CN109782419A - 一种广角高解析度镜头 - Google Patents

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吴琪
金兑映
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Abstract

本发明涉及一种广角高解析度镜头，其技术要点是，沿光轴由物侧到像侧依序包含：物侧面为凹面且具有负折射力的第一透镜P1、物侧面为凸面且具有正折射力的第二透镜P2、物、像双侧均为凸面且具有正折射力的第三透镜P3、像侧面为凸面且具有负折射力的第四透镜P4、物侧面近轴处为凸面且具有正折射力的第五透镜P5；所述第二透镜P2和第三透镜P3之间设有光阑，第四透镜P4的物像两侧至少有一个面为非球面，第五透镜P5的物像两侧至少有一个面为非球面，所述第一、第二、第三、第四、第五透镜P1、P2、P3、P4、P5均为非球面塑料镜片。通过采用五片式非球面塑料镜片构成的光学***，实现高解析度、大视场角的特点。

Description

一种广角高解析度镜头
技术领域
本发明涉及光学***，特别是一种广角高解析度镜头，适用于全面屏、刘海屏、双面屏等高像素手机后置镜头。
背景技术
随着智能手机拍照功能和拍摄模式的不断创新，人们对手机后置摄像头拍摄功能的需求已经不仅仅的局限于高解析力、大光圈，而是向着更新颖的方向—广角端发展。
随着电子市场日益变化的发展趋势，除了对高解析力、大光圈和超薄型等特点提出很高要求之外，大视场角同样是值得关注的一个发展方向。目前市场上主流镜头的视场角一般在70°～80°之间，为符合电子市场的实用需求，在满足高解析力、大光圈和超薄型等基础之上，急需设计出具有大视场角的手机镜头。
发明内容
本发明的目的是为了提供一种符合当今市场需求的广角高解析度镜头，采用五片式非球面塑料镜片构成的光学***，实现高解析度、大视场角的特点。
本发明的技术方案是：
一种广角高解析度镜头，其技术要点是，沿光轴由物侧到像侧依序包含：物侧面为凹面且具有负折射力的第一透镜P1、物侧面为凸面且具有正折射力的第二透镜P2、物、像双侧均为凸面且具有正折射力的第三透镜P3、像侧面为凸面且具有负折射力的第四透镜P4、物侧面近轴处为凸面且具有正折射力的第五透镜P5；所述第二透镜P2和第三透镜P3之间设有光阑，第四透镜P4的物像两侧至少有一个面为非球面，第五透镜P5的物像两侧至少有一个面为非球面，所述第一、第二、第三、第四、第五透镜P1、P2、P3、P4、P5均为非球面塑料镜片，其中第二透镜P2材质的折射率N2和第四透镜P4材质的折射率N4均大于1.66。
上述的一种广角高解析度镜头，还满足如下条件式：
TTL/ImgH<1.85
-0.2<R1/R2<-0.05
0.35<CT1/CT2<0.55
其中，TTL为所述广角高解析度镜头的光学总长，ImgH为所述广角高解析度镜头的成像面上有效像素区域对角线长的一半，R1、R2分别为第一透镜P1的物侧面与像侧面的曲率半径,CT1为第二透镜P2和第三透镜P3在光轴上的空气间距，CT2为第三透镜P3的中心厚度。此条件用来限制光学***的总长、第一、三透镜的形状和光焦度，有助于控制***像差，并使得第一透镜易于加工，提升成像品质。
上述的一种广角高解析度镜头，还满足如下条件式：
Efl/Yh<0.9
其中，Efl为所述广角高解析度镜头的有效焦距，Yh为所述广角高解析度镜头的最大像高。此条件用来限制镜头光焦度，有助于控制***像差，易于加工。
上述的一种广角高解析度镜头，还满足以下条件式：
0.4<R3/R4<0.75
0.2<R5/R6<0.45
其中，R3、R4分别为第二透镜P2的物侧面与像侧面的曲率半径,R5、R6分别为第五透镜P5的物侧面与像侧面的曲率半径。此条件用来限制第二透镜、第五透镜的形状和光焦度，有助于控制***像差，并使得第一透镜易于加工，提升成像品质。
上述的一种广角高解析度镜头，还满足以下条件式：
0.05<CT3/CT4<0.15
其中，CT3为第四透镜P4到第五透镜P5在光轴上的空气间距，CT4为第五透镜P5的中心厚度。此条件用来限制第五透镜的厚度以及第四透镜与第五透镜之间空隙的关系，易于加工及组装，提升成像品质。
上述的一种广角高解析度镜头，还满足以下条件式：
0.55<ET1/ET2<0.7
0.62<ET3/ET4<0.75
其中，ET1为第三透镜P3的边缘厚度，ET2为第三透镜P3到第四透镜P4的边缘空气间隔,ET3为第四透镜P4的边缘厚度，ET4为第四透镜P4到第五透镜P5的边缘空气间隔。此条件用来限制第三透镜的边缘厚度以及第三透镜与第四透镜之间边缘空隙，第四透镜的边缘厚度以及第四透镜与第五透镜之间边缘空隙，使得第三、四透镜易于加工及组装，提升成像品质。
上述的一种广角高解析度镜头，还满足以下条件式：
|SAG41/SD41|≧0.5
其中，SAG41为第四透镜P4物侧面的矢高，SD41为第四透镜P4物侧面的最大有效半径。此条件用来限制第四透镜的形状和孔径大小，使得第四透镜更加小型化。
上述的一种广角高解析度镜头，还满足以下条件式：
-1.15<f1/f<-0.93
1.55<f2/f<1.7
1.8<f4/f<1.95
其中，第一透镜P1的焦距为f1,第二透镜P2的焦距为f2，第四透镜P4的焦距为f4，所述广角高解析度镜头的焦距为f。满足此公式可以合理分配第一透镜、第二透镜和第四透镜的形状和光焦度，有助于控制***像差，易于加工，提升成像品质。
上述的一种广角高解析度镜头，还满足以下条件式：
FBL/TTL<0.25
其中，FBL为所述广角高解析度镜头的后焦，TTL为所述广角高解析度镜头的光学总长。此条件用于限制后焦的长度占整个光学***的长度。
上述的一种广角高解析度镜头，第一、第二、第三、第四、第五透镜P1、P2、P3、P4、P5均采用偶次非球面塑料镜片，非球面系数满足如下方程：
Z＝cy2/[1+{1－(1+k)c2y2}+1/2]+A4y4+A6y6+A8y8+A10y10+A12y12+A14y14
其中，Z为非球面矢高，c为非球面近轴曲率，y为镜头口径，k为圆锥系数，A4为4次非球面系数，A6为6次非球面系数，A8为8次非球面系数，A10为10次非球面系数，A12为12次非球面系数，A14为14次非球面系数。
本发明的有益效果是：
通过采用上述5片式非球面塑料镜片构成的光学***，实现光学总长小于4.1mm，光圈值为F2.2的明亮镜头，对于较暗的环境下摄像也有很好的表现，最大像圆为匹配“4H7”Sensor像素尺寸为1.12um时，像素可达800万。
附图说明
图1是实施例1中镜头的二维图；
图2是实施例1中镜头的光路图；
图3是实施例1中镜头的色差图；
图4是实施例1中镜头的像散场曲特征曲线；
图5是实施例1中镜头的光学畸变曲线；
图6是实施例2中镜头的光路图；
图7是实施例2中镜头的色差图；
图8是实施例2中镜头的像散场曲特征曲线；
图9是实施例2中镜头的光学畸变曲线。
具体实施方式
实施例1
如图1、图2所示，该广角高解析度镜头，沿光轴由物侧到像侧依序包含：物、像两侧面均为凹面且具有负折射力的第一透镜P1；物侧面为凸面、像侧面为凹面且具有正折射力的第二透镜P2；物、像双侧均为凸面且具有正折射力的第三透镜P3；物侧面为凹面、像侧面为凸面且具有负折射力的第四透镜P4；物侧面近轴处为凸面、像侧面近轴处为凹面且具有正折射力的第五透镜P5。所述第二透镜P2和第三透镜P3之间设有光阑。本实施例中，第四透镜P4的物像两侧均为非球面，第五透镜P5的物像两侧均为非球面。
该广角高解析度镜头，还满足如下条件式：
TTL/ImgH<1.85
-0.2<R1/R2<-0.05
0.35<CT1/CT2<0.55
Efl/Yh<0.9
0.4<R3/R4<0.75
0.2<R5/R6<0.45
0.05<CT3/CT4<0.15
0.55<ET1/ET2<0.7
0.62<ET3/ET4<0.75
|SAG41/SD41|≧0.5
-1.15<f1/f<-0.93
1.55<f2/f<1.7
1.8<f4/f<1.95
FBL/TTL<0.25
其中，TTL为所述广角高解析度镜头的光学总长，ImgH为所述广角高解析度镜头的成像面上有效像素区域对角线长的一半，R1、R2分别为第一透镜P1的物侧面与像侧面的曲率半径,CT1为第二透镜P2和第三透镜P3在光轴上的空气间距，CT2为第三透镜P3的中心厚度；Efl为所述广角高解析度镜头的有效焦距，Yh为所述广角高解析度镜头的最大像高；R3、R4分别为第二透镜P2的物侧面与像侧面的曲率半径,R5、R6分别为第五透镜P5的物侧面与像侧面的曲率半径；CT3为第四透镜P4到第五透镜P5在光轴上的空气间距，CT4为第五透镜P5的中心厚度；ET1为第三透镜P3的边缘厚度，ET2为第三透镜P3到第四透镜P4的边缘空气间隔,ET3为第四透镜P4的边缘厚度，ET4为第四透镜P4到第五透镜P5的边缘空气间隔；SAG41为第四透镜P4物侧面的矢高，SD41为第四透镜P4物侧面的最大有效半径；第一透镜P1的焦距为f1,第二透镜P2的焦距为f2，第四透镜P4的焦距为f4，所述广角高解析度镜头的焦距为f；FBL为所述广角高解析度镜头的后焦，TTL为所述广角高解析度镜头的光学总长。
该广角高解析度镜头，第一、第二、第三、第四、第五透镜P1、P2、P3、P4、P5均采用偶次非球面塑料镜片，非球面系数满足如下方程：
Z＝cy2/[1+{1－(1+k)c2y2}+1/2]+A4y4+A6y6+A8y8+A10y10+A12y12+A14y14
其中，Z为非球面矢高，c为非球面近轴曲率，y为镜头口径，k为圆锥系数，A4为4次非球面系数，A6为6次非球面系数，A8为8次非球面系数，A10为10次非球面系数，A12为12次非球面系数，A14为14次非球面系数。
本实施例中，镜头的设计参数请参照表1(a)和表1(b)
表1(a)
表1(b)
本实施例中，光学总长TTL为4.1mm，TTL/ImgH的值为1.78；R1/R2的值为-0.08；
CT1为0.2015，CT1/CT2的值为0.375；
Efl的值为1.944，Efl/Yh的值为0.81；
R3/R4的值为0.45；R5/R6的值为0.224；
CT3为0.0859，CT3/CT4的值为0.1；
ET1的值为0.35，ET1/ET2的值为0.67；
SAG41的值为0.388，SAG41/SD41的值为0.52；
f的值为1.68、f1/f的值为-1.07、f2/f的值为1.6、f4/f值为1.854；
FBL/TTL的值为0.185。
本实施例实现全视场角为120°、光圈FNO.值为2.2、像高和TTL比率为0.56的光学***。
如图1、图2所示，该广角镜头的镜片形状旋转对称，便于成型生产加工。而且镜片间距合理，便于后期的结构设计。
如图3所示，是本实施例中广角镜头的色差图，可以反映***对色差的校正情况，其曲线靠近中心的Y轴，证明***的色差小，成像的分辨率好。
如图4所示，是本实施例中广角镜头的像散场曲特征曲线，场曲校正的很好，成像没有呈现边缘模糊现象。
如图5所示，是本实施例中广角镜头的光学畸变曲线，曲线靠近Y轴，说明畸变小，成像的质量好。
实施例2
本实施例中，镜头的结构组成和设置同实施例1，具体设计参数请参照表2(a)和表2(b)。
表2(a)
表2(b)
本实施例中，光学总长TTL为4.1mm，TTL/ImgH的值为1.78；R1/R2的值为-0.16；
CT1为0.2417，CT1/CT2的值为0.47；
Efl的值为2.04，Efl/Yh的值为0.85；
R3/R4的值为0.704；R5/R6的值为0.43；
CT3为0.0659，CT3/CT4的值为0.08；
ET1的值为0.38，ET1/ET2的值为0.58；
SAG41的值为0.4，SAG41/SD41的值为0.505；
f的值为1.75、f1/f的值为-1.05、f2/f的值为1.625、f4/f值为1.923；
FBL/TTL的值为0.165。
本实施例实现全视场角为120°、光圈FNO.值为2.2、像高和TTL比率为0.56的光学***。
如图6所示，该广角镜头的镜片形状旋转对称，便于成型生产加工。而且镜片间距合理，便于后期的结构设计。
如图7所示，是本实施例中广角镜头的色差图，可以反映***对色差的校正情况，其曲线靠近中心的Y轴，证明***的色差小，成像的分辨率好。
如图8所示，是本实施例中广角镜头的像散场曲特征曲线，场曲校正的很好，成像没有呈现边缘模糊现象。
如图9所示，是本实施例中广角镜头的光学畸变曲线，曲线靠近Y轴，说明畸变小，成像的质量好。

Claims (10)

1.一种广角高解析度镜头，其特征在于，沿光轴由物侧到像侧依序包含：物侧面为凹面且具有负折射力的第一透镜P1、物侧面为凸面且具有正折射力的第二透镜P2、物、像双侧均为凸面且具有正折射力的第三透镜P3、像侧面为凸面且具有负折射力的第四透镜P4、物侧面近轴处为凸面且具有正折射力的第五透镜P5；所述第二透镜P2和第三透镜P3之间设有光阑，第四透镜P4的物像两侧至少有一个面为非球面，第五透镜P5的物像两侧至少有一个面为非球面，所述第一、第二、第三、第四、第五透镜P1、P2、P3、P4、P5均为非球面塑料镜片，其中第二透镜P2材质的折射率N2和第四透镜P4材质的折射率N4均大于1.66。
2.根据权利要求1所述的一种广角高解析度镜头，其特征在于，还满足如下条件式：
TTL/ImgH<1.85
-0.2<R1/R2<-0.05
0.35<CT1/CT2<0.55
其中，TTL为所述广角高解析度镜头的光学总长，ImgH为所述广角高解析度镜头的成像面上有效像素区域对角线长的一半，R1、R2分别为第一透镜P1的物侧面与像侧面的曲率半径,CT1为第二透镜P2和第三透镜P3在光轴上的空气间距，CT2为第三透镜P3的中心厚度。
3.根据权利要求1所述的一种广角高解析度镜头，其特征在于，还满足如下条件式：
Efl/Yh<0.9
其中，Efl为所述广角高解析度镜头的有效焦距，Yh为所述广角高解析度镜头的最大像高。
4.根据权利要求1所述的一种广角高解析度镜头，其特征在于，还满足以下条件式：
0.4<R3/R4<0.75
0.2<R5/R6<0.45
其中，R3、R4分别为第二透镜P2的物侧面与像侧面的曲率半径,R5、R6分别为第五透镜P5的物侧面与像侧面的曲率半径。
5.根据权利要求1所述的一种广角高解析度镜头，其特征在于，还满足以下条件式：
0.05<CT3/CT4<0.15
其中，CT3为第四透镜P4到第五透镜P5在光轴上的空气间距，CT4为第五透镜P5的中心厚度。
6.根据权利要求1所述的一种广角高解析度镜头，其特征在于，还满足以下条件式：
0.55<ET1/ET2<0.7
0.62<ET3/ET4<0.75
其中，ET1为第三透镜P3的边缘厚度，ET2为第三透镜P3到第四透镜P4的边缘空气间隔,ET3为第四透镜P4的边缘厚度，ET4为第四透镜P4到第五透镜P5的边缘空气间隔。
7.根据权利要求1所述的一种广角高解析度镜头，其特征在于，还满足以下条件式：
|SAG41/SD41|≧0.5
其中，SAG41为第四透镜P4物侧面的矢高，SD41为第四透镜P4物侧面的最大有效半径。
8.根据权利要求1所述的一种广角高解析度镜头，其特征在于，还满足以下条件式：
-1.15<f1/f<-0.93
1.55<f2/f<1.7
1.8<f4/f<1.95
其中，第一透镜P1的焦距为f1,第二透镜P2的焦距为f2，第四透镜P4的焦距为f4，所述广角高解析度镜头的焦距为f。
9.根据权利要求1所述的一种广角高解析度镜头，其特征在于，还满足以下条件式：
FBL/TTL<0.25
其中，FBL为所述广角高解析度镜头的后焦，TTL为所述广角高解析度镜头的光学总长。
10.根据权利要求1所述的一种广角高解析度镜头，其特征在于，第一、第二、第三、第四、第五透镜P1、P2、P3、P4、P5均采用偶次非球面塑料镜片，非球面系数满足如下方程：
Z＝cy2/[1+{1－(1+k)c2y2}+1/2]+A4y4+A6y6+A8y8+A10y10+A12y12+A14y14
其中，Z为非球面矢高，c为非球面近轴曲率，y为镜头口径，k为圆锥系数，A4为4次非球面系数，A6为6次非球面系数，A8为8次非球面系数，A10为10次非球面系数，A12为12次非球面系数，A14为14次非球面系数。
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