一種取像鏡頭的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種取像鏡頭，該取像鏡頭包括4片塑料材質(zhì)、各表面均為非球面的鏡片，沿著光線入射方向依次為：第一正透鏡，具有凸向物方的第一表面和凸向像方的第二表面；第二負(fù)透鏡，具有凹向物方的第三表面和凹向像方的第四表面；第三正透鏡，具有凹向物方的第五表面和凸向像方的第六表面；第四負(fù)透鏡，采用雙峰結(jié)構(gòu)，具有凹向物方的第七表面和凸向像方的第八表面。本發(fā)明通過上述鏡組的合理配置方式，可以有效地縮短鏡頭長(zhǎng)度，增大鏡頭光圈，降低系統(tǒng)敏感度，并且能在低照度環(huán)境下獲得良好的成像品質(zhì)。
【專利說明】一種取像鏡頭

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鏡頭設(shè)計(jì)領(lǐng)域，尤其涉及一種取像鏡頭。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著手機(jī)行業(yè)的高速發(fā)展，越來越多的廠商追求更輕薄的手機(jī)機(jī)身來吸引消費(fèi)者的眼球，其中，影響手機(jī)機(jī)身厚度的關(guān)鍵因素之一就是手機(jī)鏡頭的光學(xué)長(zhǎng)度，但想把具有較大光學(xué)長(zhǎng)度的鏡頭集成在更輕薄的手機(jī)機(jī)身中，有著一定的難度。此外，隨著電子技術(shù)的發(fā)展，手機(jī)鏡頭中的感光芯片像元尺寸不斷縮小，使得手機(jī)鏡頭對(duì)低照度環(huán)境下的成像質(zhì)量要求越來越高，而大光圈結(jié)構(gòu)的鏡頭往往能使更多的光線達(dá)到感光芯片上，從而提高成像質(zhì)量。
[0003]如何在保證手機(jī)鏡頭成像質(zhì)量的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步優(yōu)化鏡頭配置，縮短鏡頭長(zhǎng)度，增大鏡頭光圈，降低加工工藝難度以及生產(chǎn)成本，是手機(jī)行業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]鑒于上述問題，本發(fā)明提供了一種取像鏡頭，以解決上述問題或者至少部分地解決上述問題。
[0005]本發(fā)明提供了一種取像鏡頭，包括4片塑料材質(zhì)、各表面均為非球面的鏡片，沿著光線入射方向依次為:
[0006]第一正透鏡，具有凸向物方的第一表面和凸向像方的第二表面；
[0007]第二負(fù)透鏡，具有凹向物方的第三表面和凹向像方的第四表面；
[0008]第三正透鏡，具有凹向物方的第五表面和凸向像方的第六表面；
[0009]第四負(fù)透鏡，具有凹向物方的第七表面和凸向像方的第八表面；
[0010]并且，取所述第一正透鏡的第一表面至所述第四負(fù)透鏡的第八表面在光軸上的距離為Td，所述第一正透鏡的第一表面的曲率半徑為R1，所述第一正透鏡的第二表面的曲率半徑為R2，滿足下列關(guān)系式:
[0011]2.lmm〈Td〈2.7mm ;及
[0012]-1.2<(R1+R2)/(R1 - R2)〈_0.8。
[0013]可選地，所述取像鏡頭還包括一孔徑光闌，所述孔徑光闌位于所述第一正透鏡的第一表面上。
[0014]可選地，
[0015]所述第一正透鏡的折射率和色散系數(shù)范圍分別在1.5 <nl < 1.65,50 < vl< 60 ；
[0016]所述第二負(fù)透鏡的折射率和色散系數(shù)范圍分別在1.5 < n2 < 1.65,20 < v2
<30 ；
[0017]所述第三正透鏡的折射率和色散系數(shù)范圍分別在1.5 <n3 < 1.65,50 < v3
<60 ；
[0018]所述第四負(fù)透鏡的折射率和色散系數(shù)范圍分別在1.5 < n4 < 1.65，50 < v4 < 60。
[0019]可選地，
[0020]所述第一正透鏡采用APL5514型號(hào)的塑料材質(zhì)，其折射率和色散系數(shù)分別為nl =1.54，vl = 56 ；
[0021]所述第二負(fù)透鏡采用SP3810型號(hào)的塑料材質(zhì)，其折射率和色散系數(shù)分別為n2 =1.64，v2 = 23.3 ；
[0022]所述第三正透鏡采用APL5514型號(hào)的塑料材質(zhì)，其折射率和色散系數(shù)分別為n3 =1.54，v3 = 56 ；
[0023]所述第四負(fù)透鏡采用APL5514型號(hào)的塑料材質(zhì)，其折射率和色散系數(shù)分別為n4 =1.54，v4 = 56。
[0024]可選地，該取像鏡頭還包括一紅外截止濾光片，所述紅外截止濾光片設(shè)置于所述第四負(fù)透鏡的第八表面的成像側(cè)，所述紅外截止濾光片通過利用IRcut鍍膜方法消除紅外光線。
[0025]可選地，所述紅外截止濾光片采用BK7或者K9材質(zhì)，其折射率和色散系數(shù)分別為η = 1.5168, ν = 64.17。
[0026]可選地，該取像鏡頭還包括一感光芯片，所述感光芯片設(shè)置于所述紅外截止濾光片的成像側(cè)。
[0027]可選地，
[0028]取所述取像鏡頭的焦距為f，所述第一正透鏡的焦距為Π，所述第二負(fù)透鏡的焦距為f2，所述第三正透鏡的焦距為f3，所述第四負(fù)透鏡的焦距為f4，其中，f 1、f3大于0，f2、f4小于0，滿足下列關(guān)系式:
[0029]-f4<f3<fl<-f2 ；
[0030]0.6<fl/f<0.85 ；
[0031]-2<f2/f<-l.5 ；
[0032]0.6<f3/f<0.85 ?’及
[0033]-0.6<f4/f<-0.45 o
[0034]可選地，所述取像鏡頭的焦距f = 3.02mm。
[0035]可選地，
[0036]取所述取像鏡頭總體長(zhǎng)度為TTL，最大像面大小為Im，滿足下列關(guān)系式:
[0037]TTL<3.6mm ;
[0038]Im = 4.8mm '及
[0039]TTL/Im〈0.74。
[0040]綜上所述，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的取像鏡頭具有以下有益效果:
[0041]1、4片鏡片均采用塑料材質(zhì)，相比玻璃材質(zhì)，塑料材質(zhì)具有質(zhì)量輕、成本低、易于加工成型等優(yōu)點(diǎn)，使得取像鏡頭的生產(chǎn)成本大幅降低，適于大批量生產(chǎn)。
[0042]2、4片鏡片的光學(xué)表面均采用非球面，可有效控制像差，非球面鏡邊緣較薄，中央處光線和邊緣光線可以聚焦在同一位置，可以有效減小球差，提高系統(tǒng)的相對(duì)孔徑，擴(kuò)大視場(chǎng)角，進(jìn)而提高取像鏡頭在低照度環(huán)境下的成像質(zhì)量，并可以通過調(diào)整非球面系數(shù)來提高光學(xué)性能。
[0043]3、取像鏡頭結(jié)構(gòu)緊湊，第一透鏡的第一表面到第四透鏡的第八表面在光軸上的距離范圍僅僅為2.lmm-2.7mm,可以有效縮短光學(xué)系統(tǒng)的總長(zhǎng)度,并且第一正透鏡的第一表面的曲率半徑為R1，第二表面的曲率半徑為R2，滿足-1.2〈 (R1+R2) / (Rl - R2)〈-0.8，能夠有效控制鏡頭焦距，提高光學(xué)性能。
[0044]4、取像鏡頭配型合理，采用正負(fù)正負(fù)的透鏡組合，容易形成遠(yuǎn)心光路性能，能夠保證光線以小的角度入射到感光芯片上，防止陰影的發(fā)生，也能夠使光學(xué)系統(tǒng)總長(zhǎng)度變得更小。其中，第一透鏡采用正透鏡，具有正的光焦度，起到收集光線匯聚軸外光線角度的作用；第二透鏡采用負(fù)透鏡，具有負(fù)的光焦度，起到光束整形的作用，使得通過第二透鏡后的軸外邊緣光線和主光線與光軸有一定的傾角，達(dá)到一定的像面高度；第三透鏡采用正透鏡，具有正的光焦度，使邊緣光線和主光線具有較好的平行性，同時(shí)又保證了主光線對(duì)光軸的傾角；第四透鏡采用負(fù)透鏡，具有負(fù)的光焦度，能夠進(jìn)一步提高主光線入射角CRA與感光芯片的匹配性，消除軸外像差。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0045]圖1是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中的一種取像鏡頭的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0046]圖2A是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中的極限分辨率下MTF曲線圖；
[0047]圖2B是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中的1/2極限分辨率下MTF曲線圖；
[0048]圖3是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中的光學(xué)場(chǎng)曲和畸變曲線圖；
[0049]圖4是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中的點(diǎn)列圖；
[0050]圖5是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中的垂軸色差曲線圖；
[0051]圖6是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中的相對(duì)亮度曲線圖。

【具體實(shí)施方式】
[0052]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
[0053]圖1是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中的一種取像鏡頭的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，該取像鏡頭包括4片塑料材質(zhì)、各表面均為非球面的鏡片，沿著光線入射方向依次為:
[0054]第一正透鏡110，為雙凸形凸透鏡，具有凸向物方的第一表面SI和凸向像方的第二表面S2 ;第二負(fù)透鏡120，具有凹向物方的第三表面S3和凹向像方的第四表面S4 ;第三正透鏡130，為彎月形凸透鏡，具有凹向物方的第五表面S5和凸向像方的第六表面S6 ;第四負(fù)透鏡140，采用雙峰結(jié)構(gòu)，具有凹向物方的第七表面S7和凸向像方的第八表面S8，第一正透鏡的第一表面至第四負(fù)透鏡的第八表面在光軸上的距離為Td，第一正透鏡的第一表面的曲率半徑為R1，第一正透鏡的第二表面的曲率半徑為R2，滿足下列關(guān)系式:
[0055]2.1mm<Td<2.7mm ;及
[0056]-1.2〈 (R1+R2) / (Rl - R2)〈—0.8。
[0057]在本實(shí)施例中，為了完整呈現(xiàn)取像鏡頭的成像過程，如圖1所示，進(jìn)一步包括:孔徑光闌100、紅外截止濾光片150和感光芯片160，其中，紅外截止濾光片150包括物側(cè)表面151和像側(cè)表面152。
[0058]其中，第一正透鏡110用于收集光線，使得軸外光線匯聚起來；第二負(fù)透鏡120用于光束整形，使得通過第二負(fù)透鏡120后的軸外邊緣光線和主光線與光軸具有一定的傾角，達(dá)到一定的像面高度；第一正透鏡110和第二負(fù)透鏡120的正負(fù)組合有利于消除色差；第三正透鏡130使邊緣光線和主光線具有較好的平行性同時(shí)又保證了主光線對(duì)光軸的傾角；第四負(fù)透鏡140為了更好的匹配感光芯片160的主光線角度，采用了異性形狀的鏡片，并且其雙峰結(jié)構(gòu)可用于光束整形，同時(shí)消除軸外像差；孔徑光闌100采用前置形式；紅外截止濾光片150通過紅外截止鍍膜方法消除紅外光線對(duì)感光芯片160的影響；感光芯片160置于孔徑光闌150的成像側(cè)，并且本實(shí)施例所采用的感光芯片160為CMOS芯片。
[0059]由上述可知，本發(fā)明提供的取像鏡頭具有以下特點(diǎn):
[0060]1、4片鏡片均采用塑料材質(zhì)，相比玻璃材質(zhì)，塑料材質(zhì)具有質(zhì)量輕、成本低、易于加工成型等優(yōu)點(diǎn)，使得取像鏡頭的生產(chǎn)成本大幅降低，適于大批量生產(chǎn)；
[0061]2、4片鏡片的光學(xué)表面均采用非球面，可有效控制像差，非球面鏡邊緣較薄，中央處光線和邊緣光線可以聚焦在同一位置，可以有效減小球差，提高系統(tǒng)的相對(duì)孔徑，擴(kuò)大視場(chǎng)角，進(jìn)而提高取像鏡頭在低照度環(huán)境下的成像質(zhì)量，并可以通過調(diào)整非球面系數(shù)來提高光學(xué)性能；
[0062]3、取像鏡頭結(jié)構(gòu)緊湊，第一透鏡的第一表面到第四透鏡的第八表面在光軸上的距離范圍僅僅為2.lmm-2.7mm,能夠有效縮短光學(xué)系統(tǒng)的總長(zhǎng)度,并且第一正透鏡的第一表面的曲率半徑為R1，第二表面的曲率半徑為R2，滿足-1.2〈 (R1+R2) / (Rl - R2)〈-0.8，能夠有效控制鏡頭焦距，提高光學(xué)性能；
[0063]4、取像鏡頭配型合理，采用正負(fù)正負(fù)的透鏡組合，容易形成遠(yuǎn)心光路性能，能夠保證光線以小的角度入射到感光芯片上，防止陰影的發(fā)生，也能夠使光學(xué)系統(tǒng)總長(zhǎng)度變得更小，其中，第一正透鏡起到收集光線匯聚軸外光線角度的作用；第二負(fù)透鏡起到光束整形的作用，使得通過第二透鏡后的軸外邊緣光線和主光線與光軸有一定的傾角，達(dá)到一定的像面高度；第三正透鏡使邊緣光線和主光線具有較好的平行性，同時(shí)又保證了主光線對(duì)光軸的傾角；第四負(fù)透鏡為了進(jìn)一步提高主光線入射角CRA與感光芯片的匹配性，透鏡形狀為異形，并采用雙峰結(jié)構(gòu)來對(duì)光束進(jìn)行整形，同時(shí)消除軸外像差。
[0064]表I是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中的一種取像鏡頭的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)。如表I所示，分別列有:
[0065]沿光線入射方向依序編號(hào)的光學(xué)表面(Surface),依次包括:孔徑光闌100、第一正透鏡110的第一表面S1、第一正透鏡110的第二表面S2、第二負(fù)透鏡120的第三表面S3、第二負(fù)透鏡120的第四表面S4、第三正透鏡130的第五表面S5、第三正透鏡130的第六表面S6、第四負(fù)透鏡140的第七表面S7、第四負(fù)透鏡140的第八表面S8、紅外截止濾光片150的物側(cè)表面151、紅外截止濾光片150的像側(cè)表面152、以及感光芯片160 ;表面類型(Type)，在光軸上各光學(xué)表面的曲率(C)，沿光線入射方向的光軸上各光學(xué)表面與相鄰下一個(gè)光學(xué)表面之間的厚度(T)，沿光線入射方向的光軸上各光學(xué)表面與相鄰下一個(gè)光學(xué)表面之間的材質(zhì)(Glass),半口徑(Sem1-Diameter),圓錐系數(shù)(Conic)、光焦度(Focal power),其中，厚度(T)和半口徑(Sem1-Diameter)的單位為mm,曲率(C)和光焦度(Focal power)的單位為HmT1。
[0066]表I
[0067]

【權(quán)利要求】
1.一種取像鏡頭，其特征在于，所述取像鏡頭包括4片塑料材質(zhì)、各表面均為非球面的鏡片，沿著光線入射方向依次為: 第一正透鏡，具有凸向物方的第一表面和凸向像方的第二表面； 第二負(fù)透鏡，具有凹向物方的第三表面和凹向像方的第四表面； 第三正透鏡，具有凹向物方的第五表面和凸向像方的第六表面； 第四負(fù)透鏡，具有凹向物方的第七表面和凸向像方的第八表面； 并且，取所述第一正透鏡的第一表面至所述第四負(fù)透鏡的第八表面在光軸上的距離為Td，所述第一正透鏡的第一表面的曲率半徑為R1，所述第一正透鏡的第二表面的曲率半徑為R2,滿足下列關(guān)系式:
2.1mm<Td<2.7mm ;及
-1.2〈(R1+R2)/(Rl - R2)〈-0.8。
2.如權(quán)利要求1所述的取像鏡頭，其特征在于，所述取像鏡頭還包括一孔徑光闌，所述孔徑光闌位于所述第一正透鏡的第一表面上。
3.如權(quán)利要求1所述的取像鏡頭，其特征在于， 所述第一正透鏡的折射率和色散系數(shù)范圍分別在1.5 < nl < 1.65，50 < vl < 60 ； 所述第二負(fù)透鏡的折射率和色散系數(shù)范圍分別在1.5 < n2 < 1.65，20 < v2 < 30 ； 所述第三正透鏡的折射率和色散系數(shù)范圍分別在1.5 < n3 < 1.65，50 < v3 < 60 ； 所述第四負(fù)透鏡的折射率和色散系數(shù)范圍分別在1.5 < n4 < 1.65,50 < v4 < 60。
4.如權(quán)利要求3所述的取像鏡頭，其特征在于， 所述第一正透鏡采用APL5514型號(hào)的塑料材質(zhì)，其折射率和色散系數(shù)分別為nl =1.54，vl = 56 ； 所述第二負(fù)透鏡采用SP3810型號(hào)的塑料材質(zhì)，其折射率和色散系數(shù)分別為n2 = 1.64，v2 = 23.3 ； 所述第三正透鏡采用APL5514型號(hào)的塑料材質(zhì)，其折射率和色散系數(shù)分別為n3 =1.54，v3 = 56 ； 所述第四負(fù)透鏡采用APL5514型號(hào)的塑料材質(zhì)，其折射率和色散系數(shù)分別為n4 =1.54, v4 = 56。
5.如權(quán)利要求1所述的取像鏡頭，其特征在于，該取像鏡頭還包括一紅外截止濾光片，所述紅外截止濾光片設(shè)置于所述第四負(fù)透鏡的第八表面的成像側(cè)。
6.如權(quán)利要求5所述的取像鏡頭，其特征在于，所述紅外截止濾光片采用BK7或者K9材質(zhì)，其折射率和色散系數(shù)分別為η = 1.5168，ν = 64.17。
7.如權(quán)利要求5所述的取像鏡頭，其特征在于，該取像鏡頭還包括一感光芯片，所述感光芯片設(shè)置于所述紅外截止濾光片的成像側(cè)。
8.如權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的取像鏡頭，其特征在于， 取所述取像鏡頭的焦距為f，所述第一正透鏡的焦距為Π，所述第二負(fù)透鏡的焦距為f2，所述第三正透鏡的焦距為f3，所述第四負(fù)透鏡的焦距為f4，其中，fl、f3大于0，f2、f4小于0，滿足下列關(guān)系式:
-f4<f3<fl<-f2；
0.6<fl/f<0.85 ；-2<f2/f<-l.5 ；0.6<f3/f<0.85 ;及-0.6<f4/f<-0.45。
9.如權(quán)利要求8所述的取像鏡頭，其特征在于，所述取像鏡頭的焦距f= 3.02mm。
10.如權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的取像鏡頭，其特征在于，取所述取像鏡頭總體長(zhǎng)度為TTL，最大像面大小為Im，滿足下列關(guān)系式:TTL<3.6mm ；Im = 4.8mm ;及TTL/Im〈0.74。
【文檔編號(hào)】G02B13/18GK104199172SQ201410397087
【公開日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2014年8月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月13日
【發(fā)明者】楊春 申請(qǐng)人:青島歌爾聲學(xué)科技有限公司