CN209388022U - 自动变焦望远镜头 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种自动变焦望远镜头，其技术要点是，由物侧到像侧依序包含：自动变焦光学元件Tlens；物侧面和像侧面均为凸面且具有正折射力的第一透镜P1；具有负折射力的第二透镜P2；具有正折射力的第三透镜P3；物侧面和像侧面均为凹面且具有负折射力的第四透镜P4；像侧面近轴处为凹面且具有负折射力的第五透镜P5；所述自动变焦光学元件Tlens的物侧面S1和像侧面S2在通电情况下实现曲率的改变，所述第三透镜P3的物面侧设有光阑。解决现有数码变焦镜头在拍摄远处物体清晰度分辨率低的问题，不但满足了高像素解析力的硬性指标要求，而且填补了手机镜头在自动变焦及望远方面的空缺，体积小，视野好，节约手机电量。

Description

自动变焦望远镜头

技术领域

本实用新型涉及光学成像系统，特别是一种自动变焦望远镜头，适用于作为全面屏、刘海屏的高像素手机后置镜头。

背景技术

随着智能手机拍摄功能和拍摄模式的不断创新，人们对手机后置摄像头拍摄功能的需求已经不仅仅的局限于高像素、广角、大光圈，而是向着更新颖的方向--望远端发展。

目前，由于手机尺寸所限，绝大多数手机摄像头只能实现数码变焦，而无法实现光学变焦。通过手机本身的数码变焦功能拍摄远处物体时，清晰度分辨率则大打折扣。

发明内容

本实用新型的目的是为了提供一种解决现有数码变焦镜头在拍摄远处物体清晰度分辨率低的问题的自动变焦望远镜头，不但满足了高像素解析力的硬性指标要求，而且填补了手机镜头在自动变焦及望远方面的空缺，体积小，视野好，节约手机电量。

本实用新型的技术方案是：

一种自动变焦望远镜头，其技术要点是，由物侧到像侧依序包含：自动变焦光学元件Tlens；物侧面和像侧面均为凸面且具有正折射力的第一透镜P1；具有负折射力的第二透镜P2；具有正折射力的第三透镜P3；物侧面和像侧面均为凹面且具有负折射力的第四透镜P4；像侧面近轴处为凹面且具有负折射力的第五透镜P5；所述自动变焦光学元件Tlens的物侧面S1和像侧面S2在通电情况下实现曲率的改变，所述第三透镜P3的物面侧设有光阑。

上述的自动变焦望远镜头，还满足以下的条件式：

0.15<IH/TTL<0.25

|R|≤2.5×10⁴

|R＂|<76

其中，IH为总像高，TTL为自动变焦望远镜头的光学总长，R为物距无穷远时Tlens的曲率半径，R＂为物距100mm时Tlens的曲率半径。

上述的自动变焦望远镜头，还满足以下的条件式：

-0.2<(R1+R2)/(R1-R2)<-0.1

1.4<(R3+R4)/(R3-R4)<2.3

其中，R1、R2分别为第一透镜P1的物侧面、像侧面的曲率半径，R3、R4分别为第五透镜P5的物侧面与像侧面的曲率半径。

上述的自动变焦望远镜头，还满足以下条件式：

0.5<Y1/IH<1.3

其中，Y1为第一透镜P1的像侧面有效通光口径，IH为总像高。

上述的自动变焦望远镜头，还满足以下条件式：

12.5<CT1/CT2<15.8

0.3<CT3/CT4<0.9

其中，CT1为第一透镜P1的中心厚度，CT2为第一透镜P1和第二透镜P2在光轴上的空气间距，CT3为第四透镜P4的中心厚度，CT4为第四透镜P4和第五透镜P5在光轴上的空气间距。

上述的自动变焦望远镜头，还满足以下条件式：

ET1+ET2+ET3<1.2mm

其中，ET1为第一透镜P1的边缘厚度，ET2为第一透镜P1到第二透镜P2的边缘空气间隔，ET3为第二透镜P2的边缘厚度。

上述的自动变焦望远镜头，还满足以下条件式：

0.25<f1/f<0.35

-0.4<f2/f<-0.3

-1.5<f4/f<-1.4

其中，f1为第一透镜P1的焦距,f2为第二透镜P2的焦距，f4为第四透镜P4的焦距，f为自动变焦望远镜头的焦距。

上述的自动变焦望远镜头，还满足以下条件式：

FBL/TTL<0.65

其中，FBL为自动变焦望远镜头的后焦，TTL为自动变焦望远镜头的光学总长。

上述的自动变焦望远镜头，所述第一透镜P1、第二透镜P2、第三透镜P3、第四透镜P4和第五透镜P5均采用偶次非球面塑料镜片，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

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。

本实用新型的有益效果是：

1、采用能够在通电情况下自动对焦的自动变焦光学元件Tlens，对其加以很小的电压可以改变镜片的曲率以此可以替代传统的马达对焦方式，与此同时，搭配五片式透镜结构的望远光学系统，填补了手机镜头在自动变焦及望远方面的空缺，解决了现有数码变焦镜头在拍摄远处物体清晰度分辨率低的问题，在物距100mm～∞范围内，通过Tlens的自动变焦，镜片曲率的改变可实现镜头的高解析力，满足了高像素解析力的硬性指标要求，有较好的望远视野，匹配高像素芯片解析力可达千万。

2、采用Tlens+5片非球面塑料镜片，可以实现镜头总长不大于12mm，镜头FOV小于23°，减小镜头的整体体积，节约手机电量。

附图说明

图1是本实用新型的二维结构示意图；

图2是本实用新型的光路图(对应实施例1)；

图3是本实用新型实施例1望远镜头的色差图；

图4是本实用新型实施例1望远镜头的像散场曲特征曲线；

图5是本实用新型实施例1望远镜头的光学畸变曲线；

图6是本实用新型的光路图(对应实施例2)；

图7是本实用新型实施例2望远镜头的色差图；

图8是本实用新型实施例2望远镜头的像散场曲特征曲线；

图9是本实用新型实施例2望远镜头的光学畸变曲线。

具体实施方式

实施例1

参见图1、图2，该自动变焦望远镜头，由物侧到像侧依序包含：自动变焦光学元件Tlens；物侧面和像侧面均为凸面且具有正折射力的第一透镜P1；物侧面近轴处为凹面、像侧面为凹面且具有负折射力的第二透镜P2；物侧面和像侧面均为凸面且具有正折射力的第三透镜P3；物侧面和像侧面近轴处均为凹面且具有负折射力的第四透镜P4；物侧面近轴处为凸面、像侧面近轴处为凹面且具有负折射力的第五透镜P5。

所述自动变焦光学元件Tlens的物侧面S1和像侧面S2在通电情况下实现曲率的改变，所述第三透镜P3的物面侧设有光阑。

该自动变焦望远镜头，还满足以下的条件式：

0.15<IH/TTL<0.25

|R|≤2.5×10⁴

|R＂|<76

-0.2<(R1+R2)/(R1-R2)<-0.1

1.4<(R3+R4)/(R3-R4)<2.3

0.5<Y1/IH<1.3

12.5<CT1/CT2<15.8

0.3<CT3/CT4<0.9

ET1+ET2+ET3<1.2mm

0.25<f1/f<0.35

-0.4<f2/f<-0.3

-1.5<f4/f<-1.4

FBL/TTL<0.65

其中，IH为总像高，TTL为自动变焦望远镜头的光学总长，R为物距无穷远时Tlens的曲率半径，R＂为物距100mm时Tlens的曲率半径，R1、R2分别为第一透镜P1的物侧面、像侧面的曲率半径，R3、R4分别为第五透镜P5的物侧面与像侧面的曲率半径，Y1为第一透镜P1的像侧面有效通光口径，CT1为第一透镜P1的中心厚度，CT2为第一透镜P1和第二透镜P2在光轴上的空气间距，CT3为第四透镜P4的中心厚度，CT4为第四透镜P4和第五透镜P5在光轴上的空气间距，ET1为第一透镜P1的边缘厚度，ET2为第一透镜P1到第二透镜P2的边缘空气间隔，ET3为第二透镜P2的边缘厚度，f1为第一透镜P1的焦距,f2为第二透镜P2的焦距，f4为第四透镜P4的焦距，f为自动变焦望远镜头的焦距，FBL为自动变焦望远镜头的后焦。

该自动变焦望远镜头，所述第一透镜P1、第二透镜P2、第三透镜P3、第四透镜P4和第五透镜P5均采用偶次非球面塑料镜片，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

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。

本实施例中，镜头的设计参数请参照表1(a)和表1(b)。

表1(a)

表1(b)

上表中：表面序号8为P1物侧面，表面序号9为P1像侧面；表面序号10为P2物侧面，表面序号11为P2像侧面；表面序号13为P3物侧面，表面序号14为P3像侧面；表面序号15为P4物侧面，表面序号16为P4像侧面；表面序号17为P5物侧面，表面序号18为P5像侧面。

本实施例中，全视场角为23°，FNO.值为3.4。

IH＝2.5mm；TTL＝12mm；IH/TTL＝0.208；

物距为无穷远，Tlens曲率半径的值R＝-2.5×10⁴。

R1＝4.874；R2＝-6.317；(R1+R2)/(R1-R2)＝-0.129；

R3＝13.454；R4＝4.037；(R3+R4)/(R3-R4)＝1.857；

Y1＝2.2；Y1/IH＝0.88；

CT1＝1.038；CT2＝0.066；CT3＝0.442；CT4＝0.99；

CT1/CT2＝15.7；CT3/CT4＝0.446；

ET1＝0.433mm；ET2＝0.306mm；ET1+ET2+ET3＝1.18mm；

f＝13.8；f1＝4.262；f2＝-5.1；f4＝-19.979；

f1/f＝0.3088；f2/f＝-0.37；f4/f＝-1.45；

FBL＝6.487；FBL/TTL＝0.54。

参见图2，该望远镜头的镜片形状旋转对称，便于成型生产加工。而且镜片间距合理，便于后期的结构设计。

参见图3，是本实施例中望远镜头的色差图，反映系统对色差的校正情况，其曲线靠近中心的Y轴，证明系统的色差小，成像的分辨率好。

参见图4，是本实施例中望远镜头的像散场曲特征曲线，小视场角镜头的场曲校正的很好，成像没有呈现边缘模糊现象。

参见图5，是本实施例中望远镜头的光学畸变曲线，曲线靠近Y轴，说明畸变小，成像的质量好。

实施例2

本实施例中，镜头的结构组成同实施例1，镜头的设计参数请参照表2(a)和表2(b)。

表2(a)

表2(b)

本实施例，物距为100mm，Tlens曲率半径的值R＂为-75.35。全视场角为23°，FNO.值为3.4，光学总长TTL为12mm。其他同实施例1。

参见图6，该望远镜头的镜片形状旋转对称，便于成型生产加工。而且镜片间距合理，便于后期的结构设计。

参见图7，是本实施例中望远镜头的色差图，反映系统对色差的校正情况，其曲线靠近中心的Y轴，证明系统的色差小，成像的分辨率好。

参见图8，是本实施例中望远镜头的像散场曲特征曲线，小视场角镜头的场曲校正的很好，成像没有呈现边缘模糊现象。

参见图9，是本实施例中望远镜头的光学畸变曲线，曲线靠近Y轴，说明畸变小，成像的质量好。

Claims (9)

1.一种自动变焦望远镜头，其特征在于，由物侧到像侧依序包含：自动变焦光学元件Tlens；物侧面和像侧面均为凸面且具有正折射力的第一透镜P1；具有负折射力的第二透镜P2；具有正折射力的第三透镜P3；物侧面和像侧面均为凹面且具有负折射力的第四透镜P4；像侧面近轴处为凹面且具有负折射力的第五透镜P5；所述自动变焦光学元件Tlens的物侧面S1和像侧面S2在通电情况下实现曲率的改变，所述第三透镜P3的物面侧设有光阑。

2.根据权利要求1所述的自动变焦望远镜头，其特征在于，还满足以下的条件式：

0.15<IH/TTL<0.25

|R|≤2.5×10⁴

|R＂|<76

其中，IH为总像高，TTL为自动变焦望远镜头的光学总长，R为物距无穷远时Tlens的曲率半径，R＂为物距100mm时Tlens的曲率半径。

3.根据权利要求1所述的自动变焦望远镜头，其特征在于，还满足以下的条件式：

-0.2<(R1+R2)/(R1-R2)<-0.1

1.4<(R3+R4)/(R3-R4)<2.3

其中，R1、R2分别为第一透镜P1的物侧面、像侧面的曲率半径，R3、R4分别为第五透镜P5的物侧面与像侧面的曲率半径。

4.根据权利要求1所述的自动变焦望远镜头，其特征在于，还满足以下的条件式：

0.5<Y1/IH<1.3

其中，Y1为第一透镜P1的像侧面有效通光口径，IH为总像高。

5.根据权利要求1所述的自动变焦望远镜头，其特征在于，还满足以下的条件式：

12.5<CT1/CT2<15.7

0.3<CT3/CT4<0.9

其中，CT1为第一透镜P1的中心厚度，CT2为第一透镜P1和第二透镜P2在光轴上的空气间距，CT3为第四透镜P4的中心厚度，CT4为第四透镜P4和第五透镜P5在光轴上的空气间距。

6.根据权利要求1所述的自动变焦望远镜头，其特征在于，还满足以下的条件式：

ET1+ET2+ET3<1.2mm

其中，ET1为第一透镜P1的边缘厚度，ET2为第一透镜P1到第二透镜P2的边缘空气间隔，ET3为第二透镜P2的边缘厚度。

7.根据权利要求1所述的自动变焦望远镜头，其特征在于，还满足以下的条件式：

0.25<f1/f<0.35

-0.4<f2/f<-0.3

-1.5<f4/f<-1.4

其中，f1为第一透镜P1的焦距,f2为第二透镜P2的焦距，f4为第四透镜P4的焦距，f为自动变焦望远镜头的焦距。

8.根据权利要求1所述的自动变焦望远镜头，其特征在于，还满足以下的条件式：

FBL/TTL<0.65

其中，FBL为自动变焦望远镜头的后焦，TTL为自动变焦望远镜头的光学总长。

9.根据权利要求1所述的自动变焦望远镜头，其特征在于，还满足以下的条件式：

所述第一透镜P1、第二透镜P2、第三透镜P3、第四透镜P4和第五透镜P5均采用偶次非球面塑料镜片，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

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。