光学镜组、光学模组及设备

技术领域

本申请涉及光学成像技术领域，尤其涉及光学镜组、光学模组及设备。

背景技术

随着科技的发展，人们对光学结构的要求越来越高。然而，现有的光学结构已难以满足人们的使用需求，如，现有的光学结构无法做到使光线更为均匀的分布，致使光学结构在运用于成像领域时成像效果不佳，或在运用于探测领域时探测范围有限等缺陷。

发明内容

本申请实施例提供了光学镜组、光学模组及设备，能够使光线经过该光学镜组后能量分布的更加均匀，光线利用效率更高。所述技术方案如下；

第一方面，本申请实施例提供了一种光学镜组，所述光学镜组包括至多两个透镜，所述光学镜组包括：

第一透镜，所述第一透镜具有负屈折力，所述第一透镜的物侧面为自由曲面，且所述第一透镜的物侧面于近光轴处为凹面；所述第一透镜的像侧面为自由曲面，且所述第一透镜的像侧面于近光轴处为凹面。

本申请实施例的光学镜组，通过将第一透镜的物侧面和像侧面均设置为自由曲面，且通过对第一透镜的物侧面和像侧面的面型的限定，使得光线经过该光学镜组后能量能够分布的更加均匀，光线利用效率更高。

在其中一些实施例中，还包括：

第二透镜，所述第二透镜沿所述光轴设置于所述第一透镜的像侧，所述第二透镜具有负屈折力，所述第二透镜的物侧面于近光轴处为凹面。

基于上述实施例，通过将光学镜组设置成还包括第二透镜，使得经过第一透镜后的光线还能够进一步的经该第二透镜作用，以使光线分布的更加均匀，提高光线利用效率。

在其中一些实施例中，所述光学镜组满足以下条件式：

-2.56≤EFL/TTL≤-0.16

其中，EFL为所述光学镜组的焦距，TTL为所述第一透镜的物侧面至所述第二透镜的像侧面于所述光轴上的距离。

基于上述实施例，通过对光学镜组的焦距、第一透镜的物侧面至第二透镜的像侧面于光轴上的距离的比值的合理限定，能够在满足光学镜组视场角范围、满足使光线分布均匀的同时，控制光学镜组的总长，使光学镜组更加小型化。

在其中一些实施例中，所述光学镜组满足以下条件式：

0.13≤CT

其中，CT

基于上述实施例，通过对第一透镜于光轴上的厚度、第一透镜的物侧面至第二透镜的像侧面于光轴上的距离的比值的合理限定，能够使光学镜组的分布更加紧凑，使光学镜组更加小型化。

在其中一些实施例中，所述光学镜组满足以下条件式：

0≤CT

其中，CT

基于上述实施例，通过对第一透镜于光轴上的厚度、第二透镜于光轴上的厚度的比值的合理限定，能够使第一透镜与第二透镜更好的协同工作，使经过该光学镜组的光线能够分布的更加均匀。

在其中一些实施例中，所述光学镜组满足以下条件式：

0≤G

其中，G

基于上述实施例，通过对第一透镜和第二透镜与光轴上的空气间隔、第一透镜的物侧面至第二透镜的像侧面与光轴上的距离的比值的合理限定，能够在保证光线分布均匀的同时，使两个透镜之间具有合理的空气间隔，能够避免组装过程中两个透镜发生碰撞，能够提升组装良率。

在其中一些实施例中，所述光学镜组满足以下条件式：

-2.74≤CT

其中，CT

基于上述实施例，通过对第二透镜于光轴上的厚度、光学镜组的焦距的比值的合理限定，能够降低第二透镜的加工要求，提升光学镜组的组装良率，降低生产成本。

在其中一些实施例中，所述光学镜组满足以下条件式：

-0.80≤R

其中，R

基于上述实施例，通过对第一透镜的物侧面的曲率半径、第一透镜于光轴上的厚度的合理性定，能够对第一透镜的物侧面的弯曲程度进行控制，有利于光学模组的小型化。

在其中一些实施例中，所述光学镜组满足以下条件式：

0.24≤CT

其中，CT

基于上述实施例，通过对第一透镜于光轴上的厚度、光学镜组中的所有透镜于光轴上的厚度之和的比值的合理限定，使得第一透镜能够与光学镜组中的其他透镜更好的协同工作，使经过该光学镜组的光线能够分布的更加均匀。

第二方面，本申请实施例提供了一种光学模组，包括上述任意的光学镜组。

本申请实施例的光学模组，包括上述的光学镜组，通过将光学镜组的第一透镜的物侧面和像侧面均设置为自由曲面，且通过对第一透镜的物侧面和像侧面的面型的限定，使得光线经过该光学镜组后能量能够分布的更加均匀，光线利用效率更高。

第三方面，本申请实施例提供了一种设备，包括上述的光学模组。

本申请实施例的设备，包括具有上述光学镜组的光学模组，通过将光学镜组的第一透镜的物侧面和像侧面均设置为自由曲面，且通过对第一透镜的物侧面和像侧面的面型的限定，使得光线经过该光学镜组后能量能够分布的更加均匀，光线利用效率更高。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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申请的一些实施例，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是本申请实施例一提供的光学镜组的结构示意图；

图2是本申请实施例一提供的光学镜组使用时的光线分布图；

图3是现有的光学结构使用时探测面上的能量分布图；

图4是本申请实施例一提供的光学镜组使用时探测面上的能量分布图；

图5是本申请实施例二提供的光学镜组的结构示意图；

图6是本申请实施例二提供的光学镜组使用时的光线分布图；

图7是本申请实施例二提供的光学镜组使用时探测面上的能量分布图；

图8是本申请实施例三提供的光学镜组的结构示意图；

图9是本申请实施例三提供的光学镜组使用时的光线分布图；

图10是本申请实施例三提供的光学镜组使用时探测面上的能量分布图；

图11是本申请实施例四提供的光学镜组的结构示意图；

图12是本申请实施例四提供的光学镜组使用时的光线分布图；

图13是本申请实施例四提供的光学镜组使用时探测面上的能量分布图；

图14是本申请实施例五提供的光学镜组的结构示意图；

图15是本申请实施例五提供的光学镜组使用时的光线分布图；

图16是本申请实施例五提供的光学镜组使用时探测面上的能量分布图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施例方式作进一步地详细描述。

下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。

随着科技的发展，人们对光学结构的要求越来越高。然而，现有的光学结构已难以满足人们的使用需求，如，现有的光学结构无法做到使光线更为均匀的分布，致使光学结构在运用于成像领域时成像效果不佳，或在运用于探测领域时探测范围有限等缺陷。基于此，本申请实施例提供了光学镜组、光学模组及设备，旨在解决上述技术问题。

第一方面，本申请实施例提供了一种光学镜组100。光学镜组100包括至多两个透镜。具体地，光学镜组100可以包括第一透镜110，所述第一透镜110具有负屈折力，所述第一透镜110的物侧面为自由曲面，且所述第一透镜110的物侧面于近光轴处为凹面；所述第一透镜110的像侧面为自由曲面，且所述第一透镜110的像侧面于近光轴处为凹面。所述第一透镜110的物侧面于圆周处可以为凹面，所述第一透镜110的像侧面于圆周处可以为凹面。透镜的物侧面为透镜朝向物面一侧的表面，透镜的像侧面为透镜朝向像面一侧的表面。

本申请实施例的光学镜组100，通过将第一透镜110的物侧面和像侧面均设置为自由曲面，且通过对第一透镜110的物侧面和像侧面的面型的限定，使得光线经过该光学镜组100后能量能够分布的更加均匀，光线利用效率更高。通过将第一透镜110设置为具有负屈折力，有助于光学镜组100的广角化。

在其中一些实施例中，光学镜组100还可以包括第二透镜120，所述第二透镜120沿所述光轴设置于所述第一透镜110的像侧，所述第二透镜120具有负屈折力，所述第二透镜120的物侧面于近光轴处为凹面。上述通过将光学镜组100设置成还包括第二透镜120，使得经过第一透镜110后的光线还能够进一步的经该第二透镜120作用，以使光线分布的更加均匀，提高光线利用效率。本申请实施例中，第一透镜110为玻璃材质，第二透镜120为玻璃材质。在其它实施例中，各透镜也可以是其它材质。

在其中一些实施例中，所述光学镜组100满足以下条件式：-2.56≤EFL/TTL≤-0.16，其中，EFL为所述光学镜组100的焦距，TTL为所述第一透镜110的物侧面至所述第二透镜120的像侧面于所述光轴上的距离。上述通过对光学镜组100的焦距、第一透镜110的物侧面至第二透镜120的像侧面于光轴上的距离的比值的合理限定，能够在满足光学镜组100视场角范围、满足使光线分布均匀的同时，控制光学镜组100的总长，使光学镜组100更加小型化。

在其中一些实施例中，所述光学镜组100满足以下条件式：0.13≤CT

在其中一些实施例中，所述光学镜组100满足以下条件式：0≤CT

在其中一些实施例中，所述光学镜组100满足以下条件式：0≤G

在其中一些实施例中，所述光学镜组100满足以下条件式：-2.74≤CT

在其中一些实施例中，所述光学镜组100满足以下条件式：0≤CT

在其中一些实施例中，所述光学镜组100满足以下条件式：-0.80≤R

在其中一些实施例中，所述光学镜组100满足以下条件式：0.24≤CT

为减少杂散光以提升成像效果，光学镜组100还可以包括光阑。光阑可以是孔径光阑和/或视场光阑。光阑可以位于物面与像面之间。如，光阑可以位于：第一透镜110的物侧面与物面之间、第一透镜110的像侧面与第二透镜120的物侧面之间，或者是，第二透镜120的像侧面与像面之间。为降低加工成本，也可以在第一透镜110的物侧面、第二透镜120的物侧面、第一透镜110的像侧面、第二透镜120的像侧面中的任意一个表面上设置光阑。为实现对非工作波段的过滤，光学镜组100还可以包括滤光元件。

第二方面，本申请实施例提供了一种光学模组，所述光学模组包括上述任意的光学镜组。本申请实施例中的光学模组可以为镜头模组也可以为探测模组。具体地，当光学模组为镜头模组时，光学模组可以包括上述任意的光学镜组、位于所述光学镜组外周的镜筒和位于所述光学镜组像侧的感光元件。当所述光学模组为探测模组时，所述光学模组可以包括光投射装置和光接收装置，所述光投射装置包括光源和上述任意的光学镜组，且光学镜组位于光源的出光路径上，光接收装置用于接收光投射装置经物体反射回的光束。

本申请实施例的光学模组，包括上述的光学镜组100，通过将光学镜组100的第一透镜110的物侧面和像侧面均设置为自由曲面，且通过对第一透镜110的物侧面和像侧面的面型的限定，使得光线经过该光学镜组100后能量能够分布的更加均匀，光线利用效率更高。

第三方面，本申请实施例提供了一种设备。设备包括上述的光学模组。其中，设备可以是智能手机、可穿戴设备、电脑设备、电视机、交通工具、照相机、监控装置等。

本申请实施例的设备，包括具有上述光学镜组100的镜头模组或具有上述光学镜组100的光探测装置，通过将光学镜组100的第一透镜110的物侧面和像侧面均设置为自由曲面，且通过对第一透镜110的物侧面和像侧面的面型的限定，使得光线经过该光学镜组100后能量能够分布的更加均匀，光线利用效率更高。

以下将结合具体参数对成像用光学镜组100的几种实施例进行详细说明。

具体实施例一

本申请实施例的光学镜组100的结构示意图参见图1，光学镜组100包括第一透镜110。第一透镜110具有负屈折力，第一透镜110的物侧面为自由曲面，第一透镜110的物侧面于近光轴处和于圆周处均为凹面；第一透镜110的像侧面为自由曲面，第一透镜110的像侧面于近光轴处和于圆周处均为凹面。

本申请实施例中，以波长为905nm的光线为参考，光学镜组100的相关参数如表1所示，表1中EFL为光学镜组100的焦距，TTL为第一透镜110的物侧面至第一透镜110的像侧面于光轴上的距离；焦距、曲率半径及厚度的单位均为毫米。

表1

其中，光学镜组的自由曲面满足以下方程：

其中，k是圆锥系数，A

表2

图2示出了本申请实施例的光学镜组使用时的光线分布图，由图2可知，本申请实施例的光学镜组能够使光线分布的更为均匀，提升光线利用效率。图3和图4分别示出了现有技术的光学结构和本申请实施例的光学镜组使用时探测面上的能量分布图，由图3和图4可知，经过本申请实施例的光学镜组后，能够使投射至探测面上的光线能量分布更为均匀。

具体实施例二

本申请实施例的光学镜组100的结构示意图参见图5，光学镜组100包括沿光轴从物面到像面依次设置的第一透镜110和第二透镜120。第一透镜110具有负屈折力，第一透镜110的物侧面为自由曲面，第一透镜110的物侧面于近光轴处和于圆周处均为凹面；第一透镜110的像侧面为自由曲面，第一透镜110的像侧面于近光轴处和于圆周处均为凹面。第二透镜120具有负屈折力，第二透镜120的物侧面于近光轴处和于圆周处均为凹面，第二透镜120的像侧面于近光轴处和于圆周处均为平面。

本申请实施例中，以波长为555nm的光线为参考，光学镜组100的相关参数如表3所示，表3中EFL为光学镜组100的焦距，TTL为第一透镜110的物侧面至第一透镜110的像侧面于光轴上的距离；焦距、曲率半径及厚度的单位均为毫米。

表3

本申请实施例中，光学镜组的自由曲面数据如表4所示：

表4

图6示出了本申请实施例的光学镜组使用时的光线分布图，由图6可知，本申请实施例的光学镜组能够使光线分布的更为均匀，提升光线利用效率。图3和图7分别示出了现有技术的光学结构和本申请实施例的光学镜组使用时探测面上的能量分布图，由图3和图7可知，经过本申请实施例的光学镜组后，能够使投射至探测面上的光线能量分布更为均匀。

具体实施例三

本申请实施例的光学镜组100的结构示意图参见图8，光学镜组100包括沿光轴从物面到像面依次设置的第一透镜110和第二透镜120。第一透镜110具有负屈折力，第一透镜110的物侧面为自由曲面，第一透镜110的物侧面于近光轴处和于圆周处均为凹面；第一透镜110的像侧面为自由曲面，第一透镜110的像侧面于近光轴处和于圆周处均为凹面。第二透镜120具有负屈折力，第二透镜120的物侧面于近光轴处和于圆周处均为凹面，第二透镜120的像侧面于近光轴处和于圆周处均为凹面。

本申请实施例中，以波长为905nm的光线为参考，光学镜组100的相关参数如表5所示，表5中EFL为光学镜组100的焦距，TTL为第一透镜110的物侧面至第一透镜110的像侧面于光轴上的距离；焦距、曲率半径及厚度的单位均为毫米。

表5

本申请实施例中，光学镜组的自由曲面数据如表6所示：

表6

图9示出了本申请实施例的光学镜组使用时的光线分布图，由图9可知，本申请实施例的光学镜组能够使光线分布的更为均匀，提升光线利用效率。图3和图10分别示出了现有技术的光学结构和本申请实施例的光学镜组使用时探测面上的能量分布图，由图3和图10可知，经过本申请实施例的光学镜组后，能够使投射至探测面上的光线能量分布更为均匀。

具体实施例四

本申请实施例的光学镜组100的结构示意图参见图11，光学镜组100包括沿光轴从物面到像面依次设置的第一透镜110和第二透镜120。第一透镜110具有负屈折力，第一透镜110的物侧面为自由曲面，第一透镜110的物侧面于近光轴处和于圆周处均为凹面；第一透镜110的像侧面为自由曲面，第一透镜110的像侧面于近光轴处和于圆周处均为凹面。第二透镜120具有负屈折力，第二透镜120的物侧面于近光轴处和于圆周处均为凹面，第二透镜120的像侧面于近光轴处和于圆周处均为平面。

本申请实施例中，以波长为905nm的光线为参考，光学镜组100的相关参数如表7所示，表7中EFL为光学镜组100的焦距，TTL为第一透镜110的物侧面至第一透镜110的像侧面于光轴上的距离；焦距、曲率半径及厚度的单位均为毫米。

表7

本申请实施例中，光学镜组的自由曲面数据如表8所示：

表8

其中，光学镜组的非球面满足以下方程：

其中，k是圆锥系数，A

表9

图12示出了本申请实施例的光学镜组使用时的光线分布图，由图12可知，本申请实施例的光学镜组能够使光线分布的更为均匀，提升光线利用效率。图3和图13分别示出了现有技术的光学结构和本申请实施例的光学镜组使用时探测面上的能量分布图，由图3和图13可知，经过本申请实施例的光学镜组后，能够使投射至探测面上的光线能量分布更为均匀。

具体实施例五

本申请实施例的光学镜组100的结构示意图参见图14，光学镜组100包括沿光轴从物面到像面依次设置的第一透镜110和第二透镜120。第一透镜110具有负屈折力，第一透镜110的物侧面为自由曲面，第一透镜110的物侧面于近光轴处和于圆周处均为凹面；第一透镜110的像侧面为自由曲面，第一透镜110的像侧面于近光轴处和于圆周处均为凹面。第二透镜120具有负屈折力，第二透镜120的物侧面于近光轴处和于圆周处均为凹面，第二透镜120的像侧面于近光轴处和于圆周处均为凹面。

本申请实施例中，以波长为905nm的光线为参考，光学镜组100的相关参数如表10所示，表10中EFL为光学镜组100的焦距，TTL为第一透镜110的物侧面至第一透镜110的像侧面于光轴上的距离；焦距、曲率半径及厚度的单位均为毫米。

表10

本申请实施例中，光学镜组的自由曲面数据如表11所示：

表11

本申请实施例中，光学镜组的非球面数据如表12所示：

表12

图15示出了本申请实施例的光学镜组使用时的光线分布图，由图15可知，本申请实施例的光学镜组能够使光线分布的更为均匀，提升光线利用效率。图3和图16分别示出了现有技术的光学结构和本申请实施例的光学镜组使用时探测面上的能量分布图，由图3和图16可知，经过本申请实施例的光学镜组后，能够使投射至探测面上的光线能量分布更为均匀。

上述五组实施例的数据如下表13中的数据：

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

以上所揭露的仅为本申请较佳实施例而已，当然不能以此来限定本申请之权利范围，因此依本申请权利要求所作的等同变化，仍属本申请所涵盖的范围。