CN109782420A - 广角高解析度镜头 - Google Patents

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、物侧面和像侧面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；光阑设于第二透镜P2和第三透镜P3之间，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，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。通过采用以上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

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、物侧面和像侧面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；光阑设于第二透镜P2和第三透镜P3之间，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。

上述的广角高解析度镜头，还满足如下条件式：

TTL/ImgH<2

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。此条件用来限制光学***的总长和像高，有助于镜头长度更短，提升镜头品质。

上述的广角高解析度镜头，还满足如下条件式：

0.6<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。

上述的广角高解析度镜头，还满足如下条件式：

-13<R1/R2<-11

其中，R1、R2分别为第一透镜P1的物侧面与像侧面的曲率半径。此条件用来限制第一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。

上述的广角高解析度镜头，还满足如下条件式：

5.5<CT1/CT2<12.5

7<ET1/ET2<9.5

其中，CT1为第三透镜P3的中心厚度，CT2为第三透镜P3和第四透镜P4在光轴上的空气间距，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。此条件用来限制第三透镜的厚度以及第三透镜与第四透镜之间空隙的关系，使得第三透镜易于加工及组装，提升成像品质。

上述的广角高解析度镜头，还满足如下条件式：

|SAG41/SD41|≧0.44；

其中，SAG41为第四透镜P4的物侧面的矢高，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。

上述的广角高解析度镜头，所述第一透镜P1的像侧面为凹面。满足此公式可以合理分配第一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。

上述的广角高解析度镜头，还满足如下条件式：

0.37<R3/R4<2

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。此条件用来限制第二透镜的形状和光焦度，有助于控制***像差，并使得第二透镜易于加工，提升成像品质。

上述的广角高解析度镜头，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：

采用上述五片式非球面塑料镜片构成的光学***，实现视场角达到120度、光学总长小于4.57mm、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MTF传递函数曲线图(光学传递函数)；

图4是实施例1中镜头的离焦曲线；

图5是实施例1中镜头的像散场曲特征曲线和光学畸变曲线；

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MTF传递函数曲线图(光学传递函数)；

图8是实施例3中镜头的离焦曲线；

图9是实施例3中镜头的像散场曲特征曲线和光学畸变曲线。

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；物侧面和像侧面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。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、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<2

0.6<Efl/Yh<0.9

-13<R1/R2<-11

5.5<CT1/CT2<12.5

7<ET1/ET2<9.5

|SAG41/SD41|≧0.44；

0.37<R3/R4<2

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；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；R1、R2分别为第一透镜P1的物侧面与像侧面的曲率半径；CT1为第三透镜P3的中心厚度，CT2为第三透镜P3和第四透镜P4在光轴上的空气间距，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；SAG41为第四透镜P4的物侧面的矢高，SD41为第四透镜P4物侧面的最大有效半径；R3、R4分别为第二透镜P2的物侧面与像侧面的曲率半径。

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4.57mm，TTL/ImgH为1.987；

Efl为1.525，Efl/Yh的值为0.875；

R1/R2的值为-12.9，R3/R4的值为0.377；

CT1为1.145,CT2为0.0943，CT1/CT2的值为12.1；

ET1为0.72，ET2为0.077，ET1/ET2的值为9.35；

SAG41为0.25，SD41为0.56，|SAG41/SD41|的值为0.446。

本实施例，最终实现全视场角为120°，光圈FNO.值为2.2的光学***。

如图1、图2所示，该光学***的镜片形状较好，便于成型生产；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MTF传递函数曲线图(光学传递函数)，可以综合反映***的成像质量，其曲线形状越平滑，且相对X轴的高度越高，证明***的成像质量越好,本发明广角镜头具有较高的清晰度。

如图4所示，是本实施例中广角镜头的离焦曲线，分别表示0视场、0.4视场、0.6视场、0.8视场和1.0视场的光学性能和离焦量。本发明广角镜头的离焦曲线的曲线峰值距离中心点近，表示光学性能好，场曲小。

如图5所示，是本实施例中广角镜头的像散场曲特征曲线和光学畸变曲线，大视场角镜头的场曲校正的很好。成像没有呈现边缘模糊现象。畸变曲线中，曲线越靠近Y轴，说明畸变越小，成像的质量越好，但是对于广角镜头，边缘畸变会相对大一些。

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4.57mm，TTL/ImgH为1.87；

Efl为1.525，Efl/Yh的值为0.625；

R1/R2的值为-11.18，R3/R4的值为1.86；

CT1为1.074,CT1/CT2的值为5.72；

ET1为0.69，ET1/ET2的值为7.18；

SAG41为0.235，SD41为0.52，|SAG41/SD41|的值为0.45。

本实施例，最终实现全视场角为120°，光圈FNO.值为2.2的光学***。

如图6所示，该光学***的镜片形状较好，便于成型生产；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MTF传递函数曲线图(光学传递函数)，可以综合反映***的成像质量，其曲线形状越平滑，且相对X轴的高度越高，证明***的成像质量越好,本发明广角镜头具有较高的清晰度。

如图8所示，是本实施例中广角镜头的离焦曲线，分别表示0视场、0.4视场、0.6视场、0.8视场和1.0视场的光学性能和离焦量。本发明广角镜头的离焦曲线的曲线峰值距离中心点近，表示光学性能好，场曲小。

如图9所示，是本实施例中广角镜头的像散场曲特征曲线和光学畸变曲线。大视场角镜头的场曲校正的很好。成像没有呈现边缘模糊现象。畸变曲线中，曲线越靠近Y轴，说明畸变越小，成像的质量越好，但是对于广角镜头，边缘畸变会相对大一些。

Claims (9)

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、物侧面和像侧面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；光阑设于第二透镜P2和第三透镜P3之间，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所述的广角高解析度镜头，其特征在于，还满足如下条件式：

TTL/ImgH<2

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。

3.根据权利要求1所述的广角高解析度镜头，其特征在于，还满足如下条件式：

0.6<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所述的广角高解析度镜头，其特征在于，还满足如下条件式：

-13<R1/R2<-11

其中，R1、R2分别为第一透镜P1的物侧面与像侧面的曲率半径。

5.根据权利要求1所述的广角高解析度镜头，其特征在于，还满足如下条件式：

5.5<CT1/CT2<12.5

7<ET1/ET2<9.5

其中，CT1为第三透镜P3的中心厚度，CT2为第三透镜P3和第四透镜P4在光轴上的空气间距，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。

6.根据权利要求1所述的广角高解析度镜头，其特征在于，还满足如下条件式：

|SAG41/SD41|≧0.44；

其中，SAG41为第四透镜P4的物侧面的矢高，SD41为第四透镜P4物侧面的最大有效半径。

7.根据权利要求1所述的广角高解析度镜头，其特征在于，所述第一透镜P1的像侧面为凹面。

8.根据权利要求1所述的广角高解析度镜头，其特征在于，还满足如下条件式：

0.37<R3/R4<2

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。

9.根据权利要求1所述的广角高解析度镜头，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。