CN104375260A - 高像素摄像镜头 - Google Patents

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Abstract

一种高像素摄像镜头，由物侧至像侧依次包含：具有正屈折力的第一透镜，其物侧面为凸面；具有负屈折力的第二透镜，其像侧面为凹面；具有屈折力的第三透镜；具有正屈折力的第四透镜，其物侧面为凹面，像侧面为凸面；具有负屈折力的第五透镜，其物侧面为凹面，像侧面为凸面，其物侧面存在一个反曲点。所述镜头满足下列关系式：-1.5<f4/f5<-0.5，-0.65≦<(R9-R10)/(R9+R10)<0，0.5<R1/R4<1.5，其中，f4、f5分别为第四和第五透镜的焦距，R9、R10分别为第五透镜物侧面和像侧面的曲率半径，R1为第一透镜物侧面的曲率半径，R4为第二透镜像侧面的曲率半径。

Description

高像素摄像镜头
技术领域
本发明涉及一种高像素摄像镜头，特别是由五片透镜组成的应用于小型化电子产品的高像素薄型摄像镜头。
背景技术
近年来，随着科技的发展，便携式电子电子产品逐步兴起，特别是具有摄像功能的便携式电子产品得到人们更多的青睐，一般光学系统的感光元件不外乎是感光耦合元件(CCD)或互补性氧化金属半导体元件(COMS)两种，随着半导体制程技术的精进，感光元件的像素尺寸缩小，光学系统趋向于更高像素，芯片的像素尺寸越来越小，对相配套的光学系统的成像质量要求也越来越高。
目前主流的摄像镜头一般都是由四片透镜组成，如专利号为“US8373936B2”的专利，已经很难满足现在社会对镜头高像素和高成像质量的需求了，因此包含五片透镜的镜头应运而生。
公开号为“US20110310287”、名称为“摄影透镜组”的发明专利，提出了一种5组透镜构成的光学成像系统，该镜头内的五组透镜从物方到像方依次由具有正屈光度的第一透镜、具有负屈光度的第二透镜、具有正屈光度的第三透镜、具有正屈光度的第四透镜和具有负屈光度第五透镜构成。虽然这种系统有效提升了成像品质，同时维持了小型化的特性，但是该透镜无法在保证大视场角的同时有效的抑制鬼像，修正畸变，而且成像面上光线的入射角(即CRA)也没有得到有效的控制。
发明内容
因此，为克服上述问题，本发明提出了一种高像素摄像镜头系统，其技术方案如下所述：
一种高像素摄像镜头，由物侧至像侧依次包含：具有正屈折力的第一透镜，其物侧面为凸面；具有负屈折力的第二透镜，其像侧面为凹面；具有屈折力的第三透镜；具有正屈折力的第四透镜，其物侧面为凹面，像侧面为凸面；具有负屈折力的第五透镜，其物侧面为凹面，像侧面为凸面，其物侧面存在一个反曲点。
另外，本发明高像素摄像镜头中，还设有一光阑，置于被摄物与第三透镜之间；所述五片透镜均由塑料制成。
本发明高像素摄像镜头中，f4、f5分别为第四和第五透镜的焦距，R9、R10分别为第五透镜物侧面和像侧面的曲率半径，R1为第一透镜物侧面的曲率半径，R4为第二透镜像侧面的曲率半径，将满足下列关系式：
-1.5<f4/f5<-0.5
-0.65≦<(R9-R10)/(R9+R10)<0
0.5<R1/R4<1.5
本发明高像素摄像镜头中，R7、R8分别为第四透镜物侧面和像侧面的曲率半径，将满足下列关系式：
0.5<(R7-R8)/(R7+R8)<0.8
本发明高像素摄像镜头中，f12为第一透镜和第二透镜的组合焦距，f为摄像镜头的整体焦距，将满足下列关系式：
1<f12/f<1.8
本发明高像素摄像镜头中，ImgH为摄像镜头的成像面上有效像素区域直径的一半，TTL为摄像镜头的全长，将满足下列关系式：
ImgH/TTL>0.6
更优的，第一透镜像侧面为凹面，第二透镜物侧面为凸面。
更优的，第三透镜具有正的屈折力，其物侧面为凸面，像侧面为凸面。
本发明提供的高像素摄像镜头具有更好的光学效果，在保证小型化、高像素、大视场角的同时，有效的修正了畸变，抑制了鬼像的形成，并且有效的减小了CRA角度，进一步的提升了系统的成像质量。
附图说明
图1是本发明提供的高像素摄像镜头实施例1的示意图；
图2是实施例1的轴上色差图(mm)；
图3是实施例1的像散图(mm)；
图4是实施例1的畸变图(％)；
图5是实施例1的倍率色差图(μm)；
图6是本发明提供的高像素摄像镜头实施例2的示意图；
图7是实施例2的轴上色差图(mm)；
图8是实施例2的像散图(mm)；
图9是实施例2的畸变图(％)；
图10是实施例2的倍率色差图(μm)；
图11是本发明提供的高像素摄像镜头实施例3的示意图；
图12是实施例3的轴上色差图(mm)；
图13是实施例3的像散图(mm)；
图14是实施例3的畸变图(％)；
图15是实施例3的倍率色差图(μm)；
图16是本发明提供的高像素摄像镜头实施例4的示意图；
图17是实施例4的轴上色差图(mm)；
图18是实施例4的像散图(mm)；
图19是实施例4的畸变图(％)；
图20是实施例4的倍率色差图(μm)；
图21是本发明提供的高像素摄像镜头实施例5的示意图；
图22是实施例5的轴上色差图(mm)；
图23是实施例5的像散图(mm)；
图24是实施例5的畸变图(％)；
图25是实施例5的倍率色差图(μm)；
图26是本发明提供的高像素摄像镜头实施例6的示意图；
图27是实施例6的轴上色差图(mm)；
图28是实施例6的像散图(mm)；
图29是实施例6的畸变图(％)；
图30是实施例6的倍率色差图(μm)；
图31是本发明提供的高像素摄像镜头实施例7的示意图；
图32是实施例7的轴上色差图(mm)；
图33是实施例7的像散图(mm)；
图34是实施例7的畸变图(％)；
图35是实施例7的倍率色差图(μm)。
具体实施方式
在实施例1中，光阑面为STO，第一透镜E1的物侧面和像侧面分别为S1、S2；第二透镜E2的物侧面和像侧面分别为S3、S4；第三透镜E3的物侧面和像侧面分别为S5、S6；第四透镜E4的物侧面和像侧面分别为S7、S8；第五透镜E5的物侧面和像侧面分别为S9、S10；滤色片E6的物侧面和像侧面分别为S11、S12，成像面为S13。
此处解释请参阅图1，一种高像素摄像镜头，由物侧至像侧依次包含：具有正屈折力的第一透镜E1，其物侧面S1为凸面；具有负屈折力的第二透镜E2，其像侧面S4为凹面；具有屈折力的第三透镜E3；具有正屈折力的第四透镜E4，其物侧面S7为凹面，像侧面S8为凸面；具有负屈折力的第五透镜E5，其物侧面S9为凹面，像侧面S10为凸面，其物侧面S9存在一个反曲点。
光阑STO置于被摄物与第三透镜E3之间，其中，实施例1、2、3、4、5为光阑前置，实施例7为光阑置于第一透镜E1和第二透镜E2之间，实施例6为光阑置于第二透镜E2和第三透镜E3之间。
另外，本发明提供的高像素摄像镜头中五片透镜均由塑料制成。
本发明高像素摄像镜头中，f4、f5分别为第四和第五透镜的焦距，R9、R10分别为第五透镜物侧面和像侧面的曲率半径，将满足下列关系式：
-1.5<f4/f5<-0.5
-0.65≦<(R9-R10)/(R9+R10)<0
满足以上两式要求，可有利于该高像素摄像镜头有效的减小光线入射于成像面的角度(CRA)，使光更加均匀无暗角；特别是第五透镜物侧面存在一个反曲点的形状，能有效的抑制鬼像对本镜头的影响。
本发明高像素摄像镜头中，R1为第一透镜物侧面的曲率半径，R4为第二透镜像侧面的曲率半径，将满足下列关系式：
0.5<R1/R4<1.5
以上要求可有效的扩大视场角，缩短总长。
本发明高像素摄像镜头中，R7、R8分别为第四透镜物侧面和像侧面的曲率半径，将满足下列关系式：
0.5<(R7-R8)/(R7+R8)<0.8
上式对第四透镜的限制可有利于该高像素摄像镜头减小畸变，获得更高的成像质量。
本发明高像素摄像镜头中，f12为第一透镜和第二透镜的组合焦距，f为摄像镜头的整体焦距，将满足下列关系式：
1<f12/f<1.8
满足上式要求可保证该高像素摄像镜头广角的特点。
本发明高像素摄像镜头中，ImgH为摄像镜头成像面上有效像素区域直径的一半，TTL为摄像镜头的全长，将满足下列关系式：
ImgH/TTL>0.6
满足上式要求可有利于该高像素摄像镜头的小型化特点。
更优的，第一透镜像侧面为凹面，第二透镜物侧面为凸面。
更优的，第三透镜具有正的屈折力，其物侧面为凸面，像侧面为凸面。
本发明实施例中，第一至第五透镜E1-E5均为非球面镜片。
非球面的面形由以下公式决定：
x = ch 2 1 + 1 - ( k + 1 ) c 2 h 2 + &Sigma; Aih i
其中，h是非球面上任一点到光轴的高度，c是顶点曲率，k是锥形常数，Ai是非球面第i-th阶的修正系数。
在下面各个具体实施例中，f1-f5分别表示第一至第五透镜E1-E5的有效焦距，f为镜头系统的整体焦距，TTL为透镜系统的总长，semi-FOV为最大视场角的一半,参考波长为d-line：555nm。
实施例1
实施例1中，镜头系统满足下面表格的条件：
表1
表面编号 表面类型 曲率半径 厚度 材料 有效口径 圆锥系数
obj 球面 无穷 无穷
STO 球面 无穷 -0.2106 0.7250
S1 非球面 1.3135 0.4798 1.54,56.1 0.7622 -0.8579
S2 非球面 57.8671 0.0360 0.7542 -150.8162
S3 非球面 6.2035 0.2000 1.64,23.8 0.7553 61.7324
S4 非球面 1.7651 0.2786 0.7537 2.8130
S5 非球面 13.1243 0.3460 1.54,56.1 0.7596 2.1722
S6 非球面 -21.7804 0.4965 0.9446 -161.2507
S7 非球面 -4.6896 0.5120 1.54,56.1 1.1422 10.8063
S8 非球面 -1.0621 0.5515 1.4220 -4.3013
S9 非球面 -0.6381 0.3405 1.54,56.1 2.2500 -3.0402
S10 非球面 -1.9143 0.1132 2.4000 -36.0033
S11 球面 无穷 0.2100 1.52,64.2 2.8012
S12 球面 无穷 0.4072 2.8613
S13 球面 无穷 3.0193
表2
另外，f1＝2.45mm；f2＝-3.92mm；f3＝15.1mm；f4＝2.4mm；f5＝-1.93mm及f＝3.48mm；TTL＝3.97mm；semi-FOV＝41.4°；光阑值为：2.4。
图2是实施例1的镜头系统的轴上色差图(mm)，图3是实施例1的镜头系统的像散图(mm)，图4是实施例1的镜头系统的畸变图(％)，图5是实施例1的镜头系统倍率色差图(um)，可见，镜头系统的像差得到有效控制。
实施例2
实施例2中，镜头系统满足下面表格的条件：
表3
表面编号 表面类型 曲率半径 厚度 材料 有效口径 圆锥系数
obj 球面 无穷 无穷
STO 球面 无穷 -0.1798 0.6959
S1 非球面 1.4050 0.4636 1.54,56.1 0.7509 -1.2702
S2 非球面 -36.3397 0.0409 0.7697 100.3307
S3 非球面 6.0806 0.2004 1.64,23.8 0.8018 55.7987
S4 非球面 1.7539 0.2939 0.8363 2.1098
S5 非球面 94.7637 0.3868 1.54,56.1 0.9022 -287.1507
S6 非球面 -16.8700 0.4755 1.0214 112.3607
S7 非球面 -5.7934 0.5326 1.54,56.1 1.1826 5.0169
S8 非球面 -1.0342 0.6263 1.4343 -4.6128
S9 非球面 -0.5705 0.2317 1.54,56.1 2.1312 -2.8673
S10 非球面 -1.3571 0.1515 2.2119 -14.5060
S11 球面 无穷 0.2100 1.52,64.2 2.6033
S12 球面 无穷 0.4548 2.6568
S13 球面 无穷 2.8573
表4
另外，f1＝2.49mm；f2＝-3.92mm；f3＝26.3mm；f4＝2.22mm；f5＝-2.01mm及f＝3.34mm；TTL＝4.07mm；semi-FOV＝40.3°；光阑值为：2.4。
图7是实施例2的镜头系统的轴上色差图(mm)，图8是实施例2的镜头系统的像散图(mm)，图9是实施例2的镜头系统的畸变图(％)，图10是实施例2的镜头系统倍率色差图(um)，可见，镜头系统的像差得到有效控制。
实施例3
实施例3中，镜头系统满足下面表格的条件：
表5
表面编号 表面类型 曲率半径 厚度 材料 有效口径 圆锥系数
obj 球面 无穷 无穷
STO 球面 无穷 -0.1992 0.7403
S1 非球面 1.2770 0.4990 1.54,56.1 0.8053 -0.7934
S2 非球面 -289.9828 0.0638 0.7976 97.7992
S3 非球面 8.4741 0.1336 1.64,23.8 0.7768 68.6934
S4 非球面 1.9229 0.3341 0.7656 3.1712
S5 非球面 19.1816 0.2652 1.54,56.1 0.8295 -600.0002
S6 非球面 25.7297 0.3523 0.9642 -160.8132
S7 非球面 -3.2631 0.5701 1.54,56.1 1.0283 7.2718
S8 非球面 -0.9269 0.5073 1.2906 -3.5870
S9 非球面 -0.8293 0.7715 1.54,56.1 2.2688 -3.5864
S10 非球面 -3.1491 0.1101 2.4951 -35.1481
S11 球面 无穷 0.2100 1.52,64.2 2.8173
S12 球面 无穷 0.4068 2.8692
S13 球面 无穷 3.0171
表6
另外，f1＝2.33mm；f2＝-3.9mm；f3＝136.1mm；f4＝2.18mm；f5＝-2.34mm及f＝3.55mm；TTL＝4.22mm；semi-FOV＝40.1°；光阑值为：2.4。
图12是实施例3的镜头系统的轴上色差图(mm)，图13是实施例3的镜头系统的像散图(mm)，图14是实施例3的镜头系统的畸变图(％)，图15是实施例3的镜头系统倍率色差图(um)，可见，镜头系统的像差得到有效控制。
实施例4
实施例4中，镜头系统满足下面表格的条件：
表7
表面编号 表面类型 曲率半径 厚度 材料 有效口径 圆锥系数
obj 球面 无穷 无穷
STO 球面 无穷 -0.1788 0.6956
S1 非球面 1.3219 0.4906 1.54,56.1 0.7500 -0.7359
S2 非球面 -199.9933 0.0705 0.8000 -599.8555
S3 非球面 -106.5743 0.1702 1.64,23.8 0.7314 -33.6540
S4 非球面 2.2639 0.2347 0.7588 3.1708
S5 非球面 8.1779 0.3311 1.54,56.1 0.7988 -165.8294
S6 非球面 -17.6485 0.5115 0.9200 -594.1780
S7 非球面 -5.1769 0.4305 1.54,56.1 1.1298 10.0543
S8 非球面 -1.0684 0.5574 1.3419 -4.4637
S9 非球面 -0.7378 0.3607 1.54,56.1 2.2809 -2.9982
S10 非球面 -3.4678 0.1163 2.4206 -36.9035
S11 球面 无穷 0.2100 1.52,64.2 2.7842
S12 球面 无穷 0.4105 2.8428
S13 球面 无穷 3.0273
表8
另外，f1＝2.41mm；f2＝-3.46mm；f3＝10.3mm；f4＝2.38mm；f5＝-1.8mm及f＝3.34mm；TTL＝3.89mm；semi-FOV＝41.2°；光阑值为：2.4。
图17是实施例4的镜头系统的轴上色差图(mm)，图18是实施例4的镜头系统的像散图(mm)，图19是实施例4的镜头系统的畸变图(％)，图20是实施例4的镜头系统倍率色差图(um)，可见，镜头系统的像差得到有效控制。
实施例5
实施例5中，镜头系统满足下面表格的条件：
表9
表面编号 表面类型 曲率半径 厚度 材料 有效口径 圆锥系数
obj 球面 无穷 无穷
STO 球面 无穷 -0.2448 0.7725
S1 非球面 1.2815 0.5027 1.54,56.1 0.8160 -0.8188
S2 非球面 107.1864 0.0446 0.7982 -799.8137
S3 非球面 6.2255 0.1933 1.64,23.8 0.7793 59.1597
S4 非球面 1.7823 0.3110 0.7626 2.8984
S5 非球面 -36.6129 0.3561 1.54,56.1 0.7863 267.8205
S6 非球面 61.3142 0.4186 0.9434 100.0159
S7 非球面 -5.8193 0.5480 1.54,56.1 1.1355 4.0562
S8 非球面 -1.0589 0.5787 1.3440 -4.5135
S9 非球面 -0.7184 0.5026 1.54,56.1 2.0467 -3.0532
S10 非球面 -2.0799 0.1926 2.2824 -20.0361
S11 球面 无穷 0.2100 1.52,64.2 2.7254
S12 球面 无穷 0.4072 2.7881
S13 球面 无穷 2.9659
表10
另外，f1＝2.37mm；f2＝-3.97mm；f3＝-42mm；f4＝2.28mm；f5＝-2.31mm及f＝3.71mm；TTL＝4.26mm；semi-FOV＝38.3°；光阑值为：2.4。
图22是实施例5的镜头系统的轴上色差图(mm)，图23是实施例5的镜头系统的像散图(mm)，图24是实施例5的镜头系统的畸变图(％)，图25是实施例5的镜头系统倍率色差图(um)，可见，镜头系统的像差得到有效控制。
实施例6
实施例6中，镜头系统满足下面表格的条件：
表11
表面编号 表面类型 曲率半径 厚度 材料 有效口径 圆锥系数
obj 球面 无穷 无穷
S1 非球面 1.3090 0.5847 1.54,56.1 1.0051 -1.0423
S2 非球面 40.0228 0.0425 0.8400 64.5272
S3 非球面 6.0885 0.1417 1.64,23.8 0.6693 62.6495
S4 非球面 1.7573 0.0696 0.5078 3.1624
STO 球面 无穷 0.1142 0.4702
S5 非球面 13.6962 0.2974 1.54,56.1 0.6916 119.8564
S6 非球面 -14.1899 0.3971 0.8530 -615.0879
S7 非球面 -5.5139 0.5133 1.54,56.1 1.0621 12.4694
S8 非球面 -1.0678 0.5878 1.2486 -3.7577
S9 非球面 -0.6980 0.3044 1.54,56.1 2.0808 -3.4025
S10 非球面 -1.7502 0.0483 2.2154 -50.3384
S11 球面 无穷 0.2006 1.52,64.2 2.4776
S12 球面 无穷 0.3928 2.5251
S13 球面 无穷 2.6423
表12
另外，f1＝10.92mm；f2＝-2.74mm；f3＝12.81mm；f4＝2.33mm；f5＝-2.37mm及f＝2.94mm；TTL＝3.69mm；semi-FOV＝41.7°；光阑值为：2.4。
图27是实施例6的镜头系统的轴上色差图(mm)，图28是实施例6的镜头系统的像散图(mm)，图29是实施例6的镜头系统的畸变图(％)，图30是实施例6的镜头系统倍率色差图(um)，可见，镜头系统的像差得到有效控制。
实施例7
实施例7中，镜头系统满足下面表格的条件：
表13
表面编号 表面类型 曲率半径 厚度 材料 有效口径 圆锥系数
obj 球面 无穷 无穷
S1 非球面 1.3195 0.4832 1.54,56.1 0.8946 -0.8636
S2 非球面 97.9244 0.0514 0.7455 -498.2563
STO 球面 无穷 -0.0001 0.5992
S3 非球面 6.2396 0.1776 1.64,23.8 0.6418 60.8418
S4 非球面 1.7649 0.2678 0.6973 2.8548
S5 非球面 17.1328 0.3307 1.54,56.1 0.8259 65.2556
S6 非球面 -18.1011 0.4757 0.9724 -499.9938
S7 非球面 -5.0167 0.5479 1.54,56.1 1.1737 8.4081
S8 非球面 -1.0690 0.5704 1.4490 -4.2632
S9 非球面 -0.6958 0.3350 1.54,56.1 2.3000 -3.0460
S10 非球面 -2.4227 0.0914 2.5000 -49.1084
S11 球面 无穷 0.2100 1.52,64.2 2.7870
S12 球面 无穷 0.4159 2.8474
S13 球面 无穷 3.0095
表14
另外，f1＝2.45mm；f2＝-3.9mm；f3＝16.2mm；f4＝2.37mm；f5＝-1.92mm及f＝3.39mm；TTL＝3.96mm；semi-FOV＝41.5°；光阑值为：2.4。
图32是实施例7的镜头系统的轴上色差图(mm)，图33是实施例7的镜头系统的像散图(mm)，图34是实施例6的镜头系统的畸变图(％)，图35是实施例7的镜头系统倍率色差图(um)，可见，镜头系统的像差得到有效控制。
在实施例1-7中，各条件式满足下面表格的条件：
公式/实施例 1 2 3 4 5 6 7
f4/f5 -1.24 -1.1 -0.93 -1.32 -0.98 -0.98 -1.24
(R9-R10)/(R9+R10) -0.5 -0.41 -0.58 -0.65 -0.49 -0.43 -0.55
(R7-R8)/(R7+R8) 0.63 0.7 0.56 0.66 0.69 0.68 0.65
f12/f 1.39 1.51 1.24 1.62 1.19 1.64 1.43
R1/R4 0.74 0.8 0.66 0.58 0.72 1.34 0.75
ImgH/TTL 0.76 0.7 0.7 0.77 0.69 0.7 0.76
虽然上面针对摄像镜头描述了本发明的原理以及具体实施方式，但是在本发明的上述教导下，本领域技术人员可以在上述实施例的基础上进行各种改进和变形，而这些改进或者变形均落在本发明的保护范围内。本领域技术人员应该明白，上面的具体描述只是为了解释本发明的目的，而并非用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种高像素摄像镜头，其特征在于，由物侧至像侧依次包含：具有正屈折力的第一透镜，其物侧面为凸面；具有负屈折力的第二透镜，其像侧面为凹面；具有屈折力的第三透镜；具有正屈折力的第四透镜，其物侧面为凹面，像侧面为凸面；具有负屈折力的第五透镜，其物侧面为凹面，像侧面为凸面，其物侧面存在一个反曲点，并且满足下列关系式：
-1.5<f4/f5<-0.5
-0.65≦<(R9-R10)/(R9+R10)<0
0.5<R1/R4<1.5
其中，f4、f5分别为第四和第五透镜的焦距，R9、R10分别为第五透镜物侧面和像侧面的曲率半径，R1为第一透镜物侧面的曲率半径，R4为第二透镜像侧面的曲率半径。
2.根据权利要求1所述的高像素摄像镜头，其特征在于：所述镜头满足下列关系式：
0.5<(R7-R8)/(R7+R8)<0.8
其中，R7、R8分别为第四透镜物侧面和像侧面的曲率半径。
3.根据权利要求2所述高像素摄像镜头，其特征在于：所述镜头满足下列关系式：
1<f12/f<1.8
其中，f12为第一透镜和第二透镜的组合焦距，f为摄像镜头的整体焦距。
4.根据权利要求1所述的高像素摄像镜头，其特征在于：所述镜头满足：
ImgH/TTL>0.6
其中，ImgH为摄像镜头的成像面上有效像素区域直径的一半，TTL为摄像镜头的全长。
5.根据权利要求1所述的高像素摄像镜头，其特征在于：所述摄像镜头包含一光阑，置于被摄物与第三透镜之间。
6.根据权利要求1所述的高像素摄像镜头，其特征在于：所述摄像镜头中五片透镜均由塑料制成。
7.根据权利要求1-6中任一所述的高像素摄像镜头，其特征在于：所述摄像镜头第一透镜的像侧面为凹面，第二透镜的物侧面为凸面。
8.根据权利要求7所述的高像素摄像镜头，其特征在于：所述第三透镜具有正屈折力，且其物侧面为凸面，像侧面为凸面。
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