CN210109453U - 一种小头式大视场角镜头 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种小头式大视场角镜头，其技术要点是：从物侧至像侧沿光轴依序包含：光阑；一具正折射力且物侧面和像侧面于光轴处均为凸面的第一透镜L1；一具负折射力且物侧面于光轴处为凹面、像侧面于光轴处为凸面的第二透镜L2；一具正折射力且物侧面于光轴处为凸面的第三透镜L3。其前端尺寸小，头部外径小，视场角大,主光线角度较小，主要是拍摄景深，与高像素镜头搭配成双摄提高画质品质。
Description
技术领域
本实用新型涉及光学镜头，特别是一种小头式大视场角镜头，视场角FOV>85°，主光线角度CRA最大21°，长焦距，可以与高像素镜头搭配辅摄，适用于极窄边框手机。
背景技术
近年来，随着智能手机的兴起、技术的发展以及用户多样化需求的增多，现在手机摄像组已经发展为双摄或者三摄，为获得较佳的成像品质和满足手机大占屏比的要求，对镜头尺寸的要求越高，需要能适应极窄边框，同时要求光学系统对成像品质的要求不断提高的情况下，采用双摄镜头，辅摄镜头通过取景深增强画质。
发明内容
本实用新型的目的是为了提供一种适应目前智能手机上述需求的小头式大视场角镜头，前端尺寸小，头部外径小，视场角大,主光线角度较小，主要是拍摄景深，与高像素镜头搭配成双摄提高画质品质。
本实用新型的技术方案是：
一种小头式大视场角镜头，其技术要点是：从物侧至像侧沿光轴依序包含：光阑；一具正折射力且物侧面和像侧面于光轴处均为凸面的第一透镜L1；一具负折射力且物侧面于光轴处为凹面、像侧面于光轴处为凸面的第二透镜L2；一具正折射力且物侧面于光轴处为凸面的第三透镜L3；且满足如下条件式：
ct1≥0.71mm；
et22/ct22≥6.096；
sag22/d31≤-0.29；
ct1/ttl≥0.245；
0.542mm≤ct1+sag12≤0.62mm；
其中，et22为第二透镜像侧面边缘到第三透镜物侧面边缘的水平距离，ct22为第二透镜和第三透镜在光轴上的间隔，ct1为第一透镜中心厚度，ttl为第一透镜中心顶点到像面的距离，sag12为第一透镜像侧面边缘的矢高，sag22为第二透镜像侧面边缘的矢高，d31为第三透镜物侧面的半孔径。
上述的小头式大视场角镜头，还满足如下条件式：
f1/f≥0.722；
其中，f为小头式大视场角镜头的有效焦距，f1为第一透镜的有效焦距。保障镜头的视场角FOV>85°，第一透镜有效焦距小，有利于镜头的广角化和缩短距离，再利用第二透镜的负折射力补正第一透镜的像差，优选上式范围。
上述的小头式大视场角镜头，还满足如下条件式：
-0.354≤sag12/d21≤-0.33；
其中，sag12为第一透镜像侧面边缘的矢高，d21为第二透镜像侧面的半孔径。通过上式，合理的控制第二透镜的形状，降低敏感度，使得第二透镜能有效的降低系统的球差和像散。
上述的小头式大视场角镜头，还满足如下条件式：
-3.412≤f2/ct2≤-2.951；
其中，f2为第二透镜的有效焦距，ct2为第二透镜中心厚度。通过约束第二透镜的有效焦距和中心厚度比值，能合理的保证第二透镜的加工性，以及第二透镜对第一透镜球差的补偿，使系统有良好的成像性能。
上述的小头式大视场角镜头，还满足如下条件式：
3.181≤ct1/ct2≤3.524；
其中，ct1为第一透镜中心厚度，ct2为第二透镜中心厚度。镜片中心的厚度影响系统的光焦度，通过控制ct1与ct2的比值，控制各视场畸变量，从而提升系统的像质。
上述的小头式大视场角镜头，还满足如下条件式：
f2/f3≤-0.7；
其中，f2为第二透镜的有效焦距，f3为第三透镜的有效焦距。通过合理控制第二透镜有效焦距f2和第三透镜有效焦距f3的比值，能够控制第二至第三透镜像差的贡献量，并与第一至第三透镜产生的像差进行平衡，降低系统的整体像差。
上述的小头式大视场角镜头，还满足如下条件式：
0.391≤sag31/ct3≤0.502；
其中，sag31为第三透镜物侧面边缘的矢高，ct3为第三透镜中心厚度。通过约束第三透镜边缘矢高和中心厚度，可以有效的提高系统边缘的照度，补正边缘视场的场曲量。
上述的小头式大视场角镜头，还满足如下条件式：
-0.954≤(r31+r32)/(r31-r32)≤-0.779；
其中，r31和r32分别为第三透镜物侧面和第三透镜像侧面的曲率半径。第三透镜形状中心凸起，两侧成斜坡状，成型敏感度高，中心曲率半径值影响大，选上式范围，能有效的减小第三透镜的敏感度，同时减小主光线与像面的入射角CRA，有利于取景深，提高整体性能。
上述的小头式大视场角镜头，还满足如下条件式：
f/ct3≥2.084；
其中，f为小头式大视场角镜头的有效焦距，ct3为第三透镜中心厚度。通过约束镜头的有效焦距和第三透镜中心厚度的比值，能合理的保证第三透镜的加工性，以及第三透镜对第一第二透镜球差的补偿，使系统有良好的成像性能。
上述的小头式大视场角镜头，所述第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3均采用偶次非球面塑料镜片，非球面系数满足如下方程式：
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。
本实用新型的有益效果是：
1、本镜头的外形要求是头部尺寸小，底座大。为适应小尺寸头部要求，第一透镜L1中厚ct1≥0.71mm，满足大视场角小CRA，最大不超过<21°，光学后焦大于0.77mm；第一透镜的中心厚度ct1与镜头的总长ttl满足公式ct1/ttl≥0.245,在镜头长度限制的情况下，要求镜头的前端的长度与手机屏幕厚度数值基本相同，满足上式，能有效的保证头部适用于小于3mm边框的手机。
2、因为外形尺寸要求，要求第一透镜厚，在外形上从第二透镜位置开始外形的轮廓与前端头部外径差异大，镜片组立上有较大的隔层，第一透镜边缘的尺寸满足公式：0.542≤ct1+sag12≤0.62，上式的限制，可以保证镜头外形限制下，提高组立的稳定性。
3、第二透镜边缘距第三透镜边缘的水平距离et22与两个透镜的轴上间隔ct22满足公式:et22/ct22≥6.096；以及第二透镜边缘矢高sag22与第三透镜物侧面的半孔径d31满足：sag22/d31≤-0.29。则第一、第二透镜保证的镜头的广角化，一般的大视场角镜头的CRA在30°左右，但本摄像系统能使CRA不大于21°，满足大视场角FOV(大于85°)和小CRA，对第三透镜的厚度和相对第二透镜的位置约束，减小镜头的CRA,有利于长焦和较大的景深，配合主摄像头，提高像质。
附图说明
图1是本实用新型实施例1的镜头的结构示意图；
图2是实施例1所示镜头的离焦曲线图；
图3是实施例1所示镜头的像散场曲；
图4是实施例1所示镜头的光学畸变曲线，横轴为畸变值，纵轴为视场像高；
图5是本实用新型实施例2的镜头的结构示意图；
图6是实施例2所示镜头的离焦曲线图；
图7是实施例2所示镜头的像散场曲；
图8是实施例2所示镜头的光学畸变曲线，横轴为畸变值，纵轴为视场像高；
图9是本实用新型实施例3的镜头的结构示意图；
图10是实施例3所示镜头的离焦曲线图；
图11是实施例3所示镜头的像散场曲；
图12是实施例3所示镜头的光学畸变曲线，横轴为畸变值，纵轴为视场像高。
图中：第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、光阑STOP、滤光片IR-CUT、像面IMA；
3.第一透镜物侧面、4.第一透镜像侧面、5.第二透镜物侧面、6.第二透镜像侧面、7.第三透镜物侧面、8.第三透镜像侧面。
具体实施方式
实施例1
如图1所示，该小头式大视场角镜头，从物侧至像侧沿光轴依序包含：光阑；一具正折射力且物侧面和像侧面于光轴处均为凸面的第一透镜L1；一具负折射力且物侧面于光轴处为凹面、像侧面于光轴处为凸面的第二透镜L2；一具正折射力且物侧面和像侧面于光轴处均为凸面的第三透镜L3。所述第二透镜为折射率N≥1.64的高折射率材质，状似弯月形，第二透镜L2与第三透镜L3的边缘水平距离大。
同时满足如下条件式：
ct1≥0.71mm；
et22/ct22≥6.096；
sag22/d31≤-0.29；
ct1/ttl≥0.245；
0.542mm≤ct1+sag12≤0.62mm；
f1/f≥0.722；
-0.354≤sag12/d21≤-0.33；
-3.412≤f2/ct2≤-2.951；
3.181≤ct1/ct2≤3.524；
f2/f3≤-0.7；
0.391≤sag31/ct3≤0.502；
-0.954≤(r31+r32)/(r31-r32)≤-0.779；
f/ct3≥2.084。
其中，et22为第二透镜像侧面边缘到第三透镜物侧面边缘的水平距离，ct22为第二透镜和第三透镜在光轴上的间隔，ct1为第一透镜中心厚度，ct2为第二透镜中心厚度，ct3为第三透镜中心厚度，ttl为第一透镜中心顶点到像面的距离，sag12为第一透镜像侧面边缘的矢高，sag22为第二透镜像侧面边缘的矢高，sag31为第三透镜物侧面边缘的矢高，d21为第二透镜像侧面的半孔径，d31为第三透镜物侧面的半孔径，f为小头式大视场角镜头的有效焦距，f1为第一透镜的有效焦距，f2为第二透镜的有效焦距，f3为第三透镜的有效焦距，r31和r32分别为第三透镜物侧面和第三透镜像侧面的曲率半径。
另，所述第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3均采用偶次非球面塑料镜片，非球面系数满足如下方程式：
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。
镜头的具体设计参数如表1和表2所示：
表1
| 面号 | 面型 | 曲率半径 | 厚度 | 折射率；阿贝数 |
| obj | 球面 | 无限 | 370 | |
| stop | 球面 | 无限 | 0.007288 | |
| 3 | 非球面 | 2.440143 | 0.717816 | 1.54:55.987 |
| 4 | 非球面 | -0.72049 | 0.260356 | |
| 5 | 非球面 | -0.24929 | 0.22 | 1.64:23.529 |
| 6 | 非球面 | -0.69199 | 0.1 | |
| 7 | 非球面 | 0.553344 | 0.640493 | 1.53:56.115 |
| 8 | 非球面 | -23.351 | 0.216307 | |
| 9 | 球面 | 无限 | 0.21 | BK7_SCHOTT |
| 10 | 球面 | 无限 | 0.46618 | |
| IMA | 球面 | 无限 |
表2
| 面号 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
| k | -5.05353 | -98.7548 | -1.36129 | -23.5772 | -0.86232 | -0.74867 |
| A<sub>4</sub> | -1.65164 | -19.6221 | 5.106524 | -6.58956 | -2.71428 | 0.716362 |
| A<sub>6</sub> | 220.8548 | 620.2215 | -197.332 | 67.5469 | 7.002541 | -4.23199 |
| A<sub>8</sub> | -18089.9 | -14448.6 | 3139.36 | -786.248 | -13.1427 | 13.62328 |
| A<sub>10</sub> | 839587.2 | 223496.8 | -30026.8 | 6729.701 | 16.35403 | -26.9254 |
| A<sub>12</sub> | -2.4E+07 | -2268675 | 196649.7 | -36341.4 | -12.9752 | 34.02045 |
| A<sub>14</sub> | 4.04E+08 | 14898272 | -872418 | 123473.6 | 6.115113 | -27.4027 |
| A<sub>16</sub> | -4.2E+09 | -6.1E+07 | 2458871 | -257379 | -1.5082 | 13.54346 |
本实施例中，fno 2.49,ct1＝0.718mm；
ct1/ttl＝0.254；
ct1+sag12＝0.572mm；
f1/f＝0.749；
sag12/d21＝-0.33；
f2/ct2＝-3.412；
ct1/ct2＝3.263；
f2/f3＝-0.739；
sag31/ct3＝0.502；
(r31+r32)/(r31-r32)＝-0.954；
et22/ct22＝6.63；
f/ct3＝2.308；
sag22/d31＝-0.29。
参见图1，该镜头的各个透镜的形状比较匀称，便于成型生产，而且镜片间距合理，便于后期的结构设计。
参见图2，所示镜头的离焦曲线图，代表每个视场焦点距像面的微小距离，不同的曲线代表不同的视场，实线为子午方向，虚线为弧矢方向。每条曲线的顶点代表该视场的MTF值，顶点对应的纵轴值越高且越靠近中心说明成像越好
参见图3，所示镜头的像散场曲，不同曲线代表不同的波长，S代表弧矢场曲，T代表子午场曲，二者做差就是系统的像散，像散和场曲是影响轴外视场光线的重要像差，像散影响轴外视场的成像质量。
参见图4，所示镜头的光学畸变曲线，横轴为畸变值，纵轴为视场像高；畸变不影响像的清晰度，但会引起系统变形，本系统畸变小于2％。
实施例2
如图5所示，镜头组成同实施例1，镜头的具体设计参数如表3和表4所示：
表3
表4
| 面号 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
| k | -5.05353 | -98.7548 | -1.32386 | -23.5733 | -0.9011 | -0.74845 |
| A<sub>4</sub> | -1.40398 | -20.7068 | 4.948111 | -4.77923 | -3.59269 | 0.844047 |
| A<sub>6</sub> | 166.9171 | 638.7066 | -280.913 | 9.238484 | 12.54567 | -5.16175 |
| A<sub>8</sub> | -12910.8 | -14520.5 | 6134.593 | 86.55769 | -31.8665 | 18.19065 |
| A<sub>10</sub> | 573344.4 | 219968 | -79360.6 | -628.754 | 55.9731 | -38.7142 |
| A<sub>12</sub> | -1.5E+07 | -2197001 | 669521.2 | 2069.4 | -66.5336 | 52.37296 |
| A<sub>14</sub> | 2.58E+08 | 14257998 | -3668371 | -3958.75 | 50.78874 | -45.5422 |
| A<sub>16</sub> | -2.6E+09 | -5.8E+07 | 12499072 | 4285.751 | -22.37 | 24.67752 |
在本实施例中，fno 2.53，ct1＝0.71mm；
ct1/ttl＝0.245；
ct1+sag12＝0.542mm；
f1/f＝0.722；
sag12/d21＝-0.354；
f2/ct2＝-2.951；
ct1/ct2＝3.181；
f2/f3＝-0.7；
sag31/ct3＝0.391；
(r31+r32)/(r31-r32)＝-0.779；
et22/ct22＝6.096；
f/ct3＝2.084
sag22/d31＝-0.31
参见图5，该镜头的各个透镜的形状比较匀称，便于成型生产，而且镜片间距合理，便于后期的结构设计。
参见图6，所示镜头的离焦曲线图，代表每个视场焦点距像面的微小距离，不同的曲线代表不同的视场，实线为子午方向，虚线为弧矢方向。每条曲线的顶点代表该视场的MTF值，顶点对应的纵轴值越高且越靠近中心说明成像越好
参见图7，所示镜头的像散场曲，不同曲线代表不同的波长，S代表弧矢场曲，T代表子午场曲，二者做差就是系统的像散，像散和场曲是影响轴外视场光线的重要像差，像散影响轴外视场的成像质量。
参见图8，所示镜头的光学畸变曲线，横轴为畸变值，纵轴为视场像高；畸变不影响像的清晰度，但会引起系统变形，本系统畸变小于2％。
实施例3
如图9所示，镜头组成同实施例1，镜头的具体设计参数如表5和表6所示：
表5
| 面号 | 面型 | 曲率半径 | 厚度 | 折射率；阿贝数 |
| obj | 球面 | 无限 | 370 | |
| stop | 球面 | 无限 | 0.003529 | |
| 3 | 非球面 | 2.305603 | 0.775374 | 1.54:55.987 |
| 4 | 非球面 | -0.70971 | 0.226968 | |
| 5 | 非球面 | -0.26568 | 0.22 | 1.64:23.529 |
| 6 | 非球面 | -0.89793 | 0.1 | |
| 7 | 非球面 | 0.530531 | 0.692051 | 1.53:56.115 |
| 8 | 非球面 | -6.17116 | 0.216307 | |
| 9 | 球面 | 无限 | 0.21 | BK7_SCHOTT |
| 10 | 球面 | 无限 | 0.460106 | |
| IMA | 球面 | 无限 |
表6
| 面号 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
| k | -5.05353 | -98.7546 | -1.25132 | -23.5825 | -1.00394 | -0.74796 |
| A<sub>4</sub> | -0.73951 | -19.311 | 3.549719 | -4.55415 | -2.84962 | 1.08777 |
| A<sub>6</sub> | 82.23209 | 567.265 | -146.224 | 23.35539 | 8.624137 | -5.48805 |
| A<sub>8</sub> | -6204.28 | -12263.9 | 2115.635 | -231.454 | -19.206 | 16.42089 |
| A<sub>10</sub> | 263706.9 | 177036.4 | -14173.9 | 2375.884 | 31.12529 | -30.7337 |
| A<sub>12</sub> | -6761557 | -1688843 | 22338.12 | -14302.6 | -35.6086 | 37.74555 |
| A<sub>14</sub> | 1.07E+08 | 10490160 | 354651.8 | 50887.51 | 26.74633 | -30.6925 |
| A<sub>16</sub> | -1E+09 | -4.1E+07 | -2756044 | -107202 | -11.6614 | 15.90258 |
本实施例中，fno 2.56，ct1＝0.775mm；
ct1/ttl＝0.267；
ct1+sag12＝0.62mm；
f1/f＝0.735；
sag12/d21＝-0.344；
f2/ct2＝-3.08；
ct1/ct2＝3.524；
f2/f3＝-0.718；
sag31/ct3＝0.432；
(r31+r32)/(r31-r32)＝-0.842；
et22/ct22＝6.487；
efl/ct3＝2.146；
sag22/d31＝-0.302。
参见图9，该镜头的各个透镜的形状比较匀称，便于成型生产，而且镜片间距合理，便于后期的结构设计。
参见图10，所示镜头的离焦曲线图，代表每个视场焦点距像面的微小距离，不同的曲线代表不同的视场，实线为子午方向，虚线为弧矢方向。每条曲线的顶点代表该视场的MTF值，顶点对应的纵轴值越高且越靠近中心说明成像越好
参见图11，所示镜头的像散场曲，不同曲线代表不同的波长，S代表弧矢场曲，T代表子午场曲，二者做差就是系统的像散，像散和场曲是影响轴外视场光线的重要像差，像散影响轴外视场的成像质量。
参见图12，所示镜头的光学畸变曲线，横轴为畸变值，纵轴为视场像高；畸变不影响像的清晰度，但会引起系统变形，本系统畸变小于2％。
Claims (10)
1.一种小头式大视场角镜头，其特征在于：从物侧至像侧沿光轴依序包含：光阑；一具正折射力且物侧面和像侧面于光轴处均为凸面的第一透镜L1；一具负折射力且物侧面于光轴处为凹面、像侧面于光轴处为凸面的第二透镜L2；一具正折射力且物侧面于光轴处为凸面的第三透镜L3；且满足如下条件式：
ct1≥0.71mm；
et22/ct22≥6.096；
sag22/d31≤-0.29；
ct1/ttl≥0.245；
0.542mm≤ct1+sag12≤0.62mm；
其中，et22为第二透镜像侧面边缘到第三透镜物侧面边缘的水平距离，ct22为第二透镜和第三透镜在光轴上的间隔，ct1为第一透镜中心厚度，ttl为第一透镜中心顶点到像面的距离，sag12为第一透镜像侧面边缘的矢高，sag22为第二透镜像侧面边缘的矢高，d31为第三透镜物侧面的半孔径。
2.根据权利要求1所述的小头式大视场角镜头，其特征在于，还满足如下条件式：
f1/f≥0.722；
其中，f为小头式大视场角镜头的有效焦距，f1为第一透镜的有效焦距。
3.根据权利要求1所述的小头式大视场角镜头，其特征在于，还满足如下条件式：
-0.354≤sag12/d21≤-0.33；
其中，sag12为第一透镜像侧面边缘的矢高，d21为第二透镜物侧面的半孔径。
4.根据权利要求1所述的小头式大视场角镜头，其特征在于，还满足如下条件式：
-3.412≤f2/ct2≤-2.951；
其中，f2为第二透镜的有效焦距，ct2为第二透镜中心厚度。
5.根据权利要求1所述的小头式大视场角镜头，其特征在于，还满足如下条件式：
3.181≤ct1/ct2≤3.524；
其中，ct1为第一透镜中心厚度，ct2为第二透镜中心厚度。
6.根据权利要求1所述的小头式大视场角镜头，其特征在于，还满足如下条件式：
f2/f3≤-0.7；
其中，f2为第二透镜的有效焦距，f3为第三透镜的有效焦距。
7.根据权利要求1所述的小头式大视场角镜头，其特征在于，还满足如下条件式：
0.391≤sag31/ct3≤0.502；
其中，sag31为第三透镜物侧面边缘的矢高，ct3为第三透镜中心厚度。
8.根据权利要求1所述的小头式大视场角镜头，其特征在于，还满足如下条件式：
-0.954≤(r31+r32)/(r31-r32)≤-0.779；
其中，r31和r32分别为第三透镜物侧面和第三透镜像侧面的曲率半径。
9.根据权利要求1所述的小头式大视场角镜头，其特征在于，还满足如下条件式：
f/ct3≥2.084；
其中，f为小头式大视场角镜头的有效焦距，ct3为第三透镜中心厚度。
10.根据权利要求1所述的小头式大视场角镜头，其特征在于，所述第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3均采用偶次非球面塑料镜片，非球面系数满足如下方程式：
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。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
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Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publications (1)
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Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN201921191100.1U Active CN210109453U (zh) | 2019-07-26 | 2019-07-26 | 一种小头式大视场角镜头 |
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