一种小视场角镜头
技术领域
本实用新型涉及虹膜识别***的智能手机,安防设备(如门禁等),以及有高度保密需求的场所所用镜头的技术领域,特别是一种小视场角镜头。
背景技术
随着解锁技术可靠度和精度的提升,虹膜识别是当前应用最为方便和精确的一种。这就要求与之搭配的的摄像头解析力也越来越高,能清楚的成像虹膜。现虹膜识别技术已经在智能手机兴起,成为热潮,未来的安防、电子商务等多种领域的应用,也必然的会以虹膜识别技术为重点。这就要求摄像头满足上述要求以外,成像的范围和物距要尽可能小,能精准的拍摄虹膜,以满足小范围精准成像的要求。
实用新型内容
本实用新型的目的是为了提供一种小视场角镜头。
本实用新型的技术方案是:一种小视场角镜头,所述小视场角镜头从物体侧起,依次由:具有正光焦度的第一透镜、具有负光焦度,且物体侧和像侧均为凹面的第二透镜,具有负光焦度,且物体侧为凹面,像侧为凸面的第三透镜和具有负光焦度,且物体侧为凹面,像侧为凸面的第四透镜组成,并且满足以下的条件式:
2<ct1/ct2<8
0.5<R5/R6<2.0
其中,ct1为第一透镜到第二透镜的中心距离,ct2为第二透镜到第三透镜的中心距离。
上述的一种小视场角镜头,所述小视场角镜头还满足以下关系式:
-10<f2/f<-2
-15<(R4+R5)/(R4-R5)<-5
其中,R4、R5分别为第二透镜的物体侧与像侧曲率半径,f2、f分别为第二透镜焦距与***焦距。
上述的一种小视场角镜头,所述小视场角镜头还满足以下关系式:
1.45<ct2/ct3<1.5
其中,ct2为第二透镜到第三透镜的中心距离,ct3为第三透镜到第四透镜的中心距离,f3为第三透镜的焦距,f为***有效焦距。
上述的一种小视场角镜头,所述小视场角镜头还满足以下关系式:
0.5<Y1/ImgH<0.85
0.7<Y2/ImgH<0.95
其中,Y1为第三透镜的像侧有效通光口径,ImgH为总像高,Y2为第四透镜的像侧有效通光口径。
上述的一种小视场角镜头,所述小视场角镜头还满足以下关系式:
-44.7<f3/f<-45
-2<f4/f<2.05
其中,f3为第三透镜的焦距,f4为第四透镜的焦距,f为***的有效焦距。
本实用新型的有益效果是:本实用新型采用4片非球面塑料镜片,可以实现最大视场角为28.3,光学总长4.62mm,光圈值为F/2.2的小视场角明亮镜头,对于较暗的环境下拍摄也有很好的表现,最大像圆为φ2.8mm。微小的结构可以被广泛的应用。
附图说明
图1是本实用新型小视场角镜头的光轴方向截面图;
图2是本实用新型实施例1中的小视场角镜头的二维图;
图3是本实用新型实施例1中的小视场角镜头的离焦曲线;
图4是本实用新型实施例1中的小视场角镜头的MTF传递函数曲线图;
图5是是本实用新型实施例1中的小视场角镜头的像散场曲与光学畸变特征曲线;
图6是本实用新型实施例2中的小视场角镜头的二维图;
图7是本实用新型实施例2中的小视场角镜头的离焦曲线;
图8是本实用新型实施例2中的小视场角镜头的MTF传递函数曲线图;
图9是本实用新型实施例2中的小视场角镜头的像散场曲与光学畸变特征曲线。
具体实施方式
为了更清楚地表述本实用新型,下面结合附图对本实用新型作进一步地描述。
一种小视场角镜头,所述小视场角镜头从物体侧起,依次由:具有正光焦度的第一透镜L1、具有负光焦度,且物体侧和像侧均为凹面的第二透镜L2,具有负光焦度,且物体侧为凹面,像侧为凸面的第三透镜L3和具有负光焦度,且物体侧为凹面,像侧为凸面的第四透镜L4组成,对于以上4片镜片正负光焦度的分配,使各像差得到了很好的校正,该***横向色差校正至小于2.5um。
并且满足以下的条件式:
2<ct1/ct2<8
0.5<R5/R6<2.0
其中,ct1为第一透镜L1到第二透镜L2的中心距离,ct2为第二透镜L2到第三透镜L3的中心距离。
因为镜头拍摄的对象为虹膜,要求拍摄的角度范围小,第二透镜L2相对第一透镜L1和第三透镜L3的位置决定了拍摄视场角的范围,ct1/ct2比值大于2,第二透镜L2靠近第一透镜L1则视场角较宽,成像范围大;第二透镜L2靠近第三透镜L3,则视场角较窄,不能精准的成像虹膜
上述的一种小视场角镜头,所述小视场角镜头还满足以下关系式:
-10<f2/f<-2.5
-15<(R4+R5)/(R4-R5)<-5
其中,R4、R5分别为第二透镜L2的物体侧与像侧曲率半径,f2、f分别为第二透镜L2焦距与***焦距。
第二透镜L2的折射力决定焦距,公式限制了焦距和总长的范围,保证第二透镜L2的曲率能适合加工制造以及镜头长度能适应设备。
上述的一种小视场角镜头,所述小视场角镜头还满足以下关系式:
1.45<ct2/ct3<1.5
其中,ct2为第二透镜L2到第三透镜L3的中心距离,ct3为第三透镜L3到第四透镜L4的中心距离,f3为第三透镜L3的焦距,f为***有效焦距。
第三透镜L3相对第二透镜L2和第四透镜L4的位置决定了整体视场,公式限制第三透镜L3的位置,使最大视场满足像孔径和镜头总长。
上述的一种小视场角镜头,所述小视场角镜头还满足以下关系式:
0.5<Y1/ImgH<0.85
0.7<Y2/ImgH<0.95
其中,Y1为第三透镜L3的像侧有效通光口径,ImgH为总像高,Y2为第四透镜L4的像侧有效通光口径。
此条件式有利于使***的边缘解析度提升,并实现物侧面较小口径以满足智能手机结构设计的需求。
上述的一种小视场角镜头,所述小视场角镜头还满足以下关系式:
-44.7<f3/f<-45
-2<f4/f<2.05
其中,f3为第三透镜L3的焦距,f4为第四透镜L4的焦距,f为***的有效焦距。
第三透镜L3和第四透镜L4像侧为凸面,规定了第三透镜L3和第四透镜 L4的弯曲程度,满足此关系式有利于光焦度的合理分配达到缩短总长,控制像差达到实际使用要求的目的。
小视场角镜头的4片镜片全部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+A16y16+A18y18+A20y20
其中,
Z:非球面矢高,
C:非球面近轴曲率,
y:镜头口径,
k:圆锥系数,
A4:4次非球面系数,
A6:6次非球面系数,
A8:8次非球面系数,
A10:10次非球面系数,
A12:12次非球面系数,
A14:14次非球面系数,
A16:16次非球面系数,
A18:18次非球面系数,
A20:20次非球面系数。
本实用新型采用采用4片非球面塑料镜片,可以实现最大视场角为28.3,光学总长4.62mm,光圈值为F/2.2的小视场角明亮镜头,对于较暗的环境下拍摄也有很好的表现,最大像圆为φ2.8mm。微小的结构可以被广泛的应用。
实施例1
全视场角为28°,光圈F值为2.2,光学总长TTL(镜片最前端到像面的距离)为4.62mm。
第一镜片L1是具有正光焦度的前侧凸起形透镜;第二镜片L2是具有负光焦度的双凹型透镜;第三镜片L3是具有负光焦度后侧凸起弯月型透镜;第四镜片L4是具有负光焦度的弯月形透镜
第二镜片满足下列条件式:-15<(R4+R5)/(R4-R5)<-5。R4、R5分别为第二透镜L2的物体侧与像侧曲率半径
第三镜片满足下列条件式:0.5<Y1/ImgH<0.85,-44.7<f3/f<-45。Y1为第三透镜L3的像侧有效通光口径,ImgH为总像高;f3为第三透镜L3的焦距, f为***的有效焦距。
第四镜片满足下列条件式:0.7<Y2/ImgH<0.95,-2<f4/f<2.05。Y2为第四透镜L4的像侧有效通光口径,ImgH为总像高;f4为第四透镜L4的焦距,f 为***的有效焦距。
镜头满足下列条件式:2<ct1/ct2<8,-10<f2/f<-1.8。ct1为第一透镜L1到第二透镜L2的中心距离,ct2为第二透镜L2到第三透镜L3的中心距离。f2、f 分别为第二透镜L2焦距与***焦距。
小视场角镜头的设计参数请参照表1(a)和表1(b)。
表1(a)
面数 |
面型 |
曲率 |
厚度 |
材料特性 |
有效半口径 |
物 |
球面 |
无限 |
300 |
|
|
Stop |
球面 |
无限 |
-0.4352895 |
|
1.145 |
2 |
非球面 |
1.579119895 |
0.8941527 |
1.546,56.039 |
1.149 |
3 |
非球面 |
9.151255477 |
1.38 |
|
1.088 |
4 |
非球面 |
-6.94371771 |
0.26 |
1.546,56.039 |
0.815 |
5 |
非球面 |
7.869459565 |
0.3553908 |
|
0.854 |
6 |
非球面 |
-5.00080919 |
0.3 |
1.546,56.039 |
0.933 |
7 |
非球面 |
-5.33215714 |
0.2407159 |
|
1.100 |
8 |
非球面 |
-1.79768158 |
0.3697407 |
1.537,56.109 |
1.164 |
9 |
非球面 |
-2.92450522 |
0.2271639 |
|
1.203 |
10 |
球面 |
无限 |
0.3 |
BK7_SCHOTT |
1.302 |
11 |
球面 |
无限 |
0.2928358 |
|
1.341 |
像 |
球面 |
无限 |
0 |
|
1.402 |
表1(b)
面数 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
k |
-1.23824 |
-26.26250 |
64.02574 |
58.17980 |
21.33024 |
-1.40149 |
-29.53628 |
-60.69597 |
4 |
0.02562 |
0.00098 |
0.07273 |
0.13566 |
-0.04779 |
-0.06486 |
-0.52382 |
-0.32197 |
6 |
0.02816 |
0.01357 |
-0.82394 |
-0.17166 |
-0.08281 |
-0.34750 |
0.83829 |
0.40290 |
8 |
-0.16441 |
-0.17729 |
3.07444 |
0.32897 |
0.15371 |
0.83505 |
-0.62182 |
-0.25387 |
10 |
0.56430 |
0.69960 |
-6.36583 |
0.17250 |
0.17992 |
-0.58073 |
0.31439 |
0.04283 |
12 |
-1.14581 |
-1.62139 |
6.72313 |
-0.14549 |
0.07360 |
0.18368 |
-0.08719 |
0.00681 |
14 |
1.39617 |
2.25793 |
-3.25411 |
-0.26005 |
-0.09988 |
-0.01731 |
0.01259 |
0.00446 |
16 |
-1.00613 |
-1.86025 |
0.48359 |
0 |
-0.16699 |
-0.02856 |
-0.00350 |
0.00017 |
18 |
0.39481 |
0.83267 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
20 |
-0.06508 |
-0.15592 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
如图2所示,是本实施例中小视场角镜头的二维图。该小视场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,是本实施例中小视场角镜头的离焦曲线,曲线峰值距离中心点越近,表示光学性能越好,场曲也越小。
如图4所示,是本实施例中小视场角镜头的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,相对X轴的高度越高,证明***的成像质量越好,本光学***镜头在空间频率为110lp/mm时,0.9视场以内MTF大于0.5,具有较高的图像解析能力。
如图5所示,是本实施例中小视场角镜头的像散场曲与光学畸变特征曲线。小视场角镜头的场曲校正的很好,各视场畸变也控在2%以内。
实施例2
全视场角为28°,光圈F值为2.2,光学总长TTL(镜片最前端到像面的距离)为4.62mm。
第一镜片L1是具有正光焦度的前侧凸起形透镜;第二镜片L2是具有负光焦度的双凹型透镜;第三镜片L3是具有负光焦度后侧凸起弯月型透镜;第四镜片L4是具有负光焦度的弯月形透镜
第二镜片满足下列条件式:-10<(R4+R5)/(R4-R5)<-1。R4、R5分别为第二透镜L2的物体侧与像侧曲率半径
第三镜片满足下列条件式:0.6<Y1/ImgH<0.9,-20<f3/f<-30。Y1为第三透镜L3的像侧有效通光口径,ImgH为总像高;f3为第三透镜L3的焦距,f 为***的有效焦距。
第四镜片满足下列条件式:0.8<Y2/ImgH<0.95,-1.8<f4/f<2。Y2为第四透镜L4的像侧有效通光口径,ImgH为总像高;f4为第四透镜L4的焦距,f 为***的有效焦距。
镜头满足下列条件式:3.2<ct1/ct2<4,-3<f2/f<-1.5。ct1为第一透镜L1到第二透镜L2的中心距离,ct2为第二透镜L2到第三透镜L3的中心距离。f2、f 分别为第二透镜L2焦距与***焦距。
小视场角镜头的设计参数请参照表2(a)和表2(b):
表2(a)
表2(b)
面数 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
k |
-1.21387 |
-18.72274 |
54.75596 |
12.23467 |
23.23830 |
6.75345 |
-37.61748 |
-100 |
4 |
0.02632 |
0.00202 |
0.05691 |
0.11710 |
-0.05149 |
-0.06589 |
-0.51128 |
-0.30386 |
6 |
0.02864 |
0.01497 |
-0.78209 |
-0.22232 |
-0.12176 |
-0.31691 |
0.83749 |
0.38408 |
8 |
-0.16431 |
-0.17687 |
2.94364 |
0.38028 |
0.15600 |
0.84529 |
-0.62283 |
-0.25391 |
10 |
0.56454 |
0.69939 |
-6.27005 |
0.07381 |
0.21139 |
-0.58162 |
0.31370 |
0.04838 |
12 |
-1.14572 |
-1.62155 |
6.92507 |
-0.25812 |
0.09313 |
0.17993 |
-0.08717 |
0.00820 |
14 |
1.39614 |
2.25792 |
-3.53262 |
-0.10952 |
-0.11282 |
-0.02124 |
0.01224 |
0.00378 |
16 |
-1.00619 |
-1.86019 |
0.48359 |
0 |
-0.23887 |
-0.03016 |
-0.00408 |
-0.00141 |
18 |
0.39479 |
0.83271 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
20 |
-0.06506 |
-0.15596 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
图6是本实施例中的小视场角镜头的二维图;
图7是本实施例中的小视场角镜头的离焦曲线;
图8是本实施例中的小视场角镜头的MTF传递函数曲线图;
图9是本实施2中的小视场角镜头的像散场曲与光学畸变特征曲线。
以上对本实用新型创造的实施例进行了详细说明,但所述内容仅为本实用新型创造的较佳实施例,不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型创造范围所作的均等变化与改进等,均应仍归属于本专利涵盖范围之内。