CN108627954B - 一种摄像透镜组 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种摄像透镜组，所述摄像透镜组从物体侧起，依次由：具有正折射力的第一透镜、具有负折射力，且物侧面为凸面，像侧面为凹面的半月形第二透镜，具有负折射力，且物侧面为凹面，像侧面为凸面的第三透镜、具有正折射力，且物侧近轴处为凸面，像侧面为凸面的第四透镜和具有负折射力，且物侧面为凹面，像侧近轴处为凹面的第五透镜组成。本发明中，采用5片非球面塑料镜片，可以实现光学总长小于3.9mm，光圈值为F2.0的明亮镜头，对于较暗的环境下摄像也有很好的表现，最大像圆为φ5.5mm，匹配1/3”Sensor像素尺寸为0.9um时，像素可达1600万，并且第一透镜P1，第二透镜P2通光口径小于φ1.5mm的结构可适用于全面屏智能手机。

Description

一种摄像透镜组
技术领域
本发明涉及透镜技术领域，特别是一种摄像透镜组。
背景技术
随着图像传感芯片技术的发展，单个像素尺寸被做得越来越小，这就要求与之搭配的摄像镜头解析力也越来越高。带有摄像功能的智能手机，近来随着市场需求也新的发展趋势，除了对高像素，大光圈，超薄型的要求之外，智能手机的全面屏最近也在市场上掀起热潮。这就要求摄像镜头除了要满足以上所述要求之外，物体侧的尺寸要尽可能的小，以满足全面屏结构设计方面的要求。
发明内容
本发明的目的是为了提供一种摄像透镜组。
本发明的技术方案是：一种摄像透镜组，所述摄像透镜组从物体侧起，依次由：具有正折射力的第一透镜、具有负折射力，且物侧面为凸面，像侧面为凹面的半月形第二透镜，具有负折射力，且物侧面为凹面，像侧面为凸面的第三透镜、具有正折射力，且物侧近轴处为凸面，像侧面为凸面的第四透镜和具有负折射力，且物侧面为凹面，像侧近轴处为凹面的第五透镜组成，并且满足以下的条件式：
-1<(R7+R8)/(R7-R8)<1.2
0.5<F4/F<6.5
其中，其中，R7为第四透镜的物侧面，R8分别为第四透镜的像侧面曲率半径，F4为第四透镜焦距，F为第四透镜系统焦距。
上述的一种摄像透镜组，所述摄像透镜组还满足以下关系式：
0.2<Y1/ImgH<0.35
其中，Y1为第二透镜的像侧面有效通光口径，ImgH为总像高。
上述的一种摄像透镜组，所述摄像透镜组还满足以下关系式：
0.53<Y2/ImgH<0.95
其中，Y2为第四透镜的像侧面有效通光口径,ImgH为总像高。
上述的一种摄像透镜组，所述摄像透镜组还满足以下关系式：
-10.5<F2/F<-1.2
其中，F2为第二透镜的焦距，F为系统焦距。
本发明的有益效果是：本发明采用5片非球面塑料镜片，可以实现光学总长小于3.9mm，光圈值为F2.0的明亮镜头，对于较暗的环境下摄像也有很好的表现，最大像圆为φ5.5mm，匹配1/3”Sensor像素尺寸为0.9um时，像素可达1600万，并且第一透镜P1，第二透镜P2通光口径小于φ1.5mm的结构可适用于全面屏智能手机。
附图说明
图1是本发明摄像透镜组的光轴方向截面图；
图2是本发明实施例1中的摄像透镜组的二维图；
图3是本发明实施例1中的摄像透镜组的MTF传递函数曲线图；
图4是本发明实施例1中的摄像透镜组的像散场曲与光学畸变特征曲线；
图5是本发明实施例1中的摄像透镜组的离焦曲线；
图6是本发明实施例2中的摄像透镜组的二维图；
图7是本发明实施例2中的摄像透镜组的MTF传递函数曲线图；
图8是本发明实施例2中的摄像透镜组的像散场曲与光学畸变特征曲线；
图9是本发明实施例2中的摄像透镜组的离焦曲线；
图10是本发明实施例3中的摄像透镜组的二维图；
图11是本发明实施例3中的摄像透镜组的MTF传递函数曲线图；
图12是本发明实施例3中的摄像透镜组的像散场曲与光学畸变特征曲线；
图13是本发明实施例3中的摄像透镜组的离焦曲线。
图中：P1.第一透镜、P2.第二透镜、P3.第三透镜、P4.第四透镜、P5.第五透镜。
具体实施方式
为了更清楚地表述本发明，下面结合附图对本发明作进一步地描述。
一种摄像透镜组，所述摄像透镜组从物体侧起，依次由：具有正折射力的第一透镜P1、具有负折射力，且物侧面为凸面，像侧面为凹面的半月形第二透镜P2，具有负折射力，且物侧面为凹面，像侧面为凸面的第三透镜P3、具有正折射力，且物侧近轴处为凸面，像侧面为凸面的第四透镜P4和具有负折射力，且物侧面为凹面，像侧近轴处为凹面的第五透镜P5组成。对于以上5片镜片正负光焦度的分配，使各像差得到了很好的校正，该系统横向色差校正至小于2um。
并且满足以下的条件式：
-1<(R7+R8)/(R7-R8)<1.2
0.5<F4/F<6.5
其中，R7为第四透镜P4的物侧面，R8分别为第四透镜P4的像侧面曲率半径，F4为第四透镜P4焦距，F为第四透镜P4系统焦距。
-1<(R7+R8)/(R7-R8)<1.2，此条件式用来限制P4透镜的形状与光焦度，满足此范围有利于消像差与使系统的主光线在像面上的入射角能与图像传感器更好的匹配。
0.5<F4/F<6.5，此条件式用来优化第4透镜P4的光焦度在系统光焦度的分配比。满足此条件有利于使系统小型化与消像差。
上述的一种摄像透镜组，所述摄像透镜组还满足以下关系式：
0.2<Y1/ImgH<0.35
其中，Y1为第二透镜P2的像侧面有效通光口径,ImgH为总像高。此条件式有利于使系统实现物侧面较小口径以满足全面屏手机结构设计的需求。
上述的一种摄像透镜组，所述摄像透镜组还满足以下关系式：
0.53<Y2/ImgH<0.95
其中，Y2为第四透镜P4的像侧面有效通光口径,ImgH为总像高。此条件式有利于使系统实现物侧面较小口径以满足全面屏手机结构设计的需求。
上述的一种摄像透镜组，所述摄像透镜组还满足以下关系式：
-10.5<F2/F<-1.2
其中，F2为第二透镜P2的焦距，F为系统焦距。此条件用于约束第2透镜P2的焦距占系统焦距的比率，超过上限或下限将不利于系统校正像差，难以提高系统的解析力。
本摄像镜头的5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
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。
本发明采用5片非球面塑料镜片，可以实现光学总长小于3.9mm，光圈值为F2.0的明亮镜头，对于较暗的环境下摄像也有很好的表现，最大像圆为φ5.5mm，匹配1/3”Sensor像素尺寸为0.9um时，像素可达1600万。并且第一透镜P1，第二透镜P2通光口径小于φ1.5mm的结构可适用于全面屏智能手机。
实施例1
视场角为80°，光圈为F2.0，光学总长TTL(镜片最前端到像面的距离)TTL为3.87mm，像高和TTL比率为0.71的光学系统。摄像透镜组的设计参数请参照表1(a)和表1(b)。
表1(a)
表1(b)
表面序号 K A4 A6 A8 A10 A12 A14 A16
S1 -0.53754 -0.00759 0.072376 -0.50812 1.180636 -1.6155 0.794388 -0.08152
S2 -29.895 -0.35495 0.522234 2.160264 -14.3966 32.48994 -34.7186 14.68981
S3 -3.59921 -0.356 1.142316 0.834926 -12.2855 30.93462 -34.6114 15.1306
S4 -81.0731 0.144555 -0.23247 3.699409 -16.1905 37.50302 -44.9439 22.26947
S5 -3.75803 -0.38942 0.129769 0.567123 -2.21943 3.288335 -1.34626 0
S6 -4.96412 -0.32136 0.275681 -1.47274 4.428445 -7.09116 5.955837 -1.95563
S7 -99 0.151229 -0.10954 -0.3278 0.668901 -0.76323 0.436342 -0.09251
S8 -8.45973 0.109596 0.194547 -0.36936 0.171696 -0.00424 -0.01528 0.002804
S9 97.81798 -0.32571 0.210382 -0.09316 0.05326 -0.02474 0.005908 -0.00055
S10 -6.30116 -0.22445 0.180349 -0.11451 0.047391 -0.01183 0.001598 -8.9E-05
本实施例中摄像透镜组的(R7+R8)/(R7-R8)的值为0.93，F2/F的值为-1.7，F4/F的值为0.55，Y1/ImgH的值为0.28。
如图2所示，是本实施例中摄像透镜组的二维图。该光学系统的镜片形状比较匀称，各个面加工角度小于60度便于成型生产。而且镜片间距合理，便于后期的结构设计。
如图3所示，是本实施例中摄像透镜组的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，且相对X轴的高度越高，证明系统的成像质量越好，本发明镜头在空间频率为138Lp/mm(奈奎斯特频率/4)时0.8以内各视场MTF值均大于0.5，具有较高的清晰度。
如图4所示，是本实施例中光学系统的像散场曲与光学畸变特征曲线。其中左图为像散场曲特征曲线，横坐标为像面位置，纵坐标为像高，S曲线为弧矢方向，T为子午方向，两曲线偏离Y轴越小说明场曲越小，S、T曲线越靠近说明像散越小。右图为光学畸变特征曲线，横坐标为实际像高位置相对理想像高位置偏离的百分比，纵坐标为像高，可以看出系统的光学畸变抑制到低于2％。
如图5所示，是本实施例中光学系统的离焦曲线，分别表示0视场、0.2视场、0.4视场、0.6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，场区也越小。
实施例2
视场角为78°，光圈为F2.1，光学总长TTL(镜片最前端到像面的距离)TTL为3.87mm，像高和TTL比率为0.72的光学系统。
摄像透镜组的设计参数请参照表2(a)和表2(b)：
表2(a)
表2(b)
表面序号 K A4 A6 A8 A10 A12 A14 A16
S1 -0.41167 -0.01074 0.110784 -0.91239 3.123525 -6.03245 5.802542 -2.29918
S2 -29.0369 -0.36054 1.331159 -2.57929 1.660458 1.227884 -2.87688 1.555574
S3 -55.3349 -0.40883 1.938303 -3.06218 -0.70843 10.33204 -15.2047 7.649503
S4 -79.2412 0.207128 -0.63501 4.660525 -16.2928 32.38049 -33.6461 14.03123
S5 -7.25682 -0.4044 0.623024 -2.52899 10.06984 -23.9139 32.37771 -18.1038
S6 2.747718 -0.22836 -0.1075 0.563784 -0.67967 0.192171 0.917052 -0.67745
S7 -88.0953 0.164542 -0.55629 0.629355 -0.45885 -0.0057 0.176093 -0.05625
S8 8.064945 -0.04203 0.082281 -0.15515 0.078752 -0.01269 0 0
S9 -6.24652 -0.7144 0.620087 -0.27989 0.067754 -0.00685 -6.3E-05 2.19E-05
S10 -4.66325 -0.34829 0.302219 -0.19107 0.081507 -0.02158 0.003131 -0.00019
本实施例中摄像透镜组的(R7+R8)/(R7-R8)的值为-0.96，F2/F的值为-1.48，F4/F的值为4.88，Y1/ImgH的值为0.27。
如图6所示，是本实施例中摄像透镜组的二维图。该光学系统的镜片形状比较匀称，各个面加工角度小于60度便于成型生产。而且镜片间距合理，便于后期的结构设计。
如图7所示，是本实施例中摄像透镜组的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，且相对X轴的高度越高，证明系统的成像质量越好，本发明镜头在空间频率为138Lp/mm(奈奎斯特频率/4)时0.8以内各视场MTF值均大于0.5，具有较高的清晰度。
如图8所示，是本实施例中光学系统的像散场曲与光学畸变特征曲线。其中左图为像散场曲特征曲线，横坐标为像面位置，纵坐标为像高，S曲线为弧矢方向，T为子午方向，两曲线偏离Y轴越小说明场曲越小，S、T曲线越靠近说明像散越小。右图为光学畸变特征曲线，横坐标为实际像高位置相对理想像高位置偏离的百分比，纵坐标为像高，可以看出系统的光学畸变抑制到低于2％。
如图9所示，是本实施例中光学系统的离焦曲线，分别表示0视场、0.2视场、0.4视场、0.6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，场区也越小。
实施例3
视场角为79°，光圈为F2.1，光学总长TTL(镜片最前端到像面的距离)TTL为3.87mm，像高和TTL比率为0.71的光学系统。
摄像透镜组的设计参数请参照表3(a)和表3(b)：
表3(a)
表3(b)
表面序号 K A4 A6 A8 A10 A12 A14 A16
S1 -0.5205 -0.00568 0.066411 -0.61433 2.033245 -4.19259 4.330565 -1.94946
S2 -29.895 -0.24658 0.668886 -0.57128 -2.80217 7.75752 -7.73569 2.561921
S3 -3.59921 -0.24607 1.168966 -2.34085 3.270476 -5.41132 8.556444 -6.04934
S4 -81.075 0.464234 -2.20395 12.12746 -42.367 91.26995 -107.606 53.22375
S5 -3.75803 -0.31691 0.060212 0.729609 -2.9131 5.198992 -2.53839 0
S6 -4.96411 -0.23096 0.016637 -0.58478 2.672092 -5.21021 5.080801 -1.86429
S7 -99 0.188686 -0.55899 0.658847 -0.57472 0.286801 -0.05734 0
S8 -1.18335 0.278785 -0.43353 0.360868 -0.13068 0.015541 0.000428 0
S9 -77.8802 -0.54191 0.173708 0.18212 -0.14229 0.036313 -0.00322 0
S10 -5.57557 -0.3002 0.239634 -0.12952 0.04605 -0.01065 0.001414 -7.9E-05
本实施例中(R7+R8)/(R7-R8)的值为1.1，F2/F的值为-1.41，F4/F的值为0.86，Y1/ImgH的值为0.25。
如图10所示，是本实施例中摄像透镜组的二维图。该光学系统的镜片形状比较匀称，各个面加工角度小于60度便于成型生产。而且镜片间距合理，便于后期的结构设计。
如图11所示，是本实施例中摄像透镜组的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，且相对X轴的高度越高，证明系统的成像质量越好，本发明镜头在空间频率为138Lp/mm(奈奎斯特频率/4)时0.8以内各视场MTF值均大于0.5，具有较高的清晰度。
如图12所示，是本实施例中光学系统的像散场曲与光学畸变特征曲线。其中左图为像散场曲特征曲线，横坐标为像面位置，纵坐标为像高，S曲线为弧矢方向，T为子午方向，两曲线偏离Y轴越小说明场曲越小，S、T曲线越靠近说明像散越小。右图为光学畸变特征曲线，横坐标为实际像高位置相对理想像高位置偏离的百分比，纵坐标为像高，可以看出系统的光学畸变抑制到低于2％。
如图13所示，是本实施例中光学系统的离焦曲线，分别表示0视场、0.2视场、0.4视场、0.6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，场区也越小。
以上对本发明创造的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明创造的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明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。

Claims (2)

1.一种摄像透镜组，其特征在于，所述摄像透镜组从物体侧起，依次由：具有正折射力的第一透镜(P1)、具有负折射力，且物侧面为凸面，像侧面为凹面的半月形第二透镜(P2)，具有负折射力，且物侧面为凹面，像侧面为凸面的第三透镜(P3)、具有正折射力，且物侧近轴处为凸面，像侧面为凸面的第四透镜(P4)和具有负折射力，且物侧面为凹面，像侧近轴处为凹面的第五透镜(P5)组成，并且满足以下的条件式：
-1<(R7+R8)/(R7-R8)<1.2
0.5<F4/F<6.5
其中，R7为第四透镜(P4)的物侧面，R8分别为第四透镜(P4)的像侧面曲率半径，F4为第四透镜(P4)焦距，F为第四透镜(P4)系统焦距；
所述摄像透镜组还满足以下关系式：
0.2<Y1/ImgH<0.35
其中，Y1为第二透镜(P2)的像侧面有效通光口径，ImgH为总像高；
所述摄像透镜组还满足以下关系式：
0.53<Y2/ImgH<0.95
其中，Y2为第四透镜(P4)的像侧面有效通光口径，ImgH为总像高。
2.根据权利要求1中的一种摄像透镜组，其特征在于，所述摄像透镜组还满足以下关系式：
-10.5<F2/F<-1.2
其中，F2为第二透镜(P2)的焦距，F为系统焦距。
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