CN110031952A - 手机镜头外接光学系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种手机镜头外接光学系统，沿光轴的方向，从物平面至像平面依次包括：负光焦度的第一透镜L1、负光焦度的第二透镜L2、负光焦度的第三透镜L3、正光焦度的第四透镜L4和孔径光阑1。本发明公开的手机镜头外接光学系统能够增大手机镜头的拍摄角度，通过利用四块透镜的自身结构特点，对它们进行合理的搭配，实现了190°的拍摄角度扩大，达到了鱼眼的成像效果。

Description

手机镜头外接光学系统
技术领域：
本发明涉及一种光学成像系统，具体来说涉及一种手机镜头外接光学系统。
背景技术：
现代生活中，手机已经成为了人们生活中必不可少的一部分，照相功能作为手机的基本功能也越来越受到使用人群的关注；特别是对手机的拍照效果提出了更高的要求。目前随着超广角镜头的广泛应用，如鱼眼镜头，它的拍摄范围能够达到甚至超过180°，使得使用者对其产生极大的兴趣；但是由于手机镜头受制于本身技术和外观大小，无法单独实现超大视场的拍摄效果，使得目前手机基本上都是应用软件算法来进行处理实现，从而会降低拍摄画面的成像质量，增加噪点，从而影响视感。
发明内容：
为了能够增加手机镜头的拍摄范围，本发明提出了一种手机镜头外接光学系统，以克服目前技术存在的问题。
为了实现上述技术目的，本发明的技术方案是这样实现的：
本发明手机镜头外接光学系统，沿光轴的方向，从物平面至像平面依次包括：负光焦度的第一透镜、负光焦度的第二透镜、负光焦度的第三透镜、正光焦度的第四透镜和孔径光阑；
所述第一透镜的朝向物方和像方的光学面均凸向物方；所述第二透镜的朝向物方和像方的光学面均凸向物方；所述第三透镜的朝向物方的光学面凸向像方，朝向像方的光学面凸向物方；所述第四透镜的朝向物方的光学面凸向物方，朝向像方的光学面为平面。
所述第四透镜与孔径光阑的光学间隔为0.441mm。
所述第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜的材料均为N-SK16，折射率为1.6204；阿贝数为60.32。
所述第一透镜与第二透镜之间的光学间隔为1.223mm；所述第二透镜与第三透镜之间的光学间隔为0.952mm；所述第三透镜与第四透镜之间的光学间隔为0.356mm。
由第四透镜射出的光线均为平行光线，所述平行光线的平行角度误差小于0.2°。
所述光学系统满足：
第一透镜：8.5mm≤R1≤9.1mm，2.8mm≤R2≤3.2mm，0.8mm≤D1≤1.2mm；
第二透镜：8.8mm≤R3≤9.2mm，1.3mm≤R4≤1.5mm，0.67mm≤D2≤0.71mm；
第三透镜：-6.4mm≤R5≤-6.8mm，1.5mm≤R6≤1.9mm，0.56mm≤D3≤0.60mm；
第四透镜：1.5mm≤R7≤1.9mm，R8=∞，0.55mm≤D4≤0.57mm；
其中：R1、R2分别为第一透镜L1朝向物方和像方的光学面的曲率半径值；R3、R4分别为第二透镜L2朝向物方和像方的光学面的曲率半径值；R5、R6分别为第三透镜L3朝向物方和像方的光学面的曲率半径值；R7、R8分别为第四透镜L4朝向物方和像方的光学面的曲率半径值；D1、D2、D3和D4分别为第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3和第四透镜L4的中心厚度值。
所述第一透镜：R1、R2、D1值的选取应满足第一透镜的光焦度φ1=-0.125；第二透镜：R3、R4、D2值的选取应满足第二透镜的光焦度φ2=-0.352；第三透镜： R5、R6、D3值的选取应满足第三透镜的光焦度φ3=-0.468；第四透镜： R7、R8、D4值的选取应满足第四透镜的光焦度φ4= 0.362。
与现有技术相比，本申请手机镜头外接光学系统可以增大手机镜头的拍摄范围，通过四块透镜相互结合的结构特点，对它们进行合理的搭配，最终实现190°的拍摄角度；该手机镜头外接光学系统的四块透镜的朝向物方和像方的光学面均采用球面设计，同时四块透镜的材料采用同一种材料，这样能够降低生产成本。
附图说明：
图1是本发明实施例手机镜头外接光学系统的结构示意图；
图2是图1所示手机镜头外接光学系统的光路图；
图中：L1-第一透镜；L2-第二透镜；L3-第三透镜；L4-第四透镜；1-孔径光阑。
具体实施方式：
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行详细地描述：
如图1和图2所示，手机镜头外接光学系统，沿光轴的方向，从物平面至像平面依次包括：负光焦度的第一透镜L1、负光焦度的第二透镜L2、负光焦度的第三透镜L3、正光焦度的第四透镜L4、孔径光阑1。
在该技术方案中，第一透镜L1与第二透镜L2、第二透镜L2与第三透镜L3、第三透镜L3与第四透镜L4通过一个机械金属或者塑料隔圈方式定位。
所述第一透镜L1的朝向物方和像方的光学面均凸向物方；所述第二透镜L2的朝向物方和像方的光学面均凸向物方；所述第三透镜L3的朝向物方的光学面凸向像方，朝向像方的光学面凸向物方；所述第四透镜L4的朝向物方的光学面凸向物方，朝向像方的光学面为平面。
在该技术方案中，第一透镜L1和第二透镜L2采用负弯月型透镜，它们的朝向物方和像方的光学面均凸向物方，可以起到压缩物方视场角的作用，从而达到增大手机镜头外接光学系统的拍摄范围。
所述第四透镜L4与孔径光阑1的光学间隔为0.441mm。
在该技术方案中，通过在手机镜头外接光学系统中设计孔径光阑来限制进入后端手机镜头的光束宽度，孔径光阑大小与手机镜头相匹配。
所述第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3和第四透镜L4的材料均为N-SK16（折射率为1.6204；阿贝数为60.32）。
所述第一透镜L1与第二透镜L2之间的光学间隔为1.223mm；所述第二透镜L2与第三透镜L3之间的光学间隔为0.952mm；所述第三透镜L3与第四透镜L4之间的光学间隔为0.356mm。
由第四透镜L4射出的光线均为平行光线，所述平行光线的平行角度误差小于0.2°。
在该技术方案中，能够保证进入后端手机镜头的入射光线为平行光，这样有利于提高拍摄的成像效果；另外，第四透镜L4为正光焦度透镜能有效地保证进入后端手机镜头的入射光线的平行角度。
所述光学系统满足：
第一透镜：8.5mm≤R1≤9.1mm，2.8mm≤R2≤3.2mm，0.8mm≤D1≤1.2mm；
第二透镜：8.8mm≤R3≤9.2mm，1.3mm≤R4≤1.5mm，0.67mm≤D2≤0.71mm；
第三透镜：-6.4mm≤R5≤-6.8mm，1.5mm≤R6≤1.9mm，0.56mm≤D3≤0.60mm；
第四透镜：1.5mm≤R7≤1.9mm，R8=∞，0.55mm≤D4≤0.57mm；
其中：R1、R2分别为第一透镜L1朝向物方和像方的光学面的曲率半径值；R3、R4分别为第二透镜L2朝向物方和像方的光学面的曲率半径值；R5、R6分别为第三透镜L3朝向物方和像方的光学面的曲率半径值；R7、R8分别为第四透镜L4朝向物方和像方的光学面的曲率半径值；D1、D2、D3和D4分别为第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3和第四透镜L4的中心厚度值。
所述第一透镜：R1、R2、D1值的选取应满足第一透镜的光焦度φ1=-0.125；第二透镜：R3、R4、D2值的选取应满足第二透镜的光焦度φ2=-0.352；第三透镜： R5、R6、D3值的选取应满足第三透镜的光焦度φ3=-0.468；第四透镜： R7、R8、D4值的选取应满足第四透镜的光焦度φ4= 0.362。
其中：
第一种实施例第一透镜R1=8.872mm， R2=3.036mm，D1=1.052mm；第二透镜：R3=8.963mm， R4=1.430mm， D2=0.691mm；第三透镜： R5=-6.628mm，R6=1.713mm，D3=0.563mm；第四透镜： R7=-1.713mm， R8=∞，D4=0.563mm。
第二种实施例第一透镜R1=9.056mm， R2=3.051mm，D1=1.105mm；第二透镜：R3=9.080mm， R4=1.435mm， D2=0.680mm；第三透镜： R5=-6.763mm，R6=1.705mm，D3=0.588mm；第四透镜： R7=-1.716mm， R8=∞，D4=0.568mm。
第三种实施例第一透镜R1=9.100mm， R2=3.042mm，D1=1.200mm；第二透镜：R3=9.200mm， R4=1.436mm， D2=0.710mm；第三透镜： R5=-6.800mm，R6=1.708mm，D3=0.600mm；第四透镜： R7=-1.712mm， R8=∞，D4=0.570mm。
综上所述，借助于发明的上述技术方案，可以增大手机镜头的拍摄范围，通过利用四块透镜的自身结构特点，对它们进行合理的搭配，最终实现190°的拍摄角度；该手机镜头外接光学系统的四块透镜的朝向物方和像方的光学面均采用球面设计，同时四块透镜的材料采用同一种材料，这样能够降低生产成本。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以验证本发明，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 (5)

1.手机镜头外接光学系统，沿光轴的方向，从物平面至像平面依次包括：负光焦度的第一透镜L1、负光焦度的第二透镜L2、负光焦度的第三透镜L3、正光焦度的第三透镜L4、孔径光阑1；其特征在于：
所述第一透镜L1的朝向物方和像方的光学面均凸向物方；
所述第二透镜L2的朝向物方和像方的光学面均凸向物方；
所述第三透镜L3的朝向物方的光学面凸向像方，朝向像方的光学面凸向物方；
所述第四透镜L4的朝向物方的光学面凸向物方，朝向像方的光学面为平面；
根据权利要求1所述手机镜头外接光学系统，其特征在于：所述第四透镜L4与孔径光阑1的光学间隔为0.441mm。
2.根据权利要求1所述手机镜头外接光学系统，其特征在于：所述第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3和第四透镜L4的材料均为N-SK16，折射率为1.6204；阿贝数为60.32。
3.根据权利要求1所述手机镜头外接光学系统，其特征在于：所述第一透镜L1与第二透镜L2之间的光学间隔为1.223mm；所述第二透镜L2与第三透镜L3之间的光学间隔为0.952mm；所述第三透镜L3与第四透镜L4之间的光学间隔为0.356mm。
4.根据权利要求1所述手机镜头外接光学系统，其特征在于：所述光学系统满足：
第一透镜：8.5mm≤R1≤9.1mm，2.8mm≤R2≤3.2mm，0.8mm≤D1≤1.2mm；
第二透镜：8.8mm≤R3≤9.2mm，1.3mm≤R4≤1.5mm，0.67mm≤D2≤0.71mm；
第三透镜：-6.4mm≤R5≤-6.8mm，1.5mm≤R6≤1.9mm，0.56mm≤D3≤0.60mm；
第四透镜：1.5mm≤R7≤1.9mm， R8=∞，0.55mm≤D4≤0.57mm；
其中：R1、R2分别为第一透镜L1朝向物方和像方的光学面的曲率半径值；R3、R4分别为第二透镜L2朝向物方和像方的光学面的曲率半径值；R5、R6分别为第三透镜L3朝向物方和像方的光学面的曲率半径值；R7、R8分别为第四透镜L4朝向物方和像方的光学面的曲率半径值；D1、D2、D3和D4分别为第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3和第四透镜L4的中心厚度值。
5.根据权利要求4所述手机镜头外接光学系统，其特征在于：所述第一透镜：R1、R2、D1值的选取应满足第一透镜的光焦度φ1=-0.125；第二透镜：R3、R4、D2值的选取应满足第二透镜的光焦度φ2=-0.352；第三透镜： R5、R6、D3值的选取应满足第三透镜的光焦度φ3=-0.468；第四透镜： R7、R8、D4值的选取应满足第四透镜的光焦度φ4= 0.362。
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