发明内容
有鉴于此,本发明实施方式提供一种广角镜头、相机模组及电子装置。
本发明实施方式的广角镜头从物侧至像侧依次包括第一透镜、第二透镜和第三透镜。所述第一透镜具有负屈折力,所述第一透镜的物侧面于光轴处为凹面,于圆周处为凸面。所述第二透镜具有正屈折力。所述第三透镜具有负屈折力。所述广角镜头满足以下关系式:2<|f1|/f≤4;其中,f为所述广角镜头的有效焦距,f1为所述第一透镜的焦距。
本发明实施方式的广角镜头通过合理的镜头配置,具有较大的视场角,即使在拍摄距离较近时也能获取到较大范围的影像,且满足关系式2<|f1|/f≤4,第一透镜可以为广角镜头提供合适的负屈折力,有利于降低广角镜头的敏感度并优化像差,不仅使得获取的影像的中心区域较为清晰,而且影像的边缘区域也较为清晰,成像质量较好。
在某些实施方式中,所述广角镜头还满足以下关系式:u<10mm;其中,u为所述第一透镜的物侧面的中心到被摄物体的距离。
广角镜头满足关系式u<10mm,具有较短的物距,在物距小于10毫米时也可以获取到较大范围且中心区域和边缘区域均清晰的影像。
在某些实施方式中,所述广角镜头还满足以下关系式:0.4≤f/TTL≤0.55;其中,TTL为所述第一透镜的物侧面的中心到所述第三透镜的像侧面的中心的距离。
广角镜头满足关系式0.4≤f/TTL≤0.55,具有较短的TTL,可以满足超薄化需求,且合理的焦距设置可以满足生产需求。
在某些实施方式中,所述广角镜头还满足以下关系式:2<|f1|/f2≤7;其中,f2为所述第二透镜的焦距。
广角镜头满足关系式2<|f1|/f2≤7,第一透镜和第二透镜具有合适的焦距,广角镜头可获得较大的视场角。如果在广角镜头中|f1|/f2的值小于或等于2,则可能由于第二透镜的屈折力变强而使第二透镜的制作困难。同理,如果在广角镜头中的|f1|/f2大于7,则可能由于第一透镜的屈折力变强而使第一透镜的制作困难。
在某些实施方式中,所述广角镜头还包括光阑,所述光阑设置在所述第一透镜的像侧。
广角镜头通过合理的光阑位置设置,可以更好地控制进光量,提升成像效果。
在某些实施方式中,所述第一透镜、所述第二透镜和所述第三透镜均为非球面镜,且采用塑料材质。
广角镜头通过合理的透镜面型及透镜材质配置,可实现超薄化。
在某些实施方式中,所述广角镜头还包括红外滤光片,所述红外滤光片设置在所述第三透镜与成像面之间。
红外滤光片可滤除环境光中的可见光对成像的影响,从而提升成像质量。
在某些实施方式中,所述广角镜头还包括透光的盖板,所述盖板设置在所述第一透镜和被摄物体之间。
在第一透镜和被摄物体之间设置透光的盖板,广角镜头可应用于屏下指纹。
本发明实施方式的相机模组包括感光元件和上述任一实施方式的广角镜头。所述感光元件设置在所述广角镜头的像侧。
本发明实施方式的相机模组通过合理的镜头配置,具有较大的视场角,即使在拍摄距离较近时也能获取到较大范围的影像,且满足关系式2<|f1|/f≤4,第一透镜可以为广角镜头提供合适的负屈折力,有利于降低广角镜头的敏感度并优化像差,不仅使得获取的影像的中心区域较为清晰,而且影像的边缘区域也较为清晰,成像质量较好。
本发明实施方式的电子装置包括壳体、上述实施方式的广角镜头和感光元件。所述感光元件设置在所述广角镜头的像侧。
本发明实施方式的电子装置通过合理的镜头配置,具有较大的视场角,即使在拍摄距离较近时也能获取到较大范围的影像,且满足关系式2<|f1|/f≤4,第一透镜可以为广角镜头提供合适的负屈折力,有利于降低广角镜头的敏感度并优化像差,不仅使得获取的影像的中心区域较为清晰,而且影像的边缘区域也较为清晰,成像质量较好。且壳体可以对相机模组起到保护作用。
在某些实施方式中,所述电子装置还包括显示屏及透光的盖板;所述盖板为设置在所述显示屏上的玻璃;或,所述电子装置还包括镜筒组件,沿着入光方向,所述第一透镜、所述第二透镜及所述第三透镜依次设置在所述镜筒组件内,所述盖板设置在所述镜筒组件上并位于所述第一透镜和被摄物体之间。
盖板为设置在显示屏上的玻璃,广角镜头可实现屏下指纹检测;盖板设置在镜筒组件上并位于第一透镜和被摄物体之间,盖板可对广角镜头起到保护作用。
本发明实施方式的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本发明的实践了解到。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施方式,所述实施方式的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的,仅用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中,“多个”的含义是两个或两个以上,除非另有明确具体的限定。
在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接或可以相互通讯;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开,下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然,它们仅仅为示例,并且目的不在于限制本发明。此外,本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母,这种重复是为了简化和清楚的目的,其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外,本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子,但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。
请参阅图1和图5,本发明实施方式的广角镜头10从物侧至像侧依次包括第一透镜L1、第二透镜L2和第三透镜L3。第一透镜L1具有负屈折力,第二透镜L2具有正屈折力,第三透镜L3具有负屈折力。
第一透镜L1具有物侧面S1及像侧面S2,物侧面S1于光轴处为凹面,于圆周处为凸面。第二透镜L2具有物侧面S3及像侧面S4。第三透镜L3具有物侧面S5及像侧面S6。
广角镜头10满足以下关系式:2<|f1|/f≤4;其中,f为广角镜头10的有效焦距,f1为第一透镜L1的焦距。也就是说,|f1|/f可以为区间(2,4]之间的任意数值,例如,该值可以为2.225、2.525、2.614、2.936、3.503、3.654、3.868、4等等。
本发明实施方式的广角镜头10通过合理的镜头配置,具有较大的视场角,即使在拍摄距离较近时也能获取到较大范围的影像,且满足关系式2<|f1|/f≤4,第一透镜L1可以为广角镜头10提供合适的负屈折力,有利于降低广角镜头10的敏感度并优化像差,不仅使得获取的影像的中心区域较为清晰,而且影像的边缘区域也较为清晰,成像质量较好。
在某些实施方式中,广角镜头10还满足以下条件式:u<10mm;其中,u为第一透镜L1的物侧面S1的中心到被摄物体的距离,即物距,单位为毫米(mm)。也即是说,u可以为小于10的任意数值,例如,该值为2、3、5、6、8、9、9.5等等。
广角镜头10满足关系式u<10mm,具有较短的物距,在物距小于10毫米时也可以获取到较大范围且中心区域和边缘区域均清晰的影像。
在某些实施方式中,广角镜头10满足以下条件式0.4≤f/TTL≤0.55;其中,TTL为第一透镜L1的物侧面S1的中心到第三透镜S3的像侧面S6的中心的距离。也即是说,f/TTL可以为区间[0.4,0.55]之间任意数值,例如,该值为0.4、0.412、0.432、0.445、0.454、0.485、0.496、0.490、0.55等等。
广角镜头10满足关系式0.4≤f/TTL≤0.55,具有较短的TTL,可以满足超薄化需求,且合理的焦距设置可以满足生产需求。
在某些实施方式中,广角镜头10满足以下条件式:2<|f1|/f2≤7;其中,f2为第二透镜L2的焦距。也即是说,|f1|/f2可以为区间(2,7]之间的任意数值,例如,该值为2.554、2.875、3.408、4.445、5.026、5.689、6.665、7等等。
广角镜头10满足关系式2<|f1|/f2≤7,第一透镜L1和第二透镜L2具有合适的焦距,广角镜头10可获得较大的视场角。如果在广角镜头10中|f1|/f2的值小于或等于2,则可能由于第二透镜L2的屈折力变强而使第二透镜L2的制作困难。同理,如果在广角镜头10中的|f1|/f2大于7,则可能由于第一透镜L1的屈折力变强而使第一透镜L1的制作困难。
在某些实施方式中,广角镜头10还包括光阑STO。光阑STO可以是孔径光阑或视场光阑。本发明实施方式以光阑STO是孔径光阑为例进行说明。光阑STO可以设置在被摄物体至第一透镜L1之间,或设置在任意一枚透镜的表面上,或设置在任意两枚透镜之间,或设置在第四透镜L4与红外滤光片L5之间。本发明实施方式的光阑STO设置在第一透镜L1的像侧。例如,第一实施例和第二实施例中,光阑STO均设置在第一透镜L1和第二透镜L2之间。广角镜头10通过合理的光阑STO位置设置,可以更好地控制进光量,从而提升成像效果。
在某些实施方式中,广角镜头10还包括红外滤光片L4。当广角镜头10用于成像时,被摄物体发出或者反射的光线从物侧方向进入广角镜头10,并依次穿过第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3以及红外滤光片L4,最终汇聚到成像面S9上。红外滤光片L4可滤除环境光中的可见光对成像的影响,仅允许红外光通过,从而提升对红外光的成像质量。
在某些实施方式中,广角镜头10还包括透光的盖板L5,盖板L5设置在被摄物体和第一透镜L1之间,盖板L5的材质可以为塑料或玻璃,或其他透明的材质。通过在被摄物体和第一透镜L1之间设置透光的盖板L5,广角镜头10可应用于屏下指纹。在使用时,用户的手指按压在盖板L5上,感光元件20(如图9所示)采集指纹图像,以进行指纹识别。可以理解,由于红外滤光片L4用于仅允许红外光通过,因而盖板L5为透光的盖板L5即可,可以是透红外光,或者透可见光和红外光等,经被摄物体反射的光线穿过透光的盖板L5,再由红外滤光片L4滤除多余光线,仅允许红外光通过。
在某些实施方式中,第一透镜L1、第二透镜L2和第三透镜L3可均为塑料透镜或玻璃透镜。塑料透镜的成本较低,有利于降低整个广角镜头10的成本;而玻璃透镜不易因环境温度改变引起热胀冷缩现象,使得广角镜头10的成像质量较为稳定。在某些实施方式中,第一透镜L1、第二透镜L2和第三透镜L3中的至少一个表面为非球面。广角镜头10可以通过调节各透镜表面的曲率半径和非球面系数,有效减小广角镜头10的总长度,并可以有效地校正像差,提高成像质量。
本发明实施方式中,第一透镜L1、第二透镜L2和第三透镜L3的物侧面和像侧面均为非球面,且采用塑料材质,以达到超薄型的红外镜头的设计。
非球面的面型由以下公式决定:
其中,Z是非球面上任一点与表面顶点的纵向距离,r是非球面上任一点到光轴的距离,c是顶点曲率(曲率半径的倒数),k是圆锥常数,A、B、C、D、E、F、G是非球面系数。
第一实施例
请参阅图1至图4,从物侧至像侧,第一实施例的广角镜头10依次包括第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3及红外滤光片L4。
第一透镜L1具有负屈折力,且材质为塑料,其物侧面S1于光轴处为凹面,于圆周处为凸面,像侧面S2为凹面,物侧面S1和像侧面S2均为非球面。第二透镜L2具有正屈折力,且材质为塑料,其物侧面S3为凸面,像侧面S4为凸面,物侧面S3和像侧面S4均为非球面。第三透镜L3具有负屈折力,且材质为塑料,其物侧面S5于光轴处为凸面,于圆周处为凹面,像侧面S6于光轴处为凹面,于圆周处为凸面,物侧面S5和像侧面S6均为非球面。
光阑STO设置在第一透镜L1和第二透镜L2之间。
红外滤光片L4为玻璃材质,其设置在第三透镜L3及成像面S9之间。
感光元件20(图9所示)为1/7英寸(吋)、有效影像感测区的对角距离为2.88mm,广角镜头10的有效焦距为f=0.76mm,广角镜头10的光圈数fno=2.9,广角镜头10的视场角为FOV=113度,第一透镜L1的物侧面S1的中心到第三透镜S3的像侧面S6的中心的距离为TTL=1.68mm。广角镜头10满足以下条件:|f1|/f=3.503;f/TTL=0.454;|f1|/f2=5.026。广角镜头10还满足下面表格的条件:
表1
表2
面序号 |
1 |
2 |
4 |
K |
-4.77E+01 |
1.00E+01 |
9.99E+00 |
A |
1.15E+00 |
4.29E+00 |
-5.27E+00 |
B |
-3.49E+00 |
-1.94E+01 |
4.76E+02 |
C |
1.09E+01 |
-1.82E+02 |
-2.71E+04 |
D |
-2.41E+01 |
7.02E+03 |
8.54E+05 |
E |
3.64E+01 |
-7.62E+04 |
-1.51E+07 |
F |
-3.30E+01 |
3.83E+05 |
1.41E+08 |
G |
1.41E+01 |
-7.29E+05 |
-5.38E+08 |
面序号 |
5 |
6 |
7 |
K |
-3.01E+00 |
-7.78E-01 |
-5.61E+00 |
A |
-3.09E+00 |
-4.18E-01 |
-1.41E-01 |
B |
2.59E+01 |
-9.23E+00 |
-3.25E+00 |
C |
-3.64E+02 |
3.77E+01 |
1.50E+01 |
D |
3.03E+03 |
-5.83E+01 |
-3.74E+01 |
E |
-1.39E+04 |
-4.81E+01 |
5.34E+01 |
F |
3.30E+04 |
1.44E+02 |
-4.11E+01 |
G |
-3.20E+04 |
|
1.33E+01 |
第二实施例
请参阅图5至图8,从物侧至像侧,第二实施例的广角镜头10依次包括盖板L5、第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3及红外滤光片L4。
盖板L5为玻璃材质,其设置在被摄物体和第一透镜L1之间。
第一透镜L1具有负屈折力,且材质为塑料,其物侧面S1于光轴处为凹面,于圆周处为凸面,像侧面S2为凹面,物侧面S1和像侧面S2均为非球面。第二透镜L2具有正屈折力,且材质为塑料,其物侧面S3为凸面,像侧面S4为凸面,物侧面S3和像侧面S4均为非球面。第三透镜L3具有负屈折力,且材质为塑料,其物侧面S5于光轴处为凸面,于圆周处为凹面,像侧面S6于光轴处为凹面,于圆周处为凸面,物侧面S5和像侧面S6均为非球面。
光阑STO设置在第一透镜L1和第二透镜L2之间。
红外滤光片L4为玻璃材质,其设置在第三透镜L3及成像面S9之间。
感光元件20(图9所示)为1/7英寸(吋)、有效影像感测区的对角距离为2.88mm,广角镜头10满足下面表格的条件:
表3
表4
面序号 |
3 |
4 |
6 |
K |
3.15E-01 |
-3.00E+01 |
9.88E+00 |
A |
2.59E+00 |
4.69E+00 |
-9.27E+00 |
B |
-7.29E+00 |
-9.77E-01 |
1.01E+03 |
C |
1.55E+01 |
-2.60E+02 |
-6.31E+04 |
D |
-1.86E+01 |
2.65E+03 |
2.13E+06 |
E |
1.09E+01 |
-6.03E+03 |
-3.95E+07 |
F |
-1.51E+00 |
|
3.75E+08 |
G |
|
|
-1.42E+09 |
面序号 |
7 |
8 |
9 |
K |
-2.66E+00 |
-3.05E+00 |
-7.33E+00 |
A |
1.41E-01 |
3.60E+00 |
1.03E+00 |
B |
-4.62E+01 |
-6.72E+01 |
-1.26E+01 |
C |
3.73E+02 |
5.10E+02 |
4.78E+01 |
D |
-1.95E+03 |
-2.43E+03 |
-1.03E+02 |
E |
8.32E+03 |
6.45E+03 |
1.29E+02 |
F |
-2.50E+04 |
-7.29E+03 |
-9.04E+01 |
G |
3.31E+04 |
|
2.71E+01 |
根据表3和表4可得出以下数据:
f(mm) |
0.7 |
|f1|/f |
2.614 |
fno |
2.9 |
f/TTL |
0.490 |
FOV(度) |
132 |
|f1|/f2 |
3.408 |
TTL(mm) |
1.43 |
|
|
请参阅图9,本发明实施方式的相机模组100包括上述任一实施方式的广角镜头10和感光元件20。感光元件20设置在广角镜头10的像侧。
感光元件20可以采用互补金属氧化物半导体(CMOS,Complementary Metal OxideSemiconductor)感光元件或者电荷耦合元件(CCD,Charge-coupled Device)感光元件。
本发明实施方式的相机模组100通过合理的镜头配置,具有较大的视场角,即使在拍摄距离较近时也能获取到较大范围的影像,且满足关系式2<|f1|/f≤4,第一透镜L1可以为广角镜头10提供合适的负屈折力,有利于降低广角镜头10的敏感度并优化像差,不仅使得获取的影像的中心区域较为清晰,而且影像的边缘区域也较为清晰,成像质量较好。
请参阅图10和图11,本发明实施方式的电子装置1000包括壳体200、上述实施方式的广角镜头10和感光元件20。感光元件20设置在广角镜头10的像侧。
本发明实施方式的电子装置1000包括但不限于为智能电话、门禁系统、监控相机、移动电话、个人数字助理(Personal Digital Assistant,PDA)、游戏机、个人计算机(personal computer,PC)、相机、智能手表、平板电脑等信息终端设备或具有拍照功能的手持式电子产品等。
本发明实施方式的电子装置1000通过合理的镜头配置,具有较大的视场角,即使在拍摄距离较近时也能获取到较大范围的影像,且满足关系式2<|f1|/f≤4,第一透镜L1可以为广角镜头10提供合适的负屈折力,有利于降低广角镜头10的敏感度并优化像差,不仅使得获取的影像的中心区域较为清晰,而且影像的边缘区域也较为清晰,成像质量较好。且壳体200可以对相机模组100起到保护作用。
在某些实施方式中,电子装置1000还包括显示屏300和透光的盖板L5。
请参阅图11,在一个实施方式中,盖板L5为设置在显示屏300上的玻璃400。广角镜头10和感光元件20位于显示屏300下以实现屏下指纹检测。在使用时,用户的手指按压在显示屏300上的玻璃400上,感光元件20采集指纹图像,以进行指纹识别。
请参阅图12,在另一个实施方式中,电子装置1000还包括镜筒组件500,镜筒组件500可包括镜筒和镜座。沿着入光方向,第一透镜L1、第二透镜L2和第三透镜L3依次设置在镜筒组件500内,盖板L5设置在镜筒组件500上并位于第一透镜L1和被摄物体之间,盖板L5将所述镜筒组件500密封以对收容在镜筒组件500内的广角镜头10起到保护的作用。壳体200上开设有盖板L5对应的开口202,盖板L5从开口202暴露。在使用时,用户的手指按压在盖板L5上,感光元件20采集指纹图像,以进行指纹识别。
请参阅图13,在又一个实施方式中,盖板L5设置在镜筒组件500上并位于显示屏300下方,以对收容在镜筒组件500内的广角镜头10起到保护的作用。在使用时,用户的手指按压在显示屏300上的玻璃400上,感光元件20采集指纹图像,以进行指纹识别。
在本说明书的描述中,参考术语“某些实施方式”、“一个实施方式”、“一些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。
此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个特征。在本发明的描述中,“多个”的含义是至少两个,例如两个,三个等,除非另有明确具体的限定。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施方式,可以理解的是,上述实施方式是示例性的,不能理解为对本发明的限制,本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施方式进行变化、修改、替换和变型,本发明的范围由权利要求及其等同物限定。