CN110261997A - 镜头、摄像模组及电子设备 - Google Patents
镜头、摄像模组及电子设备 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110261997A CN110261997A CN201910502875.4A CN201910502875A CN110261997A CN 110261997 A CN110261997 A CN 110261997A CN 201910502875 A CN201910502875 A CN 201910502875A CN 110261997 A CN110261997 A CN 110261997A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- lens
- camera
- object side
- camera lens
- image side
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 52
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims abstract description 28
- 230000004075 alteration Effects 0.000 claims abstract description 12
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 abstract description 32
- 238000005457 optimization Methods 0.000 abstract description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 9
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 8
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 8
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 8
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 6
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 4
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 4
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 4
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 3
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 3
- 241000700608 Sagitta Species 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 239000005321 cobalt glass Substances 0.000 description 2
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 241000208340 Araliaceae Species 0.000 description 1
- 235000005035 Panax pseudoginseng ssp. pseudoginseng Nutrition 0.000 description 1
- 235000003140 Panax quinquefolius Nutrition 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 201000009310 astigmatism Diseases 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000007723 die pressing method Methods 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005538 encapsulation Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 235000008434 ginseng Nutrition 0.000 description 1
- 230000004313 glare Effects 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000009738 saturating Methods 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 230000009885 systemic effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
- G02B13/001—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras
- G02B13/0015—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras characterised by the lens design
- G02B13/002—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras characterised by the lens design having at least one aspherical surface
- G02B13/004—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras characterised by the lens design having at least one aspherical surface having four lenses
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
- G02B13/001—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras
- G02B13/0055—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras employing a special optical element
- G02B13/0065—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras employing a special optical element having a beam-folding prism or mirror
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
- G02B13/18—Optical objectives specially designed for the purposes specified below with lenses having one or more non-spherical faces, e.g. for reducing geometrical aberration
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Lenses (AREA)
Abstract
本申请实施例公开了一种镜头，镜头包括由物侧至像侧依序设置的反射构件和透镜组；所述反射构件具有非球面的反射面，所述反射面能够将来自物侧的光路偏转至所述透镜组；所述透镜组包括至少两个透镜，各所述透镜的光轴重合，所述透镜组用于校正经所述反射面偏转的光路的像差。本申请实施例公开了一种摄像模组及电子设备，摄像模组包括图像传感器和所述的镜头；所述镜头，用于形成被摄体的光信号并反映到所述图像传感器；所述图像传感器，用于将对应于被摄体的光信号变换为图像信号。本申请实施例的镜头，增加了设计优化变量，通过优化这些变量和各个透镜及其之间的参数，减少透镜组中透镜的数量或减小透镜厚度及其间距，从而缩短了镜头的整体长度。
Description
技术领域
本申请涉及光学镜头领域，特别涉及一种镜头、摄像模组及电子设备。
背景技术
随着科技的进步和经济的发展，人们对于便携式电子设备的摄像功能的要求越来越高，不仅要求该电子设备所配置的摄像模组能够实现背景虚化、夜间拍摄清晰，而且更要求该电子设备所配置的摄像模组能够实现更长的焦距。与此同时，为了顺应目前电子设备的轻薄化发展潮流，还不能增加该电子设备所配置的摄像模组的高度，因此，潜望式摄像模组以其焦距长、高度短的优势成为近年来摄像模组发展的热门方向。
相关技术的潜望式镜头，从物方进入镜头的光线经过三角棱镜被折转，折转光束经过透镜组投射在图像传感器上，实现对物体的成像。但这种潜望式镜头的三角棱镜的三个面均为平面，导致要提高成像质量需要增加后组透镜组中透镜的数量，从而增加了整个镜头的长度。
发明内容
有鉴于此，本申请实施例期望提供一种镜头、摄像模组及电子设备，以解决提高成像质量需要增加整个镜头长度的问题。
为达到上述目的，本申请实施例的技术方案是这样实现的：
一方面，本申请实施例提供了一种镜头，包括由物侧至像侧依序设置的反射构件和透镜组；所述反射构件具有非球面的反射面，所述反射面能够将来自物侧的光路偏转至所述透镜组；所述透镜组包括至少两个透镜，各所述透镜的光轴重合，所述透镜组用于校正经所述反射面偏转的光路的像差。
进一步地，在上述方案中，所述反射面为高次非球面。
进一步地，在上述方案中，每个所述透镜的物侧面和/或所述透镜的像侧面为非球面。
进一步地，在上述方案中，所述透镜由物侧至像侧依序配置为具有正屈折力的第一透镜、具有负屈折力的第二透镜、具有正屈折力的第三透镜和具有负屈折力的第四透镜。
进一步地，在上述方案中，所述第一透镜的物侧面为凸面，所述第一透镜的像侧面为凸面；和/或，
所述第二透镜的物侧面为凹面，所述第二透镜的像侧面为凹面；和/或，
所述第三透镜的物侧面为凹面，所述第三透镜的像侧面为凸面；和/或，
所述第四透镜的物侧面包括位于物侧中心的凸面和位于物侧两端的凹面，所述第四透镜的像侧面包括位于像侧中心的凹面和位于像侧两端的凸面。
进一步地，在上述方案中，所述透镜组中的至少一个所述透镜的阿贝数与所述透镜组中的其他所述透镜的阿贝数不同，所述透镜组中的其他所述透镜的阿贝数相等。
进一步地，在上述方案中，所述反射构件为直角棱镜，所述直角棱镜的斜面为所述反射面；或，
所述反射构件包括三角棱镜和平曲镜，所述平曲镜的平面与所述三角棱镜的斜面相接，所述平曲镜的曲面为所述反射面；或，
所述反射构件为非球面反射镜，所述非球面反射镜的镜面为所述反射面。
进一步地，在上述方案中，所述镜头包括位于所述反射构件的物侧的孔径光阑；和/或，
所述镜头包括位于所述透镜组的像侧的滤光片。
另一方面，本申请实施例提供了一种摄像模组，包括图像传感器和上述方案中任意一项所述的镜头；
所述镜头，用于形成被摄体的光信号并反映到所述图像传感器；
所述图像传感器，用于将对应于被摄体的光信号变换为图像信号。
再一方面，本申请实施例提供了一种电子设备，所述电子设备包括壳体、显示屏和上述的摄像模组，所述显示屏和所述摄像模组安装在所述壳体上，所述显示屏用于显示所述摄像模组拍摄的图像。
本申请实施例的镜头，由于将反射构件的反射面设计为非球面，从而增加了设计优化变量，通过优化这些变量和各个透镜及其之间的参数，使得镜头在相同设计指标的情况下，可以减少透镜组中透镜的数量或减小透镜厚度及其间距，从而缩短了镜头的整体长度。
本申请实施例的摄像模组和电子设备，由于采用本申请实施例的镜头，也缩短了摄像模组的整体长度，满足了市场对不同电子设备进一步轻薄化的要求。
附图说明
图1为本申请实施例的一种镜头的结构示意图；
图2为本申请实施例的一种反射构件的结构示意图；
图3为本申请实施例的另一种反射构件的结构示意图；
图4为本申请实施例的一种摄像模组的结构示意图；
图5为本申请实施例的一种电子设备的结构示意图；
图6为本申请应用实施例的镜头成像的垂轴色差图；
图7为本申请应用实施例的镜头成像的点列图；
图8为本申请应用实施例的镜头成像的相对照度图；
图9为本申请应用实施例的镜头成像的场曲曲线图；
图10为本申请应用实施例的镜头成像的畸变曲线图；以及
图11为本申请应用实施例的镜头成像的多色衍射MTF图。
附图标记说明:
物侧S1；像侧S2；光轴S3；
镜头100；图像传感器200；
反射构件10；透镜组20；孔径光阑30；滤光片40；
反射面10a；入射面10b；出射面10c；直角棱镜11；三角棱镜12；平曲镜13；
第一透镜21；第一透镜的物侧面211；第一透镜的像侧面212；
第二透镜22；第二透镜的物侧面221；第二透镜的像侧面222；
第三透镜23；第三透镜的物侧面231；第三透镜的像侧面232；
第四透镜24；第四透镜的物侧面241；第四透镜的像侧面242；物侧中心241a；物侧两端241b；像侧中心242a；像侧两端242b；
摄像模组1；壳体2；显示屏3；电池4；电路板5。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的技术特征可以相互组合，具体实施方式中的详细描述应理解为本申请宗旨的解释说明，不应视为对本申请的不当限制。
下面结合附图及具体实施例对本申请再作进一步详细的说明。本申请实施例中所涉及的单位英文缩写“mm”表示单位为毫米，“μm”表示单位为微米。
本申请实施例的一方面，提供一种镜头。参见图1，为本申请实施例的一种镜头的结构示意图，镜头100包括由物侧S1至像侧S2依序设置的反射构件10和透镜组20；反射构件10具有非球面的反射面10a，反射面10a能够将来自物侧S1的光路偏转至透镜组20；透镜组20包括至少两个透镜，各透镜的光轴S3重合，透镜组20用于校正经反射面10a偏转的光路的像差。
由于将反射构件10的反射面10a设计为非球面，从而增加了设计优化变量，通过优化这些变量和各个透镜及其之间的参数，使得镜头100在相同设计指标的情况下，可以减少透镜组20中透镜的数量或减小透镜厚度及其间距，从而缩短了镜头100的整体长度(参见图4中的L1)，降低了镜头100的重量。
相对于将反射构件10的入射面10b或出射面10c改为非球面，将反射面10a由平面改为非球面，提高了反射构件10的像差校正的灵敏度，不会产生新的色差，更容易实现长焦距镜头的设计、提高成像质量。上述镜头100可适用于潜望式镜头。
上述方案中，反射面10a与光轴S3的夹角可选为45°±15°，例如可选为30°、45°或60°。
进一步地，反射面10a的非球面可选为二次非球面，例如抛物面、双曲面、椭球面或偏球面等。
在本申请一实施例中，反射面10a的非球面为高次非球面，例如为凸的偶次非球面、凹的偶次非球面、凸的奇次非球面或凹的奇次非球面。高次非球面加工难度较大、加工精度要求高，更适合于小型化潜望式镜头。
以偶次非球面为例，其满足以下方程：
z＝cy2/[1+{1－(1+k)c2y2}1/2]+α1y2+α2y4+α3y6+α4y8+α5y10+α6y12+α7y14+α8y16
其中，z为非球面矢高、c为非球面近轴曲率、y为镜头口径、k为圆锥系数、α1为2次非球面系数、α2为4次非球面系数、α3为6次非球面系数、α4为8次非球面系数、α5为10次非球面系数、α6为12次非球面系数、α7为14次非球面系数、α8为16次非球面系数。
这样相当于增加了曲率c、圆锥系数k和非球面系数α1～α8共计10个设计优化变量，通过优化这些变量和各个透镜及其之间的参数，综合考虑加工、成本等因素，可以提高透镜组20设计的灵活性，在同等设计目标要求下，可以减少透镜的数量，从而缩短镜头100的整体长度。
需要说明的是，上述偶次非球面方程中的非球面系数的阶次可以根据实际需要选择，即可以增加高阶次非球面系数或将不需要的高阶次非球面系数设为0。奇次非球面方程的处理可参照此方式，在此不再赘述。
在本申请一实施例中，透镜组20的每个透镜的物侧面和/或透镜的像侧面为非球面。
上述方案中，将每个透镜的至少一侧面设计为非球面，可以获得较好的像差修正，提高成像的锐度和分辨率；进一步减少透镜的数量，降低设计成本，减小镜头200的整体长度。
在本申请一实施例中，透镜由物侧S1至像侧S2依序配置为具有正屈折力的第一透镜21、具有负屈折力的第二透镜22、具有正屈折力的第三透镜23和具有负屈折力的第四透镜24。
需要说明的是，屈折力是指平行光经过光学系统，光线的传播方向会发生偏折，用于表征光学系统对入射平行光束的屈折本领。光学系统具有正屈折力，表明对光线的屈折是汇聚性的；光学系统具有负屈折力，表明对光线的屈折是发散性的。
上述方案中，第一透镜21具有正屈折力，能够提供透镜组20对光线的主要汇聚能力。第二透镜22具有负屈折力，第二透镜22与具有正屈折力的第一透镜21搭配，形成屈折力一正一负的望远结构，能够有效缩短透镜组20的长度。第三透镜23具有正屈折力，能够分担第一透镜21的正屈折力，同时修正部分球差而有助于提升成像质量。第四透镜24具有负屈折力，能够有效控制光路走向，有助于提升像高以达到高像素。
可选地，第一透镜21为双凸形，即第一透镜的物侧面211为凸面、第一透镜的像侧面212为凸面；和/或，第二透镜22为双凹形，即第二透镜的物侧面221为凹面、第二透镜的像侧面222为凹面；和/或，第三透镜23为弯月形，即第三透镜的物侧面231为凹面、第三透镜的像侧面232为凸面；和/或，第四透镜24为“W”形，即第四透镜的物侧面241包括位于物侧中心241a的凸面和位于物侧两端241b的凹面，第四透镜的像侧面242包括位于像侧中心242a的凹面和位于像侧两端242b的凸面。
上述方案中，物侧中心241a、像侧中心242a指的是第四透镜24靠近光轴S3的部位，物侧两端241b、像侧两端242b指的是第四透镜24远离光轴S3的部位。通过合理的配置各透镜的形状和屈折力，镜头100可以获得相应更好的光学品质。
在本申请的一实施例中，四个透镜的物侧面和像侧面均为高次非球面，其中，第一透镜21具有正屈折力，其物侧面为凸面；第二透镜22具有负屈折力，其像侧面为凹面；第三透镜23具有正屈折力，其像侧面为凸面；第四透镜24具有负屈折力，其物侧面在近光轴处为凸面，其像侧面在近光轴处为凹面。
上述方案中，镜头100采用四个非球面透镜的结构，每个透镜选择合适的形状，利用高次的非球面系数，能有效矫正场曲、像散、垂轴色差等各类像差，同时具有较优的薄厚比，降低结构公差的敏感性，使得透镜形状整体均匀，提高制造良品率，降低生产成本。
上述以四个透镜的配置顺序及结构形状为例说明了透镜组20的构成，但不能以此理解为对透镜组20构成的限制。透镜组20的配置可以在上述第一透镜21、第二透镜22、第三透镜23及第四透镜24的基础上增加更多的透镜。需要说明的是，在其他实施例中，各透镜的数量不限于两个、三个、四个或其他多个，透镜的数量可以根据镜头的设计目标，综合透镜的选材、加工条件、加工成本、产品的应用场景等因素进行选择。
各透镜的材质可采用玻璃或塑料或符合要求的其他材质，可以结合性能指标、加工难度、加工成本等综合考量选择。例如透镜的材质可以全部为玻璃，或全部为塑料，或一部分为玻璃而另一部分为塑料等。
本申请一实施例中，透镜的材质优选为全部采用塑料，利用塑料具有精密模压的特点，可以实现批量生产，这样可以大幅度降低光学元件的加工成本，进而使得光学系统的成本大幅度下降、便于大范围推广。
在本申请的一实施例中，第一透镜21的折射率为n1、阿贝数为v1，第二透镜22的折射率为n2、阿贝数为v2，第三透镜23的折射率为n3、阿贝数为v3，第四透镜24的折射率为n4、阿贝数为v4；
其中，n3＝n1，v3＝v1；n4＝n1，v4＝v1；n2＞n1，v2<v1。
在其他实施例中，也可以将透镜组20中的两个透镜的阿贝数设计为与透镜组20的其他透镜的阿贝数不同。
通过将透镜组20中的至少一个透镜的阿贝数设计为与透镜组20中的其他透镜的阿贝数不同，透镜组20中的其他透镜的阿贝数相等，更有利于消除色差。
在本申请一实施例中，参见图2，反射构件10为直角棱镜11，直角棱镜11的与直角相对的斜面为反射面10a，反射面10a为非球面，物侧的直角边所在的面为入射面10b，像侧的直角边所在的面为出射面10c。
具体地，上述反射构件10在直角棱镜11为一体成型结构，在直角棱镜11的斜面镀反射膜。
在本申请一实施例中，参见图3，反射构件10包括三角棱镜12和平曲镜13，三角棱镜12的截面可选为直角三角形，平曲镜13的平面与三角棱镜12的斜面相接，三角棱镜12的物侧直角边所在面为入射面10b，像侧直角边所在面为出射面10c，平曲镜13的曲面为反射面10a，反射面10a为非球面。
具体地，上述反射构件10中，三角棱镜12的斜面不镀反射膜，在平曲镜13的曲面镀上反射膜，可以与在斜面镀反射膜的直角棱镜11具有相同的效果。上述平曲镜13可以选为平凸镜或平凹镜。
在本申请一实施例中，反射构件10为非球面反射镜，非球面反射镜的镜面为反射面10a。
上述方案中，反射构件10没有入射面和出射面，光线直接经非球面反射镜偏转进入透镜组。
需要说明的是，根据镜头的结构设计或不同性能指标的需要，可以将反射构件10设计为其他结构，比如改变三角棱镜12的入射面10b和出射面10c的夹角，调整入射面10b与反射面10a的夹角等；入射面10b、出射面10c也可以不是平面。
在本申请一实施例中，参见图1，镜头100包括位于反射构件10的物侧的孔径光阑30。将孔径光阑30设置在反射构件10的物侧，例如设置在入射面10b上，有利于减小镜头100的厚度尺寸(参见图4中的E1)，当镜头在电子设备中为后置镜头时，有利于减小电子设备的厚度，使电子设备做的更薄。
在其他实施方式中，孔径光阑20也可以设置在反射构件10的出射面10c处、或某两透镜之间。
在本申请的一实施例中，镜头100包括位于透镜组20的像侧的滤光片40。具体地，滤光片40为红外滤光片，用于滤除红外线。红外滤光片可采用反射式或吸收式，吸收式滤光片例如白玻璃滤光片、蓝玻璃滤光片。镜头100采用蓝玻璃滤光片，对色偏以及杂光、鬼影问题有明显改善，拍摄的照片色彩更加柔和、自然。
本申请实施例的另一方面，提供一种摄像模组。参见图4，为本申请实施例的一种摄像模组的结构示意图，摄像模组1包括图像传感器200和上述实施例的任意一种镜头100；镜头100，用于形成被摄体的光信号并反映到图像传感器200；图像传感器200，用于将对应于被摄体的光信号变换为图像信号。
图像传感器200可以是互补金属氧化物半导体(CMOS，Complementary MetalOxide Semiconductor)图像传感器或者是电耦合元件(CCD，Charge-coupled Device)图像传感器。
由于摄像模组1采用了上述任意一实施例的镜头100，从而使得摄像模组1也具有与镜头100相应的技术效果，在此不再赘述。
本申请实施例的再一方面，提供一种电子设备。参见图5，为本申请实施例的一种电子设备的结构示意图，示出了各元件在电子设备厚度方向的布置，电子设备包括壳体2、显示屏3和上述实施例的任意一种摄像模组1，显示屏3和摄像模组1安装在壳体2上，显示屏3用于显示摄像模组1拍摄的图像。
本申请实施例将带有上述实施例镜头100的摄像模组1，可以完整封装在壳体2内，很好的解决了长焦镜头带来的电子设备机身增厚问题；成像上中央和边缘的锐度差别不大，让画面的细腻度得到很好的平衡；摄像模组1的封装设计利于防尘防水，从而很好地保护了镜头100。
具体地，参见图5，电子设备以智能手机为例，可以将摄像模组1的镜头100后置，即反射构件10的入射面10b朝向壳体2的背面，或光线从壳体2的背面进入反射构件10的反射面10a，镜头100的厚度方向沿智能手机的厚度方向设置。
由于本申请实施例的镜头100的厚度E1尺寸较小，显示屏2可以做成全面屏，即摄像模组1位于显示屏2的背面，增大显示屏显示区域的同时，使得智能手机整体厚度E2也比较薄。
同时，由于镜头100的长度L1尺寸较小，智能手机在长度方向上可以合理布置其他元件，比如布置电池4和电路板5等，使得智能手机整机长度L2在符合设计要求的前提下，用更少的厚度层级合理布置更多的元件，从而使得智能手机的镜头实现长焦距的同时整机可以做的更薄。
需要说明的是，摄像模组1在电子设备壳体2中的布置方式有多种，设计电子设备内部结构时，可以根据需要调整镜头的具体结构，比如调整反射面10a与光轴S3的夹角等，以适应不同的安装方式，使电子设备的镜头实现长焦距的同时产品结构更加紧凑。
上述电子设备包括但不限于智能手机、个人数字助理(Personal DigitalAssistant，PDA)、平板电脑、电子阅读器、电子相框、智能可穿戴设备、移动医疗设备、飞行数据记录仪、导航装置、自动取款机(ATM)、机器人、具有摄像功能的玩具或家用电器等。
应用实施例
本申请应用实施例基于本申请的创新思想，旨在实现13M(1300万像素)高像质、35mm画幅等效焦距80mm、镜头总长L1为11.6mm、总厚度E1为4.4mm、F/#2.0的长焦距潜望式镜头设计指标，达到镜头“长焦距”、“轻、薄”的设计要求。
其中，设计目标为垂直色差控制在±1.0μm以内，点列图的RMS半径控制在5μm以内、GEO半径控制在15μm以内，相对照度在最大像高处不低于0.5，光学畸变控制在±1％以内，TV畸变小于1％。
需要说明的是，在其他应用实施例中，上述设计目标会根据设计指标和设计要求的不同而调整。
为达成上述设计指标、要求和目标，结合图1和图4，本申请应用实施例的镜头100，包括由物侧S1至像侧S2依序设置的孔径光阑30、反射构件10、具有正屈折力的第一透镜21、具有负屈折力的第二透镜22、具有正屈折力的第三透镜23、具有负屈折力的第四透镜24以及滤光片40。
上述方案中，反射构件10具有入射面10b、反射面10a和出射面10c，其中入射面10b、出射面10c均为平面，入射面10b和出射面10c的夹角为90°，孔径光阑30位于入射面10b上，反射面10a为凸的偶次非球面，反射面10a与光轴S3的夹角为45°，滤光片40为红外滤光片。
上述方案中，各透镜的光轴S3重合，各透镜的物侧面和像侧面均为非球面，各透镜的材质均为光学塑料。
具体地，具有正屈折力的第一透镜21为双凸形，即第一透镜的物侧面211为凸面，第一透镜的像侧面212为凸面；具有负屈折力的第二透镜22为双凹形，即第二透镜的物侧面221为凹面，第二透镜的像侧面222为凹面；具有正屈折力的第三透镜23为弯月形，即第三透镜的物侧面231为凹面，第三透镜的像侧面232为凸面；具有负屈折力的第四透镜24为“W”形，即第四透镜的物侧面241包括位于物侧中心241a的凸面和位于物侧两端241b的凹面，第四透镜的像侧面242包括位于像侧中心242a的凹面和位于像侧两端242b的凸面。
本申请应用实施例中，经过优化设计，镜头100的各设计参数值确定如下：
镜头100的视场角fov为31.6°，半像高为2.04mm；
反射构件10的反射面10a的曲率半径为-6942.32mm，k值为500，
第一透镜21的有效焦距f1为5.987mm、折射率n1为1.54、阿贝数v1为55.8，
第二透镜22的有效焦距f2为-10.427mm、折射率n2为1.64、阿贝数v2为23.5，
第三透镜23的有效焦距f3为9.345mm、折射率n3为1.54、阿贝数v3为55.8，
第四透镜24的有效焦距f4为-10.423mm、折射率n4为1.54、阿贝数v4为55.8，
镜头100的有效焦距efl为7.68mm，
反射构件10的出射面10c到第一透镜的物侧面211的距离t1为0.1mm，
第一透镜21的厚度h1为0.838mm，
第一透镜21到第二透镜22距离t2为0.362mm，
第二透镜22的厚度h2为0.408mm，
第二透镜22到第三透镜23的距离t3为2.346mm，
第三透镜23的厚度h3为0.553mm，
第三透镜23到第四透镜24的距离t4为1.357mm，
第四透镜24的厚度h4为0.77mm，
滤光片40的厚度h5为0.21mm，
第四透镜24到图像传感器200的距离t5为2.371mm。
需要说明的是，镜头100的总长L1为反射构件10远离图像传感器200的一端至图像传感器200表面的长度，图像传感器200的尺寸不计算在L1内。
上述半像高的尺寸考虑了设计余量，即根据下述公式计算得出的半像高尺寸大于设定尺寸。公式如下：
半像高＝efl*tan(fov/2)；其中，efl为镜头的有效焦距；fov为视场角。
本申请应用实施例的镜头100，由于将反射面10a设计为高次非球面，增加了设计优化变量，提升了镜头的成像质量，与现有技术相比，在相同的设计指标下可实现透镜组20中的透镜数量减少一片，镜头100的总长减小20％以上，达到了更薄、更轻的有益效果。
图6～图11示出了本申请应用实施例的镜头运用光学设计软件分析的效果图，光学设计软件例如可选为Zemax OpticStudio 17，下面分别对图6-图11进行说明。
参见图6，为申请本应用实施例的镜头成像的垂轴色差(Lateral Color)图，数据参考波长为0.5550μm的使用真实光线(Real rays used)。其中，最大视场(Maximum Field)为2.19mm，纵坐标表示真实像高视场(Field:Real Image Height，单位mm),横坐标表示垂轴色差(Lateral Color，单位μm)，图例项目中的数字表示各光线的波长(单位为μm)，Airy表示的曲线为艾里斑范围。
垂轴色差表示在系统整个像面上，各不同波长光线(图6中用不同线型表示)与参考波长光线焦点位置的差异，垂轴色差越小，表示各不同波长光线汇聚的越好。从图6可以看出，各不同波长光线的垂轴色差在-0.8μm～0.9μm之间，且均小于艾里斑范围，表垂轴色差得到很好的校正，符合设计要求。
参见图7，为本申请应用实施例的镜头成像的点列图(Spot Diagram)，以主光线(Chief Ray)为参考，不同视场时物点在IMA面(imagine plane，成像平面)上的成像。
图7共示出了12个视场(0.000,0.000mm至0.000,2.190mm)在IMA面上的点列图，比例尺(Scale bar)为20.00，图例项目中的数字表示各光线的波长(单位为μm)，下表1为对应图7从左至右、由上往下的12个视场的均方根半径(RMS radius)和几何半径(GEO radius)。
表1
图7中像点越小表示系统分辨率越高，结合上表1可以看出，物点在IMA面上成像的RMS均方根半径均小于5μm，GEO几何半径均小于15μm，符合设计要求。
参见图8，为本申请应用实施例的镜头成像的相对照度(Relative illumination)图，波长为0.555000μm的光线，以径向视场坐标Y为函数的相对照度，纵坐标表示归一化的相对照度值，横坐标表示像高。
由图8可见，镜头的相对照度平缓下降，并且在最大像高2.19mm处仍保持较高的相对照度，相对照度接近0.6，符合设计要求。
参见图9-图10，图9为本申请应用实施例的镜头成像的场曲(Field Curvature)曲线图，图10为本申请应用实施例的镜头成像的畸变(Distortion)曲线图，其中，图9-图10两个图的最大视场角均为15.883度，图9为研究波长为0.5550μm的光线的子午(Tangential)场曲和弧矢(Sagittal)场曲，图例项目表示为0.5550μm光线的子午场曲和0.5550μm光线的弧矢场曲；图10为研究波长为0.5550μm的光线的F-Tan(Theta)畸变。
由图9可以看出，镜头的子午场曲在6个μm内，弧矢场曲在15μm内；从图10可以看出，镜头的光学畸变(也称几何畸变)小于1％；通过处理后可知，TV畸变小于0.5％；符合设计要求。
参见图11，为本申请应用实施例的镜头成像的多色衍射调制传递函数(Polychromatic Diffraction MTF)图。调制传递函数MTF的英文全称为“ModulationTransfer Function”。纵坐标表示MTF值(Modulus of the OTF)，横坐标表示评价空间频率(Spatial Frequency，单位为cycles/mm)。
图11为波长为0.4700μm至0.6500μm的光线在12个子午方向(Tangential)的视场位置和12个弧矢方向(Sagittal)的视场位置的数据，MTF值越高表示镜头解析力越好。由图11可以看出，镜头在125cycles/mm处所有视场MTF值均高于0.6，在250cycles/mm处，最边缘视场MTF值也接近0.4，整体MTF值处于较高水平。
由上述分析可知，本申请实施例的镜头可运用于小型、长焦潜望式镜头，镜头实现了“长焦距”、“轻、薄”的设计要求，取得了较好的有益效果。在便携式电子设备，例如智能手机、个人数字助理(PDA)、平板电脑、电子阅读器或照相机上采用本申请实施例的镜头，可以使得电子设备的摄像模组实现长焦距摄像，整个电子设备的重量可以做的更轻、厚度可以做的更薄。
上述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种镜头，其特征在于，包括由物侧至像侧依序设置的反射构件和透镜组；所述反射构件具有非球面的反射面，所述反射面能够将来自物侧的光路偏转至所述透镜组；所述透镜组包括至少两个透镜，各所述透镜的光轴重合，所述透镜组用于校正经所述反射面偏转的光路的像差。
2.根据权利要求1所述的镜头，其特征在于，所述反射面为高次非球面。
3.根据权利要求1所述的镜头，其特征在于，每个所述透镜的物侧面和/或所述透镜的像侧面为非球面。
4.根据权利要求1所述的镜头，其特征在于，所述透镜由物侧至像侧依序配置为具有正屈折力的第一透镜、具有负屈折力的第二透镜、具有正屈折力的第三透镜和具有负屈折力的第四透镜。
5.根据权利要求4所述的镜头，其特征在于，
所述第一透镜的物侧面为凸面，所述第一透镜的像侧面为凸面；和/或，
所述第二透镜的物侧面为凹面，所述第二透镜的像侧面为凹面；和/或，
所述第三透镜的物侧面为凹面，所述第三透镜的像侧面为凸面；和/或，
所述第四透镜的物侧面包括位于物侧中心的凸面和位于物侧两端的凹面，所述第四透镜的像侧面包括位于像侧中心的凹面和位于像侧两端的凸面。
6.根据权利要求4所述的镜头，其特征在于，
所述透镜组中的至少一个所述透镜的阿贝数与所述透镜组中的其他所述透镜的阿贝数不同，所述透镜组中的其他所述透镜的阿贝数相等。
7.根据权利要求1所述的镜头，其特征在于，所述反射构件为直角棱镜，所述直角棱镜的斜面为所述反射面；或，
所述反射构件包括三角棱镜和平曲镜，所述平曲镜的平面与所述三角棱镜的斜面相接，所述平曲镜的曲面为所述反射面；或，
所述反射构件为非球面反射镜，所述非球面反射镜的镜面为所述反射面。
8.根据权利要求1至7任意一项所述的镜头，其特征在于，所述镜头包括位于所述反射构件的物侧的孔径光阑；和/或，
所述镜头包括位于所述透镜组的像侧的滤光片。
9.一种摄像模组，其特征在于，包括图像传感器和权利要求1至8任意一项所述的镜头；
所述镜头，用于形成被摄体的光信号并反映到所述图像传感器；
所述图像传感器，用于将对应于被摄体的光信号变换为图像信号。
10.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括壳体、显示屏和权利要求9所述的摄像模组，所述显示屏和所述摄像模组安装在所述壳体上，所述显示屏用于显示所述摄像模组拍摄的图像。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910502875.4A CN110261997A (zh) | 2019-06-11 | 2019-06-11 | 镜头、摄像模组及电子设备 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910502875.4A CN110261997A (zh) | 2019-06-11 | 2019-06-11 | 镜头、摄像模组及电子设备 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN110261997A true CN110261997A (zh) | 2019-09-20 |
Family
ID=67917606
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910502875.4A Withdrawn CN110261997A (zh) | 2019-06-11 | 2019-06-11 | 镜头、摄像模组及电子设备 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN110261997A (zh) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112835175A (zh) * | 2019-11-25 | 2021-05-25 | 华为终端有限公司 | 一种摄像模组及终端设备 |
| CN112904529A (zh) * | 2019-12-03 | 2021-06-04 | 华为技术有限公司 | 光学镜头、镜头模组及电子设备 |
| CN112995445A (zh) * | 2019-12-13 | 2021-06-18 | 宁波舜宇光电信息有限公司 | 潜望式摄像模组 |
| CN113253545A (zh) * | 2021-05-17 | 2021-08-13 | 江西晶浩光学有限公司 | 长焦镜组、摄像模组及电子设备 |
| WO2021217504A1 (zh) * | 2020-04-29 | 2021-11-04 | 江西晶超光学有限公司 | 光学系统、摄像模组及电子设备 |
| WO2022160120A1 (zh) * | 2021-01-27 | 2022-08-04 | 欧菲光集团股份有限公司 | 光学系统、摄像模组及电子设备 |
| US11953756B2 (en) | 2019-08-15 | 2024-04-09 | Jiangxi Ofilm Optical Co., Ltd. | Optical system, image capturing module and electronic device |
-
2019
- 2019-06-11 CN CN201910502875.4A patent/CN110261997A/zh not_active Withdrawn
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11953756B2 (en) | 2019-08-15 | 2024-04-09 | Jiangxi Ofilm Optical Co., Ltd. | Optical system, image capturing module and electronic device |
| CN112835175A (zh) * | 2019-11-25 | 2021-05-25 | 华为终端有限公司 | 一种摄像模组及终端设备 |
| CN112904529A (zh) * | 2019-12-03 | 2021-06-04 | 华为技术有限公司 | 光学镜头、镜头模组及电子设备 |
| CN112995445A (zh) * | 2019-12-13 | 2021-06-18 | 宁波舜宇光电信息有限公司 | 潜望式摄像模组 |
| WO2021217504A1 (zh) * | 2020-04-29 | 2021-11-04 | 江西晶超光学有限公司 | 光学系统、摄像模组及电子设备 |
| WO2022160120A1 (zh) * | 2021-01-27 | 2022-08-04 | 欧菲光集团股份有限公司 | 光学系统、摄像模组及电子设备 |
| CN113253545A (zh) * | 2021-05-17 | 2021-08-13 | 江西晶浩光学有限公司 | 长焦镜组、摄像模组及电子设备 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110261997A (zh) | 镜头、摄像模组及电子设备 | |
| JP7468831B2 (ja) | 光学レンズ、カメラモジュール、および電子デバイス | |
| CN110955018B (zh) | 摄像光学系统、取像装置及电子装置 | |
| CN115437128B (zh) | 一种光学镜头、摄像头模组及电子设备 | |
| CN110501810A (zh) | 光学系统和摄像装置 | |
| WO2022179632A1 (zh) | 长焦镜头、摄像头模组及电子设备 | |
| CN114200639A (zh) | 电子装置 | |
| CN114167583B (zh) | 光学镜头、摄像模组及电子设备 | |
| CN114578512B (zh) | 光学系统、摄像模组及电子设备 | |
| CN114460723B (zh) | 光学系统、摄像模组及电子设备 | |
| CN114326060B (zh) | 光学镜头 | |
| CN114002822B (zh) | 光学镜头、摄像模组及电子设备 | |
| CN113917656B (zh) | 光学镜头、摄像模组及电子设备 | |
| CN115494612B (zh) | 光学镜头、摄像模组及电子设备 | |
| CN113484997B (zh) | 光学镜头、摄像模组及电子设备 | |
| CN210129058U (zh) | 镜头、摄像模组及电子设备 | |
| CN114859511A (zh) | 光学镜头、摄像模组及电子设备 | |
| CN113391427B (zh) | 光学镜头、摄像头模组和终端 | |
| KR20230003582A (ko) | 광학 렌즈, 렌즈 모듈 및 단말 | |
| CN116088154A (zh) | 变焦镜头、镜头模组及电子设备 | |
| CN113568142A (zh) | 光学镜头、摄像模组及电子设备 | |
| CN114280758A (zh) | 光学镜头及电子设备 | |
| CN110412755A (zh) | 变焦透镜以及摄像装置 | |
| CN113433654B (zh) | 光学镜头、摄像模组及电子设备 | |
| WO2023174212A1 (zh) | 长焦镜头、摄像头模组及电子设备 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |
Application publication date: 20190920 |