CN111221097B - 广角镜头、相机模组和电子装置 - Google Patents

广角镜头、相机模组和电子装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种广角镜头、相机模组和电子装置。广角镜头从物侧至像侧依次包括具有负屈折力的第一透镜、具有正屈折力的第二透镜、具有正屈折力的第三透镜、具有负屈折力的第四透镜、具有正屈折力的第五透镜、及具有负屈折力的第六透镜。第一透镜的物侧面和像侧面均为凹面。第三透镜的物侧面和像侧面均为凸面。第四透镜为物侧面为凸面的弯月形透镜。第六透镜为物侧面为凸面的弯月形透镜，第六透镜的至少一个表面包括至少一个反曲点。本发明实施方式的广角镜头通过合理的透镜配置，在保证较大的视场角和较高的成像质量的前提下，可以实现广角镜头的超薄化，有利于广角镜头小型化。

Description

广角镜头、相机模组和电子装置
技术领域
本发明涉及光学成像技术，特别涉及一种广角镜头、相机模组和电子装置。
背景技术
目前，广角镜头为了较大的视场角和较高的成像质量一般体积较大，难以实现小型化。
发明内容
本发明实施方式提供一种广角镜头、相机模组和电子装置。
本发明实施方式的广角镜头沿着光轴从物侧至像侧依次包括具有负屈折力的第一透镜、具有正屈折力的第二透镜、具有正屈折力的第三透镜、具有负屈折力的第四透镜、具有正屈折力的第五透镜、及具有负屈折力的第六透镜。第一透镜的物侧面和像侧面均为凹面。第三透镜的物侧面和像侧面均为凸面。第四透镜为物侧面为凸面的弯月形透镜。第六透镜为物侧面为凸面的弯月形透镜，第六透镜的至少一个表面包括至少一个反曲点。
本发明实施方式的广角镜头通过合理的透镜配置，在保证较大的视场角和较高的成像质量的前提下，可以实现广角镜头的超薄化，有利于广角镜头小型化。
在某些实施方式中，所述广角镜头还满足以下条件式：2.0<|f1/f|<3.0；其中，f为所述广角镜头的焦距，f1为所述第一透镜的焦距。
广角镜头满足条件式2.0<|f1/f|<3.0时，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，提高成像质量。
在某些实施方式中，所述广角镜头还满足以下条件式：|R1/R2|<1.0；其中，R1为所述第一透镜的物侧面的曲率半径，R2为所述第一透镜的像侧面的曲率半径。
广角镜头满足条件式|R1/R2|<1.0时，第一透镜具有合适的尺寸，有利于第一透镜的加工制造及广角镜头的组装，提升产品良率。另外，广角镜头通过合理分配第一透镜的物侧面和像侧面的曲率半径，可以维持像差平衡，提高成像质量。
在某些实施方式中，所述广角镜头还满足以下条件式：80度<FOV<110度；其中，FOV为所述广角镜头的视场角。
广角镜头满足条件式80度<FOV<110度时，具有较大的视场角。
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二透镜与所述第三透镜之间。
广角镜头通过合理的光阑设置，可以更好地控制进光量，提升成像效果。
在某些实施方式中，所述第一透镜至所述第六透镜中至少有一个表面为非球面。
广角镜头可以通过调节透镜表面的曲率半径和非球面系数，有效减小广角镜头的总长度，并且多元化面型的使用可以有效地校正广角镜头的像差，提高成像质量。
在某些实施方式中，所述第一透镜至所述第六透镜为玻璃透镜或塑料透镜。
塑料透镜的成本较低，有利于降低整个广角镜头的成本；而玻璃透镜不易因环境温度改变引起热胀冷缩现象，使得广角镜头的成像质量较为稳定。
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六透镜和成像面之间。
红外滤光片可滤除环境光中的红外光对成像的影响，仅允许可见光通过，从而提升成像质量。
本发明实施方式的相机模组包括上述任一实施方式所述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。
本发明实施方式的相机模组通过合理的透镜配置，在保证较大的视场角和较高的成像质量的前提下，可以实现广角镜头的超薄化，有利于广角镜头小型化。
本发明实施方式的电子装置包括壳体和上述实施方式所述的相机模组。所述相机模组安装在所述壳体上。
本发明实施方式的电子装置通过合理的透镜配置，在保证较大的视场角和较高的成像质量的前提下，可以实现广角镜头的超薄化，有利于广角镜头小型化。且壳体可以对相机模组起到保护作用。
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。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点可以从结合下面附图对实施方式的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是本发明第一实施例中广角镜头的结构示意图；
图2是本发明第一实施例中广角镜头的衍射调制传递函数图
图3至图5分别是第一实施例中广角镜头的纵向像差图(mm)、场曲图(mm)和畸变图(％)；
图6是本发明第二实施例中广角镜头的结构示意图；
图7是本发明第二实施例中广角镜头的衍射调制传递函数图
图8至图10分别是第二实施例中广角镜头的纵向像差图(mm)、场曲图(mm)和畸变图(％)；
图11是本发明第三实施例中广角镜头的结构示意图；
图12是本发明第三实施例中广角镜头的衍射调制传递函数图
图13至图15分别是第三实施例中广角镜头的纵向像差图(mm)、场曲图(mm)和畸变图(％)；
图16是本发明实施方式的相机模组的结构示意图；和
图17是本发明实施方式的电子装置的结构示意图。
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”的特征可以明示或者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。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
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。
请一并参阅图1、图6和图11，本发明实施方式的广角镜头10沿着光轴从物侧至像侧依次包括具有负屈折力的第一透镜L1、具有正屈折力的第二透镜L2、具有正屈折力的第三透镜L3、具有负屈折力的第四透镜L4、具有正屈折力的第五透镜L5、及具有负屈折力的第六透镜L6。
第一透镜L1具有物侧面S1及像侧面S2，物侧面S1和像侧面S2均为凹面。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，物侧面S5和像侧面S6均为凸面。第四透镜L4具有物侧面S7及像侧面S8，第四透镜L4为物侧面S7为凸面的弯月形透镜，也即是说，物侧面S7为凸面，像侧面S8为凹面。第五透镜L5具有物侧面S9及像侧面S10。第六透镜L6具有物侧面S11和像侧面S12，第六透镜L6为物侧面S11为凸面的弯月形透镜，也即是说，物侧面S11为凸面，像侧面S12为凹面。第六透镜的至少一个表面包括至少一个反曲点。例如，物侧面S11包括一个、两个或三个反曲点；再例如，像侧面S12包括一个、两个或三个反曲点；再例如，物侧面S11包括一个、两个或三个反曲点，同时像侧面S12包括一个、两个或三个反曲点。当然，反曲点的数量不限于上述提到的一个、两个或三个，也可以是其他数量如五个、六个等。
本发明实施方式的广角镜头10通过合理的透镜配置，在保证较大的视场角和较高的成像质量的前提下，可以实现广角镜头10的超薄化，有利于广角镜头10小型化。
在某些实施方式中，所述广角镜头10还满足以下条件式：2.0<|f1/f|<3.0；其中，f为所述广角镜头10的焦距，f1为所述第一透镜L1的焦距。也即是说，|f1/f|可以为区间(2.0，3.0)之间的任意数值，例如，该值可以为2.212、2.369、2.455、2.663、2.885等等。
广角镜头10满足条件式2.0<|f1/f|<3.0时，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，提高成像质量。
在某些实施方式中，所述广角镜头还满足以下条件式：|R1/R2|<1.0；其中，R1为所述第一透镜L1的物侧面S1的曲率半径，R2为所述第一透镜L1的像侧面S2的曲率半径。也即是说，|R1/R2|可以为小于1.0的任意数值，例如，该值可以为0.112、0.428、0.651、0.653、0.899等等。
广角镜头10满足条件式|R1/R2|<1.0时，第一透镜L1具有合适的尺寸，有利于第一透镜L1的加工制造及广角镜头10的组装，提升产品良率。另外，广角镜头10通过合理分配第一透镜L1的物侧面S1和像侧面S2的曲率半径，可以维持像差平衡，提高成像质量。
在某些实施方式中，在某些实施方式中，所述广角镜头10还满足以下条件式：80度<FOV<110度；其中，FOV为所述广角镜头10的视场角。也即是说，FOV可以为区间(80度，110度)之间的任意度数，例如，FOV可以为85度、90度、100度、105度等等。
广角镜头10满足条件式80度<FOV<110度时，具有较大的视场角。
在某些实施方式中，广角镜头10还包括滤光片L7。滤光片L7设置在第六透镜L6和成像面S15之间。在本发明的实施方式中，滤光片L7为红外滤光片L7，红外滤光片L7包括物侧面S11和像侧面S12，红外滤光片L7用于过滤红外光。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、第四透镜L4、第五透镜L5、第六透镜L6及红外滤光片L7，最终汇聚到成像面S15上。红外滤光片L7可滤除环境光中的红外光对成像的影响，仅允许可见光通过，从而提升对可见光的成像质量。
在某些实施方式中，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可以设置被摄物体OBJ至第一透镜L1之间，或在任意一枚透镜的表面上，或设置在任意两枚透镜之间，或设置在第六透镜L6与红外滤光片L7之间。本发明实施方式的光阑STO设置在第二透镜L2和第三透镜L3之间。例如，第一实施例至第三实施例中，光阑STO均设置在第二透镜L2和第三透镜L3之间，可以更好地控制进光量，提升成像效果。
在某些实施方式中，第一透镜L1至第六透镜L6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，广角镜头10中第一透镜L1至第六透镜L6的至少一个表面为非球面。例如，第一实施例至第三实施例中，第一透镜L1至第六透镜L6的物侧面和像侧面均为非球面。非球面的面型由以下公式决定：
Figure BDA0001878065840000051
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，Ai是非球面第i-th阶的修正系数。
如此，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。
第一实施例
请参阅图1至图5，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、光阑STO、第三透镜L3、第四透镜L4、第五透镜L5、第六透镜L6和红外滤光片L7。
第一透镜L1具有负屈折力，其物侧面S1为凹面，像侧面S2为凹面，且物侧面S1和像侧面S2均为非球面。第二透镜L2具有正屈折力，其物侧面S3为凸面，像侧面S4为凸面，且物侧面S3和像侧面S4均为非球面。第三透镜L3具有正屈折力，其物侧面S5和像侧面S6均为凸面，且物侧面S5和像侧面S6均为非球面。第四透镜L4具有负屈折力，其物侧面S7为凸面，像侧面S8为凹面，且物侧面S7和像侧面S8均为非球面。第五透镜L5具有正屈折力，其物侧面S9为凹面，像侧面S10为凸面，且物侧面S9和像侧面S10均为非球面。第六透镜L6具有负屈折力，其物侧面S11为凸面，像侧面S12为凹面，且物侧面S11和像侧面S12均为非球面。
红外滤光片L7为玻璃材质，其设置在第六透镜L6及成像面S15之间且不影响广角镜头10的焦距。
广角镜头10的焦距为f＝1.469mm。广角镜头10的光圈数FNO＝2.2。广角镜头10的视场角FOV＝100度。感光元件(图16示)的对角线的长度为2y＝3.600mm。广角镜头10的光学总长(即第一透镜L1的物侧面S1至成像面S15于光轴上的距离)为TTL＝3.850mm。
广角镜头10的光学后焦为BFL＝0.430mm，广角镜头10的机械后焦为FFL＝-0.364mm，广角镜头10的像高畸变为IMG DIS＝0.430mm。广角镜头10中成像面S15最大成像高度HT＝1.926mm。广角镜头10的机械视场角为ANG＝52.667度。在广角镜头10的入射瞳孔中，口径为DIA1＝0.668mm，厚度为THI1＝0.675mm。在广角镜头10的出射瞳孔中，口径为DIA2＝0.943mm，厚度为THI2＝-1.645mm。
广角镜头10还满足以下条件：|f1/f|＝2.455；|R1/R2|＝0.653。
广角镜头10满足下面表格的条件：
表1
Figure BDA0001878065840000061
Figure BDA0001878065840000071
表2
Figure BDA0001878065840000072
第二实施例
请参阅图6至图10，从物侧至像侧，第二实施例的广角镜头10依次包括第一透镜L1、第二透镜L2、光阑STO、第三透镜L3、第四透镜L4、第五透镜L5、第六透镜L6和红外滤光片L7。
第一透镜L1具有负屈折力，其物侧面S1为凹面，像侧面S2为凹面，且物侧面S1和像侧面S2均为非球面。第二透镜L2具有正屈折力，其物侧面S3为凸面，像侧面S4为凸面，且物侧面S3和像侧面S4均为非球面。第三透镜L3具有正屈折力，其物侧面S5和像侧面S6均为凸面，且物侧面S5和像侧面S6均为非球面。第四透镜L4具有负屈折力，其物侧面S7为凸面，像侧面S8为凹面，且物侧面S7和像侧面S8均为非球面。第五透镜L5具有正屈折力，其物侧面S9为凹面，像侧面S10为凸面，且物侧面S9和像侧面S10均为非球面。第六透镜L6具有负屈折力，其物侧面S11为凸面，像侧面S12为凹面，且物侧面S11和像侧面S12均为非球面。
红外滤光片L7为玻璃材质，其设置在第六透镜L6及成像面S15之间且不影响广角镜头10的焦距。
广角镜头10满足下面表格的条件：
表3
Figure BDA0001878065840000081
表4
Figure BDA0001878065840000091
根据表3和表4可得到以下数据：
f(mm) 1.439 OAL(mm) 3.423
fno 2.2 HT(mm) 1.885
FOV(度) 100 ANG(度) 52.643
2y(mm) 3.600 DIA1(mm) 0.654
TTL(mm) 3.850 THI1(mm) 0.623
BFL(mm) 0.427 DIA2(mm) 1.040
FFL(mm) -0.282 THI2(mm) -1.861
IMGDIS(mm) 0.427
第三实施例
请参阅图11至图15，从物侧至像侧，第二实施例的广角镜头10依次包括第一透镜L1、第二透镜L2、光阑STO、第三透镜L3、第四透镜L4、第五透镜L5、第六透镜L6和红外滤光片L7。
第一透镜L1具有负屈折力，其物侧面S1为凹面，像侧面S2为凹面，且物侧面S1和像侧面S2均为非球面。第二透镜L2具有正屈折力，其物侧面S3为凸面，像侧面S4为凸面，且物侧面S3和像侧面S4均为非球面。第三透镜L3具有正屈折力，其物侧面S5和像侧面S6均为凸面，且物侧面S5和像侧面S6均为非球面。第四透镜L4具有负屈折力，其物侧面S7为凸面，像侧面S8为凹面，且物侧面S7和像侧面S8均为非球面。第五透镜L5具有正屈折力，其物侧面S9为凹面，像侧面S10为凸面，且物侧面S9和像侧面S10均为非球面。第六透镜L6具有负屈折力，其物侧面S11为凸面，像侧面S12为凹面，且物侧面S11和像侧面S12均为非球面。
红外滤光片L7为玻璃材质，其设置在第六透镜L6及成像面S15之间且不影响广角镜头10的焦距。
广角镜头10满足下面表格的条件：
表5
Figure BDA0001878065840000101
表6
Figure BDA0001878065840000102
Figure BDA0001878065840000111
根据表5和表6可得到以下数据：
f(mm) 1.478 OAL(mm) 3.423
fno 2.2 HT(mm) 1.872
FOV(度) 100 ANG(度) 51.709
2y(mm) 3.600 DIA1(mm) 0.672
TTL(mm) 3.850 THI1(mm) 0.634
BFL(mm) 0.427 DIA2(mm) 0.985
FFL(mm) -0.375 THI2(mm) -1.740
IMGDIS(mm) 0.427
请参阅图16，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及感光元件20。感光元件20设置在广角镜头10的像侧。
具体地，感光元件20可以采用互补金属氧化物半导体(CMOS，ComplementaryMetal Oxide Semiconductor)图像传感器或者电荷耦合元件(CCD，Charge-coupledDevice)图像传感器。
本发明实施方式的相机模组100通过合理的透镜配置，在保证较大的视场角和较高的成像质量的前提下，可以实现广角镜头10的超薄化，有利于广角镜头10小型化。
请一并参阅图16及图17，电子装置1000包括壳体200和上述实施方式的相机模组100。相机模组100安装在壳体200上以获取图像。
本发明实施方式的电子装置1000通过合理的透镜配置，在保证较大的视场角和较高的成像质量的前提下，可以实现广角镜头10的超薄化，有利于广角镜头10的小型化。且壳体200对相机模组100具有保护作用。
本发明实施方式的电子装置100包括但不限于为智能电话、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家电产品等。
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”等的描述意指结合所述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所述特征。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。

Claims (9)

1.一种广角镜头，其特征在于，所述广角镜头沿着光轴从物侧至像侧依次由下列部件组成：
具有负屈折力的第一透镜，所述第一透镜的物侧面和像侧面均为凹面；
具有正屈折力的第二透镜；
具有正屈折力的第三透镜，所述第三透镜的物侧面和像侧面均为凸面；
具有负屈折力的第四透镜，所述第四透镜为物侧面为凸面的弯月形透镜；
具有正屈折力的第五透镜；及
具有负屈折力的第六透镜，所述第六透镜为物侧面为凸面的弯月形透镜，所述第六透镜的至少一个表面包括至少一个反曲点；
所述广角镜头满足以下条件式：
|R1/R2|<1.0；
其中，R1为所述第一透镜的物侧面的曲率半径，R2为所述第一透镜的像侧面的曲率半径。
2.根据权利要求1所述的广角镜头，其特征在于，所述广角镜头满足以下条件式：
2.0<|f1/f|<3.0；
其中，f为所述广角镜头的焦距，f1为所述第一透镜的焦距。
3.根据权利要求1所述的广角镜头，其特征在于，所述广角镜头满足以下条件式：
80度<FOV<110度；
其中，FOV为所述广角镜头的视场角。
4.根据权利要求1所述的广角镜头，其特征在于，所述广角镜头还包括光阑，所述光阑设置在所述第二透镜与所述第三透镜之间。
5.根据权利要求1所述的广角镜头，其特征在于，所述第一透镜至所述第六透镜中至少有一个表面为非球面。
6.根据权利要求1所述的广角镜头，其特征在于，所述第一透镜至所述第六透镜为玻璃透镜或塑料透镜。
7.根据权利要求1所述的广角镜头，其特征在于，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六透镜和成像面之间。
8.一种相机模组，其特征在于，所述相机模组包括：
权利要求1-7任意一项所述的广角镜头；及
感光元件，所述感光元件设置在所述广角镜头的像侧。
9.一种电子装置，其特征在于，所述电子装置包括：
壳体；和
权利要求8所述的相机模组，所述相机模组安装在所述壳体上。
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