CN113296241A - 一种小体积超广角镜头 - Google Patents

Abstract

本发明涉及成像技术领域，具体是一种小体积超广角镜头，包括沿光轴由物侧至像侧依次分布的第一透镜、光阑、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、滤光片和像面；第一透镜具有正折射力，物侧面为凸面，镜片材质为高折射力材料；第二透镜具有正折射力，物侧面为凹面，像侧面为凸面；第三透镜具有正折射力，物侧面为凸面，像侧面的边缘向物面方向弯曲；第四透镜具有正折射力，物侧面近轴范围内为凸面；第五透镜具有负折射力，物侧面近轴范围为凸面，像侧面在离轴的范围内至少具有一个反曲点。本发明采用五片透镜，通过调整镜片的折射率、凹凸性、折射能力的正负性和镜片间的间隔给出合理组合，实现镜头具有较小体积，超广角，拍摄清晰等优点。

Description

一种小体积超广角镜头

技术领域

本发明涉及成像技术领域，尤其涉及一种小体积超广角镜头。

背景技术

随着当前移动设备的快速发展，手机、平板电脑等移动设备逐渐向着更加轻薄，更加美观的方向发展。这就导致设备的内部结构越来越紧凑，设备中的光学组件也需要减小自身的体积。

当今社会手机的摄像能力日益提升，摄像芯片对图像处理的能力的日益强大，这使得广角镜头逐渐被更多的用户所使用。现在移动设备当中所使用的超广角摄像镜头可以实现超广的拍摄范围，镜头的第一透镜的有效径会变大即镜头的头部变大，镜头第一透镜物面到像面间的距离变大即镜头的光学总高变大，两者导致超广角镜头的体积增大，将无法适应移动设备轻薄化的特点。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种小体积超广角镜头，其能够在超广角的基础上减小镜头的体积。本发明的小体积超广角镜头具有较小的体积，并且成像质量佳。

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

本发明提供一种小体积超广角镜头，包括沿光轴由物侧至像侧依次分布的第一透镜、光阑、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、滤光片和像面；第一透镜具有正折射力，物侧面为凸面，镜片材质为高折射力材料；第二透镜具有正折射力，物侧面为凹面，像侧面为凸面；第三透镜具有正折射力，物侧面为凸面，像侧面的边缘向物面方向弯曲；第四透镜具有正折射力，物侧面近轴范围内为凸面；第五透镜具有负折射力，物侧面近轴范围为凸面，像侧面在离轴的范围内至少具有一个反曲点；小体积超广角镜头满足以下条件式：

TTL/IMA<0.8

N1>1.6

其中，TTL为第一透镜物侧面到像侧面的距离，即为镜头的光学总高；IMA为镜头像高；N1为第一透镜的折射率。在本文中，当材料的折射率大于1.6时，该材料为高折射力材料。在满足上述的镜片形状和镜片间的组合关系后，可以实现镜头小型化，超广角，拍摄清晰，改善色差、改善像散等优点。

进一步地，第一透镜满足以下条件式：

0<SD1/R1<0.5

其中，R1为第一透镜的物侧面曲率半径；SD1为第一透镜的有效半径。满足上述条件后，光学系统中第一透镜的形状会受到控制，镜片会变得平缓一些，镜片尺寸会减小。

进一步地，小体积超广角镜头满足以下条件式：

4<F1/F<6

其中，F1为第一透镜的有效焦距，F为镜头的有效焦距。在满足上述条件后，可以实现保证镜头较小的头部尺寸，并且使镜头具有清晰拍摄景物的能力。

进一步地，第二透镜满足以下关系式：

(R3+R4)/(R3-R4)<2

其中，R3为第二透镜物侧面的曲率半径；R4为第二透镜像侧面的曲率半径。满足上述条件后，可以提升镜头的照度，使拍摄的图像更加的清晰。

进一步地，小体积超广角镜头满足以下关系式：

0<EF14/F<0.8

其中，EF14为第一透镜至第四透镜的焦距；F为镜头的有效焦距。满足上述条件后，可以有效减小镜头光学总高的高度。

进一步地，第三透镜满足以下关系式：

0<R5/F3<1

其中，R5为第三透镜的物侧面曲率半径；F3为第三透镜的有效焦距。满足上述条件后，镜头会改善色差对像面的影响。

进一步地，小体积超广角镜头满足以下公式：

CT4/TTL>0.15

其中，CT4为第四透镜在光轴中心的厚度；TTL为第一透镜物侧面到像侧面的距离，即为镜头的光学总高。满足上述条件后，可以有效减小镜头的光学总高的高度，进而可有效减小超广角镜头的体积。

进一步地，第五透镜满足以下关系式：

0.2<SAG1/SAG2<0.4

其中，SAG1为第五透镜物侧面离轴范围第一个凸向像侧面的凸点处的矢高；SAG2为第五透镜的像侧面离轴范围第一个凸向像侧面的凸点处的矢高。满足上述条件后，可以有效改善像散对镜头的影响。

进一步地，小体积超广角镜头满足以下关系式：

110<FOV<125

其中，FOV为镜头的可拍摄到最大范围景物的角度。满足上述条件后，镜头可以实现超广角拍摄。

进一步地，第一～五透镜的物侧和像侧表面均采用非球面，其中，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

其中，Z为非球面矢高、c为非球面近轴曲率、y为镜头口径、k为圆锥系数、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。应用上述表征函数的曲面，可以更好的实现对景物更加清晰的拍摄和更加有效的修正像散和畸变对镜头的影响。

本发明的有益效果是：本发明提供的小体积超广角镜头，其采用了五片透镜，并且通过调整镜头镜片的折射率，镜片的凹凸性，镜片的折射能力的正负性和镜片之间的间隔给出合理的组合，实现光学镜头具有较小体积，超广角，拍摄清晰等优点。

附图说明

图1示出了根据本申请实施例1的小体积超广角镜头的结构示意图；

图2A、图2B和图2C分别示出了实施例1的小体积超广角镜头的照度曲线、像散曲线和色差曲线；

图3示出了根据本申请实施例2的小体积超广角镜头的结构示意图；

图4A、图4B和图4C分别示出了实施例2的小体积超广角镜头的照度曲线、像散曲线和色差曲线；

图5示出了根据本申请实施例3的小体积超广角镜头的结构示意图；

图6A、图6B和图6C分别示出了实施例3的小体积超广角镜头头的照度曲线、像散曲线和色差曲线。

图中：1：第一透镜；2：第二透镜；3：第三透镜；4：第四透镜；5：第五透镜；6：滤光片；7：像面；8：光阑。

具体实施方式

为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。

实施例1

图1示出了本发明实施例1的小体积超广角镜头的光学布置示意图。如图1所示，根据本发明示例性实施方式的小体积超广角镜头沿光轴由物侧至像侧依序包括：具有正折射力的第一透镜1、光阑8、具有正折射力的第二透镜2、具有正折射力的第三透镜3、具有正折射力的第四透镜4、具有负折射力的第五透镜5、滤光片6和像面7。

表一(a)中示出了实施例1的光学镜头的各透镜的表面类型、曲率半径、厚度及材料。其中，曲率半径和厚度的单位均为毫米(mm)。

本实施例的透镜组的设计参数具体请参照下表：

表一(a)

表一(b)

面号

K

A4

A6

A8

A10

A12

A14

A16

S1

-2.83E+01

2.70E-01

-4.72E+00

5.07E+01

-3.80E+02

1.89E+03

-6.24E+03

1.31E+04

S2

-2.67E+01

-8.51E-01

2.67E+01

-5.73E+02

7.18E+03

-5.58E+04

2.71E+05

-7.96E+05

S3

0.00E+00

0.00E+00

0.00E+00

0.00E+00

0.00E+00

0.00E+00

0.00E+00

0.00E+00

S4

-4.67E+01

-2.54E-02

-1.88E+01

6.25E+02

-1.19E+04

1.34E+05

-9.21E+05

3.77E+06

S5

1.04E+01

-4.01E-01

-2.19E+01

4.35E+02

-4.72E+03

3.13E+04

-1.30E+05

3.32E+05

S6

-9.41E+01

-1.63E+00

1.79E+01

-2.40E+02

1.94E+03

-9.68E+03

3.01E+04

-5.69E+04

S7

-1.40E+01

-6.27E-01

2.09E+00

-1.75E+01

1.01E+02

-3.36E+02

6.74E+02

-8.17E+02

S8

-2.33E+01

-2.69E+00

1.65E+01

-7.73E+01

2.13E+02

-2.85E+02

8.69E+01

2.06E+02

S9

-1.36E+00

2.51E-01

2.00E-02

-6.85E+00

2.93E+01

-6.74E+01

9.28E+01

-7.37E+01

S10

-6.07E+01

3.64E-01

-1.06E+00

1.40E+00

-1.12E+00

5.66E-01

-1.82E-01

3.58E-02

本实施例中，镜头符合上述权利项的要求，其具体参数如下表所示：

表一(c)

根据表一(a)、表一(b)和图1所展示镜头的结构特点和材质特点。实施例1中展示的镜头具有较小的头部尺寸和光学总高，光学镜头具有较小体积。表一(a)中OBJ表示物面，IMA表示像面，INF表示无穷。

根据表一(c)和图2A中照度曲线情况，清晰的展示了，镜头在满足权利项的要求后，镜头具有较高的照度，可以实现拍摄的图像清晰。

根据表一(c)和图2B中像散曲线情况，清晰的展示了，镜头在满足权利项的要求后，镜头可以有效的改善像散对镜头的影响，从而实现镜头可以清晰拍摄物体的需求。

根据表一(c)和图2C中色差情况，清晰的展示了，色差曲线较为集中，说明镜头对色差的改善具有良好的效果。

根据以上信息说明该光学镜头具有小体积、超广角度、减小像散和拍摄清晰图像的特点。

实施例2

图3示出了本发明实施例2的小体积超广角镜头的光学布置示意图。如图3所示，根据本发明示例性实施方式的小体积超广角镜头沿光轴由物侧至像侧依序包括：具有正折射能力的第一透镜1；光阑8；具有正折射能力的第二透镜2；具有正折射能力的第三透镜3；具有正折射能力的第四透镜4；具有负折射能力的第五透镜5；滤光片6和像面7。

表二(a)中示出了实施例2的光学镜头的各透镜的表面类型、曲率半径、厚度及材料。其中，曲率半径和厚度的单位均为毫米(mm)。

本实施例的透镜组的设计参数具体请参照下表：

表二(a)

表二(b)

面号

K

A4

A6

A8

A10

A12

A14

A16

1

-2.83E+01

3.81E-02

-1.93E-01

-9.16E-01

9.10E+00

-8.64E+01

4.65E+02

-1.33E+03

2

1.09E-01

-1.96E-01

-9.46E-01

2.22E+01

-3.15E+02

2.64E+03

-1.37E+04

4.33E+04

3

0.00E+00

0.00E+00

0.00E+00

0.00E+00

0.00E+00

0.00E+00

0.00E+00

0.00E+00

4

-4.67E+01

5.56E-03

-1.07E+01

2.72E+02

-4.67E+03

5.09E+04

-3.48E+05

1.44E+06

5

9.46E+00

-1.13E+00

6.79E+00

-7.44E+01

6.14E+02

-3.63E+03

1.46E+04

-3.70E+04

6

-5.32E+01

-1.30E+00

7.51E+00

-7.94E+01

5.63E+02

-2.60E+03

7.48E+03

-1.27E+04

7

-1.40E+01

-5.30E-01

1.25E+00

-8.66E+00

4.80E+01

-1.60E+02

3.24E+02

-3.94E+02

8

-2.55E+01

-2.62E+00

1.65E+01

-8.46E+01

2.82E+02

-5.62E+02

6.70E+02

-4.70E+02

9

-1.35E+00

2.09E-01

3.16E-01

-8.44E+00

3.47E+01

-7.80E+01

1.05E+02

-8.16E+01

10

-4.77E+01

3.20E-01

-9.46E-01

1.28E+00

-1.06E+00

5.65E-01

-1.95E-01

4.18E-02

本实施例中，镜头符合上述权利项的要求，其具体参数如下表所示：

表二(c)

根据表二(a)、表二(b)和图3所展示的镜头的结构特点和材质特点。实施例2中展示的镜头具有较小的头部尺寸和光学总高，光学镜头具有较小体积。

根据表二(c)和图4A中照度曲线情况，清晰的展示了，镜头在满足权利项的要求后，镜头具有较高的照度，可以实现拍摄的图像清晰。

根据表二(c)和图4B中像散曲线情况，清晰的展示了，镜头在满足权利项的要求后，镜头可以有效的改善像散对镜头的影响，从而实现镜头可以清晰拍摄物体的需求。

根据表二(c)和图4C中色差情况，清晰的展示了，色差曲线较为集中，说明镜头对色差的改善具有良好的效果。

根据以上信息说明该光学镜头具有小体积、超广角度、减小像散和拍摄清晰图像的特点。

实施例3

图5示出了本发明实施例3的小体积超广角镜头的光学布置示意图。如图5所示，根据本发明示例性实施方式的小体积超广角镜头沿光轴由物侧至像侧依序包括：具有正折射力的第一透镜1；光阑8；具有正折射力的第二透镜2；具有正折射力的第三透镜3；具有正折射能力的第四透镜4；具有负折射能力的第五透镜5；滤光片6和像面7。

表三(a)示出了实施例3的光学镜头的各透镜的表面类型、曲率半径、厚度及材料。其中，曲率半径和厚度的单位均为毫米(mm)。

本实施例的透镜组的设计参数具体请参照下表：

表三(a)

表三(b)

面号

K

A4

A6

A8

A10

A12

A14

A16

S1

-2.83E+01

-8.63E-02

6.16E-01

-8.01E+00

5.23E+01

-2.10E+02

5.26E+02

-7.94E+02

S2

9.62E+01

-5.09E-02

-2.52E+00

3.73E+01

-3.37E+02

1.90E+03

-6.75E+03

1.47E+04

S3

0.00E+00

0.00E+00

0.00E+00

0.00E+00

0.00E+00

0.00E+00

0.00E+00

0.00E+00

S4

-4.67E+01

-1.23E-01

-3.46E+00

1.19E+02

-2.39E+03

2.80E+04

-1.96E+05

8.09E+05

S5

1.13E+01

-7.55E-01

8.79E-01

4.01E+00

-1.54E+02

1.38E+03

-6.54E+03

1.74E+04

S6

-7.81E+01

-1.05E+00

4.99E+00

-7.00E+01

6.09E+02

-3.54E+03

1.33E+04

-3.12E+04

S7

-1.40E+01

-2.82E-01

-5.08E-01

4.36E+00

-1.98E+01

6.53E+01

-1.34E+02

1.50E+02

S8

-7.57E+00

-4.12E-01

-1.63E+00

1.93E+01

-1.12E+02

4.17E+02

-9.09E+02

1.12E+03

S9

-1.18E+00

1.32E-01

-7.05E-01

1.43E+00

-6.34E+00

2.30E+01

-4.70E+01

5.28E+01

S10

-7.06E+00

-6.74E-02

-3.34E-01

7.37E-01

-7.89E-01

5.02E-01

-1.99E-01

4.77E-02

本实施例中，镜头符合上述权利项的要求，其具体参数如下表所示：

表三(c)

根据表三(a)、表三(b)和图5所展示的镜头的结构特点和材质特点。实施例3中展示的镜头具有较小的头部尺寸和光学总高，光学镜头具有较小体积。

根据表三(c)和图6A中照度曲线情况，清晰的展示了，镜头在满足权利项的要求后，镜头具有较高的照度，可以实现拍摄的图像清晰。

根据表三(c)和图6B中像散曲线情况，清晰的展示了，镜头在满足权利项的要求后，镜头可以有效的改善像散对镜头的影响，从而实现镜头可以清晰拍摄物体的需求。

根据表三(c)和图6C中色差情况，清晰的展示了，色差曲线较为集中，说明镜头对色差的改善具有良好的效果。

根据以上信息说明该光学镜头具有小体积、超广角度、减小像散和拍摄清晰图像的特点。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，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例进行改动、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种小体积超广角镜头，其特征在于，包括沿光轴由物侧至像侧依次分布的第一透镜、光阑、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、滤光片和像面；第一透镜具有正折射力，物侧面为凸面，镜片材质为高折射力材料；第二透镜具有正折射力，物侧面为凹面，像侧面为凸面；第三透镜具有正折射力，物侧面为凸面，像侧面的边缘向物面方向弯曲；第四透镜具有正折射力，物侧面近轴范围内为凸面；第五透镜具有负折射力，物侧面近轴范围为凸面，像侧面在离轴的范围内至少具有一个反曲点；小体积超广角镜头满足以下条件式：

TTL/IMA<0.8

N1>1.6

其中，TTL为第一透镜物侧面到像侧面的距离；IMA为镜头像高；N1为第一透镜的折射率。

2.根据权利要求1所述的小体积超广角镜头，其特征在于，第一透镜满足以下条件式：

0<SD1/R1<0.5

其中，R1为第一透镜的物侧面曲率半径；SD1为第一透镜的有效半径。

3.根据权利要求1所述的小体积超广角镜头，其特征在于，小体积超广角镜头满足以下条件式：

4<F1/F<6

其中，F1为第一透镜的有效焦距，F为镜头的有效焦距。

4.根据权利要求1所述的小体积超广角镜头，其特征在于，第二透镜满足以下关系式：

(R3+R4)/(R3-R4)<2

其中，R3为第二透镜物侧面的曲率半径；R4为第二透镜像侧面的曲率半径。

5.根据权利要求1所述的小体积超广角镜头，其特征在于，小体积超广角镜头满足以下关系式：

0<EF14/F<0.8

其中，EF14为第一透镜至第四透镜的焦距；F为镜头的有效焦距。

6.根据权利要求1所述的小体积超广角镜头，其特征在于，第三透镜满足以下关系式：

0<R5/F3<1

其中，R5为第三透镜的物侧面曲率半径；F3为第三透镜的有效焦距。

7.根据权利要求1所述的小体积超广角镜头，其特征在于，小体积超广角镜头满足以下公式：

CT4/TTL>0.15

其中，CT4为第四透镜在光轴中心的厚度；TTL为第一透镜物侧面到像侧面的距离。

8.根据权利要求1所述的小体积超广角镜头，其特征在于，第五透镜满足以下关系式：

0.2<SAG1/SAG2<0.4

其中，SAG1为第五透镜物侧面离轴范围第一个凸向像侧面的凸点处的矢高；SAG2为第五透镜的像侧面离轴范围第一个凸向像侧面的凸点处的矢高。

9.根据权利要求1所述的小体积超广角镜头，其特征在于，小体积超广角镜头满足以下关系式：

110<FOV<125

其中，FOV为镜头的可拍摄到最大范围景物的角度。

10.根据权利要求1所述的小体积超广角镜头，其特征在于，第一～五透镜的物侧和像侧表面均采用非球面，其中，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

其中，Z为非球面矢高、c为非球面近轴曲率、y为镜头口径、k为圆锥系数、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。

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