CN113467056B - 一种超短光学总高的广角镜头 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及光学成像技术领域，具体是一种超短光学总高的广角镜头，沿光轴由物侧至像侧依序包括：光阑、第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜；第一透镜具有正折射能力，物面为凸面，像面近轴附近为凹面，像面在边缘处向物侧面弯曲；第二透镜具有负折射能力，物面为凸面，像面离轴范围至少具有一个反曲点；第三透镜具有正折射能力，像面边缘变化平缓；第四透镜具有负折射能力，物面为凸面；光阑设置在第一透镜前，且靠近第一透镜物面边缘。本发明可以有效减小光学镜头的光学总高，可以提升边缘的照度；减小畸变对光学系统的影响；有效控制像面主光线入射角。具有清晰拍摄图像的能力，可以广角拍摄。
Description
技术领域
本发明涉及光学成像技术领域，尤其涉及一种超短光学总高的广角镜头。
背景技术
随着当前移动设备的快速发展，诸如手机、平板等移动设备逐渐成为人们生活当中重要的工具。越来越轻薄的机身设计，一方面满足了人们的需求，另一方面轻薄化的机身会使设备内部的零件更较紧密的排布。现亟需研发一种具有更短的光学总高的光学组件，来适应移动设备更加轻薄的要求。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种超短光学总高的广角镜头，其可以有效减小光学镜头的光学总高，可以提升边缘的照度；减小畸变对光学系统的影响；有效控制像面主光线入射角。
为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：
本发明提供一种超短光学总高的广角镜头，沿光轴由物侧至像侧依序包括：光阑、第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜；第一透镜具有正折射能力，物面为凸面，像面近轴附近为凹面，像面在边缘处向物侧面弯曲；第二透镜具有负折射能力，物面为凸面，像面离轴范围至少具有一个反曲点；第三透镜具有正折射能力，像面边缘变化平缓；第四透镜具有负折射能力，物面为凸面；光阑设置在第一透镜前，且靠近第一透镜物面边缘。
进一步地，该镜头满足以下的关系式：
TTL/IMA<0.7
1<(CT1+CT3)/(CT2+CT4)<2
其中，TTL为第一透镜物面到像面的高度，即为光学总高；IMA为光学的像高；CT1为第一透镜在光轴的厚度，即为第一镜片中厚；CT2为第二透镜的中厚；CT3为第三透镜的中厚；CT4为第四透镜的中厚。
满足上述条件后，可以缩短镜头的TTL，让镜头的体积小于现阶段的常规镜头，并改善镜头像差，拍摄出来的图像更加清晰。
进一步地，该镜头满足以下关系式：
0<(R1+R2)/F1<2
其中，R1为第一透镜的物侧面曲率半径；R2为第一透镜的像侧面曲率半径，F1为第一透镜的焦距。
满足上述条件后，可以提升镜头的光学性能，提升镜头拍摄图像的清晰程度，提升图像的边缘亮度。
进一步地，该镜头满足以下关系式：
SAG2/SAG4<0.5
其中，SAG2为第二透镜像侧面第一个凸起处的矢高；SAG4为第四透镜像侧面第一个凸起处的矢高。
满足上述条件后，可以实现提升镜头的拍摄图像的清晰度，有效改善畸变对图像的影响，使镜片更容易加工。
进一步地，该镜头满足以下关系式：
0.5<ANG2/ANG1<2
其中，ANG2为第三透镜的像侧边缘的面角度变化量；ANG1为第三透镜像侧中心的面角度变化量。
满足上述条件后，可以有效降低的镜头的加工难度，可以有效提升图像的边缘的亮度。
进一步地，该镜头满足以下关系式：
(R5+R6)/(R5-R6)>2
其中，R5为第三透镜的物侧面的曲率半径；R6为第三透镜的像侧面的曲率半径。
满足上述条件后，可以实现镜头的CRA(即各个视场的主光线与像面法线的夹角)符合多种芯片的需求。
进一步地，该镜头满足以下关系式：
F4/EFL>-1.5
其中，F4为第四透镜的有效焦距；EFL为该镜头的有效焦距。
满足上述条件后，可以实现对畸变像差进一步改善，使图像形变更小，图像更加清晰。
进一步地，第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四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。
在使用非球面后相比球面的镜头来说，可以有效改善光轴外和光轴上的像差。
本发明的有益效果是：本发明提供的一种超短光学总高的广角镜头，其可以有效减小光学镜头的光学总高，可以提升边缘的照度；减小畸变对光学系统的影响；有效控制像面主光线入射角。具有清晰拍摄图像的能力，可以广角拍摄。
附图说明
图1示出了本发明一种超短光学总高的广角镜头的实施例1的结构示意图；
图2A、图2B和图2C分别示出了本发明实施例1的畸变曲线、照度曲线和CRA(像面主光线入射角)曲线；
图3示出了本发明一种超短光学总高的广角镜头的实施例2的结构示意图；
图4A、图4B和图4C分别示出了本发明实施例2的畸变曲线、照度曲线和CRA(像面主光线入射角)曲线；
图5示出了本发明一种超短光学总高的广角镜头的实施例3的结构示意图；
图6A、图6B和图6C分别示出了本发明实施例3的畸变曲线、照度曲线和CRA(像面主光线入射角)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：滤光片；6：像面；7：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示出了本发明一种超短光学总高的广角镜头的实施例1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一种超短光学总高的广角镜头，沿光轴由物侧至像侧依序包括：光阑7、具有正折射力的第一透镜1、具有负折射力的第二透镜2、具有正折射力的第三透镜3、具有负折射力的第四透镜4、滤光片5和像面6。
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 | -2.37E+00 | -1.66E-02 | 6.02E+00 | -1.34E+02 | 1.69E+03 | -1.30E+04 | 6.18E+04 | -1.77E+05 |
| S2 | -2.35E+01 | -4.05E-02 | -4.32E+00 | 8.74E+01 | -1.16E+03 | 7.51E+03 | -3.23E+04 | 8.25E+04 |
| S3 | 3.90E+01 | -3.91E-01 | -9.24E-01 | -9.48E-01 | 1.40E+00 | 1.33E+02 | -9.19E+03 | 4.41E+03 |
| S4 | 2.12E+01 | 2.83E-03 | -1.07E+00 | 2.03E+00 | 4.27E+00 | -6.44E+01 | 2.84E+02 | -6.19E+02 |
| S5 | -5.41E+00 | 2.24E-01 | 2.58E+00 | -3.61E+01 | 2.37E+02 | -2.95E+02 | 2.05E+03 | -2.85E+03 |
| S6 | -4.53E+00 | -7.66E-01 | 3.01E+00 | -6.97E+00 | 2.18E+00 | 3.64E+01 | -9.12E+01 | 9.82E+01 |
| S7 | -2.69E-01 | -5.38E-01 | -6.21E-02 | 1.45E+00 | -1.62E+00 | 1.37E+00 | -1.11E-01 | 2.21E-01 |
| S8 | -2.93E+00 | -2.76E-01 | 1.14E-01 | 1.50E-01 | -3.42E-01 | 3.18E-01 | -1.70E-01 | 5.40E-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所展示的镜头的结构和材质特点。实施例1中展示的光学镜头具有较小的光学总高。
根据表一(c)中和图2A中畸变曲线情况清晰的展示了，镜头在满足权利项的要求后，可以有效改善畸变对镜头的影响，使镜头可以拍摄更加清晰的图像。
根据表一(c)中和图2B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，镜头可以实现在小体积的情况下，仍可以保证边缘较高的照度，使拍摄的图像边缘更加明亮。
根据表一(c)中和图2C中CRA曲线的情况，光线在经过镜头的汇聚可以更好的在像面进行成像，避免产生光线与芯片角度差异过大造成的色差和失真的情况。
根据以上信息说明：该光学镜头具有小体积、广角拍摄、减小畸变、提升照度等效果，使拍摄出的图像更加清晰。
实施例2
图3示出了本发明一种超短光学总高的广角镜头实施例2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一种超短光学总高的广角镜头，沿光轴由物侧至像侧依序包括：光阑7、具有正折射力的第一透镜1、具有负折射力的第二透镜2、具有正折射力的第三透镜3、具有负折射力的第四透镜4、滤光片5和像面6。
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)
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和材质特点。实施例2中展示的光学镜头具有较小的光学总高。
根据表二(c)中和图4A中畸变曲线情况清晰的展示了，镜头在满足权利项的要求后，可以有效改善畸变对镜头的影响，使镜头可以拍摄更加清晰的图像。
根据表二(c)中和图4B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，镜头可以实现在小体积的情况下，仍可以保证边缘较高的照度，使拍摄的图像边缘更加明亮。
根据表二(c)中和图4C中CRA曲线的情况，光线在经过镜头的汇聚可以更好的在像面进行成像，避免产生光线与芯片角度差异过大造成的色差和失真的情况。
根据以上信息说明：该光学镜头具有小体积、广角拍摄、减小畸变、提升照度等效果，使拍摄出的图像更加清晰。
实施例3
图5示出了本发明一种超短光学总高的广角镜头实施例3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一种超短光学总高的广角镜头，沿光轴由物侧至像侧依序包括：光阑7、具有正折射力的第一透镜1、具有负折射力的第二透镜2、具有正折射力的第三透镜3、具有负折射力的第四透镜4、滤光片5和像面6。
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 | -2.40E+00 | 8.92E-03 | 4.83E+00 | -1.07E+02 | 1.34E+03 | -1.03E+04 | 4.91E+04 | -1.41E+05 |
| S2 | -2.35E+01 | -7.89E-02 | -3.30E+00 | 6.55E+01 | -8.02E+02 | 5.74E+03 | -2.49E+04 | 6.43E+04 |
| S3 | 2.90E+01 | -4.23E-01 | -4.79E-01 | -8.70E+00 | 4.06E+01 | -9.70E+01 | 2.74E+02 | 2.17E+03 |
| S4 | 3.13E+01 | -9.26E-02 | 2.57E-01 | -1.12E+01 | 8.93E+01 | -4.10E+02 | -1.16E+03 | 2.02E+03 |
| S5 | -4.69E+00 | 1.39E-01 | 9.37E+00 | -3.86E+01 | 2.29E+02 | -8.17E+02 | 1.75E+03 | -2.33E+03 |
| S6 | -4.08E+00 | 5.40E-01 | 8.37E-01 | 1.88E+00 | -2.10E+01 | 7.43E+01 | -1.29E+02 | 1.20E+02 |
| S7 | -8.41E-02 | -4.59E-01 | -3.90E-01 | 1.55E+00 | -2.07E+00 | 1.62E+00 | -7.92E-01 | 8.34E-01 |
| S8 | -4.93E+00 | -2.30E-01 | 2.26E-04 | 3.02E-01 | 4.67E-01 | -3.85E-01 | -1.94E-01 | 5.94E-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所展示的的镜头的结构特点和材质特点。实施例3中展示的光学镜头具有较小的光学总高。
根据表三(c)中和图6A中畸变曲线情况清晰的展示了，镜头在满足权利项的要求后，可以有效改善畸变对镜头的影响，使镜头可以拍摄更加清晰的图像。
根据表三(c)中和图6B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，镜头可以实现在小体积的情况下，仍可以保证边缘较高的照度，使拍摄的图像边缘更加明亮。
根据表三(c)中和图6C中CRA曲线的情况，光线在经过镜头的汇聚可以更好的在像面进行成像，避免产生光线与芯片角度差异过大造成的色差和失真的情况。
根据以上信息说明：该光学镜头具有小体积、广角拍摄、减小畸变、提升照度等效果，使拍摄出的图像更加清晰。
Claims (3)
1.一种超短光学总高的广角镜头，其特征在于：沿光轴由物侧至像侧依序包括：光阑、第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜；第一透镜具有正折射能力，物面为凸面，像面近轴附近为凹面，像面在边缘处向物侧面弯曲；第二透镜具有负折射能力，物面为凸面，像面离轴范围至少具有一个反曲点；第三透镜具有正折射能力，像面边缘变化平缓；第四透镜具有负折射能力，物面为凸面；光阑设置在第一透镜前，且靠近第一透镜物面边缘；
该镜头满足以下的关系式：
TTL/IMA<0.7
1<(CT1+CT3)/(CT2+CT4)<2
0.5<ANG2/ANG1<2
其中，TTL为第一透镜物面到像面的高度，即为光学总高；IMA为光学的像高；CT1为第一透镜在光轴的厚度，即为第一透镜中厚；CT2为第二透镜的中厚；CT3为第三透镜的中厚；CT4为第四透镜的中厚；
其中，ANG2为第三透镜的像侧边缘的面角度变化量；ANG1为第三透镜像侧中心的面角度变化量；
该镜头满足以下关系式：
0<(R1+R2)/F1<2
其中，R1为第一透镜的物侧面曲率半径；R2为第一透镜的像侧面曲率半径，F1为第一透镜的焦距；
该镜头满足以下关系式：
SAG2/SAG4<0.5
其中，SAG2为第二透镜像侧面第一个凸起处的矢高；SAG4为第四透镜像侧面第一个凸起处的矢高；
该镜头满足以下关系式：
(R5+R6)/(R5-R6)>2
其中，R5为第三透镜的物侧面的曲率半径；R6为第三透镜的像侧面的曲率半径。
2.根据权利要求1所述的超短光学总高的广角镜头，其特征在于，该镜头满足以下关系式：
F4/EFL>-1.5
其中，F4为第四透镜的有效焦距；EFL为该镜头的有效焦距。
3.根据权利要求1所述的超短光学总高的广角镜头，其特征在于，第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四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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Denomination of invention: A Wide Angle Lens with Ultra Short Optical Total Height Effective date of registration: 20231228 Granted publication date: 20221122 Pledgee: China Construction Bank Corporation Panjin branch Pledgor: Liaoning Zhonglan Photoelectric Technology Co.,Ltd. Registration number: Y2023210000359 |
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