CN104765131A - 一种低敏度高质保真摄像头组件 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低敏度高质保真摄像头组件。该摄像头组件沿其光轴从物侧到像侧方向依次包括：一个正光焦度的第一透镜，其具有一个朝向物侧的凸面和一个朝向像侧的凸面；一个正光焦度并弯向物方的弯月型第二透镜，其具有朝向物侧的凹面；一个负光焦度的第三透镜；以及一个成像面；一个滤光片，所述滤光片位于第三透镜与所述的成像面之间；一个光阑，所述光阑位于物方与第一透镜之间，并且，上述的镜头组件满足以下条件：(1)、0.7<F/F1<1.2，‐0.7<F3/F2<‐1.5；(2)、0.6<F12/Y<1.4；(3)、4<T12/T23<11；(4)、0.2<BL/TTL<0.6；本发明所述的镜头组件针对当前高像素拍照数码产品而设计，其具有低敏度高质保真的特点，在满足微型化的前提下，又能保证高的成像质量，同时该镜头组件具有较低的敏感度。

Description

一种低敏度高质保真摄像头组件

技术领域：

本发明涉及摄像头产品技术领域，特别涉及一种低敏度高质保真摄像头组件。

背景技术：

随着科技的发展，各类数码产品功能的日益增多，例如许多数码产品中都集成了摄像头组件。但是随着产品的不断更新，消费者对于数码产品中照相画质的要求也与时俱进。回顾从2000年照相手机诞生的十多年以来，照相功能逐步渗透几乎所有型号的手机，并逐渐成熟，单从像素这个角度看，镜头已经从原先的几十万像素变化到目前主流的百万像素镜头，图像质量逐渐趋好；另外一个方面，在对于移动终端不断轻薄化的要求带动下，手机、平板照相模块的尺寸也在不断的微小化，厚度轻薄化。这就需要设计出既能满足手机微型化的要求，又能保证高的成像质量的镜头。

现有的小型化摄影镜头，为降低制造成本，多采两片式透镜结构为主，不足以很好的修正平衡相差，但配置过多镜片将造成镜头总长度难以达成小型化要求，还会增加制造成本，因此采用三片镜片组成的镜头***可作为设计的优选方案。

关于三片式的摄像镜头组件目前已经有人提出过相关的技术方案，例如，见中国专利申请号为：200610086486.0的发明专利申请公布文件，其公开了一种“三片式摄影镜片组”，本发明申请的摄影镜片组包含一第一镜片群、一第二镜片群、一第三镜片群以及一开口光圈，其中，该第一镜片群为正凹凸透镜,其凸面朝向物侧，而另面朝向该开口光圈，该一第二镜片群，为正凹凸透镜，其凸面朝向该开口光圈而面向物侧，以及该第三镜片群，为双凹透镜，其以曲率较大的凹面朝向该第二镜片群而面向物侧，且另面朝向像测，此外，该第一镜片群、该第二镜片群以及该第三镜片群其各自的两面皆由非球面的塑料镜片所形成。虽然，该发明申请采用了三片式的摄像镜头组，但是其镜片规格的选择上存在不足，导致光学敏感度无法有效降低，并且镜头组的整体长度仍存在进一步缩小的空间。

发明内容：

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种低敏度高质保真摄像头组件。

为了解决上述技术问题，本发明采用了下述技术方案：该摄像头组件沿其光轴从物侧到像侧方向依次包括：一个正光焦度的第一透镜，其具有一个朝向物侧的凸面和一个朝向像侧的凸面；一个正光焦度并弯向物方的弯月型第二透镜，其具有朝向物侧的凹面；一个负光焦度的第三透镜；以及一个成像面；一个滤光片，所述滤光片位于第三透镜与所述的成像面之间；一个光阑，所述光阑位于物方与第一透镜之间，并且，上述的镜头组件满足以下条件：(1)、0.7<F/F1<1.2，-0.7<F3/F2<-1.5；(2)、0.6<F12/Y<1.4；(3)、4<T12/T23<11；(4)、0.2<BL/TTL<0.6；上述条件中，F为所述镜头组件的总焦距；F1为所述第一透镜的焦距；F12为所述镜头组件中第一透镜与第二透镜的组合焦距；Y为所述镜头组件的像高；BL为所述镜头组件的第三透镜出射面到像面之间的距离；T12为第一透镜与第二透镜于光轴上的间隔距离；T23为第二透镜与第三透镜于光轴上的间隔距离；TTL:所述镜头组件的总长度。

进一步而言，上述技术方案中，所述的第二透镜物侧表面的曲率半径为R3,所述第二透镜像侧表面的曲率半径为R4，且R3、R4满足：-1.5<(R3+R4)/(R3-R4)<-4.5。

或者，上述技术方案中，所述的第一透镜、第二透镜、第三透镜的阿贝数分别为：Vd1、Vd2、Vd3，并且Vd1、Vd2、Vd3满足：(Vd1+Vd3)/Vd2>1

又或者，上述技术方案中，所述的第一透镜、第三透镜的折射率分别为：n1、n3，并且n1、n3满足：n3-n1>0.1。

进一步而言，上述所有的技术方案中，所述的第一透镜物侧表面的曲率半径为R1，所述的第一透镜像侧表面的曲率半径为R2,且R1、R2满足：-4<R2/R1<-7。或者，上述所有的技术方案中，所述的第一透镜像侧表面的曲率半径为R2,且R2、F满足：0.5<R2/F<3.5。

进一步而言，上述技术方案中，所述的第一透镜、第二透镜、第三透镜的物侧表面和像侧表面均为非球面。

进一步而言，上述技术方案中，于所述的滤光片与成像面之间设置有一个保护玻璃，所述保护玻璃的厚度为0.40mm。

进一步而言，上述所有的技术方案中，所述的滤光片厚度为0.21mm。

本发明采用上述技术方案所构成的镜头组件，其整体的体积(沿光轴方向)可以进一步的压缩，并且相对于目前的两片式透镜结构，本发明具有以下优点：

1、本发明所述的镜头组件针对当前高像素拍照数码产品而设计，其具有低敏度高质保真的特点。在满足微型化的前提下，又能保证高的成像质量，同时该镜头组件具有较低的敏感度。产品生产时镜片装配更加容易，在工艺技术制造镜片不够精确的条件下依然有能达到接近设计值的理想的成像效果。

2、本发明采用三片非球面镜片的结构，使用市面上通用树脂材料取代玻璃，成型工艺较为成熟，解决了玻璃镜片因加工困难而导致的产品良率低和成本较高的问题。

3、本发明的第三透镜物侧表面上设计有反曲点，有效汇聚离轴光线，使其入射到感光元件上的角度与芯片预设的角度更加吻合，并且可进一步修正离轴视场的像差。

4、本发明镜头组件的光学畸变小于2％，场曲小于0.1mm，球差小于5um，成像画面失真小，清晰度高。500万像素保证拍摄图片效果清晰，色彩饱满，层次感丰富。2.2大光圈的设计，在一定的曝光时间内增加拍摄过程的进光量，保证了拍摄画面的明亮程度。

附图说明：

图1是本发明实施例一的结构示意图；

图2是本发明实施例一中三片透镜的规格参数表；

图3是本发明实施例一的场曲和畸变图；

图4是本发明实施例一的球差图；

图5是本发明实施例二的结构示意图；

图6是本发明实施例二中三片透镜的规格参数表；

图7是本发明实施例二的场曲和畸变图；

图8是本发明实施例二的球差图；

图9是本发明实施例三的结构示意图；

图10是本发明实施例三中三片透镜的规格参数表；

图11是本发明实施例三的场曲和畸变图；

图12是本发明实施例三的球差图；

图13是本发明实施例四的结构示意图；

图14是本发明实施例四中三片透镜的规格参数表；

图15是本发明实施例四的场曲和畸变图；

图16是本发明实施例四的球差图；

具体实施方式：

本发明为一种用于数码产品中的摄像头组件。见图1-图4所示，这是本发明的实施例一。该摄像头组件沿其光轴从物侧到像侧方向(从左到右)依次包括：光阑1、第一透镜2、第二透镜3、第三透镜4、滤光片5、成像面7。

所述的第一透2镜为一个正光焦度的透镜，其具有一个朝向物侧的凸面和一个朝向像侧的凸面。

所述的第二透镜3为一个正光焦度并弯向物方的弯月型透镜，其具有朝向物侧的凹面和朝向像侧的凸面。

所述的第三透镜4为一个负光焦度的透镜，该第三透镜物侧表面上设计有反曲点，有效汇聚离轴光线，使其入射到感光元件上的角度与芯片预设的角度更加吻合，并且可进一步修正离轴视场的像差。

本发明中，所述的第一透镜2、第二透镜3、第三透镜4的物侧表面和像侧表面均为非球面，并且三片透镜均采用树脂材料制作。第一透镜2为双面凸透镜，第二透镜3为弯月型的透镜，其中朝向第一透镜2一侧为凹面，这样物侧的光线经过第一透镜后，将利用第二透镜3的凹面使出射的光学变得平缓，以有效修正像差。

所述的滤光片5位于第三透镜4与所述的成像面7之间；所述的光阑1位于物方8与第一透镜2之间。于所述的滤光片5与成像面7之间设置有一个保护玻璃6。

上述的镜头组件满足以下条件：

(1)0.7<F/F1<1.2  -0.7<F3/F2<-1.5

(2)0.6<F12/Y<1.4

(3)4<T12/T23<11

(4)0.2<BL/TTL<0.6

(5)-4<R2/R1<-7

(6)-1.5<(R3+R4)/(R3-R4)<-4.5

(7)(Vd1+Vd3)/Vd2>1

(8)n3-n1>0.1

F：所述镜头组件的焦距；

Fn：所述第n透镜的焦距；

F12:所述镜头组件第一透镜与第二透镜的组合焦距；

Y:所述镜头组件的像高；

BL:所述镜头组件的第三透镜出射面到像面之间的距离；

TTL:所述镜头组件的总长；

T12：第一透镜与第二透镜于光轴上的间隔距离；

T23：第二透镜与第三透镜于光轴上的间隔距离；

R1：第一透镜物侧表面的曲率半径；

R2：第一透镜像侧表面的曲率半径；

R3：第二透镜物侧表面的曲率半径；

R4：第二透镜像侧表面的曲率半径；

Vdn：所述第n透镜的阿贝数；

n1，n3:分别为第一，三透镜折射率。

参见图2所示，这是本发明实施例一中三片透镜的规格参数表，其中该镜头组件的焦距F＝2.43mm，光圈数FNO＝2.2，视角FOV＝75°。

所述的第一透镜、第二透镜、第三透镜的物侧表面和像侧表面满足以下公式：

$z=\frac{{\mathrm{cr}}^2}{1+\sqrt{1-(1+k)c^2{r}^2}}+{\mathrm{\&alpha;}}_1{r}^2+{\mathrm{\&alpha;}}_2{r}^4+{\mathrm{\&alpha;}}_3{r}^6+{\mathrm{\&alpha;}}_4{r}^8+{\mathrm{\&alpha;}}_5{r}^{10}+{\mathrm{\&alpha;}}_6{r}^{12}+{\mathrm{\&alpha;}}_7{r}^{14}+{\mathrm{\&alpha;}}_8{r}^{16}$

所述光阑设置于物方与第一透镜之间，所述玻璃滤光片沿物方至像方位于第三透镜与所述***的成像面之间，其厚度为0.21mm，所述保护玻璃片沿物方至像方位于保护玻璃与所述***的成像面之间，其厚度为0.40mm，所述第一透镜的中心厚度为0.585～0.753mm，所述第二透镜的中心厚度为0.565～0.712mm，所述第三透镜的中心厚度为0.356～0.515mm。

见图5-图8所示，这是本发明的实施例二，其结构与上述实施例一相同，仅仅是透镜的参数上略有调整。本实施例二的镜头组件同样满足以下条件：

(1)0.7<F/F1<1.2  -0.7<F3/F2<-1.5

(2)0.6<F12/Y<1.4

(3)4<T12/T23<11

(4)0.2<BL/TTL<0.6

(5)-4<R2/R1<-7

(6)-1.5<(R3+R4)/(R3-R4)<-4.5

(7)(Vd1+Vd3)/Vd2>1

(8)n3-n1>0.1

F：所述镜头组件的焦距；

Fn：所述第n透镜的焦距；

F12:所述镜头组件第一透镜与第二透镜的组合焦距；

Y:所述镜头组件的像高；

BL:所述镜头组件的第三透镜出射面到像面之间的距离；

TTL:所述镜头组件的总长；

T12：第一透镜与第二透镜于光轴上的间隔距离；

T23：第二透镜与第三透镜于光轴上的间隔距离；

R1：第一透镜物侧表面的曲率半径；

R2：第一透镜像侧表面的曲率半径；

R3：第二透镜物侧表面的曲率半径；

R4：第二透镜像侧表面的曲率半径；

Vdn：所述第n透镜的阿贝数；

n1，n3:分别为第一，三透镜折射率。

参见图6所示，这是本发明实施例二中三片透镜的规格参数表，其中该镜头组件的焦距F＝2.32mm，光圈数FNO＝2.2，视角FOV＝75.8°。

所述的第一透镜、第二透镜、第三透镜的物侧表面和像侧表面满足以下公式：

$z=\frac{{\mathrm{cr}}^2}{1+\sqrt{1-(1+k)c^2{r}^2}}+{\mathrm{\&alpha;}}_1{r}^2+{\mathrm{\&alpha;}}_2{r}^4+{\mathrm{\&alpha;}}_3{r}^6+{\mathrm{\&alpha;}}_4{r}^8+{\mathrm{\&alpha;}}_5{r}^{10}+{\mathrm{\&alpha;}}_6{r}^{12}+{\mathrm{\&alpha;}}_7{r}^{14}+{\mathrm{\&alpha;}}_8{r}^{16}$

且所述光阑设置于物方与第一透镜之间，所述玻璃滤光片沿物方至像方位于第三透镜与所述***的成像面之间，其厚度为0.21mm，所述保护玻璃片沿物方至像方位于保护玻璃与所述***的成像面之间，其厚度为0.40mm，所述第一透镜的中心厚度为0.496～0.625mm，所述第二透镜的中心厚度为0.586～0.713mm，所述第三透镜的中心厚度为0.336～0.493mm。

见图9-图12所示，这是本发明的实施例三，与上述两个实施例所不同之处在三片透镜的规格参数表，本实施例三的镜头组件满足以下条件：

(1)0.7<F/F1<1.2  -0.7<F3/F2<-1.5

(2)0.6<F12/Y<1.4

(3)4<T12/T23<11

(4)0.2<BL/TTL<0.6

(5)0.5<R2/F<3.5

(6)-1.5<(R3+R4)/(R3-R4)<-4.5

(7)(Vd1+Vd3)/Vd2>1

(8)n3-n1>0.1

F：所述镜头组件的焦距；

Fn：所述第n透镜的焦距；

F12:所述镜头组件第一透镜与第二透镜的组合焦距；

Y:所述镜头组件的像高；

BL:所述镜头组件的第三透镜出射面到像面之间的距离；

TTL:所述镜头组件的总长；

T12：第一透镜与第二透镜于光轴上的间隔距离；

T23：第二透镜与第三透镜于光轴上的间隔距离；

R1：第一透镜物侧表面的曲率半径；

R2：第一透镜像侧表面的曲率半径；

R3：第二透镜物侧表面的曲率半径；

R4：第二透镜像侧表面的曲率半径；

Vdn：所述第n透镜的阿贝数；

n1，n3:分别为第一，三透镜折射率。

其中本实施例中镜头组件的焦距F＝2.34mm，光圈数FNO＝2.2，视角FOV＝74.6°。

所述的第一透镜、第二透镜、第三透镜的物侧表面和像侧表面满足以下公式：

$z=\frac{{\mathrm{cr}}^2}{1+\sqrt{1-(1+k)c^2{r}^2}}+{\mathrm{\&alpha;}}_1{r}^2+{\mathrm{\&alpha;}}_2{r}^4+{\mathrm{\&alpha;}}_3{r}^6+{\mathrm{\&alpha;}}_4{r}^8+{\mathrm{\&alpha;}}_5{r}^{10}+{\mathrm{\&alpha;}}_6{r}^{12}+{\mathrm{\&alpha;}}_7{r}^{14}+{\mathrm{\&alpha;}}_8{r}^{16}$

且所述光阑1设置于物方8与第一透镜2之间，所述玻璃滤光5片沿物方至像方位于第三透镜4与所述***的成像面7之间，其厚度为0.21mm，所述保护玻璃片6沿物方8至像方位于保护玻璃6与所述***的成像面7之间，其厚度为0.40mm，所述第一透镜的中心厚度为0.431～0.669mm，所述第二透镜的中心厚度为0.549～0.695mm，所述第三透镜的中心厚度为0.439～0.584mm。

见图13-图16所示，这是本发明的实施例四，与上述三个实施例所不同之处在三片透镜的规格参数表，同时，本实施例中减少了保护玻璃片。

本实施例中镜头组件的焦距F＝2.34mm，光圈数FNO＝2.4，视角FOV＝76°。

所述的第一透镜、第二透镜、第三透镜的物侧表面和像侧表面满足以下公式：

$z=\frac{{\mathrm{cr}}^2}{1+\sqrt{1-(1+k)c^2{r}^2}}+{\mathrm{\&alpha;}}_1{r}^2+{\mathrm{\&alpha;}}_2{r}^4+{\mathrm{\&alpha;}}_3{r}^6+{\mathrm{\&alpha;}}_4{r}^8+{\mathrm{\&alpha;}}_5{r}^{10}+{\mathrm{\&alpha;}}_6{r}^{12}+{\mathrm{\&alpha;}}_7{r}^{14}+{\mathrm{\&alpha;}}_8{r}^{16}$

本实施例中，且所述光阑设置于物方与第一透镜之间，所述玻璃滤光片沿物方至像方位于第三透镜与所述***的成像面之间，其厚度为0.21mm，所述第一透镜的中心厚度为0.715～0.776mm，所述第二透镜的中心厚度为0.425～0.495mm，所述第三透镜的中心厚度为0.745～0.815mm。

当然，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并非来限制本发明实施范围，凡依本发明申请专利范围所述构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均应包括于本发明申请专利范围内。

Claims (10)

1.一种低敏度高质保真摄像头组件，其特征在于：该摄像头组件沿其光轴从物侧到像侧方向依次包括：

一个正光焦度的第一透镜，其具有一个朝向物侧的凸面和一个朝向像侧的凸面；

一个正光焦度并弯向物方的弯月型第二透镜，其具有朝向物侧的凹面；

一个负光焦度的第三透镜；

以及一个成像面；

一个滤光片，所述滤光片位于第三透镜与所述的成像面之间；

一个光阑，所述光阑位于物方与第一透镜之间，

并且，上述的镜头组件满足以下条件：(1)、0.7<F/F1<1.2，-0.7<F3/F2<-1.5；(2)、0.6<F12/Y<1.4；(3)、4<T12/T23<11；(4)、0.2<BL/TTL<0.6；

上述条件中，F为所述镜头组件的总焦距；F1为所述第一透镜的焦距；F12为所述镜头组件中第一透镜与第二透镜的组合焦距；Y为所述镜头组件的像高；BL为所述镜头组件的第三透镜出射面到像面之间的距离；T12为第一透镜与第二透镜于光轴上的间隔距离；T23为第二透镜与第三透镜于光轴上的间隔距离；TTL:所述镜头组件的总长度。

2.根据权利要求1所述的一种低敏度高质保真摄像头组件，其特征在于：所述的第二透镜物侧表面的曲率半径为R3,所述第二透镜像侧表面的曲率半径为R4，且R3、R4满足：-1.5<(R3+R4)/(R3-R4)<-4.5。

3.根据权利要求1所述的一种低敏度高质保真摄像头组件，其特征在于：所述的第一透镜、第二透镜、第三透镜的阿贝数分别为：Vd1、Vd2、Vd3，并且 Vd1、Vd2、Vd3满足：(Vd1+Vd3)/Vd2>1。

4.根据权利要求1所述的一种低敏度高质保真摄像头组件，其特征在于：所述的第一透镜、第三透镜的折射率分别为：n1、n3，并且n1、n3满足：n3-n1>0.1。

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的一种低敏度高质保真摄像头组件，其特征在于：所述的第一透镜物侧表面的曲率半径为R1，所述的第一透镜像侧表面的曲率半径为R2,且R1、R2满足：-4<R2/R1<-7。

6.根据权利要求1-4中任意一项所述的一种低敏度高质保真摄像头组件，其特征在于：所述的第一透镜像侧表面的曲率半径为R2,且R2、F满足：0.5<R2/F<3.5。

7.根据权利要求1所述的一种低敏度高质保真摄像头组件，其特征在于：所述的第一透镜、第二透镜、第三透镜的物侧表面和像侧表面均为非球面。

8.根据权利要求5所述的一种低敏度高质保真摄像头组件，其特征在于：于所述的滤光片与成像面之间设置有一个保护玻璃，所述保护玻璃的厚度为0.40mm。

9.根据权利要求6所述的一种低敏度高质保真摄像头组件，其特征在于：于所述的滤光片与成像面之间设置有一个保护玻璃，所述保护玻璃的厚度为0.40mm。

10.根据权利要求1所述的一种低敏度高质保真摄像头组件，其特征在于：所述的滤光片厚度为0.21mm。