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CN111929847A - 一种高像素大光圈镜头 - Google Patents

一种高像素大光圈镜头 Download PDF

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CN111929847A CN202011005966.6A CN202011005966A CN111929847A CN 111929847 A CN111929847 A CN 111929847A CN 202011005966 A CN202011005966 A CN 202011005966A CN 111929847 A CN111929847 A CN 111929847A
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Liaoning Zhonglan Photoelectric Technology Co Ltd
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Abstract

本发明涉及一种高像素大光圈镜头，其技术要点是，沿光轴从物侧到像侧依次包含：具有正折射力，物侧面为凸面的第一透镜；具有折射能力的第二透镜；具有折射能力的第三透镜；具有正折射力，物侧面和像侧面均为凸面的第四透镜；具有负折射力，像侧面为凹面的第五透镜；光阑设于第一透镜的物侧或像侧，各个透镜的物侧面和像侧面皆为非球面。其配置合理、使用可靠，采用五片透镜，同时满足高像素大光圈需求，以及低成本要求。

Description

一种高像素大光圈镜头
技术领域
本发明涉及光学系统，具体涉及一种高像素大光圈镜头，用于手机后置镜头。
背景技术
随着手机的发展，手机镜头逐渐向高像素大光圈的方向发展，为了达到高像素需求，镜头所需的透镜数在逐渐增加，由过去的五片增加到六片甚至七片，这样不可避免的带来了成本上的增加。
发明内容
本发明的目的是为了提供一种配置合理、使用可靠的高像素大光圈镜头，采用五片透镜，同时满足高像素大光圈需求，以及低成本要求。
一种高像素大光圈镜头，其技术要点是，沿光轴从物侧到像侧依次包含：
具有正折射力，物侧面为凸面的第一透镜；
具有折射能力的第二透镜；
具有折射能力的第三透镜；
具有正折射力，物侧面和像侧面均为凸面的第四透镜；
具有负折射力，像侧面为凹面的第五透镜；
光阑设于第一透镜的物侧或像侧，各个透镜的物侧面和像侧面皆为非球面，且满足以下条件式：
TTL/ImgH＜2.0
(T3+T4)/TTL>0.21
∣R7/R8∣>35
其中，TTL为镜头的光学总长，ImagH为镜头的成像芯片对角线长度的一半，T3为第三透镜和第四透镜在光轴上的空气间隔，T4为第四透镜和第五透镜在光轴上的空气间隔，R7为第四透镜的物侧面的曲率半径，R8为第四透镜的像侧面的曲率半径。
上述的高像素大光圈镜头，还满足以下条件式：
∣YC52/F5∣≥0.45
其中，YC52为第五透镜像侧面离轴的拐点到光轴的垂直距离；F5为第五透镜的焦距。该条件有利于减小第五透镜的厚薄比，从而更容易加工。
上述的高像素大光圈镜头，还满足以下条件式：
∣F3/F5∣≥7.4
其中，F3为第三透镜的焦距，F5为第五透镜的焦距。该条件有利于矫正大光圈的镜头的像散。
上述的高像素大光圈镜头，所述第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜和第五透镜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、A18为18次非球面系数、A20为20次非球面系数。
本发明的有益效果是：
采用上述的合理配置的五片透镜，包括合理的位置关系和参数关系的设置，既满足高像素大光圈需求，又降低了生产成本。
附图说明
图1是本发明实施例1镜头的结构示意图；
图2是本发明实施例1镜头的MTF曲线；
图3是本发明实施例1镜头的像散曲线；
图4是本发明实施例2镜头的结构示意图；
图5是本发明实施例2镜头的MTF曲线；
图6是本发明实施例2镜头的像散曲线；
图7是本发明实施例3镜头的结构示意图；
图8是本发明实施例3镜头的MTF曲线；
图9是本发明实施例3镜头的像散曲线；
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、STOP.光阑、IMA.成像面、IR-CUT.滤光片；
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。
具体实施方式
实施例1
如图1所示，该高像素大光圈镜头，沿光轴从物侧到像侧依次包含：具有正折射力，物侧面为凸面、像侧面为凹面的第一透镜P1；具有折射能力，物侧面为凸面、像侧面为凹面的第二透镜P2；具有折射能力，物侧面为凹面、像侧面为凸面的第三透镜P3；具有正折射力，物侧面和像侧面均为凸面的第四透镜P4；具有负折射力，物侧面和像侧面均为凹面的第五透镜P5。光阑STOP设于第一透镜P1的物侧，各个透镜的物侧面和像侧面皆为非球面。
本实施例中，该高像素大光圈镜头同时满足以下条件式：
TTL/ImgH＜2.0
(T3+T4)/TTL>0.21
∣R7/R8∣>35
∣YC52/F5∣≥0.45
∣F3/F5∣≥7.4
其中，TTL为镜头的光学总长，ImagH为镜头的成像芯片对角线长度的一半，T3为第三透镜和第四透镜在光轴上的空气间隔，T4为第四透镜和第五透镜在光轴上的空气间隔，R7为第四透镜的物侧面的曲率半径，R8为第四透镜的像侧面的曲率半径，YC52为第五透镜像侧面离轴的拐点到光轴的垂直距离，F5为第五透镜的焦距，F3为第三透镜的焦距，F5为第五透镜的焦距。
第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜和第五透镜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、A18为18次非球面系数、A20为20次非球面系数。
本实施例中透镜组的设计参数具体请参照下表：表一(a)示出了实施例1中各透镜的表面类型、曲率半径、厚度及材料，曲率半径和厚度的单位均为毫米(mm)
表一(a)
Figure BDA0002695915600000031
Figure BDA0002695915600000041
表一(b)示出了实施例1各透镜的非球面系数。
表一(b)
Figure BDA0002695915600000042
本实施例中，表一(c)中示出了各条件式的约束项：
表一(c)
Figure BDA0002695915600000043
根据表一(a)、表一(b)和图1，将当前实施例的镜片形状和镜片的各项属性较为清楚的展示出来，说明当前实施例通过调节镜片的形状和间隔实现了镜头高像素和大光圈特点。
根据表一(c)中和图2中MTF曲线情况较为清晰的展示了，镜头在满足权利项的要求后，镜头具有高像素特点，图3的像散曲线，表明该镜头良好的像散集中度，有利于镜头像质的提高。
实施例2
如图3所示，该高像素大光圈镜头，沿光轴从物侧到像侧依次包含：具有正折射力，物侧面为凸面、像侧面为凹面的第一透镜；具有折射能力，物侧面为凸面、像侧面为凹面的第二透镜；具有折射能力，物侧面和像侧面均为凸面的第三透镜；具有正折射力，物侧面和像侧面均为凸面的第四透镜；具有负折射力，物侧面和像侧面均为凹面的第五透镜。光阑设于第一透镜的像侧，各个透镜的物侧面和像侧面皆为非球面。
本实施例中透镜组的设计参数具体请参照下表：表二(a)示出了实施例2各透镜的表面类型、曲率半径、厚度及材料。其中，曲率半径和厚度的单位均为毫米(mm)。
本实施例的透镜组的设计参数具体请参照下表：
表二(a)
镜片 表面序号 表面类型 曲率半径 厚度 材料特性(Nd:Vd)
OBJ 球面 inf Infinity
P1 1 非球面 1.91194 0.6804187 1.5445.55.987
2 非球面 9.58954 0.04870594
光阑 Stop 球面 Infinity 0.05
P2 3 非球面 14.41942 0.4095057 1.6612.20.354
4 非球面 4.605003 0.4090797
P3 5 非球面 31.7796 0.4511049 1.5445.55.987
6 非球面 -22.95768 0.6085319
P4 7 非球面 110.005 0.5844163 1.5445.55.987
8 非球面 -2.768539 0.7024277
P5 9 非球面 -6.332499 0.5352935 1.5445.55.987
10 非球面 2.353129 0.4261727
BK7 11 球面 Infinity 0.21 BK7
12 球面 Infinity 0.3743431
IMA Infinity
表二(b)示出了实施例2各透镜的非球面系数。
表二(b)
Figure BDA0002695915600000051
Figure BDA0002695915600000061
本实施例中，表二(c)中示出了各条件式的约束项：
表二(c)
Figure BDA0002695915600000062
根据表二(a)、表二(b)和图4，将当前实施例的镜片形状和镜片的各项属性较为清楚的展示出来，说明当前实施例通过调节镜片的形状和间隔实现了高像素和大光圈特点。
根据表二(c)中和图5中MTF曲线情况较为清晰的展示了，镜头在满足权利项的要求后，镜头具有满足高像素特点；图6的像散曲线，表明该镜头良好的像散集中度，有利于镜头像质的提高。
实施例3
如图7所示，该高像素大光圈镜头，沿光轴从物侧到像侧依次包含：具有正折射力，物侧面为凸面、像侧面为凹面的第一透镜；具有折射能力，物侧面为凸面、像侧面为凹面的第二透镜；具有折射能力，物侧面为凹面、像侧面为凸面的第三透镜；具有正折射力，物侧面和像侧面均为凸面的第四透镜；具有负折射力，物侧面和像侧面均为凹面的第五透镜。光阑设于第一透镜的像侧，各个透镜的物侧面和像侧面皆为非球面。
本实施例中透镜组的设计参数具体请参照下表：表三(a)示出了实施例3各透镜的表面类型、曲率半径、厚度及材料。其中，曲率半径和厚度的单位均为毫米(mm)。
本实施例的透镜组的设计参数具体请参照下表：
表三(a)
镜片 表面序号 表面类型 曲率半径 厚度 材料特性(Nd:Vd)
OBJ 球面 inf inf
光阑 Stop 球面 inf -0.377477
P1 1 非球面 1.844143 0.6863608 1.5445.55.987
2 非球面 8.637877 0.0855723
P2 3 非球面 9.060788 0.3 1.6612.20.354
4 非球面 3.850704 0.438631
P3 5 非球面 -16.20873 0.5916108 1.5445.55.987
6 非球面 -6.828716 0.7001226
P4 7 非球面 91 0.5798867 1.5445.55.987
8 非球面 -2.573844 0.4901743
P5 9 非球面 -6.82568 0.5590948 1.5162.5703
10 非球面 1.939617 0.5811196
IR 13 球面 Infinity 0.21 BK7
14 球面 Infinity 0.2644271
IMA
表三(b)示出了实施例1各透镜的非球面系数。
Figure BDA0002695915600000071
本实施例中，表三(c)中示出了各条件式的约束项：
表三(c)
Figure BDA0002695915600000081
根据表三(a)、表三(b)和图7，将当前实施例的镜片形状和镜片的各项属性较为清楚的展示出来，说明当前实施例通过调节镜片的形状和间隔实现了高像素和大光圈特点。
根据表三(c)中和图8中MTF曲线情况较为清晰的展示了，镜头在满足权利项的要求后，镜头具有满足高像素特点；图9的像散曲线，表明该镜头良好的像散集中度，有利于镜头像质的提高。

Claims (4)

1.一种高像素大光圈镜头，其特征在于，沿光轴从物侧到像侧依次包含：
具有正折射力，物侧面为凸面的第一透镜；
具有折射能力的第二透镜；
具有折射能力的第三透镜；
具有正折射力，物侧面和像侧面均为凸面的第四透镜；
具有负折射力，像侧面为凹面的第五透镜；
光阑设于第一透镜的物侧或像侧，各个透镜的物侧面和像侧面皆为非球面，且满足以下条件式：
TTL/ImgH＜2.0
(T3+T4)/TTL>0.21
∣R7/R8∣>35
其中，TTL为镜头的光学总长，ImagH为镜头的成像芯片对角线长度的一半，T3为第三透镜和第四透镜在光轴上的空气间隔，T4为第四透镜和第五透镜在光轴上的空气间隔，R7为第四透镜的物侧面的曲率半径，R8为第四透镜的像侧面的曲率半径。
2.根据权利要求1所述的高像素大光圈镜头，其特征在于，还满足以下条件式：
∣YC52/F5∣≥0.45
其中，YC52为第五透镜像侧面离轴的拐点到光轴的垂直距离；F5为第五透镜的焦距。
3.根据权利要求1所述的高像素大光圈镜头，其特征在于，还满足以下条件式：
∣F3/F5∣≥7.4
其中，F3为第三透镜的焦距，F5为第五透镜的焦距。
4.根据权利要求1所述的高像素大光圈镜头，其特征在于，所述第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜和第五透镜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)c2 y2}+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、A18为18次非球面系数、A20为20次非球面系数。
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