CN110351459B - 用于手机摄像的微距成像*** - Google Patents

Abstract

一种用于手机摄像的微距成像***，包括沿光轴由物侧至像侧顺序设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜及红外截止滤光片，第二透镜的物侧面与第三透镜的像侧面之间于光轴上的距离定义为ZD，第一透镜的焦距定义为f1，用于手机摄像的微距成像***满足条件式(1)，所述条件式(1)为：0.25＜ZD/f1＜1，通过合理设置各透镜的光焦度、表面类型、曲率半径、沿光轴的中心厚度、各透镜之间的轴上间距，使用于手机摄像的微距成像***能适配于各电子成像模块装置，该成像***专门针对微距拍摄进行优化，可用在双摄或多摄中作为副摄微距镜头使用，在常规4cm微距拍摄的基础上进一步提升至1.0cm～4.0cm清晰的成像效果，特地采用小光圈设计来保证成像***获得更广的景深范围。

Description

用于手机摄像的微距成像***

技术领域

本发明涉及成像设备生产技术领域，特别是涉及一种用于手机摄像的微距成像***。

背景技术

微距摄影是指摄像设备通过镜头的光学能力，拍摄与实际物体等大(1：1) 或比实际物体稍小的图像。例如要拍摄一朵直径为21.6mm的花朵，它能填充 35mm胶片(斜线长度为43.3mm)的一半面积。在照片中，花朵被放大的倍率为 43.3：21.6，即2:1(2倍)。微距摄影的放大倍率通常在1倍到50倍之间，严格来说应该在1倍到10倍之间。

“微距”意为在较近距离以大倍率进行的拍摄，人眼往往对近于15cm的物体就看不清了，而专业微距镜头的光学校正按近拍的需要进行设计。按德国的工业标准，成像比例大于1∶1的称为微距摄影范畴。美国《当代摄影词典》中的定义是这样解释的∶“通过相机拍摄1∶1或更大影像比的摄影”。这里所说的比率指底片影像大小与实物之间的比例关系，35毫米相机标准镜头最大拍摄比率为1∶10。事实上在摄影界国际公认的说法是，拍摄1∶1～1∶4左右影像比的都属微距摄影，而达到10∶1～200∶1则属显微摄影。

随着智能手机的普及，用手机随时随地的拍照成为了人们生活的一部分。但是相对于专业相机，智能手机在很多功能上仍旧显得不足，例如当用手机进行微距拍摄时，往往放大倍数过小或者微距拍摄不够清晰。原因在于一般手机的拍摄镜头主要是针对常规焦段进行设计的，没有兼顾短焦微距时的清晰度问题；为了解决这个问题，有一些厂家试图在手机上外接一个镜头来进行微距拍摄，这样做虽然能实现微距功能，但是手机作为我们随身携带的一个多媒体通讯工具，便携性是首要考虑的问题。用户不会也不愿意始终带一个镜头在身边。

由此可见，如果能在手机上方便快捷的实现微距拍摄功能，那么就会给用户带来一个极好的使用体验。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于手机摄像的微距成像***，用以专门针对微距拍摄进行优化，可用在双摄或多摄中作为副摄微距镜头使用，在常规4cm 微距拍摄的基础上进一步提升至1.0cm～4.0cm清晰的成像效果，同时特地采用小光圈设计来保证成像***获得更广的景深范围。

一种用于手机摄像的微距成像***，沿光轴由物侧至像侧顺序包括顺序排列设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜及红外截止滤光片，

所述第二透镜的物侧面与所述第三透镜的像侧面之间于光轴上的距离定义为ZD，所述第一透镜的焦距定义为f1，所述用于手机摄像的微距成像***满足条件式(1)，

其中，所述条件式(1)为：0.25＜ZD/f1＜1。

在其中一个实施例中，所述用于手机摄像的微距成像***的焦距定义为f，所述第一透镜的物侧表面曲率半径定义为R11，所述用于手机摄像的微距成像***满足条件式(2)，

其中，所述条件式(2)为：0<f/R11<7。

在其中一个实施例中，所述第二透镜的物侧表面曲率半径定义为R21，所述第三透镜的像侧表面曲率半径定义为R32，所述用于手机摄像的微距成像***满足条件式(3)，

其中，所述条件式(3)为：-50<R21/R32<10。

在其中一个实施例中，所述第二透镜的像侧表面曲率半径定义为R22，所述第三透镜的物侧表面曲率半径定义为R31，所述用于手机摄像的微距成像***满足条件式(4)，

其中，所述条件式(4)为：-12<R22/R31<-2。

在其中一个实施例中，所述用于手机摄像的微距成像***沿光轴的总厚度定义为ΣCT，第一透镜沿光轴的中心厚度定义为CT1，所述用于手机摄像的微距成像***满足条件式(5)，

其中，所述条件式(5)为：CT1/ΣCT<0.29。

上述用于手机摄像的微距成像***通过沿光轴由物侧至像侧顺序设置第一透镜、第二透镜、第三透镜及红外截止滤光片，所述第二透镜的物侧面与所述第三透镜的像侧面之间于光轴上的距离定义为ZD，所述第一透镜的焦距定义为 f1，所述用于手机摄像的微距成像***满足条件式(1)，其中，所述条件式(1) 为：0.25＜ZD/f1＜1，通过合理设置各透镜的光焦度、表面类型、曲率半径、沿光轴的中心厚度、各透镜之间的轴上间距等，以使所述用于手机摄像的微距成像***能够适配于各电子成像模块装置，所述用于手机摄像的微距成像***的三个透镜及红外截止滤光片构成的光学成像***的各透镜的面形结构与光学参数的最佳化范围的结合，该成像***专门针对微距拍摄进行优化，可用在双摄或多摄中作为副摄微距镜头使用，在常规4cm微距拍摄的基础上进一步提升至 1.0cm～4.0cm清晰的成像效果，同时特地采用小光圈设计来保证成像***获得更广的景深范围。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1A为本发明一实施例的用于手机摄像的微距成像***的结构示意图；

图1B为本发明实施例1的用于手机摄像的微距成像***的结构示意图；

图2A为本实施例1的用于手机摄像的微距成像***的球差曲线；

图2B为本实施例1的用于手机摄像的微距成像***的像散曲线；

图2C为本实施例1的用于手机摄像的微距成像***的畸变曲线；

图2D为本实施例1的用于手机摄像的微距成像***的倍率色差曲线

图3为本发明实施例2的用于手机摄像的微距成像***的结构示意图；

图4A为本实施例2的用于手机摄像的微距成像***的球差曲线；

图4B为本实施例2的用于手机摄像的微距成像***的像散曲线；

图4C为本实施例2的用于手机摄像的微距成像***的畸变曲线；

图4D为本实施例2的用于手机摄像的微距成像***的倍率色差曲线；

图5为本发明实施例3的用于手机摄像的微距成像***的结构示意图；

图6A为本实施例3的用于手机摄像的微距成像***的球差曲线；

图6B为本实施例3的用于手机摄像的微距成像***的像散曲线；

图6C为本实施例3的用于手机摄像的微距成像***的畸变曲线；

图6D为本实施例3的用于手机摄像的微距成像***的倍率色差曲线；

图7为本发明实施例4的用于手机摄像的微距成像***的结构示意图；

图8A为本实施例4的用于手机摄像的微距成像***的球差曲线；

图8B为本实施例4的用于手机摄像的微距成像***的像散曲线；

图8C为本实施例4的用于手机摄像的微距成像***的畸变曲线；

图8D为本实施例4的用于手机摄像的微距成像***的倍率色差曲线；

图9为本发明实施例5的用于手机摄像的微距成像***的结构示意图；

图10A为本实施例5的用于手机摄像的微距成像***的球差曲线；

图10B为本实施例5的用于手机摄像的微距成像***的像散曲线；

图10C为本实施例5的用于手机摄像的微距成像***的畸变曲线；

图10D为本实施例5的用于手机摄像的微距成像***的倍率色差曲线；

图11为本发明实施例6的用于手机摄像的微距成像***的结构示意图；

图12A为本实施例6的用于手机摄像的微距成像***的球差曲线；

图12B为本实施例6的用于手机摄像的微距成像***的像散曲线；

图12C为本实施例6的用于手机摄像的微距成像***的畸变曲线；

图12D为本实施例6的用于手机摄像的微距成像***的倍率色差曲线；

图13A为本实施例6的用于手机摄像的微距成像***的2.5cm拍摄微距下的MTF曲线图；

图13B为本实施例6的用于手机摄像的微距成像***的1.0cm拍摄微距下的MTF曲线图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关发明相关的部分。

应理解的是，在本申请中，当元件或层被描述为在另一元件或层“上”、“连接至”或“联接至”另一元件或层时，其可直接在另一元件或层上、直接连接至或联接至另一元件或层，或者可存在介于中间的元件或层。当元件称为“直接位于”另一元件或层“上”、“直接连接至”或“直接联接至”另一元件或层时，不存在介于中间的元件或层。在说明书全文中，相同的标号指代相同的元件。如本文中使用的，用语“和/或”包括相关联的所列项目中的一个或多个的任何和全部组合。

应理解的是，虽然用语第1、第2或第一、第二等在本文中可以用来描述各种元件、部件、区域、层和/或段，但是这些元件、部件、区域、层和/或段不应被这些用语限制。这些用语仅用于将一个元件、部件、区域、层或段与另一个元件、部件、区域、层或段区分开。因此，在不背离本申请的教导的情况下，下文中讨论的第一元件、部件、区域、层或段可被称作第二元件、部件、区域、层或段。

本文中使用的用辞仅用于描述具体实施方式的目的，并不旨在限制本申请。如在本文中使用的，除非上下文中明确地另有指示，否则没有限定单复数形式的特征也意在包括复数形式的特征。还应理解的是，用语“包括”、“包括有”、“具有”、“包含”和/或“包含有”，当在本说明书中使用时表示存在所陈述的特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件，但不排除存在或添加一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或它们的组。如在本文中使用的，用语“和/或”包括相关联的所列项目中的一个或多个的任何和全部组合。诸如“... 中的至少一个”的表述当出现在元件的列表之后时，修饰整个元件列表，而不是修饰列表中的单独元件。此外，当描述本申请的实施方式时，使用“可以”表示“本申请的一个或多个实施方式”。并且，用语“示例性的”旨在指代示例或举例说明。

除非另外限定，否则本文中使用的所有用语(包括技术用语和科学用语)均具有与本申请所属领域普通技术人员的通常理解相同的含义。还应理解的是，用语(例如在常用词典中定义的用语)应被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义一致的含义，并且将不被以理想化或过度正式意义解释，除非本文中明确如此限定。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

请参阅图1A，其为本发明一实施方式的用于手机摄像的微距成像***的结构示意图，用于手机摄像的微距成像***10沿光轴由物侧至像侧顺序包括顺序排列设置的第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3及红外截止滤光片L4。

本发明的用于手机摄像的微距成像***可以包括由三个透镜及红外截止滤光片构成的光学成像***。即，用于手机摄像的微距成像***可由所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜及所述红外截止滤光片构成。然而，用于手机摄像的微距成像***不仅限于包括三个透镜及红外截止滤光片，而根据需要还可以包括其他构成要素。例如，用于手机摄像的微距成像***还包括调节光量的光圈。此外，靠近所述红外截止滤光片的像侧面上还可顺序设置有像面，所述像面上设置有图像传感器，所述图像传感器可以是现有技术中的各类图像传感器，即，图像传感器是利用光电器件的光电转换功能，将感光面上的光像转换为与光像成相应比例关系的电信号，与光敏二极管，光敏三极管等“点”光源的光敏元件相比，图像传感器是将其受光面上的光像，分成许多小单元，将其转换成可用的电信号的一种功能器件。

如此，外界事物折射的光线顺序通过所述第一透镜、所述第二透镜及所述第三透镜后，经所述红外截止滤光片，入射至所述像面上，经过所述像面上的所述图像传感器传换成可以传导的电信号。

进一步地，所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜及所述红外截止滤光片均为塑料透镜或者玻璃透镜。

其中，所述第一透镜、所述第二透镜及所述第三透镜分别为三个独立的镜片，且每相邻两个透镜之间设置有间隔，即，每相邻两个透镜之间并未相互接合，而是每相邻两个透镜之间设置有空气间距。由于与独立且非接合透镜相比，接合透镜的制程较复杂，特别在两透镜的接合面需拥有高准度的曲面，以便达到两个透镜接合时的高密合度，且在接合的过程中，也可能因偏位而造成粘贴密合度不佳，影响整体光学成像品质，如此，所述用于手机摄像的微距成像***设计成三个独立且非接合的透镜，以改善接合透镜所产生的问题。

请参阅图1A，用于手机摄像的微距成像***沿光轴由物侧至像侧顺序包括三个透镜及红外截止滤光片L1-L4，第一透镜L1具有物侧面S1和像侧面S2；第二透镜L2具有物侧面S3和像侧面S4；第三透镜L3具有物侧面S5和像侧面 S6；红外截止滤光片L4具有物侧面S7和像侧面S8。在本实施例的用于手机摄像的微距成像***中，还可设置有光圈STO以调节进光量。来自物体的光依序穿过各表面S1至S8并最终成像在成像面S9上。所述第二透镜的物侧面与所述第三透镜的像侧面之间于光轴上的距离定义为ZD，所述第一透镜的焦距定义为f1，所述用于手机摄像的微距成像***满足条件式(1)，其中，所述条件式(1) 为：0.25＜ZD/f1＜1。

进一步地，所述用于手机摄像的微距成像***的焦距定义为f，所述第一透镜的物侧表面曲率半径定义为R11，所述用于手机摄像的微距成像***满足条件式(2)，

其中，所述条件式(2)为：0<f/R11<7。

进一步地，所述第二透镜的物侧表面曲率半径定义为R21，所述第三透镜的像侧表面曲率半径定义为R32，所述用于手机摄像的微距成像***满足条件式 (3)，

其中，所述条件式(3)为：-50<R21/R32<10。

进一步地，所述第二透镜的像侧表面曲率半径定义为R22，所述第三透镜的物侧表面曲率半径定义为R31，所述用于手机摄像的微距成像***满足条件式 (4)，

其中，所述条件式(4)为：-12<R22/R31<-2。

进一步地，所述用于手机摄像的微距成像***沿光轴的总厚度定义为ΣCT，第一透镜沿光轴的中心厚度定义为CT1，所述用于手机摄像的微距成像***满足条件式(5)，

其中，所述条件式(5)为：CT1/ΣCT<0.29。

根据本申请的上述实施方式的用于手机摄像的微距成像***可采用多个透镜，例如上文所述的三个。通过合理分配各透镜的光焦度、表面类型、各透镜之间的轴上间距等，可有效增加所述用于手机摄像的微距成像***的有效通光直径，保证镜头的小型化并提高成像品质，并且使得所述用于手机摄像的微距成像***更有利于生产加工。在本申请的实施方式中，各透镜的镜面中的至少一个为非球面镜面。非球面透镜的特点是：从透镜中心到周边曲率是连续变化的。与从透镜中心到周边有恒定曲率的球面透镜不同，非球面透镜具有更佳的曲率半径特性，具有改善歪曲像差及改善像散像差的优点，能够使得视野变得更大而真实。采用非球面透镜后，能够尽可能地消除在成像的时候出现的像差，从而提高成像质量。

下面参照附图进一步描述可适用于上述实施方式的用于手机摄像的微距成像***的具体实施例。

实施例1

以下参照图1B至图2D描述根据本申请实施例1的用于手机摄像的微距成像***。图1B示出了根据本申请实施例1的用于手机摄像的微距成像***的结构示意图。

如图1B所示，用于手机摄像的微距成像***沿光轴由物侧至像侧顺序包括三个透镜及红外截止滤光片L1-L4，第一透镜L1具有物侧面S1和像侧面S2；第二透镜L2具有物侧面S3和像侧面S4；第三透镜L3具有物侧面S5和像侧面 S6；红外截止滤光片L4具有物侧面S7和像侧面S8。在本实施例的用于手机摄像的微距成像***中，还可设置有光圈STO以调节进光量。来自物体的光依序穿过各表面S1至S8并最终成像在成像面S9上。

其中，实施例1的用于手机摄像的微距成像***的整组焦距EFL、全视场角FOV、各透镜的有效焦距f1至f3和第一透镜L1至成像面S9在光轴上的距离TTL系数及焦距与通光孔径的比值Fno，以及所述用于手机摄像的微距成像***的表面类型、曲率半径、厚度、材料及圆锥系数如表1所示：

表1

本实施例采用了三个透镜及红外截止滤光片作为示例，通过合理分配各镜片的光焦度与表面类型，有效扩大镜头的孔径，缩短镜头总长度，保证镜头的有效通光直径与镜头的小型化；同时校正各类像差，提高了镜头的解析度与成像品质。各非球面表面类型x由以下函数关系限定：

所述用于手机摄像的微距成像***的非球面函数关系为：

其中，x为非球面沿光轴方向在高度为h的位置时，距非球面顶点的距离矢高；c为非球面的近轴曲率，c＝1/r(即，近轴曲率c为上表1中曲率半径r的倒数)；k为圆锥系数(在上表1中已给出)；Ai是非球面第i-n阶的修正系数，各镜片面S1-S6的高次项系数A4、A6、A8、A10、A12、A14及A16，如表2所示：

面号

A4

A6

A8

A10

A12

A14

A16

S1

-3.1675228E-01

-3.3160959E+01

-6.5127208E+01

1.8086173E+04

-3.5866009E+05

2.8557991E+06

-8.5142045E+06

S2

1.6755152E+00

-4.2024237E+01

6.1579999E+02

-6.6001026E+03

4.4482719E+04

-1.6745070E+05

2.6480522E+05

S3

4.1025443E-01

1.5481820E+00

-3.7842454E+01

3.2450758E+02

-1.2557408E+03

2.1172123E+03

-1.2237433E+03

S4

-2.2848393E+00

2.6185305E+01

-1.9288444E+02

9.7695885E+02

-2.8316861E+03

4.0832017E+03

-2.2183198E+03

S5

-3.8261040E-01

-1.8469994E+00

7.0523384E+00

3.6793182E+00

-3.8705790E+01

2.3009037E-01

6.8882445E+01

S6

-1.5579734E+00

2.0910583E+00

-9.1330917E-01

-6.0641171E-01

-5.6782090E+00

1.4487603E+01

-9.1998138E+00

表2

图2A示出了实施例1的用于手机摄像的微距成像***的球差曲线，其表示不同孔径角U的光线交光轴于不同点上，相对于理想象点的位置有不同的偏离。图2B示出了实施例1的摄像镜头的像散曲线，其表示子午像面弯曲和弧矢像面弯曲。图2C示出了实施例1的摄像镜头的畸变曲线，其表示不同视角情况下的畸变大小值。图2D示出了实施例1的摄像镜头的倍率色差曲线，其表示光线经由摄像镜头后在成像面上的不同的像高的偏差。根据图2A至图2D可知，实施例1所给出的摄像镜头能够实现良好的成像品质。

实施例2

以下参照图3至图4D描述根据本申请实施例2的用于手机摄像的微距成像***。图3示出了根据本申请实施例2的用于手机摄像的微距成像***的结构示意图。

如图3所示，用于手机摄像的微距成像***沿光轴由物侧至像侧顺序包括三个透镜及红外截止滤光片L1-L4，第一透镜L1具有物侧面S1和像侧面S2；第二透镜L2具有物侧面S3和像侧面S4；第三透镜L3具有物侧面S5和像侧面 S6；红外截止滤光片L4具有物侧面S7和像侧面S8。在本实施例的用于手机摄像的微距成像***中，还可设置有光圈STO以调节进光量。来自物体的光依序穿过各表面S1至S8并最终成像在成像面S9上。

其中，实施例2的用于手机摄像的微距成像***的整组焦距EFL、全视场角FOV、各透镜的有效焦距f1至f3和第一透镜L1至成像面S9在光轴上的距离TTL系数及焦距与通光孔径的比值Fno，以及所述用于手机摄像的微距成像***的表面类型、曲率半径、厚度、材料及圆锥系数如表3所示：

表3

本实施例采用了三个透镜及红外截止滤光片作为示例，通过合理分配各镜片的光焦度与表面类型，有效扩大镜头的孔径，缩短镜头总长度，保证镜头的有效通光直径与镜头的小型化；同时校正各类像差，提高了镜头的解析度与成像品质。各非球面表面类型x由以下函数关系限定：

所述用于手机摄像的微距成像***的非球面函数关系为：

其中，x为非球面沿光轴方向在高度为h的位置时，距非球面顶点的距离矢高；c为非球面的近轴曲率，c＝1/r(即，近轴曲率c为上表3中曲率半径r的倒数)；k为圆锥系数(在上表3中已给出)；Ai是非球面第i-n阶的修正系数，各镜片面S1-S6的高次项系数A4、A6、A8、A10、A12、A14及A16，如表4所示：

面号

A4

A6

A8

A10

A12

A14

A16

S1

-4.2961359E+00

6.1570602E+01

-1.8128137E+03

3.1191253E+04

-3.3180586E+05

1.8687940E+06

-4.4314372E+06

S2

2.5297810E+00

-9.1873931E+01

1.2007095E+03

-1.1645366E+04

6.6784819E+04

-1.7877203E+05

1.2502456E+05

S3

-7.6850301E+00

6.9209018E+01

-4.7707926E+01

-1.5433629E+03

-2.7209612E+03

1.1591238E+05

-4.1896554E+05

S4

-6.7574226E+00

1.1241569E+02

-7.3694312E+02

4.6695241E+03

-2.4362845E+04

8.5535169E+04

-1.5814598E+05

S5

-9.0677120E-01

1.9905492E+01

-1.3062374E+02

2.2429058E+02

6.5667153E+02

-1.6374088E+03

-2.1735399E+03

S6

-1.0208338E+00

5.8774362E+00

-3.8815761E+01

8.0313336E+01

1.7528294E+02

-1.0468026E+03

1.2411965E+03

表4

图4A示出了实施例2的用于手机摄像的微距成像***的球差曲线，其表示不同孔径角U的光线交光轴于不同点上，相对于理想象点的位置有不同的偏离。图4B示出了实施例2的摄像镜头的像散曲线，其表示子午像面弯曲和弧矢像面弯曲。图4C示出了实施例2的摄像镜头的畸变曲线，其表示不同视角情况下的畸变大小值。图4D示出了实施例2的摄像镜头的倍率色差曲线，其表示光线经由摄像镜头后在成像面上的不同的像高的偏差。根据图4A至图4D可知，实施例2所给出的摄像镜头能够实现良好的成像品质。

实施例3

以下参照图5至图6D描述根据本申请实施例3的用于手机摄像的微距成像***。图5示出了根据本申请实施例3的用于手机摄像的微距成像***的结构示意图。

如图5所示，用于手机摄像的微距成像***沿光轴由物侧至像侧顺序包括三个透镜及红外截止滤光片L1-L4，第一透镜L1具有物侧面S1和像侧面S2；第二透镜L2具有物侧面S3和像侧面S4；第三透镜L3具有物侧面S5和像侧面 S6；红外截止滤光片L4具有物侧面S7和像侧面S8。在本实施例的用于手机摄像的微距成像***中，还可设置有光圈STO以调节进光量。来自物体的光依序穿过各表面S1至S8并最终成像在成像面S9上。

其中，实施例3的用于手机摄像的微距成像***的整组焦距EFL、全视场角 FOV、各透镜的有效焦距f1至f3和第一透镜L1至成像面S9在光轴上的距离 TTL系数及焦距与通光孔径的比值Fno，以及所述用于手机摄像的微距成像***的表面类型、曲率半径、厚度、材料及圆锥系数如表5所示：

表5

本实施例采用了三个透镜及红外截止滤光片作为示例，通过合理分配各镜片的光焦度与表面类型，有效扩大镜头的孔径，缩短镜头总长度，保证镜头的有效通光直径与镜头的小型化；同时校正各类像差，提高了镜头的解析度与成像品质。各非球面表面类型x由以下函数关系限定：

所述用于手机摄像的微距成像***的非球面函数关系为：

其中，x为非球面沿光轴方向在高度为h的位置时，距非球面顶点的距离矢高；c为非球面的近轴曲率，c＝1/r(即，近轴曲率c为上表5中曲率半径r的倒数)；k为圆锥系数(在上表5中已给出)；Ai是非球面第i-n阶的修正系数，各镜片面S1-S6的高次项系数A4、A6、A8、A10、A12、A14及A16，如表6所示：

面号

A4

A6

A8

A10

A12

A14

A16

S1

-8.4935037E-01

2.4122638E+00

-8.4360331E+02

2.6181538E+04

-3.6404166E+05

2.4012208E+06

-6.1727825E+06

S2

-3.0503772E+00

2.4018185E+01

-2.5445598E+02

1.8967737E+03

-9.2513430E+03

2.6080828E+04

-3.1335402E+04

S3

-1.8793592E+00

1.2021650E+01

-8.7506059E+01

5.2933001E+02

-1.6427457E+03

2.5150542E+03

-1.5436744E+03

S4

-2.6232917E+00

1.8298803E+01

-1.2106020E+02

5.7801482E+02

-1.5955812E+03

2.4516876E+03

-1.6300938E+03

S5

-9.9546881E-01

7.4158111E-01

-2.2714933E+00

7.7696933E+00

-1.3795917E+01

1.2285720E+01

-4.4394640E+00

S6

-1.0820340E+00

1.0815274E+00

-8.8124173E-01

5.0273032E-01

-1.9241029E-01

4.4316795E-02

-4.8713782E-03

表6

图6A示出了实施例3的用于手机摄像的微距成像***的球差曲线，其表示不同孔径角U的光线交光轴于不同点上，相对于理想象点的位置有不同的偏离。图6B示出了实施例3的摄像镜头的像散曲线，其表示子午像面弯曲和弧矢像面弯曲。图6C示出了实施例3的摄像镜头的畸变曲线，其表示不同视角情况下的畸变大小值。图6D示出了实施例3的摄像镜头的倍率色差曲线，其表示光线经由摄像镜头后在成像面上的不同的像高的偏差。根据图6A至图6D可知，实施例3所给出的摄像镜头能够实现良好的成像品质。

实施例4

以下参照图7至图8D描述根据本申请实施例4的用于手机摄像的微距成像***。图7示出了根据本申请实施例4的用于手机摄像的微距成像***的结构示意图。

如图7所示，用于手机摄像的微距成像***沿光轴由物侧至像侧顺序包括三个透镜及红外截止滤光片L1-L4，第一透镜L1具有物侧面S1和像侧面S2；第二透镜L2具有物侧面S3和像侧面S4；第三透镜L3具有物侧面S5和像侧面 S6；红外截止滤光片L4具有物侧面S7和像侧面S8。在本实施例的用于手机摄像的微距成像***中，还可设置有光圈STO以调节进光量。来自物体的光依序穿过各表面S1至S8并最终成像在成像面S9上。

其中，实施例4的用于手机摄像的微距成像***的整组焦距EFL、全视场角 FOV、各透镜的有效焦距f1至f3和第一透镜L1至成像面S9在光轴上的距离 TTL系数及焦距与通光孔径的比值Fno，以及所述用于手机摄像的微距成像***的表面类型、曲率半径、厚度、材料及圆锥系数如表7所示：

表7

本实施例采用了三个透镜及红外截止滤光片作为示例，通过合理分配各镜片的光焦度与表面类型，有效扩大镜头的孔径，缩短镜头总长度，保证镜头的有效通光直径与镜头的小型化；同时校正各类像差，提高了镜头的解析度与成像品质。各非球面表面类型x由以下函数关系限定：

所述用于手机摄像的微距成像***的非球面函数关系为：

其中，x为非球面沿光轴方向在高度为h的位置时，距非球面顶点的距离矢高；c为非球面的近轴曲率，c＝1/r(即，近轴曲率c为上表7中曲率半径r的倒数)；k为圆锥系数(在上表7中已给出)；Ai是非球面第i-n阶的修正系数，各镜片面S1-S6的高次项系数A4、A6、A8、A10、A12、A14及A16，如表8所示：

面号

A4

A6

A8

A10

A12

A14

A16

S1

7.6547246E-01

-9.4968012E+01

1.5420119E+03

1.1234785E+03

-3.4563998E+05

3.7762728E+06

-1.2945806E+07

S2

1.1945895E-01

-2.2740120E+01

4.1538050E+02

-4.7055741E+03

3.1766400E+04

-1.2224112E+05

2.0923555E+05

S3

-4.9995253E+00

3.7946288E+01

-2.3184421E+02

8.4894456E+02

-9.9589977E+02

-1.3339467E+03

2.7931843E+03

S4

-5.1895629E+00

3.7628614E+01

-2.2810173E+02

1.0013918E+03

-2.7657153E+03

4.6878869E+03

-3.6555350E+03

S5

-7.2951855E-01

-8.9036313E-01

4.9550299E+00

-8.7096635E+00

7.6475229E+00

-3.3076048E+00

5.6116007E-01

S6

-1.9450864E+00

2.8653467E+00

-3.5473146E+00

3.0194016E+00

-1.6779699E+00

5.3656393E-01

-7.5230518E-02

表8

图8A示出了实施例4的用于手机摄像的微距成像***的球差曲线，其表示不同孔径角U的光线交光轴于不同点上，相对于理想象点的位置有不同的偏离。图8B示出了实施例4的摄像镜头的像散曲线，其表示子午像面弯曲和弧矢像面弯曲。图8C示出了实施例4的摄像镜头的畸变曲线，其表示不同视角情况下的畸变大小值。图8D示出了实施例4的摄像镜头的倍率色差曲线，其表示光线经由摄像镜头后在成像面上的不同的像高的偏差。根据图8A至图8D可知，实施例4所给出的摄像镜头能够实现良好的成像品质。

实施例5

以下参照图9至图10D描述根据本申请实施例5的用于手机摄像的微距成像***。图9示出了根据本申请实施例5的用于手机摄像的微距成像***的结构示意图。

如图9所示，用于手机摄像的微距成像***沿光轴由物侧至像侧顺序包括三个透镜及红外截止滤光片L1-L4，第一透镜L1具有物侧面S1和像侧面S2；第二透镜L2具有物侧面S3和像侧面S4；第三透镜L3具有物侧面S5和像侧面 S6；红外截止滤光片L4具有物侧面S7和像侧面S8。在本实施例的用于手机摄像的微距成像***中，还可设置有光圈STO以调节进光量。来自物体的光依序穿过各表面S1至S8并最终成像在成像面S9上。

其中，实施例5的用于手机摄像的微距成像***的整组焦距EFL、全视场角 FOV、各透镜的有效焦距f1至f3和第一透镜L1至成像面S9在光轴上的距离 TTL系数及焦距与通光孔径的比值Fno，以及所述用于手机摄像的微距成像***的表面类型、曲率半径、厚度、材料及圆锥系数如表9所示：

表9

本实施例采用了三个透镜及红外截止滤光片作为示例，通过合理分配各镜片的光焦度与表面类型，有效扩大镜头的孔径，缩短镜头总长度，保证镜头的有效通光直径与镜头的小型化；同时校正各类像差，提高了镜头的解析度与成像品质。各非球面表面类型x由以下函数关系限定：

所述用于手机摄像的微距成像***的非球面函数关系为：

其中，x为非球面沿光轴方向在高度为h的位置时，距非球面顶点的距离矢高；c为非球面的近轴曲率，c＝1/r(即，近轴曲率c为上表9中曲率半径r的倒数)；k为圆锥系数(在上表9中已给出)；Ai是非球面第i-n阶的修正系数，各镜片面S1-S6的高次项系数A4、A6、A8、A10、A12、A14及A16，如表10所示：

表10

面号

A4

A6

A8

A10

A12

A14

A16

S1

-2.3685303E-01

-6.4097368E+01

1.5963337E+03

-1.9085961E+04

4.4971832E+04

7.8411365E+05

-4.6343242E+06

S2

-1.6854537E-01

-2.1884112E+01

6.3247433E+02

-1.0084158E+04

8.5154414E+04

-3.6471937E+05

6.2296763E+05

S3

-9.2777624E-01

3.2347128E+00

-8.0457202E+00

4.5269104E+01

-1.5399329E+02

2.8134030E+02

-2.2888112E+02

S4

-1.3064454E+00

9.3806070E+00

-5.8059501E+01

2.7450990E+02

-7.2273477E+02

1.0378819E+03

-6.4782550E+02

S5

-3.5693366E-01

-8.6817487E-01

2.5623708E+00

-2.8955883E+00

1.8758700E+00

-6.8559980E-01

1.0781114E-01

S6

-1.0188179E+00

1.1115405E+00

-9.5813590E-01

5.6606263E-01

-2.0982123E-01

4.3352380E-02

-3.7861040E-03

图10A示出了实施例5的用于手机摄像的微距成像***的球差曲线，其表示不同孔径角U的光线交光轴于不同点上，相对于理想象点的位置有不同的偏离。图10B示出了实施例5的摄像镜头的像散曲线，其表示子午像面弯曲和弧矢像面弯曲。图10C示出了实施例5的摄像镜头的畸变曲线，其表示不同视角情况下的畸变大小值。图10D示出了实施例5的摄像镜头的倍率色差曲线，其表示光线经由摄像镜头后在成像面上的不同的像高的偏差。根据图10A至图10D 可知，实施例5所给出的摄像镜头能够实现良好的成像品质。

实施例6

以下参照图11至图12D描述根据本申请实施例6的用于手机摄像的微距成像***。图11示出了根据本申请实施例6的用于手机摄像的微距成像***的结构示意图。

如图11所示，用于手机摄像的微距成像***沿光轴由物侧至像侧顺序包括三个透镜及红外截止滤光片L1-L4，第一透镜L1具有物侧面S1和像侧面S2；第二透镜L2具有物侧面S3和像侧面S4；第三透镜L3具有物侧面S5和像侧面 S6；红外截止滤光片L4具有物侧面S7和像侧面S8。在本实施例的用于手机摄像的微距成像***中，还可设置有光圈STO以调节进光量。来自物体的光依序穿过各表面S1至S8并最终成像在成像面S9上。

其中，实施例6的用于手机摄像的微距成像***的整组焦距EFL、全视场角FOV、各透镜的有效焦距f1至f3和第一透镜L1至成像面S9在光轴上的距离TTL系数及焦距与通光孔径的比值Fno，以及所述用于手机摄像的微距成像***的表面类型、曲率半径、厚度、材料及圆锥系数如表11所示：

表11

本实施例采用了三个透镜及红外截止滤光片作为示例，通过合理分配各镜片的光焦度与表面类型，有效扩大镜头的孔径，缩短镜头总长度，保证镜头的有效通光直径与镜头的小型化；同时校正各类像差，提高了镜头的解析度与成像品质。各非球面表面类型x由以下函数关系限定：

所述用于手机摄像的微距成像***的非球面函数关系为：

其中，x为非球面沿光轴方向在高度为h的位置时，距非球面顶点的距离矢高；c为非球面的近轴曲率，c＝1/r(即，近轴曲率c为上表11中曲率半径r的倒数)；k为圆锥系数(在上表11中已给出)；Ai是非球面第i-n阶的修正系数，各镜片面S1-S6的高次项系数A4、A6、A8、A10、A12、A14及A16，如表12所示：

面号

A4

A6

A8

A10

A12

A14

A16

S1

-3.1675228E-01

-3.3160959E+01

-6.5127208E+01

1.8086173E+04

-3.5866009E+05

2.8557991E+06

-8.5142045E+06

S2

1.6755152E+00

-4.2024237E+01

6.1579999E+02

-6.6001026E+03

4.4482719E+04

-1.6745070E+05

2.6480522E+05

S3

4.1025443E-01

1.5481820E+00

-3.7842454E+01

3.2450758E+02

-1.2557408E+03

2.1172123E+03

-1.2237433E+03

S4

-2.2848393E+00

2.6185305E+01

-1.9288444E+02

9.7695885E+02

-2.8316861E+03

4.0832017E+03

-2.2183198E+03

S5

-3.8261040E-01

-1.8469994E+00

7.0523384E+00

3.6793182E+00

-3.8705790E+01

2.3009037E-01

6.8882445E+01

S6

-1.5579734E+00

2.0910583E+00

-9.1330917E-01

-6.0641171E-01

-5.6782090E+00

1.4487603E+01

-9.1998138E+00

表12

图12A示出了实施例6的用于手机摄像的微距成像***的球差曲线，其表示不同孔径角U的光线交光轴于不同点上，相对于理想象点的位置有不同的偏离。图12B示出了实施例6的摄像镜头的像散曲线，其表示子午像面弯曲和弧矢像面弯曲。图12C示出了实施例6的摄像镜头的畸变曲线，其表示不同视角情况下的畸变大小值。图12D示出了实施例6的摄像镜头的倍率色差曲线，其表示光线经由摄像镜头后在成像面上的不同的像高的偏差。根据图12A至图12D 可知，实施例6所给出的摄像镜头能够实现良好的成像品质。

图13A示出了实施例6用于手机摄像的微距成像***的2.5cm拍摄微距下的MTF曲线图；图13B示出了实施例6用于手机摄像的微距成像***的1.0cm 拍摄微距下的MTF曲线图，此两幅MTF曲线图均表示的是以反差的概念来检定镜头的鲜锐度，横轴为以画面为中心的距离(越靠右边表示画面的边缘)，纵轴为反差大小，而MTF曲线分为不同空间频率(如10line/mm，30line/mm等)，前者越接近1，即反差特性良好；后者越接近1，就是高解像力镜头。此外图上一般画有实线与虚线，分别代表画面的上下轴、左右轴。

综上所述，实施例1至实施例6分别满足以下表13所示的关系：

实施例/公式	1	2	3	4	5	6
							ZD/f1	0.250	0.250	0.800	0.716	0.994	0.250
f/R11	2.674	6.073	0.402	1.439	1.372	2.674
							R21/R32	-2.112	-36.910	-5.960	-3.261	8.255	-2.112
R22/R31	-3.938	-4.541	-2.233	-8.454	-4.066	-3.938
							CT1/∑CT	0.279	0.289	0.237	0.246	0.196	0.279

表13

上述用于手机摄像的微距成像***通过沿光轴由物侧至像侧顺序设置第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3及红外截止滤光片L4，所述第二透镜的物侧面与所述第三透镜的像侧面之间于光轴上的距离定义为ZD，所述第一透镜的焦距定义为f1，所述用于手机摄像的微距成像***满足条件式(1)，其中，所述条件式(1)为：0.25＜ZD/f1＜1，通过合理设置各透镜的光焦度、表面类型、曲率半径、沿光轴的中心厚度、各透镜之间的轴上间距等，以使所述用于手机摄像的微距成像***能够适配于各电子成像模块装置，所述用于手机摄像的微距成像***的三个透镜及红外截止滤光片构成的光学成像***的各透镜的面形结构与光学参数的最佳化范围的结合，该成像***专门针对微距拍摄进行优化，可用在双摄或多摄中作为副摄微距镜头使用，在常规4cm微距拍摄的基础上进一步提升至1.0cm～4.0cm清晰的成像效果，同时特地采用小光圈设计来保证成像***获得更广的景深范围。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施方式仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (1)

1.一种用于手机摄像的微距成像***，沿光轴由物侧至像侧顺序包括顺序排列设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜及红外截止滤光片，其特征在于，

所述第二透镜的物侧面与所述第三透镜的像侧面之间于光轴上的距离定义为ZD，所述第一透镜的焦距定义为f1，所述用于手机摄像的微距成像***满足条件式(1)，

其中，所述条件式(1)为：0.25＜ZD/f1＜1；

所述用于手机摄像的微距成像***的焦距定义为f，所述第一透镜的物侧表面曲率半径定义为R11，所述用于手机摄像的微距成像***满足条件式(2)，

其中，所述条件式(2)为：0<f/R11<7；

所述第二透镜的物侧表面曲率半径定义为R21，所述第三透镜的像侧表面曲率半径定义为R32，所述用于手机摄像的微距成像***满足条件式(3)，

其中，所述条件式(3)为：-50<R21/R32<10；

所述第二透镜的像侧表面曲率半径定义为R22，所述第三透镜的物侧表面曲率半径定义为R31，所述用于手机摄像的微距成像***满足条件式(4)，

其中，所述条件式(4)为：-12<R22/R31<-2；

所述用于手机摄像的微距成像***沿光轴的总厚度定义为ΣCT，第一透镜沿光轴的中心厚度定义为CT1，所述用于手机摄像的微距成像***满足条件式(5)，

其中，所述条件式(5)为：CT1/ΣCT<0.29。

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