CN118091906A - 光学镜头、摄像头模组及电子设备 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种光学镜头、摄像头模组及电子设备。光学镜头包括第一群和第二群,第一群的光焦度与第二群的光焦度相反;第一群包括至少两片透镜;第二群包括至少一片透镜和光折叠元件,第二群的透镜位于第一群和光折叠元件之间,射出第一群的光线依次经过第二群的透镜及光折叠元件,光线在光折叠元件内发生多次反射;第一群和/或第二群为对焦镜组,在光学镜头从远景到近景的对焦过程中,第一群和第二群之间的间距增大;光学镜头满足关系式:FOV<50°,FOV为光学镜头在物距无穷远时的视场角。本申请的光学镜头具有长焦和微距的特征,以及能够实现小型化。
Description
技术领域
本申请涉及拍摄设备技术领域,尤其涉及一种光学镜头、摄像头模组及电子设备。
背景技术
随着科技的进步,摄像头模组的应用越来越广泛。在日常生活中例如手机、平板等电子设备都配备了摄像头模组,以方便人们随时随地拍照,给人们的生活带来方便与乐趣。
目前,用户对于摄像头模组中光学镜头的功能与成像质量要求越来越高,比如,要求镜头能够拍摄远距离的物体,实现长焦拍摄;要求镜头能够拍摄近景物体,实现特写拍摄;要求小型化,减少占用电子设备的空间。而目前常规的摄像头模组中的光学镜头尺寸较大,且主要集中在较大的物距进行拍摄,在光学镜头对小的物距进行拍摄过程中,光学镜头通常需要较大的对焦行程实现对焦,光学镜头的对焦能力较弱,并且成像效果较差。
因此,本申请将提供一种在无穷远和微距均可具有良好的成像效果,且能够具有小型化和长焦特征的光学镜头。
发明内容
本申请实施例公开了一种光学镜头、摄像头模组及电子设备,光学镜头具有小型化、长焦等特征,且从无穷远到微距均可具有良好的成像效果。
第一方面,本申请提供一种光学镜头,包括第一群和第二群,所述第一群的光焦度与所述第二群的光焦度相反,示例性的,第一群可以具有正光焦度,第二群可以具有负光焦度,或,第一群可以具有负光焦度,第二群可以具有正光焦度。所述第一群包括至少两片透镜,有利于校正色差;所述第二群包括至少一片透镜和光折叠元件,所述第二群的所述透镜位于所述第一群和所述光折叠元件之间,射出所述第一群的光线依次经过所述第二群的所述透镜及所述光折叠元件,所述光线在所述光折叠元件内发生多次反射;所述第一群和/或所述第二群为对焦镜组,在所述光学镜头从远景到近景的对焦过程中,所述第一群和所述第二群之间的间距增大;所述光学镜头满足下列关系式:FOV<50°,FOV为所述光学镜头在物距为无穷远时的视场角。对焦时,第一群可以沿着光轴方向移动对焦,第二群不移动,也可以第二群沿着光轴方向移动,第一群不移动,实现对焦,或者,也可以同时移动第一群和第二群实现对焦。光线在光折叠元件内可以发生至少两次反射。
本申请实施例的光学镜头具有小型化、占板面积小、长焦、能够微距成像等特征。本申请实施例包括两群,第一群和/或第二群为对焦镜组,能够增强光学镜头的对焦能力,有利于实现微距拍摄。本申请实施例通过合理配置第一群和第二群的光焦度,设置第一群和第二群具有相反的光焦度,有利于实现对焦和微距对焦,能够减小对焦形成,对焦能力强,且有利于提升光学系统在近景成像时画面的整体像质,增大系统的进光量,促进微距成像,并且能够平衡远景拍摄和近景拍摄的成像质量的差异,拍摄不同距离的物体时均具有良好的画质、且成像清晰度高。可以理解地,进入光学镜头的光线,依次进入第一群、第二群的透镜及光折叠元件,通过设置第二群的透镜邻近第一群设置,即光线先经过第二群的透镜再经过光折叠元件,较小的行程变化就可以实现较大的焦距改变,有利于提高光学镜头的对焦能力,减小对焦行程,有利于实现微距拍摄。如果第二群中有透镜设置在光折叠元件之后,光线经过光折叠元件再经过第二群的透镜会增大对焦行程,难以实现微距拍摄。本申请实施例通过设置FOV<50°,能够实现光学镜头的长焦拍摄。光线能够在光折叠元件内多次反射,有利于实现光学镜头的长焦及小型化,能够减小占板面积。
本申请的光学镜头不仅能够进行远景拍摄,还能够进行近景的微距拍摄,本申请的光学镜头对物距为无穷远至微距的被摄物均具有良好的拍摄效果,其中,本申请的光学镜头对物距小于100mm的物体进行微距拍摄时对焦行程小,成像质量高。
一种可能的实施方式中,对焦的过程中,第一群和第二群的移动方向是相反的,有利于缩短对焦行程,以降低对驱动第一群或第二群移动的驱动件的设计难度且降低驱动件的体积,使得光学镜头小型化,且在微距时具有良好的成像质量。
一种可能的实施方式中,所述第二群包括至少一片具有负光焦度的透镜。通过设置第二群中至少有一个透镜的光焦度为负,能够减小对焦行程,对焦能力强,在拍摄不同距离的物体时具有良好的画质、且成像清晰度高。
一种可能的实施方式中,所述第一群具有正光焦度,所述第二群具有负光焦度。第一群为正光焦度,第一群用于光束汇聚,使得进入第二群的光束的直径较小,第二群的口径不再成为通光孔径的最大限制,有利于光学镜头的小型化和大光圈设计,有效增加了通光孔径,实现了较小的光圈数,且能够增强对焦能力,有利于实现微距拍摄。第二群的光焦度为负,能够减小对焦行程,对焦能力强。合理配置第一群与第二群的光焦度,有利于实现光学镜头的小型化、大光圈和长焦等特征,有利于光学镜头从远景到近景的对焦过程的实现以及提升光学镜头的成像质量。
一种可能的实施方式中,所述第一群包括第一透镜和第二透镜,所述第二群包括第三透镜,所述第一透镜、所述第二透镜和所述第三透镜依次排列,所述第一透镜具有正光焦度,所述第二透镜具有负光焦度,所述第三透镜具有负光焦度。通过合理配置第一透镜、第二透镜和第三透镜的光焦度有利于实现光学镜头的小型化、大光圈和长焦等特征,有利于光学镜头从远景到近景的对焦过程的实现以及提升光学镜头的成像质量。
一种可能的实施方式中,所述光学镜头的所述第一群的焦距F1和所述光学镜头的有效焦距EFL,满足下列关系式:F1/EFL≤0.9。通过限定F1/EFL的合适范围,能够合理配置第一群的光焦度,有利于缩短对焦行程,提高对焦能力,有利于实现微距拍摄,在拍摄不同距离的物体时有良好的画质、成像清晰度高。此外,通过限定F1/EFL≤0.9,有利于降低光圈数,实现大光圈的设计,提高通光口径且能够确保良好的成像质量。
一种可能的实施方式中,所述光学镜头的所述第二群的焦距F2和所述光学镜头的有效焦距EFL,满足下列关系式:F2/EFL>-1。在本申请实施方式中,通过对F2/EFL的比值范围的合理设计,有利于减小对焦行程,提高对焦能力。此外,通过设计F2/EFL在合适范围,使得光学镜头能够在较小的组装敏感度下,平衡光学镜头远景拍摄和近景拍摄的像质差异,获得更均匀的像质。
一种可能的实施方式中,所述第一群包括至少一片具有正光焦度的透镜,所述第一群中至少一片具有正光焦度的所述透镜与所述光学镜头的有效焦距的比值小于1。通过设置第一群中至少一片具有正光焦度的透镜与光学镜头的有效焦距的比值小于1,可以保证第一群设置较少数量的镜片也能够为光学镜头提供足够的光焦度,可以减少第一群的尺寸,有利于实现微距拍摄,也有利于光学镜头的长焦和小型化设计。
一种可能的实施方式中,所述光学镜头满足下列关系式:ImgH>2mm,ImgH为所述光学镜头的最大像高。本申请实施方式通过限定ImgH的范围使得光学镜头具有大靶面的特性,且有利于实现较高的成像放大倍率,提高解析力。
一种可能的实施方式中,所述第一群至少包括一片阿贝数小于40的透镜。通过限定第一群内至少一片透镜的阿贝数小于40,有利于减少光学镜头中的色差,使得光学镜头具有良好的成像质量。
一种可能的实施方式中,所述光学镜头满足下列关系式:Fno<3.6,Fno为所述光学镜头的光圈数。Fno小,光圈大,Fno大,光圈小,本申请实施例中通过设置Fno<3.6,使得光学镜头具有大光圈的特征。
一种可能的实施方式中,所述第一群包括具有正光焦度的透镜,所述第一群中焦距最小的具有正光焦度的透镜的材质为玻璃。通过设置第一群中焦距最小的具有正光焦度的透镜为玻璃材质,有利于减小光学镜头的尺寸,实现光学镜头的小型化,且有利于降低温漂系数,减小温漂效应,提高光学镜头的成像质量。
一种可能的实施方式中,所述第二群中的所述透镜的阿贝数与所述光折叠元件的阿贝数不同,有利于校正物距为无穷远至微距下的色差,提高成像质量。
一种可能的实施方式中,经过所述第一群的光轴的光线在所述光折叠元件中的光路长度大于最大像高的两倍,有利于对光线进行多次折叠,增大光程,减少光学镜头的体积,实现光学镜头的小型化。
一种可能的实施方式中,所述第一群包括转折元件,所述转折元件位于所述光学镜头的物侧,用于改变进入所述第一群的所述光线的方向。转折元件使得光线在第一群的传播方向可以与光线进入转折元件的方向不同,从而使光学镜头的放置位置、角度、空间等都更加灵活。
第二方面,本申请还提供一种摄像头模组,包括感光元件和上述任一项的光学镜头,感光元件位于光学镜头的像侧,并位于光学镜头的焦平面上。摄像头模组具有长焦,小型化,广物距成像等特征。
第三方面,本申请还提供一种电子设备,包括图像处理器和上述的摄像头模组,图像处理器与所述摄像头模组通信连接,所述图像处理器用于从所述摄像头模组获取图像数据,并处理所述图像数据。
附图说明
以下对本申请实施例用到的附图进行介绍。
图1是本申请一种实施方式提供的电子设备的示意图;
图2是本申请第一实施例提供的摄像头模组在一种工作状态时的结构示意图;
图3是本申请第一实施例提供的摄像头模组在另一种工作状态时的结构示意图;
图4是本申请第一实施例中的光学镜头在物距为无穷远时的光学性能的表征图;
图5是本申请第一实施例中的光学镜头在物距为68mm时的光学性能的表征图;
图6是本申请第二实施例提供的摄像头模组在一种工作状态时的结构示意图;
图7是本申请第二实施例提供的摄像头模组在另一种工作状态时的结构示意图;
图8是本申请第二实施例中的光学镜头在物距为无穷远时的光学性能的表征图;
图9是本申请第二实施例中的光学镜头在物距为100mm时的光学性能的表征图;
图10是本申请第三实施例提供的摄像头模组在一种工作状态时的结构示意图;
图11是本申请第三实施例提供的摄像头模组在另一种工作状态时的结构示意图;
图12是本申请第三实施例中的光学镜头在物距为无穷远时的光学性能的表征图;
图13是本申请第三实施例中的光学镜头在物距为100mm时的光学性能的表征图;
图14是本申请第四实施例提供的摄像头模组在一种工作状态时的结构示意图;
图15是本申请第四实施例提供的摄像头模组在另一种工作状态时的结构示意图;
图16是本申请第四实施例中的光学镜头在物距为无穷远时的光学性能的表征图;
图17是本申请第四实施例中的光学镜头在物距为100mm时的光学性能的表征图;
图18是本申请第五实施例提供的摄像头模组在一种工作状态时的结构示意图;
图19是本申请第五实施例提供的摄像头模组在另一种工作状态时的结构示意图;
图20是本申请第五实施例中的光学镜头在物距为无穷远时的光学性能的表征图;
图21是本申请第五实施例中的光学镜头在物距为68mm时的光学性能的表征图;
图22是本申请第六实施例提供的摄像头模组在一种工作状态时的结构示意图;
图23是本申请第六实施例提供的摄像头模组在另一种工作状态时的结构示意图;
图24是本申请第六实施例中的光学镜头在物距为无穷远时的光学性能的表征图;
图25是本申请第六实施例中的光学镜头在物距为68mm时的光学性能的表征图。
具体实施方式
为方便理解,下面先对本申请实施例所涉及的英文简写和有关技术术语进行解释和描述。
光焦度(focal power),等于像方光束会聚度与物方光束会聚度之差,它表征光学系统偏折光线的能力。
具有正光焦度的透镜或透镜组,透镜或透镜组具有正的焦距,具有会聚光线的效果。
具有负光焦度的透镜或透镜组,透镜或透镜组具有负的焦距,具有发散光线的效果。
焦距(focal length),也称为焦长,是光学系统中衡量光的聚集或发散的度量方式,指无限远的景物通过透镜或透镜组在焦平面结成清晰影像时,透镜或透镜组的光学中心至焦平面的垂直距离。对于薄透镜,焦距即为透镜中心到成像面的距离;对于厚镜片或者镜片组,焦距等于有效焦距,即为镜片或者镜片组的后主平面至成像面之间的距离。
物侧,以透镜为界,待成像景物所在的一侧为物侧。
像侧,以透镜为界,待成像景物的图像所在的一侧为像侧。
物侧面,以透镜为界,被摄物体所在一侧为物侧,透镜靠近物侧的表面称为物侧面,也称为物面。
像侧面,以透镜为界,被摄物体的图像所在的一侧为像侧,透镜靠近像侧的表面称为像侧面,也称为像面。
成像面,位于光学镜头中所有透镜的像侧、且光线依次穿过光学镜头中各透镜后形成像的载面。
光圈,是用来控制光线透过镜头,进入机身内感光面光量的装置,它通常是在镜头内。
光圈数,又称F数(Fno),是镜头的焦距/镜头入瞳直径得出的相对值(相对孔径的倒数)。光圈值愈小,在同一单位时间内的进光量便愈多。光圈值越大,景深越小,拍照的背景内容将会虚化,类似长焦镜头的效果。
阿贝数(Abbe),即色散系数,是光学材料在不同波长下的折射率的差值比,代表材料色散程度大小。
像差:光学系统近轴区具有理想光学系统的性质,物体上的一点发出的近轴光线与像面相交在一点(也即近轴像点),但是实际穿过镜头不同孔径的光线很难完美的相交在一点,而是与近轴像点的位置有一定偏差,这些差异统称为像差。
光轴,是一条垂直穿过理想镜片中心的光线。与光轴平行的光线射入凸镜片时,理想的凸镜应是所有的光线会聚在镜片后的一点,这个会聚所有光线的一点,即为焦点。光线沿着光轴进行传播时,其传输方向不会发生改变。
轴向色差(longitudinal spherical aber),也称为纵向色差或位置色差或轴向像差,一束平行于光轴的光线,在经过镜头后会聚于前后不同的位置,这种像差称为位置色差或轴向色差。这是由于镜头对各个波长的光所成像的位置不同,使得最后成像时不同色的光的像方焦平面不能重合,复色光散开形成色散。
畸变(distortion),也称为失真,光学系统对物体所成的像相对于物体本身而言的失真程度。畸变是由于光阑球差的影响,不同视场的主光线通过光学系统后与高斯像面的交点高度不等于理想像高,两者之差就是畸变。因此畸变只改变轴外物点在理想面上的成像位置,使像的形状产生失真,但不影响像的清晰度。
像散(astigmatism),由于物点不在光学系统的光轴上,它所发出的光束与光轴有一倾斜角。该光束经透镜折射后,其子午细光束与弧矢细光束的汇聚点不在一个点上。即光束不能聚焦于一点,成像不清晰,故产生像散。子午细光束和弧矢细光束是旋转对称的光学系统内两个垂直平面内的光束名称。
场曲(curvature of field),场曲用于表示非中心视场光线经过光学镜头组后的最清晰像点位置与中心视场最清晰像点位置在光轴向的差异。当透镜存在场曲时,整个光束的交点不与理想像点重合,虽然在每个特定点都能得到清晰的像点,但整个像平面则是一个曲面。
下面将结合附图对本申请实施例中的技术方案进行描述。本申请中描述的方案仅是本申请的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域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,都属于本申请保护的范围。其中,在本申请实施例的描述中,术语“第一”、“第二”等用词仅用于描述目的,而不能理解为暗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该特征。
本申请提供一种光学镜头、应用该光学镜头的摄像头模组以及包括该摄像头模组的电子设备。光学镜头包括第一群和第二群,光线依次经过所述第一群和所述第二群,所述第一群的光焦度与所述第二群的光焦度相反,示例性的,第一群可以具有正光焦度,第二群可以具有负光焦度,或,第一群可以具有负光焦度,第二群可以具有正光焦度。所述第一群包括至少两片透镜,有利于校正色差;所述第二群包括至少一片透镜和光折叠元件,所述第二群的所述透镜位于所述第一群和所述光折叠元件之间,射出所述第一群的光线依次经过所述第二群的所述透镜及所述光折叠元件,所述光线在所述光折叠元件内发生多次反射。所述第一群和/或所述第二群为对焦镜组,在所述光学镜头从远景到近景的对焦过程中,所述第一群和所述第二群之间的间距增大;所述光学镜头满足下列关系式:FOV<50°,FOV为所述光学镜头在物距为无穷远时的视场角。本申请实施例中的光学镜头具有小型化、长焦等特征,且从无穷远到微距均可具有良好的成像效果。
本申请提供一种电子设备1000,电子设备1000可以为手机、平板、可穿戴设备等具有拍照或摄像功能的设备。其中,电子设备1000可以包括有至少一个摄像头模组100。请参见图1,图1所示为本申请一种电子设备1000的结构示意图,图1以两个摄像头模组100为例。本申请的实施例中,以电子设备1000为手机为例进行描述。
电子设备1000包括摄像头模组100以及与摄像头模组100通信连接的图像处理器200。摄像头模组100用于获取图像数据并将图像数据输入到图像处理器200,并且图像处理器200能够将获取到的图像数据进行处理。其中,摄像头模组100与图像处理器200的通信连接可以包括通过走线等电连接方式进行数据传输,也可以通过耦合等方式实现数据传输。可以理解的是,摄像头模组100与图像处理器200还可以通过其它能够实现数据传输的方式实现通信连接。
图像处理器200的功能是通过一系列复杂的数学算法运算,对数字图像信号进行优化处理,最后把处理后的信号传到显示器上进行显示。图像处理器200可以是图像处理芯片或数字信号处理芯片,它的作用是将感光芯片获得的数据及时快速地传递给中央处理器并刷新感光芯片,因此图像处理器200芯片的好坏,直接影响画面品质(比如色彩饱和度、清晰度等)。
一些实施例中,电子设备1000包括显示屏(图中未示),显示屏为用于电子设备1000显示图像的模组。显示屏包括但不限于为柔性显示屏、硬质显示屏、可弯折显示屏、可拉伸显示屏等等。显示屏的种类包括但不限于为液晶显示屏、发光二极管显示屏、有机发光二极管显示屏等。显示屏设于电子设备1000的正面,电子设备1000的正面也是用户在正常使用电子设备1000时朝向的面。摄像头模组100可以设于显示屏所在一侧,作为电子设备1000的前置摄像头。摄像头模组100也可以设置于电子设备1000的背面,摄像头模组100作为电子设备1000的后置摄像头。前置摄像头及后置摄像头均可以用于自拍,也可以用于拍摄者拍摄其他对象。
一些实施例中,电子设备1000可以包括外壳300,外壳300可以包括边框31和后盖板32,边框31与后盖板32可以是一体成型结构,也可以为组装方式形成一体式结构。显示屏和后盖板32分别围接于边框31的相对两侧,后盖板32、边框31与显示屏包围连接形成能够收容图像处理器、电池等的容置空间,摄像头模组100的至少部分设于容置空间。后盖板32上可以设有开孔,摄像头模组100可以设于后盖板32上时,摄像头模组100的一端设于开孔内,以保证电子设备1000外部的光线能够进入摄像头模组100中,从而使得摄像头模组100能够作为电子设备1000的后置镜头实现景物的拍摄。
一些实施例中,电子设备1000可以包括模数转换器400,模数转换器400连接于摄像头模组100和图像处理器200之间,模数转换器400用于将摄像头模组100产生的信号转换为数字图像信号并传输至图像处理器200,再通过图像处理器200对数字图像信号进行处理,最终通过显示屏或者显示器进行图像或者影像显示。
一些实施例中,电子设备1000包括存储器(图中未示),存储器与图像处理器200通信连接,图像处理器200对图像数字信号加工处理以后再将图像传输至存储器中,以便于在后续需要查看图像时能够随时从存储中查找图像并在显示屏上进行显示。一些实施例中,图像处理器200还会对处理后的图像数字信号进行压缩,再存储至存储器中,以节约存储器空间。
可以理解的是,图1所示实施例的电子设备1000的摄像头模组100的安装位置仅仅是示意性的,本申请对摄像头模组100的安装位置不做严格限定。在一些其他的实施例中,摄像头模组100也可以安装于电子设备1000的其他位置。示例性的,摄像头模组还可以设置于后盖板32的左上角或上部中间。在一些其他的实施例中,摄像头模组100还可以不设置在手机主体上,而设置在相对手机可移动或转动的结构件上,例如摄像头模组100随结构件一同可以从手机主体上外伸、收回或旋转等。本申请对摄像头模组100的安装位置不做任何限定。本申请对摄像头模组100的位置,大小,尺寸等只是示意性的表示,可以根据需要进行调整。
如图2所示,图2为本申请第一实施例提供的摄像头模组在一种工作状态时的结构示意图。摄像头模组100可以包括光学镜头10和感光元件20。感光元件20可以位于光学镜头10的像侧。在本申请实施例中,电子设备1000中摄像头模组100的工作过程为:被摄景物反射的光线射入光学镜头10生成光学图像投射到感光元件20的感光面,感光元件20将光学图像转为电信号即模拟信号,并将模拟信号传输至模数转换器400,以通过模数转换器400转换为数字图像信号给图像处理器200,图像处理器可以运行以转换摄像头模组100捕捉的原始图像,以形成图像信息,并将处理后的图像信息传输到显示屏,通过显示屏进行图像或影像的显示。
感光元件20(也称为图像传感器)是一种半导体芯片,表面包含有几十万到几百万的光电二极管,受到光照射时,会产生电荷。感光元件20可以是电荷耦合器件(chargecoupled device,CCD),也可以是互补金属氧化物导体器件(complementary metal-oxidesemiconductor,CMOS)。电荷藕合器件使用一种高感光度的半导体材料制成,能把光线转变成电荷。电荷藕合器件由许多感光单位组成,通常以百万像素为单位。当电荷藕合器件表面受到光线照射时,每个感光单位会将电荷反映在组件上,所有的感光单位所产生的信号加在一起,就构成了一幅完整的画面。互补金属氧化物导体器件主要是利用硅和锗这两种元素所做成的半导体,使其在互补金属氧化物导体器件上共存着带N(带-电)和P(带+电)级的半导体,这两个互补效应所产生的电流即可被处理图像传感器纪录和解读成影像。
一些实施例中,光学镜头10可以包括驱动件(图中未示),驱动件可以为马达,示例性的,驱动件可以为音圈马达,驱动件可以驱动光学镜头10实现对焦或变焦的功能,以准确在感光元件20上成像。
一些实施例中,摄像头模组100可以包括滤光片30,滤光片30可以位于光学镜头10与感光元件20之间,经光学镜头10的光线入射至滤光片30上,并经过滤光片30的光线在感光元件20成像。滤光片30用于滤除光线中不需要的波段,防止感光元件20产生伪色或波纹,以提高其有效分辨率和彩色还原性。示例性的,滤光片30可以为红外滤光片。其中,本实施例中滤光片30为独立部件,在其他一些实施例中,也可以取消滤光片结构件,而是通过对光学镜头10的至少一片光学元件进行表面处理或材料处理,以实现滤光。本申请不对用于实现滤光的结构件或结构的具体实施例进行严格限定。
请结合参阅图2和图3,图3为本申请第一实施例提供的摄像头模组在另一种工作状态时的结构示意图。图2中为本申请第一实施例的摄像头模组100在物距为无穷远时的远景工作状态,图3为本申请第一实施例的摄像头模组100微距拍摄时的近景工作状态。
在本申请实施例中,光学镜头10包括沿光轴O依次排布的第一群11和第二群12,进入光学镜头10的光线依次经过第一群11和第二群12。第一群11与第二群12具有相反的光焦度。示例性的,第一群11可以具有正光焦度,第二群12可以具有负光焦度,或,第一群11可以具有负光焦度,第二群12可以具有正光焦度。
第一群11可以包括至少两片透镜,有利于校正色差,示例性地,第一群11可以包括沿光轴O依次排列的第一透镜L1和第二透镜L2,第二透镜L2位于第一透镜L1和第二群12之间。可以理解地,在其他实施例中,第一群11还可以包括除第一透镜L1和第二透镜L2以外的更多片透镜。
第二群12可以包括第三透镜L3和光折叠元件121。第二群12可以包括至少一片透镜,可以理解地,在其他实施例中,第二群12也可以包括两片、三片或四片等透镜,本申请对此不做限定。光线能够在光折叠元件121内发生多次反射,多次可以理解为至少两次。
一些实施例中,第二群12的透镜可以位于第一群11和光折叠元件121之间,射出第一群11的光线依次经过第二群12的透镜和光折叠元件121。可以理解地,进入光学镜头10的光线,依次进入第一群11、第二群12的透镜及光折叠元件121,通过设置第二群12的透镜邻近第一群11设置,即光线先经过第二群12的透镜再经过光折叠元件121,有利于提高光学镜头10的对焦能力,减小对焦行程,有利于实现微距拍摄。如果第二群12中有透镜设置在光折叠元件121之后,光线经过光折叠元件121再经过第二群12的透镜会增大对焦行程,难以实现微距拍摄。
第一群11和/或第二群12可以为对焦镜组。在光学镜头10从物距无穷远(远景)到微距(近景)的对焦过程中,可以移动第一群11和/或可以移动第二群12实现对焦,示例性地,可以沿光轴O向光学镜头10的物侧移动第一群11和/或沿光轴O向远离光学镜头10的物侧方向移动第二群12,以增大第一群11和第二群12之间的间距实现对焦,在光轴O方向上第一群11与第二群12之间的间距增大,光学镜头10的有效焦距减小。
本申请实施例中,光学镜头10在物距为无穷远的工作状态下的视场角FOV满足:FOV<50°。示例性地,FOV的值可以是45°、35°、25°或20°等。通过设置光学镜头10的等效焦距,使得本申请的光学镜头10具有长焦特性。
本申请通过限定第一群11和第二群12的光焦度相反、限定第二群12包括至少一片透镜和光折叠元件121、限定第一群11和/或第二群12为对焦组以及限定光学镜头10在无穷远工作状态下的等效焦距的范围,使得光学镜头10具有小型化、占板面积小、长焦等特征,且从无穷远到微距均可具有良好的成像效果。
本申请实施例通过设置第一群11和第二群12具有相反的光焦度,有利于实现对焦和微距对焦,能够减小对焦行程,对焦能力强,且有利于提升光学系统在近景成像时画面的整体像质,增大系统的进光量,促进微距成像,并且能够平衡远景拍摄和近景拍摄的成像质量的差异。本申请实施例中,光线在光折叠元件121内经过多次折叠,能够增加了光学镜头10内光线的光程以确保光学镜头10能够具有长焦效果,实现了光学镜头10能够在具有较大焦距的同时实现小型化。
本申请的光学镜头10不仅能够进行远景拍摄,还能够进行近景的微距拍摄,本申请的光学镜头10对物距为无穷远至微距的被摄物均具有良好的拍摄效果,其中,本申请的光学镜头10对物距小于100mm的物体进行微距拍摄时对焦行程小,成像质量高。
一些实施例中,第一群11与感光元件20可以处于光折叠元件121的同一侧。对焦过程中,可以沿着光轴O移动第一群11实现对焦,第二群12不移动,也可以沿着光轴O移动第二群12实现对焦,第一群11不移动,或者也可以第一群11和第二群12均沿着光轴O移动对焦。在光学镜头10从远景切换至近景的过程中,第二群12可以沿着光轴O向远离物侧移动,或者第一群11可以沿着光轴O朝向物侧移动,或者第一群11可以沿着光轴O朝向物侧移动且第二群12可以沿着光轴O向远离物侧移动,以增大第一群11和第二群12的间距,实现微距成像。本申请实施例中,第一群11和第二群12具有相反的光焦度,第一群11与第二群12之间只需要改变较小的距离,就能实现光学镜头10的焦距的较大改变,有利于减少对焦行程,使得近景下光学镜头10能够具有较好的成像质量,实现微距成像。
一些实施例中,第一群11与感光元件20可以处于光折叠元件121的不同侧,第一群11可以为对焦组。可以理解的,第一群11与感光元件20处于光折叠元件121的不同侧时,光折叠元件121位于第一群11和感光元件20之间,光折叠元件121能够移动的空间较小,影响微距成像,因此,本申请实施例中可以通过移动第一群11实现对焦,第一群11与第二群12的间距增大,利于实现微距成像。
一些实施例中,第一群11和第二群12的移动方向是相反的,能够缩短第一群11和/或第二群12移动的距离,利于实现微距成像,提高光学镜头10广物距(无穷远到微距)成像的成像质量。此外,由于光学镜头10对焦所需要的行程较小,也有利于减少驱动第一群11或第二群12移动的驱动件的体积,使得摄像头模组100更易实现小型化。本申请实施例的光学镜头10能够实现长焦、小型化及在物距为无穷远到微距的广物距成像。
一些实施例中,在光学镜头10从微距到物距无穷远的对焦过程中,第一群11和/或第二群12可以为对焦镜组,在光轴O方向上第一群11与第二群12之间的间距减小。
一些实施例中,第二群12可以包括至少一片具有负光焦度的透镜。通过设置第二群12中至少有一个透镜的光焦度为负,能够减小对焦行程,对焦能力强,在拍摄不同距离的物体时有良好的画质、成像清晰度高。
一些实施例中,第一群11具有正光焦度,第二群12具有负光焦度。第一群11为正光焦度,第一群11用于光束汇聚,使得进入第二群12的光束的直径较小,第二群12的口径不再成为通光孔径的最大限制,有利于光学镜头10的小型化和大光圈设计,有效增加了通光孔径,实现了较小的光圈数,且能够增强对焦能力,有利于实现微距拍摄。第二群12的光焦度为负,能够减小对焦行程,对焦能力强。合理配置第一群11与第二群12的光焦度,有利于实现光学镜头10的小型化、大光圈和长焦等特征,有利于光学镜头10从远景到近景的对焦过程的实现以及提升光学镜头10的成像质量。
一种可能的实施方式中,第一群11包括第一透镜L1和第二透镜L2,第二群12包括第三透镜L3,第一透镜L1、第二透镜L2和第三透镜L3依次排列,第一透镜L1具有正光焦度,第二透镜L2具有负光焦度,第三透镜L3具有正光焦度。通过合理配置第一透镜L1、第二透镜L2和第三透镜L3的光焦度有利于实现光学镜头10的小型化、大光圈和长焦等特征,有利于光学镜头10从远景到近景的对焦过程的实现以及提升光学镜头10的成像质量。
一些实施例中,光学镜头10满足下列关系式:F1/EFL≤0.9,F1为第一群11的焦距,EFL为光学镜头10的有效焦距。示例性地,F1/EFL的值可以是0.3、0.4、0.5、0.6、0.7或略大于0.9,例如0.95。通过限定F1/EFL的合适范围,能够合理配置第一群11的光焦度,有利于缩短对焦行程,对焦能力强,有利于实现微距拍摄,在拍摄不同距离的物体时有良好的画质、成像清晰度高。此外,通过限定F1/EFL≤0.9,有利于降低光圈数,实现大光圈的设计,提高通光口径且能够确保良好的成像质量。
一种实施例中,光学镜头10满足下列关系式:F2/EFL>-1,F2为第二群12的焦距,EFL为光学镜头10的有效焦距。在本申请实施例中,通过对F2/EFL的比值范围的合理设计,有利于减小对焦行程,提高对焦能力。此外,通过限定F2/EFL的范围,使得光学镜头10能够在较小的组装敏感度下,平衡光学镜头10远景拍摄和近景拍摄的像质差异,获得更均匀的像质。
一些实施例中,第一群11包括至少一片具有正光焦度的透镜,第一群11中至少一片具有正光焦度的透镜与光学镜头10的有效焦距的比值小于1。通过设置第一群11中至少一片具有正光焦度的透镜与光学镜头10的有效焦距的比值小于1,可以保证第一群11设置较少数量的镜片也能够为光学镜头10提供足够的光焦度,可以减少第一群11的尺寸,有利于实现微距拍摄,也有利于光学镜头10的长焦和小型化设计。
一些实施例中,光学镜头10的最大像高满足:ImgH>2mm,ImgH为光学镜头10的最大像高。示例性的,光学镜头10的最大像高可以为3mm、4mm、6mm、8mm或10mm等数值。本申请实施方式通过限定ImgH的范围使得光学镜头10具有大靶面的特性,且有利于实现较高的成像放大倍率,提高解析力。
一些实施例中,第一群11至少包括一片具有高色散的透镜,示例性地,第一群11至少包括一片阿贝数小于40的透镜。示例性地,第一群11中的透镜的阿贝数可以为25、30或35等数值。通过限定第一群11内至少一片透镜的阿贝数小于40,有利于减少光学镜头10中的色差,使得光学镜头10具有良好的成像质量。
一些实施例中,光学镜头10的光圈数Fno满足:Fno<3.6。Fno可以为1.5、2.0、2.3或2.8等数值。Fno小,光圈大,Fno大,光圈小,本申请实施例中通过设置Fno<3.6,使得光学镜头10具有大光圈的特征。
一种可能的实施方式中,第一群11包括具有正光焦度的透镜,第一群11中焦距最小的具有正光焦度的透镜的材质为玻璃。通过设置第一群11中焦距最小的具有正光焦度的透镜为玻璃材质,有利于减小光学镜头10的尺寸,实现光学镜头10的小型化,且有利于降低温漂系数,减小温漂效应,提高光学镜头10的成像质量。
一些实施例中,第二群12中的透镜的阿贝数与光折叠元件121的阿贝数不同,有利于校正物距为无穷远至微距下的色差,提高成像质量。
一些实施例中,经过第一群11的光轴的光线在光折叠元件121中的光路长度大于最大像高的两倍,有利于对光线进行多次折叠,增大光程,减少光学镜头10的体积,实现光学镜头10的小型化。
一些实施例中,光折叠元件121可以具有多个反射面,光线在光折叠元件121的反射面的入射角小于光折叠元件121的临界角时,可以对光折叠元件121的反射面进行处理,例如,可以在反射面上涂覆反射涂层。不在光折叠元件121的反射面设置反射涂层时,光线反射效果差,光线利用率低。其中,形成反射涂层的方式可以为涂布、溅射、气相沉积等,或者直接粘贴反射膜。
一些实施例中,光折叠元件121可以包括棱镜,棱镜包括至少两个拼接的子棱镜,至少两个子棱镜可以采用光学粘合剂固定连接。
一些实施例中,光折叠元件121可以为三角形棱镜、平行四边形棱镜或梯形棱镜以及其他能够提供上述光折叠功能和设计益处的元件,本申请对光折叠元件121的具体形状等不做限定。
一些实施例中,第一群11包括转折元件(图中未示),转折元件可以位于光学镜头10的物侧,进入光学镜头10的光线经过转折元件之后再经过第一群11。转折元件可以用于改变进入第一群11的光线的方向。转折元件使得光线在第一群11的传播方向与光线进入转折元件的方向不同,从而使摄像头模组100的放置位置、角度和空间等都更加灵活。
一些实施例中,第一群11中的透镜和第二群12中的透镜可以均为塑料材质,也可以均为玻璃材质,或者有的透镜为塑料材质,有的透镜为玻璃材质。
一些实施例中,第一群11中的透镜和第二群12中的透镜的物侧面或像侧面可以为球面或者非球面。
一些实施例中,光学镜头10中的一些透镜的物侧面和/或像侧面为非球面时,一些透镜的物侧面和/或像侧面可利用但不限于以下非球面公式进行限定:
其中z(x,y)是光学表面矢高;k为圆锥系数;c为曲率半径;r为光轴方向的半径高度;r2=x2+y2;αi是多项式系数;ri是标准化径向坐标。
下面将通过六个实施例结合图2至图25更加详细的描述本申请的一些具体的而非限制性的例子。
第一实施例
请结合图2和图3,本申请实施例中,摄像头模组100包括光学镜头10、滤光片30及感光元件20。光线依次经过光学镜头10、滤光片30后至感光元件20成像。光学镜头10包括沿光轴O依次排布的光圈STO、第一群11和第二群12。光圈STO可以位于第一群11的第一透镜L1的物侧面,其他实施方式中,光圈STO也可以在第一透镜L1的像侧面或其他位置,本申请对此不做限定。
第一群11可以具有正光焦度,第一群11可以包括沿光轴O依次排列的第一透镜L1和第二透镜L2。第一透镜L1可以具有正光焦度,第一透镜L1可以包括物侧面S1和像侧面S2。第二透镜L2可以具有负光焦度,第二透镜L2可以包括物侧面S3和像侧面S4。
第二群12可以具有负光焦度,第二群12可以包括沿光轴O依次排列的第三透镜L3和光折叠元件121。第三透镜L3可以具有负光焦度,第三透镜L3可以包括物侧面S5和像侧面S6。
本实施例中,第一透镜L1可以为塑料材质,第二透镜L2可以为塑料材质,第三透镜L3可以为塑料材质,其他实施例中,第一透镜L1、第二透镜L2和第三透镜L3可以均为玻璃材质,或者既包括玻璃材质又有塑料材质,本申请对此不作限定。
光折叠元件121可以包括入射面S7、第一反射面S8、第二反射面S9、第三反射面S10和出射面S11。入射面S7、第二反射面S9与出射面S11可以共面连接形成一个表面,且入射面S7、第二反射面S9与出射面S11中三者之间任意相邻的两个面可以至少有部分重叠。示例性的,入射面S7和第二反射面S9可以共面,且入射面S7和第二反射面S9可以有一部分是重叠的,光学既能够从入射面S7和第二反射面S9的重叠区域透射进光折叠元件121,光线也能够在入射面S7和第二反射面S9重叠区域被反射。其他实施方式中,入射面S7、第二反射面S9与出射面S11也可以不共面,入射面S7、第二反射面S9和出射面S11中相邻的两个面也可以不重叠,本申请对此不做限定。
经过第一群11射出的光线到达感光元件20之前可在光折叠元件121内反射折叠三次。来自第一群11的光线经过第三透镜L3之后可穿过入射面S7进入光折叠元件121。在第一反射面S8处反射穿过入射面S7的光线中的至少一部分光线,光线第一次被反射;在第二反射面S9处反射从第一反射面S8反射的光线中的至少一部分光线,光线第二次被反射;在第三反射面S10处反射从第二反射面S9反射的光线中的至少一部分光线,光线第三次被反射,以使至少一部分光线穿过出射面S11射出光折叠元件121至感光元件20。
在本申请实施例中,光折叠元件121可以包括梯形柱状棱镜,示例性地,可以为等腰梯形柱状棱镜。第一反射面S8和第三反射面S10可以为等腰梯形的两个腰。入射面S7与第一反射面S8之间的夹角可以为33°,第三反射面S10与出射面S11之间的夹角可以为33°。其他实施例中,光折叠元件121可以为三角形、四边形棱镜或其他能够折叠光路的元件,光折叠元件121的入射面S7与第一反射面S8之间的夹角或第三反射面S10与出射面S11之间的夹角也可以为30°或45°等,本申请对此均不作限定。
第一反射面S8和第三反射面S10可以包括反射涂层,示例性的,反射涂层可包括基于薄金属层的镜面涂层或具有白色内表面的膜等,用于提高第一反射面S8和第三反射面S10反射光线的能力。
此外,滤光片30可以包括物侧面S12和像侧面S13。成像面S14(图2和图3中均未标示)位于光学镜头10的像侧,成像面为光线依次穿过光学镜头10中各镜片后形成像的载面。感光元件20位于成像面S14处。
本实施例中,第一群11与感光元件20可以位于光折叠元件121的同一侧。摄像头模组100由远景状态切换至微距状态时,第一群11可以沿着光轴O向光学镜头10的物侧移动,第二群12不动,或者,第二群12可以沿着光轴O向背离光学镜头10的物侧移动,第一群11不动,或者,第一群11可以沿着光轴O向光学镜头10的物侧移动,第二群12可以沿着光轴O向背离光学镜头10的物侧移动,以增大第一群11与第二群12之间的间距,实现对焦。在第一实施例中,由图2所示的远景状态到图3所示的近景状态,可以通过移动第一群11实现对焦。
参见表1a,表1a是第一实施例中的光学镜头10在无穷远工作状态时的各透镜和滤光片30的曲率半径、厚度、折射率、阿贝数。阿贝数也即色散系数。其中,OBJ表示光学镜头10的物面。
表1a
请参见表1b,表1b是第一实施例的光学镜头10的各透镜的非球面系数。
表1b
其中,A4、A6、A8、A10、A12、A14和A16等符号表示非球面系数。需要说明的是,表格中的各参数为科学计数法表示。例如,1.365E-06是指1.365×10-6。需要说明的是,本申请中A4、A6、A8、A10、A12、A14和A16等符号在后续再次出现时,除非有另外的解释,否则表示的意思与此处相同,后续不再赘述。
本实施例中,第一透镜L1至第三透镜L3的物侧面和像侧面均为非球面,可利用但不限于以下非球面公式进行限定:
其中z(x,y)是光学表面矢高;k为圆锥系数;c为曲率半径;r为光轴方向的半径高度;r2=x2+y2;αi是多项式系数;ri是标准化径向坐标,A4、A6、A8、A10、A12、A14和A16为非球面系数。
请参阅表1c,表1c是图2所示光学镜头10在物距为无穷远时的基本参数。f11为第一群11中第一透镜L1的焦距,f12为第一群11中第二透镜L2的焦距。
表1c
参数(mm) | F1 | F2 | f11 | f12 | EFL | 对焦行程 | ImgH |
数值 | 9.18 | -12.35 | 6.32 | -15.2 | 17.2 | 1.43 | 3.6 |
请参阅图4,图4是第一实施例中的光学镜头10在无穷远时的光学性能的表征图。
其中,图4包括光学镜头10的轴向像差曲线图、像散场曲图以及畸变图。其中,轴向像差曲线图包括对应于系统不同波段(图示包括650.0000nm、610.0000nm、587.5618nm、555.0000nm、470.0000nm)的像差曲线;其物理意义为,在0度视场发出的相应波长的光,通过光学系统后,相对于理想像点的偏离;其横坐标为沿光轴方向的偏离值,纵坐标为在光瞳处的归一化坐标。图4中示值均较小,光学镜头10的轴向像差(球差,色差等)校正较好。像散场曲图用于示意不同视场细光束汇聚点与理想成像面的偏离,X为弧矢方向光束,Y为子午方向光束,其横坐标为沿光轴方向的偏离值,纵坐标为相应视场。当某视场值过大时,则该视场像质较差或存在高级像差。图4所示两方向场曲均较小,系统具有较好的焦深。畸变图用于表征不同视场光束汇聚点(实际像高)与理想像高的相对偏离量。图4所示均在1%以内,可以确保画面没有明显的变形。
请参阅图5,图5是第一实施例中的光学镜头10在物距为68mm时的光学性能的表征图。
其中,图5包括光学镜头10在物距为68mm时的轴向像差曲线图、像散场曲图以及畸变图。其中,轴向像差曲线图包括对应于系统不同波段(图示包括650.0000nm、610.0000nm、587.5618nm、555.0000nm、470.0000nm)的像差曲线,图5中示值均较小,光学镜头10的轴向像差(球差,色差等)校正较好。像散场曲图用于示意不同视场细光束汇聚点与理想成像面的偏离,X为弧矢方向光束,Y为子午方向光束,当某视场值过大时,则该视场像质较差或存在高级像差,图5所示两方向场曲均较小,系统具有较好的焦深。畸变图用于表征不同视场光束汇聚点(实际像高)与理想像高的相对偏离量,图5所示畸变均在1%以内,可以确保画面没有明显的变形。
根据图4和图5可知,第一实施例所给出的光学镜头10在物距为无穷远及物距为68mm的微距时均能够实现良好的成像品质。
在本实施例中,光学镜头10由远景切换到近景时,例如切换到微距68mm处,第一群11和第二群12之间的间距增大,第一群11的对焦行程为1.43mm,对焦行程短,对焦效果好,能够实现良好的微距拍摄效果。本申请实施例中EFL为17.2mm,Fno为2.6,FOV为25°,本申请的光学镜头10具有长焦、大光圈的特征。
第二实施例
请结合图6和图7,图6是本申请第二实施例提供的摄像头模组100在一种工作状态时的结构示意图,图7是本申请第二实施例提供的摄像头模组100在另一种工作状态时的结构示意图。图6中为本申请第二实施例的摄像头模组100在物距为无穷远时的远景工作状态,图7为本申请第二实施例的摄像头模组100微距(100mm)拍摄时的近景工作状态。
在本申请实施例中,摄像头模组100包括光学镜头10、滤光片30及感光元件20。本实施例中,光线依次经过光学镜头10、滤光片30后至感光元件20成像。光学镜头10包括沿光轴O依次排布的光圈STO、第一群11和第二群12。光圈STO可以位于第一透镜L1的物侧面,其他实施方式中,光圈STO也可以在第一透镜L1的像侧面或其他位置,本申请对此不做限定。
第一群11可以具有正光焦度,第一群11可以包括沿光轴O依次排列的第一透镜L1和第二透镜L2。第一透镜L1可以具有正光焦度,第一透镜L1可以包括物侧面S1和像侧面S2。第二透镜L2可以具有负光焦度,第二透镜L2可以包括物侧面S3和像侧面S4。
第二群12可以具有负光焦度,第二群12可以包括沿光轴O依次排列的第三透镜L3和光折叠元件121。第三透镜L3可以具有负光焦度,第三透镜L3可以包括物侧面S5和像侧面S6。
本实施例中,第一透镜L1为塑料材质,第二透镜L2为塑料材质,第三透镜L3为塑料材质,其他实施例中,第一透镜L1、第二透镜L2和第三透镜L3可以均为玻璃材质,或者既包括玻璃材质又有塑料材质,本申请对此不作限定。
光折叠元件121可以包括入射面S7、第一反射面S8、第二反射面S9、第三反射面S10和第四反射面S11、出射面S12。入射面S7与第二反射面S9可以共面连接形成一个表面,且入射面S7、第二反射面S9两个面之间可以至少有部分重叠,光线既能够从入射面S7和第二反射面S9的重叠区域透射进光折叠元件121,光线也能够在入射面S7和第二反射面S9重叠区域被反射。其他实施方式中,入射面S7和第二反射面S9也可以不共面,本申请对此不做限定。第三反射面S10与出射面S12可以共面连接形成一个表面,且第三反射面S10与出射面S12两个面之间可以至少有部分重叠。其他实施方式中,第三反射面S10与出射面S12也可以不共面,本申请对此不做限定。
经过第一群11射出的光线到达感光元件20之前可在光折叠元件121内折叠四次。来自第一群11的光线经过第三透镜L3之后可穿过入射面S7进入光折叠元件121。在第一反射面S8处反射穿过入射面S7的光线中的至少一部分光线,光线第一次被反射;在第二反射面S9处反射从第一反射面S8反射的光线中的至少一部分光线,光线第二次被反射;在第三反射面S10处反射从第二反射面S9反射的光线中的至少一部分光线,光线第三次被反射;在第四反射面S11处反射从第三反射面S10反射的光线中的至少一部分光线,光线第四次被反射,以使至少一部分光线穿过出射面S12射出光折叠元件121至感光元件20。
在本申请实施例中,光折叠元件121可以包括平行四边形棱镜,第一反射面S8和第四反射面S11平行。入射面S7与第一反射面S8之间的夹角可以为30°,出射面S12与第四反射面S11之间的夹角可以为30°。其他实施例中,入射面S7与第一反射面S8之间的夹角或出射面S12与第四反射面S11之间的夹角可以为20°、25°或45°等锐角,本申请对此均不作限定。
第一反射面S8和第四反射面S11可以包括反射涂层,示例性的,反射涂层可包括基于薄金属层的镜面涂层或具有白色内表面的膜等,用于提高第一反射面S8和第四反射面S11反射光线的能力。
此外,滤光片30可以包括物侧面S13和像侧面S14。成像面S15(图6和图7中均未标示)为光线依次穿过光学镜头10中各镜组后形成像的载面。感光元件20位于成像面S15处。
本实施例中,第一群11与感光元件20位于光折叠元件121的不同侧。摄像头模组100由远景状态切换至微距状态时,第一群11可以沿着光轴O向光学镜头10的物侧移动,第二群12不动,以增大第一群11与第二群12之间的间距,实现对焦。
参见表2a,表2a是第二实施例中的光学镜头10在无穷远工作状态时的各透镜和滤光片30的曲率半径、厚度、折射率、阿贝数。阿贝数也即色散系数。其中,OBJ表示光学镜头10的物面。
表2a
请参见表2b,表2b是第二实施例的光学镜头10的各透镜的非球面系数。
表2b
表面 | S1 | S2 | S3 | S4 | S5 | S6 |
A4 | 9.70091E-05 | 0.000741578 | 0.020191 | 0.017946 | 0.001807 | 0.002258 |
A6 | 9.76647E-06 | 7.62121E-05 | -0.00224 | -0.00181 | 0.000453 | 0.000693 |
A8 | -1.36443E-07 | -2.27167E-05 | 0.000235 | 0.000196 | -0.00013 | -0.0002 |
A10 | -1.61716E-07 | 2.00622E-06 | -1.5E-05 | -1.2E-05 | 1.33E-05 | 2.12E-05 |
A12 | 3.25866E-09 | -7.96104E-08 | 6.06E-07 | 4.52E-07 | -5.2E-07 | -9.2E-07 |
A14 | 1.20267E-09 | -1.1E-08 | ||||
A16 |
本实施例中,第一透镜L1至第三透镜L3的各镜片的物侧面和像侧面均为非球面,可利用但不限于以下非球面公式进行限定:
其中z(x,y)是光学表面矢高;k为圆锥系数;c为曲率半径;r为光轴方向的半径高度;r2=x2+y2;αi是多项式系数;ri是标准化径向坐标。
请参阅表2c,表2c是图6所示光学镜头10在无穷远时的基本参数。f11为第一群11中第一透镜L1的焦距,f12为第一群11中第二透镜L2的焦距。
表2c
参数(mm) | F1 | F2 | f11 | f12 | EFL | 对焦行程 | ImgH |
数值 | 10.3 | -13.8 | 7.42 | -21.5 | 20 | 1.18 | 3.6 |
请参阅图8,图8是第二实施例中的光学镜头10在无穷远时的光学性能的表征图。
其中,图8包括光学镜头10的轴向像差曲线图、像散场曲图以及畸变图。其中,轴向像差曲线图包括对应于系统不同波段(图示包括650.0000nm、610.0000nm、587.5618nm、555.0000nm、470.0000nm)的像差曲线;其物理意义为,在0度视场发出的相应波长的光,通过光学系统后,相对于理想像点的偏离;其横坐标为沿光轴方向的偏离值,纵坐标为在光瞳处的归一化坐标。图8中示值均较小,光学镜头10的轴上像差(球差,色差等)校正较好。像散场曲图用于示意不同视场细光束汇聚点与理想成像面的偏离,X为弧矢方向光束,Y为子午方向光束,其横坐标为沿光轴方向的偏离值,纵坐标为相应视场。当某视场值过大时,则该视场像质较差或存在高级像差。图8所示两方向场曲均较小,系统具有较好的焦深。畸变图用于表征不同视场光束汇聚点(实际像高)与理想像高的相对偏离量。图8所示均在1%以内,可以确保画面没有明显的变形。
请参阅图9,图9是第二实施例中的光学镜头10在物距为100mm时的光学性能的表征图。
其中,图9包括光学镜头10在物距为100mm时的轴向像差曲线图、像散场曲图以及畸变图。其中,轴向像差曲线图包括对应于系统不同波段(图示包括650.0000nm、610.0000nm、587.5618nm、555.0000nm、470.0000nm)的像差曲线,图9中示值均较小,光学镜头10的轴上像差(球差,色差等)校正较好。像散场曲图用于示意不同视场细光束汇聚点与理想成像面的偏离,X为弧矢方向光束,Y为子午方向光束,当某视场值过大时,则该视场像质较差或存在高级像差,图9所示两方向场曲均较小,系统具有较好的焦深。畸变图用于表征不同视场光束汇聚点(实际像高)与理想像高的相对偏离量,图9所示畸变均在1%以内,可以确保画面没有明显的变形。
根据图8和图9可知,第二实施例所给出的光学镜头10在物距为无穷远及物距为100mm的微距时均能够实现良好的成像品质。
在本实施例中,光学镜头10由远景切换到近景时,例如切换到微距100mm处,第一群11和第二群12之间的间距增大,对焦行程为1.18mm,对焦行程短,对焦效果好,能够实现良好的微距拍摄效果。本申请实施例中EFL为20mm,Fno为2.6,FOV为21°,本申请的光学镜头10具有长焦、大光圈的特征。
第三实施例
请结合图10和图11,图10是本申请第三实施例提供的摄像头模组100在一种工作状态时的结构示意图,图11是本申请第三实施例提供的摄像头模组100在另一种工作状态时的结构示意图。图10中为本申请第三实施例的摄像头模组100在物距为无穷远时的远景工作状态,图11为本申请第三实施例的摄像头模组100微距(100mm)拍摄时的近景工作状态。
本申请实施例中,摄像头模组100包括光学镜头10、滤光片30及感光元件20。光线依次经过光学镜头10、滤光片30后至感光元件20成像。光学镜头10包括沿光轴O依次排布的光圈STO、第一群11和第二群12。光圈STO可以位于第一透镜L1的物侧面,其他实施方式中,光圈STO也可以在第一透镜L1的像侧面或其他位置,本申请对此不做限定。
第一群11可以具有正光焦度,第一群11可以包括沿光轴O依次排列的第一透镜L1和第二透镜L2。第一透镜L1可以具有正光焦度,第一透镜L1可以包括物侧面S1和像侧面S2。第二透镜L2可以具有负光焦度,第二透镜L2可以包括物侧面S3和像侧面S4。
第二群12可以具有负光焦度,第二群12可以包括沿光轴O依次排列的第三透镜L3和光折叠元件121。第三透镜L3可以具有负光焦度,第三透镜L3可以包括物侧面S5和像侧面S6。
本实施例中,第一透镜L1可以为塑料材质,第二透镜L2可以为塑料材质,第三透镜可以为塑料材质。其他实施例中,第一透镜L1、第二透镜L2和第三透镜L3可以均为玻璃材质,或者既包括玻璃材质又有塑料材质,本申请对此不作限定。
光折叠元件121可以包括入射面S7、第一反射面S8、第二反射面S9、第三反射面S10、第四反射面S11、第五反射面S12和出射面S13。入射面S7、第二反射面S9、第四反射面S11和出射面S13可以共面连接形成一个表面,且入射面S7、第二反射面S9、第四反射面S11和出射面S13四个面之间任意相邻的两个面可以至少有部分重叠。示例性的,入射面S7和第二反射面S9可以共面,且入射面S7和第二反射面S9可以有一部分是重叠的,光学既能够从入射面S7和第二反射面S9的重叠区域透射进光折叠元件121,光线也能够在入射面S7和第二反射面S9重叠区域被反射。其他实施方式中,入射面S7、第二反射面S9、第四反射面S11和出射面S13也可以不共面,入射面S7、第二反射面S9和出射面S13中相邻的两个面也可以不重叠,本申请对此不做限定。
经过第一群11射出的光线到达感光元件20之前可在光折叠元件121内反射折叠五次。来自第一群11的光线经过第三透镜L3之后可穿过入射面S7进入光折叠元件121。在第一反射面S8处反射穿过入射面S7的光线中的至少一部分光线,光线第一次被反射;在第二反射面S9处反射从第一反射面S8反射的光线中的至少一部分光线,光线第二次被反射;在第三反射面S10处反射从第二反射面S9反射的光线中的至少一部分光线,光线第三次被反射;在第四反射面S11处反射从第三反射面S10反射的光线中的至少一部分光线,光线第四次被反射;在第五反射面S12处反射从第四反射面S11反射的光线中的至少一部分光线,光线第五次被反射,以使至少一部分光线穿过出射面S13射出光折叠元件121至感光元件20。
在本申请实施例中,光折叠元件121可以包括梯形柱状棱镜,示例性地,可以为等腰梯形柱状棱镜。第一反射面S8和第五反射面S12可以为等腰梯形的两个腰。入射面S7与第一反射面S8之间的夹角可以为30°,第五反射面S12与出射面S13之间的夹角可以为30°。其他实施例中,光折叠元件121的入射面S7与第一反射面S8之间的夹角或第五反射面S12与出射面S13之间的夹角可以为36°或45°等,本申请对此均不作限定。
第一反射面S8、第三反射面S10和第五反射面S12可以包括反射涂层,示例性的,反射涂层可包括基于薄金属层的镜面涂层或具有白色内表面的膜等,用于提高第一反射面S8、第三反射面S10和第五反射面S12反射光线的能力。
此外,滤光片30可以包括物侧面S14和像侧面S15。成像面S16(图10和图11中均未标示)位于光学镜头10的像侧,成像面为光线依次穿过光学镜头10中各镜片后形成像的载面。感光元件20位于成像面S16处。
本实施例中,第一群11和感光元件20位于光折叠元件121的同一侧,摄像头模组100由远景状态切换至微距状态时,第一群11可以沿着光轴O向光学镜头10的物侧移动,第二群12不动,或者,第二群12可以沿着光轴O向背离光学镜头10的物侧移动,第一群11不动,或者,第一群11可以沿着光轴O向光学镜头10的物侧移动,第二群12可以沿着光轴O向背离光学镜头10的物侧移动,以增大第一群11与第二群12之间的间距,实现对焦。在第三实施例中,由图10所示的远景状态到图11所示的近景状态,通过移动第一群11实现对焦。
参见表3a,表3a是第三实施例中的光学镜头10在无穷远工作状态时的各透镜和滤光片30的曲率半径、厚度、折射率、阿贝数。阿贝数也即色散系数。其中,OBJ表示光学镜头10的物面。
表3a
/>
请参见表3b,表3b是第三实施例的光学镜头10的各透镜的非球面系数。
表3b
表面 | S1 | S2 | S3 | S4 | S5 | S6 |
A4 | 0.000132851 | 0.000755036 | 0.015855 | 0.014544 | -0.00149 | -0.00166 |
A6 | 1.2339E-05 | 4.67723E-05 | -0.0017 | -0.00141 | 0.000673 | 0.000842 |
A8 | -7.7089E-07 | -1.56974E-05 | 0.000147 | 0.000118 | -0.00011 | -0.00015 |
A10 | -8.25193E-08 | 1.2867E-06 | -7.1E-06 | -4.1E-06 | 9.2E-06 | 1.31E-05 |
A12 | 3.04247E-09 | -4.674E-08 | 1.95E-07 | 7.95E-08 | -3E-07 | -4.7E-07 |
A14 | 6.63788E-10 | -2.5E-09 | ||||
A16 |
其中,A4、A6、A8、A10、A12、A14和A16等符号表示非球面系数。
本实施例中,第一透镜L1至第三透镜L3的物侧面和像侧面均为非球面,可利用但不限于以下非球面公式进行限定:
其中z(x,y)是光学表面矢高;k为圆锥系数;c为曲率半径;r为光轴方向的半径高度;r2=x2+y2;αi是多项式系数;ri是标准化径向坐标。A4、A6、A8、A10、A12、A14和A16为非球面系数。
请参阅表3c,表3c是图10所示光学镜头10在无穷远时的基本参数。f11为第一群11中第一透镜L1的焦距,f12为第一群11中第二透镜L2的焦距。
表3c
参数(mm) | F1 | F2 | f11 | f12 | EFL | 对焦行程 | ImgH |
数值 | 11.9 | -14.9 | 8.6 | -25.1 | 26 | 1.63 | 3.6 |
请参阅图12,图12是第三实施例中的光学镜头10在无穷远时的光学性能的表征图。
其中,图12包括光学镜头10的轴向像差曲线图、像散场曲图以及畸变图。其中,轴向像差曲线图包括对应于系统不同波段(图示包括650.0000nm、610.0000nm、587.5618nm、555.0000nm、470.0000nm)的像差曲线;其物理意义为,在0度视场发出的相应波长的光,通过光学系统后,相对于理想像点的偏离;其横坐标为沿光轴方向的偏离值,纵坐标为在光瞳处的归一化坐标。图12中示值均较小,光学镜头10的轴向像差(球差,色差等)校正较好。像散场曲图用于示意不同视场细光束汇聚点与理想成像面的偏离,X为弧矢方向光束,Y为子午方向光束,其横坐标为沿光轴方向的偏离值,纵坐标为相应视场。当某视场值过大时,则该视场像质较差或存在高级像差。图12所示两方向场曲均较小,系统具有较好的焦深。畸变图用于表征不同视场光束汇聚点(实际像高)与理想像高的相对偏离量。图12所示均在1%以内,可以确保画面没有明显的变形。
请参阅图13,图13是第三实施例中的光学镜头10在物距为100mm时的光学性能的表征图。
其中,图13包括光学镜头10在物距为100mm时的轴向像差曲线图、像散场曲图以及畸变图。其中,轴向像差曲线图包括对应于系统不同波段(图示包括650.0000nm、610.0000nm、587.5618nm、555.0000nm、470.0000nm)的像差曲线,图13中示值均较小,光学镜头10的轴向像差(球差,色差等)校正较好。像散场曲图用于示意不同视场细光束汇聚点与理想成像面的偏离,X为弧矢方向光束,Y为子午方向光束,当某视场值过大时,则该视场像质较差或存在高级像差,图13所示两方向场曲均较小,系统具有较好的焦深。畸变图用于表征不同视场光束汇聚点(实际像高)与理想像高的相对偏离量,图13所示畸变均在1%以内,可以确保画面没有明显的变形。
根据图12和图13可知,第三实施例所给出的光学镜头10在物距为无穷远及物距为100mm的微距时均能够实现良好的成像品质。
在本实施例中,光学镜头10由远景切换到近景时,例如切换到微距100mm处,第一群11和第二群12之间的间距增大,第一群11的对焦行程为1.63mm,对焦行程短,对焦效果好,能够实现良好的微距拍摄效果。本申请实施例中EFL为26mm,Fno为3.4,FOV为17°,本申请的光学镜头10具有长焦、大光圈的特征。
第四实施例
请结合图14和图15,图14是本申请第四实施例提供的摄像头模组100在一种工作状态时的结构示意图,图15是本申请第四实施例提供的摄像头模组100在另一种工作状态时的结构示意图。图14中为本申请第四实施例的摄像头模组100在物距为无穷远时的远景工作状态,图15为本申请第四实施例的摄像头模组100微距(100mm)拍摄时的近景工作状态。
摄像头模组100包括光学镜头10、滤光片30及感光元件20。本实施例中,光线依次经过光学镜头10、滤光片30后至感光元件20成像。光学镜头10包括沿光轴O依次排布的光圈STO、第一群11和第二群12。光圈STO可以位于第一透镜L1的物侧面,其他实施方式中,光圈STO也可以在第一透镜L1的像侧面或其他位置,本申请对此不做限定。
第一群11可以具有正光焦度,第一群11可以包括沿光轴O依次排列的第一透镜L1和第二透镜L2。第一透镜L1可以具有正光焦度,第一透镜L1可以包括物侧面S1和像侧面S2。第二透镜可以具有负光焦度,第二透镜L2可以包括物侧面S3和像侧面S4。
第二群12可以具有负光焦度,第二群12可以包括沿光轴O依次排列的第三透镜L3和光折叠元件121。第三透镜L3可以具有负光焦度,第三透镜L3可以包括物侧面S5和像侧面S6。
本实施例中,第一透镜L1为塑料材质,第二透镜L2为塑料材质,第三透镜L3为塑料材质,其他实施例中,第一透镜L1、第二透镜L2和第三透镜L3可以均为玻璃材质,或者既包括玻璃材质又有塑料材质,本申请对此不作限定。
光折叠元件121可以包括入射面S7、第一反射面S8、第二反射面S9、出射面S10。入射面S7和第二反射面S9可以共面连接形成一个表面,且入射面S7和第二反射面S9之间可以至少有部分重叠。光学既能够从入射面S7和第二反射面S9的重叠区域透射进光折叠元件121,光线也能够在入射面S7和第二反射面S9重叠区域被反射,其他实施方式中,入射面S7和第二反射面S9也可以不共面,本申请对此不做限定。
经过第一群11射出的光线到达感光元件20之前可在光折叠元件121内反射折叠两次。来自第一群11的光线经过第三透镜L3之后可穿过入射面S7进入光折叠元件121,光线中的至少一些光可到达第一反射面S8,然后在第一反射面S8处被反射,光线第一次被反射;在第二反射面S9处反射从第一反射面S8反射的光线中的至少一部分光线,光线第二次被反射,以使至少一部分光线穿过出射面S11射出光折叠元件121至感光元件20。
在本申请实施例中,光折叠元件121可以为三角形棱镜或者四边形棱镜。入射面S7与第一反射面S8之间的夹角可以为32°,第二反射面S9。其他实施例中,光折叠元件121的入射面S7与第一反射面S8之间的夹角可以为30°或45°等,本申请对此均不作限定。
第一反射面S8可以包括反射涂层,示例性的,反射涂层可包括基于薄金属层的镜面涂层或具有白色内表面的膜等,用于提高第一反射面S8反射光线的能力。
此外,滤光片30可以包括物侧面S11和像侧面S12。成像面S13(图14和图15中均标示)为光线依次穿过光学镜头10中各镜组后形成像的载面。感光元件20位于成像面S13处。
本实施例中,第一群11和感光元件20可以位于光折叠元件121的不同侧。摄像头模组100由远景状态切换至微距状态时,例如切换到对焦于微距100mm处,第一群11可以沿着光轴O向物侧移动,以增大第一群11与第二群12之间的间距,实现对焦。
参见表4a,表4a是第四实施例中的光学镜头10在无穷远工作状态时的各透镜和滤光片30的曲率半径、厚度、折射率、阿贝数。阿贝数也即色散系数。其中,OBJ表示光学镜头10的物面。
表4a
/>
请参见表4b,表4b是第四实施例的光学镜头10的各透镜的非球面系数。
表4b
表面 | S1 | S2 | S3 | S4 | S5 | S6 |
A4 | 0.000403921 | 0.00164 | -0.00389 | -0.00899 | 0.005297 | 0.006232 |
A6 | -5.88337E-05 | -0.00022 | 0.000439 | 0.000975 | 0.002203 | 0.001575 |
A8 | -1.10576E-06 | 1.04E-05 | -0.0001 | -0.00022 | -0.00059 | -0.0004 |
A10 | 9.48083E-07 | -9.6E-09 | 9.16E-06 | -1.3E-05 | 0.000105 | 6.91E-05 |
A12 | -1.82264E-07 | -5.1E-08 | 6.7E-08 | 4.81E-06 | -8.1E-06 | -5.3E-06 |
A14 | ||||||
A16 |
其中,A4、A6、A8、A10、A12、A14和A16等符号表示非球面系数。
本实施例中,第一透镜L1至第三透镜L3的各镜片的物侧面和像侧面均为非球面,可利用但不限于以下非球面公式进行限定:
其中z(x,y)是光学表面矢高;k为圆锥系数;c为曲率半径;r为光轴方向的半径高度;r2=x2+y2;αi是多项式系数;ri是标准化径向坐标。A4、A6、A8、A10、A12、A14和A16为非球面系数。
请参阅表4c,表4c是图14所示光学镜头10在无穷远时的基本参数。f11为第一群11中第一透镜L1的焦距,f12为第一群11中第二透镜L2的焦距。
表4c
参数 | F1 | F2 | f11 | f12 | EFL | 对焦行程 | ImgH |
数值 | 10.9 | -1000 | 6.36 | -9.8 | 11.5 | 1.35 | 3.6 |
请参阅图16,图16是第四实施例中的光学镜头10在无穷远时的光学性能的表征图。
其中,图16包括光学镜头10的轴向像差曲线图、像散场曲图以及畸变图。其中,轴向像差曲线图包括对应于系统不同波段(图示包括650.0000nm、610.0000nm、587.5618nm、555.0000nm、470.0000nm)的像差曲线;其物理意义为,在0度视场发出的相应波长的光,通过光学系统后,相对于理想像点的偏离;其横坐标为沿光轴方向的偏离值,纵坐标为在光瞳处的归一化坐标。图16中示值均较小,光学镜头10的轴向像差(球差,色差等)校正较好。像散场曲图用于示意不同视场细光束汇聚点与理想成像面的偏离,X为弧矢方向光束,Y为子午方向光束,其横坐标为沿光轴方向的偏离值,纵坐标为相应视场。当某视场值过大时,则该视场像质较差或存在高级像差。图16所示两方向场曲均较小,系统具有较好的焦深。畸变图用于表征不同视场光束汇聚点(实际像高)与理想像高的相对偏离量。图16所示均在1%以内,可以确保画面没有明显的变形。
请参阅图17,图17是第四实施例中的光学镜头10在物距为100mm时的光学性能的表征图。
其中,图17包括光学镜头10在物距为100mm时的轴向像差曲线图、像散场曲图以及畸变图。其中,轴向像差曲线图包括对应于系统不同波段(图示包括650.0000nm、610.0000nm、587.5618nm、555.0000nm、470.0000nm)的像差曲线,图17中示值均较小,光学镜头10的轴向像差(球差,色差等)校正较好。像散场曲图用于示意不同视场细光束汇聚点与理想成像面的偏离,X为弧矢方向光束,Y为子午方向光束,当某视场值过大时,则该视场像质较差或存在高级像差,图17所示两方向场曲均较小,系统具有较好的焦深。畸变图用于表征不同视场光束汇聚点(实际像高)与理想像高的相对偏离量,图17所示畸变均在1%以内,可以确保画面没有明显的变形。
根据图16和图17可知,第四实施例所给出的光学镜头10在物距为无穷远及物距为100mm的微距时均能够实现良好的成像品质。
第一群11和第二群12之间的间距增大,第一群11的对焦行程为1.35mm,对焦行程短,对焦效果好,能够实现良好的微距拍摄效果。本申请实施例中EFL为11.5mm,Fno为2.2,FOV为36°,本申请的光学镜头10具有长焦、大光圈的特征。
第五实施例
请结合图18和图19,图18是本申请第五实施例提供的摄像头模组100在一种工作状态时的结构示意图,图19是本申请第五实施例提供的摄像头模组100在另一种工作状态时的结构示意图。图18中为本申请第五实施例的摄像头模组100在物距为无穷远时的远景工作状态,图19为本申请第五实施例的摄像头模组100微距(68mm)拍摄时的近景工作状态。
本申请实施例中,摄像头模组100包括光学镜头10、滤光片30及感光元件20。光线依次经过光学镜头10、滤光片30后至感光元件20成像。光学镜头10包括沿光轴O依次排布的光圈STO、第一群11和第二群12。光圈STO可以位于第一透镜L1的物侧面,其他实施方式中,光圈STO也可以在第一透镜L1的像侧面或其他位置,本申请对此不做限定。
第一群11可以具有正光焦度,第一群11可以包括沿光轴O依次排列的第一透镜L1和第二透镜L2。第一透镜L1可以具有正光焦度,第一透镜L1包括物侧面S1和像侧面S2。第二透镜可以具有负光焦度,第二透镜L2包括物侧面S3和像侧面S4。
第二群12可以具有负光焦度,第二群12包括沿光轴O依次排列的第三透镜L3和光折叠元件121。第三透镜L3可以具有负光焦度,第三透镜L3可以包括物侧面S5和像侧面S6。
本实施例中,第一透镜L1为塑料材质,第二透镜L2为塑料材质,第三透镜为塑料材质,其他实施例中,第一透镜L1、第二透镜L2和第三透镜L3可以均为玻璃材质,或者既包括玻璃材质又有塑料材质,本申请对此不作限定。
光折叠元件121可以包括入射面S7、第一反射面S8、第一面S9、第二面S10、第二反射面S11和出射面S12。入射面S7和出射面S12可以共面,其他实施方式中,入射面S7和出射面S12也可以不共面,本申请对此不做限定。
经过第一群11射出的光线到达感光元件20之前可在光折叠元件121内反射折叠两次。来自第一群11的光线经过第三透镜L3之后可穿过入射面S7进入光折叠元件121。光线中的至少一部分光线可到达第一反射面S8,然后在第一反射面S8处被反射,光线第一次被反射;从第一反射面S8反射的光线中的至少一些光可穿过第一面S9;穿过第一面S9的光线中的至少一部分光线可到达第二面S10并穿过第二面S10;穿过第二面S10的光线中的至少一部分光线可到达第二反射面S11,并在第二反射面S11处被反射,光线第二次被反射。从第二反射面S11反射的光线中的至少一部分光线可到达出射面S12,并穿过出射面S12射出光折叠元件121并入射至感光元件20上成像。
在本申请实施例中,光折叠元件121可以为等腰梯形棱镜,可以理解的,从等腰梯形棱镜来看,入射面S7和出射面S12连接形成的表面为梯形的长边,第一反射面S8和第二反射面S11可以为等腰梯形的两个腰,入射面S7与第一反射面S8之间的夹角可以为45°,第二反射面S11与出射面S12之间的夹角可以为45°。其他实施方式中,入射面S7与第一反射面S8之间的夹角或第二反射面S11与出射面S12之间的夹角也可以为30°或者40°等。
第一反射面S8和第二反射面S11可以包括反射涂层,示例性的,反射涂层可包括基于薄金属层的镜面涂层或具有白色内表面的膜等,用于提高第一反射面S8和第二反射面S11反射光线的能力。
此外,滤光片30包括物侧面S13和像侧面S14。成像面S15(图18和图19中均未标示)位于光学镜头10中所有镜组的像侧,成像面S15为光线依次穿过光学镜头10中各镜片后形成像的载面。感光元件20位于成像面S15处。
本实施例中,第一群11与感光元件20位于光折叠元件121的同一侧。摄像头模组100由远景状态切换至微距状态时,第一群11可以沿着光轴O向光学镜头10的物侧移动,第二群12不动,或者,第二群12可以沿着光轴O向背离光学镜头10的物侧移动,第一群11不动,或者,第一群11可以沿着光轴O向光学镜头10的物侧移动,第二群12可以沿着光轴O向背离光学镜头10的物侧移动,增大第一群11与第二群12之间的间距,实现对焦。在第五实施例中,由图18所示的远景状态到图19所示的近景状态,可以通过移动第一群11实现对焦。
参见表5a,表5a是第五实施例中的光学镜头10在无穷远工作状态时的各透镜和滤光片30的曲率半径、厚度、折射率、阿贝数。阿贝数也即色散系数。其中,OBJ表示光学镜头10的物面。
表5a
请参见表5b,表5b是第五实施例的光学镜头10的各透镜的非球面系数。
表5b
其中,A4、A6、A8、A10、A12、A14和A16等符号表示非球面系数。
本实施例中,第一透镜L1、第二透镜L2和第三透镜L3的各镜片的物侧面和像侧面均为非球面,可利用但不限于以下非球面公式进行限定:
其中z(x,y)是光学表面矢高;k为圆锥系数;c为曲率半径;r为光轴方向的半径高度;r2=x2+y2;αi是多项式系数;ri是标准化径向坐标。A4、A6、A8、A10、A12、A14和A16为非球面系数。
请参阅表5c,表5c是图18所示光学镜头10在无穷远时的基本参数。表5c中f11为第一群11中第一透镜L1的焦距,f12为第一群11中第二透镜L2的焦距。
表5c
参数(mm) | F1 | F2 | f11 | f12 | EFL | 对焦行程 | ImgH |
数值 | 7.96 | -9.2 | 5.5 | -14.2 | 17.2 | 1.07 | 3.6 |
请参阅图20,图20是第五实施例中的光学镜头10在无穷远时的光学性能的表征图。
其中,图20包括光学镜头10的轴向像差曲线图、像散场曲图以及畸变图。其中,轴向像差曲线图包括对应于系统不同波段(图示包括650.0000nm、610.0000nm、587.5618nm、555.0000nm、470.0000nm)的像差曲线;其物理意义为,在0度视场发出的相应波长的光,通过光学系统后,相对于理想像点的偏离;其横坐标为沿光轴方向的偏离值,纵坐标为在光瞳处的归一化坐标。图20中示值均较小,光学镜头10的轴向像差(球差,色差等)校正较好。像散场曲图用于示意不同视场细光束汇聚点与理想成像面的偏离,X为弧矢方向光束,Y为子午方向光束,其横坐标为沿光轴方向的偏离值,纵坐标为相应视场。当某视场值过大时,则该视场像质较差或存在高级像差。图20所示两方向场曲均较小,系统具有较好的焦深。畸变图用于表征不同视场光束汇聚点(实际像高)与理想像高的相对偏离量。图20所示均在1%以内,可以确保画面没有明显的变形。
请参阅图21,图21是第五实施例中的光学镜头10在物距为68mm时的光学性能的表征图。
其中,图21包括光学镜头10在物距为68mm时的轴向像差曲线图、像散场曲图以及畸变图。其中,轴向像差曲线图包括对应于系统不同波段(图示包括650.0000nm、610.0000nm、587.5618nm、555.0000nm、470.0000nm)的像差曲线,图21中示值均较小,光学镜头10的轴向像差(球差,色差等)校正较好。像散场曲图用于示意不同视场细光束汇聚点与理想成像面的偏离,X为弧矢方向光束,Y为子午方向光束,当某视场值过大时,则该视场像质较差或存在高级像差,图21所示两方向场曲均较小,系统具有较好的焦深。畸变图用于表征不同视场光束汇聚点(实际像高)与理想像高的相对偏离量,图21所示畸变均在1%以内,可以确保画面没有明显的变形。
根据图20和图21可知,第五实施例所给出的光学镜头10在物距为无穷远及物距为68mm的微距时均能够实现良好的成像品质。
在本实施例中,光学镜头10由远景切换到近景时,例如切换到对焦于微距68mm处,第一群11和第二群12之间的间距增大,第一群11的对焦行程为1.07mm,对焦行程短,对焦效果好,能够实现良好的微距拍摄效果。本申请实施例中EFL为17.2mm,Fno为2.2,FOV为24.4°,本申请的光学镜头10具有长焦、大光圈的特征。
第六实施例
请结合图22和图23,图22是本申请第六实施例提供的摄像头模组100在一种工作状态时的结构示意图,图23是本申请第六实施例提供的摄像头模组100在另一种工作状态时的结构示意图。图22中为本申请第六实施例的摄像头模组100在物距为无穷远时的远景工作状态,图23为本申请第六实施例的摄像头模组100微距(68mm)拍摄时的近景工作状态。
本申请实施例中,摄像头模组100包括光学镜头10、滤光片30及感光元件20。光线依次经过光学镜头10、滤光片30后至感光元件20成像。光学镜头10包括沿光轴O自物侧到像侧依次排布的光圈STO、第一群11和第二群12。光圈STO可以位于第一透镜L1的物侧面,其他实施方式中,光圈STO也可以在第一透镜L1的像侧面或其他位置,本申请对此不做限定。
第一群11可以具有正光焦度,第一群11可以包括沿光轴O依次排列的第一透镜L1和第二透镜L2。第一透镜L1可以具有正光焦度,第一透镜L1可以包括物侧面S1和像侧面S2。第二透镜可以具有负光焦度,第二透镜L2可以包括物侧面S3和像侧面S4。
第二群12可以具有负光焦度,第二群12可以包括沿光轴O依次排列的第三透镜L3和光折叠元件121。第三透镜L3可以具有负光焦度,第三透镜L3可以包括物侧面S5和像侧面S6。
本实施例中,第一透镜L1为塑料材质,第二透镜L2为塑料材质,第三透镜为塑料材质,其他实施例中,第一透镜L1、第二透镜L2和第三透镜L3可以均为玻璃材质,或者既包括玻璃材质又有塑料材质,本申请对此不作限定。
光折叠元件121可以包括入射面S7、第一反射面S8、第一面S9、第二面S10、第二反射面S11和出射面S12。经过第一群11射出的光线到达感光元件20之前可在光折叠元件121内反射折叠两次。来自第一群11的光线经过第三透镜L3之后可穿过入射面S7进入光折叠元件121。光线中的至少一部分光线可到达第一反射面S8,然后在第一反射面S8处被反射,光线第一次被反射。从第一反射面S8反射的光线中的至少一些光可穿过第一面S9。穿过第一面S9的光线中的至少一部分光线可到达第二面S10并穿过第二面S10,穿过第二面S10的光线中的至少一部分光线可到达第二反射面S11,并在第二反射面S11处被反射,光线第二次被反射。从第二反射面S11反射的光线中的至少一部分光线可到达出射面S12,并穿过出射面S12射出光折叠元件121并入射至感光元件20上成像。
在本申请实施例中,光折叠元件121可以为平行四边形棱镜,入射面S7与出射面S12平行,第一反射面S8和第二反射面S11可以平行,入射面S7与第一反射面S8之间的夹角可以为45°,第二反射面S11与出射面S12之间的夹角可以为45°。其他实施方式中,入射面S7与第一反射面S8之间的夹角或第二反射面S11与出射面S12之间的夹角也可以为30°或者40°等。
第一反射面S8和第二反射面S11可以包括反射涂层,示例性的,反射涂层可包括基于薄金属层的镜面涂层或具有白色内表面的膜等,用于提高第一反射面S8和第二反射面S11反射光线的能力。
此外,滤光片30可以包括物侧面S13和像侧面S14。成像面S15(图22和图23中均标示)位于光学镜头10中所有镜组的像侧,成像面S15为光线依次穿过光学镜头10中各镜片后形成像的载面。感光元件20位于成像面S15处。
本实施例中,第一群11与感光元件20位于光折叠元件121的不同侧。摄像头模组100由远景状态切换至微距状态时,第一群11可以沿着光轴O向光学镜头10的物侧移动,第二群12不动,增大第一群11与第二群12之间的间距,以实现对焦。
参见表6a,表6a是第六实施例中的光学镜头10在无穷远工作状态时的各透镜和滤光片30的曲率半径、厚度、折射率、阿贝数。阿贝数也即色散系数。其中,OBJ表示光学镜头10的物面。
表6a
请参见表6b,表6b是第六实施例的光学镜头10的各透镜的非球面系数。
表6b
/>
其中,A4、A6、A8、A10、A12、A14和A16等符号表示非球面系数。
本实施例中,第一透镜L1、第二透镜L2和第三透镜L3的各镜片的物侧面和像侧面均为非球面,可利用但不限于以下非球面公式进行限定:
其中z(x,y)是光学表面矢高;k为圆锥系数;c为曲率半径;r为光轴方向的半径高度;r2=x2+y2;αi是多项式系数;ri是标准化径向坐标。A4、A6、A8、A10、A12、A14和A16为非球面系数。
请参阅表6c,表6c是图22所示光学镜头10在无穷远时的基本参数。表6c中f11为第一群11中第一透镜L1的焦距,f12为第一群11中第二透镜L2的焦距。
表6c
参数(mm) | F1 | F2 | f11 | f12 | EFL | 对焦行程 | ImgH |
数值 | 7.96 | -9.2 | 5.5 | -14.2 | 17.2 | 1.07 | 3.6 |
请参阅图24,图24是第六实施例中的光学镜头10在无穷远时的光学性能的表征图。
其中,图24包括光学镜头10的轴向像差曲线图、像散场曲图以及畸变图。其中,轴向像差曲线图包括对应于系统不同波段(图示包括650.0000nm、610.0000nm、587.5618nm、555.0000nm、470.0000nm)的像差曲线;其物理意义为,在0度视场发出的相应波长的光,通过光学系统后,相对于理想像点的偏离;其横坐标为沿光轴方向的偏离值,纵坐标为在光瞳处的归一化坐标。图24中示值均较小,光学镜头10的轴向像差(球差,色差等)校正较好。像散场曲图用于示意不同视场细光束汇聚点与理想成像面的偏离,X为弧矢方向光束,Y为子午方向光束,其横坐标为沿光轴方向的偏离值,纵坐标为相应视场。当某视场值过大时,则该视场像质较差或存在高级像差。图24所示两方向场曲均较小,系统具有较好的焦深。畸变图用于表征不同视场光束汇聚点(实际像高)与理想像高的相对偏离量。图24所示均在1%以内,可以确保画面没有明显的变形。
请参阅图25,图25是第六实施例中的光学镜头10在物距为68mm时的光学性能的表征图。
其中,图25包括光学镜头10在物距为68mm时的轴向像差曲线图、像散场曲图以及畸变图。其中,轴向像差曲线图包括对应于系统不同波段(图示包括650.0000nm、610.0000nm、587.5618nm、555.0000nm、470.0000nm)的像差曲线,图25中示值均较小,光学镜头10的轴向像差(球差,色差等)校正较好。像散场曲图用于示意不同视场细光束汇聚点与理想成像面的偏离,X为弧矢方向光束,Y为子午方向光束,当某视场值过大时,则该视场像质较差或存在高级像差,图25所示两方向场曲均较小,系统具有较好的焦深。畸变图用于表征不同视场光束汇聚点(实际像高)与理想像高的相对偏离量,图25所示畸变均在1%以内,可以确保画面没有明显的变形。
根据图24和图25可知,第六实施例所给出的光学镜头10在物距为无穷远及物距为68mm的微距时均能够实现良好的成像品质。
在本实施例中,光学镜头10由远景切换到近景时,例如切换到对焦于微距68mm处,第一群11和第二群12之间的间距增大,第一群11的对焦行程为1.07mm,对焦行程短,对焦效果好,能够实现良好的微距拍摄效果。本申请实施例中EFL为17.2mm,Fno为2.2,FOV为24.4°,本申请的光学镜头10具有长焦、大光圈的特征。
以上所述,以上实施例仅用以说明本申请的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。在不冲突的情况下,本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
Claims (15)
1.一种光学镜头(10),其特征在于,包括第一群(11)和第二群(12),所述第一群(11)的光焦度与所述第二群(12)的光焦度相反;
所述第一群(11)包括至少两片透镜;
所述第二群(12)包括至少一片透镜和光折叠元件(121),所述第二群(12)的所述透镜位于所述第一群(11)和所述光折叠元件(121)之间,射出所述第一群(11)的光线依次经过所述第二群(12)的所述透镜及所述光折叠元件(121),所述光线在所述光折叠元件(121)内发生多次反射;
所述第一群(11)和/或所述第二群(12)为对焦镜组,在所述光学镜头(10)从远景到近景的对焦过程中,所述第一群(11)和所述第二群(12)之间的间距增大;所述光学镜头(10)满足下列关系式:
FOV<50°,
FOV为所述光学镜头(10)在物距为无穷远时的视场角。
2.根据权利要求1所述的光学镜头(10),其特征在于,所述第二群(12)包括至少一片具有负光焦度的透镜。
3.根据权利要求1或2所述的光学镜头(10),其特征在于,所述第一群(11)具有正光焦度,所述第二群(12)具有负光焦度。
4.根据权利要求1至3任一项所述的光学镜头(10),其特征在于,所述第一群(11)包括第一透镜(L1)和第二透镜(L2),所述第二群(12)包括第三透镜(L3),所述第一透镜(L1)、所述第二透镜(L2)和所述第三透镜(L3)依次排列,所述第一透镜(L1)具有正光焦度,所述第二透镜(L2)具有负光焦度,所述第三透镜(L3)具有负光焦度。
5.根据权利要求1至4任一项所述的光学镜头(10),其特征在于,所述光学镜头(10)的所述第一群(11)的焦距F1和所述光学镜头(10)的有效焦距EFL,满足下列关系式:
F1/EFL≤0.9。
6.根据权利要求1至5任一项所述的光学镜头(10),其特征在于,所述光学镜头(10)的所述第二群(12)的焦距F2和所述光学镜头(10)的有效焦距EFL,满足下列关系式:
F2/EFL>-1。
7.根据权利要求1至6任一项所述的光学镜头(10),其特征在于,所述第一群(11)包括至少一片具有正光焦度的透镜,所述第一群(11)中至少一片具有正光焦度的所述透镜与所述光学镜头(10)的有效焦距的比值小于1。
8.根据权利要求1至7任一项所述的光学镜头(10),其特征在于,所述光学镜头(10)满足下列关系式:
ImgH>2mm,
ImgH为所述光学镜头(10)的最大像高。
9.根据权利要求1至8任一项所述的光学镜头(10),其特征在于,所述第一群(11)包括至少一片阿贝数小于40的透镜。
10.根据权利要求1至9任一项所述的光学镜头(10),其特征在于,所述光学镜头(10)满足下列关系式:
Fno<3.6,
Fno为所述光学镜头(10)的光圈数。
11.根据权利要求1至10任一项所述的光学镜头(10),其特征在于,所述第一群(11)包括具有正光焦度的透镜,所述第一群(11)中焦距最小的具有正光焦度的透镜的材质为玻璃。
12.根据权利要求1至11任一项所述的光学镜头(10),其特征在于,所述第二群(12)中的所述透镜的阿贝数与所述光折叠元件(121)的阿贝数不同。
13.根据权利要求1至12任一项所述的光学镜头(10),其特征在于,经过所述第一群(11)的光轴的光线在所述光折叠元件(121)中的光路长度大于最大像高的两倍。
14.一种摄像头模组(100),其特征在于,包括感光元件(20)和如权利要求1至13中任一项所述的光学镜头(10),所述感光元件(20)位于所述光学镜头(10)的像侧。
15.一种电子设备(1000),其特征在于,包括图像处理器(200)和权利要求14所述的摄像头模组(100),所述图像处理器(200)与所述摄像头模组(100)通信连接,所述图像处理器(200)用于从所述摄像头模组(100)获取图像数据,并处理所述图像数据。
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2022
- 2022-11-25 CN CN202211489345.9A patent/CN118091906A/zh active Pending
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