CN111025605B - 一种自由曲面广角摄像镜头 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种自由曲面广角摄像镜头，从物侧面开始布置，具有负折射力的物侧面和像侧面为凹面的第一透镜；具有正折射力的物侧面和像侧面均为凸面的第二透镜；具有负折射力的物侧面为凸面，像侧面为凹面的第三透镜；一具正折射力物侧面为凹面的像侧面为凸面的第四透镜；一具负折射力的物侧面为凸面像侧面为凹面的第五透镜；其中，所述第一透镜至第五透镜中的至少一个透镜为非旋转对称的非球面。在常规非球面设计中加入自由曲面，使镜头满足高像素，大广角，小畸变，超薄的特点。

Description

一种自由曲面广角摄像镜头
技术领域
本发明涉及一种自由曲面广角摄像镜头，适用于手机或超薄摄像装置
背景技术
手机、平板电脑等电子产品快速发展使得手机镜头需求量越来越大，同时对镜头的成像质量要求越来越高；目前常规镜头多采用偶次非球面方程，由于方程自身自由度有限，难以满足日益增长的像素和外观要求。为了满足超薄，大广角，小畸变，高解析力的需求，本发明采用自由曲面的来增加设计的自由度。
发明内容
本发明采用5P结构，其中两片为自由曲面，来实现大广角(1.0视场的视场角为115°)，高像素，小畸变成像镜头。
本发明采用的技术方案是：
一种自由曲面广角摄像镜头，其特征在于：从物侧面开始布置，包括具有负折射力的物侧面和像侧面为凹面的第一透镜；具有正折射力的物侧面和像侧面均为凸面的第二透镜；具有负折射力的物侧面为凸面，像侧面为凹面的第三透镜；具有正折射力的物侧面为凹面，像侧面为凸面的第四透镜；具有负折射力的物侧面为凸面，像侧面为凹面的第五透镜；
其中，第一透镜至第五透镜中的至少一个透镜具有非旋转对称的非球面。
镜头x方向的焦距和镜头y方向的焦距满足如下条件：
0.9<fx/fy<1
其中，fx为镜头x方向的焦距，fy为镜头y方向的焦距。
第一透镜的R1,R2面满足如下条件：
-1<(R1+R2)/(R1-R2)<1
其中，R1为第一透镜的物侧面的曲率半径；R2为第一透镜的像侧面的曲率半径。
第二透镜和第五透镜的x方向焦距f2x和f5x，y方向焦距f2y和f5y满足如下条件：
-1.1<(|f2x|+|f5x|)/(|f2y|+|f5y|)<1.1
其中，f2x为第二透镜的x方向的焦距，f5x为第五透镜的x方向的焦距；f2y为第二透镜y方向的焦距，f5y为第五透镜y方向的焦距。
第四透镜的物侧面S8的条件如下：
Angle S8＝53.7°或54°
其中，Angle S8为第四透镜的物侧面的面角度。
本发明的优点是：在常规非球面设计中加入自由曲面，使镜头满足高像素，大广角，小畸变，超薄的特点。
附图说明
图1是摄像镜头组的RMS光斑直径在第一象限内的情况示意图。
图2本实施例的光学系统的光学畸变曲线图。
图3是摄像镜头组的RMS光斑直径在第一象限内的情况示意图。
图4本实施例的光学系统的光学畸变曲线图。
图5是本发明的光学结构图示意图。
具体实施方式
下面结合说明书附图1-5及实施例对本发明进一步详细说明。
一种自由曲面广角摄像镜头，该摄像镜头组沿着光轴由物侧至像侧依次包括：由具有负折射力，物侧面和像侧面为凹面的第一透镜E1；具有正折射力，物侧面和像侧面均为凸面的第二透镜E2；具有负折射力，物侧面为凸面，像侧面为凹面的第三透镜E3；一具正折射力物侧面为凹面，像侧面为凸面的第四透镜E4；一具负折射力，物侧面为凸面像侧面为凹面的第五透镜E5；E6为红外截止滤光片。其中，所述第一透镜至第五透镜中的至少一个透镜为非旋转对称的非球面。
根据本申请的一个实施方式，摄像镜头组的X轴方向的有效焦距fx与摄像镜头组的Y轴方向有效焦距fy之间满足：
0.9<fx/fy<1
该条件用于平衡子午和弧矢像差以及校正轴外像差。
根据本申请的一个实施方式，镜头组第一镜片满足：
-1<(R1+R2)/(R1-R2)<1
该条件可以约束第一个镜片的形状，使镜头在大视场角条件下仍能平衡像差。
根据本申请的一个实施方式，第二镜片与第五镜片的x轴方向焦距与y方向焦距满足如下条件：
-1.1<(|f2x|+|f5x|)/(|f2y|+|f5y|)<1.1
该条件用于控制第二和第五两个自由曲面镜片的x轴和y轴方向的光焦度，从而起到平衡轴上和轴外像差的作用。
根据本申请的一个实施方式，该镜头第8面自由曲面面角度满足：
Angle S8＝53.7°或54°
该条件用于限制自由曲面的加工角度，使该面易于加工。
图2给出了第一像项的点列图，对应的x,y位置坐标点依次为(0,0)、(0，0.46)、(0，0.92)、(0,1.38)、(0，1.84)、(0.46，0)、(0.92,0)、(1.38,0)、(1.84，0)、(0.66，0.66)、(0.83，0.83)、(0.96、0.96)；弥散斑的RMS半径最小1.5um，最大半径2.5um。
图3给出了第一像项的点列图，对应的x,y位置坐标点依次为(0,0)、(0，0.46)、(0，0.92)、(0,1.38)、(0，1.84)、(0.46，0)、(0.92,0)、(1.38,0)、(1.84，0)、(0.66，0.66)、(0.83，0.83)、(0.96、0.96)；弥散斑的RMS半径最小1um，最大4um。
本实施例中，镜头FOV(1.0视场)为115°，光圈值为F2.2、半像高为IH2.3、光学TTL为4.52，第一透镜具有负折射力且物侧和像侧均为凹面。镜头的设计参数如表一(a)，表一(b)和表一(c)所示。
表一(a)
Figure GDA0003165883940000041
Figure GDA0003165883940000051
表一(b)
表面序号 1 2 3 6 7 8 9
k 52.66418 -26.63 0 -38.4052 -0.072 -24.6882 -1.8177
A4 0.516009 0.834733 0 -0.52042 -0.64882 -0.02265 -2.91226
A6 -0.25451 2.188344 0 0.732419 1.76113 0.811932 8.088071
A8 -0.95264 -28.6348 0 -4.15089 -7.52592 -3.14116 -16.037
A10 4.162963 185.3989 0 19.51994 27.35867 7.187321 21.34525
A12 -8.49277 -735.449 0 -61.219 -70.7069 -9.91902 -17.9396
A14 10.47013 1837.047 0 130.6751 121.8044 8.056872 9.052748
A16 -7.85313 -2762.14 0 -191.093 -132.034 -3.57892 -2.50264
A18 3.255727 2229.747 0 176.7611 81.29673 0.672949 0.291602
A20 -0.56842 -731.691 0 -74.9697 -21.6112 0 0.793498
表一(c)
表面序号 4 5 10 11
k -30.346 0.086 -27.4659 -8.948
A3 0.000301 -0.00011 0.087027 0.336186
A5 -3.26E-05 -0.00011 0.051854 0.261247
A10 0.001536 -0.00149 0.272638 -1.71685
A12 0.004528 0.005373 0.348477 -3.50139
A14 0.000925 0.016371 0.472684 -1.35352
A21 -0.0071 0.006888 -5.10325 1.635759
A23 -0.03507 -0.09538 -13.8604 5.02783
A25 -0.03326 -0.29993 -14.0399 3.669153
A27 -0.00591 -0.30607 -5.41091 0.991036
A36 0.001254 -0.09884 7.456614 -1.17604
A38 0.034075 0.113347 27.45566 -4.3847
A40 0.049497 0.469203 42.86916 -0.86303
A42 0.028087 0.691421 25.94846 -3.13018
A44 -0.00029 0.474781 7.714378 -0.53183
A55 -0.00252 0.118037 -3.16365 0.354676
A57 -0.03118 -0.08202 -14.6711 1.41144
A59 -0.06249 -0.41836 -32.5256 -1.96178
A61 -0.05983 -0.82736 -29.8081 -1.82968
A63 -0.02636 -0.83068 -13.3407 0.63635
A65 -0.00191 -0.42173 -3.26719 0.097971
本实施例中，实施例中对应的参数：
DFOV 115°
Fno 2.2
fx/fy 0.998
(R1+R2)/(R1-R2) 0.51
Angle S8 53.7°
(|f2x|+|f5x|)/(|f2y|+|f5y|) 0.99
表二(a)
表面序号 表面类型 曲率半径 厚度 材料特性(Nd:Vd)
物 球面 无限 900
1 非球面 -8.56516 0.296805 1.5445 55.987
2 非球面 2.533352 0.652287
Stop 球面 无限 -0.00985
4 非球面(AAS) 3.241176 0.682564 1.5445 55.987
5 非球面 -1.01493 0.04
6 非球面 5.13916 0.25 1.6612:20.354
7 非球面 1.404941 0.283528
8 非球面 -25.1086 0.84471 1.5445 55.987
9 非球面 -0.63087 0.044113
10 非球面(AAS) 4.054502 0.454001 1.6612:20.354
11 非球面(AAS) 0.741172 0.487059
12 球面 无限 0.21 Bk7
13 球面 无限 0.27155
IMA 球面 无限 0
表二(b)
Figure GDA0003165883940000061
表二(c)
表面序号 4 10 11
k -33.2357 -33.5087 -7.51428
A3 0.000915 0.043574 0.198472
A5 0.003931 0.014989 0.113226
A10 0.000618 0.32015 -1.65956
A12 -0.00781 0.553683 -3.06991
A14 -0.03764 0.49916 -1.29169
A21 -0.03596 -5.0253 1.650189
A23 -0.00693 -13.9372 4.442199
A25 0.000294 -14.022 3.512772
A27 0.032375 -5.37126 0.900864
A36 0.046287 7.452718 -1.2464
A38 0.028052 27.10769 -4.89596
A40 -0.00064 43.82764 0.424749
A42 -0.00231 26.63632 -3.29951
A44 -0.03206 7.747209 -0.55956
A55 -0.06422 -3.24982 0.396245
A57 -0.06117 -14.5739 2.004471
A59 -0.02956 -32.7616 -2.26546
A61 -0.00199 -32.3359 -3.21657
A63 0.000915 -14.2718 0.895693
A65 0.003931 -3.34526 0.164704
实施例中，实施例中对应的参数：
DFOV 115°
Fno 2.2
fx/fy 1.0
(R1+R2)/(R1-R2) 0.54
Angle S8 54°
(|f2x|+|f5x|)/(|f2y|+|f5y|) 0.99

Claims (5)

1.一种自由曲面广角摄像镜头，其特征在于：从物侧面开始布置，由具有负折射力的物侧面和像侧面为凹面的第一透镜；具有正折射力的物侧面和像侧面均为凸面的第二透镜；具有负折射力的物侧面为凸面，像侧面为凹面的第三透镜；具有正折射力的物侧面为凹面，像侧面为凸面的第四透镜；具有负折射力的物侧面为凸面，像侧面为凹面的第五透镜组成；
其中，第一透镜至第五透镜中的至少一个透镜具有非旋转对称的非球面；
第二透镜和第五透镜的x方向焦距f2x和f5x，y方向焦距f2y和f5y满足如下条件：
-1.1<(|f2x|+|f5x|)/(|f2y|+|f5y|)<1.1
其中，f2x为第二透镜的x方向的焦距，f5x为第五透镜的x方向的焦距；f2y为第二透镜y方向的焦距，f5y为第五透镜y方向的焦距。
2.根据权利要求1所述的自由曲面广角摄像镜头，其特征在于：
镜头x方向的焦距和镜头y方向的焦距满足如下条件：
0.9<fx/fy<1
其中fx为镜头x方向的焦距，fy为镜头y方向的有效焦距。
3.根据权利要求1所述的自由曲面广角摄像镜头，其特征在于：
第一透镜的R1,R2面满足如下条件：
-1<(R1+R2)/(R1-R2)<1
其中，R1为第一透镜的物侧面的曲率半径；R2为第一透镜的像侧面的曲率半径。
4.根据权利要求1所述的自由曲面广角摄像镜头，其特征在于：
第四透镜的物侧面S8的条件如下：
Angle S8＝53.7°或54°
其中，Angle S8为第四透镜的物侧面的面角度。
5.根据权利要求1所述的自由曲面广角摄像镜头，其特征在于：所述第一透镜、第三透镜、第四透镜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+A18y18+A20y20
其中，z表示非球面矢高，c表示非球面近轴曲率，y表示镜头口径，k表示圆锥系数，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，A18为18次非球面系数、A20为20次非球面系数；
第二、第五透镜采用非旋转对称的自由曲面镜片，其系数满足如下扩展多项式方程：
Figure FDA0003165883930000021
其中，z表示非球面矢高，c表示非球面近轴曲率，x表示x坐标方向镜头口径，y表示y坐标方向镜头口径，k表示圆锥系数；
式中
Figure FDA0003165883930000031
其中，A1，A2,A3,A4,A5,A6,A7,A8,A9是扩展多项式的第i阶系数。
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Denomination of invention: A Free Form Surface Wide Angle Camera Lens

Effective date of registration: 20220929

Granted publication date: 20210928

Pledgee: China Construction Bank Corporation Panjin branch

Pledgor: Liaoning Zhonglan Photoelectric Technology Co.,Ltd.

Registration number: Y2022210000157

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