光学镜头及电子设备的制作方法

    技术2024-11-02  12


    本技术涉及光学元件领域,更具体地,涉及一种光学镜头及电子设备。


    背景技术:

    1、近年来,光学镜头技术不断发展进步,光学镜头在包括智能手机、安防监控、汽车辅助驾驶、智能检测以及虚拟现实等多个领域中均有着越来越广泛的应用。其中,在汽车领域的应用中,激光雷达镜头是自动驾驶辅助系统获取外界信息的关键部件,随着自动驾驶辅助系统的飞速发展,人们对激光雷达镜头的需求也越来越高,并使激光雷达镜头在朝着高解像能力和小型化的方向不断发展。

    2、为达到安全驾驶的要求及满足特殊的安装位置需求,与普通的光学镜头相比,人们对于自动驾驶辅助系统中的激光雷达镜头有着更加特殊的要求,例如为了实现远距测量需增加接收端镜头模组的通光量,进而需要更大的通光口径以及小fno。

    3、然而,现有的光学镜头还存在着诸多不足,需要改进和提高,例如,现有光学镜头往往通光能力不强,不能够适应夜间或阴雨天较暗的环境;现有光学镜头通常不能同时满足小fno情况下,口径小的要求;另外,现有光学镜头通常也难以同时满足小fno情况下,实现高解像的要求。因此,具有诸如高解像、小型化、小fno以及短后焦等部分或全部特征的光学镜头是目前本领域技术人员研发设计的方向。


    技术实现思路

    1、本技术提供一种光学镜头,该光学镜头沿光轴由第一侧至第二侧依序可包括: 具有负光焦度的第一透镜;具有正光焦度的第二透镜,其第一侧面为凸面;具有负光焦度的第三透镜,其第一侧面为凸面,第二侧面为凹面;以及具有光焦度的第四透镜,其第一侧面为凸面,第二侧面为凹面;并且,光学镜头中具有光焦度的透镜的数量是四。第三透镜的第一侧面的曲率半径r5与光学镜头的总有效焦距f可满足:0<r5/f≤5;第三透镜的有效焦距f3与光学镜头的总有效焦距f可满足:f3/f≤-5。

    2、在一个实施方式中,第一透镜的第一侧面为凹面,第二侧面为凸面、凹面或平面。

    3、在一个实施方式中,第一透镜的第一侧面为凸面,第二侧面为凹面。

    4、在一个实施方式中,第二透镜的第二侧面为凹面、凸面或平面。

    5、在一个实施方式中,第四透镜具有正光焦度或负光焦度。

    6、在一个实施方式中,第一透镜的第一侧面的中心至光学镜头的成像面在光轴上的距离ttl与光学镜头的最大视场角fov以及光学镜头的最大视场角对应的像高h可满足:0.15≤ttl/h/fov≤0.35。

    7、在一个实施方式中,光学镜头的总有效焦距f与光学镜头的最大视场角的弧度值θ以及光学镜头的最大视场角对应的第一透镜的第一侧面的最大有效通光口径d可满足:0.2≤(f×θ)/d≤0.5。

    8、在一个实施方式中,第二透镜的有效焦距f2与第三透镜的有效焦距f3可满足:|f2/f3|≤0.3。

    9、在一个实施方式中,光学镜头的总有效焦距f与光学镜头的入瞳直径enpd可满足:f/enpd≤1.2。

    10、在一个实施方式中,光学镜头的总有效焦距f与光学镜头的最大视场角对应的像高h可满足:1.5≤f/h≤2.2。

    11、在一个实施方式中,第一透镜的第一侧面的中心至光学镜头的成像面在光轴上的距离ttl与光学镜头的总有效焦距f可满足:3≤ttl/f≤6。

    12、在一个实施方式中,第一透镜的有效焦距f1与光学镜头的总有效焦距f可满足:-5≤f1/f≤-1。

    13、在一个实施方式中,第二透镜的有效焦距f2与光学镜头的总有效焦距f可满足:1≤f2/f≤3。

    14、在一个实施方式中,光学镜头的入瞳直径enpd、光学镜头的最大视场角fov与光学镜头的最大视场角对应的像高h可满足:0.03≤enpd/h/fov≤0.1。

    15、在一个实施方式中,第一透镜和第二透镜在光轴上的空气间隔d2与第一透镜的第一侧面的中心至光学镜头的成像面在光轴上的距离ttl可满足:0.2≤d2/ttl≤0.55。

    16、在一个实施方式中,第三透镜的第一侧面的曲率半径r5、第三透镜的第二侧面的曲率半径r6与第三透镜在光轴上的中心厚度d5可满足:0.6≤r5/(r6+d5)≤1.3。

    17、在一个实施方式中,第四透镜的第一侧面的曲率半径r7、第四透镜的第二侧面的曲率半径r8与第四透镜在光轴上的中心厚度d7可满足:0.2≤r7/(r8+d7)≤1.3。

    18、在一个实施方式中,光学镜头可满足以下条件中的至少一项:3≤d/h/θ≤6.5;0.1≤d/h/f≤0.25;0.05≤bfl/ttl≤0.3;0.25≤r7/r8≤1.5;0.8≤(h/2)/(f×tan(θ/2))≤1.1;1≤fov/f≤3;0<r3/f≤5;-3≤r1/f≤6;-20≤f4/f≤3;其中,d为光学镜头的最大视场角对应的第一透镜的第一侧面的最大有效通光口径,h为光学镜头的最大视场角对应的像高,θ为光学镜头的最大视场角的弧度值,f为光学镜头的总有效焦距,ttl为第一透镜的第一侧面的中心至光学镜头的成像面在光轴上的距离,bfl为第四透镜的第二侧面的中心至成像面在光轴上的距离,r7为第四透镜的第一侧面的曲率半径,r8为第四透镜的第二侧面的曲率半径,fov为光学镜头的最大视场角,r3为第二透镜的第一侧面的曲率半径,r1为第一透镜的第一侧面的曲率半径,f4为第四透镜的有效焦距。

    19、在一个实施方式中,光学镜头可满足以下条件中的至少一项:0.23≤ttl/h/fov≤0.3;4.5≤d/h/θ≤6;0.14≤d/h/f≤0.2;0.29≤(f×θ)/d≤0.41;0.1≤bfl/ttl≤0.28;0.07≤|f2/f3|≤0.25;0.9≤f/enpd≤1.1;1.7≤f/h≤1.9;4.0≤ttl/f≤5.1;-4.0≤f1/f≤-1.6;1.3≤f2/f≤2.8;-32.5≤f3/f≤-7.5;0.05≤enpd/h/fov≤0.07;0.3≤r7/r8≤1.4;1≤r5/f≤2;0.27≤d2/ttl≤0.53;0.8≤r5/(r6+d5)≤1.1;0.9≤(h/2)/(f×tan(θ/2))≤1.05;1.7≤fov/f≤1.9;1.1≤r3/f≤4.2;-2.2≤r1/f≤4.6;-18≤f4/f≤2;0.25≤r7/(r8+d7)≤1.0;其中,ttl为第一透镜的第一侧面的中心至光学镜头的成像面在光轴上的距离,fov为光学镜头的最大视场角,h为光学镜头的最大视场角对应的像高,d为光学镜头的最大视场角对应的第一透镜的第一侧面的最大有效通光口径,θ为光学镜头的最大视场角的弧度值,f为光学镜头的总有效焦距,bfl为第四透镜的第二侧面的中心至成像面在光轴上的距离,f2为第二透镜的有效焦距,f3为第三透镜的有效焦距,enpd为光学镜头的入瞳直径,f1为第一透镜的有效焦距,r7为第四透镜的第一侧面的曲率半径,r8为第四透镜的第二侧面的曲率半径,r5为第三透镜的第一侧面的曲率半径,d2为第一透镜和第二透镜在光轴上的空气间隔,r6为第三透镜的第二侧面的曲率半径,d5为第三透镜在光轴上的中心厚度,r3为第二透镜的第一侧面的曲率半径,r1为第一透镜的第一侧面的曲率半径,f4为第四透镜的有效焦距,d7为第四透镜在光轴上的中心厚度。

    20、本技术另一方面提供了一种电子设备,该电子设备包括根据本技术提供的光学镜头及用于将所述光学镜头形成的光学图像转换为电信号的成像元件。

    21、根据本技术实施方式的光学镜头包括四片具有光焦度的透镜,分别为沿光轴由第一侧至第二侧依序排列的第一至第四透镜,其中,第一透镜具有负光焦度;第二透镜具有正光焦度,其第一侧面为凸面;第三透镜具有负光焦度,其第一侧面为凸面,第二侧面为凹面;第四透镜具有光焦度,其第一侧面为凸面,第二侧面为凹面;第三透镜的第一侧面的曲率半径r5与光学镜头的总有效焦距f满足条件式0<r5/f≤5;第三透镜的有效焦距f3与光学镜头的总有效焦距f满足条件式f3/f≤-5。通过对镜头的这种设置,使得如第三透镜的光焦度可以被合理地设置,有利于经由第三透镜的周边光线平稳过渡到像面,提高成像质量;同时结合第三透镜的形状为凸凹的弯月状(形状接近同心圆),有利于调整不同视场光线间的光程差,有利于实现小畸变,为后续光线较好地会聚至像面做铺垫,有利于实现高解像,其第一侧面为凸面的设计可以收集更多经过第二透镜的光线,有利于镜头实现小fno和后端小口径。

    22、根据本技术示例性实施方式的光学镜头采用四片式镜头架构,通过对透镜光焦度、面型、曲率半径、中心厚度以及透镜之间在光轴上的空气间隔等参数的合理设置,可以有利于使光学镜头具有高解像、小型化、小fno以及短后焦等一个或多个有益效果,使得光学镜头能够更好地满足车载应用中例如激光雷达镜头的高要求。


    技术特征:

    1.光学镜头,其特征在于,所述光学镜头沿光轴由第一侧至第二侧依序包括:

    2.根据权利要求1所述的光学镜头,其特征在于,所述第一透镜的第一侧面为凹面,第二侧面为凸面、凹面或平面。

    3.根据权利要求1所述的光学镜头,其特征在于,所述第一透镜的第一侧面为凸面,第二侧面为凹面。

    4.根据权利要求1所述的光学镜头,其特征在于,所述第二透镜的第二侧面为凹面、凸面或平面。

    5.根据权利要求1所述的光学镜头,其特征在于,所述第四透镜具有正光焦度或负光焦度。

    6.根据权利要求1至5中任一项所述的光学镜头,其特征在于,所述第一透镜的第一侧面的中心至所述光学镜头的成像面在所述光轴上的距离ttl与所述光学镜头的最大视场角fov以及所述光学镜头的最大视场角对应的像高h满足:0.15≤ttl/h/fov≤0.35。

    7.根据权利要求1至5中任一项所述的光学镜头,其特征在于,所述光学镜头的总有效焦距f与所述光学镜头的最大视场角的弧度值θ以及所述光学镜头的最大视场角对应的所述第一透镜的第一侧面的最大有效通光口径d满足:0.2≤(f×θ)/d≤0.5。

    8.根据权利要求1至5中任一项所述的光学镜头,其特征在于,所述第二透镜的有效焦距f2与所述第三透镜的有效焦距f3满足:|f2/f3|≤0.3。

    9.根据权利要求1至5中任一项所述的光学镜头,其特征在于,所述光学镜头的总有效焦距f与所述光学镜头的入瞳直径enpd满足:f/enpd≤1.2。

    10.根据权利要求1至5中任一项所述的光学镜头,其特征在于,所述光学镜头的总有效焦距f与所述光学镜头的最大视场角对应的像高h满足:1.5≤f/h≤2.2。

    11.根据权利要求1至5中任一项所述的光学镜头,其特征在于,所述第一透镜的第一侧面的中心至所述光学镜头的成像面在所述光轴上的距离ttl与所述光学镜头的总有效焦距f满足:3≤ttl/f≤6。

    12.根据权利要求1至5中任一项所述的光学镜头,其特征在于,所述第一透镜的有效焦距f1与所述光学镜头的总有效焦距f满足:-5≤f1/f≤-1。

    13.根据权利要求1至5中任一项所述的光学镜头,其特征在于,所述第二透镜的有效焦距f2与所述光学镜头的总有效焦距f满足:1≤f2/f≤3。

    14.根据权利要求1至5中任一项所述的光学镜头,其特征在于,所述光学镜头的入瞳直径enpd、所述光学镜头的最大视场角fov与所述光学镜头的最大视场角对应的像高h满足:0.03≤enpd/h/fov≤0.1。

    15.根据权利要求1至5中任一项所述的光学镜头,其特征在于,所述第一透镜和所述第二透镜在所述光轴上的空气间隔d2与所述第一透镜的第一侧面的中心至所述光学镜头的成像面在所述光轴上的距离ttl满足:0.2≤d2/ttl≤0.55。

    16.根据权利要求1至5中任一项所述的光学镜头,其特征在于,所述第三透镜的第一侧面的曲率半径r5、所述第三透镜的第二侧面的曲率半径r6与所述第三透镜在所述光轴上的中心厚度d5满足:0.6≤r5/(r6+d5)≤1.3。

    17.根据权利要求1至5中任一项所述的光学镜头,其特征在于,所述第四透镜的第一侧面的曲率半径r7、所述第四透镜的第二侧面的曲率半径r8与所述第四透镜在所述光轴上的中心厚度d7满足:0.2≤r7/(r8+d7)≤1.3。

    18.根据权利要求1至5中任一项所述的光学镜头,其特征在于,满足以下条件中的至少一项:

    19.根据权利要求1至5中任一项所述的光学镜头,其特征在于,满足以下条件中的至少一项:

    20.一种电子设备,其特征在于,包括根据权利要求1-19中任一项所述的光学镜头及用于将所述光学镜头形成的光学图像转换为电信号的成像元件。


    技术总结
    本申请公开了一种光学镜头及电子设备。该光学镜头沿光轴由第一侧至第二侧依序包括:具有负光焦度的第一透镜;具有正光焦度的第二透镜,其第一侧面为凸面;具有负光焦度的第三透镜,其第一侧面为凸面,第二侧面为凹面;以及具有光焦度的第四透镜,其第一侧面为凸面,第二侧面为凹面。该光学镜头中具有光焦度的透镜的数量是四。第三透镜第一侧面的曲率半径R5与光学镜头的总有效焦距F满足0<R5/F≤5;第三透镜的有效焦距F3与光学镜头的总有效焦距F满足F3/F≤‑5。

    技术研发人员:杨佳,徐超,李响
    受保护的技术使用者:宁波舜宇车载光学技术有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/10/24
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