交互式镜头的制作方法
【专利摘要】本发明公开一种交互式镜头，其由物侧至像侧依次包括：具有负光焦度的第一透镜，其像侧面为凹面；具有光焦度的第二透镜；光阑；具有正光焦度的第三透镜，其像侧面为凸面；滤光片；所述第一透镜、所述第二透镜及所述第三透镜均由塑料制成；所述交互式镜头满足下列关系式：(CT1+CT2)/CT3<0.9；及ImgH/(f*TTL)≥0.4；其中，CT1为所述第一透镜的中心厚度，CT2为所述第二透镜的中心厚度，CT3为所述第三透镜的中心厚度，ImgH为成像面上有效像素区域对角线长的一半，f为所述交互式镜头的有效焦距，TTL为所述交互式镜头的全长。满足以上条件式的要求，有利于互式镜头的小型化和广角特性，拥有较大的视场角。
【专利说明】
交互式镜头
技术领域
[0001] 本发明涉及一种成像技术，尤其是涉及一种交互式镜头。
【背景技术】
[0002] 随着时代的发展和科技的进步，交互式镜头的应用范围越来越来广泛，特别是在 手势识别、眼球跟踪、人脸识别及电子娱乐等产业。另一方面，近红外交互式镜头能更好的 识别信息，排除杂光的影响，因此，使用近红外线波段的交互式镜头的需求也越来越高，因 此，仅用于接收可见光的交互式镜头已无法满足要求。
[0003] 另外，交互式镜头也逐渐往小型化、轻量化且高成像质量领域发展，然而，交互式 镜头在兼顾广角的特性时，往往妨碍小型化的设计，成像质量也有待提高。而且，为了提高 成像质量，往往会采用玻璃镜片，又提高了交互式镜头的制造成本。
【发明内容】
[0004] 本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。
[0005] 根据本发明提供的交互式镜头，其从物侧至像侧依次包括：
[0006] 具有负光焦度的第一透镜，其像侧面为凹面；
[0007] 具有光焦度的第二透镜；
[000引光阔；
[0009] 具有正光焦度的第H透镜，其像侧面为凸面；
[0010] 滤光片；
[0011] 所述第一透镜、所述第二透镜及所述第H透镜均由塑料制成；
[0012] 所述交互式镜头满足下列关系式：
[0013] (CT1+CT2) /CT3<0. 9 ;及
[0014] ImgH/(拌TTU > 0. 4 ;
[0015] 其中，CTl为所述第一透镜的中必厚度，CT2为所述第二透镜的中必厚度，CT3为所 述第H透镜的中必厚度，Im巧为成像面上有效像素区域对角线长的一半，f为所述交互式 镜头的有效焦距，TTL为所述交互式镜头的全长。
[0016] 在某些实施方式中，所述滤光片为带通滤光片，带通波长在使用光源波长 ± ISnm一 50nm 之间。
[0017] 在某些实施方式中，所述交互式镜头满足关系式：
[001引 HF0V〉65。；
[0019] 其中，HFOV为所述交互式镜头最大视场角的一半。
[0020] 在某些实施方式中，所述交互式镜头满足下列关系式：
[0021] -1. 3<R2/R6<-0. 7 ；
[0022] -0. 8<SAG32/SD32<-0. 4 ；
[002引其中，R2为所述第一透镜的像侧面的曲率半径，R6为所述第立透镜的像侧面的曲 率半径，SAG32为所述第H透镜的像侧面的矢高，SD32为所述第H透镜的像侧面的最大有 效半径。
[0024] 在某些实施方式中，所述交互式镜头满足下列关系式：
[00巧]-2. 6<fl2/f3<-0. 7 ;
[0026] 其中，fl2为所述第一透镜和所述第二透镜的组合焦距，巧为所述第H透镜的焦 距。
[0027] 在某些实施方式中，所述交互式镜头满足下列关系式：
[0028] -3. 5钟1处<-1 ;
[0029] 其中，n为所述第一透镜的焦距。
[0030] 在某些实施方式中，所述交互式镜头满足下列关系式：
[0031] 0. 2< 灯12巧23) /Dr lr6<0. 6 ;
[0032] 其中，T12为所述第一透镜和所述第二透镜在光轴上的间距，T23为所述第二透镜 和所述第H透镜在光轴上的间距，Drlre为所述第一透镜的物侧面至所述第H透镜的像侧 面的距离。
[0033] 在某些实施方式中，所述第一透镜的物侧面为凸面。
[0034] 在某些实施方式中，所述第二透镜具有正的光焦度，其物侧面为凸面，像侧面为凹 面。
[0035] 在某些实施方式中，所述第H透镜的物侧面为凸面。
[0036] 满足W上条件式的要求，有利于交互式镜头的小型化和广角特性，拥有较大的视 场角。
[0037] 本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变 得明显，或通过本发明的实践了解到。
【附图说明】
[0038] 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方式的描述中将 变得明显和容易理解，其中：
[0039] 图1是实施例1交互式镜头的示意图；
[0040] 图2是实施例1交互式镜头的轴上色差图（mm);
[0041] 图3是实施例1交互式镜头的象散图（mm);
[0042] 图4是实施例1交互式镜头的崎变图（％);
[004引图5是实施例1交互式镜头的倍率色差图（um);
[0044] 图6是实施例2交互式镜头的示意图；
[0045] 图7是实施例2交互式镜头的轴上色差图（mm);
[0046] 图8是实施例2交互式镜头的象散图（mm);
[0047] 图9是实施例2交互式镜头的崎变图（％);
[0048] 图10是实施例2交互式镜头的倍率色差图（um);
[0049] 图11是实施例3交互式镜头的示意图；
[0050] 图12是实施例3交互式镜头的轴上色差图（mm);
[0051] 图13是实施例3交互式镜头的象散图（mm);
[0052] 图14是实施例3交互式镜头的崎变图（％ );
[0053] 图15是实施例3交互式镜头的倍率色差图（um);
[0054] 图16是实施例4交互式镜头的示意图；
[0055] 图17是实施例4交互式镜头的轴上色差图（mm);
[0056] 图18是实施例4交互式镜头的象散图（mm);
[0057] 图19是实施例4交互式镜头的崎变图（％);
[005引图20是实施例4交互式镜头的倍率色差图（um);
[0059] 图21是实施例5交互式镜头的示意图；
[0060] 图22是实施例5交互式镜头的轴上色差图（mm);
[0061] 图23是实施例5交互式镜头的象散图（mm);
[0062] 图24是实施例5交互式镜头的崎变图（％);
[006引图25是实施例5交互式镜头的倍率色差图（um);
[0064] 图26是实施例6交互式镜头的示意图；
[0065] 图27是实施例6交互式镜头的轴上色差图（mm);
[0066] 图28是实施例6交互式镜头的象散图（mm);
[0067] 图29是实施例6交互式镜头的崎变图（％);
[006引图30是实施例6交互式镜头的倍率色差图（um);
[0069] 图31是实施例7交互式镜头的示意图；
[0070] 图32是实施例7交互式镜头的轴上色差图（mm);
[0071] 图33是实施例7交互式镜头的象散图（mm);
[0072] 图34是实施例7交互式镜头的崎变图（％);
[0073] 图35是实施例7交互式镜头的倍率色差图（um);
[0074] 图36是实施例8交互式镜头的示意图；
[0075] 图37是实施例8交互式镜头的轴上色差图（mm);
[0076] 图38是实施例8交互式镜头的象散图（mm);
[0077] 图39是实施例8交互式镜头的崎变图（％);
[0078] 图40是实施例8交互式镜头的倍率色差图（um);及
[0079] 图41是滤色片穿透率光谱。
【具体实施方式】
[0080] 下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始 至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参 考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
[0081] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语"第一"、"第二"仅用于描述目的，而不能 理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有"第 一"、"第二"的特征可W明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述 中，"多个"的含义是两个或两个W上，除非另有明确具体的限定。
[0082] 在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语"安装"、"相 连"、"连接"应做广义理解，例如，可W是固定连接，也可W是可拆卸连接，或一体地连接；可 W是机械连接，也可W是电连接或可W相互通信；可W是直接相连，也可W通过中间媒介间 接相连，可W是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术 人员而言，可W根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0083] 下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同结构。为了 简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并 且目的不在于限制本发明。此外，本发明可W在不同例子中重复参考数字和/或参考字母， 送种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的 关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可W 意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。
[0084] 请参阅图1，本发明较佳实施方式的交互式镜头由物侧至像侧依次包括具有负光 焦度的第一透镜EU具有光焦度的第二透镜E2、光阔ST0、具有正光焦度的第H透镜E3及 滤光片E4。第一透镜El包括物侧面Sl及像侧面S2,第二透镜E2包括物侧面S3及像侧面 S4、第H透镜E3包括物侧面S5及像侧面S6,滤光片E4包括像侧面S7及物侧面S8。像侧 面S2为凹面，而像侧面S6为凸面。
[0085] 滤光片E4可W通过锥膜有选择地让需要的光线通过，滤除其他不需要的光线， W免影响信息的获取，从而影响成像质量，通过的光的波长在使用光源的波长的± 15nm- 50nm之间。请参阅图41，当镜头应用于近红外时，使用光源的波长是850nm，滤色片允许相 应近红外波段的光通过，通过的光的波长是800-900nm，其他波段的光就被滤除，从而减少 干扰，同样，滤光片也可W锥膜让其它波段的光通过。使用光源不同，波长也不同，带通的波 长也不同，在送里仅W图41为例进行说明。在本实施方式中，交互式镜头是针对近红外设 计的，在近红外波段能有更好的交互识别效果。
[0086] 交互式镜头中的第一透镜EU第二透镜E2、第H透镜E3均由塑料制成，和玻璃相 比，降低材料耗费和加工难度，缩减了交互式镜头的整体成本。
[0087] 交互式镜头满足下列关系式：
[0088] (CT1+CT2) /CT3<0. 9 ;及
[0089] ImgH/(巧TTL) > 0. 4。
[0090] 其中，CTl为第一透镜El的中必厚度，CT2为第二透镜E2的中必厚度，CT3为第H 透镜E3的中必厚度，Im巧为成像面S9上有效像素区域对角线长的一半，f为交互式镜头的 有效焦距，TTL为交互式镜头的全长。
[0091] 满足W上条件式的要求，有利于互式镜头的小型化和广角特性，拥有较大的视场 角。
[0092] 在某些实施例中，交互式镜头满足下列关系式：
[0093] HF0V>65°
[0094] 其中，HFOV为交互式镜头最大视场角的一半。
[0095] 满足上式要求可保证交互式镜头的广角特性。
[0096] 在某些实施例中，交互式镜头满足下列关系式：
[0097] -1. 3<R2/R6<-0. 7 ;及
[0098] -0. 8<SAG32/SD32<-0. 4。
[009引其中，R2为像侧面S2的曲率半径，R6像侧面S6的曲率半径，SAG32为像侧面S6 的矢高，SD32为像侧面S6的最大有效半径。
[0100] 上式对于第一透镜El和第H透镜E3的曲率半径及形状的限制有利于提升成像质 量和广角特性，减小光线入射于成像面S9上的角度，减少暗角生成的可能性。
[0101] 在某些实施例中，交互式镜头满足下列关系式：
[0102] -2. 6<fl2/f3<-0. 7 ;
[0103] 其中，f 12为第一透镜El和第二透镜E2的组合焦距，巧为第H透镜E3的焦距。
[0104] 满足上式要求可有利于交互式镜头的广角特性和成像质量。
[0105] 在某些实施例中，交互式镜头满足下列关系式：
[0106] -3. 5<f；
[0107] 其中，n为第一透镜El的焦距。
[010引 W上对于第一透镜El的焦距的限制有利于交互式镜头的广角特性。
[0109] 在某些实施例中，交互式镜头满足下列关系式：
[0110] 0. 2<灯1化123)/0^如<0. 6
[0111] 其中，T12为所述第一透镜El和第二透镜E2在光轴上的间距，T23为第二透镜E2 和第H透镜E3在光轴上的间距，Drlre为物侧面Sl至像侧面S6之间的距离。
[0112] 满足W上面的条件式有利于交互式镜头的小型化。
[0113] 在某些实施例中，物侧面Sl为凸面。
[0114] 在某些实施例中，第二透镜E2具有正的光焦度，物侧面S3为凸面，像侧面S4为凹 面。
[0115] 在某些实施例中，物侧面S5为凸面。
[0116] 满足W上形状要求有利于交互式镜头的小型化和成像质量。
[0117] 成像时，光线依次穿过第一透镜EU第二透镜E2、光阔ST0、第H透镜E3及滤光片 E4后成像于成像面S9。
[0118] 在某些实施方式中，第一透镜EU第二透镜E2及第H透镜E3都为非球面透镜。
[0119] 非球面的面形由W下公式决定：
[0120]
[0121] 其中，h是非球面上任一点到光轴的高度，C是顶点曲率，k是锥形常数，Ai是非球 面第i-th阶的修正系数。
[0122] 实施例1
[0123] 实施例1中，交互式镜头满足下面表格的条件：
[0124] 表 1
[0125]
[01
[01
[012 引
[0129] 另外，fl = -0. 71mm ;f2 = I. 33mm ;f3 = 0. 77mm ;及 f = 0. 67mm ;HF0V = 72. 0。； 光阔值为；2. 1。
[0130] 实施例2
[0131] 请参阅图6,实施例2中，交互式镜头满足下面表格的条件：
[013? 表3
[0133]
阳1 [01
[013引 另外，fl = -1. 18mm ;f2 = 2. 59mm ;f3 = 1. 32mm ;及 f = 0. 99mm ;HF0V = 74. 1。； 光阔值为；2. 1。
[0137] 实施例3
[013引请参阅图11，实施例3中，交互式镜头满足下面表格的条件：
[0139]表 5 [01401
[0-
[0-
[0-
[0144] 另夕F, fl = -I. 82mm ;f2 = 10. 94mm ;f3 = I. 58mm ;及 f = 0. 79mm ;HF0V = 78。； 光阔值为；2.0。
[0145] 实施例4
[0146] 请参阅图16,实施例4中，交互式镜头满足下面表格的条件：
[0147] 表 7 [01481
[01
[01
[01
[015引 另外，fl = -I. 39mm ;f2 = 8. 53mm ;f3 = I. 21mm ;及 f = 0. 60mm ;HFOV = 77. 6。； 光阔值为；2.0。
[0153] 实施例5
[0154] 请参阅图21，实施例5中，交互式镜头满足下面表格的条件：
[01巧]表9
[0 广
[0157]
[0158] 表 10
[0159]
[0160] 另夕h, f I =-I. 81mm ;f2 =-9. 57mm ;f3 = I. 41mm ;及 f = 0. 61mm ;HF0V = 78. 0。； 光阔值为；2.0。
[0161] 实施例6
[0162] 请参阅图26,实施例6中，交互式镜头满足下面表格的条件：
[0163] 表 11
[0164]
阳-
[016引 另夕h，n =-1.82mm ;f2 =-5. 35mm ;f3 = 1.36mm ;及 f = 0.56mm ;HF0V = 78. 0。；光阔值为；2.0。[0169] 实施例7[0170] 请参阅图31，实施例7中，交互式镜头满足下面表格的条件：[0171] 表 13 [017一 阳-
[0-
[0173」
[0
[0
[017 引 另夕h，fl = -1.57mm;f2 = 10.07mm;f3 = 1.54mm;及f = 0.59mm;HF0V = 78.0。； 光阔值为；2.0。
[0177] 实施例8
[0178] 请参阅图36,实施例8中，交互式镜头满足下面表格的条件：
[0179]表 15
[0183]
[0184] 另外，fl = -0. 74mm ;f2 = I. 33mm ;f3 = 0. 78mm ;及 f = 0. 68mm ;HF0V = 67. 6。； 光阔值为；2. 1。
[0185] 在实施例1-8中，各条件式满足下面表格的条件： 阳 186]
[0187] 虽然上面针对交互式镜头描述了本发明的原理W及【具体实施方式】，但是在本发明 的上述教导下，本领域技术人员可W在上述实施例的基础上进行各种改进和变形，而送些 改进或者变形均落在本发明的保护范围内。本领域技术人员应该明白，上面的具体描述只 是为了解释本发明的目的，而并非用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求及其等 同物限定。
【主权项】
1. 一种交互式镜头，其特征在于，由物侧至像侧依次包括： 具有负光焦度的第一透镜，其像侧面为凹面； 具有光焦度的第二透镜； 光阑； 具有正光焦度的第三透镜，其像侧面为凸面； 滤光片； 所述第一透镜、所述第二透镜及所述第三透镜均由塑料制成； 所述交互式镜头满足下列关系式： (CT1+CT2)/CT3〈0. 9 ;及 ImgH/ (f*TTL) ^0.4； 其中，CT1为所述第一透镜的中心厚度，CT2为所述第二透镜的中心厚度，CT3为所述第 三透镜的中心厚度，ImgH为成像面上有效像素区域对角线长的一半，f为所述交互式镜头 的有效焦距，TTL为所述交互式镜头的全长。2. 如权利要求1所述的交互式镜头，其特征在于，所述滤光片为带通滤光片，带通波长 在使用光源波长±15nm -50nm之间。3. 如权利要求1所述的交互式镜头，其特征在于，所述交互式镜头满足关系式： HFOV>65° ； 其中，HFOV为所述交互式镜头最大视场角的一半。4. 如权利要求1所述的交互式镜头，其特征在于，所述交互式镜头满足下列关系式： -1.3<R2/R6<-0. 7 ； -0.8<SAG32/SD32<-0. 4 ； 其中，R2为所述第一透镜的像侧面的曲率半径，R6为所述第三透镜的像侧面的曲率半 径，SAG32为所述第三透镜的像侧面的矢高，SD32为所述第三透镜的像侧面的最大有效半 径。5. 如权利要求4所述的交互式镜头，其特征在于，所述交互式镜头满足下列关系式： -2.6<f12/f3<-0. 7 ； 其中，Π 2为所述第一透镜和所述第二透镜的组合焦距，f3为所述第三透镜的焦距。6. 如权利要求1所述的交互式镜头，其特征在于，所述交互式镜头满足下列关系式： -3.5<fl/f<-l ； 其中，Π 为所述第一透镜的焦距。7. 如权利要求1所述的交互式镜头，其特征在于，所述交互式镜头满足下列关系式： 0. 2<(T12+T23)/Drlr6<0. 6 ； 其中，T12为所述第一透镜和所述第二透镜在光轴上的间距，T23为所述第二透镜和所 述第三透镜在光轴上的间距，Drlr6为所述第一透镜的物侧面至所述第三透镜的像侧面的 距离。8. 如权利要求1、2、3、4、5、6、7任意一项所述的交互式镜头，其特征在于，所述第一透 镜的物侧面为凸面。9. 如权利要求8所述的交互式镜头，其特征在于，所述第二透镜具有正的光焦度，其物 侧面为凸面，像侧面为凹面。10.如权利要求9所述的交互式镜头，其特征在于，所述第三透镜的物侧面为凸面。
【文档编号】G02B13/00GK105988201SQ201510163715
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2015年4月8日
【发明人】黄林, 戴付建
【申请人】浙江舜宇光学有限公司