹弧面设计，在一较佳示例中，所述第四凹弧面44、所述气密空腔11内的所述第一凹弧面41或/与所述第二凹弧面42为非球面凹弧;并且，所述薄型光学镜头的光学总高在13mm以下、对角视角在140度以上。因此，利用取物侧82的一个或多个凹弧面为非球面凹弧，具有更高收光效率，能进一步缩小所述薄型光学镜头的光学总高并能调高对角视角。本实施例的薄型光学镜头经过研究符合以下参数条件:光圈2.2、焦距1.9mm、光学总长13.0±1.5mm、最大视场角160°、镜头牙型m7、镜头前外径10mm。就目前镜头以大小尺寸区分为m3～m15，以尺寸来说m3<m5<m7～m8<m10<m12<m14～15,其中m3以下为供医疗使用，如胶囊镜头；m5供手机使用；m7～m8供ipcam使用；m10、m12、m15供车载使用；m15以上算供c-mont传统监控镜头使用；更大尺寸是供微單用工業用鏡頭，最大是單眼鏡頭使用。本实施例的薄型光学镜头的应用进步点之一是让原本供车载使用的多镜头组结构达到供m7～m8等级的ipcam使用，并随着镜片尺寸微小化更好是可供m5等级的手机使用。此外，所述第一凹透镜片12与所述第二凹透镜片13的设计较佳是满足下列公式条件(1)：-1.0<f1/f2<-0.1(1)其中f1为第一凹透镜片12的焦距、f2为第二凹透镜片13的焦距，当两者比值满足公式条件(1)的数值，则第一凹透镜片12及第二凹透镜片13的屈光能力将能维持，有效发挥收敛光束的效果，能实现缩短镜头中第一凹透镜片12及第二凹透镜片13的中心厚度。所述光束收敛件30的所述第二凹凸透镜片31的设计较佳是满足下列公式条件(2)：5.0<f3/f<10.0(2)其中f3为所述第二凹凸透镜片31的焦距、f为镜头的等效焦距，当两者比值满足公式条件(2)的数值，则所述第二凹凸透镜片31的负屈光能力将能维持，能增大光束的效果，实现增大视角的效果。所述第一凹凸透镜片21与所述胶合凸透镜体22的设计较佳是满足下列公式条件(3)、(4)：-0.1<(r7/r8)/f4<-0.5(3)0.001<(r8/r9)/f5<0.01(4)其中r7、r8分别为所述胶合凸透镜体22两表面曲率半径、r8、r9为所述第一凹凸透镜片21两表面曲率半径，因为两者透镜合为胶合透镜，故胶合面的r8曲率半径为共享值，f4为所述胶合凸透镜体22的焦距，f5为所述第一凹凸透镜片21的焦距，当上述比值满足条件(3)、(4)的数值，则产生所述胶合透镜组20的消色差及减少透镜厚度的效果，故减少镜头光学总长的设计能够被实现。在本实施例中具体实施有关的各种数据列于下表。图3是本发明一较佳实施例中最大视场角的mtf(modulationtransferfunction，调制传递函数)曲线图；图4是最小视场角的mtf曲线图；图5是opticalpathdifference(光程差)图；图6是transverserayfan(横向光线扇面)图；图7是spotdiagrm图(点列图)。配合参阅图4至图7，在透镜数据中，叙列是从物方算起的表面数列，r是各透镜表面的曲率半径，d是相邻透镜表面之间的距离。各透镜光学数据:各透镜焦距、折射率n、阿贝数v：当所述第二凹凸透镜片31、所述第一凹透镜片12与所述第二凹透镜片13的凹弧面为非球面，可以用以下公式来表示：其中，z=与光轴平行的镜片表面轮廓值;r=镜片表面与光轴之间的垂直距离;c=镜片曲率半径的倒数;k=圆锥常数;α1、α2、α3、α4=第1、2、3、4…是非球面系数。下列表格中叙述出所述第二凹凸透镜片31、所述第一凹透镜片12与所述第二凹透镜片13的非球面参数。所述第一凹透镜片12的非球面参数s1、s2:由于所述第一凹透镜片12的收光平面为平面，故没有相关的非球面系数。所述第二凹透镜片13的非球面参数s3、s4:非球面参数k值系数α1系数α2系数α3系数α4系数α5s331.209无-0.010-1.527e-34.658e-41.673e-4s4-25.198无-0.0450.017-4.950e-36.405e-4所述第二凹凸透镜片31的非球面参数s5、s6:综合如上所示表列，由本发明提出的光学镜头不仅可实现低于13.0±1.5mm的光学总长，在实际应用上只需5枚透镜片，即可达到良好的成像质量，由其大视角的成像质量比市面上现有定焦镜头都能等同甚至超过，特别突出，可作为本发明最佳实施例的表现。本具体实施方式的实施例均作为方便理解或实施本发明技术方案的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应被涵盖于本发明的请求保护范围内。当前第1页1 2 3