CN105572845A - 一种手机成像镜头 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种手机成像镜头，包括镜筒，所述的镜筒上设有孔径光阑，镜筒内从孔径光阑至像侧依次设有第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜，第一透镜为正焦距的双凸透镜，第二透镜为负焦距的双凹透镜，第三透镜为正透镜，并且第三透镜朝向物侧的表面为凹面，朝向像侧的表面为凸面，第四透镜为负透镜，并且第四透镜朝向物侧的表面为凸面，朝向像侧的表面为凹面，第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜的表面均为非球面。本发明使各种像差得到充分校正，实现高清，在保证视场角较大的情况下获得一个小尺寸的成像镜头，使结构更简单紧凑，从而使得搭载其的移动设备终端可以更薄、成像质量更好。

Description

一种手机成像镜头
【技术领域】
本发明涉及一种手机成像镜头。
【背景技术】
拍照技术已经成为现代智能手机不可或缺的关键，一直以取代卡片机为目标，随着智能手机功能化的不断完善，其对人类日常生活的渗透度也越来越高，更多的人选择用手机拍照，尤其在4G迅速普及的趋势下，视频通话的需求也越来越高。移动互联网时代下，微博、微信等社交软件的日常化，更多的年轻群体需要依赖手机拍照功能，智能手机拍照性能的好坏，也成为消费者选购手机时一个至关重要的因素。
随着高清自拍时代的来临，对消费者而言，轻、薄的手机特性显然已经不是唯一的优势，高像素逐渐变成焦点。但一般手机镜头光学系统，像素、使用的镜片数以及镜头总长形成相互制约的关系，成像的视场角很小，不能完全校正像差，而且，当TTL被减小时，成像性能会降低，很难匹配高像素的芯片。
因此，本发明正是基于以上的不足而产生的。
【发明内容】
本发明目的是克服了现有技术的不足，提供一种手机成像镜头，该镜头为远心光路系统，使各种像差得到充分校正，实现高清，在保证视场角较大的情况下获得一个小尺寸的成像镜头，使结构更简单紧凑，从而使得搭载其的移动设备终端可以更薄、成像质量更好。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种手机成像镜头，其特征在于：包括镜筒100，所述的镜筒100上设有孔径光阑200，所述的镜筒100内从孔径光阑200至像侧依次设有第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3和第四透镜4，所述的第一透镜1为正焦距的双凸透镜，所述的第二透镜2为负焦距的双凹透镜，所述的第三透镜3为正透镜，并且所述的第三透镜3朝向物侧的表面为凹面，朝向像侧的表面为凸面，所述的第四透镜4为负透镜，并且所述的第四透镜4朝向物侧的表面为凸面，朝向像侧的表面为凹面，所述的第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3和第四透镜4的表面均为非球面。
如上所述的手机成像镜头，其特征在于：所述的手机成像镜头满足以下表达式：L/2Y＜0.9，其中，L为沿光轴方向，第一透镜1朝物侧一侧表面与光轴的交点至像面300的距离，2Y为像面300对角线的长度，像面300是长宽比为4:3的长方形平面。
如上所述的手机成像镜头，其特征在于：所述的手机成像镜头满足以下表达式：0.95＜F12/F＜1.35，其中，F为手机成像镜头的总焦距，F12为第一透镜1和第二透镜2的组合焦距。
如上所述的手机成像镜头，其特征在于：所述的手机成像镜头满足以下表达式：0.2＜F3/F＜0.6，其中，F为手机成像镜头的总焦距，F3为第三透镜3的焦距。
如上所述的手机成像镜头，其特征在于：所述的手机成像镜头满足以下表达式：0.15＜F4/F＜0.55，其中，F为手机成像镜头的总焦距，F4为第四透镜4的焦距。
如上所述的手机成像镜头，其特征在于：所述的手机成像镜头满足以下表达式：0.5＜(R1+R2)/(R1-R2)＜1.5，其中，R1为第一透镜1朝物侧一侧表面的曲率半径，R2为第一透镜1朝像侧一侧表面的曲率半径。
如上所述的手机成像镜头，其特征在于：所述的手机成像镜头满足以下表达式：0.1＜(R3+R4)/(R3-R4)＜1.5，其中，R3为第二透镜2朝物侧一侧表面的曲率半径，R4为第二透镜2朝像侧一侧表面的曲率半径。
如上所述的手机成像镜头，其特征在于：所述的手机成像镜头满足以下表达式：1.0＜(R5+R6)/(R5-R6)＜2.0，其中，R5为第三透镜3朝物侧一侧表面的曲率半径，R6为第三透镜3朝像侧一侧表面的曲率半径。
如上所述的手机成像镜头，其特征在于：所述的第四透镜4朝像侧一侧表面为负光焦度的非球面，并且越接近边缘，负光焦度越小，并且，所述的第四透镜4朝像侧一侧表面曲线上还包括一个拐点。
如上所述的手机成像镜头，其特征在于：所述的第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3和第四透镜4均为塑胶透镜，所述的第一透镜1与第二透镜2之间、第二透镜2与第三透镜3之间、第三透镜3与第四透镜4之间分别设有遮光纸5。
与现有技术相比，本发明有如下优点：
1、本发明可以达到分辨率3678.3μm*2767.68μm，视场角可以达到79.5°，镜头总长缩小到3.4mm，从而实现超薄、高清的特性。
2、本发明使用的四片透镜，都是塑料非球面，材料成本低廉，采用精密注塑工艺获得，有利于减小透镜的外部尺寸及重量，从而节约了产品成本。
3、本发明的光学系统采用远心光路，可以保证镜头的总长较小，光线到达像面的对比度较好，能量利用率高。
4、本发明的光学系统，像面照度均匀性高。
【附图说明】
图1是本发明结构示意图；
图2是本发明的光线轨迹图；
图3是本发明的传递函数曲线图；
图4是本发明的场曲和畸变曲线图；
图5是本发明的垂轴像差曲线图之一；
图6是本发明的垂轴像差曲线图之二。
【具体实施方式】
下面结合附图对本发明作进一步描述：
一种手机成像镜头，包括镜筒100，所述的镜筒100上设有孔径光阑200，所述的镜筒100内从孔径光阑200至像侧依次设有第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3和第四透镜4，所述的第一透镜1为正焦距的双凸透镜，所述的第二透镜2为负焦距的双凹透镜，所述的第三透镜3为正透镜，并且所述的第三透镜3朝向物侧的表面为凹面，朝向像侧的表面为凸面，所述的第四透镜4为负透镜，并且所述的第四透镜4朝向物侧的表面为凸面，朝向像侧的表面为凹面，所述的第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3和第四透镜4的表面均为非球面。第一透镜1为正透镜，提供了手机成像镜头光学系统的部分光焦度，并且可以减少光学系统的总长度；第二透镜2为负透镜，可以用来校正第一透镜1所产生的像差及光学系统所产生的色差；第三透镜3为正透镜，可以有效地分配第一透镜1的光焦度并且降低光学系统的敏感度；第四透镜4为负透镜，可以使得光学系统的主点(主点可以简单的理解成光学系统的中心位置，光学系统主点远离像面可以缩短系统的总长，使手机镜头更薄)远离像面，从而有效地减小镜头总长，获得更加紧凑的光学系统。手机成像镜头光学系统设置两个负透镜，增加了光学系统的光线发散作用，可以保证在视场角很大的情况下，使像面边缘的成像性优良。另外，第一透镜1为双凸透镜，可以增加第一透镜1的光焦度，从而减小光学系统的总长；第二透镜2为双凹透镜，可以增加光学系统的后焦，从而为第三透镜3和第四透镜4的设置提供更多的空间；第三透镜3朝向物侧的表面为凹面，朝向像侧的表面为凸面，可以有效的校正光学系统的像散；第四透镜4朝向物侧的表面为凸面，朝向像侧的表面为凹面，可以校正光学系统的像散和高阶像差。再者，孔径光阑200设置在第一透镜1与物体之间，可以保证出瞳面远离像面300，投射到像面300的光线近似于垂直像面300，避免在像面300边缘成像的光通量的主光线入射角太小，从而保证光学系统的远心性质同时，减小了光学系统的总长。
所述的手机成像镜头满足以下表达式：L/2Y＜0.9，其中，L为沿光轴方向，第一透镜1朝物侧一侧表面与光轴的交点至像面300的距离，2Y为像面300对角线的长度，像面300是长宽比为4:3的长方形平面。当满足上述关系式时，可以保证光学系统的远心性质，减小光学系统的总长，使得手机成像镜头体积小而紧凑。
所述的手机成像镜头满足以下表达式：0.95＜F12/F＜1.35，其中，F为手机成像镜头的总焦距，F12为第一透镜1和第二透镜2的组合焦距。当F12/F＜1.35时，可以保证第一透镜1和第二透镜2的组合焦距F12为正，从而获得一个总长较短的光学系统；当0.95＜F12/F时，可以保证第一透镜1和第二透镜2的组合焦距F12不会过大，且可以校正高阶球差和彗差，使手机成像镜头的成像性能更佳。
所述的手机成像镜头满足以下表达式：0.2＜F3/F＜0.6，其中，F为手机成像镜头的总焦距，F3为第三透镜3的焦距。当满足上述关系式时，光学系统中的正光焦度可以得到有效分配，而不会使得某一个透镜承担较大的光焦度，从而降低了系统的敏感度，提高手机成像镜头的成像性能。
所述的手机成像镜头满足以下表达式：0.15＜F4/F＜0.55，其中，F为手机成像镜头的总焦距，F4为第四透镜4的焦距。当满足上述关系式时，第四透镜4产生的像差可以得到很好的校正，以提高整个光学系统的成像质量。
所述的手机成像镜头满足以下表达式：0.5＜(R1+R2)/(R1-R2)＜1.5，其中，R1为第一透镜1朝物侧一侧表面的曲率半径，R2为第一透镜1朝像侧一侧表面的曲率半径。当(R1+R2)/(R1-R2)＜1.5时，可以控制第一透镜1的正光焦度不会太大，从而限制慧差、场曲以及由第二透镜2产生的色差；当0.5＜(R1+R2)/(R1-R2)时，可以充分优化第一透镜1的边缘部分与孔径光阑200的空间距离，减小手机成像镜头的总长。
所述的手机成像镜头满足以下表达式：0.1＜(R3+R4)/(R3-R4)＜1.5，其中，R3为第二透镜2朝物侧一侧表面的曲率半径，R4为第二透镜2朝像侧一侧表面的曲率半径。当0.1＜(R3+R4)/(R3-R4)时，可以增大第二透镜2朝像侧一侧表面的光焦度，使得慧差、像散、色差等比较容易校正。而且，可以使第二透镜2朝像侧一侧表面的形状趋于平缓，因此通过该表面边缘部分的离轴光束将比较容易优化；当(R3+R4)/(R3-R4)＜1.5时，使第二透镜2朝像侧一侧表面的光焦度不会太大，进而使各种像差也可以校正在一个较平衡的状态。
所述的手机成像镜头满足以下表达式：1.0＜(R5+R6)/(R5-R6)＜2.0，其中，R5为第三透镜3朝物侧一侧表面的曲率半径，R6为第三透镜3朝像侧一侧表面的曲率半径。当1.0＜(R5+R6)/(R5-R6)时，第三透镜3的光焦度不会过大，球差及慧差也较容易控制；当(R5+R6)/(R5-R6)＜2.0时，可以保证第三透镜3的光焦度足够大，同样可以控制球差及慧差，并且使光学系统的总长减小。
所述的第四透镜4朝像侧一侧表面为负光焦度的非球面，并且越接近边缘，负光焦度越小。并且，所述的第四透镜4朝像侧一侧表面曲线上还包括一个拐点。此结构可以保证光线到达像面300的远心性质，还可以优化第二透镜2的光焦度分配，使其在边缘的负光焦度不至于过小，同时也可以校正离轴像差。
所述的第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3和第四透镜4均为塑胶透镜，所述的第一透镜1的材料为APEL5514ML，所述的第二透镜2的材料为OKP-1，所述的第三透镜3的材料为APEL5514ML，所述的第四透镜4的材料为E48R。所述的第一透镜1与第二透镜2之间、第二透镜2与第三透镜3之间、第三透镜3与第四透镜4之间分别设有遮光纸5。所述的第四透镜4与像面300之间还设有隔圈6，隔圈6与镜筒100连接并将第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3和第四透镜4固定在镜筒100内。
本发明是一款小尺寸成像镜头，可以应用于搭载固体感光元件的终端上，如搭载了CCD或CMOS传感器的智能手机。尤其是在智能手机轻薄化的发展趋势下，对此款小尺寸手机成像镜头的需求量将会持续增加。
表1为本发明手机成像镜头的结构参数表
表1
表2为第一透镜1和第二透镜2的各非球面失高与半径R的比值范围
表2
表3为第三透镜3和第四透镜4的各非球面失高与半径R的比值范围
表3

Claims (10)

1.一种手机成像镜头，其特征在于：包括镜筒(100)，所述的镜筒(100)上设有孔径光阑(200)，所述的镜筒(100)内从孔径光阑(200)至像侧依次设有第一透镜(1)、第二透镜(2)、第三透镜(3)和第四透镜(4)，所述的第一透镜(1)为正焦距的双凸透镜，所述的第二透镜(2)为负焦距的双凹透镜，所述的第三透镜(3)为正透镜，并且所述的第三透镜(3)朝向物侧的表面为凹面，朝向像侧的表面为凸面，所述的第四透镜(4)为负透镜，并且所述的第四透镜(4)朝向物侧的表面为凸面，朝向像侧的表面为凹面，所述的第一透镜(1)、第二透镜(2)、第三透镜(3)和第四透镜(4)的表面均为非球面。
2.根据权利要求1所述的手机成像镜头，其特征在于：所述的手机成像镜头满足以下表达式：L/2Y＜0.9，其中，L为沿光轴方向，第一透镜(1)朝物侧一侧表面与光轴的交点至像面(300)的距离，2Y为像面(300)对角线的长度，像面(300)是长宽比为4:3的长方形平面。
3.根据权利要求1所述的手机成像镜头，其特征在于：所述的手机成像镜头满足以下表达式：0.95＜F12/F＜1.35，其中，F为手机成像镜头的总焦距，F12为第一透镜(1)和第二透镜(2)的组合焦距。
4.根据权利要求1所述的手机成像镜头，其特征在于：所述的手机成像镜头满足以下表达式：0.2＜F3/F＜0.6，其中，F为手机成像镜头的总焦距，F3为第三透镜(3)的焦距。
5.根据权利要求1所述的手机成像镜头，其特征在于：所述的手机成像镜头满足以下表达式：0.15＜F4/F＜0.55，其中，F为手机成像镜头的总焦距，F4为第四透镜(4)的焦距。
6.根据权利要求1所述的手机成像镜头，其特征在于：所述的手机成像镜头满足以下表达式：0.5＜(R1+R2)/(R1-R2)＜1.5，其中，R1为第一透镜(1)朝物侧一侧表面的曲率半径，R2为第一透镜(1)朝像侧一侧表面的曲率半径。
7.根据权利要求1所述的手机成像镜头，其特征在于：所述的手机成像镜头满足以下表达式：0.1＜(R3+R4)/(R3-R4)＜1.5，其中，R3为第二透镜(2)朝物侧一侧表面的曲率半径，R4为第二透镜(2)朝像侧一侧表面的曲率半径。
8.根据权利要求1所述的手机成像镜头，其特征在于：所述的手机成像镜头满足以下表达式：1.0＜(R5+R6)/(R5-R6)＜2.0，其中，R5为第三透镜(3)朝物侧一侧表面的曲率半径，R6为第三透镜(3)朝像侧一侧表面的曲率半径。
9.根据权利要求1所述的手机成像镜头，其特征在于：所述的第四透镜(4)朝像侧一侧表面为负光焦度的非球面，并且越接近边缘，负光焦度越小，并且，所述的第四透镜4朝像侧一侧表面曲线上还包括一个拐点。
10.根据权利要求1所述的手机成像镜头，其特征在于：所述的第一透镜(1)、第二透镜(2)、第三透镜(3)和第四透镜(4)均为塑胶透镜，所述的第一透镜(1)与第二透镜(2)之间、第二透镜(2)与第三透镜(3)之间、第三透镜(3)与第四透镜(4)之间分别设有遮光纸(5)。
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CB03 Change of inventor or designer information
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Inventor after: Zhu Jiawei

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