CN110361852A

CN110361852A - 镜头、摄像模组及电子设备

Info

Publication number: CN110361852A
Application number: CN201910673181.7A
Authority: CN
Inventors: 杨鑫
Original assignee: Guangdong Oppo Mobile Telecommunications Corp Ltd
Current assignee: Guangdong Oppo Mobile Telecommunications Corp Ltd
Priority date: 2019-07-24
Filing date: 2019-07-24
Publication date: 2019-10-22
Anticipated expiration: 2039-07-24
Also published as: CN110361852B

Abstract

本申请实施例公开了一种镜头，由物侧至像侧依序包括第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜和第五透镜，第二透镜的折射率n2＝1.66±0.05、第三透镜的折射率n3＝1.54±0.05、第四透镜的折射率n4＝1.66±0.05，所述镜头满足以下条件式：TTL/f≤1.25；TTL/H≤0.69；其中，TTL为所述镜头的全长，f为所述镜头的有效焦距，H为像高。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，采用五个透镜，在兼顾镜头的全长不超过设定尺寸的前提下，通过优化镜头的有效焦距和像高等参数，能够提高镜头的光圈和边缘视场的相对照度。

Description

镜头、摄像模组及电子设备

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

相关技术实现了在电子设备的屏幕下方放置镜头的技术，例如全面屏智能手机，但是由于屏幕的透光率不够，屏幕下方镜头的成像画面暗，造成成像效果不理想。

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，以解决屏幕下方镜头的成像效果不理想的问题。

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，由物侧至像侧依序包括第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜和第五透镜，所述第二透镜的折射率为n2＝1.66±0.05、所述第三透镜的折射率为n3＝1.54±0.05、所述第四透镜的折射率为n4＝1.66±0.05，所述镜头满足以下条件式：

TTL/f≤1.25；

TTL/H≤0.69；

其中，TTL为所述镜头的全长，f为所述镜头的有效焦距，H为像高。

进一步地，上述方案中，所述第一透镜具有正屈折力，所述第二透镜具有负屈折力，所述第三透镜具有负屈折力，所述第四透镜具有正屈折力，所述第五透镜具有负屈折力。

进一步地，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凹面；和/或，

所述第二透镜的像侧面为凹面，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凹面；和/或，

所述第四透镜的物侧面为凹面，所述第四透镜的像侧面为凸面；和/或，

所述第五透镜的物侧面于光轴处为凹面，所述第五透镜的像侧面于光轴处为凹面；和/或，

所述第五透镜的物侧面与所述第五透镜的像侧面中的至少一个表面包括至少一个反曲点。

进一步地，上述方案中，所述第一透镜的焦距为f1、厚度为d1，所述第一透镜的物侧面的曲率半径为r1、所述第一透镜的像侧面的曲率半径为r2，所述第一透镜满足以下条件式：

0.5≤f1/f≤1.0；

0.1≤d1/TTL≤0.2

-2.5≤(r1+r2)/(r1-r2)≤-0.5。

进一步地，上述方案中，所述第二透镜的焦距为f2、厚度为d2，所述第二透镜的物侧面的曲率半径为r3、所述第二透镜的像侧面的曲率半径为r4，所述第二透镜满足以下条件式：

-2.5≤f2/f≤-1.8；

0.02≤d2/TTL≤0.08；

0.4≤(r3+r4)/(r3-r4)≤1.3。

进一步地，上述方案中，所述第三透镜的焦距为f3、厚度为d3，所述第三透镜的物侧面的曲率半径为r5、所述第三透镜的像侧面的曲率半径为r6，所述第三透镜满足以下条件式：

-7.0≤f3/f≤-5.6；

0.02≤d3/TTL≤0.08；

-0.2≤(r5+r6)/(r5-r6)≤-0.05。

进一步地，上述方案中，所述第四透镜的焦距为f4、厚度为d4，所述第四透镜的物侧面的曲率半径为r7、所述第四透镜的像侧面的曲率半径为r8，所述第四透镜满足以下条件式：

0.05≤f4/f≤1.0；

0.15≤d4/TTL≤0.3；

0.4≤(r7+r8)/(r7-r8)≤2.0。

进一步地，上述方案中，所述第五透镜的焦距为f5、厚度为d5，所述第五透镜的物侧面的曲率半径为r9、所述第五透镜的像侧面的曲率半径为r10，所述第五透镜满足以下条件式：

-0.8≤f5/f≤-0.1；

0.05≤d5/TTL≤0.1；

0.05≤(r9+r10)/(r9-r10)≤0.5。

进一步地，上述方案中，所述第一透镜的物侧面和所述第一透镜的像侧面均为非球面；和/或，

所述第二透镜的物侧面和所述第二透镜的像侧面均为非球面；和/或，

所述第三透镜的物侧面和所述第三透镜的像侧面均为非球面；和/或，

所述第四透镜的物侧面和所述第四透镜的像侧面均为非球面；和/或，

所述第五透镜的物侧面和所述第五透镜的像侧面均为非球面。

进一步地，上述方案中，所述镜头包括位于被摄体与所述第一透镜之间的光阑；和/或，

所述镜头包括位于所述第五透镜的像侧的滤光片。

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，采用五个透镜，在兼顾镜头的全长TTL不超出设定尺寸的前提下，通过优化镜头的有效焦距f和像高H等参数，使得镜头满足条件式：TTL/f≤1.25，TTL/H≤0.69，能够提高镜头的光圈和边缘视场的相对照度。

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，也具有上述镜头相同的技术效果，在此不再赘述。

附图说明

图1为本申请实施例的一种摄像模组的结构示意图，其中，该摄像模组包括本申请实施例的一种镜头；

图2为本申请实施例的一种电子设备的结构示意图；

图3为本申请应用实施例1的镜头成像的轴向像差图；

图4为本申请应用实施例1的镜头成像的垂轴色差图；

图5为本申请应用实施例1的镜头成像的场曲曲线图；

图6为本申请应用实施例1的镜头成像的畸变曲线图；

图7为本申请应用实施例1的镜头成像的相对照度图；

图8为本申请应用实施例2的镜头成像的轴向像差图；

图9为本申请应用实施例2的镜头成像的垂轴色差图；

图10为本申请应用实施例2的镜头成像的场曲曲线图；

图11为本申请应用实施例2的镜头成像的畸变曲线图；以及

图12为本申请应用实施例2的镜头成像的相对照度图。

附图标记说明:

摄像模组1；显示屏2；壳体3；

镜头100；图像传感器200；

光轴X；光阑70；光阑面S1；成像面S2；

滤光片60；滤光片的物侧面61；滤光片的像侧面62；

第一透镜10；第一透镜的物侧面11；第一透镜的像侧面12；

第二透镜20；第二透镜的物侧面21；第二透镜的像侧面22；

第三透镜30；第三透镜的物侧面31；第三透镜的像侧面32；

第四透镜40；第四透镜的物侧面41；第四透镜的像侧面42；

第五透镜50；第五透镜的物侧面51；第五透镜的像侧面52。

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。厚度d、d1、d2、d3、d4、d5均为沿光轴X上的厚度尺寸。对于存在反曲点的表面，曲率半径是指靠近光轴X处曲面的曲率半径。

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摄像模组的结构示意图，其中，该摄像模组包括本申请实施例的一种镜头。镜头100包括五个透镜(10,20,30,40,50)。镜头100由物侧至像侧依序包括第一透镜10、第二透镜20、第三透镜30、第四透镜40和第五透镜50。

第一透镜10、第二透镜20、第三透镜30、第四透镜40和第五透镜50的光轴X重合。

第二透镜20的折射率为n2＝1.66±0.05、第三透镜30的折射率为n3＝1.54±0.05、第四透镜40的折射率为n4＝1.66±0.05。

镜头100满足以下条件式：

TTL/f≤1.25；和/或， (条件式1)

TTL/H≤0.69； (条件式2)

其中，TTL为镜头100的全长，f为镜头100的有效焦距，H为像高。在一些实施例中，TTL/f的值可以为1.0、1.03、1.05、1.07、1.10、1.12、1.15、1.18、1.20、1.21或1.25；TTL/H的值可以为0.50、0.52、0.55、0.58、0.60、0.63、0.65、0.68或0.69。

本申请的镜头100由于采用五个透镜，通过优化第二透镜、第三透镜和第四透镜的材料组合，并兼顾镜头100的全长，优化镜头100的有效焦距f、像高H等参数，使得镜头100满足上述条件式1和条件式2时，能够提高镜头100的光圈和边缘视场的相对照度。

本申请一实施例中，第一透镜10具有正屈折力，第二透镜20具有负屈折力，第三透镜30具有负屈折力，第四透镜40具有正屈折力，以及第五透镜50具有负屈折力。

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10具有正屈折力，能够提供镜头100对光线的主要汇聚能力，有效减小镜头100的长度。第二透镜20和第三透镜30均具有负屈折力，与具有正屈折力的第一透镜10搭配，能够有效增大镜头100的光圈。第四透镜40具有正屈折力，能够分担第一透镜10的正屈折力，提升镜头100的相对照度，同时修正部分球差而有助于提升成像质量。第五透镜50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。

本申请一实施例中，第一透镜10具有正屈折力。可选地，第一透镜的物侧面11为凸面，第一透镜的像侧面12为凹面。

第一透镜10的焦距为f1、厚度为d1、折射率为n1、阿贝数为v1，第一透镜的物侧面11的曲率半径为r1、第一透镜的像侧面12的曲率半径为r2。可选地，第一透镜10满足以下条件式：

0.5≤f1/f≤1.0；和/或， (条件式3)

0.1≤d1/TTL≤0.2；和/或， (条件式4)

-2.5≤(r1+r2)/(r1-r2)≤-0.5。 (条件式5)

上述条件式3、条件式4和条件式5限定了第一透镜10的基本形状。在一些实施例中，f1/f的值可以为0.5、0.6、0.7、0.8、0.9或1.0；d1/TTL的值可以为0.1、0.11、0.13、0.15、0.16、0.18或0.20；(r1+r2)/(r1-r2)的值可以为-2.5、-2.2、-2.0、-1.8、-1.5、-1.3、-1.0、-0.8、-0.7或-0.5。第一透镜10的折射率可以为n1＝1.54±0.05、第一透镜10的阿贝数可以为v1＝55.8±5。

本申请一实施例中，第二透镜20具有负屈折力。可选地，第二透镜的像侧面21为凹面，第二透镜的像侧面22为凹面。

第二透镜20的焦距为f2、厚度为d2、阿贝数为v2，第二透镜的物侧面21的曲率半径为r3、第二透镜的像侧面22的曲率半径为r4。可选地，第二透镜20满足以下条件式：

-2.5≤f2/f≤-1.8；和/或， (条件式6)

0.02≤d2/TTL≤0.08；和/或， (条件式7)

0.4≤(r3+r4)/(r3-r4)≤1.3。 (条件式8)

上述条件式6、条件式7和条件式8限定了第二透镜20的基本形状。在一些实施例中，f2/f的值可以为-2.5、-2.3、-2.1、-2.0、-1.9或-1.8；d2/TTL的值可以为0.02、0.03、0.04、0.05、0.06、0.07或0.08；(r3+r4)/(r3-r4)的值可以为0.4、0.5、0.6、0.8、1.0、1.2或1.3。第二透镜20的阿贝数可以为v2＝20.5±5。

本申请一实施例中，第三透镜30具有负屈折力。可选地，第三透镜的物侧面31为凹面，第三透镜的像侧面32为凹面。

第三透镜30的焦距为f3、厚度为d3、阿贝数为v3，第三透镜的物侧面31的曲率半径为r5、第三透镜的像侧面32的曲率半径为r6。可选地，第三透镜30满足以下条件式：

-7.0≤f3/f≤-5.6；和/或， (条件式9)

0.02≤d3/TTL≤0.08；和/或， (条件式10)

-0.2≤(r5+r6)/(r5-r6)≤-0.05。 (条件式11)

上述条件式9、条件式10和条件式11限定了第三透镜30的基本形状。在一些实施例中，f3/f的值可以为-7.0、-6.8、-6.5、-6.2、-6.0、-5.8或-5.6；d3/TTL的值可以为0.02、0.03、0.04、0.05、0.06、0.07或0.08；(r5+r6)/(r5-r6)的值可以为-0.2、-0.18、-0.15、-0.13、-0.10、-0.08、-0.06或-0.05。第三透镜30的阿贝数可以为v3＝55.8±5。

本申请一实施例中，第四透镜40具有正屈折力。可选地，第四透镜的物侧面41为凹面，第四透镜的像侧面42为凸面。

第四透镜40的焦距为f4、厚度为d4、阿贝数为v4，第四透镜的物侧面41的曲率半径为r7、第四透镜的像侧面42的曲率半径为r8。可选地，第四透镜40满足以下条件式：

0.05≤f4/f≤1.0；和/或， (条件式12)

0.15≤d4/TTL≤0.3；和/或， (条件式13)

0.4≤(r7+r8)/(r7-r8)≤2.0。 (条件式14)

上述条件式12、条件式13和条件式14限定了第四透镜40的基本形状。在一些实施例中，f4/f的值可以为0.05、0.06、0.07、0.08、0.09或1.0；d4/TTL的值可以为0.15、0.17、0.2、0.22、0.25、0.27或0.3；(r7+r8)/(r7-r8)的值可以为0.4、0.6、0.8、1.0、1.2、1.4、1.5、1.7、1.9或2.0。第四透镜40的阿贝数可以为v4＝20.5±5。

本申请一实施例中，第五透镜50具有负屈折力。可选地，第五透镜的物侧面51于光轴X处为凹面，第五透镜的像侧面52于光轴X处为凹面。可选地，第五透镜的物侧面51与第五透镜的像侧面52中的至少一个表面包括至少一个反曲点。比如，第五透镜的物侧面51上包括一个、两个或两个以上反曲点，或者第五透镜的像侧面52上包括一个、两个或两个以上反曲点，或者第五透镜的物侧面51与第五透镜的像侧面52上分别包括一个、两个或两个以上反曲点。反曲点，或称之为拐点，可以匹配主光线的入射角，避免透镜内部全反射。

第五透镜50的焦距为f5、厚度为d5、折射率为n5、阿贝数为v5，第五透镜的物侧面51的曲率半径为r9、第五透镜的像侧面52的曲率半径为r10。可选地，第五透镜50满足以下条件式：

-0.8≤f5/f≤-0.1；和/或， (条件式15)

0.05≤d5/TTL≤0.1；和/或， (条件式16)

0.05≤(r9+r10)/(r9-r10)≤0.5。 (条件式17)

上述条件式15、条件式16和条件式17限定了第五透镜50的基本形状。在一些实施例中，f5/f的值可以为-0.8、-0.7、-0.6、-0.5、-0.4、-0.3、-0.2或-0.1；d5/TTL的值可以为0.05、0.06、0.07、0.08、0.09或0.1；(r9+r10)/(r9-r10)的值可以为0.05、0.1、0.15、0.2、0.25、0.3、0.35、0.4、0.45或0.5。第五透镜50的折射率可以为n5＝1.53±0.05，第五透镜50的阿贝数可以为v5＝55.7±5。

本申请一实施例中，第一透镜10至第五透镜50的五个透镜之间不再插入其他透镜，第一透镜10至第五透镜50的屈折力分布为“正-负-负-正-负”。第一透镜10的折射率n1＝1.54±0.05、阿贝数v1＝55.8±5，第一透镜的物侧面11为凸面，第一透镜的像侧面12为凹面。第二透镜20的折射率n2＝1.66±0.05、阿贝数v2＝20.5±5，第二透镜的像侧面21为凹面，第二透镜的像侧面22为凹面。第三透镜30的折射率n3＝1.54±0.05、阿贝数v3＝55.8±5，第三透镜的物侧面31为凹面，第三透镜的像侧面32为凹面。第四透镜40的折射率n4＝1.66±0.05、阿贝数v4＝20.5±5，第四透镜的物侧面41为凹面，第四透镜的像侧面42为凸面。第五透镜50的折射率n5＝1.53±0.05、阿贝数v5＝55.7±5，第五透镜的物侧面51于光轴处为凹面，第五透镜的像侧面52于光轴处为凹面。第一透镜10满足条件式3、条件式4和条件式5，第二透镜20满足条件式6、条件式7和条件式8，第三透镜30满足条件式9、条件式10和条件式11，第四透镜40满足条件式12、条件式13和条件式14，第五透镜50满足条件式15、条件式16和条件式17。光线从物侧的被摄体经由第一透镜10、第二透镜20、第三透镜30、第四透镜40至第五透镜50，投射至像侧的成像面S2成像。

通过合理的配置各透镜(10,20,30,40,50)的材料、屈折力和形状，各透镜的焦距、光轴X上的厚度和曲率半径选择性满足上述条件式3～条件式17时，可以控制或调整各透镜的形状及屈折力大小配置，在修正像差、保证优良的光学特性的同时，使得靠近物侧的镜头头部尺寸较小、镜头整体尺寸更为紧凑，满足了镜头具有较大光圈、较大像高的设计需求，能够提高低照度环境下的成像性能，更加适合便携式电子设备的前置摄像模组。

本申请一实施例中，第一透镜10的材质为塑料。可选地，第一透镜的物侧面11和第一透镜的像侧面12中至少一个为非球面。比如，第一透镜的物侧面11为非球面，或第一透镜的像侧面12为非球面，或第一透镜的物侧面11和第一透镜的像侧面12均为非球面。

本申请一实施例中，第二透镜20的材质为塑料。可选地，第二透镜的物侧面21和第二透镜的像侧面22中至少一个为非球面。比如，第二透镜的物侧面21为非球面，或第二透镜的像侧面22为非球面，或第二透镜的物侧面21和第二透镜的像侧面22均为非球面。

本申请一实施例中，第三透镜30的材质为塑料。可选地，第三透镜的物侧面31和第三透镜的像侧面32中至少一个为非球面。比如，第三透镜的物侧面31为非球面，或第三透镜的像侧面32为非球面，或第三透镜的物侧面31和第三透镜的像侧面32均为非球面。

本申请一实施例中，第四透镜40的材质为塑料。可选地，第四透镜的物侧面41和第四透镜的像侧面42中至少一个为非球面。比如，第四透镜的物侧面41为非球面，或第四透镜的像侧面42为非球面，或第四透镜的物侧面41和第四透镜的像侧面42均为非球面。

本申请一实施例中，第五透镜50的材质为塑料。可选地，第五透镜的物侧面51和第五透镜的像侧面52中至少一个为非球面。比如，第五透镜的物侧面51为非球面，或第五透镜的像侧面52为非球面，或第五透镜的物侧面51和第五透镜的像侧面52均为非球面。

可以理解的，在其他实施例中，第一透镜10、第二透镜20、第三透镜30、第四透镜40和第五透镜50的材质不限于塑料，各透镜(10，20，30，40，50)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。例如各透镜的材质可以全部为玻璃，玻璃可以增加透镜屈折力配置的自由度；或全部为塑料，塑料便于透镜的加工及降低成本；或一部分为玻璃而另一部分为塑料等，从而兼顾玻璃和塑料的优点。

本申请一实施例中，各透镜(10，20，30，40，50)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。

将五个透镜(10，20，30，40，50)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。

在本申请的一实施例中，五个透镜(10，20，30，40，50)的物侧面和像侧面均为二次非球面，例如抛物面、双曲面、椭球面或偏球面等。其中，第一透镜10具有正屈折力，第二透镜20具有负屈折力，第三透镜30具有负屈折力，第四透镜40具有正屈折力，第五透镜50具有负屈折力。

在本申请的一实施例中，五个透镜(10，20，30，40，50)的物侧面和像侧面均为高次非球面，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。其中，第一透镜10具有正屈折力，第二透镜20具有负屈折力，第三透镜30具有负屈折力，第四透镜40具有正屈折力，第五透镜50具有负屈折力。

上述方案中，镜头100采用五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。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]+A₄y⁴+A₆y⁶+A₈y⁸+A₁₀y¹⁰+A₁₂y¹²+A₁₄y¹⁴+A₁₆y¹⁶

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、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。

通过优化曲率c、圆锥系数k和非球面系数A₄～A₁₆等设计变量，以及优化各个透镜(10，20，30，40，50)及其之间的参数，综合考虑加工、成本等因素，可以提高镜头100设计的灵活性，在同等设计目标要求下，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，参见图1，镜头100包括位于物侧与第一透镜10之间的光阑70。光阑70可以为孔径光阑或视场光阑。以光阑70为孔径光阑为例，将光阑70设置在被摄体与第一透镜10之间，可以更好的控制进光量，进而调节景深；具体地，光阑70可以在光线较强时减小通光量，在光线较弱时增加通光量，从而提升镜头100的成像效果。

在本申请的一实施例中，镜头100包括位于第五透镜50的像侧的滤光片60。具体地，滤光片60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。

在其他实施方式中，光阑70也可以设置在某个透镜上、某两个透镜之间、透镜与滤光片60之间、或滤光片60与成像面S2之间。滤光片60也可以设置在某两个透镜之间。

本申请实施例的另一方面，提供一种摄像模组。参见图1，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2，为本申请实施例的一种电子设备的结构示意图，电子设备包括壳体3、显示屏2和上述实施例的任意一种摄像模组1，显示屏2和摄像模组1安装在壳体3上，显示屏2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3内，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2，电子设备以智能手机为例，屏幕2为全面屏，可以将摄像模组1的镜头100前置，将镜头100设置于屏幕2的下方。

相关技术中，屏幕，例如OLED(Organic Light-Emitting Diode，有机发光二极管)屏，透光率不够，屏下镜头成像画面暗，成像效果不理想。本申请实施例由于采用上述镜头100，在兼顾镜头100的全长TTL不能超出常规尺寸、同时考虑到手机轻薄化要求的情况下，通过做大光圈来增加进光量，提升相对照度来降低成像画面暗角，同时适配大像元图像传感器，极大地提高了用户体验。

需要说明的是，摄像模组1在电子设备壳体3中的布置方式有多种，例如，屏幕2还可以为“刘海屏”或“挖孔屏”等。镜头100可以设置屏幕2下方，或位于屏幕2外部、设置在壳体3的边框上。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，以适应不同的安装方式，使电子设备的镜头实现大光圈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1

本申请应用实施例1的一种镜头的结构示意图，请参见图1，镜头100从物侧至像侧依次包括光阑70、第一透镜10、第二透镜20、第三透镜30、第四透镜40、第五透镜50和滤光片60。

第一透镜10具有正屈折力，材质为塑料，第一透镜的物侧面11为凸面，第一透镜的像侧面12为凹面，并均为偶次非球面。

第二透镜20具有负屈折力，材质为塑料，第二透镜的物侧面21为凹面，第二透镜的像侧面22为凹面，并均为偶次非球面。

第三透镜30具有负屈折力，材质为塑料，第三透镜的物侧面31为凹面，第三透镜的像侧面32为凹面，并均为偶次非球面。

第四透镜40具有正屈折力，材质为塑料，第四透镜的物侧面41为凹面，第四透镜的像侧面42为凸面，并均为偶次非球面。

第五透镜50具有负屈折力，材质为塑料，第五透镜的物侧面51于光轴X处为凹面，第五透镜的像侧面52于光轴X处为凹面，并均为偶次非球面。第五透镜的物侧面51和第五透镜的像侧面52上分别包括两个反曲点(忽略透镜边缘反曲点)。

滤光片60为红外滤光片，材质为塑料或玻璃，设置在第五透镜50与成像面S2之间且不影响镜头100的焦距。

本申请应用实施例1的镜头，使用5个透镜2000万像素，光圈F/#1.80，镜头的全长为TTL＝4.64mm，有效焦距为f＝3.85mm，最大像高为H＝6.8mm，视场角fov＝78°。

上述最大像高H的尺寸考虑了设计余量，即根据下述公式计算得出的像高H尺寸大于设定尺寸。公式为：H＝2f*tan(fov/2)。

本申请应用实施例1的镜头100满足下面表格1和表格2的条件：

表1

上述表1中“d”表示此表面到下一表面于光轴上的距离。

表2

表面

k

A4

A6

A8

A10

A12

A14

A16

11

3.7359E-01

-4.0795E-02

1.6514E-01

-5.9906E-01

1.1178E+00

-1.2284E+00

7.3264E-01

-1.9946E-01

12

-2.0474E+02

-1.3976E-02

-4.3907E-02

2.0190E-01

-4.0928E-01

3.9469E-01

-2.2156E-01

5.8607E-02

21

3.5994E+02

-2.7633E-02

8.4576E-02

1.4541E-01

-4.8190E-01

6.0728E-01

-3.9921E-01

1.3489E-01

22

3.8034E+01

3.3027E-02

1.0705E-01

-3.8305E-01

2.0906E+00

-5.3505E+00

6.3716E+00

-2.8066E+00

31

1.0014E+03

-2.6689E-01

3.3962E-01

-2.2397E+00

7.2820E+00

-1.3663E+01

1.3421E+01

-5.3938E+00

32

-1.0014E+03

-2.0158E-01

-4.9975E-02

2.5787E-01

-6.1019E-01

6.7274E-01

-3.2812E-01

6.5805E-02

41

-2.9986E+02

-5.1969E-02

4.5103E-02

-5.2118E-02

4.0657E-02

-1.6803E-02

3.3427E-03

-2.5591E-04

42

-1.0134E+00

2.0307E-01

-1.8749E-01

1.5785E-01

-7.3278E-02

1.8274E-02

-2.3188E-03

1.1576E-04

51

-4.4136E+00

-6.9507E-02

3.0130E-02

-1.0047E-03

-1.6601E-03

4.2823E-04

-4.4422E-05

1.7290E-06

52

-1.1680E+01

-7.5217E-02

3.9933E-02

-1.6266E-02

4.2502E-03

-6.9557E-04

6.3460E-05

-2.3875E-06

图3～图7示出了本申请应用实施例1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 18.9，下面分别对图3～图7进行说明。

参见图3，为申请本应用实施例1的镜头成像的轴向像差(LongitudinalAberration)图，其表示不同波长的光线经由镜头后的汇聚焦点偏离。其中，光瞳半径(Pupil Radius，亦作为最大入瞳半径)为1.0623mm，纵坐标表示归一化光瞳坐标(Normalized Pupil Coordinator)，横坐标表示成像面到光线和光轴交点的距离(单位为mm)，图例项目中的数字表示各光线的波长(单位为μm)。

从图3可以看出，本申请应用实施例1的镜头成像的轴向像差的各光线的汇聚焦点偏离程度较为一致，表有效降低了大光圈下易产生的弥散斑或色晕，镜头光学性能优良。

参见图4，为申请本应用实施例1的镜头成像的垂轴色差(Lateral Color，或称为倍率色差、横向色差)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3.38mm，纵坐标表示真实像高视场(Field:Real ImageHeight，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4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4可以看出，各不同波长光线的垂轴色差在-1.0μm～1.0μm之间，且均小于艾里斑范围，表垂轴色差得到很好的校正。

参见图5-图6，图5为本申请应用实施例1的镜头成像的场曲(Field Curvature)曲线图，图6为本申请应用实施例1的镜头成像的畸变(Distortion)曲线图，其中，图5-图6两个图的最大视场角均为40.226度，图5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6为研究波长为0.5550μm的光线的F-Tan(Theta)畸变。

由图5可以看出，镜头的子午场曲在25个μm内，弧矢场曲在靠近边缘视场超过50μm，中心视场成像像面弯曲较小。

从图6可以看出，镜头的光学畸变(也称几何畸变)小于2％，通过处理后可知，TV畸变小于1％，说明成像由主光线引起的变形较小。

参见图7，为本申请应用实施例1的镜头成像的相对照度(Relativeillumination)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7可以看出，镜头的相对照度平缓下降，并且1.0视场(对应3.238像高)相对照度大于37％。

应用实施例2

本申请应用实施例2的一种镜头的结构示意图，如同应用实施例1，亦可参见图1，镜头100从物侧至像侧依次包括光阑70、第一透镜10、第二透镜20、第三透镜30、第四透镜40、第五透镜50和滤光片60。

本申请应用实施例2的镜头，使用5个透镜2000万像素，光圈F/#1.80，镜头的全长为TTL＝4.64mm，有效焦距为f＝3.85mm，最大像高为H＝6.8mm，视场角fov＝78°。

本申请应用实施例2的镜头100满足下面表格3和表格4的条件：

表3

上述表3中“d”表示此表面到下一表面于光轴上的距离。

表4

表面

k

A4

A6

A8

A10

A12

A14

A16

11

3.6556E-01

-4.1131E-02

1.6601E-01

-5.9980E-01

1.1175E+00

-1.2283E+00

7.3304E-01

-1.9910E-01

12

-2.2383E+02

-1.4303E-02

-4.3030E-02

2.0318E-01

-4.0777E-01

3.9663E-01

-2.2140E-01

5.6493E-02

21

-8.1860E+02

-2.8085E-02

8.6587E-02

1.4799E-01

-4.8028E-01

6.0707E-01

-3.9986E-01

1.3513E-01

22

4.0315E+01

3.3462E-02

1.0042E-01

-3.6738E-01

2.1025E+00

-5.3789E+00

6.3234E+00

-2.7353E+00

31

9.8706E+02

-2.6526E-01

3.3917E-01

-2.2378E+00

7.2896E+00

-1.3669E+01

1.3397E+01

-5.3722E+00

32

-9.5633E+02

-2.0012E-01

-4.7757E-02

2.5755E-01

-6.1127E-01

6.7273E-01

-3.2702E-01

6.4182E-02

41

-2.0453E+02

-5.3027E-02

4.5358E-02

-5.1999E-02

4.0708E-02

-1.6788E-02

3.3420E-03

-2.5961E-04

42

-1.0177E+00

2.0352E-01

-1.8740E-01

1.5784E-01

-7.3293E-02

1.8272E-02

-2.3185E-03

1.1600E-04

51

-4.5097E+00

-7.0042E-02

3.0085E-02

-9.9961E-04

-1.6593E-03

4.2815E-04

-4.4435E-05

1.7327E-06

52

-1.1317E+01

-7.5877E-02

3.9976E-02

-1.6272E-02

4.2485E-03

-6.9553E-04

6.3475E-05

-2.3866E-06

图8～图12示出了本申请应用实施例2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 18.9，下面分别对图8～图12进行说明。

参见图8，为申请本应用实施例2的镜头成像的轴向像差(LongitudinalAberration)图，其表示不同波长的光线经由镜头后的汇聚焦点偏离。其中，光瞳半径(Pupil Radius，亦作为最大入瞳半径)为1.0627mm，纵坐标表示归一化光瞳坐标(Normalized Pupil Coordinator)，横坐标表示成像面到光线和光轴交点的距离(单位为mm)，图例项目中的数字表示各光线的波长(单位为μm)。

从图8可以看出，本申请应用实施例2的镜头成像的轴向像差的各光线的汇聚焦点偏离程度较为一致，表有效降低了大光圈下易产生的弥散斑或色晕，镜头光学性能优良。

参见图9，为申请本应用实施例2的镜头成像的垂轴色差(Lateral Color，或称为倍率色差、横向色差)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3.38mm，纵坐标表示真实像高视场(Field:Real ImageHeight，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9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9可以看出，各不同波长光线的垂轴色差在-1.0μm～1.0μm之间，且均小于艾里斑范围，表垂轴色差得到很好的校正。

参见图10-图11，图10为本申请应用实施例2的镜头成像的场曲(FieldCurvature)曲线图，图11为本申请应用实施例2的镜头成像的畸变(Distortion)曲线图，其中，图10-图11两个图的最大视场角均为40.291度，图10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11为研究波长为0.5550μm的光线的F-Tan(Theta)畸变。

由图10可以看出，镜头的子午场曲在30个μm内，弧矢场曲在靠近边缘视场超过50μm，中心视场成像像面弯曲较小。

从图11可以看出，镜头的光学畸变(也称几何畸变)小于2％，通过处理后可知，TV畸变小于1％，说明成像由主光线引起的变形较小。

参见图12，为本申请应用实施例2的镜头成像的相对照度(Relativeillumination)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12可以看出，镜头的相对照度平缓下降，并且1.0视场(对应3.238像高)相对照度大于37％。

本申请应用实施例1和应用实施例2的各参数满足条件式1至条件式17的情况见表5，显然，各参数均满足各条件式的要求。

表5

相对于相关技术的五个透镜的2000万像素镜头，其典型参数为最大像高H＝6.8mm，视场角fov＝78°，镜头的全长TTL＝4.64mm，光圈F/#2.0，1.0视场相对照度32％。

由上述应用实施例1和应用实施例2分析可知，本申请在相对于相关技术的参照镜头其它参数不变的情况下，光圈由2.0提升至1.8，其进光量增加约20％，1.0视场相对照度由32％提升至37％以上。

本申请实施例的镜头通过改变各透镜的材料特性，优化第一透镜至第五透镜的曲率半径及非球面参数，使得镜头满足前述的条件式1～条件式17，镜头结构较为紧凑，在兼顾镜头的全长情况下拥有更大的光圈，更高的相对照度，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，将带有上述镜头的摄像模组安装在屏幕下方，可以补偿由于屏幕带来透过率下降对屏下摄像模组的影响，获得更好的用户体验。

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

1.一种镜头，其特征在于，由物侧至像侧依序包括第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜和第五透镜，所述第二透镜的折射率为n2＝1.66±0.05、所述第三透镜的折射率为n3＝1.54±0.05、所述第四透镜的折射率为n4＝1.66±0.05，所述镜头满足以下条件式：

TTL/f≤1.25；

TTL/H≤0.69；

2.根据权利要求1所述的镜头，其特征在于，所述第一透镜具有正屈折力，所述第二透镜具有负屈折力，所述第三透镜具有负屈折力，所述第四透镜具有正屈折力，所述第五透镜具有负屈折力。

3.根据权利要求1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凹面；和/或，

4.根据权利要求1所述的镜头，其特征在于，所述第一透镜的焦距为f1、厚度为d1，所述第一透镜的物侧面的曲率半径为r1、所述第一透镜的像侧面的曲率半径为r2，所述第一透镜满足以下条件式：

0.5≤f1/f≤1.0；

0.1≤d1/TTL≤0.2

-2.5≤(r1+r2)/(r1-r2)≤-0.5。

5.根据权利要求1所述的镜头，其特征在于，所述第二透镜的焦距为f2、厚度为d2，所述第二透镜的物侧面的曲率半径为r3、所述第二透镜的像侧面的曲率半径为r4，所述第二透镜满足以下条件式：

-2.5≤f2/f≤-1.8；

0.02≤d2/TTL≤0.08；

0.4≤(r3+r4)/(r3-r4)≤1.3。

6.根据权利要求1所述的镜头，其特征在于，所述第三透镜的焦距为f3、厚度为d3，所述第三透镜的物侧面的曲率半径为r5、所述第三透镜的像侧面的曲率半径为r6，所述第三透镜满足以下条件式：

-7.0≤f3/f≤-5.6；

0.02≤d3/TTL≤0.08；

-0.2≤(r5+r6)/(r5-r6)≤-0.05。

7.根据权利要求1所述的镜头，其特征在于，所述第四透镜的焦距为f4、厚度为d4，所述第四透镜的物侧面的曲率半径为r7、所述第四透镜的像侧面的曲率半径为r8，所述第四透镜满足以下条件式：

0.05≤f4/f≤1.0；

0.15≤d4/TTL≤0.3；

0.4≤(r7+r8)/(r7-r8)≤2.0。

8.根据权利要求1所述的镜头，其特征在于，所述第五透镜的焦距为f5、厚度为d5，所述第五透镜的物侧面的曲率半径为r9、所述第五透镜的像侧面的曲率半径为r10，所述第五透镜满足以下条件式：

-0.8≤f5/f≤-0.1；

0.05≤d5/TTL≤0.1；

0.05≤(r9+r10)/(r9-r10)≤0.5。

9.根据权利要求1～8任意一项所述的镜头，其特征在于，

所述第一透镜的物侧面和所述第一透镜的像侧面均为非球面；和/或，

10.根据权利要求1～8任意一项所述的镜头，其特征在于，所述镜头包括位于被摄体与所述第一透镜之间的光阑；和/或，

所述镜头包括位于所述第五透镜的像侧的滤光片。

11.一种摄像模组，其特征在于，包括图像传感器和权利要求1至10任意一项所述的镜头；

12.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括壳体、显示屏和权利要求11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。