CN112689783B - 用于大传感器格式的低镜头总长 - Google Patents

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Abstract

镜头组件包括从目标侧到成像侧，七个编号为L1到L7的镜头元件；一光学窗口；以及一具有传感器对角线长度(SDL)的图像传感器，其中一示例性的镜头组件具有包括所述光学窗口的镜头总长TTL、有效焦距EFL以及视场(FOV)，其中TTL/EFL<1.100，其中TTL/SDL<0.64，其中FOV<90度，其中七个镜头元件中的至少三个的归一化厚度标准偏差常数T_STD和中心厚度CT符合T_STD/CT<0.065，其中镜头元件L1的焦距f1满足f1/EFL<0.95。

Description

用于大传感器格式的低镜头总长
相关申请的交叉引用
本申请要求2019年8月21日提交的美国临时专利申请62/889,633的优先权，其揭露内容的全文以引用方式并入本文。
技术领域
本文揭露的实施例涉及光学镜头，特别是涉及微型镜头组件。
背景技术
数码相机模块现在是各种主机设备的标准配置。这种主机设备包括蜂窝电话(智能手机)、个人数据助理(PDAs)、计算机等等。智能手机中的相机尤其需要一个体积小的成像镜头系统，以获得高质量的成像并且具有较小的镜头总长(total track length，TTL)，所述镜头总长相对于此类相机中的图像传感器的大小。图像传感器的大小可以用传感器对角线(sensor diagonal，SDL)来表示。
发明内容
在各种示例性实施例中，揭露的镜头组件包括：从目标侧到成像侧，七个编号为L1到L7的镜头元件、光学窗口、以及具有传感器对角线长度(SDL)的图像传感器，其中示例性镜头组件具有包括所述光学窗口的镜头总长TTL、有效焦距EFL以及视场(FOV)，其中TTL/EFL<1.100，其中TTL/SDL<0.64，其中FOV<90度，其中七个镜头元件中的至少三个的归一化厚度标准偏差常数T_STD和中心厚度CT符合T_STD/CT<0.065，其中镜头元件L1的焦距f1满足f1/EFL<0.95。
在一实施例中，D/2是孔径半径，其中对于L1的表面LO1、LI1及L2的表面LO2、LI2，符号z(r)从z(0.85*D/2)到z(D/2)为正的，对于L4的表面LO4、LI4、L5的表面LO5、LI5、L6的表面LO6、LI6及L7的表面LO7、LI7，符号z(r)从z(0.85*D/2)到z(D/2)为负的。
在一些实施例中，每个元件具有通光孔径(clear aperture)(CA)，其中镜头元件L3或L4的通光孔径在所述镜头组件的所有通光孔径中是最小的。
在一些实施例中，TTL/EFL<1.090。
在一些实施例中，TTL/EFL<1.083。
在一些实施例中，TTL/SDL<0.63。
在一些实施例中，TTL/SDL<0.61。
在一些实施例中，镜头元件L1在目标侧上是凸面的。
在一些实施例中，从镜头元件L1开始，所述多个镜头元件具有正-负-正-负-正-正-负的一幂符号序列。
在一些实施例中，所述七个镜头元件中的至少六个的CT符合CT/TTL<0.07。
在一些实施例中，所述七个镜头元件中的至少五个的T_STD符合T_STD/CT<0.11。
在一些实施例中，所述七个镜头元件中的至少五个的T_STD符合T_STD/CT<0.10。
在一些实施例中，T_STD/CT<0.05。
在一些实施例中，f1/EFL<0.9。
在一些实施例中，f1/EFL<0.85；
在一些实施例中，镜头元件L5的焦距f5满足|f5/EFL|>4.0。
在一些实施例中，镜头元件L5的焦距f5满足|f5/EFL|>6.0。
在一些实施例中，镜头元件L5的焦距f5满足|f5/EFL|>8.0。
在一些实施例中，镜头元件L6的焦距f6满足|f6/EFL|>15.0。
在一些实施例中，镜头元件L6的焦距f6满足|f6/EFL|>30.0。
在一些实施例中，镜头元件L6的焦距f6满足|f5/EFL|>45.0。
在一些实施例中，在镜头元件L1和L2之间的一间隙的一归一化间隙标准偏差常数G_STD符合G_STD<0.015。
在一些实施例中，在镜头元件L1和L2之间的一间隙的一归一化间隙标准偏差常数G_STD符合G_STD<0.01。
在一些实施例中，在镜头元件L1和L2之间的一间隙的一归一化间隙标准偏差常数G_STD符合G_STD<0.007。
在一些实施例中，SDL＝12毫米且FOV<82.1度
附图说明
本文所揭露的多个实施例的多个非限制性示例是参考本段后面列出的附图来描述。附图和说明书意在解释和阐明本文所揭露的多个实施例且不应被认为以任何方式所限制。不同附图中的类似元件可以用相似的编号表示。附图中的元件不一定按照比例绘制。
图1示出了本文所揭露的镜头组件的示例性实施例。
具体实施方式
图1示出了本文所揭露及编号100的光学镜头系统的实施例。实施例100从目标侧到成像侧依次包括具有共同光轴102的多个镜头元件(这里示例性地编号为L1到L7的七个镜头元件)。镜头还包括三个标有S1的孔径挡块和两个阻挡面S8和S9。镜头元件表面被标记为“Si”，其中S2标记第一镜头元件L1的目标侧表面，S18标记镜头元件L7的成像侧。镜头100还包括设置在表面S18以及用于对象的图像形成的图像传感器106之间的可选的玻璃窗口104。图像传感器106具有以图像传感器对角线SDL为特点的尺寸。
TTL被定义为从S1到图像传感器的距离。图1还示出了后焦距(BFL)，其被定义为从最后一个镜头元件S2N的最后一个表面到图像传感器的距离。
为了在下面所示的一些等式和关系中方便，镜头元件表面也在镜头元件编号i的目标侧表面上标记“LOi”，在镜头元件编号i的成像侧表面上标记“LIi”。
表面类型
表面类型被定义在表1中以及表面系数在表2中：
a)平面(plano)：平坦的表面，无曲率
b)Q类型1(QT1)表面凹陷公式：
Figure BDA0002958135860000041
Figure BDA0002958135860000042
Figure BDA0002958135860000043
Figure BDA0002958135860000044
Figure BDA0002958135860000045
Figure BDA0002958135860000046
Figure BDA0002958135860000047
其中{z，r}是标准圆柱极坐标，c是表面的傍轴曲率，k是圆锥参数，rnorm通常是表面的通光孔径的一半，以及An是镜头数据表中显示的多项式系数。z轴正对着图像。
在本说明书中，术语“RMOi”是指表面LOi的孔径半径。术语“RMIi”是指表面LIi的孔径半径。
在本说明书中，术语“法向厚度(normal thickness)”(NT)是r的函数且被标记为NTi(r)，并且是指在坐标r处的一个镜头元件的两个表面之间沿着更接近对象的表面的法向量的距离。每个正常厚度的数个函数和常数被定义为：
对于r＝0，NTi(r＝0)被定义为镜头元件i(CTi)的中心厚度(CT)
“平均厚度”(T_AVGi)常数由下式给出：
Figure BDA0002958135860000051
其中k是一个从0运行到N的离散变数，其中N是一个大于10的整数(对于本式以及下面所有的其他函数和常数)。
归一化厚度标准偏差(T_STDi)常数由下式给出：
Figure BDA0002958135860000052
其中k是从0运行到N的离散变数，其中T_AVGi被定义如(Eq.2)。
在本说明书中，“间隙”或“气隙”是指在连续的镜头组件之间的空间。每个间隙的数个函数和常数被定义为：
“Gapi(r)”函数(r＝0时，“轴上间隙”OA_Gapi)被定义为厚度LIi
Gapi(r)＝OA_Gapi+LIi的z(r)-LOi+1的z(r)，其中z(r)是标准极坐标z。LIi的OA_Gapi(r＝0)是空气厚度，r＝0即为气隙。
“间隙平均值”(G_AVGi)常数由下式给出：
Figure BDA0002958135860000053
其中k是从0运行到N的离散变数，其中N是大于10的整数，其中Rmini是表面{RMIi，RMOi+1}的最小孔径半径值；
归一化间隙标准偏差(G_STDi)常数由下式给出：
Figure BDA0002958135860000061
且G_AVGi被定义为如(Eq.4)。
*参考波长为587.6奈米(d-线)
Figure BDA0002958135860000071
*除了指数、阿贝数以外，单位为奈米。HFOV表示半视场
表1
Figure BDA0002958135860000081
表2
Figure BDA0002958135860000091
表2(续)
下面的表3总结了上述的示例中出现的设计特征及参数。这些特性有助于实现具有大图像高度(亦即，大SDL)和小F数(F#)的小体积镜头(亦即，小TTL)的目标：
“AA”:AA1≡TTL/EFL<1.100,AA2≡TTL/EFL<1.090,AA3≡
TTL/EFL<1.083；
“BB”:BB1≡TTL/SDL<0.64,BB2≡TTL/SDL<0.63,BB3≡TTL/
SDL<0.61；
“CC”:镜头1在目标侧上是凸面的；
“DD”:镜头3或4的CA是所有组件的CA中最小的；
“EE”:幂符号序列:+-+-++-；
“FF”:七个镜头组件的至少六个的中心厚度(CT)符合：FF1＝CT/TTL<0.07；
“GG”:七个镜头组件的至少五个的T_STD符合：GG1≡T_STD/CT<0.11,GG2≡T_STD/CT<0.1；
“HH”:七个镜头组件的至少三个的T_STD符合：HH1≡T_STD/CT<0.065,HH2≡T_STD/CT<0.05；
“II”对于表面LO1、LI1、LO2、LI2，符号z(r)从z(0.85*D/2)到z(D/2)为正的，对于表面LO4、LI4、LO5、LI5、LO6、LI6、LO7、LI7，符号z(r)从z(0.85*D/2)到z(D/2)为负的；
“JJ”:JJ1≡f1/EFL<0.95,JJ2≡f1/EFL<0.9,JJ3≡f1/EFL<0.85；
“KK”:KK1≡|f5/EFL|>4.0,KK2≡|f5/EFL|>6.0,KK3≡|f5/EFL|>8.0；
“LL”:LL1≡|f6/EFL|>15.0,LL2≡|f6/EFL|>30.0,LL2≡|f6/EFL|>45.0；
“MM”:镜头1及2之间的间隙符合:MM1≡G_STD<0.015,MM2≡G_STD<0.01，且MM3≡G_STD<0.007；
“NN”:对于给定的SDL(12毫米),0≤FOV<82.1度。
表3
总之，本文揭露的各种镜头组件实施例具有或满足上表中所列出的不同设计特征和参数。
虽然本揭露描述了有限数量的实施例，但是应当理解，可以对这些实施例进行许多变化、修改和其他应用。一般而言，本揭露应理解为不受本文所描述的具体实施例的限制，而仅受所附权利要求书的范围的限制。

Claims (24)

1.一种镜头组件，包括：从一目标侧到一成像侧，
a)七个镜头元件编号为L1到L7；
b)一光学窗口；以及
d)一图像传感器，具有一传感器对角线长度(SDL)，
其中所述镜头组件具有包括所述光学窗口的一镜头总长TTL、一有效焦距EFL、及小于90度的一视场(FOV)，其中TTL/EFL<1.100，其中TTL/SDL<0.64，其中所述七个镜头元件中的至少三个的一归一化厚度标准偏差常数T_STD和一中心厚度CT符合T_STD/CT<0.065，以及其中镜头元件L1的焦距f1满足f1/EFL<0.95，
其中D/2是一孔径半径，其中对于L1的表面LO1、LI1及L2的表面LO2、LI2，符号z(r)从z(0.85*D/2)到z(D/2)为正的，对于L4的表面LO4、LI4、L5的表面LO5、LI5、L6的表面LO6、LI6及L7的表面LO7、LI7，符号z(r)从z(0.85*D/2)到z(D/2)为负的。
2.如权利要求1所述的镜头组件，其中每个元件具有通光孔径(CA)，其中镜头元件L3或L4的通光孔径在所述镜头组件的所有通光孔径中是最小的。
3.如权利要求1所述的镜头组件，其中TTL/EFL<1.090。
4.如权利要求1所述的镜头组件，其中TTL/EFL<1.083。
5.如权利要求1所述的镜头组件，其中TTL/SDL<0.63。
6.如权利要求1所述的镜头组件，其中TTL/SDL<0.61。
7.如权利要求1所述的镜头组件，其中镜头元件L1在所述目标侧上是凸面的。
8.如权利要求1所述的镜头组件，其中从镜头元件L1开始，所述多个镜头元件具有正-负-正-负-正-正-负的一幂符号序列。
9.如权利要求1所述的镜头组件，其中所述七个镜头元件中的至少六个的CT符合CT/TTL<0.07。
10.如权利要求1所述的镜头组件，其中所述七个镜头元件中的至少五个的T_STD符合T_STD/CT<0.11。
11.如权利要求1所述的镜头组件，其中所述七个镜头元件中的至少五个的T_STD符合T_STD/CT<0.10。
12.如权利要求1所述的镜头组件，其中T_STD/CT<0.05。
13.如权利要求1所述的镜头组件，其中f1/EFL<0.9。
14.如权利要求1所述的镜头组件，其中f1/EFL<0.85。
15.如权利要求1所述的镜头组件，其中镜头元件L5的焦距f5满足|f5/EFL|>4.0。
16.如权利要求1所述的镜头组件，其中镜头元件L5的焦距f5满足|f5/EFL|>6.0。
17.如权利要求1所述的镜头组件，其中镜头元件L5的焦距f5满足|f5/EFL|>8.0。
18.如权利要求1所述的镜头组件，其中镜头元件L6的焦距f6满足|f6/EFL|>15.0。
19.如权利要求1所述的镜头组件，其中镜头元件L6的焦距f6满足|f6/EFL|>30.0。
20.如权利要求1所述的镜头组件，其中镜头元件L6的焦距f6满足|f5/EFL|>45.0。
21.如权利要求1所述的镜头组件，其中在镜头元件L1和L2之间的一间隙的一归一化间隙标准偏差常数G_STD符合G_STD<0.015。
22.如权利要求1所述的镜头组件，其中在镜头元件L1和L2之间的一间隙的一归一化间隙标准偏差常数G_STD符合G_STD<0.01。
23.如权利要求1所述的镜头组件，其中在镜头元件L1和L2之间的一间隙的一归一化间隙标准偏差常数G_STD符合G_STD<0.007。
24.如权利要求1所述的镜头组件，其中SDL＝12毫米，其中FOV<82.1度。
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