一种大光圈镜头的利记博彩app
【专利摘要】本实用新型公开了大光圈镜头，包括：第一透镜，为正透镜，其物侧表面为凸面；第二透镜，为负透镜，其物侧表面为凹面；第三透镜，为正透镜，其像侧表面为中间凹两边凸的双峰面；在所述第三透镜朝向像侧设置有第一平板玻璃；并且，其构成满足以下条件式：0〈Rl/tt〈0.35；0.13〈T2/tt〈0.25；2<R1/T2<2.6;其中，R1为第一透镜的曲率半径，为第一透镜的凸面顶点与像面的距离，T2为第二透镜的厚度。本实用新型的镜头，光圈可达F2.0，相对亮度达到75%以上，结构紧凑，尤其适合手机镜头、电脑镜头等轻薄型移动终端的镜头，在低照度环境下有良好的表现，各镜片表面易于加工和成型，公差良好。
【专利说明】一种大光圈镜头
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种镜头，具体地说，是涉及一种大光圈镜头。
【背景技术】
[0002]目前很多智能终端设备(如手机、平板电脑、智能电视机等)都安装具有照相或者录像功能的镜头，随着智能终端设备结构做的越来越轻薄，因此对嵌入其中的镜头相应也要求越来越轻薄。对于薄型小镜头，目前主要存在的问题是光圈较小，小光圈由于能够到达感光芯片上的光线较少，当在低照明度环境下时成像质量不好，批量生产成本高昂。
实用新型内容
[0003]本实用新型为了解决现有小镜头光圈小、低照明度环境下成像质量不好的问题，提出了一种大光圈镜头，为一种光圈达到F2.0的大光圈小镜头。
[0004]为了解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案予以实现:
[0005]一种大光圈镜头,包括:
[0006]第一透镜，为正透镜，其物侧表面为凸面；
[0007]第二透镜，为负透镜，其物侧表面为凹面；
[0008]第三透镜，为正透镜，其像侧表面为中间凹两边凸的双峰面；
[0009]并且，其构成满足以下条件式:
[0010]0<Rl/tt<0.35 ；
[0011]0.13<T2/tt<0.25 ；
[0012]2<R1/T2<2.6 ；
[0013]其中，Rl为第一透镜的曲率半径，tt为第一透镜的凸面顶点与像面的距离，T2为第二透镜的厚度。
[0014]进一步的，所述镜头的焦距f，第一透镜的焦距Π，第二透镜的焦距f2，第三透镜的焦距f3满足以下关系式:
[0015]2<fl<f<-f2<5.2 ；
[0016]40<f3<50 ；
[0017]3.5<f3/tt<4.5 ；
[0018]0.35〈Rl/f〈0.6。
[0019]又进一步的，所述镜头的视场为小视场，其半视场角Θ满足:
[0020]0.4〈tan Θ〈0.5。
[0021]又进一步的，所述第一透镜和第二透镜之间设置有孔径光阑。
[0022]优选的，所述大光圈镜头的孔径光阑为中置结构的固定光阑。
[0023]优选的，所述第三透镜与成像方之间沿光线入射方向依次设置有第一平板玻璃和第二平板玻璃。
[0024]进一步的，所述第一平板玻璃采用BK7型号材质的玻璃，并利用红外截止镀膜方法消除红外光线。
[0025]进一步的，所述各透镜为偶次非球面，各非球面系数满足如下的方程:
CY2
[0026]Z =-;=====+ / SiY2i
1 + Vl 一 (1.k)C2Y2 L.
[0027]其中，z是沿光轴方向的坐标，Y为以该透镜长度单位为单位的径向坐标，C是该透镜的曲率，k为圆锥系数，a i是各高次项的系数，2i是该非球面的高次方。
[0028]或者，所述各透镜为奇次非球面，各非球面系数满足如下的方程:.1
CY2V v}
[0029]Z =-,+ / (JiY1
I + il - (I + k)C3Y3 —
[0030]优选的，所述各透镜为塑料材质，所述第一透镜的折射率nl和色散vl满足:1.5< nl < 1.65, 50 < vl <60;
[0031]所述第二透镜的折射率n2和色散v2满足:1.5 < n2 < 1.65，20 < v2 < 30 ;
[0032]所述第三透镜的折射率n3和色散v3满足:1.5 < n3 < 1.65，50 < v3 < 60。
[0033]与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是:本实用新型的镜头，光圈可达F2.0,相对亮度达到75%以上，结构紧凑，尤其适合手机镜头、电脑镜头等轻薄型移动终端的镜头，在低照度环境下有良好的表现，另外，各镜片均为塑料材质的镜片，镜片成本低，各镜片表面易于加工和成型，公差良好，利于大批量生产。
[0034]结合附图阅读本实用新型实施方式的详细描述后，本实用新型的其他特点和优点将变得更加清楚。
【专利附图】
【附图说明】
[0035]为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0036]图1是本实用新型所提出的大光圈镜头的一种实施例的剖面图；
[0037]图2是本实用新型所提出的大光圈镜头的一种情形下的传递函数曲线图；
[0038]图3是本实用新型所提出的大光圈镜头的另外一种情形下传递函数曲线图；
[0039]图4是本实用新型所提出的大光圈镜头的光学场曲和畸变图；
[0040]图5是本实用新型所提出的大光圈镜头的点列图；
[0041]图6是本实用新型所提出的大光圈镜头的系统色差曲线图；
[0042]图7是本实用新型所提出的大光圈镜头的系统相对亮度曲线图。
【具体实施方式】
[0043]下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0044]实施例一，如图1所示，本实施例的大光圈镜头，包括:
[0045]第一透镜1，为正透镜，其物侧表面为凸面；
[0046]第二透镜2，为负透镜，其物侧表面为凹面；
[0047]第三透镜3，为正透镜，其像侧表面为中间凹两边凸的双峰面；
[0048]在所述第三透镜朝向像侧设置有第一平板玻璃4 ；
[0049]并且，其构成满足以下条件式:
[0050]0〈Rl/tt〈0.35 ；
[0051]0.13<T2/tt<0.25 ；
[0052]2<R1/T2<2.6 ；
[0053]其中，Rl为第一透镜I的曲率半径，tt为第一透镜I的凸面顶点与像面的距离，T2为第二透镜的厚度。
[0054]本实施例的大光圈镜头,其光圈能够达到F2.0,镜头总长小于3.5mm,.系统的传递函数(MTF)在l/2Nyquist频率下(1431p/mm)0.85视场以内达到0.5以上，系统成像较好，实现可见光波段(430nm-650nm)清晰成像。系统焦距2.84mm, CMOS像元尺寸1.75um,对角线尺寸2.57mm,截止频率2861p/mm。
[0055]所述各透镜为塑料材质，所述第一透镜的折射率nl和色散Vl满足:1.5 < nl
<1.65，50 < vl < 60 ；
[0056]所述第二透镜的折射率n2和色散v2满足:1.5 < n2 < 1.65，20 < v2 < 30 ;
[0057]所述第三透镜的折射率n3和色散v3满足:1.5 < n3 < 1.65,50 < v3 < 60。
[0058]所述的第一透镜I采用正透镜的结构形式，具有正的光焦度，物侧的面为凸面，起到收集光线和汇聚轴外光线角度的作用。第二透镜2采用负透镜的结构形式，具有负的光焦度，物侧的面为凹面起到光束整形的作用，使得光线通过第二透镜2后的边缘光线和主光线具有较好的平行性同时又保证了主光线对光轴的倾角。第三透镜3采用正透镜，具有正光焦度，为了更好的匹配成像芯片的CRA镜片，第三透镜3形状采用异形结构，也即双峰的结构来对光束进行整形，同时能够消除轴外像差。
[0059]优选的，所述第一透镜I和第二透镜2之间设置有孔径光阑(图中未示出)。在本实施例中，镜头的孔径光阑优选采用中置结构的固定光阑，这样的结构公差较好，能够消除消除轴外像差，保证了日后量产的良率。
[0060]所述第三透镜与成像方之间沿光线入射方向依次设置有第一平板玻璃4和第二平板玻璃5。第一平板玻璃4利用红外截止镀膜方法消除红外光线。第二平板玻璃5为成像芯片的保护玻璃，用于保护成像芯片。
[0061]比如，第一平板玻璃4为IR cut filter (红外截止滤光片)，采用这样的滤光片可以有效的过滤掉不需要到达成像面的红外光，所得图像颜色效果和人眼观察同样场景的一致。滤光片材质为BK7，折射率和色散分别为η = 1.5168, V = 64.17。利用IR cut镀膜方法消除红外的光线进入sensor。前组采用正透镜和负透镜收集轴外光线并整型保证一定的主光线角度入射角度，正负组合有助于消除色差，第三透镜3主要作用是将光线进一步整型和消除轴外的彗形像差和象散，并精确的修正主光线角度。
[0062]本实施例提供的镜头采用3片镜片(第一透镜1、第二透镜2、以及第三透镜3)，均为塑料非球面镜片，3片镜片根据各元件之间结构特性合理排列，镜片厚度和空气间隔厚度均匀分配，因此没有过大的中心厚度，也没有过小的中心厚度，这样的结构对于后续生产的公差控制、生产良率很有利，镜片形状易于加工和成型，满足了大光圈高相对亮度的要求，并且对高低温成像的品质做了优化和校正。其结构简单，性能优良，公差良好，制造简单，价格低廉。
[0063]作为一个优选实施例，第一透镜I的折射率和色散范围可在1.5 < nl < 1.65，50
<vl < 60，采用E48R型号的塑料材质，其折射率和色散分别为nl = 1.53，vl = 56。
[0064]第二透镜2的折射率和色散范围可在1.5 < n2 < 1.65，20 < v2 < 30，本实施例中，优选采用0KP4ht型号的塑料材质，其折射率和色散分别为n2 = 1.63，v2 = 23.4。
[0065]第三透镜3的折射率和色散范围可在1.5 < n3 < 1.65，50 < v3 < 60，本实施例中，优选采用E48R型号的塑料材质，其折射率和色散分别为n3 = 1.53，v3 = 56。
[0066]本实施例的镜头，光圈可达F2.0，相对亮度达到75%以上，结构紧凑，尤其适合手机镜头、电脑镜头等轻薄型移动终端的镜头，在低照度环境下有良好的表现，各镜片表面易于加工和成型，公差良好。
[0067]实施例二，本实施例中镜头的焦距所设计要求，镜头的焦距f，第一透镜的焦距Π，第二透镜的焦距f2，第三透镜的焦距f3满足以下关系式:
[0068]2<fl<f<-f2<5.2 ；
[0069]40<f3<50 ；
[0070]3.5<f3/tt<4.5 ；
[0071]0.35〈Rl/f〈0.6。
[0072]为了实现镜头的整体功能，即光圈大、镜头薄、以及透光性能好适合低照明度环境，所述镜头的视场为小视场，其半视场角Θ满足:
[0073]0.4〈tan Θ〈0.5。
[0074]下面给出一种本实施例的大光圈镜头的镜头数据，其中，镜头视场角为50°，并且光圈达到F2.0的大光圈小视场CCM镜头。如表I所示，其中:表面类型(Type)，在光轴上各光学表面的曲率(C)，沿光线入射方向的光轴上各光学表面与相邻下一个光学表面之间的厚度(T)，沿光线入射方向的光轴上各光学表面与相邻下一个光学表面之间的材质(Glass)，半口径(Sem1-Diameter)，圆锥系数(Conic)、光焦度(Focal power)，其中，厚度(T)和半口径(Sem1-Diameter)的单位为mm,曲率(C)和光焦度(Focal power)的单位为
mm 1O
[0075]如图1中T即表示第二透镜2靠近像侧面到后一面的距离，所述各透镜为偶次非球面，以及偶次非球面系数α 2、α 3、α 4、α 5、α 6、α 7、α 8,各非球面系数满足如下的方程:
H
[0076]Z =-> Λ Y21
1 + #-(l + k)C?Y2 1?
[0077]其中，z是沿光轴方向的坐标，Y为以该透镜长度单位为单位的径向坐标，C是该透镜的曲率，k为圆锥系数，a i是各高次项的系数，2i是该非球面的高次方。
[0078]其中，z是沿光轴方向的坐标，Y为以透镜长度单位为单位的径向坐标，C是曲率(1/R)，k为圆锥系数(Coin Constant), a i是各高次项的系数，2i是非球面的高次方(theorder of Aspherical Coefficient)，本设计中 i = 8 即二次项最高到 16 次方。
[0079]
SiirfacTypeC I T I Glass Sem1-Diamete Conic
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[0082]表2
[0083]本实施例的大光圈镜头，配合0V9726感光芯片能够达到50°的视场角，系统成像质量优良，相对照度均匀并保证在70%以上，很好的保证了低照度下的表现。
[0084]当然，在该实施方案中，也可以釆用奇次非球面方程进行设计，奇次非球面方程的通用公式如下:
CY2Y1
[0085]E> S1Y1
l+ 々-a + k)CaYa
[0086]其中，i = 1、2、3、4......N。同样也可以达到设计目的。
[0087]所述的第一平板玻璃4与像侧面之间设置有第二平板玻璃5，为成像芯片的保护玻璃，系统的法兰后焦保证在0.3mm以上。
[0088]如图2、图3所示，是本实用新型镜头实施例的MTF，MTF传递函数曲线图(光学传递函数)可以综合反映系统的成像质量，其曲线形状越平滑，且相对X轴高度越高，证明系统的成像质量越好。图2反映的是sensor极限分辨率下的MTF曲线，图3图反映的是1/2极限分辨频率下MTF曲线。图中不同线条分别代表各个视场光线，从图上来看，两张传函曲线图中的曲线较为平滑紧凑，曲线所表征的MTF值很高，在极限分辨率情况下0.85视场以内MTF都达到了 0.25以上，说明系统的像差得到了良好的校正。
[0089]如图4所示，是本实施例镜头的光学场曲和畸变图，不同颜色代表不同的波长，同一种颜色右侧曲线为子午方向，左侧曲线为为弧矢场曲，二者做差就是系统的象散，象散和场曲是影响轴外视场光线的重要像差，象散过大会严重的影响到系统轴外光线的成像质量，场曲会造成中心和边缘最佳成像不在一个平面上，从图上来看系统的场曲和象散均被校正到50um以内。图中另一个曲线是系统的畸变曲线，畸变不影响系统的清晰度，但是会引起系统的图像变形，对于广角镜头来说，校正畸变是极为困难的，本系统的光学畸变小于2%，这说明畸变已经矫正到了一个非常好的程度。
[0090]如图5所示，是本实施例镜头的点列图，点列图显示系统的各个视场光线在像面处汇聚而形成的弥散程度，所以它表征了系统得到各种相差特性，点列图的RMS半径越小证明系统的成像质量越好。本系统的弥散斑RMS直径均小于4.5um,说明像差校正非常好。
[0091]如图6所示，是系统色差曲线图，从图6中可以看出，本实施例镜头的色差(红、绿、蓝三颜色的互相差值)控制在0.5um以内，对于薄型小镜头而言，可以说控制的相当好，一般情况下目前现有的取像镜头设计色差达到I个pixel的级别就已经算是不错，而本设计的芯片pixel尺寸为1.75um。
[0092]如图7所示，是系统相对亮度曲线图，从图7中可以看出，本实施例镜头的相对亮度可以达到65%以上，一般情况下市面上的取像镜头设计相对两度在50%以上就是一般水平，相对两度越高代表周边亮度和中心亮度的一致性越高；反之，若相对亮度较低，图像边角看上去会比较暗，成像效果不好。
[0093]当然，上述说明并非是对本实用新型的限制，本实用新型也并不仅限于上述举例，本【技术领域】的普通技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本实用新型的保护范围。
【权利要求】
1.一种大光圈镜头，其特征在于，包括: 第一透镜，为正透镜，其物侧表面为凸面； 第二透镜，为负透镜，其物侧表面为凹面； 第三透镜，为正透镜，其像侧表面为中间凹两边凸的双峰面； 并且，其构成满足以下条件式:
0〈Rl/tt〈0.35 ；
0.13〈T2/tt〈0.25 ；
2<R1/T2<2.6 ； 其中，Rl为第一透镜的曲率半径，tt为第一透镜的凸面顶点与像面的距离，T2为第二透镜的厚度。
2.根据权利要求1所述的大光圈镜头，其特征在于，所述镜头的焦距f，第一透镜的焦距Π，第二透镜的焦距f2，第三透镜的焦距f3满足以下关系式:
2<fl<f<-f2<5.2 ；
40<f3<50 ；
3.5<f3/tt<4.5 ；
0.35<Rl/f<0.6。
3.根据权利要求2所述的大光圈镜头，其特征在于，所述镜头的视场为小视场，其半视场角Θ满足:
0.4<tanΘ〈0.5。
4.根据权利要求1所述的大光圈镜头，其特征在于，所述第一透镜和第二透镜之间设置有孔径光阑。
5.根据权利要求4所述的大光圈镜头，其特征在于，所述大光圈镜头的孔径光阑为中置结构的固定光阑。
6.根据权利要求1-3中任一项所述的大光圈镜头，其特征在于，所述第三透镜与成像方之间沿光线入射方向依次设置有第一平板玻璃和第二平板玻璃。
7.根据权利要求6所述的大光圈镜头，其特征在于:所述第一平板玻璃采用BK7型号材质的玻璃，并利用红外截止镀膜方法消除红外光线。
8.根据权利要求1-3任一项所述的大光圈镜头，其特征在于，所述各透镜为偶次非球面，各非球面系数满足如下的方程:
CY2V1 Z=...........................................................................................................................................................................................+ / ?I Y
I + ^ I — (I + k)C2Y3 其中，Z是沿光轴方向的坐标，Y为以该透镜长度单位为单位的径向坐标，C是该透镜的曲率，k为圆锥系数，a i是各高次项的系数，2i是该非球面的高次方。
9.根据权利要求1-3任一项所述的大光圈镜头，其特征在于，所述各透镜为奇次非球面，各非球面系数满足如下的方程:
^N
CY2τ-ι Z = """"""7====== + / (? Y 畫
I + 11.(I + |?)ζ2Υ2 ’I* I
10.根据权利要求1-3中任一项所述的大光圈镜头，其特征在于:所述各透镜为塑料材质，所述第一透镜的折射率nl和色散vl满足:1.5 < nl < 1.65，50 < vl < 60 ； 所述第二透镜的折射率n2和色散v2满足:1.5 < n2 < 1.65，20 < v2 < 30 ； 所述第三透镜的折射率n3和色散v3满足:1.5 < n3 < 1.65，50 < v3 < 60。
【文档编号】G02B13/00GK204028442SQ201420472227
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2014年8月20日 优先权日:2014年8月20日
【发明者】杨春 申请人:青岛歌尔声学科技有限公司