CN113568142A - 光学镜头、摄像模组及电子设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种光学镜头、摄像模组及电子设备,该光学镜头包括沿光轴从物侧至像侧依次设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜和第五透镜。第一透镜具有负屈折力,其物侧面和像侧面分别为凸面和凹面。第二透镜具有正屈折力,其物侧面和像侧面分别为凸面和凹面。第三透镜具有正屈折力,其物侧面和像侧面均为凸面。第四透镜具有负屈折力,其物侧面和像侧面分别为凹面和凸面。第五透镜具有正屈折力,其物侧面于近光轴处为凸面。该光学镜头满足以下关系式:45deg<HFOV/Fno<49deg,其中,HFOV为所述光学镜头的最大视场角的一半,Fno为所述光学镜头的光圈数,从而使得该光学镜头具有大视角的同时,还具有较大的光圈数,以增强该光学镜头在暗光环境下的成像效果。
Description
技术领域
本发明涉及光学成像技术领域,尤其涉及一种光学镜头、摄像模组及电子设备。
背景技术
目前,随着摄像技术的发展,广角拍摄功能的光学镜头越来越受欢迎,相关技术中,具有较大视角的光学镜头的光圈设置较小或者通过增加光学镜头的总长,以此来改善畸变现象,从而提高成像质量。然而,若采用较小光圈的设计以改善成像的畸变问题,就会导致该光学镜头单位时间内的进光量较小,从而导致该光学镜头在暗光环境下的成像效果较差,无法满足客户在暗光环境下的拍摄需求;若采用增加光学镜头的总长以改变成像的畸变问题,就无法满足光学镜头的小型化设计的需求。
发明内容
本发明实施例公开了一种光学镜头、摄像模组及电子设备,该光学镜头在具有较大的视角的同时还具有较大的光圈,以满足暗光环境下的拍摄需求,此外还可满足光学镜头的小型化设计的需求。
为了实现上述目的,第一方面,本发明实施例公开了一种光学镜头,所述光学镜头包括沿光轴从物侧至像侧依次设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜和第五透镜,
所述第一透镜具有负屈折力,所述第一透镜的物侧面于近光轴处为凸面,所述第一透镜的像侧面于近光轴处为凹面;
所述第二透镜具有正屈折力,所述第二透镜的物侧面于近光轴处为凸面,所述第二透镜的像侧面于近光轴处为凹面;
所述第三透镜具有正屈折力,所述第三透镜的物侧面于近光轴处为凸面,所述第三透镜的像侧面于近光轴处为凸面;
所述第四透镜具有负屈折力,所述第四透镜的物侧面于近光轴处为凹面,所述第四透镜的像侧面于近光轴处为凸面;
所述第五透镜具有正屈折力,所述第五透镜的物侧面于近光轴处为凸面;
所述第一透镜至所述第五透镜中,至少一个表面为非旋转对称面型;
所述光学镜头满足以下关系式:45deg<HFOV/Fno<49deg;其中,HFOV为所述光学镜头的最大视场角的一半,Fno为所述光学镜头的光圈数。
本申请第一方面的光学镜头,该光学镜头采用五片式透镜,通过具有负屈折力的第一透镜,有利于收集大范围的入射光线,提升所述光学镜头的视场范围;通过具有正屈折力的第二透镜和第三透镜,可良好矫正第一透镜朝负方向产生的巨大像差;同时,通过设置第三透镜的物侧面以及像侧面于近光轴处均为凸面,有助于缩短第一透镜的物侧面至所述光学镜头的成像面于所述光轴上的距离(即光学镜头的光学总长),减小光学镜头的体积,从而满足光学镜头的小型化设计的需求。通过具有负屈折力且物侧面于近光轴处为凹面的第四透镜,能够进一步扩大该光学镜头的视场角;通过具有正屈折力的第五透镜,有利于光线的汇聚,减小该光学镜头的边缘光线的出射角,从而降低该光学镜头的畸变和像差。而且,由于第一透镜至第五透镜的至少一个表面为非旋转对称面型,从而有利于该光学镜头对子午场曲以及弧矢场曲实现最终校正,从而可以有效抑制光学镜头的场曲、像散、畸变等相差。因此,通过以上对第一透镜至第五透镜的屈折力以及面型的设计,有利于增加光学镜头的视场角以及改善光学镜头的成像畸变问题。此外,由于该光学镜头满足45deg<HFOV/Fno<49deg,使得该光学镜头具有大视角的同时,还具有较大的光圈数,从而可以增加单位时间内的进光量,以增强该光学镜头在暗光环境下的成像效果,使得该光学镜头能够适用于夜景、雨天、星空等暗光环境拍摄,以满足客户对暗光环境的拍摄需求。
作为一种可选的实施方式,在本发明第一方面的实施例中,所述光学镜头满足以下关系式:4.0<TTL/EFL<8;其中,TTL为所述第一透镜的物侧面至所述光学镜头的成像面于所述光轴上的距离,EFL为所述光学镜头的有效焦距。由于该光学镜头满足4.0<TTL/EFL<8,从而使得该光学镜头不仅能够具有较大的视场角,同时还能够使得该光学镜头的焦距较短,进而使得该光学镜头的光学总长较小,有利于该光学镜头的小型化设计。
作为一种可选的实施方式,在本发明第一方面的实施例中,所述光学镜头满足以下关系式:1.8<ImgH/EFL<2.5;其中,ImgH为所述光学镜头的最大有效成像圆的半径,EFL为所述光学镜头的有效焦距。由于光学镜头满足1.8<ImgH/EFL<2.5,那么,该光学镜头在具有较大视场角的同时,该光学镜头还具有较小的焦距以及较大的最大有效成像圆的半径,从而可支持更大尺寸的电子感光芯片,进而使光学镜头实现较高像素成像,可对光线和图像位置进行精准捕捉和识别,提高光学镜头的成像质量。
作为一种可选的实施方式,在本发明第一方面的实施例中,所述光学镜头满足以下关系式:0.2<CTAL/BL<0.7;其中,CTAL为所述第一透镜至所述第四透镜于所述光轴上的厚度总和;BL为所述第一透镜的物侧面至所述第五透镜的像侧面在所述光轴上的距离。由于光学镜头满足0.2<CTAL/BL<0.7,光学镜头的各透镜的厚度和透镜间的间距得到合理配置,有利于透镜的成型和组装,使得该光学镜头的体积较小以满足小型化设计。
作为一种可选的实施方式,在本发明第一方面的实施例中,所述光学镜头满足以下关系式:0.1<AT4/AT3<15;其中,AT4为所述第四透镜与所述第五透镜在所述光轴上的空气间隙,AT3为所述第三透镜与所述第四透镜在所述光轴上的空气间隙。由于光学镜头0.1<AT4/AT3<15,通过合理分配第三透镜与第四透镜在光轴上的空气间隔和第四透镜与第五透镜在光轴上的空气间隔,有利于控制主光线入射角不会过大,优化成像面边缘光线的成像质量,提升相对照度。
作为一种可选的实施方式,在本发明第一方面的实施例中,所述光学镜头满足以下关系式:
其中,f1为所述第一透镜的焦距,f2为所述第二透镜的焦距,f3为所述第三透镜的焦距,f4为所述第四透镜的焦距,EFL为所述光学镜头的有效焦距。当光学镜头满足该关系式时,能够合理配置光学镜头的光圈数、第二透镜与第四透镜的有效焦距以及第一透镜、第三透镜与光学镜头的有效焦距,利用第二透镜及第四透镜适当的长焦,与第一透镜及第三透镜适当的短焦,从而使得各透镜屈折力的合理分配,有利于扩大光学镜头的视场角;同时有利于实现光学镜头的大光圈特性。
作为一种可选的实施方式,在本发明第一方面的实施例中,所述光学镜头满足以下关系式:35<Vd3+Vd4<120;其中,Vd3为所述第三透镜在940nm波长下的阿贝数,Vd4为所述第四透镜在940nm波长下的阿贝数。当光学镜头满足35<Vd3+Vd4<120时,能够合理配置第三透镜与第四透镜的材质,从而使得第三透镜与第四透镜能够有效校正光学镜头的色差,提升光学镜头的成像质量。。
作为一种可选的实施方式,在本发明第一方面的实施例中,所述光学镜头满足以下关系式:1.0<SD1/ImgH<2.0;其中,SD1为所述第一透镜的物侧面的最大有效口径的一半,ImgH为所述光学镜头的最大有效成像圆的半径。当光学镜头满足1.0<SD1/ImgH<2.0时,能够使所述第一透镜的物侧面孔径与光学镜头的成像面大小之间得到合理配置,能够有效控制光学镜头的通光口径的大小,从而减小光学镜头的直径,以实现光学镜头的小型化设计。
第二方面,本发明公开了一种摄像模组,所述摄像模组包括感光芯片和如上述第一方面所述的光学镜头,所述感光芯片设置于所述光学镜头的像侧。具有上述光学镜头的摄像模组也具有上述光学镜头的全部技术效果,即,该摄像模组在具有大视场角的同时,还具有较大的光圈数,从而可以增加单位时间内的进光量,以增强该摄像模组在暗光环境下的成像效果,使得该摄像模组能够适用于夜景、雨天、星空等暗光环境拍摄,以满足用户对暗光环境的拍摄需求。
第三方面,本发明公开了一种电子设备,所述电子设备包括壳体和如上述第二方面所述的摄像模组,所述摄像模组设于所述壳体。具有上述摄像模组的电子设备,也具有上述光学镜头的全部技术效果。即,所述电子设备的摄像模组在具有大视场角的同时,还具有较大的光圈数,从而可以增加单位时间内的进光量,以增强该摄像模组在暗光环境下的成像效果,使得该摄像模组能够适用于夜景、雨天、星空等暗光环境拍摄,以满足用户对暗光环境的拍摄需求。
相较于现有技术,本发明实施例的有益效果是:
采用本实施例提供的一种光学镜头、摄像模组及电子设备,该光学镜头采用五片式透镜,通过具有负屈折力的第一透镜,有利于收集大范围入射光线,提升所述光学镜头的视场范围;通过具有正屈折力的第二透镜和第三透镜,可良好矫正第一透镜朝负方向产生的巨大像差;通过物侧面以及像侧面近光轴处均设置为凸面,有助于缩短该光学镜头的光学总长,减小光学镜头的体积,从而满足光学镜头的小型化设计的需求;通过具有负屈折力且物侧面于近光轴处为凹面的第四透镜,进一步扩大该光学镜头的视场角;通过具有正屈折力的第五透镜,有利于光线的汇聚,降低该光学镜头的边缘光线的出射角,从而降低该光学镜头的畸变和像差。而且,由于第一透镜至第五透镜的至少一个表面为非旋转对称面型,从而有利于该光学镜头对子午场曲以及弧矢场曲实现最终校正,从而可以有效抑制光学镜头的场曲、像散、畸变等相差。因此,通过以上对第一透镜至第五透镜的屈折力以及面型设计,有利于增加光学镜头的视角设计以及改善成像的畸变问题。此外,由于该光学镜头满足关系式:45deg<HFOV/Fno<49deg,从而使得该光学镜头具有大视角的同时,还具有较大的光圈,从而可以增加单位时间内的进光量,以增强该光学镜头在暗光环境下的成像效果,使得该光学镜头能够适用于夜景、雨天、星空等暗光环境拍摄,以满足客户对暗光环境的拍摄需求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,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的附图。
图1是本申请第一实施例公开的光学镜头的结构示意图;
图2是本申请第一实施例公开的光学镜头的光线球差图(mm)、像散曲线图(mm)及畸变曲线图(%);
图3是本申请第一实施例公开的光学镜头的近轴视场角和真实视场角实际视场角的对比图;
图4是本申请第二实施例公开的光学镜头的结构示意图;
图5是本申请第二实施例公开的光学镜头的光线球差图(mm)、像散曲线图(mm)及畸变曲线图(%);
图6是本申请第二实施例公开的光学镜头的近轴视场角和真实视场角实际视场角的对比图;
图7是本申请第三实施例公开的光学镜头的结构示意图;
图8是本申请第三实施例公开的光学镜头的光线球差图(mm)、像散曲线图(mm)及畸变曲线图(%);
图9是本申请第三实施例公开的光学镜头的近轴视场角和真实视场角实际视场角的对比图;
图10是本申请第四实施例公开的光学镜头的结构示意图;
图11是本申请第四实施例公开的光学镜头的光线球差图(mm)、像散曲线图(mm)及畸变曲线图(%);
图12是本申请第四实施例公开的光学镜头的近轴视场角和真实视场角实际视场角的对比图;
图13是本申请第五实施例公开的光学镜头的结构示意图;
图14是本申请第五实施例公开的光学镜头的光线球差图(mm)、像散曲线图(mm)及畸变曲线图(%);
图15是本申请第五实施例公开的光学镜头的近轴视场角和真实视场角实际视场角的对比图;
图16是本申请公开的摄像模组的结构示意图;
图17是本申请公开的电子设备的结构示意图。
图标:100、光学镜头;L1、第一透镜;L2、第二透镜;L3、第三透镜;L4、第四透镜;L5、第五透镜;L6、滤光片;101、成像面;102、光阑;S1、第一透镜物侧面;S2、第一透镜像侧面;S3、第二透镜的物侧面;S4、第二透镜的像侧面;S5、第三透镜的物侧面;S6、第三透镜的像侧面;S7、第四透镜的物侧面;S8、第四透镜的像侧面;S9、第五透镜的物侧面;S10、第五透镜的像侧面;λ1、第一光束;λ2、第二光束;λ3、第三光束;o、光轴;200、摄像模组;201、感光芯片;300、电子设备;301、壳体。
具体实施方式
在本发明中,术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本发明及其实施例,并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位,或以特定方位进行构造和操作。
并且,上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外,还可能用于表示其他含义,例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言,可以根据具体情况理解这些术语在本发明中的具体含义。
此外,术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”应做广义理解。例如,可以是固定连接,可拆卸连接,或整体式构造;可以是机械连接,或电连接;可以是直接相连,或者是通过中间媒介间接相连,又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外,术语“第一”、“第二”等主要是用于区分不同的装置、元件或组成部分(具体的种类和构造可能相同也可能不同),并非用于表明或暗示所指示装置、元件或组成部分的相对重要性和数量。除非另有说明,“多个”的含义为两个或两个以上。
下面将结合实施例和附图对本发明的技术方案作进一步的说明。
请参阅图1,图1为本申请公开的光学镜头100的结构示意图,并示出第一光束λ1和第二光束λ2的光路。本申请第一方面公开了一种光学镜头100,所述光学镜头100包括沿光轴o从物侧至像侧依次设置的第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4和第五透镜L5。成像时,光线从第一透镜L1的物侧依次进入第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4和第五透镜L5并最终成像于光学镜头100的成像面101上。
进一步地,第一透镜L1具有负屈折力,第一透镜L1的物侧面S1于近光轴o处为凸面,第一透镜L1的像侧面S2于近光轴o处为凹面。第二透镜L2具有正屈折力,第二透镜L2的物侧面S3于近光轴o处为凸面,第二透镜L2的像侧面S4于近光轴o处为凹面。第三透镜L3具有正屈折力,第三透镜L3的物侧面S5于近光轴o处为凸面,第三透镜L3的像侧面S6于近光轴o处为凸面。第四透镜L4具有负屈折力,第四透镜L4的物侧面S7于近光轴o处为凹面,第四透镜L4的像侧面S8于近光轴o处为凸面。第五透镜L5具有正屈折力,第五透镜L5的物侧面S9于近光轴o处为凸面,第五透镜L5的像侧面S10于近光轴o处可为凹面或凸面。
本申请的光学镜头100,采用五片式透镜,同时设置了具有负屈折力的第一透镜L1,有利于收集大范围的入射光线,提升所述光学镜头100的视场范围;通过具有正屈折力的第二透镜L2和第三透镜L3,可良好矫正第一透镜L1朝负方向产生的巨大像差。通过将第三透镜L3的物侧面S1以及像侧面S2于近光轴o处均设置为凸面,有助于缩短第一透镜L1的物侧面S1至所述光学镜头100的成像面101于所述光轴o上的距离(即光学镜头100的光学总长),减小光学镜头100的体积,从而满足光学镜头100的小型化设计的需求。通过将第四透镜L4设置为具有负屈折力且其物侧面S7于近光轴o处设置为凹面,能够进一步扩大该光学镜头100的视场角。通过具有正屈折力的第五透镜L5,有利于光线的汇聚,减小该光学镜头100的边缘光线的出射角,从而降低该光学镜头100的畸变和像差。因此,通过以上对第一透镜L1至第五透镜L5的屈折力以及面型的设计,有利于增加光学镜头100的视场角以及有利于改善光学镜头的成像畸变问题。
一些实施例中,第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4和第五透镜L5中,至少一个透镜的表面为非旋转对称面型。即,至少一个透镜的表面为非球面,通过采用非旋转对称面型的透镜,从而能够提升透镜的设计自由度,有利于对光学镜头100的子午场曲及弧矢场曲实现最终校正,从而可有效地抑制光学镜头的场曲、像散、畸变等像差,有利于提高光学镜头的成像质量。
可以理解的是,当光学镜头100应用于车载装置、行车记录仪等设备中,或者应用于汽车的摄像头时,第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4和第五透镜L5的材质均可为玻璃,从而可以降低温度对光学镜头的各透镜的影响,确保光学镜头100具有良好的光学效果。当光学镜头100可应用于智能手机、智能平板等电子设备时,则所述第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4、第五透镜L5的材质可选用塑料,在具有良好的光学效果的同时,还可具有良好的轻便性。
一些实施例中,光学镜头100还包括光阑102,光阑102可为孔径光阑或视场光阑,其可设置在第二透镜L2与第三透镜L3之间。可以理解的是,在其他实施例中,该光阑102也可设置在其他相邻的两个透镜之间,例如设置在第一透镜L1和第二透镜L2之间,根据实际情况调整设置,本实施例对此不作具体限定。
一些实施例中,光学镜头100还包括滤光片L6,例如红外带通滤光片,红外带通滤光片设于第五透镜L5的像侧面S10与光学镜头100的成像面101之间,从而可滤除诸如可见光等其他波段的光线,而仅让红外光通过,因此,所述光学镜头100可作为红外光学镜头使用,即,光学镜头100在昏暗的环境及其他特殊的应用场景下也能成像并能获得较好的影像效果。
一些实施例中,光学镜头100满足以下关系式:45deg<HFOV/Fno<49deg,其中,HFOV为所述光学镜头100的最大视场角的一半,Fno为所述光学镜头100的光圈数。当45deg<HFOV/Fno<49deg时,使得该光学镜头100具有大视角的同时,还具有较大的光圈数,从而可以增加单位时间内的进光量,以增强该光学镜头100在暗光环境下的成像效果,使得该光学镜头100能够适用于夜景、雨天、星空等暗光环境拍摄,以满足客户对暗光环境的拍摄需求。当光学镜头100满足HFOV/Fno≤45deg时,光学镜头100无法兼顾小型化设计以及大光圈设计,从而使得该光学镜头100满足小型化设计时,其光圈需要设计的较小,导致该光学镜头100在暗光环境下的成像效果较差;当HFOV/Fno≥49时,该光学镜头100的视场角过大,不利于该光学镜头100的对光线收集,导致成像效果较差。
一些实施例中,光学镜头100满足以下关系式:4.0<TTL/EFL<8,其中,TTL为所述第一透镜L1的物侧面S1至所述光学镜头100的成像面101于所述光轴o上的距离,EFL为所述光学镜头100的有效焦距。由于该光学镜头100满足4.0<TTL/EFL<8,从而使得该光学镜头100不仅能够具有较大的视场角,同时还能够使得该光学镜头100的焦距较短,进而使得该光学镜头100的光学总长较小,有利于该光学镜头100的小型化设计。当TTL/EFL≤4时,导致该光学镜头100的有效焦距过大,不利于维持短焦状态,同时导致视场角偏小,不利于光学镜头100的广角化。当TTL/EFL≥8时,该光学镜头100的光学总长过大,不利于该光学镜头100的小型化设计,且视场角过大,光学镜头100的敏感度增大,畸变过大,不利于光学镜头100的成像。
一些实施例中,光学镜头100满足以下关系式:1.8<ImgH/EFL<2.5,其中,ImgH为所述光学镜头100的最大有效成像圆的半径,也就是光学镜头100的最大像高,还可以为感光芯片的对角线的一半。由于光学镜头100满足1.8<ImgH/EFL<2.5,那么,该光学镜头100在具有较大视场角的同时,该光学镜头100还具有较小的焦距以及较大的最大有效成像圆的半径,从而可支持更大尺寸的电子感光芯片,进而使光学镜头100实现较高像素成像,可对光线和图像位置进行精准捕捉和识别,提高光学镜头100的成像质量。当ImgH/EFL≤1.8时,该光学镜头100的最大有效成像圆的半径过小,无法与高像素的感光芯片匹配而难以实现高像素成像;当ImgH/EFL≥2.5时,该光学镜头100的焦距过小,无法满足远景拍摄的需求,且不利于光线更好的汇聚于成像面101,难以实现良好的拍摄效果。
一些实施例中,光学镜头100满足以下关系式:0.2<CTAL/BL<0.7,其中,CTAL为所述第一透镜L1至所述第四透镜L4于所述光轴o上的厚度总和,BL为所述第一透镜L1的物侧面S1至所述第五透镜L5的像侧面S10在所述光轴o上的距离。由于光学镜头100满足0.2<CTAL/BL<0.7,光学镜头100的各透镜的厚度和透镜间的间距得到合理配置,有利于透镜的成型和组装,使得该光学镜头100的体积较小以满足小型化设计。当CTAL/BL>0.7时,各镜片的厚度过大,导致光学镜头的体积较大,不利于光学镜头100的小型化设计,当CTAL/BL<0.2时,各透镜的厚度过小,不利于透镜的成型和组装。
一些实施例中,光学镜头100满足以下关系式:0.1<AT4/AT3<15,其中,AT4为所述第四透镜L4与所述第五透镜L5在所述光轴o上的空气间隙,AT3为所述第三透镜L3与所述第四透镜L4在所述光轴o上的空气间隙。由于光学镜头100满足0.1<AT4/AT3<15,能够合理分配第三透镜L3与第四透镜L4在光轴o上的空气间隔和第四透镜L4与第五透镜L5在光轴o上的空气间隔,有利于控制主光线入射角不会过大,优化成像面边缘光线的成像质量,提升相对照度。当AT4/AT3≥15时,第四透镜L4和第五透镜L5之间的间距过大,会造成主光线的入射角过大,成像面边缘光线成像质量差,当AT4/AT3≤0.1时,第三透镜L3和第四透镜L4之间的间距过大,不利于光学镜头100的小型化。
一些实施例中,光学镜头100满足以下关系式:
其中,f1为所述第一透镜L1的焦距,f2为所述第二透镜L2的焦距,f3为所述第三透镜L3的焦距,f4为所述第四透镜L4的焦距。当光学镜头100满足该关系式时,能够合理配置光学镜头100的光圈数、第二透镜L2与第四透镜L4的有效焦距以及第一透镜L1、第三透镜L3与光学镜头100的有效焦距,利用第二透镜L2及第四透镜L4适当的长焦,与第一透镜L1及第三透镜L3适当的短焦,从而使得各透镜屈折力的合理分配,有利于扩大光学镜头100的视场角;同时有利于实现光学镜头100的大光圈特性。
一些实施例中,光学镜头100满足以下关系式:35<Vd3+Vd4<120,其中,Vd3为所述第三透镜L3在940nm波长下的阿贝数,Vd4为所述第四透镜L4在940nm波长下的阿贝数。当光学镜头100满足35<Vd3+Vd4<120时,能够合理配置第三透镜L3与第四透镜L4的材质,从而使得第三透镜L3与第四透镜L4能够有效校正光学镜头100的色差,提升光学镜头100的成像质量。当Vd3+Vd4≥120或者Vd3+Vd4≤35时,第三透镜L3和第四透镜L4的材质成本较高且加工难度较大。
一些实施例中,光学镜头100满足以下关系式:1.0<SD1/ImgH<2.0,其中,SD1为所述第一透镜L1的物侧面S1的最大有效口径的一半,ImgH为所述光学镜头100的最大有效成像圆的半径。当光学镜头100满足1.0<SD1/ImgH<2.0时,能够使所述第一透镜L1的物侧面S1孔径与光学镜头100的成像面101大小之间得到合理配置,能够有效控制光学镜头100的通光口径的大小,从而减小光学镜头100的直径,以实现光学镜头100的小型化设计。当SD1/ImgH≥2.0时,光学镜头100的通光孔径过大,从而导致光学镜头100的直径较大,不利于光学镜头100的小型化设计。当SD1/ImgH≤1.0时,光学镜头100的通光孔径较小,不利于保持良好的入光量,影响光学镜头100的成像效果。
第一实施例
请参阅图1,光学镜头100包括沿光轴o从物侧向像侧依次设置的第一透镜L1、第二透镜L2、光阑102、第三透镜L3、第四透镜L4、第五透镜L5和滤光片L6。其中,关于第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4和第五透镜L5的材料可参见上述具体实施方式所述,此处不再赘述。
进一步地,第一透镜L1具有负屈折力,第二透镜L2具有正屈折力,第三透镜L3具有正屈折力,第四透镜L4具有负屈折力,第五透镜L5具有正屈折力。
更进一步地,第一透镜L1的物侧面S1、像侧面S2于近光轴o处分别为凸面和凹面。第二透镜L2的物侧面S3、像侧面S4于近光轴o处分别为凸面和凹面。第三透镜L3的物侧面S5、像侧面S6于近光轴o处均为凸面。第四透镜L4的物侧面S7、像侧面S8于近光轴o处分别为凹面和凸面。第五透镜L5的物侧面S9、像侧面S10于近光轴o处分别为凸面和凹面。
具体地,以所述光学镜头100的光圈数Fno=1.4、光学镜头100的视场角FOV=133.86°、光学镜头100的最大有效成像圆的半径ImgH=2.0mm、光学镜头100的有效焦距EFL=0.92mm、光学镜头100的光学总长TTL=5.920mm为例,光学镜头100的其他参数由下表1给出。
其中,沿光学镜头100的光轴o由物侧向像侧的各元件依次按照表1从上至下的各元件的顺序排列。在同一透镜中,面序号较小的表面为该透镜的物侧面,面序号较大的表面为该透镜的像侧面,如面序号1和2分别对应第一透镜L1的物侧面S1和像侧面S2。表中1的Y半径为相应面序号的物侧面或像侧面于近光轴o处的曲率半径。透镜的“厚度”参数列中的第一个数值为该透镜于光轴o上的厚度,第二个数值为该透镜的像侧面至后一表面于光轴o上的距离。光阑102于“厚度”参数列中的数值为光阑102至后一表面顶点(顶点指表面与光轴o的交点)于光轴o上的距离,默认第一透镜L1物侧面到最后一枚透镜的像侧面的方向为光轴o的正方向,当该值为负时,表明光阑102设置于后一表面顶点的右侧,若光阑102厚度为正值时,光阑102在后一表面顶点的左侧。可以理解的是,表1中的Y半径、厚度、焦距的单位均为mm。且表1中各个透镜的焦距、折射率、阿贝数的参考波长为940nm。
表1
在第一实施例中,第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、第五透镜L5的任意一个透镜的物侧面和像侧面均为非球面,各非球面透镜的面型x可利用但不限于以下非球面公式进行限定:
x为非球面沿光轴o方向在高度为R的位置时,距非球面顶点的距离矢高;c为非球面的于光轴o处的曲率,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;Ai是非球面第i项的修正系数。
表2给出了可用于第一实施例中各个非球面镜面的高次项系数A4、A6、A8、A10、A12、A14和A16。
表2
在第一实施例中,第四透镜L4的物侧面S7和像侧面S8均为自由曲面,各自由曲面透镜的面型z可利用但不限于以下自由曲面公式进行限定:
其中,K是锥面系数(conic constant),c为自由曲面于光轴o处的曲率,r是自由曲面上的点与光轴o的距离,x是r的x方向分量,y是r的y方向分量,Ai是自由曲面系数;Ei(x,y)是X轴坐标和Y轴坐标的单项式。
表3给出了第一实施例中自由曲面S8-S9的锥面系数和Ai在X和Y两个方向上的自由曲面系数。
表3
请参阅图2中的(A),图2中的(A)示出了第一实施例中的光学镜头100在波长为930nm、940nm以及950nm下的光线球差曲线图。图2中的(A)中,沿X轴方向的横坐标表示焦点偏移,沿Y轴方向的纵坐标表示归一化视场。由图2中的(A)可以看出,第一实施例中的光学镜头100的球差数值较佳,说明本实施例中的光学镜头100的成像质量较好。
请参阅图2中的(B),图2中的(B)为第一实施例中的光学镜头100在波长为930nm、940nm以及950nm下的光线像散图。其中,沿X轴方向的横坐标表示焦点偏移,沿Y轴方向的纵坐标表示像高,单位为mm。像散曲线示出了子午成像面弯曲和弧矢成像面弯曲,由图2中的(B)可以看出,在该波长下,光学镜头100的像散得到了较好的补偿。
请参阅图2中的(C),图2中的(C)为第一实施例中的光学镜头100在波长为940nm下的畸变曲线图。其中,沿X轴方向的横坐标表示畸变,沿Y轴方向的纵坐标表示像高,单位为mm。由图2中的(C)可以看出,在波长940nm下,该光学镜头100的畸变得到了很好的校正。
请参阅图3,图3为第一实施例中的光学镜头100的近轴视场角和实际视场角的对比图。由图3可知,仅有角落部份稍微内缩,其他视场的光学畸变接近直线,呈现类似长方形的形状,因此,该光学镜头100的畸变得到了很好的校正。
第二实施例
请参阅图4,图4为本申请第二实施例的光学镜头100的结构示意图,并示出第一光束λ1和第二光束λ2的光路。光学镜头100包括沿光轴o从物侧向像侧依次设置的第一透镜L1、第二透镜L2、光阑102、第三透镜L3、第四透镜L4、第五透镜L5和滤光片L6。其中,关于第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4和第五透镜L5的材料可参见上述具体实施方式所述,此处不再赘述。
进一步地,在第二实施例中,各个透镜的屈折力以及于近光轴o处的面型分别与第一实施例中的各个透镜的屈折力以及其于近光轴o处的面型相同。
在第二实施例中,以所述光学镜头100的光圈数Fno=1.45、光学镜头100的视场角FOV=134.4°、光学镜头100的最大有效成像圆的半径ImgH=2.0mm、光学镜头100的有效焦距EFL=1.01mm、光学镜头100的光学总长TTL=5.869mm为例,光学镜头100的其他参数由下表4给出。且其中各参数的定义可由前述实施例的说明中得出,此处不加以赘述。可以理解的是,表4中的Y半径、厚度、焦距的单位均为mm。且表4中各个透镜的焦距、折射率、阿贝数的参考波长为940nm。
表4
在第二实施例中,表5给出了可用于第二实施例中各个非球面镜面的高次项系数,其中,各个非球面面型可由第一实施例中给出的公式限定。
表5
在第二实施例中,第四透镜L4的物侧面S7和像侧面S8均为自由曲面,表6给出了可用于第二实施例中各个自由曲面的系数,其中,自由曲面公式可由第一实施例中给出的公式限定。
表6
请参阅图5中的(A),图5中的(A)示出了第二实施例中的光学镜头100在波长为930nm、940nm以及950nm下的光线球差曲线图。图5中的(A)中,沿X轴方向的横坐标表示焦点偏移,沿Y轴方向的纵坐标表示归一化视场。由图5中的(A)可以看出,第二实施例中的光学镜头100的球差数值较佳,说明本实施例中的光学镜头100的成像质量较好。
请参阅图5中的(B),图5中的(B)为第二实施例中的光学镜头100100在波长为930nm、940nm以及950nm下的光线像散图。其中,沿X轴方向的横坐标表示焦点偏移,沿Y轴方向的纵坐标表示像高,单位为mm。像散曲线示出了表示子午成像面弯曲和弧矢成像面弯曲,由图5中的(B)可以看出,在该波长下,光学镜头100的像散得到了较好的补偿。
请参阅图5中的(C),图5中的(C)为第二实施例中的光学镜头100在波长为940nm下的畸变曲线图。其中,沿X轴方向的横坐标表示畸变,沿Y轴方向的纵坐标表示像高,单位为mm。由图5中的(C)可以看出,在波长940nm下,该光学镜头100的畸变得到了很好的校正。
请参阅图6,图6为第二实施例中的光学镜头100的近轴视场角和实际视场角的对比图。由图6可知,仅有角落部份稍微内缩,其他视场的光学畸变接近直线,呈现类似长方形的形状,因此,该光学镜头100的畸变得到了很好的校正。
第三实施例
请参阅图7,图7为本申请第三实施例的光学镜头100的结构示意图。光学镜头100包括沿光轴o从物侧向像侧依次设置的第一透镜L1、第二透镜L2、光阑102、第三透镜L3、第四透镜L4、第五透镜L5和滤光片L6。其中,关于第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4和第五透镜L5的材料可参见上述具体实施方式所述,此处不再赘述。
进一步地,在第三实施例中,各个透镜的屈折力以及于近光轴o处的面型分别与第一实施例中的各个透镜的屈折力以及其于近光轴o处的面型相同。
在第三实施例中,以所述光学镜头100的光圈数Fno=1.45、光学镜头100的视场角FOV=135.74°、光学镜头100的最大有效成像圆的半径ImgH=2.1mm、光学镜头100的有效焦距EFL=0.994mm、光学镜头100的光学总长TTL=5.230mm为例,光学镜头100的其他参数由下表7给出。且其中各参数的定义可由前述实施例的说明中得出,此处不加以赘述。可以理解的是,表7中的Y半径、厚度、焦距的单位均为mm。且表7中各个透镜的焦距、折射率、阿贝数的参考波长为940nm。
表7
在第三实施例中,第一透镜L1的物侧面S1和像侧面S2均为自由曲面,表8给出了可用于第三实施例中各个自由曲面的系数,其中,自由曲面公式可由第一实施例中给出的公式限定。
表8
在第三实施例中,第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4和第五透镜L5中任意一个透镜的物侧面和像侧面均为非球面,表9给出了可用于第三实施例中各个非球面镜面的高次项系数,其中,各非球面面型可由第一实施例中给出的公式限定。
表9
请参阅图8中的(A),图8中的(A)示出了第三实施例中的光学镜头100在波长为930nm、940nm以及950nm下的光线球差曲线图。图8中的(A)中,沿X轴方向的横坐标表示焦点偏移,沿Y轴方向的纵坐标表示归一化视场。由图8中的(A)可以看出,第三实施例中的光学镜头100的球差数值较佳,说明本实施例中的光学镜头100的成像质量较好。
请参阅图8中的(B),图8中的(B)为第三实施例中的光学镜头100在波长为930nm、940nm以及950nm下的光线像散图。其中,沿X轴方向的横坐标表示焦点偏移,沿Y轴方向的纵坐标表示像高,单位为mm。像散曲线示出了子午成像面弯曲和弧矢成像面弯曲,由图8中的(B)可以看出,在该波长下,光学镜头100的像散得到了较好的补偿。
请参阅图8中的(C),图8中的(C)为第三实施例中的光学镜头100在波长为940nm下的畸变曲线图。其中,沿X轴方向的横坐标表示畸变,沿Y轴方向的纵坐标表示像高,单位为mm。由图8中的(C)可以看出,在波长940nm下,该光学镜头100的畸变得到了很好的校正。
请参阅图9,图9为第三实施例中的光学镜头100的近轴视场角和实际视场角的对比图。由图9可知,仅有角落部份稍微内缩,其他视场的光学畸变接近直线,呈现类似长方形的形状,因此,该光学镜头100的畸变得到了很好的校正。
第四实施例
请参阅图10,图10为本申请第四实施例的光学镜头100的结构示意图,并示出第一光束λ1、第二光束λ2以及第三光束λ3的光路。光学镜头100包括沿光轴o从物侧向像侧依次设置的第一透镜L1、第二透镜L2、光阑102、第三透镜L3、第四透镜L4、第五透镜L5和滤光片L6。其中,关于第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4和第五透镜L5的材料可参见上述具体实施方式所述,此处不再赘述。
进一步地,在第四实施例中,各个透镜的屈折力与第一实施例中的各个透镜的屈折力相同,此外,第四实施例中,各透镜于近光轴o处的面型与第一实施例中各透镜于近光轴o处的面型的区别在于:第五透镜L5的物侧面S9于近光轴o处为凸面。
在第四实施例中,以所述光学镜头100的光圈数Fno=1.45、光学镜头100的视场角FOV=132.94°、光学镜头100的最大有效成像圆的半径ImgH=2.1mm、光学镜头100的有效焦距EFL=0.9mm、光学镜头100的光学总长TTL=5.771mm为例,光学镜头100的其他参数由下表10给出。且其中各参数的定义可由前述实施例的说明中得出,此处不加以赘述。可以理解的是,表10中的Y半径、厚度、焦距的单位均为mm。且表10中各个透镜的焦距、折射率、阿贝数的参考波长为940nm。
表10
在第四实施例中,第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3及第四透镜L4的物侧面S7和像侧面S8均为非球面,第五透镜L5的物侧面S9也为非球面,表11给出了可用于第四实施例中各个非球面镜面的高次项系数,其中,各个非球面面型可由第一实施例中给出的公式限定。
表11
在第四实施例中,第五透镜L5的像侧面S10为自由曲面,表12给出了可用于第四实施例中各个自由曲面的系数,其中,自由曲面公式可由第一实施例中给出的公式限定。
表12
请参阅图11中的(A),图11中的(A)示出了第四实施例中的光学镜头100在波长为930nm、940nm以及950nm下的光线球差曲线图。图11中的(A)中,沿X轴方向的横坐标表示焦点偏移,沿Y轴方向的纵坐标表示归一化视场。由图11中的(A)可以看出,第四实施例中的光学镜头100的球差数值较佳,说明本实施例中的光学镜头100的成像质量较好。
请参阅图11中的(B),图11中的(B)为第四实施例中的光学镜头100在波长为930nm、940nm以及950nm下的光线像散图。其中,沿X轴方向的横坐标表示焦点偏移,沿Y轴方向的纵坐标表示像高,单位为mm。像散曲线示出了子午成像面弯曲和弧矢成像面弯曲,由图11中的(B)可以看出,在该波长下,光学镜头100的像散得到了较好的补偿。
请参阅图11中的(C),图11中的(C)为第四实施例中的光学镜头100在波长为940nm下的畸变曲线图。其中,沿X轴方向的横坐标表示畸变,沿Y轴方向的纵坐标表示像高,单位为mm。由图11中的(C)可以看出,在波长940nm下,该光学镜头100的畸变得到了很好的校正。
请参阅图12,图12为第四实施例中的光学镜头100的近轴视场角和实际视场角的对比图。由图12可知,仅有角落部份稍微内缩,其他视场的光学畸变接近直线,呈现类似长方形的形状,因此,该光学镜头100的畸变得到了很好的校正。
第五实施例
请参阅图13,图13为本申请第五实施例的光学镜头100的结构示意图,并示出第一光束λ1、第二光束λ2以及第三光束λ3的光路。光学镜头100包括沿光轴o从物侧向像侧依次设置的第一透镜L1、第二透镜L2、光阑102、第三透镜L3、第四透镜L4、第五透镜L5和滤光片L6。其中,关于第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4和第五透镜L5的材料可参见上述具体实施方式所述,此处不再赘述。
进一步地,在第五实施例中,各个透镜的屈折力以及于近光轴o处的面型分别与第四实施例中的各个透镜的屈折力以及其于近光轴o处的面型相同。
在第五实施例中,以所述光学镜头100的光圈数Fno=1.4、光学镜头100的视场角FOV=135.6°、光学镜头100的最大有效成像圆的半径ImgH=2.1mm、光学镜头100的有效焦距EFL=0.9165mm、光学镜头100的光学总长TTL=6.0mm为例,光学镜头100的其他参数由下表13给出。且其中各参数的定义可由前述实施例的说明中得出,此处不加以赘述。可以理解的是,表13中的Y半径、厚度、焦距的单位均为mm。且表13中各个透镜的焦距、折射率、阿贝数的参考波长为940nm。
表13
在第五实施例中,第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3及第四透镜L4的物侧面S7和像侧面S8均为非球面,第五透镜L5的物侧面S9也为非球面,表14给出了可用于第五实施例中各个非球面镜面的高次项系数,其中,各个非球面面型可由第一实施例中给出的公式限定。
表14
在第五实施例中,第五透镜L5的像侧面S10为自由曲面,表15给出了可用于第五实施例中各个自由曲面的系数,其中,自由曲面公式可由第一实施例中给出的公式限定。
表15
请参阅图14中的(A),图14中的(A)示出了第五实施例中的光学镜头100在波长为930nm、940nm以及950nm下的光线球差曲线图。图14中的(A)中,沿X轴方向的横坐标表示焦点偏移,沿Y轴方向的纵坐标表示归一化视场。由图14中的(A)可以看出,第五实施例中的光学镜头100的球差数值较佳,说明本实施例中的光学镜头100的成像质量较好。
请参阅图14中的(B),图14中的(B)为第五实施例中的光学镜头100在波长为930nm、940nm以及950nm下的光线像散图。其中,沿X轴方向的横坐标表示焦点偏移,沿Y轴方向的纵坐标表示像高,单位为mm。像散曲线示出了子午成像面弯曲和弧矢成像面弯曲,由图14中的(B)可以看出,在该波长下,光学镜头100的像散得到了较好的补偿。
请参阅图14中的(C),图14中的(C)为第五实施例中的光学镜头100在波长为940nm下的畸变曲线图。其中,沿X轴方向的横坐标表示畸变,沿Y轴方向的纵坐标表示像高,单位为mm。由图14中的(C)可以看出,在波长940nm下,该光学镜头100的畸变得到了很好的校正。
请参阅图15,图15为第五实施例中的光学镜头100的近轴视场角和实际视场角的对比图。由图15可知,仅有角落部份稍微内缩,其他视场的光学畸变接近直线,呈现类似长方形的形状,因此,该光学镜头100的畸变得到了很好的校正。
请参阅表16,表16为本申请第一实施例至第五实施例中各关系式的比值汇总。
表16
请参阅图16,本申请还公开了一种摄像模组200,摄像模组200包括感光芯片201和如上述第一实施例至第五实施例中任一实施例所述的光学镜头100,所述感光芯片201设置于光学镜头100的像侧。光学镜头100可用于接收被摄物的光信号并投射到感光芯片201,感光芯片201可用于将对应于被摄物的光信号转换为图像信号。这里不做赘述。可以理解的,具有上述光学镜头100的摄像模组200也具有上述光学镜头100的全部技术效果,即该摄像模组200在具有大视场角的同时,还具有较大的光圈数,从而可以增加单位时间内的进光量,以增强该摄像模组200在暗光环境下的成像效果,使得该摄像模组200能够适用于夜景、雨天、星空等暗光环境拍摄,以满足用户对暗光环境的拍摄需求。由于上述技术效果已在光学镜头100的实施例中做了详细介绍,此处就不再赘述。
请参阅图17,本申请还公开了一种电子设备300,所述电子设备300包括壳体301和如上述的摄像模组200,摄像模组200设于壳体301以获取影像信息。其中,电子设备300可以但不限于手机、平板电脑、笔记本电脑、智能手表、监控器等。可以理解的,具有上述摄像模组200的电子设备300,也具有上述光学镜头100的全部技术效果。即,所述电子设备300的摄像模组200在具有大视场角的同时,还具有较大的光圈数,从而可以增加单位时间内的进光量,以增强该摄像模组200在暗光环境下的成像效果,使得该摄像模组200能够适用于夜景、雨天、星空等暗光环境拍摄,以满足用户对暗光环境的拍摄需求。由于上述技术效果已在光学镜头100的实施例中做了详细介绍,此处就不再赘述。
以上对本发明实施例公开的光学镜头、摄像模组及电子设备进行了详细介绍,本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的光学镜头、摄像模组及电子设备及其核心思想;同时,对于本领域的一般技术人员,依据本发明的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处,综上,本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (10)
1.一种光学镜头,其特征在于,所述光学镜头包括沿光轴从物侧至像侧依次设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜和第五透镜;
所述第一透镜具有负屈折力,所述第一透镜的物侧面于近光轴处为凸面,所述第一透镜的像侧面于近光轴处为凹面;
所述第二透镜具有正屈折力,所述第二透镜的物侧面于近光轴处为凸面,所述第二透镜的像侧面于近光轴处为凹面;
所述第三透镜具有正屈折力,所述第三透镜的物侧面于近光轴处为凸面,所述第三透镜的像侧面于近光轴处为凸面;
所述第四透镜具有负屈折力,所述第四透镜的物侧面于近光轴处为凹面,所述第四透镜的像侧面于近光轴处为凸面;
所述第五透镜具有正屈折力,所述第五透镜的物侧面于近光轴处为凸面;
所述第一透镜至所述第五透镜中,至少一个表面为非旋转对称面型;
所述光学镜头满足以下关系式:
45deg<HFOV/Fno<49deg;
其中,HFOV为所述光学镜头的最大视场角的一半,Fno为所述光学镜头的光圈数。
2.根据权利要求1所述的光学镜头,其特征在于,所述光学镜头满足以下关系式:
4.0<TTL/EFL<8;
其中,TTL为所述第一透镜的物侧面至所述光学镜头的成像面于所述光轴上的距离,EFL为所述光学镜头的有效焦距。
3.根据权利要求1所述的光学镜头,其特征在于,所述光学镜头满足以下关系式:
1.8<ImgH/EFL<2.5;
其中,ImgH为所述光学镜头的最大有效成像圆的半径,EFL为所述光学镜头的有效焦距。
4.根据权利要求1所述的光学镜头,其特征在于,所述光学镜头满足以下关系式:
0.2<CTAL/BL<0.7;
其中,CTAL为所述第一透镜至所述第四透镜于所述光轴上的厚度总和;BL为所述第一透镜的物侧面至所述第五透镜的像侧面在所述光轴上的距离。
5.根据权利要求1所述的光学镜头,其特征在于,所述光学镜头满足以下关系式:
0.1<AT4/AT3<15;
其中,AT4为所述第四透镜与所述第五透镜在所述光轴上的空气间隙,AT3为所述第三透镜与所述第四透镜在所述光轴上的空气间隙。
7.根据权利要求1所述的光学镜头,其特征在于,所述光学镜头满足以下关系式:
35<Vd3+Vd4<120;
其中,Vd3为所述第三透镜在940nm波长下的阿贝数,Vd4为所述第四透镜在940nm波长下的阿贝数。
8.根据权利要求1所述的光学镜头,其特征在于,所述光学镜头满足以下关系式:
1.0<SD1/ImgH<2.0;
其中,SD1为所述第一透镜的物侧面的最大有效口径的一半,ImgH为所述光学镜头的最大有效成像圆的半径。
9.一种摄像模组,其特征在于,所述摄像模组包括感光芯片和如权利要求1-8任一项所述的光学镜头,所述感光芯片设置于所述光学镜头的像侧。
10.一种电子设备,其特征在于,所述电子设备包括壳体和如权利要求9所述的摄像模组,所述摄像模组设于所述壳体。
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