CN110568587A - 一种基于同心透镜的手机镜头 - Google Patents

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郭智元
张宏炫
廖锤
李建聪
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Abstract

本发明公开了一种基于同心透镜的手机镜头，包括从左到右依次设置的第一透镜、第二透镜、光阑、红外滤波片、第三透镜、第四透镜和曲面传感器，所述第一透镜和第四透镜均为光焦度为负的凹凸透镜且关于所述红外滤波片对称，所述第二透镜和第三透镜均为平凸透镜且关于所述红外滤波片对称，所述光阑设置在所述红外滤波片的左光学面上；所述第一透镜与所述第二透镜同心设置，所述第三透镜与第四透镜同心设置。本发明大视场紧凑型手机镜头，透镜数量较少，结构紧凑，制造加工的复杂性较低，采用同心透镜结构设计，对称性好，像差校正能力强，成像质量高。

Description

一种基于同心透镜的手机镜头
技术领域
本发明涉及光学镜头技术领域，更具体地说涉及一种基于同心透镜的手机镜头。
背景技术
手机镜头的研发工作开始于20世纪90年代，经过20多年的发展，手机镜头光学系统技术日趋成熟，正在往大视场、高解析力、高亮度、低成本，微型化方向发展。手机镜头也从最初的十几万像素到现如今的几千万像素，拍照质量越来越高。手机镜头工艺合理性的提高、制造成本的降低对于提高智能手机性价比、增强手机品牌竞争力具有重要意义。现有的手机镜头在保证成像质量优良的情况下，结构较为复杂，制造加工成本较高。
发明内容
本发明提供一种基于同心透镜的手机镜头，结构简单，采用的镜片较少，降低制造加工复杂程度。
本发明解决其技术问题的解决方案是：一种基于同心透镜的手机镜头，包括从左到右依次设置的第一透镜、第二透镜、光阑、红外滤波片、第三透镜、第四透镜和曲面传感器，所述第一透镜和第四透镜均为光焦度为负的凹凸透镜且关于所述红外滤波片对称，所述第二透镜和第三透镜均为平凸透镜且关于所述红外滤波片对称，所述第一透镜与所述第二透镜形成第一胶合透镜，所述第三透镜与所述第四透镜形成第二胶合透镜，所述红外滤波片分别与第一胶合透镜和第二胶合透镜胶合，所述光阑设置在所述红外滤波片的左光学面上；
所述第一透镜与所述第二透镜同心设置，所述第三透镜与第四透镜同心设置。
作为上述技术方案的进一步改进，所述第一透镜的左曲率半径为r1，右曲率半径为r2，厚度为d1，其中r1、r2和d1分别满足：
0.65mm≤r1≤1.35mm；
0.35mm≤r2≤0.75mm；
0.25mm≤d1≤0.75mm。
作为上述技术方案的进一步改进，所述第二透镜的左曲率半径为r3，右曲率半径为r4，厚度为d2，其中r3、r4和d2分别满足：
r4＝∞；
0.25mm≤r3≤0.75mm；
0.27mm≤d2≤0.65mm。
作为上述技术方案的进一步改进，所述红外滤波片过滤的波长范围为750nm～1100nm。
作为上述技术方案的进一步改进，所述第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜均为球面透镜。
本发明的有益效果是：本发明手机镜头透镜数量较少，结构紧凑，制造加工的复杂性较低，采用同心透镜结构设计，对称性好，像差校正能力强，成像质量高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单说明。显然，所描述的附图只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他设计方案和附图。
图1是本实施例手机镜头的结构示意图；
图2是本实施例手机镜头的光路图；
图3是本实施例手机镜头的MTF曲线图；
图4是本实施例手机镜头的点列图；
图5是本实施例手机镜头的光线光扇图；
图6是本实施例手机镜头的相对照度图；
图7是本实施例手机镜头的轴向像差图。
具体实施方式
以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整的描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。另外，文中所提到的所有连接关系，并非单指构件直接相接，而是指可根据具体实施情况，通过添加或减少连接辅件，来组成更优的连接结构。本发明创造中的各个技术特征，在不互相矛盾冲突的前提下可以交互组合。
实施例1，参照图1和图2，一种基于同心透镜的手机镜头，包括从左到右依次设置的第一透镜100、第二透镜200、光阑500、红外滤波片600、第三透镜300、第四透镜400和曲面传感器700，所述第一透镜100和第四透镜400均为光焦度为负的凹凸透镜且关于所述红外滤波片600对称，所述第二透镜200和第三透镜300均为平凸透镜且关于所述红外滤波片600对称，所述第一透镜100与所述第二透镜200形成第一胶合透镜，所述第三透镜300与所述第四透镜400形成第二胶合透镜，所述红外滤波片600分别与第一胶合透镜和第二胶合透镜胶合，所述光阑500设置在所述红外滤波片600的左光学面上。
所述红外滤波片600靠近第二透镜200的光学面为左光学面，所述光阑500设置在所述左光学面上。
本实施例采用平面红外滤波片600代替曲面红外滤波片600，增强系统可实现性。
所述第一透镜100与所述第二透镜200同心设置。所述第三透镜300与第四透镜400同心设置。
本实施例的原理过程：
拍摄对象的光信号依次通过第一透镜100、第二透镜200后穿过光阑500，穿过光阑500的光信号依次通过红外滤波片600、第三透镜300和第四透镜400，第四透镜400的出射光在所述曲面传感器700上成像。
本实施例的手机镜头采用同心透镜结构设计，对称性好，不存在轴外球差，仅需校正球差和轴向色差。使用曲面传感器700不用考虑大视场光学系统场曲、畸变，使得手机镜头光学系统设计难度减小。
进一步作为优选的实施方式，所述第一透镜100的左曲率半径为r1，右曲率半径为r2，厚度为d1，其中r1、r2和d1分别满足：
0.65mm≤r1≤1.35mm；
0.35mm≤r2≤0.75mm；
0.25mm≤d1≤0.75mm。
进一步作为优选的实施方式，所述第二透镜200的左曲率半径为r3，右曲率半径为r4，厚度为d2，其中r3、r4和d2分别满足：
r4＝∞；
0.25mm≤r3≤0.75mm；
0.27mm≤d2≤0.65mm。
所述四个透镜与红外滤波片600胶合成一个整体，所述第一透镜100与所述第四透镜400的厚度相同。所述第二透镜200与所述第三透镜300的厚度相同。
所述第一透镜100与第四透镜400的结构相同，关于所述红外滤波片600对称设置。所述第二透镜200与第三透镜300的结构相同，关于所述红外滤波片600对称设置，有效降低加工制造难度。
所述第三透镜300的左曲率半径为r5，右曲率半径为r6，所述第四透镜400的左曲率半径为r7，右曲率半径为r8，其中r5、r6、r7和r8满足：
r5＝∞；
-0.65mm≤r6≤-0.35mm；
-0.75mm≤r7≤-0.3mm；
-1.35mm≤r8≤-0.65mm。
所述第一透镜100的左曲率半径等于第一透镜100的厚度加上第二透镜200的左曲率半径，实现同心设置。所述第三透镜300的左曲率半径的绝对值加上第四透镜400的厚度等于第四透镜400的右曲率半径的绝对值，实现同心设置。
本实施例手机镜头整个系统的焦距为1.36mm，系统总长为2.1mm，最大成像视场角为70°。
进一步作为优选的实施方式，所述红外滤波片600过滤的波长范围为750nm～1100nm。本实施例的工作波段为可见光。
进一步作为优选的实施方式，所述第一透镜100、第二透镜200、第三透镜300和第四透镜400均为球面透镜。
本手机镜头的透镜均采用球面透镜，制造成本低。
参考图3，中心视场MTF在奈奎斯特频率200lp/mm处大于0.5，中心视场MTF在奈奎斯特频率400lp/mm处大于0.2，0.7以内视场MTF在奈奎斯特频率400lp/mm处大于0.2，符合手机镜头成像要求，本实施例的大视场手机镜头光学系统像质优良。
参考图4，点列图表明各视场的RMS半径均小于3.133μm，小于手机镜头设计要求的3.888μm，说明本实施例的大视场手机镜头像质高。
参考图5，光线光扇图最大缩放比例为±20μm，说明在像面处各视场像差小，说明本实施例的大视场手机镜头像差校正能力强。
参考图6，手机镜头光学系统的相对照度图，反应各视场照度相对于0°视场的照度比。
参考图7，手机镜头光学系统轴向像差图，轴向像差小于0.03mm,球差和轴向色差小，说明本实施例的大视场手机镜头像差校正效果好。
本发明大视场紧凑型手机镜头，透镜数量较少，结构紧凑，制造加工的复杂性较低，且整体对称，不存在轴外球差，仅需要校正球差和轴向色差，像差校正能力强，成像质量高。
以上对本发明的较佳实施方式进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (5)

1.一种基于同心透镜的手机镜头，其特征在于，包括从左到右依次设置的第一透镜、第二透镜、光阑、红外滤波片、第三透镜、第四透镜和曲面传感器，所述第一透镜和第四透镜均为光焦度为负的凹凸透镜且关于所述红外滤波片对称，所述第二透镜和第三透镜均为光焦度为正的平凸透镜且关于所述红外滤波片对称，所述第一透镜与所述第二透镜形成第一胶合透镜，所述第三透镜与所述第四透镜形成第二胶合透镜，所述红外滤波片分别与第一胶合透镜和第二胶合透镜胶合，所述光阑设置在所述红外滤波片的左光学面上；
所述第一透镜与所述第二透镜同心设置，所述第三透镜与第四透镜同心设置。
2.根据权利要求1所述的一种基于同心透镜的手机镜头，其特征在于：所述第一透镜的左曲率半径为r1，右曲率半径为r2，厚度为d1，其中r1、r2和d1分别满足：
0.65mm≤r1≤1.35mm；
0.35mm≤r2≤0.75mm；
0.25mm≤d1≤0.75mm。
3.根据权利要求1所述的一种基于同心透镜的手机镜头，其特征在于：所述第二透镜的左曲率半径为r3，右曲率半径为r4，厚度为d2，其中r3、r4和d2分别满足：
r4＝∞；
0.25mm≤r3≤0.75mm；
0.27mm≤d2≤0.65mm。
4.根据权利要求1所述的一种基于同心透镜的手机镜头，其特征在于：所述红外滤波片过滤的波长范围为750nm～1100nm。
5.根据权利要求1所述的一种基于同心透镜的手机镜头，其特征在于：所述第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜均为球面透镜。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5004328A (en) * 1986-09-26 1991-04-02 Canon Kabushiki Kaisha Spherical lens and imaging device using the same
US20140015997A1 (en) * 2011-04-26 2014-01-16 Sony Corporation Imaging device and electronic apparatus
CN210376843U (zh) * 2019-09-03 2020-04-21 佛山科学技术学院 一种基于同心透镜的手机镜头

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