CN105572845B - 一种手机成像镜头 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种手机成像镜头,包括镜筒,所述的镜筒上设有孔径光阑,镜筒内从孔径光阑至像侧依次设有第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜,第一透镜为正焦距的双凸透镜,第二透镜为负焦距的双凹透镜,第三透镜为正透镜,并且第三透镜朝向物侧的表面为凹面,朝向像侧的表面为凸面,第四透镜为负透镜,并且第四透镜朝向物侧的表面为凸面,朝向像侧的表面为凹面,第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜的表面均为非球面。本发明使各种像差得到充分校正,实现高清,在保证视场角较大的情况下获得一个小尺寸的成像镜头,使结构更简单紧凑,从而使得搭载其的移动设备终端可以更薄、成像质量更好。
Description
【技术领域】
本发明涉及一种手机成像镜头。
【背景技术】
拍照技术已经成为现代智能手机不可或缺的关键,一直以取代卡片机为目标,随着智能手机功能化的不断完善,其对人类日常生活的渗透度也越来越高,更多的人选择用手机拍照,尤其在4G迅速普及的趋势下,视频通话的需求也越来越高。移动互联网时代下,微博、微信等社交软件的日常化,更多的年轻群体需要依赖手机拍照功能,智能手机拍照性能的好坏,也成为消费者选购手机时一个至关重要的因素。
随着高清自拍时代的来临,对消费者而言,轻、薄的手机特性显然已经不是唯一的优势,高像素逐渐变成焦点。但一般手机镜头光学***,像素、使用的镜片数以及镜头总长形成相互制约的关系,成像的视场角很小,不能完全校正像差,而且,当TTL被减小时,成像性能会降低,很难匹配高像素的芯片。
因此,本发明正是基于以上的不足而产生的。
【发明内容】
本发明目的是克服了现有技术的不足,提供一种手机成像镜头,该镜头为远心光路***,使各种像差得到充分校正,实现高清,在保证视场角较大的情况下获得一个小尺寸的成像镜头,使结构更简单紧凑,从而使得搭载其的移动设备终端可以更薄、成像质量更好。
本发明是通过以下技术方案实现的:
一种手机成像镜头,其特征在于:包括镜筒100,所述的镜筒100上设有孔径光阑200,所述的镜筒100内从孔径光阑200至像侧依次设有第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3和第四透镜4,所述的第一透镜1为正焦距的双凸透镜,所述的第二透镜2为负焦距的双凹透镜,所述的第三透镜3为正透镜,并且所述的第三透镜3朝向物侧的表面为凹面,朝向像侧的表面为凸面,所述的第四透镜4为负透镜,并且所述的第四透镜4朝向物侧的表面为凹面,朝向像侧的表面为凹面,所述的第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3和第四透镜4的表面均为非球面。
如上所述的手机成像镜头,其特征在于:所述的手机成像镜头满足以下表达式:L/2Y<0.9,其中,L为沿光轴方向,第一透镜1朝物侧一侧表面与光轴的交点至像面300的距离,2Y为像面300对角线的长度,像面300是长宽比为4:3的长方形平面。
如上所述的手机成像镜头,其特征在于:所述的手机成像镜头满足以下表达式:0.95<F12/F<1.35,其中,F为手机成像镜头的总焦距,F12为第一透镜1和第二透镜2的组合焦距。
如上所述的手机成像镜头,其特征在于:所述的手机成像镜头满足以下表达式:0.2<F3/F<0.6,其中,F为手机成像镜头的总焦距,F3为第三透镜3的焦距。
如上所述的手机成像镜头,其特征在于:所述的手机成像镜头满足以下表达式:0.15<︱F4/F︱<0.55,其中,F为手机成像镜头的总焦距,F4为第四透镜4的焦距。
如上所述的手机成像镜头,其特征在于:所述的手机成像镜头满足以下表达式:0.5<︱(R1+R2)/(R1-R2)︱<1.5,其中,R1为第一透镜1朝物侧一侧表面的曲率半径,R2为第一透镜1朝像侧一侧表面的曲率半径。
如上所述的手机成像镜头,其特征在于:所述的手机成像镜头满足以下表达式:0.1<(R3+R4)/(R3-R4)<1.5,其中,R3为第二透镜2朝物侧一侧表面的曲率半径,R4为第二透镜2朝像侧一侧表面的曲率半径。
如上所述的手机成像镜头,其特征在于:所述的手机成像镜头满足以下表达式:1.0<(R5+R6)/(R5-R6)<2.0,其中,R5为第三透镜3朝物侧一侧表面的曲率半径,R6为第三透镜3朝像侧一侧表面的曲率半径。
如上所述的手机成像镜头,其特征在于:所述的第四透镜4朝像侧一侧表面为负光焦度的非球面,并且越接近边缘,负光焦度越小,并且,所述的第四透镜4朝像侧一侧表面曲线上还包括一个拐点。
如上所述的手机成像镜头,其特征在于:所述的第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3和第四透镜4均为塑胶透镜,所述的第一透镜1与第二透镜2之间、第二透镜2与第三透镜3之间、第三透镜3与第四透镜4之间分别设有遮光纸5。
与现有技术相比,本发明有如下优点:
1、本发明可以达到分辨率3678.3μm*2767.68μm,视场角可以达到79.5°,镜头总长缩小到3.4mm,从而实现超薄、高清的特性。
2、本发明使用的四片透镜,都是塑料非球面,材料成本低廉,采用精密注塑工艺获得,有利于减小透镜的外部尺寸及重量,从而节约了产品成本。
3、本发明的光学***采用远心光路,可以保证镜头的总长较小,光线到达像面的对比度较好,能量利用率高。
4、本发明的光学***,像面照度均匀性高。
【附图说明】
图1是本发明结构示意图;
图2是本发明的光线轨迹图;
图3是本发明的传递函数曲线图;
图4是本发明的场曲和畸变曲线图;
图5是本发明的垂轴像差曲线图之一;
图6是本发明的垂轴像差曲线图之二。
【具体实施方式】
下面结合附图对本发明作进一步描述:
一种手机成像镜头,包括镜筒100,所述的镜筒100上设有孔径光阑200,所述的镜筒100内从孔径光阑200至像侧依次设有第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3和第四透镜4,所述的第一透镜1为正焦距的双凸透镜,所述的第二透镜2为负焦距的双凹透镜,所述的第三透镜3为正透镜,并且所述的第三透镜3朝向物侧的表面为凹面,朝向像侧的表面为凸面,所述的第四透镜4为负透镜,并且所述的第四透镜4朝向物侧的表面为凸面,朝向像侧的表面为凹面,所述的第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3和第四透镜4的表面均为非球面。第一透镜1为正透镜,提供了手机成像镜头光学***的部分光焦度,并且可以减少光学***的总长度;第二透镜2为负透镜,可以用来校正第一透镜1所产生的像差及光学***所产生的色差;第三透镜3为正透镜,可以有效地分配第一透镜1的光焦度并且降低光学***的敏感度;第四透镜4为负透镜,可以使得光学***的主点(主点可以简单的理解成光学***的中心位置,光学***主点远离像面可以缩短***的总长,使手机镜头更薄)远离像面,从而有效地减小镜头总长,获得更加紧凑的光学***。手机成像镜头光学***设置两个负透镜,增加了光学***的光线发散作用,可以保证在视场角很大的情况下,使像面边缘的成像性优良。另外,第一透镜1为双凸透镜,可以增加第一透镜1的光焦度,从而减小光学***的总长;第二透镜2为双凹透镜,可以增加光学***的后焦,从而为第三透镜3和第四透镜4的设置提供更多的空间;第三透镜3朝向物侧的表面为凹面,朝向像侧的表面为凸面,可以有效的校正光学***的像散;第四透镜4朝向物侧的表面为凹面,朝向像侧的表面为凹面,可以校正光学***的像散和高阶像差。再者,孔径光阑200设置在第一透镜1与物体之间,可以保证出瞳面远离像面300,投射到像面300的光线近似于垂直像面300,避免在像面300边缘成像的光通量的主光线入射角太小,从而保证光学***的远心性质同时,减小了光学***的总长。
所述的手机成像镜头满足以下表达式:L/2Y<0.9,其中,L为沿光轴方向,第一透镜1朝物侧一侧表面与光轴的交点至像面300的距离,2Y为像面300对角线的长度,像面300是长宽比为4:3的长方形平面。当满足上述关系式时,可以保证光学***的远心性质,减小光学***的总长,使得手机成像镜头体积小而紧凑。
所述的手机成像镜头满足以下表达式:0.95<F12/F<1.35,其中,F为手机成像镜头的总焦距,F12为第一透镜1和第二透镜2的组合焦距。当F12/F<1.35时,可以保证第一透镜1和第二透镜2的组合焦距F12为正,从而获得一个总长较短的光学***;当0.95<F12/F时,可以保证第一透镜1和第二透镜2的组合焦距F12不会过大,且可以校正高阶球差和彗差,使手机成像镜头的成像性能更佳。
所述的手机成像镜头满足以下表达式:0.2<F3/F<0.6,其中,F为手机成像镜头的总焦距,F3为第三透镜3的焦距。当满足上述关系式时,光学***中的正光焦度可以得到有效分配,而不会使得某一个透镜承担较大的光焦度,从而降低了***的敏感度,提高手机成像镜头的成像性能。
所述的手机成像镜头满足以下表达式:0.15<︱F4/F︱<0.55,其中,F为手机成像镜头的总焦距,F4为第四透镜4的焦距。当满足上述关系式时,第四透镜4产生的像差可以得到很好的校正,以提高整个光学***的成像质量。
所述的手机成像镜头满足以下表达式:0.5<︱(R1+R2)/(R1-R2)︱<1.5,其中,R1为第一透镜1朝物侧一侧表面的曲率半径,R2为第一透镜1朝像侧一侧表面的曲率半径。当︱(R1+R2)/(R1-R2)︱<1.5时,可以控制第一透镜1的正光焦度不会太大,从而限制慧差、场曲以及由第二透镜2产生的色差;当0.5<︱(R1+R2)/(R1-R2)︱时,可以充分优化第一透镜1的边缘部分与孔径光阑200的空间距离,减小手机成像镜头的总长。
所述的手机成像镜头满足以下表达式:0.1<(R3+R4)/(R3-R4)<1.5,其中,R3为第二透镜2朝物侧一侧表面的曲率半径,R4为第二透镜2朝像侧一侧表面的曲率半径。当0.1<(R3+R4)/(R3-R4)时,可以增大第二透镜2朝像侧一侧表面的光焦度,使得慧差、像散、色差等比较容易校正。而且,可以使第二透镜2朝像侧一侧表面的形状趋于平缓,因此通过该表面边缘部分的离轴光束将比较容易优化;当(R3+R4)/(R3-R4)<1.5时,使第二透镜2朝像侧一侧表面的光焦度不会太大,进而使各种像差也可以校正在一个较平衡的状态。
所述的手机成像镜头满足以下表达式:1.0<(R5+R6)/(R5-R6)<2.0,其中,R5为第三透镜3朝物侧一侧表面的曲率半径,R6为第三透镜3朝像侧一侧表面的曲率半径。当1.0<(R5+R6)/(R5-R6)时,第三透镜3的光焦度不会过大,球差及慧差也较容易控制;当(R5+R6)/(R5-R6)<2.0时,可以保证第三透镜3的光焦度足够大,同样可以控制球差及慧差,并且使光学***的总长减小。
所述的第四透镜4朝像侧一侧表面为负光焦度的非球面,并且越接近边缘,负光焦度越小。并且,所述的第四透镜4朝像侧一侧表面曲线上还包括一个拐点。此结构可以保证光线到达像面300的远心性质,还可以优化第二透镜2的光焦度分配,使其在边缘的负光焦度不至于过小,同时也可以校正离轴像差。
所述的第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3和第四透镜4均为塑胶透镜,所述的第一透镜1的材料为APEL5514ML,所述的第二透镜2的材料为OKP-1,所述的第三透镜3的材料为APEL5514ML,所述的第四透镜4的材料为E48R。所述的第一透镜1与第二透镜2之间、第二透镜2与第三透镜3之间、第三透镜3与第四透镜4之间分别设有遮光纸5。所述的第四透镜4与像面300之间还设有隔圈6,隔圈6与镜筒100连接并将第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3和第四透镜4固定在镜筒100内。
本发明是一款小尺寸成像镜头,可以应用于搭载固体感光元件的终端上,如搭载了CCD或CMOS传感器的智能手机。尤其是在智能手机轻薄化的发展趋势下,对此款小尺寸手机成像镜头的需求量将会持续增加。
表1为本发明手机成像镜头的结构参数表
表1
表2为第一透镜1和第二透镜2的各非球面失高与半径R的比值范围
表2
表3为第三透镜3和第四透镜4的各非球面失高与半径R的比值范围
表3
Claims (8)
1.一种手机成像镜头,其特征在于:由镜筒(100)、设在镜筒(100)上的孔径光阑(200)、以及设在镜筒(100)内并从孔径光阑(200)至像侧依次设置的第一透镜(1)、第二透镜(2)、第三透镜(3)和第四透镜(4)组成,所述的第一透镜(1)为正焦距的双凸透镜,所述的第二透镜(2)为负焦距的双凹透镜,所述的第三透镜(3)为正透镜,并且所述的第三透镜(3)朝向物侧的表面为凹面,朝向像侧的表面为凸面,所述的第四透镜(4)为负透镜,并且所述的第四透镜(4)朝向物侧的表面为凹面,朝向像侧的表面为凹面,所述的第一透镜(1)、第二透镜(2)、第三透镜(3)和第四透镜(4)的表面均为非球面,所述的手机成像镜头满足以下表达式:L/2Y<0.9,其中,L为沿光轴方向,第一透镜(1)朝物侧一侧表面与光轴的交点至像面(300)的距离,2Y为像面(300)对角线的长度,像面(300)是长宽比为4:3的长方形平面,所述的第一透镜(1)、第二透镜(2)、第三透镜(3)和第四透镜(4)均为塑胶透镜,所述的第一透镜(1)的材料为APEL5514ML,所述的第二透镜(2)的材料为OKP-1,所述的第三透镜(3)的材料为APEL5514ML,所述的第四透镜(4)的材料为E48R。
2.根据权利要求1所述的手机成像镜头,其特征在于:所述的手机成像镜头满足以下表达式:0.95<F12/F<1.35,其中,F为手机成像镜头的总焦距,F12为第一透镜(1)和第二透镜(2)的组合焦距。
3.根据权利要求1所述的手机成像镜头,其特征在于:所述的手机成像镜头满足以下表达式:0.2<F3/F<0.6,其中,F为手机成像镜头的总焦距,F3为第三透镜(3)的焦距。
4.根据权利要求1所述的手机成像镜头,其特征在于:所述的手机成像镜头满足以下表达式:0.15<︱F4/F︱<0.55,其中,F为手机成像镜头的总焦距,F4为第四透镜(4)的焦距。
5.根据权利要求1所述的手机成像镜头,其特征在于:所述的手机成像镜头满足以下表达式:0.5<︱(R1+R2)/(R1-R2)︱<1.5,其中,R1为第一透镜(1)朝物侧一侧表面的曲率半径,R2为第一透镜(1)朝像侧一侧表面的曲率半径。
6.根据权利要求1所述的手机成像镜头,其特征在于:所述的手机成像镜头满足以下表达式:0.1<(R3+R4)/(R3-R4)<1.5,其中,R3为第二透镜(2)朝物侧一侧表面的曲率半径,R4为第二透镜(2)朝像侧一侧表面的曲率半径。
7.根据权利要求1所述的手机成像镜头,其特征在于:所述的手机成像镜头满足以下表达式:1.0<(R5+R6)/(R5-R6)<2.0,其中,R5为第三透镜(3)朝物侧一侧表面的曲率半径,R6为第三透镜(3)朝像侧一侧表面的曲率半径。
8.根据权利要求1所述的手机成像镜头,其特征在于:所述的第四透镜(4)朝像侧一侧表面为负光焦度的非球面,并且越接近边缘,负光焦度越小,并且,所述的第四透镜4朝像侧一侧表面曲线上还包括一个拐点。
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