CN210294659U - 五片式广角镜头 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种五片式广角镜头，其技术要点是，沿光轴由物侧至像侧依次布置：具有正折射力且物侧面和像侧面均为凸面的第一透镜P1；具有负折射力且像侧面为凹面的第二透镜P2；具有负折射力且像侧面为凹面的第三透镜P3；具有正折射力且像侧面为凸面的第四透镜P4；具有负折射力且物侧面为凸面、像侧面为凹面的第五透镜P5，所述第一透镜P1的物侧方设有光阑。其实现镜头结构头部可达
视场角FOV可达100°、光圈值可达F2.4的明亮镜头,对于较暗的环境下摄像也有很好的表现，最大像圆可达
Description
技术领域
本实用新型涉及广角度镜头，特别是一种五片式广角镜头，适用于高像素的智能手机或超薄视频摄像装置。
背景技术
随着智能手机拍照功能和拍摄模式的不断创新，人们对于手机摄像头拍摄功能的需求已经不仅仅的局限于高解析力、大光圈，而是向着更新颖的方向—广角端发展。因此，电子市场除了对高解析力、大光圈和超薄型等特点提出很高要求之外，大视场角同样是值得关注的一个发展方向。
目前，市场上主流镜头的视场角一般在70°～80°之间，为符合电子市场的实用需求，在满足高解析力、大光圈和超薄型等基础之上，急需设计出具有更大视场角的手机镜头。
发明内容
本实用新型的目的是为了提供一种适应电子市场上述需求的五片式广角镜头，实现镜头结构头部可达
视场角FOV可达100°、光圈值可达F2.4的明亮镜头,对于较暗的环境下摄像也有很好的表现，最大像圆可达
本实用新型的技术方案是：
一种五片式广角镜头，其技术要点是，沿光轴由物侧至像侧依次布置：具有正折射力且物侧面和像侧面均为凸面的第一透镜P1；具有负折射力且像侧面为凹面的第二透镜P2；具有负折射力且像侧面为凹面的第三透镜P3；具有正折射力且像侧面为凸面的第四透镜P4；具有负折射力且物侧面为凸面、像侧面为凹面的第五透镜P5，所述第一透镜P1的物侧方设有光阑，且满足如下条件式：
0.1<Sd s3/TTL<0.15
-3.8<F3/F<0
其中，Sd s3为第一透镜P1物侧面有效径的一半；TTL为镜头光学长度；F3为第三透镜P3的焦距；F为镜头的焦距。
上述的五片式广角镜头，还满足如下条件式：
0.4mm<T1<0.65mm
其中，T1为第一透镜P1到第二透镜P2物侧面的距离。此条件用来增大镜头的小头长度在总长度中的占比，利于其安装的电子设备的其他部分结构设计，增加屏占比。
上述的五片式广角镜头，还满足如下条件式：
0.93<(R7+R8)/(R7-R8)<1.2
其中，R7为第四透镜P4物侧面的曲率半径；R8为第四透镜P4像侧面的曲率半径。此条件用来限制第四透镜P4的形状，有助于控制光学系统像差，并使得第一透镜P1易于加工，提升成像品质。
上述的五片式广角镜头，还满足如下条件式：
1.2<TTL/IH<1.6
其中，TTL为镜头光学长度；IH为像高的一半。此条件用来减薄镜头总厚度，从而减小手机厚度，适于超薄设计。
上述的五片式广角镜头，还满足如下条件式：
0>Distortion>-14％
其中，Distortion为镜头在视场为1.0F时对应的光学畸变。此条件用来限制光学系统的畸变，有助于保持拍摄图像的形变。
上述的五片式广角镜头，所述第一透镜P1、第二透镜P2、第三透镜P3、第四透镜P4和第四透镜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+A16y16+A18y18+A20y20
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、A18为18次非球面系数、A20为20次非球面系数。
本实用新型的有益效果是：
1、通过对第一透镜P1、第二透镜P2、第三透镜P3、第四透镜P4和第四透镜P5这五片镜片的结构设计及布局，实现镜头结构头部可达
(小头)、视场角FOV可达100°、光圈值可达F2.4的明亮镜头,对于较暗的环境下摄像也有很好的表现，最大像圆可达
2、由于0.1<Sd s3/TTL<0.15，此条件用来限制镜头结构上头部的尺寸，实现小头广角镜头。
3、由于-3.8<F3/F<0，此条件用于约束第三透镜P3的焦距占整个光学系统焦距的比率，超过上限或下限将不利于系统校正像差，难以提高系统的解析力。
附图说明
图1是本实用新型所述镜头的二维结构示意图(对应实施例1)；
图2是本实用新型所述镜头的MTF传递函数曲线图(对应实施例1)，其中，横坐标为空间频率，纵坐标为光学调制传递函数；
图3是本实用新型所述镜头的像散场曲和光学畸变曲线(对应实施例1)，其中，像散场曲图横坐标为场曲值，纵坐标为视场；光学畸变曲线横坐标为畸变百分比，纵坐标为视场；
图4是本实用新型所述镜头的相对照度曲线(对应实施例1)，其中，横坐标为视场，纵坐标为相对照度值；
图5是本实用新型所述镜头的二维结构示意图(对应实施例2)；
图6是本实用新型所述镜头的MTF传递函数曲线图(对应实施例2)；
图7是本实用新型所述镜头的像散场曲和光学畸变曲线(对应实施例2)；
图8是本实用新型的光学系统的相对照度曲线(对应实施例2)。
图中：P1.第一透镜、P2.第二透镜、P3.第三透镜、P4.第四透镜；P5.第五透镜；STO.孔径光阑；IR-cut.滤光片；IMA.像面；
1.第一透镜物侧面、2.第一透镜像侧面、3.第二透镜物侧面、4.第二透镜像侧面、5.第三透镜物侧面、6.第三透镜像侧面、7.第四透镜物侧面、8.第四透镜像侧面、9.第五透镜物侧面、10.第五透镜像侧面、11.滤光片物侧面、12.滤光片像侧面。
具体实施方式
实施例1
如图1所示，该五片式广角镜头，由沿光轴从物侧到像侧依次布置的具有正折射力且物侧面和像侧面均为凸面的第一透镜P1、具有负折射力且物侧面和像侧面均为凹面的第二透镜P2、具有负折射力且物侧面和像侧面均为凹面的第三透镜P3、具有正折射力、物侧面为凹面且像侧面为凸面的第四透镜P4、具有负折射力且物侧面为凸面、像侧面为凹面的第五透镜P5构成，所述第一透镜P1的物侧方设有光阑。
本实施例中，该五片式广角镜头，还满足如下条件式：
0.1<Sd s3/TTL<0.15
-3.8<F3/F<0
0.4mm<T1<0.65mm
0.93<(R7+R8)/(R7-R8)<1.2
1.2<TTL/IH<1.6
0>Distortion>-14％
其中，Sd s3为第一透镜P1物侧面有效径的一半；TTL为镜头光学长度；F3为第三透镜P3的焦距；F为镜头的焦距；T1为第一透镜P1到第二透镜P2物侧面的距离；R7为第四透镜P4物侧面的曲率半径；R8为第四透镜P4像侧面的曲率半径；IH为像高的一半；Distortion为镜头在视场为1.0F时对应的光学畸变且曲线整体趋势呈平滑上升。
另，本实用新型的五片式广角镜头中，所述第一透镜P1、第二透镜P2、第三透镜P3、第四透镜P4和第四透镜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+A16y16+A18y18+A20y20
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、A18为18次非球面系数、A20为20次非球面系数。
本实施例中，镜头的视场角达到100°，光圈值为F2.4。镜头的具体设计参数如表一(a)和表一(b)所示：
表一(a)
表一(b)
| 表面序号 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
| k | -99 | 3.388379 | 42.90103 | -15.4942 | -98.9133 | -88.5568 | -98.9999 | -5.60822 | -2.39346 | -3.69419 |
| A<sub>4</sub> | -0.49385 | 0.113425 | -0.2992 | 0.021553 | -0.32498 | 0.077956 | 0.760991 | -0.73331 | 0.172343 | -21.1858 |
| A<sub>6</sub> | 10.73509 | -10.304 | -0.98949 | 12.3694 | 0.55643 | -2.66794 | -3.90204 | 2.91125 | 0.613536 | 0.301871 |
| A<sub>8</sub> | -356.33 | 236.9886 | 6.944665 | 20.80695 | -10.076 | 10.08098 | 14.35027 | -21.1858 | -0.36718 | -0.27238 |
| A<sub>10</sub> | 6294.522 | -3142.98 | -4.89755 | -122.916 | -1.64001 | -21.1858 | -39.2724 | 18.58372 | -0.17615 | 0.162166 |
| A<sub>12</sub> | -67627.2 | 25977.74 | -291.681 | 459.8366 | -668.427 | 22.03798 | 78.99506 | -29.1628 | 0.5569 | -0.05944 |
| A<sub>14</sub> | 449580.5 | -134717 | 2250.144 | -1133.1 | 1942.385 | -1.64001 | -111.465 | 31.4435 | -0.44497 | 0.011348 |
| A<sub>16</sub> | -1810763 | 426934.2 | -7691.25 | 1798.947 | -3109.35 | -19.3157 | 102.8386 | -22.019 | 0.172343 | 0.172343 |
| A<sub>18</sub> | 4050718 | 0.021553 | 12727.64 | -1649.39 | 2590.696 | 19.27203 | -55.161 | 8.820738 | -0.03318 | -0.00025 |
| A<sub>20</sub> | -3863084 | 573772.7 | 0.021553 | 654.1056 | -879.666 | -6.92477 | 12.90167 | -21.1858 | 0.002541 | 2.99E-05 |
本实施例中，Sd s3/TTL＝0.129；T1＝0.429mm；F3/F＝-3.79；(R7+R8)/(R7-R8)＝1.146；Distortion＝-13.99％；TTL/IH＝1.56。
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，通过镜头的MTF传递函数曲线图，显示本镜头具有很高的解析力，提升成像质量。
参见图3，通过镜头的像散场曲和光学畸变曲线，显示本实用新型所述镜头的场曲和像散得到很好地校正。
参见图4，通过镜头的相对照度曲线，显示本镜头照度曲线平滑，且1.0F照度大于25％，提升镜头亮度、无暗角。
实施例2
本实施例中，如图5所示，镜头组成与实施例1相同，视场角为100°，光圈值为F2.4。镜头的具体设计参数如表二(a)和表二(b)所示：
表二(a)
表二(b)
| 表面序号 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
| k | -1.47837 | 4.543983 | 42.852 | -12.4112 | -98.9133 | -91.1216 | -98.9999 | -4.49653 | -1.72401 | -3.87594 |
| A<sub>4</sub> | -0.40927 | -0.24977 | -0.29059 | 0.007968 | -3.87594 | -0.03642 | -0.14421 | -0.4331 | -0.66536 | 15708.07 |
| A<sub>6</sub> | 4.616535 | 15708.07 | -4.05011 | 3.185685 | 7.618363 | -2.71919 | 1.835836 | 1.562697 | 0.594606 | 0.366863 |
| A<sub>8</sub> | -178.67 | 201.9905 | 31.3062 | -60.8797 | -61.685 | 22.45559 | -9.32162 | -3.87594 | -0.27276 | -0.38684 |
| A<sub>10</sub> | 3479.379 | -2440.67 | -11.281 | 509.9306 | 308.6105 | -125.19 | 33.68555 | 8.632281 | -0.54122 | 0.311056 |
| A<sub>12</sub> | -41323.1 | 19338.69 | -1383.22 | -2528.58 | -879.327 | 443.2233 | -88.3531 | -12.1748 | 1.307363 | -0.17904 |
| A<sub>14</sub> | -1205.36 | -100576 | 10052.18 | -11.281 | 1195.486 | -997.648 | -1205.36 | 10.35355 | -1.2114 | 0.070515 |
| A<sub>16</sub> | -1333588 | 329349.8 | -33310.2 | -14671.8 | -146.112 | 1376.997 | -175.787 | -5.32829 | 0.585681 | -0.01798 |
| A<sub>18</sub> | 3254677 | -613541 | 54552.3 | 15708.07 | -1205.36 | -3.87594 | 112.813 | 1.543137 | -0.1471 | 15708.07 |
| A<sub>20</sub> | -3374988 | -1205.36 | -35492.7 | -7314.85 | 767.6324 | 334.5153 | -31.6195 | -0.19034 | 0.015237 | -1205.36 |
本实施例中，Sd s3/TTL＝0.133；T1＝0.43mm；F3/F＝-2.617；(R7+R8)/(R7-R8)＝0.946；Distortion＝-11.02％；TTL/IH＝1.485。
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，通过镜头的MTF传递函数曲线图，显示出本实用新型所述镜头具有很高的解析力，在125lp/mm下0.8视场MTF可以达到50％以上，能够很好的保证拍摄质量。
参见图7，通过镜头的像散场曲和光学畸变曲线，显示本实用新型所述镜头的场曲和像散得到很好地校正。畸变曲线平滑上升，且1.0F畸变值小于10.5％，能够很好的保证广角镜头有很好的畸变控制。
参见图8，通过镜头的相对照度曲线，显示出本实用新型所述镜头照度曲线平滑，最大视场相对照度>21％，不会有成像边缘暗角。
以上对本实用新型创造的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型创造的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型创造范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本专利涵盖范围之内。
Claims (6)
1.一种五片式广角镜头，其特征在于，沿光轴由物侧至像侧依次布置：具有正折射力且物侧面和像侧面均为凸面的第一透镜P1；具有负折射力且像侧面为凹面的第二透镜P2；具有负折射力且像侧面为凹面的第三透镜P3；具有正折射力且像侧面为凸面的第四透镜P4；具有负折射力且物侧面为凸面、像侧面为凹面的第五透镜P5，所述第一透镜P1的物侧方设有光阑，且满足如下条件式：
0.1<Sd s3/TTL<0.15
-3.8<F3/F<0
其中，Sd s3为第一透镜P1物侧面有效径的一半；TTL为镜头光学长度；F3为第三透镜P3的焦距；F为镜头的焦距。
2.根据权利要求1所述的五片式广角镜头，其特征在于，还满足如下条件式：
0.4mm<T1<0.65mm
其中，T1为第一透镜P1到第二透镜P2物侧面的距离。
3.根据权利要求1所述的五片式广角镜头，其特征在于，还满足如下条件式：
0.93<(R7+R8)/(R7-R8)<1.2
其中，R7为第四透镜P4物侧面的曲率半径；R8为第四透镜P4像侧面的曲率半径。
4.根据权利要求1所述的五片式广角镜头，其特征在于，还满足如下条件式：
1.2<TTL/IH<1.6
其中，TTL为镜头光学长度；IH为像高的一半。
5.根据权利要求1所述的五片式广角镜头，其特征在于，还满足如下条件式：
0>Distortion>-14％
其中，Distortion为镜头在视场为1.0F时对应的光学畸变。
6.根据权利要求1所述的五片式广角镜头，其特征在于，所述第一透镜P1、第二透镜P2、第三透镜P3、第四透镜P4和第四透镜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)c2 y2}+1/2]+A4y4+A6y6+A8y8+A10y10+A12y12+A14y14+A16y16+A18y18+A20y20
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、A18为18次非球面系数、A20为20次非球面系数。
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20201207 Address after: 124000 No. 388 North China Road, Xinglongtai District, Panjin City, Liaoning Province Patentee after: Liaoning Zhonglan Photoelectric Technology Co.,Ltd. Address before: 124000 Xinglongtai District, Panjin, Liaoning Province, China Road East Patentee before: LIAONING ZHONGLAN ELECTRONIC TECHNOLOGY Co.,Ltd. |
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| TR01 | Transfer of patent right | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of utility model: Five piece wide angle lens Effective date of registration: 20210726 Granted publication date: 20200410 Pledgee: China Construction Bank Corporation Panjin branch Pledgor: Liaoning Zhonglan Photoelectric Technology Co.,Ltd. Registration number: Y2021210000049 |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |