CN107678141A - 一种可适用于全面屏的高清手机镜头 - Google Patents

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Abstract

本发明的一种可适用于全面屏的高清手机镜头，包括由物侧至像侧依次设置的孔径光阑、4片透镜和滤光片，第一片透镜和第三片透镜具有正光焦度，第二片透镜和第四片透镜具有负光焦度；第二片透镜的物侧光学面和像侧光学面为凹面；第三片透镜呈弯月形，物侧光学面为凹面，像侧光学面为凸面；第四片透镜从物侧向像侧观察呈M形；满足以下条件式：ET1+EA1+ET2+EA2+ET3>1.55，EA3>0.62；ET1、ET2、ET3分别为第一片、第二片、以及第三片透镜的边缘厚度；EA1为第一片透镜与第二片透镜间的边缘空气间隙；EA2为第二片透镜与第三片透镜间的边缘空气间隙；EA3为第三片透镜与第四片透镜之间的边缘空气间隙。

Description

一种可适用于全面屏的高清手机镜头
技术领域
本发明涉及光学镜头领域，尤其涉及一种可适用于全面屏的高清手机镜头。
背景技术
随着科学技术的发展，各种便携式电子设备趋于向越来越小型化、轻便化的方向发展，其中带有摄像功能的便携电子设备如智能手机、平板电脑、智能手表、AR眼镜等对摄像镜头要求越来越高,同时也要求高解析力、高亮度、大视场、低成本。
针对这些要求，采用4片式结构，因为镜片枚数越多，在结构和组装工艺上会增加难度，但是片数少不利于校正周边像差。关于4片式结构已经有很多专利被提出，现有专利中虽已有光学总长小于3.93mm的结构，但是视场一般在30°～80°之间。在长TTL，高亮度，大视场，高图像解析力方面表现不佳。
发明内容
本发明实施例提供一种可适用于全面屏的高清手机镜头，在长TTL，高亮度，大视场，高图像解析力方面有良好的表现。
本发明提供一种可适用于全面屏的高清手机镜头，包括沿着光轴排列由物侧至像侧依次设置的孔径光阑、4片透镜和滤光片，所述第一片透镜和第三片透镜具有正光焦度，所述第二片透镜和第四片透镜具有负光焦度；所述第二片透镜的物侧光学面和像侧光学面都为凹面；所述第三片透镜呈弯月形，第三片透镜的物侧光学面为凹面，像侧光学面为凸面；所述第四片透镜从物侧向像侧观察呈M形；并且满足以下条件式：
ET1+EA1+ET2+EA2+ET3>1.55；
EA3>0.62；
其中，ET1为第一片透镜的边缘厚度；EA1为第一片透镜与第二片透镜间的边缘空气间隙；ET2为第二片透镜的边缘厚度；EA2为第二片透镜与第三片透镜间的边缘空气间隙；ET3为第三片透镜的边缘厚度，EA3为第三片透镜与第四片透镜之间的边缘空气间隙。
在本发明的可适用于全面屏的高清手机镜头中，所述镜头的透镜满足下列条件：2<EA1/EA2<2.5。
在本发明的可适用于全面屏的高清手机镜头中，所述第二片透镜和第三片透镜满足下列条件：1<ET2/ET3<1.5。
在本发明的可适用于全面屏的高清手机镜头中，所述第二片透镜满足下列条件：N2>1.64，其中N2为第二片透镜的折射率。
在本发明的可适用于全面屏的高清手机镜头中，所述第三片透镜和第四片透镜满足下列条件：EA3>0.62；0.9<ET3+EA3<1.5。
在本发明的可适用于全面屏的高清手机镜头中，所述第三片透镜和第四片透镜满足下列条件：
0.3<f3/f<0.6；
-1.4<f4/f<-0.7；
其中，f3为第三片透镜的焦距，f4为第四片透镜的焦距，f为整个光学系统的焦距。
在本发明的可适用于全面屏的高清手机镜头中，所述镜头的透镜各面采用偶次非球面。
本发明的可适用于全面屏的高清手机镜头中至少具有以下有益效果：
1、本发明的手机镜头在长TTL，高亮度，大视场，高图像解析力方面有良好的表现。
2、该光学系统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。
3、改光学系统的MTF传递函数曲线图(光学传递函数)，可以综合反映系统的成像质量，其曲线形状越平滑，相对X轴的高度越高，证明系统的成像质量越好,本光学系统镜头在空间频率为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。本发明的光学系统的场曲校正的很好，各视场畸变也控在1％以内。
附图说明
图1是本发明的可适用于全面屏的高清手机镜头的光学系统的二维图；
图2是本发明的可适用于全面屏的高清手机镜头的光学系统的MTF传递函数曲线图；
图3是本发明的可适用于全面屏的高清手机镜头的光学系统的场曲图；
图4是本发明的可适用于全面屏的高清手机镜头的光学系统的畸变特征曲线图；
图5是本发明的可适用于全面屏的高清手机镜头的光学系统的离焦曲线图。
具体实施方式
本发明提供一种可适用于全面屏的高清手机镜头，其光学系统的二维图如图1所示，该手机镜头包括沿着光轴排列由物侧至像侧依次设置的孔径光阑、第一片透镜1、第二片透镜2、第三片透镜3、第四片透镜4和滤光片5。
第一片透镜1和第三片透镜3具有正光焦度，所述第二片透镜2和第四片透镜4具有负光焦度；所述第二片透镜2的物侧光学面和像侧光学面都为凹面；所述第三片透镜3呈弯月形，第三片透镜3的物侧光学面为凹面，像侧光学面为凸面；所述第四片透镜4从物侧向像侧观察呈M形。并且满足以下条件式：
2<EA1/EA2<2.5 (1)
1<ET2/ET3<1.5 (2)
N2>1.64 (3)
0.9<ET3+EA3<1.5 (4)
0.3<f3/f<0.6 (5)
-1.4<f4/f<-0.7 (6)
ET1+EA1+ET2+EA2+ET3>1.55 (7)
EA3>0.62 (8)
其中，ET1为第一片透镜1的边缘厚度；EA1为第一片透镜1与第二片透镜2间的边缘空气间隙；ET2为第二片透镜2的边缘厚度；EA2为第二片透镜2与第三片透镜3间的边缘空气间隙；ET3为第三片透镜3的边缘厚度，EA3为第三片透镜3与第四片透镜4之间的边缘空气间隙；f3为第三片透镜3的焦距，f4为第四片透镜4的焦距，f为整个光学系统的焦距。
上述条件式(1)中规定了第一片透镜1与第二片透镜2间的边缘空气间隙与第二片透镜2与第三片透镜3间的边缘空气间隙的比值，若超过下限值，虽然有利于小型化，但不利于校正球差及场曲。若超过上限值不利于小型化。
上述条件式(2)规定了第二片透镜2和第三片透镜3的边缘厚度之比，满足此条件式有利于校正场曲。
满足条件式(3)有利于校正球差及色差。
上述条件式(4)规定了第三片透镜3的边缘厚度与第三片透镜3与第四片透镜4之间的边缘空气间隙之比，限制了镜片间隙与厚度的关系，满足此关系式使镜头的头部较小和结构较长时保证了高像素。
条件式(5)(6)规定了第三片透镜3和第四片透镜4的光焦度与各面弯曲程度关系，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。
条件式(7)(8)约束了镜头的头部，系统总长较长、且第三片透镜3与第四片透镜4之间的间隔大，结构设计可以保证镜头的头部较小、深度>1.6mm，使镜头适用于全面屏设计。
本发明镜头的透镜各面采用偶次非球面。各非球面系数满足如下方程：
其中，z表示非球面矢高，c表示非球面近轴曲率，y表示镜头口径，k表示圆锥系数，A4为4次非球面系数，A6为6次非球面系数，A8为8次非球面系数,A10为10次非球面系数，A12为12次非球面系数，A14为14次非球面系数,A16为16次非球面系数。
本发明的手机镜头的光学系统，TTL(镜片最前端到像面的距离)控制在3.93mm以下，最大像高2.4mm，视场角达80.5，F/#为2.2的镜头，并且FBL(后焦距)大于0.8mm便于搭载IRCUT及图像传感器。镜片结构与面形易于机构设计与成型加工。
实施例1：本实施例中镜头的全视场角为80.5，光圈F值为2.2，光学总长TTL(镜片最前端到像面的距离)为3.93mm。
表1为实施例1的镜头的设计参数表。
面序号 面类型 曲率半径 厚度 玻璃
STO 球面 1.00E+18 -4.68E-02
2 非球面 2.27E+00 6.65E-01 1.54:56.1
3 非球面 -4.16E+00 2.30E-01
4 非球面 -5.92E+00 3.12E-01 1.64:22.4
5 非球面 7.51E+00 2.50E-01
6 非球面 -2.07E+00 6.86E-01 1.54:56.1
7 非球面 -6.81E-01 1.34E-01
8 非球面 2.02E+00 3.96E-01 1.53:55.8
9 非球面 6.25E-01 4.39E-01
10 球面 1.00E+18 0.21 BK7_SCHOTT
11 球面 1.00E+18 0.61
表2为实施例1的镜头的非球面系数表。
如图1所示，是光学系统的二维图。该光学系统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2所示，是光学系统的MTF传递函数曲线图(光学传递函数)，可以综合反映系统的成像质量，其曲线形状越平滑，相对X轴的高度越高，证明系统的成像质量越好,本光学系统镜头在空间频率为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3和图4所示，分别是光学系统的场曲图与畸变特征曲线图，本系统的场曲校正的很好，各视场畸变也控在1％以内。
如图5所示，是光学系统的离焦曲线，分别表示0视场、0.3视场、0.5视场、0.8视场和1.0视场的光学性能和离焦量。曲线峰值距离中心点越近，表示光学性能越好，场曲也越小。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明的思想，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种可适用于全面屏的高清手机镜头，其特征在于，包括沿着光轴排列由物侧至像侧依次设置的孔径光阑、4片透镜和滤光片，所述第一片透镜和第三片透镜具有正光焦度，所述第二片透镜和第四片透镜具有负光焦度；所述第二片透镜的物侧光学面和像侧光学面都为凹面；所述第三片透镜呈弯月形，第三片透镜的物侧光学面为凹面，像侧光学面为凸面；所述第四片透镜从物侧向像侧观察呈M形；并且满足以下条件式：
ET1+EA1+ET2+EA2+ET3>1.55；
EA3>0.62；
其中，ET1为第一片透镜的边缘厚度；EA1为第一片透镜与第二片透镜间的边缘空气间隙；ET2为第二片透镜的边缘厚度；EA2为第二片透镜与第三片透镜间的边缘空气间隙；ET3为第三片透镜的边缘厚度，EA3为第三片透镜与第四片透镜之间的边缘空气间隙。
2.如权利要求1所述的可适用于全面屏的高清手机镜头，其特征在于，所述镜头的透镜满足下列条件：2<EA1/EA2<2.5。
3.如权利要求1所述的可适用于全面屏的高清手机镜头，其特征在于，所述第二片透镜和第三片透镜满足下列条件：1<ET2/ET3<1.5。
4.如权利要求1所述的可适用于全面屏的高清手机镜头，其特征在于，所述第二片透镜满足下列条件：N2>1.64，其中N2为第二片透镜的折射率。
5.如权利要求1所述的可适用于全面屏的高清手机镜头，其特征在于，所述第三片透镜和第四片透镜满足下列条件：EA3>0.62；0.9<ET3+EA3<1.5。
6.如权利要求1所述的可适用于全面屏的高清手机镜头，其特征在于，所述第三片透镜和第四片透镜满足下列条件：
0.3<f3/f<0.6；
-1.4<f4/f<-0.7；
其中，f3为第三片透镜的焦距，f4为第四片透镜的焦距，f为整个光学系统的焦距。
7.如权利要求1所述的可适用于全面屏的高清手机镜头，其特征在于，所述镜头的透镜各面采用偶次非球面。
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