一种3P超广角镜头的制作方法

一种3p超广角镜头
技术领域
1.本发明涉及光学技术领域，尤其涉及一种3p超广角镜头。


背景技术：

2.在目前信息发达的时代对于电子产品的依赖比重越来越大也使得人类更是离不开电子产品所带来的便利，也因此延伸手机这个产品，以往手机只是单纯的接收讯息接听电话，由于lcd屏幕的发明以及网络讯息的发达使得在3c产业链上的应用对于光学镜头的应用需求越来越多，从起初的vga机种到2m～5m～8m～13m对于像素的需求越来越高，所以手机逐渐取代了数码相机的应用，变成每个人生活中拍照的必须品，也形成了为生活写日记的习惯，每日都会为自己的生活拍下照片并纪录生活中所看到的种种现象。在加上社交软件推广以及上网速度的提升从2g/3g/4g到现在5g时代，使得手机从单纯的通讯应用，演变成拍照及上传分享生活照片给亲朋好友，另外也成了支付购物的平台，使得手机应用更加的广泛，更是支配我们生活必须品。
3.然而生活型态的转变也对手机功能的要求进行改变，从单纯的拍照进而演变成需要搭配一些超微距镜头的功能来进行安全解锁或是支付,如此可让手机的外观美化又可以安全的保护手机内的数据。广角镜即wide angle，又叫短焦镜头。广角镜的焦距非常短，所谓的超微物距l范围落在0.9mm～2.5mm左右。传统的摄像镜头为了要满足广角的效果，通常会在镜头结构上增加多片光学镜片来进行畸变量的补偿，然而此种镜头的结构会造成成本上的增加，也让镜头的长度变得很长及外径增大不利于小型化，也会形成工艺组装上的复杂化，造成良率上的损失增加成本。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种3p超广角镜头，以解决上述背景技术中提出的问题。
5.一种超微物距下使用的3p超广角镜头，包括：从物侧到像侧依次设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜、位于第三透镜像方侧的滤光片以及成像面，所述第一透镜为负透镜，第一透镜靠近物侧的表面为p1r1，表面p1r1的中心凹向物侧，第一透镜靠近像侧的表面称为p1r2，表面p1r2的中心为凸向像侧边缘在转折为凹向像侧，第二透镜为正透镜，第二透镜靠近物侧的表面为p2r1，表面p2r1中心为凸向物侧，第二透镜p2靠近像侧的表面称为p2r2，表面p2r2的中心为凸向像侧，其芯厚为t2，第三透镜为正透镜，第三透镜靠近物侧的表面为p3r1，表面为p3r1的中心凸向物侧，在预设位置时转折为凹向物侧，其中第三透镜靠近像侧的表面称为p3r2，表面p3r2的中心凹向像侧，且第二透镜p2的芯厚为t2，所述3p超广角镜头的总焦距是f，所述超广角镜头满足条件：0.7<t2/f<1.5。
6.在一个优选实施方式中，所述预设位置是指距离中心为0.60d31
‑
0.70d31的位置，其中，d31是指表面p3r1的有效径。
7.在一个优选实施方式中，第二透镜p2的芯厚为t2，所述3p超广角镜头的光学总长是ttl，所述超广角镜头满足条件：0.2<t2/ttl<0.3。
8.在一个优选实施方式中，第二透镜与第三透镜的合成焦距为f23，所述合成焦距为f23与总焦距f之比满足：1.0<f23/f<1.3。
9.在一个优选实施方式中，所述光圈设置在第一透镜p1与第二透镜p2之间。
10.在一个优选实施方式中，所述第一透镜、第二透镜及第三透镜的材质均为塑胶。
11.与现有技术相比较，本发明提供的一种3p超广角镜头，通过控制3片镜片的每个透镜的形状及限定第二透镜的中心厚度与光学镜头的总焦距的比值范围，以实现所述镜头的超微物距时还有利于降低光学镜头的总长度及缩小第一透镜的外径，满足上述条件的广角镜头，能实现广角镜头的物距l满足超微物距的要求。
附图说明
12.图1是本发明第一实施例的超广角镜头的具体结构示意图。
13.图2是图1的超广角镜头的mtf图。
14.图3是图1的超广角镜头的场曲及畸变图。
15.图4是图1的超广角镜头的球差曲线图。
16.图5是图1的超广角镜头的慧差曲线图。
17.图6是本发明第二实施例的超广角镜头的具体结构示意图。
18.图7是图6的超广角镜头的mtf图。
19.图8是图6的超广角镜头的场曲及畸变图。
20.图9是图6的超广角镜头的球差曲线图。
21.图10是图6的超广角镜头的慧差曲线图。
22.图11是本发明第三实施例的超广角镜头的具体结构示意图。
23.图12是图11的超广角镜头的mtf图。
24.图13是图11的超广角镜头的场曲及畸变图。
25.图14是图11的超广角镜头的球差曲线图。
26.图15是图11的超广角镜头的慧差曲线图。
27.图16是本发明第四实施例的超广角镜头的具体结构示意图。
28.图17是图16的超广角镜头的mtf图。
29.图18是图16的超广角镜头的场曲及畸变图。
30.图19是图16的超广角镜头的球差曲线图。
31.图20是图16的超广角镜头的慧差曲线图。
32.图21是本发明第五实施例的超广角镜头的具体结构示意图。
33.图22是图21的超广角镜头的mtf图。
34.图23是图21的超广角镜头的场曲及畸变图。
35.图24是图21的超广角镜头的球差曲线图。
36.图25是图21的超广角镜头的慧差曲线图。
37.图26是本发明第六实施例的超广角镜头的具体结构示意图。
38.图27是图26的超广角镜头的mtf图。
39.图28是图26的超广角镜头的场曲及畸变图。
40.图29是图26的超广角镜头的球差曲线图。
41.图30是图26的超广角镜头的慧差曲线图。
具体实施方式
42.第一实施例
43.请参阅图1，图1为本发明第一实施例提供的一种3p超广角镜头。所述超微物距下使用的3p超广角镜头，包括：从物侧到像侧依次设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜、位于第三透镜像方侧的滤光片以及成像面，所述第一透镜为负透镜，第一透镜靠近物侧的表面为p1r1，表面p1r1的中心凹向物侧，第一透镜靠近像侧的表面称为p1r2，表面p1r2的中心为凸向像侧边缘在转折为凹向像侧，第二透镜为正透镜，第二透镜靠近物侧的表面为p2r1，表面p2r1中心为凸向物侧，第二透镜p2靠近像侧的表面称为p2r2，表面p2r2的中心为凸向像侧，其芯厚为t2，第三透镜为正透镜，第三透镜靠近物侧的表面为p3r1，表面为p3r1的中心凸向物侧，在预设位置时转折为凹向物侧，其中第三透镜靠近像侧的表面称为p3r2，表面p3r2的中心凹向像侧，所述3p超广角镜头的总焦距是f，所述3p超广角镜头满足条件：0.7<t2/f<1.5。
44.通过控制3片镜片的每个透镜的光焦度、面形状及限定第二透镜的中心厚度与光学镜头的总焦距的比值范围，以实现所述镜头的超微物距及缩小第一透镜的外径，满足上述条件的广角镜头，能实现广角镜头的物距l范围落在0.9mm～2.5mm的超短范围，且视场角能大于120度。
45.在一个优选实施方式中，所述预设位置是指距离中心为0.60d31
‑
0.70d31的位置，更优选地，预设位置是指距离中心为0.65d31的位置。其中，d31是指表面p3r1的有效径。此预设位置是为了进一步限定第三透镜p3的形状，有利于第三透镜的薄型化。
46.在一个优选实施方式中，所述3p超广角镜头的光学总长是ttl，所述超广角镜头满足条件：0.2<t2/ttl<0.3。第二透镜p2的芯厚t2与镜头总长的比值在此范围内，有利于广角镜头镜头的广角化和超薄化，以及有利于降低畸变、提升倍率。更优选地，所述超广角镜头满足条件：0.24<t2/ttl<0.28。
47.在一个优选实施方式中，第二透镜与第三透镜的合成焦距为f23，所述合成焦距f23与总焦距f之比满足：1.0<f23/f<1.3，所述合成焦距f23与总焦距f的比值在此范围内，进一步利于控制摄像镜头的总长及减小第一透镜p1的外径。
48.在本实施方式中，3p超广角镜头还包括光圈，所述光圈设置在第一透镜p1与第二透镜p2之间。优选地，设置在第二透镜朝向第一透镜的表面。
49.在本方式中，所述第一透镜p1、第二透镜p2及第三透镜p3的材质均为塑胶。
50.请参阅如下表1
‑
2，表1及表2示出了本发明第一实施例的3p超广角镜头包括的透镜组件的基本参数表，其中，曲率半径、厚度/距离和焦距的单位均为毫米(mm)。
51.表1
52.[0053][0054]
表2
[0055]
f23ff2/ff23/ft2(mm)t2/fttlt2/ttl物高像高倍率0.57500.53002.88681.08490.45300.85472.16200.20955.00001.00000.2000
[0056]
图2
‑
5分别示出了第一实施例的光学成像系统的光学传递函数(mtf)曲线、场曲、畸变、球差及慧差曲线图。
[0057]
具体地，图2是本发明镜头的mtf解像曲线图。从图上可以看出对mtf管控好，分辨率高。
[0058]
图3是本发明镜头的场曲和畸变曲线。图3左图中给出的波长在537.0nm时，子午像面和弧矢像面的场曲均控制在
±
0.20毫米以内，说明本实施例中3p超广角镜头的场曲矫正较好。
[0059]
图3右图表示成像面上不同像高处的f
‑
tanθ畸变。其中，图3右图中横轴表示f
‑
tanθ畸变，纵轴表示视场角(单位：度)。从图3右图中可以看出，成像面上不同像高处的光学畸变控制在 2％以内，说明3p超广角镜头的光学畸变得到良好的矫正。
[0060]
请参阅图4，为本发明实施例一提供的一种3p超广角镜头的球差曲线图。如图4所示，不同波长光线(0.460μm、0.537μm和0.580μm)在该3p超广角镜头的不同视场角下的成像范围均在100μm以内且曲线非常集中，说明了该定焦镜头在不同视场区域的像差较小，成像清晰，较好地校正了光学系统的像差。
[0061]
请参阅图5，为本发明实施例一提供的一种3p超广角镜头的慧差图。如图5所示，不同波长光线(0.460μm、0.537μm和0.580μm)在该3p超广角镜头的不同视场角下的成像范围均在50μm以内且曲线非常集中，说明了该定焦镜头在不同视场区域的像差较小，成像清晰，较好地校正了光学系统的像差。
[0062]
第二实施例
[0063]
第二实施例是引入的一个反例。
[0064]
第二实施例的各透镜的形状为：第一透镜p1为负透镜(其中p1靠近物侧的那面称为p1r1，其中心为凹向物侧，其中p1靠近像侧的那面称为p1r2，其中心为凹向像侧。
[0065]
第二透镜p2为正透镜(其中p2靠近物侧的那面称为p2r1，其中心为凸向物侧，其中p2靠近像侧的那面称为p2r2，其中心为凹向像侧，其芯厚为t2)。
[0066]
第三透镜p3为正透镜(其中p3靠近物侧的那面称为p3r1，中心为凹向物侧，其中p3靠近像侧的那面称为p3r2，其中心为凸向像侧)。
[0067]
也即，第二实施例的3个透镜的形状均与第一实施例的3个透镜的面形状不同。请一并参阅表3
‑
4，第二实施例的3个透镜的形状t2/ttl，f23/f及t2/f均不在本案权利要求保护的数值范围内，第二实施例的引入是为了说明t2/ttl，f23/f及t2/f在本案的保护范围内，才能实现本案的技术效果。从第二实施例可以看出，当t2/ttl，f23/f及t2/f均不在本案权利要求保护的数值范围内时，虽然mtf表现较佳，但是distortion的表现较差，同时镜头的放大倍率也较小，p1外径也相对的较大。
[0068]
表3
[0069][0070][0071]
表4
[0072][0073]
图7是本发明镜头的mtf解像曲线图。
[0074]
图8是本发明第二实施例的广角镜头的场曲和畸变曲线。图8左图中给出的波长在537.0nm时，子午像面和弧矢像面的场曲均控制在
±
0.20毫米以内。
[0075]
图8右图表示第二实施例的广角镜头的成像面上不同像高处的f
‑
tanθ畸变。其中，图8右图中横轴表示f
‑
tanθ畸变，纵轴表示视场角(单位：度)。
[0076]
请参阅图9，为本发明第三实施例提供的一种3p超广角镜头的球差曲线图。如图9所示，不同波长光线(0.460μm、0.537μm和0.580μm)在该3p超广角镜头的不同视场角下的成像范围均在100μm以内且曲线非常集中，说明了该定焦镜头在不同视场区域的像差较小，成像清晰，较好地校正了光学系统的像差。
[0077]
请参阅图10，为本发明实施例一提供的一种3p超广角镜头的慧差图。如图5所示，不同波长光线(0.460μm、0.537μm和0.580μm)在该3p超广角镜头的不同视场角下的成像范围均在50μm以内且曲线非常集中，说明了该定焦镜头在不同视场区域的像差较小，成像清晰，较好地校正了光学系统的像差。
[0078]
请参阅图11，第三实施例提供的超广角镜头的结构与第一实施提供的超广角镜头的结构基本相同，其不同之处在于，各透镜的基本参数有区别。具体地，表5及表6示出了本
发明第三实施例的3p超广角镜头包括的透镜组件的基本参数表，其中，曲率半径、厚度/距离和焦距的单位均为毫米(mm)。
[0079]
表5
[0080][0081]
表6
[0082]
f23ff2/ff23/ft2(mm)t2/fttlt2/ttl物高像高倍率0.61100.47801.73011.27820.67501.41212.53200.26665.00000.98000.1960
[0083]
图12是本发明镜头的mtf解像曲线图。从图上可以看出对mtf管控好，分辨率高。
[0084]
图13是本发明镜头的场曲和畸变曲线。图13左图中给出的波长在537.0nm时，子午像面和弧矢像面的场曲均控制在
±
0.20毫米以内，说明本实施例中3p超广角镜头的场曲矫正较好。
[0085]
图13右图表示成像面上不同像高处的f
‑
tanθ畸变。其中，图13右图中横轴表示f
‑
tanθ畸变，纵轴表示视场角(单位：度)。从图13右图中可以看出，成像面上不同像高处的光学畸变控制在 2％以内，说明3p超广角镜头的光学畸变得到良好的矫正。
[0086]
请参阅图14，为本发明实施例三提供的一种3p超广角镜头的球差曲线图。如图14所示，不同波长光线(0.460μm、0.537μm和0.580μm)在该3p超广角镜头的不同视场角下的成像范围均在100μm以内且曲线非常集中，说明了该定焦镜头在不同视场区域的像差较小，成像清晰，较好地校正了光学系统的像差。
[0087]
请参阅图15，为本发明实施例三提供的一种3p超广角镜头的慧差图。如图15所示，不同波长光线(0.460μm、0.537μm和0.580μm)在该3p超广角镜头的不同视场角下的成像范围均在50μm以内且曲线非常集中，说明了该定焦镜头在不同视场区域的像差较小，成像清晰，较好地校正了光学系统的像差。
[0088]
请参阅16，为本发明第四实施例提供的超广角镜头的结构，本发明第四实施例提供的超广角镜头的结构与第一实施提供的超广角镜头的结构基本相同，其不同之处在于，各透镜的基本参数有区别。具体地，表7及表8示出了本发明第四实施例的3p超广角镜头包括的透镜组件的基本参数表，其中，曲率半径、厚度/距离和焦距的单位均为毫米(mm)。
[0089]
表7
[0090][0091]
表8
[0092]
f23ff2/ff23/ft2(mm)t2/fttlt2/ttl物高像高倍率0.62100.51501.88541.20580.63301.22912.48300.25495.00001.00000.2000
[0093]
图17是本发明镜头的mtf解像曲线图。从图上可以看出对mtf管控好，分辨率高。
[0094]
图18是本发明镜头的场曲和畸变曲线。图18左图中给出的波长在538.0nm时，子午像面和弧矢像面的场曲均控制在
±
0.10毫米以内，说明本实施例中3p超广角镜头的场曲矫正较好。
[0095]
图18右图表示成像面上不同像高处的f
‑
tanθ畸变。其中，图18右图中横轴表示f
‑
tanθ畸变，纵轴表示视场角(单位：度)。从图18右图中可以看出，成像面上不同像高处的光学畸变控制在
‑
2％以内，说明3p超广角镜头的光学畸变得到良好的矫正。
[0096]
请参阅图19，为本发明实施例四提供的一种3p超广角镜头的球差曲线图。如图19所示，不同波长光线(0.460μm、0.537μm和0.580μm)在该3p超广角镜头的不同视场角下的成像范围均在100μm以内且曲线非常集中，说明了该定焦镜头在不同视场区域的像差较小，成像清晰，较好地校正了光学系统的像差。
[0097]
请参阅图20，为本发明实施例四提供的一种3p超广角镜头的慧差图。如图20所示，不同波长光线(0.460μm、0.537μm和0.580μm)在该3p超广角镜头的不同视场角下的成像范围均在50μm以内且曲线非常集中，说明了该定焦镜头在不同视场区域的像差较小，成像清晰，较好地校正了光学系统的像差。
[0098]
请参阅图21，为本发明第五实施例提供的超广角镜头的结构，本发明第五实施例提供的超广角镜头的结构与第一实施提供的超广角镜头的结构基本相同，其不同之处在于，各透镜的基本参数有区别。具体地，表9及表10示出了本发明第五实施例的3p超广角镜头包括的透镜组件的基本参数表，其中，曲率半径、厚度/距离和焦距的单位均为毫米(mm)。
[0099]
表9
[0100][0101][0102]
表10
[0103]
f23lens(f)f2/ff23/ft2t2/fttlt2/ttl物高像高倍率0.61030.50501.53271.20850.67051.32772.47100.27135.00001.0000.2000
[0104]
图22是本发明第五实施例提供的一种3p超广角镜头的mtf解像曲线图。从图上可以看出对mtf管控好，分辨率高。
[0105]
图23是本发明第五实施例提供的镜头的场曲和畸变曲线。图23左图中给出的波长在537.0nm时，子午像面和弧矢像面的场曲均控制在
±
0.10毫米以内，说明本实施例中3p超广角镜头的场曲矫正较好。
[0106]
图23右图表示成像面上不同像高处的f
‑
tanθ畸变。其中，图23右图中横轴表示f
‑
tanθ畸变，纵轴表示视场角(单位：度)。从图23右图中可以看出，成像面上不同像高处的光学畸变控制在 2％以内，说明3p超广角镜头的光学畸变得到良好的矫正。
[0107]
请参阅图24，为本发明实例五提供的一种3p超广角镜头的球差曲线图。如图24所示，不同波长光线(0.460μm、0.537μm和0.580μm)在该3p超广角镜头的不同视场角下的成像范围均在100μm以内且曲线非常集中，说明了该定焦镜头在不同视场区域的像差较小，成像清晰，较好地校正了光学系统的像差。
[0108]
请参阅图25，为本发明实施例五提供的一种3p超广角镜头的慧差图。如图25所示，不同波长光线(0.460μm、0.537μm和0.580μm)在该3p超广角镜头的不同视场角下的成像范围均在50μm以内且曲线非常集中，说明了该定焦镜头在不同视场区域的像差较小，成像清晰，较好地校正了光学系统的像差。
[0109]
请参阅图26，为第六实施例提供的3p超广角镜头的结构，第六实施例提供的3p超广角镜头的结构与第一实施提供的超广角镜头的结构基本相同，其不同之处在于，各透镜的基本参数有区别。具体地，表11及表12示出了本发明第六实施例的3p超广角镜头包括的透镜组件的基本参数表，其中，曲率半径、厚度/距离和焦距的单位均为毫米(mm)。
[0110]
表11
[0111][0112]
表12
[0113]
f23lens(f)f2/ff23/ft2t2/fttlt2/ttl物高像高倍率0.56940.52681.78251.08090.51340.97462.10540.24385.00001.00000.2000
[0114]
图27是本发明第六实施例的镜头的mtf解像曲线图。从图上可以看出对mtf管控好，分辨率高。
[0115]
图28是本发明实施例六提供的3p超广角镜头的场曲和畸变曲线。图28左图中给出的波长在538.0nm时，子午像面和弧矢像面的场曲均控制在
±
0.20毫米以内，说明本实施例中3p超广角镜头的场曲矫正较好。
[0116]
图28右图表示成像面上不同像高处的f
‑
tanθ畸变。其中，图28右图中横轴表示f
‑
tanθ畸变，纵轴表示视场角(单位：度)。从图28右图中可以看出，成像面上不同像高处的光学畸变控制在 2％以内，说明3p超广角镜头的光学畸变得到良好的矫正。
[0117]
请参阅图29，为本发明实施例六提供的一种3p超广角镜头的球差曲线图。如图29所示，不同波长光线(0.460μm、0.537μm和0.580μm)在该3p超广角镜头的不同视场角下的成像范围均在100μm以内且曲线非常集中，说明了该定焦镜头在不同视场区域的像差较小，成像清晰，较好地校正了光学系统的像差。
[0118]
请参阅图30，为本发明实施例六提供的一种3p超广角镜头的慧差图。如图30所示，不同波长光线(0.460μm、0.537μm和0.580μm)在该3p超广角镜头的不同视场角下的成像范围均在50μm以内且曲线非常集中，说明了该定焦镜头在不同视场区域的像差较小，成像清晰，较好地校正了光学系统的像差。
[0119]
请参阅下表13，为第一至第六实施例提供的各镜头的基本性能特征情况。由于第二实施例的结构不在本实施例保护范围，也即是反例，不做参考，在第一实施例及第三至第六实施例中，我们可以得出，要得到较小的畸变与倍率，t2/ttl越小越好。其从表13中还可以得出，f23/f的值满足：1.0<f23/f<1.3时，对减小第一透镜p1的外径有帮助。
[0120]
表13
[0121] ttlp1镜片外径光学畸变f23/ft2/ft2/ttl第一实施例2.16201.9mm2.0％1.08490.85470.2095
第二实施例2.21002.2mm3.9％1.37020.63210.1267第三实施例2.53202.19mm1.8％1.27821.41210.2666第四实施例2.48302.37mm1.5％1.20581.22910.2549第五实施例2.47102.17mm1.5％1.20851.32770.2713第六实施例2.10541.9mm2.0％1.08090.97460.2438
[0122]
上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。