CN104880811B

CN104880811B - 一种摄像头

Info

Publication number: CN104880811B
Application number: CN201510217770.6A
Authority: CN
Inventors: 张慧燕; 张岩峰; 尧群富; 覃道发
Original assignee: 深圳市霸王贝思特光学有限公司
Current assignee: Zhejiang Nalan Optical Technology Co Ltd
Priority date: 2015-04-30
Filing date: 2015-04-30
Publication date: 2017-10-17
Anticipated expiration: 2035-04-30
Also published as: CN104880811A

Abstract

本发明涉及一种摄像头，包括由物侧至像侧依次排列的：第一透镜，其为正透镜，具有低折射率；第二透镜，其为负透镜，具有高折射率；第三透镜，其为正透镜，具有低折射率；第四透镜，其为负透镜，具有低折射率；所述摄像头的光阑在所述第一透镜之前。与现有技术相比，本发明采用“正‑负‑正‑负”的四片镜头式结构，且该四片镜头采用“低‑高‑低‑低”的折射率组合，在满足极短光学总长的条件下，有效的降低了各类像差，尤其对横向及纵向色像差进行了非常好的矫正。

Description

一种摄像头

技术领域

本发明涉及一种摄像头。

背景技术

随着智能手机的迅速发展普及，摄像头的研发和设计随之飞速发展，尤其在近两年，随着高端智能机的出现，将摄像头品质已成为一项立足市场的重要指标。传统的高分辨率摄像头(八百万像素以上)一般由5片透镜组成，少数采用4片透镜组成，为实现大视场和短的TTL，同时满足客户要求小F数的要求，降低镜头的球差、慧差、像散、场曲、畸变以及色差非常重要。

基于现有技术的制造公差，尤其是透镜与透镜之间偏心，以及透镜在组装过程中与镜筒配合度不够而造成偏心和PV变化从而导致的解像力下降、畸变变大等问题，一直是摄像头制造业难以攻克的问题。

现在的组装工艺依赖于黑物即镜筒来定位镜片之间的偏心，五百万像素以上摄像头，尤其是八百万像素或一千三百万像素摄像头对镜片的偏心从设计上一般只能优化公差到3um以内，而镜筒的制造公差最高只能保证5um以内,偶尔保证3um也不能实现长期稳定量产，对摄像头的出货产生很大负面影响。

传统设计的镜头，对于相同的像面大小，TTL即光学总长一般较长，这样一般可以得到较平滑的光线，有助于改善公差。但现代手机越来越超薄化，必须缩短TTL,此乃当前摄像头设计与生产的一个主要难题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种摄像头，具有低像差。本发明是这样实现的：

一种摄像头，包括由物侧至像侧依次排列的：

第一透镜，其为正透镜，具有低折射率；

第二透镜，其为负透镜，具有高折射率；

第三透镜，其为正透镜，具有低折射率；

第四透镜，其为负透镜，具有低折射率；

所述摄像头的光阑在所述第一透镜之前。

进一步地，所述第一透镜的物侧具有凸面，像侧具有凸面；所述第二透镜的物侧具有凹面，像侧具有凹面；所述第三透镜的物侧具有凹面，像侧具有凸面；所述第四透镜的像侧近轴处为凹面，轴外为凸面，物侧近轴处为凸面，轴外为凹面；所述第三透镜为月弯形透镜。

进一步地，所述第一透镜至第四透镜均为非球面树脂透镜。

进一步地，所述摄像头为五百万或八百万像素，且F/ST≤2.2；其中，F为该摄像头的焦距，ST为该摄像头的入瞳直径。

进一步地，设F1、F2、F3、F4分别为第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜的焦距，F为摄像头的焦距，V1、V2、V3、V4分别为第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜的阿贝数，则(F1*V1+F2*V2)/F<4；(F3*V3+F4*V4)/F<2。

进一步地，所述第四透镜的最大有效径边缘厚度TE与轴上中心厚度TC满足如下条件：

0.6<TC/TE<1.0；

其中，TE为最大有效径边缘厚度；TC为轴上中心厚度。

进一步地，所述第一透镜至摄像头像面的距离与摄像头像面高度满足如下条件：

TTL/D≤0.8；

其中，TTL为第一透镜至像面的距离；

D为摄像头像面高度。

进一步地，F1/F3<1.2；F2/F4<3；

进一步地，F1/F<1。

与现有技术相比，本发明采用“正-负-正-负”的四片镜头式结构，且该四片镜头采用“低-高-低-低”的折射率组合，有效降低了各类像差，具有良好的成像效果。

附图说明

图1：本发明摄像头组成结构示意图；

图2：传统透镜成像光路示意图；

图3：本发明摄像头成像光路示意图；

图4：传统透镜轴外视场点列图；

图5：本发明摄像头分别在0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0视场的Ray Fan图；

图6：本发明摄像头分别在0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0视场的点列图；

图7：本发明摄像头场曲测试图；

图8：本发明摄像头畸变测试图；

图9：本发明摄像头横向色像差测试图；

图10：本发明摄像头纵向色像差测试图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。

如图1所示，本发明摄像头包括由物侧至像侧依次排列的第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3及第四透镜4。其中，第一透镜1为正透镜，具有低折射率；第二透镜2为负透镜，具有高折射率；第三透镜3为正透镜，具有低折射率；第四透镜4为负透镜，具有低折射率。一般而言，折射率在1.59以上称为高折射率，在1.55以下称为低折射率。通过这种“正-负-正-负”的四片式透镜结构及“低-高-低-低”的折射率组合，可有效降低横向及纵向色像差。图9及图10分别为本发明摄像头横向色像差及纵向色像差测试图，从图中可以看出，本发明摄像头将横向色像差控制在了2um以内，将纵向色像差控制在了0.05mm以内，很好地抑制了色像差。

第一透镜1采用物侧具有凸面，像侧具有凸面的正透镜；第二透镜2采用物侧具有凹面，像侧具有凹面的负透镜；第三透镜3采用物侧具有凹面，像侧具有凸面的正透镜；第四透镜4采用像侧近轴处为凹面，轴外为凸面，物侧近轴处为凸面，轴外为凹面的负透镜。同时，第四透镜4的像侧可采用如图1所示的葫芦面形结构，即中部薄上部及下部厚。第一透镜1至第四透镜4均采用非球面树脂透镜。非球面透镜具有更佳的面型自由度，可以维持良好的像差修正效果，以获得所需要的光学性能。非球面透镜可带来出色的锐度和更高的分辨率，同时比球面透镜更轻薄，使得摄像头的小型化成为可能。

该摄像头为五百万或八百万像素，且F/ST≤2.2；其中，F为该摄像头的焦距，ST为该摄像头的入瞳直径。设F1、F2、F3、F4分别为第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3、第四透镜4的焦距，F为摄像头的焦距，V1、V2、V3、V4分别为第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3、第四透镜4的阿贝数，则(F1*V1+F2*V2)/F<4；(F3*V3+F4*V4)/F<2，同时，该摄像头的第四透镜4的最大有效径边缘厚度TE与轴上中心厚度TC满足如下条件：

0.6<TC/TE<1.0；

其中，TE为最大有效径边缘厚度；TC为轴上中心厚度。

图2及图3分别为传统透镜及本发明摄像头成像光路示意图，可以看出，本发明摄像头较传统透镜能够更准确聚焦。

在偏心补正方面，本发明摄像头采用第一透镜1与第二透镜2组合设计，第三透镜3与第四透镜4组合设计的多重结构进行优化。摄像头的第一透镜1偏心允许量为2um，第二透镜2的偏心允许量为3.5um，第三透镜3的偏心允许量为4um，第四透镜4的偏心允许量为6um。偏心补正时需使第一透镜1与第二透镜2组合的整体偏心为零，第三透镜3与第四透镜4组合的整体偏心为零。本发明优先考虑第一片镜片的公差敏感度。当第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3、第四透镜4依次组入镜筒时，受制造公差影响，第二透镜2、第三透镜3、第四透镜4的镜筒偏心依次增大，这样第一透镜1的镜片偏心将是最小的，将公差优化时的偏心压力集中在第一透镜1上，从而降低了其他镜片的偏心公差，尤其降低了第四透镜4的偏心公差，从而降低了摄像头的场曲和畸变。

在使用Zemax软件进行设计时，具体可通过使用FCGT、FCGS等操作数合理加重权重，使场曲，畸变趋向合理。图7及图8分别为本发明摄像头场曲及畸变测试图，通过上述方法的优化可使畸变控制在2％以内，将场曲控制在0.05mm以内。

本发明还通过对摄像头的Ray-Fan图进行优化，通过DXDX、DYDY操作数强制平衡摄像头的Ray Fan图。图5所示为摄像头分别在0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0视场的Ray Fan图，图6所示为摄像头分别在0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0视场的点列图。通过Ray Fan图强制优化后的摄像头获得了良好的成像特性。图4所示为传统透镜轴外视场点列图，可以看出在轴外视场形成了彗星状拖尾。

设TTL为第一透镜1至像面5的距离，D为摄像头像面5高度，则本发明摄像头中，TTL/D≤0.8，F1/F3<1.2，F2/F4<3，F1/F<1。还可通过设计使得F1>F3，可使得摄像头具有大视角，同时保持短TTL。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种摄像头，其特征在于，包括由物侧至像侧依次排列的：

第一透镜，其为正透镜，具有低折射率，所述低折射率为小于1.55的折射率；

第二透镜，其为负透镜，具有高折射率，所述高折射率为大于1.59的折射率；

第三透镜，其为正透镜，具有低折射率；

第四透镜，其为负透镜，具有低折射率；

所述摄像头的光阑在所述第一透镜之前；

设F1、F2、F3、F4分别为第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜的焦距，F为摄像头的焦距，V1、V2、V3、V4分别为第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜的阿贝数，则(F1*V1+F2*V2)/F<4；(F3*V3+F4*V4)/F<2。

2.如权利要求1所述的摄像头，其特征在于，所述第一透镜的物侧具有凸面，像侧具有凸面；所述第二透镜的物侧具有凹面，像侧具有凹面；所述第三透镜的物侧具有凹面，像侧具有凸面；所述第四透镜的像侧近轴处为凹面，轴外为凸面，物侧近轴处为凸面，轴外为凹面；所述第三透镜为月弯形透镜。

3.如权利要求1所述的摄像头，其特征在于，所述第一透镜至第四透镜均为非球面树脂透镜。

4.如权利要求1所述的摄像头，其特征在于，所述摄像头为五百万或八百万像素，且F/ST≤2.2；其中，F为该摄像头的焦距，ST为该摄像头的入瞳直径。

5.如权利要求1所述的摄像头，其特征在于，所述第四透镜的最大有效径边缘厚度TE与轴上中心厚度TC满足如下条件：

0.6<TC/TE<1.0；

其中，TE为最大有效径边缘厚度；TC为轴上中心厚度。

6.如权利要求3所述的摄像头，其特征在于，所述第一透镜至摄像头像面的距离与摄像头像面高度满足如下条件：

TTL/D≤0.8；

其中，TTL为第一透镜至像面的距离；

D为摄像头像面高度。

7.如权利要求2-6任一项所述的摄像头，其特征在于，F1/F3<1.2；F2/F4<3。

8.如权利要求2-6任一项所述的摄像头，其特征在于，F1/F<1。