一种光学镜头及成像设备的制作方法

本发明涉及光学镜头技术领域，特别是涉及一种光学镜头。本发明还涉及一种成像设备。

背景技术：

近年来，随着具有摄影功能的可携式电子产品的兴起，市场上对于小型化摄影镜头的需求日渐提高。一般摄影镜头的感光元件不外乎是感光耦合元件(chargecoupleddevice，ccd)或者互补性氧化金属半导体元件(complementarymetal-oxidesemiconductorsensor，cmossensor)两种。随着半导体制程技术的精进，感光元件的画素尺寸缩小，带动小型化摄影镜头逐渐往高画素领域发展，对于镜头成像品质的要求也日益增加。

随着动态捕捉技术的问世，应用于智慧型电视或体感游戏机等，亦扩张了小型摄影镜头的应用，其最大特色是使用者直觉式操作，直接靠红外线摄影机捕捉使用者的动作，将体感操作提升到更高的层次，而所采用的摄影镜头具有大视场角，更可以扩张摄影机动态捕捉的范围。

有鉴于此，设计一种小型化摄影镜头，一方面可对一般性摄影需求加以优化，同时兼具大视场角，可针对红外线动态捕捉的应用加以最佳化，就成为当前行业内的迫切需求。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种光学镜头，可应用于红外线摄影，拥有大视场角，可以扩张红外摄影动态捕捉的范围。本发明还提供一种成像设备。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种光学镜头，包括由物侧至像侧同光轴依次设置的第一透镜、光阑和第二透镜；

所述第一透镜具有负屈折力，其物侧表面于近光轴区域为凸面，像侧表面于近光轴区域为凹面；

所述第二透镜具有正屈折力，其物侧表面于近光轴区域为凸面，像侧表面于近光轴区域为凸面；

所述光阑设置在所述第一透镜和所述第二透镜之间；

并满足以下条件式：t12/t1＞1；

其中，t12表示所述第一透镜与所述第二透镜在光轴上的空气间隔，t1表示所述第一透镜在光轴上的厚度。

可选地，还满足以下条件式：t12/t2＞0.8，其中，t2表示所述第二透镜在光轴上的厚度。

可选地，还满足以下条件式：0≤r1/r2≤1，其中，r1表示所述第一透镜物侧表面的曲率半径，r2表示所述第一透镜像侧表面的曲率半径。

可选地，还满足以下条件式：-10≤r3/r4≤0，其中，r3表示所述第二透镜物侧表面的曲率半径，r4表示所述第二透镜像侧表面的曲率半径。

可选地，还满足以下条件式：1≤t12/f≤2，其中，f表示所述光学镜头的总焦距。

可选地，还满足以下条件式：2≤d1/d2≤3，其中，d1表示所述第一透镜物侧表面最大有效直径，d2表示所述第一透镜像侧表面最大有效直径。

可选地，还包括设置在所述第二透镜和成像面之间的滤光片，所述滤光片为用于通过红外波段光的滤光片。

一种成像设备，包括以上所述的光学镜头。

由上述技术方案可知，本发明所提供的光学镜头及成像设备，所述光学镜头包括由物侧至像侧同光轴依次设置的第一透镜、光阑和第二透镜，物方光线依次经过各透镜，成像到位于第二透镜像侧的成像面上。本光学镜头通过对各透镜各镜面光学参数的设计，并满足第一透镜与第二透镜在光轴上的空气间隔t12与第一透镜在光轴上的厚度t1满足条件式t12/t1＞1，增大了光学镜头视场角。本光学镜头可应用于红外线摄影，拥有大视场角，可以扩张红外摄影动态捕捉的范围。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明第一实施例提供的一种光学镜头的示意图；

图2为本发明第一实施例中光学镜头的畸变场曲图；

图3为本发明第一实施例中光学镜头的球差曲线图；

图4为本发明第二实施例提供的一种光学镜头的示意图；

图5为本发明第二实施例中光学镜头的畸变场曲图；

图6为本发明第二实施例中光学镜头的球差曲线图；

图7为本发明第三实施例提供的一种光学镜头的示意图；

图8为本发明第三实施例中光学镜头的畸变场曲图；

图9为本发明第三实施例中光学镜头的球差曲线图；

图10为本发明第四实施例提供的一种光学镜头的示意图；

图11为本发明第四实施例中光学镜头的畸变场曲图；

图12为本发明第四实施例中光学镜头的球差曲线图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，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本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供一种光学镜头，包括由物侧至像侧同光轴依次设置的第一透镜、光阑和第二透镜；

所述第一透镜具有负屈折力，其物侧表面于近光轴区域为凸面，像侧表面于近光轴区域为凹面；

所述第二透镜具有正屈折力，其物侧表面于近光轴区域为凸面，像侧表面于近光轴区域为凸面；

所述光阑设置在所述第一透镜和所述第二透镜之间；

并满足以下条件式：t12/t1＞1；

其中，t12表示所述第一透镜与所述第二透镜在光轴上的空气间隔，t1表示所述第一透镜在光轴上的厚度。

本实施例光学镜头，包括由物侧至像侧同光轴依次设置的第一透镜、光阑和第二透镜，物方光线依次经过各透镜，成像到位于第二透镜像侧的成像面上。

各透镜表面均为非球面。其中，第一透镜具有负屈折力，其物侧表面于近光轴区域为凸面，使物侧光线汇聚入第一透镜，其像侧表面于近光轴区域为凹面，用以平衡光学系统屈折力的配置；第二透镜具有正屈折力，使由物侧进入的光线汇聚到像侧成像面，其物侧表面于近光轴区域为凸面，像侧表面于近光轴区域为凸面，可以平衡光学系统屈折力的配置。本光学镜头通过对各透镜各镜面的光学参数设计，其中光阑位于第一透镜与第二透镜之间，并设置第一透镜与第二透镜在光轴上的空气间隔t12与第一透镜在光轴上的厚度t1满足条件式t12/t1＞1，增大了光学镜头视场角。

本实施例光学镜头可应用于红外线摄影，拥有大视场角，可以扩张红外摄影动态捕捉的范围。另外，本光学镜头采用2片式结构，结构小型化，适用于轻薄、便携式电子产品。

优选的，本光学镜头还满足以下条件式：t12/t2＞0.8，其中，t2表示所述第二透镜在光轴上的厚度，可以进一步扩大视场角。

进一步具体的，本光学镜头还满足以下条件式：0≤r1/r2≤1，其中，r1表示所述第一透镜物侧表面的曲率半径，r2表示所述第一透镜像侧表面的曲率半径。通过优化设置第一透镜物侧表面和像侧表面的曲率半径，获得广视场角，同时能够提升本光学系统的成像质量。

进一步的，本实施例光学镜头还满足以下条件式：-10≤r3/r4≤0，其中，r3表示所述第二透镜物侧表面的曲率半径，r4表示所述第二透镜像侧表面的曲率半径。通过优化设置第二透镜物侧表面和像侧表面的曲率半径，有助于优化光学系统的球差，减小像散和场曲。

优选的，本实施例光学镜头还满足以下条件式：1≤t12/f≤2，其中，f表示所述光学镜头的总焦距，这样，通过优化设置第一透镜和第二透镜在光轴上的空气间隔与光学镜头总焦距的比例，有助于修正高阶像差，提升光学系统成像品质。

进一步的，本实施例光学镜头还满足以下条件式：2≤d1/d2≤3，其中，d1表示所述第一透镜物侧表面最大有效直径，d2表示所述第一透镜像侧表面最大有效直径。在上述对第一透镜、第二透镜各镜面优化设计的基础上，通过设置第一透镜物侧表面及像侧表面的最大有效直径，可以在增大视场角的前提下，缩小光学系统产生的畸变，且有利于第一透镜的加工制造。

本光学镜头中各透镜采用非球面设计，上述各透镜的非球面的曲线方程式表示如下：

其中，z表示非球面上距离光轴为r的点，其与相切于非球面的光轴上顶点切面的相对距离，c表示曲率半径，r表示非球面上点与光轴的距离，k表示锥面系数，ai表示第i阶非球面系数。

下面以具体实施例对本发明光学镜头进行详细说明。

在本发明光学镜头的一种具体实施例中，请参考图1，所述光学镜头包括由物侧至像侧同光轴依次设置的第一透镜101、光阑和第二透镜102。

其中，第一透镜101具有负屈折力，其物侧表面于近光轴区域为凸面，像侧表面于近光轴区域为凹面。

第二透镜102具有正屈折力，其物侧表面于近光轴区域为凸面，像侧表面于近光轴区域为凸面。

光阑设置在所述第一透镜101和所述第二透镜102之间。

第一透镜101与第二透镜102在光轴上的空气间隔t12，第一透镜101在光轴上的厚度t1以及第二透镜102在光轴上的厚度t2满足关系式：t12/t1＝1.531，t12/t2＝0.880。

第一透镜101物侧表面和像侧表面的曲率半径满足：r1/r2＝0.142。

第二透镜102物侧表面和像侧表面的曲率半径满足：r3/r4＝-0.515。

本实施例中，光学镜头的总焦距f＝0.700mm，第一透镜101与第二透镜102在光轴上的空气间隔t12与总焦距f满足t12/f＝1.219。

第一透镜物侧表面最大有效直径d1和第一透镜像侧表面最大有效直径d2满足：d1/d2＝2.653。

本实施例光学镜头中，在第二透镜102像侧设置有滤光片103，本光学镜头应用于红外线摄影中，用于捕捉红外图像时，所述滤光片为用于通过红外波段光的滤光片，具体为红外高通窄带滤光片。

在滤光片103与成像面之间设置有保护玻璃104。

本实施例光学镜头各透镜的结构参数具体如表1-1所示，其焦距f、光圈值fno、视场角fov的数值分别为f＝0.700mm、fno＝2.801、fov＝127.030度。表中曲率半径、厚度及焦距的单位为mm，且表面1-10依次表示由物侧至像侧各元件的表面。

表1-1

本实施例中各透镜的非球面系数具体如表1-2所示，其中，k表示非球面曲线方程式中的锥面系数，a4-a16表示各表面第4-16阶非球面系数。

表1-2

本实施例光学镜头经测试得到的畸变场曲图以及球差曲线图分别如图2和图3所示，瞳孔半径为0.1250mm。其中畸变场曲图测试波长为0.850μm，球差曲线图测试波长为0.820μm、0.840μm、0.850μm、0.880μm和0.900μm。在以下各实施例中测试曲线图中测试波长与本实施例相同。

在本发明光学镜头的又一种具体实施例中，可参考图4，所述光学镜头包括由物侧至像侧同光轴依次设置的第一透镜201、光阑和第二透镜202。

其中，第一透镜201具有负屈折力，其物侧表面于近光轴区域为凸面，像侧表面于近光轴区域为凹面。

第二透镜202具有正屈折力，其物侧表面于近光轴区域为凸面，像侧表面于近光轴区域为凸面。

光阑设置在所述第一透镜201和所述第二透镜202之间。

第一透镜201与第二透镜202在光轴上的空气间隔t12，第一透镜201在光轴上的厚度t1以及第二透镜202在光轴上的厚度t2满足关系式：t12/t1＝3.443，t12/t2＝0.915。

第一透镜201物侧表面和像侧表面的曲率半径满足r1/r2＝0.138。

第二透镜202物侧表面和像侧表面的曲率半径满足条件：r3/r4＝-0.749。

本实施例中，光学镜头的总焦距f＝0.645mm，第一透镜201与第二透镜202在光轴上的空气间隔t12与总焦距满足t12/f＝1.591。

第一透镜物侧表面最大有效直径d1和第一透镜像侧表面最大有效直径d2满足d1/d2＝2.020。

本实施例光学镜头中，在第二透镜202像侧设置有滤光片203，本光学镜头应用于红外线摄影中，用于捕捉红外图像时，所述滤光片为用于通过红外波段光的滤光片，具体为红外高通窄带滤光片。

在滤光片203与成像面之间设置有保护玻璃204。

本实施例光学镜头各透镜的结构参数具体如表2-1所示，其焦距f、光圈值fno、视场角fov的数值分别为f＝0.645mm、fno＝2.837、fov＝138.545度。表中曲率半径、厚度及焦距的单位为mm，且表面1-10依次表示由物侧至像侧各元件的表面。

表2-1

本实施例中各透镜的非球面系数具体如表2-2所示，其中，k表示非球面曲线方程式中的锥面系数，a4-a16表示各表面第4-16阶非球面系数。

表2-2

本实施例光学镜头经测试得到的畸变场曲图以及球差曲线图分别如图5和图6所示，其中瞳孔半径为0.1151mm。

在本发明光学镜头的又一种具体实施例中，可参考图7，所述光学镜头包括由物侧至像侧同光轴依次设置的第一透镜301、光阑和第二透镜302。

其中，第一透镜301具有负屈折力，其物侧表面于近光轴区域为凸面，像侧表面于近光轴区域为凹面。

第二透镜302具有正屈折力，其物侧表面于近光轴区域为凸面，像侧表面于近光轴区域为凸面。

光阑设置在所述第一透镜301和所述第二透镜302之间。

第一透镜301与第二透镜302在光轴上的空气间隔t12，第一透镜301在光轴上的厚度t1以及第二透镜302在光轴上的厚度t2满足关系式：t12/t1＝2.821，t12/t2＝0.849。

第一透镜301物侧表面和像侧表面的曲率半径满足r1/r2＝0.111。

第二透镜302物侧表面和像侧表面的曲率半径满足条件：r3/r4＝-0.704。

本实施例中，光学镜头的总焦距f＝0.641mm，第一透镜301与第二透镜302在光轴上的空气间隔t12与总焦距满足t12/f＝1.496。

第一透镜物侧表面最大有效直径d1和第一透镜像侧表面最大有效直径d2满足d1/d2＝2.092。

本实施例光学镜头中，在第二透镜302像侧设置有滤光片303，本光学镜头应用于红外线摄影中，用于捕捉红外图像时，所述滤光片为用于通过红外波段光的滤光片，具体为红外高通窄带滤光片。

在滤光片303与成像面之间设置有保护玻璃304。

本实施例光学镜头各透镜的结构参数具体如表3-1所示，其焦距f、光圈值fno、视场角fov的数值分别为f＝0.641mm、fno＝2.828、fov＝137.849度。表中曲率半径、厚度及焦距的单位为mm，且表面1-10依次表示由物侧至像侧各元件的表面。

表3-1

本实施例中各透镜的非球面系数具体如表3-2所示，其中，k表示非球面曲线方程式中的锥面系数，a4-a16表示各表面第4-16阶非球面系数。

表3-2

本实施例光学镜头经测试得到的畸变场曲图以及球差曲线图分别如图8和图9所示，其中瞳孔半径为0.1145mm。

在本发明光学镜头的又一种具体实施例中，可参考图10，所述光学镜头包括由物侧至像侧同光轴依次设置的第一透镜401、光阑和第二透镜402。

其中，第一透镜401具有负屈折力，其物侧表面于近光轴区域为凸面，像侧表面于近光轴区域为凹面。

第二透镜402具有正屈折力，其物侧表面于近光轴区域为凸面，像侧表面于近光轴区域为凸面。

光阑设置在所述第一透镜401和所述第二透镜402之间。

第一透镜401与第二透镜402在光轴上的空气间隔t12，第一透镜401在光轴上的厚度t1以及第二透镜402在光轴上的厚度t2满足关系式：t12/t1＝3.449，t12/t2＝0.933。

第一透镜401物侧表面和像侧表面的曲率半径满足r1/r2＝0.156。

第二透402物侧表面和像侧表面的曲率半径满足条件：r3/r4＝-0.745。

本实施例中，光学镜头的总焦距f＝0.631mm，第一透镜401与第二透镜402在光轴上的空气间隔t12与总焦距满足t12/f＝1.645。

第一透镜物侧表面最大有效直径d1和第一透镜像侧表面最大有效直径d2满足d1/d2＝2.024。

本实施例光学镜头中，在第二透镜402像侧设置有滤光片403，本光学镜头应用于红外线摄影中，用于捕捉红外图像时，所述滤光片为用于通过红外波段光的滤光片，具体为红外高通窄带滤光片。

在滤光片403与成像面之间设置有保护玻璃404。

本实施例光学镜头各透镜的结构参数具体如表4-1所示，其焦距f、光圈值fno、视场角fov的数值分别为f＝0.631mm、fno＝2.834、fov＝138.272度。表中曲率半径、厚度及焦距的单位为mm，且表面1-10依次表示由物侧至像侧各元件的表面。

表4-1

本实施例中各透镜的非球面系数具体如表4-2所示，其中，k表示非球面曲线方程式中的锥面系数，a4-a16表示各表面第4-16阶非球面系数。

表4-2

本实施例光学镜头经测试得到的畸变场曲图以及球差曲线图分别如图8和图9所示，其中瞳孔半径为0.1126mm。

本实施例光学镜头，采用2片式结构，结构小型化，大大降低生产成本，提升制造良率；本镜头大视场设计，能够使用户拍摄到更多的细节，镜头覆盖范围广，视野大，能够很好的应用于红外线动态捕捉设备中。并且，各镜片面型顺畅，厚薄均匀，成型易，减小制程难度；镜片与镜片空气间隙均衡，降低组装时镜片间碰撞的可能性。

另外，本光学镜头采用塑胶材料，利用塑胶材料具有精密模压的特点，实现批量生产，这样可以大幅度降低光学元件的加工成本，进而使得光学系统的成本大幅度下降便于大范围推广。本光学系统敏感度好，良率高。

相应的，本发明实施例还提供一种成像设备，包括以上所述的光学镜头。本实施例成像设备，可应用于红外摄影，拥有大视场角，可以扩张红外摄影动态捕捉的范围。

以上对本发明所提供的一种光学镜头及成像设备进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。