CN206387955U - 一种紧凑型高像素手机镜头 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种紧凑型高像素手机镜头，从物方到像方依次包括第一透镜、光阑、第二透镜以及第三透镜；第一透镜是具有正光焦度的弯月透镜，且凸面朝向物方，两面都是偶次非球面的玻璃透镜；第二透镜是正光焦度的凹凸透镜，凹面朝向物面，凸面朝向像面，且两面都是偶次非球面的玻璃透镜；第三透镜是具有负光焦度的双凹透镜，且两面都是偶次非球面塑料透镜；该紧凑型高像素手机镜头满足：4.94mm≤TTL≤6.045mm，TTL为所述紧凑型高像素手机镜头的第一透镜物方侧最外点至成像面的距离。本实用新型所提供的镜头具有结构紧凑，视角较广，小畸变和较高成像清晰度的优点。

Description

一种紧凑型高像素手机镜头

【技术领域】

本实用新型涉及一种光学镜头，尤其涉及一种紧凑型高像素手机镜头。

【背景技术】

在手机等电子设备的摄像头诞生的初期，其像素30万左右，成像质量较差，无法满足用户高清拍照需求，同时还存在视场角较小的缺点。

因此，如何满足手机镜头在实现结构紧凑的同时，还具有较高质量成像效果，较大视场角的要求是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

【实用新型内容】

为克服现有技术存在的不足。本实用新型提供一种紧凑型高像素手机镜头。

本实用新型解决技术问题的技术方案是提供一种紧凑型高像素手机镜头，从物方到像方依次包括第一透镜、光阑、第二透镜以及第三透镜；第一透镜是具有正光焦度的弯月透镜，且凸面朝向物方，两面都是偶次非球面的玻璃透镜；第二透镜是正光焦度的凹凸透镜，凹面朝向物面，凸面朝向像面，且两面都是偶次非球面的玻璃透镜；第三透镜是具有负光焦度的双凹透镜，且两面都是偶次非球面塑料透镜；该紧凑型高像素手机镜头满足：4.94mm≤TTL≤6.045mm，TTL为所述紧凑型高像素手机镜头的第一透镜物方侧最外点至成像面的距离。

优选地，所述紧凑型高像素手机镜头满足条件式：1.14≤TTL/EFL≤1.46，其中，EFL为所述紧凑型高像素手机镜头的总焦距值。

优选地，所述紧凑型高像素手机镜头满足条件式：-1.84≤TTL/FFL≤-1.22，其中FFL为第一透镜像方侧最外点至成像面的距离。

优选地，所述紧凑型高像素手机镜头满足条件式：0.118≤BFL/EFL≤0.176，其中BFL为紧凑型高像素手机镜头的第三透镜像方侧最外点至成像面的距离。

优选地，所述紧凑型高像素手机镜头满足条件式：60°≤FOV≤66°，其中FOV为该镜头的最大视场角。

优选地，第一透镜满足下述条件公式：0.017≤(d/H)/FOV≤0.02，其中d表示最大视场角所对应的第一透镜朝向物方凸面的最大通光口径，H表示最大视场角所对应的成像的像高。

优选地，所述第一透镜满足下述条件公式：Nd≤1.494，Vd≥70.04，其中，Nd为折射率，Vd阿为贝尔常数。

优选地，所述偶次非球面镜面公式满足：

其中，h表示透镜表面上各点的Y轴坐标值，c为透镜表面的曲率半径r的倒数，k为圆锥系数，a₁、a₂、a₃、a₄、a₅为高阶非球面系数，Z为非球面沿光轴方向在高度为h的位置时，距离非球面顶点的距离矢量高。

本实用新型提供的紧凑型高像素手机镜头采用光阑前置以保证***偏心倾斜敏感度的，第一透镜、第二透镜以及第三透镜均采用偶次非球面，最高阶数为12阶，可有效消除各类像差，取得良好的成像效果。

同时，为增加该镜头的热机械稳定性和耐磨性，在最外端靠近物方一侧的透镜采用玻璃非球面；为提高像质，并增加结构的紧凑性，中间透镜也采用玻璃非球面，靠近CMOS端的透镜采用塑料非球面，且采用玻璃镜片和塑料镜片混合光路结构，改善了镜头的性能。

进一步，配合合理控制各透镜之间的焦距分配，实现该镜头的超短焦距紧凑结构，保持TTL较小时获得视场角最大化，大相对孔径、小畸变和较高成像清晰度，同时中心视场成像质量较高，达到310万像素的高清画质。满足目前手机市场高清镜头的需要。

【附图说明】

图1是本实用新型一种紧凑型高像素手机镜头第一实施例的结构示意图。

图2A是本实用新型一种紧凑型高像素手机镜头第一实施例的色差曲线图。

图2B是本实用新型一种紧凑型高像素手机镜头第一实施例的散光场曲线图。

图2C是本实用新型一种紧凑型高像素手机镜头第一实施例的畸变像差曲线

图3是本实用新型一种紧凑型高像素手机镜头第一实施例的MTF曲线图。

图4是本实用新型一种紧凑型高像素手机镜头第二实施例的结构示意图。

图5A是本实用新型一种紧凑型高像素手机镜头第二实施例的色差曲线图。

图5B是本实用新型一种紧凑型高像素手机镜头第二实施例的散光场曲线图。

图5C是本实用新型一种紧凑型高像素手机镜头第二实施例的畸变像差曲线

图6是本实用新型一种紧凑型高像素手机镜头第二实施例的MTF曲线图。

【具体实施方式】

为了使本实用新型的目的，技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施实例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请参阅图1，本实用新型提供一种紧凑型高像素手机镜头，所述紧凑型高像素手机镜头由物方到像方依次为第一透镜L1，光阑(FNO)，第二透镜L2，第三透镜L3，滤色片GF以及成像面IMA。第一透镜L1是具有正光焦度的弯月透镜，且凸面朝向物方，两面都是偶次非球面的玻璃透镜。第二透镜L2是正光焦度的凹凸透镜，凹面朝向物面，凸面朝向像面，且两面都是偶次非球面的玻璃透镜。第三透镜L3是具有负光焦度的双凹透镜，且两面都是偶次非球面的塑料透镜。

进一步，第一透镜L1材料采用QK3玻璃，玻璃转化点温度Tg为475℃，容易采用热模压技术进行批量加工。第二透镜L2采用BAK2玻璃，转化点温度为555℃，而玻璃镜片的引入也增强了该镜头的热-机械稳定性，提高了镜头的使用寿命。第三透镜L3采用塑料材料Z-E48R，高折射率低色散的树脂材料取代玻璃，成型技术稳定且工艺成熟，解决了玻璃镜片的加工困难而导致的生产效率低和成本较高的问题。

在本实施例中：F＝2.8mm，光圈FNO＝2.8，半视场角ANG＝33°，TTL＝6.045mm，TTL为紧凑型高像素手机镜头的第一透镜L1物方侧最外点至成像方的距离，ANG为半视场角的角度。

同时，本实施例中的偶次非球面镜面公式满足：

上式中：h表示透镜表面上各点的Y轴坐标值,c为透镜表面的曲率半径r的倒数,k为圆锥系数,a₁、a₂、a₃、a₄、a₅为高阶非球面系数，而系数中的e代表科学记号，如e^-05表示10^-5，Z为非球面沿光轴方向在高度为h的位置时，距离非球面顶点的距离矢量高度。

表格一相关参数是该紧凑型高像素手机镜头从物方(OBJ)到像方(IMA)的所有的透镜的每个面的表面类型，曲率半径，中心厚度，半通光口径，折射率以及阿贝尔常数等相关参数。

表格一：

表格二为各镜面的非球面系数表。

表格二：

表格三相关参数是该紧凑型高像素手机镜头的第

一透镜、第二透镜、第三透镜各自的焦距值及相关参数。

表格三：

基本参数	EFL	BFL	TTL	FFL	d	H
							数值(mm)	5.3	0.934	6.045	-4.94	3.78	3.44
基本参数	F1	F2	F3
							数值(mm)	5.74	3.19	-3.45

其中，EFL为紧凑型高像素手机镜头的总焦距值，BFL为紧凑型高像素手机镜头的第三透镜L3像方侧最外点至成像面的距离，TTL为所述紧凑型高像素手机镜头的第一透镜L1物方侧最外点至成像面的距离，FFL为紧凑型高像素手机镜头的第一透镜L1像方侧最外点至成像面的距离。

d表示最大视场角所对应的第一透镜朝向物方凸面的最大通光口径，H表示最大视场角所对应的成像的像高。

F1、F2、F3分别表示第一、二、三透镜的各自的焦距值。

请参阅图2A-2C以及图3。图2A为色差曲线图(也叫球差曲线图)，由常用的红(C)、绿(D)、蓝(F)光的波长来表示，单位为mm。图2B是像散场曲线图，表示紧凑型高像素手机镜头由像散导致的成像的像场弯曲程度，由常用绿(D)光表示，单位是mm，图中光线像差只存在从-0.25到0.25的范围内成像性能优异，满足中高档手机的摄像要求。图2C是畸变曲线图，表示不同视场角情况下的畸变大小值，在边缘视场处，畸变达到最大。图3是光学***的调制传递函数曲线图，即MTF值曲线图，其横坐标和纵坐标分别为像面上的空间频率和光学***的光学传递函数值，表示的是镜头分辨率的大小，在185lp/mm空间频率处，边缘视场角的MTF值最小约为0.2，即镜头的成像品质指标MTF在极限频率也很好。

请参阅图4，本实用新型第二实施例所提供的紧凑型高像素手机镜头与第一实施例不同的是：半视场角ANG＝30°，TTL＝4.94mm。

表格四相关参数是该紧凑型高像素手机镜头从物方(OBJ)到像方(IMA)的，所有的透镜的每个面的表面类型，曲率半径，中心厚度，半通光口径，折射率以及阿贝尔常数等相关参数。

表格四：

表格五为各镜面的非球面系数表。

表格五

表格六相关参数是该紧凑型高像素手机镜头的第一透镜、第二透镜、第三透镜各自的焦距值及相关参数。

表格六：

基本参数	EFL	BFL	TTL	FFL	d	H
							数值(mm)	3.39	0.4	4.94	-2.68	2.4	1.96
基本参数	F1	F2	F3
							数值(mm)	5.49	2.386	-2.827

该紧凑型高像素手机镜头满足：4.94mm≤TTL≤6.045mm，TTL为所述紧凑型高像素手机镜头的第一透镜物方侧最外点至成像面的距离；1.14≤TTL/EFL≤1.46，EFL为所述紧凑型高像素手机镜头的总焦距值；-1.84≤TTL/FFL≤-1.22，其中FFL为第一透镜像方侧最外点至成像面的距离；0.118≤BFL/EFL≤0.176，其中BFL为紧凑型高像素手机镜头的第三透镜像方侧最外点至成像面的距离。60°≤FOV≤66°，其中FOV为该镜头的最大视场角。

第一透镜L1满足下述条件公式：0.017≤(d/H)/FOV≤0.02，且满足Nd≤1.494，Vd≥70.04的低折射率低色散材料。能有效补偿光学***中的透光率同时配合各个透镜之间合理的分配光焦度，以达到较高的解像水平获取清晰图像信息。其中Nd为折射率，Vd为阿贝常数。

第二透镜L2采用Nd≥1.54，Vd≥59.72的高折射率高色散材料。可以有效导入66°视场角光线并减小第一个透镜的口径，以避免体积过大。

请参阅图5A-5C以及图6，图5A为色差曲线图(也可叫球差曲线图)，由常用的红(C)、绿(D)、蓝(F)光的波长来表示。图5B是像散场曲线图，表示紧凑型高像素手机镜头由像散导致的成像的像场弯曲程度，由常用绿(D)光表示，图中光线像差只存在从-0.15到0.15的范围内，成像性能优异，满足中高档手机的摄像要求。图5C是畸变曲线图，表示不同视场角情况下的畸变大小值，在边缘视场处，畸变达到最大。图6是光学***的调制传递函数曲线图，即MTF值曲线图，横坐标和纵坐标分别为像面上的空间频率和光学***的光学传递函数值，表示的是镜头分辨率的大小，在185lp/mm空间频率处，边缘视场角的MTF值最小约为0.3，即镜头的成像品质指标MTF在极限频率时也很好。

本实用新型提供的紧凑型高像素手机镜头采用光阑前置以保证***偏心倾斜敏感度的，第一透镜、第二透镜以及第三透镜均采用偶次非球面，最高阶数为12阶，可有效消除各类像差，取得良好的成像效果。

同时，为增加该镜头的热机械稳定性和耐磨性，在最外端靠近物方一侧的透镜采用玻璃非球面；为提高像质，并增加结构的紧凑性，中间透镜也采用玻璃非球面，靠近CMOS端的透镜采用塑料非球面，且采用玻璃镜片和塑料镜片混合光路结构，改善了镜头的性能。

进一步，配合合理控制各透镜之间的焦距分配，实现该镜头的超短焦距紧凑结构，保持TTL较小时获得视场角最大化，大相对孔径、小畸变和较高成像清晰度，同时中心视场成像质量较高，达到310万像素的高清画质。满足目前手机市场高清镜头的需要。

以上所述仅为本实用新型较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型原则之内所作的任何修改，等同替换和改进等均应包含在本实用新型保护范围。

Claims (8)

1.一种紧凑型高像素手机镜头，其特征在于：从物方到像方依次包括第一透镜、光阑、第二透镜以及第三透镜；

第一透镜是具有正光焦度的弯月透镜，且凸面朝向物方，两面都是偶次非球面的玻璃透镜；第二透镜是正光焦度的凹凸透镜，凹面朝向物面，凸面朝向像面，且两面都是偶次非球面的玻璃透镜；第三透镜是具有负光焦度的双凹透镜，且两面都是偶次非球面塑料透镜；

该紧凑型高像素手机镜头满足：4.94mm≤TTL≤6.045mm，TTL为所述紧凑型高像素手机镜头的第一透镜物方侧最外点至成像面的距离。

2.如权利要求1所述的紧凑型高像素手机镜头，其特征在于：满足条件式：1.14≤TTL/EFL≤1.46，其中，EFL为所述紧凑型高像素手机镜头的总焦距值。

3.如权利要求1所述的紧凑型高像素手机镜头，其特征在于：满足条件式-1.84≤TTL/FFL≤-1.22，其中FFL为第一透镜像方侧最外点至成像面的距离。

4.如权利要求1所述的紧凑型高像素手机镜头，其特征在于：满足条件式0.118≤BFL/EFL≤0.176，其中BFL为紧凑型高像素手机镜头的第三透镜像方侧最外点至成像面的距离。

5.如权利要求1所述的紧凑型高像素手机镜头，其特征在于：满足条件式60°≤FOV≤66°，其中FOV为该镜头的最大视场角。

6.如权利要求1所述的紧凑型高像素手机镜头，其特征在于：第一透镜满足下述条件公式：0.017≤(d/H)/FOV≤0.02，其中d表示最大视场角所对应的第一透镜朝向物方凸面的最大通光口径，H表示最大视场角所对应的成像的像高。

7.如权利要求1所述的紧凑型高像素手机镜头，其特征在于：第一透镜满足下述条件公式：Nd≤1.494，Vd≥70.04，其中，Nd为折射率，Vd阿为贝尔常数。

8.如权利要求1-7任意一项所述的紧凑型高像素手机镜头，其特征在于：偶次非球面镜面公式满足：

其中，h表示透镜表面上各点的Y轴坐标值，c为透镜表面的曲率半径r的倒数，k为圆锥系数，a₁、a₂、a₃、a₄、a₅为高阶非球面系数，Z为非球面沿光轴方向在高度为h的位置时，距离非球面顶点的距离矢量高。