CN116381908B - 一种小型化3p广角镜头 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种小型化3p广角镜头，包括从物方开始，沿光轴到像方的第一透镜、孔径光阑、第二透镜和第三透镜，所述第一透镜为正透镜，其物侧表面近光轴处为凸面，其像侧表面近光轴处为凸面；所述第二透镜为正透镜，其物侧表面近光轴处为凹面，其像侧表面近光轴处为凸面；所述第三透镜为负透镜，其物侧表面近光轴处为凸面，由近光轴处至周边处存在凸面转凹面的变化，其像侧表面近光轴处为凹面，由近光轴处至周边处存在凹面转凸面的变化。本发明提供的小型化小型化3p广角镜头在满足VR镜头大视场拍摄要求的同时，镜头的成像更好，体积更小，占用空间小，所能够应用的范围更加广泛。
Description
技术领域
本发明涉及光学器件领域，更具体地，涉及一种小型化3p广角镜头。
背景技术
VR作为一种新型技术，它集成了感应器、大数据可视化、图像处理、人机交互技术等关键技术，广泛运用于休闲娱乐、影视制作。随着VR技术的进步越来越快，实现的功能越来越多，于是在此基础上追求更小体积，成像质量更好的镜头。
发明内容
基于背景技术中的需求，提供一种小型化3p广角镜头，包括从物方开始，沿光轴到像方的第一透镜、孔径光阑、第二透镜和第三透镜，所述第一透镜为正透镜，其物侧表面近光轴处为凸面，其像侧表面近光轴处为凸面；所述第二透镜为正透镜，其物侧表面近光轴处为凹面，其像侧表面近光轴处为凸面；所述第三透镜为负透镜，其物侧表面近光轴处为凸面，由近光轴处至周边处存在凸面转凹面的变化，其像侧表面近光轴处为凹面，由近光轴处至周边处存在凹面转凸面的变化。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以作出如下改进。
可选的，所述第一透镜的芯厚P1与镜头总焦距EFL满足以下条件：
0.4<P1/EFL<0.9。
可选的，所述第一透镜的芯厚P1与镜头光学总长TTL满足以下条件：
0.1<P1/TTL<0.3；
所述镜头光学总长TTL为从所述第一透镜到像面的距离。
可选的，所述第二透镜的芯厚P2与镜头总焦距EEL满足以下条件：
0.2<P2/EFL<0.7。
可选的，所述第二透镜的芯厚P2与镜头光学总长TTL满足以下条件：
0.1<P2/TTL<0.3。
可选的，所述第二透镜焦距f2与头总焦距EEL满足以下条件：
0.6<f2/EFL<1.1。
可选的，所述第二透镜焦距f2与镜头光学总长TTL满足以下条件：
0.2<f2/TTL<0.5。
本发明提供的一种小型化3p广角镜头，在满足VR镜头大视场拍摄要求的同时，镜头的成像更好，体积更小，占用空间小，所能够应用的范围更加广泛。
附图说明
图1为本发明第一实施例的3p广角镜头的结构示意图；
图2为第一实施例的3p广角镜头的相对照度图；
图3为第一实施例的3p广角镜头的场曲畸变图；
图4为第一实施例的3p广角镜头的Ray fan图；
图5为第一实施例的3p广角镜头在不同频率下的MTF曲线图；
图6为本发明第二实施例的3p广角镜头的结构示意图；
图7为第二实施例的3p广角镜头的相对照度图；
图8为第二实施例的3p广角镜头的场曲畸变图；
图9为第二实施例的3p广角镜头的Ray fan图；
图10为第二实施例的3p广角镜头在不同频率下的MTF曲线图；
图11为本发明第三实施例的3p广角镜头的结构示意图；
图12为第三实施例的3p广角镜头的相对照度图；
图13为第三实施例的3p广角镜头的场曲畸变图；
图14为第三实施例的3p广角镜头的Ray fan图；
图15为第三实施例的3p广角镜头在不同频率下的MTF曲线图；
图16为本发明第四实施例的3p广角镜头的结构示意图；
图17为第四实施例的3p广角镜头的相对照度图；
图18为第四实施例的3p广角镜头的场曲畸变图；
图19为第四实施例的3p广角镜头的Ray fan图；
图20为第四实施例的3p广角镜头在不同频率下的MTF曲线图；
图21为本发明第五实施例的3p广角镜头的结构示意图；
图22为第五实施例的3p广角镜头的相对照度图；
图23为第五实施例的3p广角镜头的场曲畸变图；
图24为第五实施例的3p广角镜头的Ray fan图；
图25为第五实施例的3p广角镜头在不同频率下的MTF曲线图；
图26为本发明第六实施例的3p广角镜头的结构示意图；
图27为第六实施例的3p广角镜头的相对照度图；
图28为第六实施例的3p广角镜头的场曲畸变图；
图29为第六实施例的3p广角镜头的Ray fan图；
图30为第六实施例的3p广角镜头在不同频率下的MTF曲线图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。另外，本发明提供的各个实施例或单个实施例中的技术特征可以相互任意结合，以形成可行的技术方案，这种结合不受步骤先后次序和/或结构组成模式的约束，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时，应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
图1为本发明提供的第一实施例的小型化3p广角镜头，包括从物方开始，沿光轴到像方的第一透镜、孔径光阑、第二透镜和第三透镜，所述第一透镜为正透镜，其物侧表面近光轴处为凸面，其像侧表面近光轴处为凸面；所述第二透镜为正透镜，其物侧表面近光轴处为凹面，其像侧表面近光轴处为凸面；所述第三透镜为负透镜，其物侧表面近光轴处为凸面，由近光轴处至周边处存在凸面转凹面的变化，其像侧表面近光轴处为凹面，由近光轴处至周边处存在凹面转凸面的变化。
可理解的是，本发明所提供的3p广角镜头使用三枚透镜，从物方开始，沿光轴到像方，元件排列顺序如下：第一透镜(L1)、孔径光阑(STOP)、第二透镜(L2)和第三透镜(L3)。镜头总焦距为EFL，从第一透镜到像面的距离是镜头光学总长TTL。
其中，第一透镜(L1)为正透镜，其物侧表面近光轴处为凸面，其像侧表面近光轴处为凸面。其芯厚为P1，满足以下条件0.4<P1/EFL<0.9，0.1<P1/TTL<0.3。
第一透镜(L1)的物方表面为凸面，光束进入第一透镜后收敛，利于控制第一透镜的像方表面的外径大小。第一透镜总光焦度为正，光束出射后收敛，利于控制第二透镜物方表面的外径大小。
第二透镜(L2)，为正透镜，物侧表面近光轴处为凹面，其像侧表面近光轴处为凸面。其芯厚为P2，焦距为f2，满足以下条件：0.2<P2/EFL<0.7；0.1<P2/TTL<0.3；0.6<f2/EFL<1.1；0.2<f2/TTL<0.5。
第二透镜(L2)靠近孔径光阑，有利于控制第二透镜物方表面的外径大小。第二透镜物方表面为凹面，光束进入第二透镜后发散，光束出射后，角度扩大，可以在后群和芯片上有足够的像高，满足芯片的尺寸，和CRA的要求。
第三透镜(L3)为负透镜，其物侧表面近光轴处为凸面，由近光轴处至周边处存在凸面转凹面的变化，其像侧表面近光轴处为凹面，由近光轴处至周边处存在凹面转凸面的变化。
其中，第一实施例的镜头的各镜头数据如下表1。
表1
其中，L1s1为第一透镜的物面，L1s2为第一透镜的像面，L2s1为第二透镜的物面，L2s2为第二透镜的像面，L3s1为第三透镜的物面，L3s2为第三透镜的像面，第一透镜L1到第三透镜L3的物面和像面的圆锥系数k和非球面系数A4-A20如表2所示。
表2
| 表面序号 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| 表面名称 | L1s1 | L1s2 | L2s1 | L2s2 | L3s1 | L3s2 |
| K | -9.67E+01 | 2.00E+01 | 3.95E-01 | 5.37E+08 | -3.26E+01 | -7.71E+00 |
| A4 | 7.57E+00 | -1.33E+00 | 5.29E-01 | 1.00E+00 | -2.53E-01 | -2.17E-01 |
| A5 | -6.43E+00 | |||||
| A6 | 7.57E+00 | 2.27E+02 | -1.77E+02 | 1.52E+01 | 3.63E-01 | 3.18E-01 |
| A7 | -1.00E+01 | |||||
| A8 | 5.89E+03 | -8.12E+03 | 1.11E+04 | -1.35E+01 | -2.56E-01 | -3.28E-01 |
| A9 | -4.24E-01 | |||||
| A10 | -9.33E+04 | 1.52E+05 | -4.30E+05 | 2.61E+01 | -1.55E-01 | 2.19E-01 |
| A11 | 1.42E+01 | |||||
| A12 | 8.84E+05 | -1.92E+05 | 9.39E+06 | 1.16E+01 | 6.05E-01 | -1.15E-01 |
| A13 | -1.43E+01 | |||||
| A14 | -4.54E+06 | -3.87E+06 | -1.04E+08 | -7.38E+01 | -6.73E-01 | 5.74E-02 |
| A15 | -7.97E+01 | |||||
| A16 | 9.67E+06 | -4.13E+07 | 5.37E+08 | 2.10E+01 | -1.38E-01 | -3.15E-02 |
| A17 | -8.16E+00 | |||||
| A18 | 2.63E+02 | 7.20E-01 | 1.30E-02 | |||
| A19 | 4.98E+02 | |||||
| A20 | -7.16E+02 | -3.35E-01 | -2.29E-03 |
第一透镜到第三透镜的光学参数满足的条件如表3所示。
表3
| f2＝ | 0.704 | f2/EFL＝ | 0.6745 | P1/EFL＝ | 0.4071 |
| TTL＝ | 1.8803 | P2/EFL＝ | 0.3056 | P1/TTL＝ | 0.2260 |
| EFL＝ | 1.0438 | f2/TTL＝ | 0.3744 | P2/TTL＝ | 0.1697 |
图2为第一实施例的镜头的相对照度图，其数值越高，表明相对照度越好。图3为第一实施例的镜头的场曲和畸变示意图，其中，左边为场曲，右边为畸变，越靠近中心，成像效果越好。图4为第一实施例的镜头的Ray fan图，数值越小，成像效果越好。图5为第一实施例的镜头在不同频率下的MTF的曲线图，曲线越顺滑，数值越高，镜头成像效果越好。
其中，图6为第二实施例的3p广角镜头的结构示意图，其结构与第一实施例的结构相同，不同之处在于：其镜头数据、各透镜的圆锥系数、非球面系数以及光学参数满足的条件不同。
第二实施例的镜头的各镜头数据如下表4。
表4
第二实施例的镜头的第一透镜L1到第三透镜L3的物面和像面的圆锥系数k和非球面系数A4-A20如表5所示。
表5
第二实施例的镜头的光学参数满足条件如表6所示。
表6
| f2＝ | 0.5166 | f2/EFL＝ | 0.9228 | P1/EFL＝ | 0.8228 |
| TTL＝ | 1.8628 | P2/EFL＝ | 0.6213 | P1/TTL＝ | 0.2473 |
| EFL＝ | 0.5598 | f2/TTL＝ | 0.2773 | P2/TTL＝ | 0.1867 |
图7为第二实施例的镜头的相对照度图，其数值越高，表明相对照度越好。图8为第二实施例的镜头的场曲和畸变示意图，其中，左边为场曲，右边为畸变，越靠近中心，成像效果越好。图9为第二实施例的镜头的Ray fan图，数值越小，成像效果越好。图10为第二实施例的镜头在不同频率下的MTF的曲线图，曲线越顺滑，数值越高，镜头成像效果越好。
图11为第三实施例的3p广角镜头，其结构与第一实施例和第二实施例的结构相同，不同之处在于：其镜头数据、各透镜的圆锥系数、非球面系数以及光学参数满足的条件不同。
第三实施例的镜头的各镜头数据如下表7。
表7
第三实施例的镜头的第一透镜L1到第三透镜L3的物面和像面的圆锥系数k和非球面系数A4-A20如表8所示。
表8
第三实施例的镜头的光学参数满足条件如表9所示。
表9
| f2＝ | 0.5207 | f2/EFL＝ | 0.9158 | P1/EFL＝ | 0.7898 |
| TTL＝ | 1.8619 | P2/EFL＝ | 0.6127 | P1/TTL＝ | 0.2412 |
| EFL＝ | 0.5686 | f2/TTL＝ | 0.2797 | P2/TTL＝ | 0.1871 |
图12为第三实施例的镜头的相对照度图，其数值越高，表明相对照度越好。图13为第三实施例的镜头的场曲和畸变示意图，其中，左边为场曲，右边为畸变，越靠近中心，成像效果越好。图14为第三实施例的镜头的Ray fan图，数值越小，成像效果越好。图15为第三实施例的镜头在不同频率下的MTF的曲线图，曲线越顺滑，数值越高，镜头成像效果越好。
图16为第四实施例的3p广角镜头，其结构与第一实施例、第二实施例和第三实施例的结构相同，不同之处在于：其镜头数据、各透镜的圆锥系数、非球面系数以及光学参数满足的条件不同。
第三实施例的镜头的各镜头数据如下表10。
表10
第四实施例的镜头的第一透镜L1到第三透镜L3的物面和像面的圆锥系数k和非球面系数A4-A20如表11所示。
表11
| 表面序号 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| 表面名称 | L1s1 | L1s2 | L2s1 | L2s2 | L3s1 | L3s2 |
| K | -7.20E+02 | 1.85E+01 | 4.80E+00 | -1.21E+00 | 1.56E+01 | -7.76E+00 |
| A4 | 5.29E+00 | 5.35E-01 | -8.69E+00 | 9.95E-01 | -2.87E-02 | 3.74E-02 |
| A5 | -7.78E+00 | |||||
| A6 | -2.21E+02 | 2.13E+01 | 3.64E+02 | 1.97E+01 | -4.42E-01 | -1.31E-01 |
| A7 | -1.51E+01 | |||||
| A8 | 6.02E+03 | 1.09E+03 | -2.63E+03 | -1.09E+01 | 2.61E-02 | 2.61E-02 |
| A9 | -1.50E+00 | |||||
| A10 | -9.81E+04 | -4.33E+04 | -8.13E+05 | 2.55E+01 | -9.59E-01 | 1.35E-01 |
| A11 | 9.13E+00 | |||||
| A12 | 9.16E+05 | 1.60E+07 | 1.42E+01 | -1.52E+00 | -2.30E-01 | |
| A13 | -4.92E+00 | |||||
| A14 | -4.52E+06 | 5.17E+08 | -8.03E+01 | 3.01E+00 | 1.35E-01 | |
| A15 | -8.11E+01 | |||||
| A16 | 9.12E+06 | -1.46E+10 | 6.47E+01 | 1.05E+00 | 4.39E-02 | |
| A17 | -1.21E+02 | |||||
| A18 | 4.75E+02 | -9.01E-02 | -9.01E-02 | |||
| A19 | 3.73E+02 | |||||
| A20 | -8.26E+02 | -2.08E+00 | 2.94E-02 |
第四实施例的镜头的光学参数满足条件如表12所示。
表12
| f2＝ | 0.7824 | f2/EFL＝ | 1.0202 | P1/EFL＝ | 0.5198 |
| TTL＝ | 1.9345 | P2/EFL＝ | 0.5677 | P1/TTL＝ | 0.2060 |
| EFL＝ | 0.7669 | f2/TTL＝ | 0.4044 | P2/TTL＝ | 0.2251 |
图17为第四实施例的镜头的相对照度图，其数值越高，表明相对照度越好。图18为第四实施例的镜头的场曲和畸变示意图，其中，左边为场曲，右边为畸变，越靠近中心，成像效果越好。图19为第四实施例的镜头的Ray fan图，数值越小，成像效果越好。图20为第四实施例的镜头在不同频率下的MTF的曲线图，曲线越顺滑，数值越高，镜头成像效果越好。
图21为第五实施例的3p广角镜头，其结构与第一实施例、第二实施例、第三实施例和第四实施例的结构相同，不同之处在于：其镜头数据、各透镜的圆锥系数、非球面系数以及光学参数满足的条件不同。
第五实施例的镜头的各镜头数据如下表13。
表13
第五实施例的镜头的第一透镜L1到第三透镜L3的物面和像面的圆锥系数k和非球面系数A4-A20如表14所示。
表14
第五实施例的镜头的光学参数满足条件如表15所示。
表15
| f2＝ | 0.6018 | f2/EFL＝ | 0.7159 | P1/EFL＝ | 0.4619 |
| TTL＝ | 2.0157 | P2/EFL＝ | 0.5132 | P1/TTL＝ | 0.1926 |
| EFL＝ | 0.8406 | f2/TTL＝ | 0.2986 | P2/TTL＝ | 0.2140 |
图22为第五实施例的镜头的相对照度图，其数值越高，表明相对照度越好。图23为第五实施例的镜头的场曲和畸变示意图，其中，左边为场曲，右边为畸变，越靠近中心，成像效果越好。图24为第五实施例的镜头的Ray fan图，数值越小，成像效果越好。图25为第五实施例的镜头在不同频率下的MTF的曲线图，曲线越顺滑，数值越高，镜头成像效果越好。
图26为第六实施例的3p广角镜头，其结构与第一实施例、第二实施例、第三实施例、第四实施例和第五实施例的结构相同，不同之处在于：其镜头数据、各透镜的圆锥系数、非球面系数以及光学参数满足的条件不同。
第六实施例的镜头的各镜头数据如下表16。
表16
第六实施例的镜头的第一透镜L1到第三透镜L3的物面和像面的圆锥系数k和非球面系数A4-A20如表17所示。
表17
第六实施例的镜头的光学参数满足条件如表18所示。
表18
| f2＝ | 0.7215 | f2/EFL＝ | 0.6771 | P1/EFL＝ | 0.4022 |
| TTL＝ | 1.9006 | P2/EFL＝ | 0.2936 | P1/TTL＝ | 0.2255 |
| EFL＝ | 1.0656 | f2/TTL＝ | 0.3796 | P2/TTL＝ | 0.1646 |
图27为第六实施例的镜头的相对照度图，其数值越高，表明相对照度越好。图28为第六实施例的镜头的场曲和畸变示意图，其中，左边为场曲，右边为畸变，越靠近中心，成像效果越好。图29为第六实施例的镜头的Ray fan图，数值越小，成像效果越好。图30为第六实施例的镜头在不同频率下的MTF的曲线图，曲线越顺滑，数值越高，镜头成像效果越好。
本发明实施例提供的一种3p广角镜头，镜头拥有小型化，大视场，高质量成像的特征，以便能够更广泛的应用于各类不同要求的VR设备中；在满足VR镜头大视场拍摄要求的同时，镜头的成像更好，体积更小，占用空间小，所能够应用的范围更加广泛。
需要说明的是，在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详细描述的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。
Claims (5)
1.一种小型化3p广角镜头，包括3片具有屈光度的镜片，其特征在于，包括从物方开始，沿光轴到像方的第一透镜、孔径光阑、第二透镜和第三透镜，所述第一透镜为正透镜，其物侧表面近光轴处为凸面，其像侧表面近光轴处为凸面；所述第二透镜为正透镜，其物侧表面近光轴处为凹面，其像侧表面近光轴处为凸面；所述第三透镜为负透镜，其物侧表面近光轴处为凸面，由近光轴处至周边处存在凸面转凹面的变化，其像侧表面近光轴处为凹面，由近光轴处至周边处存在凹面转凸面的变化；所述第一透镜的芯厚P1与镜头总焦距EFL满足以下条件：
0.7898<P1/EFL<0.9；
所述第一透镜的芯厚P1与镜头光学总长TTL满足以下条件：
0.1<P1/TTL<0.2412；
所述镜头光学总长TTL为从所述第一透镜到像面的距离。
2.根据权利要求1所述的小型化3p广角镜头，其特征在于，所述第二透镜的芯厚P2与镜头总焦距EEL满足以下条件：
0.2<P2/EFL<0.7。
3.根据权利要求1所述的小型化3p广角镜头，其特征在于，所述第二透镜的芯厚P2与镜头光学总长TTL满足以下条件：
0.1<P2/TTL<0.3。
4.根据权利要求1所述的小型化3p广角镜头，其特征在于，所述第二透镜焦距f2与头总焦距EEL满足以下条件：
0.6<f2/EFL<1 .1。
5.根据权利要求1所述的小型化3p广角镜头，其特征在于，所述第二透镜焦距f2与镜头光学总长TTL满足以下条件：
0.2<f2/TTL<0.5。
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