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光学镜头、镜头模组和终端的制作方法

2022-02-22 07:49:36 来源:中国专利 TAG:


1.本技术实施方式涉及镜头领域,具体涉及一种光学镜头、镜头模组和终端。


背景技术:

2.近年来,随着电子技术的进步和移动通信的快速发展,手机等便携式智能设备已经成为了人们生活中不可获取的一部分,其中摄像头更是其必不可少的标配之一。与此同时,消费大众对手机摄像头的拍照需求也越来越高,更宽的变焦范围,更高的解析度,更高的成像质量等。此外,手机越来越趋于超薄化,也需要在实现光学镜头高成像性能的同时,节约内部安装空间。


技术实现要素:

3.本技术实施方式提供一种光学镜头、包括所述光学镜头的镜头模组、以及包括所述镜头模组的终端,旨在实现良好成像效果的同时,获得一种具有厚度较小的光学镜头及镜头模组,以及一种厚度较小的终端。
4.第一方面,提供了一种光学镜头。包括自物侧至像侧依次排列的第一组元、第二组元、第三组元及第四组元,所述第一组元至所述第四组元中的每一组元包括至少一片镜片,所述第二组元包括折光件,所述折光件用于改变从所述第一组元传输过来的光的传输路线,所述第三组元及所述第四组元同轴设置,且所述第三组元及所述第四组元的光轴与所述第一组元的光轴呈夹角,所述第二组元相对所述光学镜头的成像面的位置固定,所述第一组元、所述第三组元及所述第四组元均能够相对所述第二组元移动,以使所述光学镜头在长焦状态、中焦状态、广角状态及微焦状态之间变化。
5.需要说明的是,本技术实施方式中以镜片为界,被摄物体所在的一侧为物侧,镜片朝向物侧的表面可以称为物侧面;以镜片为界,被摄物体经镜头成像后所得的图像所在的一侧为像侧,镜片朝向像侧的表面可以称为像侧面。
6.本技术实施方式中,第三组元及第四组元同轴设置,且第三组元及第四组元的光轴与第一组元的光轴呈夹角,第二组元相对光学镜头的成像面的位置固定,第一组元、第三组元及第四组元均能够相对第二组元移动,以使所述光学镜头在长焦状态、中焦状态、广角状态及微焦状态之间变化,也就是说,第三组元和第四组元在变焦过程中配合第一组元移动,在获得高成像性能的同时实现光学镜头的物距从长焦状态到微焦状态连续变焦的需求。
7.同时,由于第二组元相对光学镜头的成像面的位置固定,从而光学镜头的光学总长随着第一组元与第二组元之间的距离变化而变化,具体的,当第一组元距离第二组元越远,光学镜头的光学总长越长,即光学镜头的光学总长的改变量是通过改变第一组元与第二组元之间的距离实现的。光学镜头能够通过移动第一组元相对第二组元的距离,增加光学镜头的光学总长,提高光学镜头的变焦范围,提高光学镜头成像质量。同时,第二组元包括折光件,折光件用于改变从所述第一组元传输过来的光的传输路线,以使第三组元及第
四组元的光轴与第一组元的光轴呈夹角,从而第一组元相对第二组元移动的距离,不会增加第二组元到光学镜头的成像面的距离,只会增加第一组元到第二组元的距离,当该光学镜头应用于终端时,第一组元可伸出终端外部从而不会增加终端的厚度,节约终端的内部空间,实现包括该光学镜头的终端的薄型化。
8.一些实施方式中,当所述光学镜头处于长焦状态时,所述光学镜头满足下列关系式:
9.1.0≤ttl/eflmax≤1.7;
10.其中,ttl为所述光学镜头的光学总长,即从光学镜头最靠近物侧的镜片的物侧面至成像面的总长度。eflmax为所述光学镜头处于长焦状态时的有效焦距。
11.一般来说光学镜头处于长焦状态时的有效焦距与光学总长是成正比的,为了达到小型化要求,光学总长要尽可能小,因此比值应尽可能小。本实施方式中,通过规定光学镜头的光学总长与光学镜头处于长焦状态时的有效焦距之比的范围,保证了光学镜头的厚度足够小,有利于光学镜头的小型化,当光学镜头应用于终端时占用终端更小的空间,实现终端的薄型化。
12.一些实施方式中,所述光学镜头满足下列关系式:
13.0.01≤ih/eflmax≤0.1;
14.其中,ih为所述光学镜头的像高。
15.根据上述规定的光学镜头的像高与光学镜头处于长焦状态时的有效焦距之比,表示了光学镜头的远摄能力,也就是光学镜头拍摄处于离光学镜头较远的物像的能力。根据上述规定的光学镜头的像高与光学镜头处于长焦状态时的有效焦距之比,能够保证光学镜头的远摄能力,满足不同拍摄场景,提高用户体验。
16.一些实施方式中,所述第一组元具有正光焦度,所述第一组元满足下列关系式:
17.1.0≦|fs1/ft|≦1.7;
18.其中,fs1为所述第一组元的焦距,ft为所述光学镜头处于长焦状态的焦距。
19.上述关系式规定了第一组元的焦距与光学镜头处于长焦状态的焦距之比的范围,本实施方式中,第一组元与光学镜头处于长焦状态的焦距之比的范围满足上述关系式时,能够便于第一组元与其它镜片配合以得到所需的光学镜头,以使光学镜头具有更宽的变焦范围且能够得到更好的成像。
20.一些实施方式中,所述第二组元具有负光焦度,所述第二组元满足下列关系式:
21.0.1≦|fs2/ft|≦0.7;
22.其中,fs2为所述第二组元的焦距,ft为所述光学镜头处于长焦状态的焦距。
23.上述关系式规定了第二组元的焦距与光学镜头处于长焦状态的焦距之比的范围,本实施方式中,第二组元与光学镜头处于长焦状态的焦距之比的范围满足上述关系式时,能够便于第二组元与其它镜片配合以得到所需的光学镜头,以使光学镜头具有更宽的变焦范围且能够得到更好的成像。
24.一些实施方式中,所述第三组元具有正光焦度,所述第三组元满足下列关系式:
25.0.1≦|fs3/ft|≦0.7;
26.其中,fs3为所述第三组元的焦距,ft为所述光学镜头处于长焦状态的焦距。
27.上述关系式规定了第三组元的焦距与光学镜头处于长焦状态的焦距之比的范围,
本实施方式中,第三组元与光学镜头处于长焦状态的焦距之比的范围满足上述关系式时,能够便于第三组元与其它镜片配合校正或减小像差,以使光学镜头具有更宽的变焦范围且能够得到更好的成像。
28.一些实施方式中,所述第四组元具有正光焦度,所述第四组元满足下列关系式:
29.0.3≦|fs4/ft|≦0.9;
30.其中,fs4为所述第四组元的焦距,ft为所述光学镜头处于长焦状态的焦距。
31.上述关系式规定了第四组元的焦距与光学镜头处于长焦状态的焦距之比的范围,第四组元主要用于校正光学系统的像差,从而提高成像质量。并且,本实施方式中,第四组元与光学镜头处于长焦状态的焦距之比的范围满足上述关系式时,能够便于第四组元与其它镜片配合以得到所需的光学镜头,以使光学镜头具有更宽的变焦范围且能够得到更好的成像。
32.一些实施方式中,所述光学镜头满足下列关系式:
33.4mm≤φmax≤15mm;
34.其中,φmax为所述第一组元、所述第二组元、所述第三组元和所述第四组元中最大镜片的直径。
35.根据上述规定的第一组元、第二组元、第三组元和第四组元中最大镜片的直径的范围,表示了光学镜头中最大镜片的尺寸。第一组元、第二组元、第三组元和第四组元中最大镜片的直径范围满足上述关系式时,能够有利于光学镜头的小型化,当光学镜头应用于终端时占用终端更小的空间,实现终端的薄型化。
36.一些实施方式中,所述第一组元、所述第二组元、所述第三组元和所述第四组元共具有n个具有光焦度的镜片,所述n的取值为大于或等于7且小于或等于15的整数,且所述n个具有光焦度的镜片中至少含有7个非球面的镜片。通过将光学镜头具有光焦度的镜片限定为7~15个(含7个和15个),在保证光学镜头尺寸足够小的情况下实现光学镜头宽变焦范围更好的成像效果,同时限制所述n个具有光焦度的镜片的非球面的数量至少为7个,有效矫正像差,保证光学镜头的拍照效果,提高用户体验。
37.一些实施方式中,所述光学镜头处于广角状态的主光线角与处于长焦状态的主光线角的差小于或等于3度,以保证图像不会出现色变,提高光学镜头的成像质量。
38.一些实施方式中,所述光学镜头处于长焦状态的主光线角与处于微焦状态的主光线角的差小于或等于5度,以保证图像不会出现色变,提高光学镜头的成像质量。
39.一些实施方式中,所述第四组元包括胶合镜片。通过在所述第四组元中设置胶合镜片,能够有利于矫正光学镜头色差,以使光学镜头能够得到更好的成像质量。
40.一些实施方式中,所述光学镜头包括光阑,所述光阑位于所述第三组元的物侧,也就是说,光阑位于第二组元和第三组元之间,以限制第二组元传递到第三组元的光束的大小,保证光学镜头实现更好的成像效果。
41.第二方面,本技术提供一种镜头模组,所述镜头模组包括感光元件、驱动件和上述任一实施例中的光学镜头,所述感光元件位于所述光学镜头的像侧并位于所述光学镜头的成像面,所述驱动件用于驱动所述第一组元、所述第三组元及所述第四组元相对所述第二组元移动。
42.本技术的镜头模组包括光学镜头、驱动件以及感光元件,驱动件通过驱动第一组
元、第三组元及第四组元相对第二组元移动以实现变焦。当镜头模组工作时,驱动件能够移动第一组元远离第二组元,增大光学镜头的光学总长,光学镜头达到长焦状态,从而光学镜头能够对远距离的物像进行拍摄;当镜头模组不工作时,驱动件能够移动第一组元,以使第一组元靠近第二组元。在镜头模组工作的过程中,第一组元可伸出镜头模组外部,当该镜头模组应用于终端时,第一组元可伸出终端外部从而不会增加终端的厚度,节约终端的内部空间,实现包括该光学镜头的终端的薄型化。相较于一般的镜头模组的厚度(一般模组的光学镜头的光学总长固定,增加光学镜头的光学总长就要增加光学镜头的厚度)来说,镜头模组的厚度大大的减小,并且具有更宽的变焦范围,提高远摄质量。
43.第三方面,本技术提供一种终端。所述终端包括图像处理器和上述镜头模组,所述图像处理器与所述镜头模组通信连接,所述镜头模组用于获取图像数据并将所述图像数据输入到所述图像处理器中,所述图像处理器用于对输出其中的所述图像数据进行处理。本技术实施方式的镜头模组能够实现宽变焦范围及好的成像的效果,使得本技术的终端能够在宽范围变焦拍摄的场景下进行使用。
44.一些实施方式中,所述终端还包括外壳,所述镜头模组和所述图像处理器均收容在所述外壳内部,所述外壳上设有通光孔,所述镜头模组的第一组元朝向所述通光孔,所述驱动件驱动所述第一组元远离所述第二组元时,所述第一组元能够通过所述通光孔伸出所述外壳。
45.当在终端中应用镜头模组时,能够在镜头模组工作时移动第一组元,使第一组元远离第二组元,并通过通光孔伸出外壳,增加镜头模组的光学总长,光学镜头达到长焦状态,从而光学镜头能够对远距离的物像进行拍摄。也就是说,镜头模组在增加光学总长时第一组元能伸出终端的外壳,即,镜头模组的光学总长在变化的过程中都不会影响其在终端内的占用空间,不需要终端为镜头模组的变焦提供预留空间,节约终端的内部空间,实现终端的薄型化。
附图说明
46.图1是一种终端的结构示意图;
47.图2是另一种终端的结构示意图;
48.图3是本技术实施方式的镜头模组的分解示意图;
49.图4是图3所示的镜头模组的另一状态结构示意图;
50.图5是本技术的镜头模组的部分结构示意图;
51.图6是图3所示的镜头模组的光学镜头的结构示意图;
52.图7是图6所示的光学镜头的部分结构示意图;
53.图8是图3提供的摄像模组的另一视角的部分结构示意图;
54.图9是图6所示的光学镜头的变焦过程示意图;
55.图10是图6所示的光学镜头的另一变焦过程示意图;
56.图11是本技术第一实施方式的光学镜头的结构示意图;
57.图12是图11所示的光学镜头的变焦过程示意图;
58.图13是图11所示的光学镜头的另一变焦过程示意图;
59.图14是本技术第一实施方式的光学镜头处于长焦状态的轴向色差示意图;
60.图15是本技术第一实施方式的光学镜头处于中焦状态的轴向色差示意图;
61.图16是本技术第一实施方式的光学镜头处于广角状态的轴向色差示意图;
62.图17是本技术第一实施方式的光学镜头处于微焦状态的轴向色差示意图;
63.图18是本技术第一实施方式的光学镜头处于长焦状态的横向色差示意图;
64.图19是本技术第一实施方式的光学镜头处于中焦状态的横向色差示意图;
65.图20是本技术第一实施方式的光学镜头处于广角状态的横向色差示意图;
66.图21是本技术第一实施方式的光学镜头处于微焦状态的横向色差示意图;
67.图22是本技术第一实施方式的光学镜头处于长焦状态的场曲和光学畸变示意图;
68.图23是本技术第一实施方式的光学镜头处于中焦状态的场曲和光学畸变示意图;
69.图24是本技术第一实施方式的光学镜头处于广角状态的场曲和光学畸变示意图;
70.图25是本技术第一实施方式的光学镜头处于微焦状态的场曲和光学畸变示意图;
71.图26是本技术第二实施方式的光学镜头的结构示意图;
72.图27是图26所示的光学镜头的变焦过程示意图;
73.图28是图26所示的光学镜头的另一变焦过程示意图;
74.图29是本技术第二实施方式的光学镜头处于长焦状态的轴向色差示意图;
75.图30是本技术第二实施方式的光学镜头处于中焦状态的轴向色差示意图;
76.图31是本技术第二实施方式的光学镜头处于广角状态的轴向色差示意图;
77.图32是本技术第二实施方式的光学镜头处于微焦状态的轴向色差示意图;
78.图33是本技术第二实施方式的光学镜头处于长焦状态的横向色差示意图;
79.图34是本技术第二实施方式的光学镜头处于中焦状态的横向色差示意图;
80.图35是本技术第二实施方式的光学镜头处于广角状态的横向色差示意图;
81.图36是本技术第二实施方式的光学镜头处于微焦状态的横向色差示意图;
82.图37是本技术第二实施方式的光学镜头处于长焦状态的场曲和光学畸变示意图;
83.图38是本技术第二实施方式的光学镜头处于中焦状态的场曲和光学畸变示意图;
84.图39是本技术第二实施方式的光学镜头处于广角状态的场曲和光学畸变示意图;
85.图40是本技术第二实施方式的光学镜头处于微焦状态的场曲和光学畸变示意图;
86.图41是本技术第三实施方式的光学镜头的结构示意图;
87.图42是图41所示的光学镜头的变焦过程示意图;
88.图43是图41所示的光学镜头的另一变焦过程示意图;
89.图44是本技术第三实施方式的光学镜头处于长焦状态的轴向色差示意图;
90.图45是本技术第三实施方式的光学镜头处于中焦状态的轴向色差示意图;
91.图46是本技术第三实施方式的光学镜头处于广角状态的轴向色差示意图;
92.图47是本技术第三实施方式的光学镜头处于微焦状态的轴向色差示意图;
93.图48是本技术第三实施方式的光学镜头处于长焦状态的横向色差示意图;
94.图49是本技术第三实施方式的光学镜头处于中焦状态的横向色差示意图;
95.图50是本技术第三实施方式的光学镜头处于广角状态的横向色差示意图;
96.图51是本技术第三实施方式的光学镜头处于微焦状态的横向色差示意图;
97.图52是本技术第三实施方式的光学镜头处于长焦状态的场曲和光学畸变示意图;
98.图53是本技术第三实施方式的光学镜头处于中焦状态的场曲和光学畸变示意图;
99.图54是本技术第三实施方式的光学镜头处于广角状态的场曲和光学畸变示意图;
100.图55是本技术第三实施方式的光学镜头处于微焦状态的场曲和光学畸变示意图。
具体实施方式
101.下面将结合附图,对本技术实施方式中的技术方案进行描述。
102.为方便理解,下面先对本技术所涉及的技术术语进行解释和描述。
103.焦距(focal length),也称为焦长,是光学系统中衡量光的聚集或发散的度量方式,指无限远的景物通过镜片或镜片组在成像面结成清晰影像时,镜片或镜片组的光学中心至成像面的垂直距离。对于定焦镜头来说,其光学中心的位置是固定不变的;对于变焦镜头来说,镜头的光学中心的变化带来镜头焦距的变化。
104.光轴,是一条垂直穿过理想镜片中心的光线。与光轴平行的光线射入凸镜片时,理想的凸镜应是所有的光线会聚在镜片后的一点,这个会聚所有光线的一点,即为焦点。
105.光圈,是用来控制光线透过镜头,进入机身内感光面光量的装置,它通常是在镜头内。表达光圈大小用f/数值表示。
106.光圈f值,是镜头的焦距/镜头通光直径得出的相对值(相对孔径的倒数)。光圈f值愈小,在同一单位时间内的进光量便愈多。光圈f值越小,景深越小,拍照的背景内容将会虚化,类似长焦镜头的效果。
107.后焦(back focal length,bfl),光学镜头中最靠近像侧的镜片像侧面顶点到光学镜头的成像面的距离。
108.正光焦度,也可以称为正屈折力,表示镜片有正的焦距、有会聚光线的效果。
109.负光焦度,也可以称为负屈折力,表示镜片有负的焦距、有发散光线的效果。
110.光学总长(total track length,ttl),指从光学镜头最靠近物侧的镜片的物侧面至成像面的总长度,是形成相机高度的主要因素。
111.主光线角(maximum chief ray angle,cra),表示镜头主光线与光轴的夹角,主光线角越小,成像越清晰。
112.阿贝数,即色散系数,用以表示透明介质色散能力的指数。一般来说,介质的折射率越大,色散越严重,阿贝数越小;反之,介质的折射率越小,色散越轻微,阿贝数越大。视场角(field of view,fov),在光学仪器中,以光学仪器的镜头为顶点,以被测目标的物像可通过镜头的最大范围的两条边缘构成的夹角,称为视场角。视场角的大小决定了光学仪器的视野范围,视场角越大,视野就越大,光学倍率就越小。
113.物侧,以镜片为界,待成像景物所在的一侧为物侧。
114.像侧,以镜片为界,待成像景物的图像所在的一侧为像侧。
115.物侧面,镜片靠近物侧的表面称为物侧面。
116.像侧面,镜片靠近像侧的表面称为像侧面。
117.以镜片为界,被摄物体所在的一侧为物侧,镜片靠近物侧的表面可以称为物侧面;以镜片为界,被摄物体的图像所在的一侧为像侧,镜片靠近像侧的表面可以称为像侧面。
118.轴向色差,也称为纵向色差或位置色差,一束平行于光轴的光线,在经过镜头后会聚于前后不同的位置,这种像差称为位置色差或轴向色差。这是由于镜头对各个波长的光所汇聚的位置不同,使得最后成像时不同色的光的像其成像面不能重合,复色光散开形成
色散。
119.横向色差,也称为倍率色差,光学系统对不同色光的放大率的差异称为倍率色差。波长引起光学系统的放大率的变化,像的大小随之变化。
120.畸变(distortion),也称为失真,光学系统对物体所成的像相对于物体本身而言的失真程度。不同视场的主光线通过光学系统后与高斯像面的交点高度不等于理想像高,两者之差就是畸变。因此畸变只改变轴外物点在理想面上的成像位置,使像的形状产生失真,但不影响像的清晰度。
121.光学畸变(optical distortion)是指光学理论上计算所得到的变形度。
122.衍射极限(diffraction limit),是指一个理想物点经光学系统成像,由于衍射的限制,不可能得到理想像点,而是得到一个夫朗和费衍射像。由于一般光学系统的口径都是圆形,夫朗和费衍射像就是所谓的艾里斑。这样每个物点的像就是一个弥散斑,两个弥散斑靠近后就不好区分,这样就限制了系统的分辨率,这个斑越大,分辨率越低。
123.本技术提供一种终端,终端可以为手机、平板电脑、手提电脑、摄像机、录像机、照相机或其他形态的具有拍照或摄像功能的设备。其中,该终端包括有至少一个光学镜头,光学镜头中包括有变焦镜头,从而使得该终端能够实现变焦拍摄的效果。请参阅图1,图1是本技术一种实施方式的终端的背面示意图。本实施方式中,终端1000为手机。本技术实施方式以终端1000为手机为例进行描述。
124.终端1000包括镜头模组100、图像处理器200及外壳300,镜头模组100和图像处理器200均收容在外壳300内部,外壳300上设有通光孔301,镜头模组100的入光侧与外壳300的通光孔301相对设置,镜头模组100摄像时,镜头模组100能够通过通光孔301伸出外壳300。图像处理器200与镜头模组100通信连接,镜头模组100用于获取图像数据并将图像数据输入到图像处理器200中,图像处理器200用于对输出其中的图像数据进行处理。其中,镜头模组100与图像处理器200的通信连接可以包括通过走线等电连接方式进行数据传输,也可以通过耦合等方式实现数据传输。可以理解的是,镜头模组100与图像处理器200还可以通过其它能够实现数据传输的方式实现通信连接。
125.当在终端1000中应用镜头模组100时,镜头模组100在工作时根据场景需要进行变焦,在变焦过程中,镜头模组100能够部分通过通光孔301伸出外壳300,增加镜头模组100的光学总长,以使镜头模组100达到长焦状态,从而镜头模组100能够对远距离的物像进行拍摄。也就是说,镜头模组100在增加光学总长时能伸出终端1000的外壳300,即,镜头模组100的光学总长在变化的过程中都不会影响其在终端1000内的占用空间,不需要终端1000为镜头模组100的变焦提供预留空间,节约终端1000的内部空间,实现终端1000的薄型化。并且,本技术实施方式的镜头模组100能够实现宽变焦范围及好的成像的效果,使得本技术的终端1000能够在宽范围变焦拍摄的场景下进行使用。
126.图像处理器200的功能是通过一系列复杂的数学算法运算,对数字图像信号进行优化处理,最后把处理后的信号传到显示器上。图像处理器200可以是单独的图像处理芯片或数字信号处理芯片(digital signal processing,dsp),它的作用是将感光芯片获得的数据及时快速地传递给中央处理器并刷新感光芯片,因此dsp芯片的好坏,直接影响画面品质(比如色彩饱和度,清晰度等)。图像处理器200还可以集成于其他芯片(如中央处理芯片)中。
127.图1所示实施方式中,镜头模组100设于终端1000的背面,为终端1000的后置镜头。可以理解的是,一些实施方式中,镜头模组100还可设于终端1000的正面,作为终端1000的前置镜头。前置镜头及后置镜头均可以用于自拍,也可以用于拍摄者拍摄其他对象。
128.一些实施方式中,镜头模组100有多个,多个是指为两个或者两个以上。不同的镜头模组100的作用可以不同,从而能够满足于不同的拍摄场景下。例如,一些实施方式中,多个镜头模组100中包括变焦镜头模组或定焦镜头模组,以分别实现变焦拍摄及定焦拍摄的作用。图1所示实施方式中,终端1000的后置镜头有两个,两个镜头模组100分别为普通镜头模组以及变焦镜头模组。其中,普通镜头模组能够在日常的普通拍摄中进行应用,变焦镜头模组能够在需要进行变焦拍摄的场景下应用。一些实施方式中,多个不同的镜头模组100可以均与图像处理器200进行通信连接,以通过图像处理器200实现对各镜头模组100拍摄得到的图像数据进行处理。
129.应理解,图1所示实施方式的终端1000的镜头模组100的安装位置仅仅是示意性的,在一些其他的实施方式中,镜头模组100也可以安装于手机上的其他位置,例如镜头模组100可以安装于手机背面的上部中间或右上角。或者,镜头模组100还可以不设置在手机主体上,而设置在相对手机可移动或转动的部件上,例如该部件可以从手机主体上外伸、收回或旋转等,本技术对镜头模组100的安装位置不做任何限定。
130.请参阅图2,一些实施方式中,终端1000还包括模数转换器400(也可称为a/d转换器)。模数转换器400连接于镜头模组100与图像处理器200之间。模数转换器400用于将镜头模组100产生的信号转换为数字图像信号并传输至图像处理器200,再通过图像处理器200对数字图像信号进行处理,最终通过显示屏或者显示器进行图像或者影像显示。
131.一些实施方式中,终端1000还包括存储器500,存储器500与图像处理器200通信连接,图像处理器200对图像数字信号加工处理以后再将图像传输至存储器500中,以便于在后续需要查看图像时能够随时从存储中查找图像并在显示屏上进行显示。一些实施方式中,图像处理器200还会对处理后的图像数字信号进行压缩,再存储至存储器500中,以节约存储器500空间。需要说明的是,图2仅为本技术实施方式的结构示意图,其中所示的镜头模组100、图像处理器200、模数转换器400、存储器500的位置结构等均仅为示意。
132.请参阅图1和图3,镜头模组100包括光学镜头10、感光元件20、驱动件和壳体30。壳体30包括通孔31和收容空间32,通孔31与收容空间32连通,通孔31与外壳300的通光孔301相对设置,驱动件、感光元件20和光学镜头10均收容于收容空间32内,感光元件20连接在壳体300上,感光元件20位于光学镜头10的像侧并位于光学镜头10的成像面,驱动件用于驱动光学镜头10中的部件以实现变焦,光学镜头10的入光侧朝向通孔31设置。光学镜头10进行变焦时能部分通过通孔31伸出收容空间32(如图4),进而通过通光孔301伸出外壳300。当镜头模组100进行工作时,待成像景物通过光学镜头10后在感光元件20上成像。具体的,如图5所示,镜头模组100的工作原理为:被摄景物反射的光线l通过光学镜头10生成光学图像投射到感光元件20的表面,感光元件20将光学图像转为电信号即模拟图像信号s1并将转换得到的模拟图像信号s1传输至模数转换器400,以通过模数转换器400转换为数字图像信号s2给图像处理器200。当然,在其他实施例中,镜头模组100还可以不具有壳体,感光元件20固定在支架或其他结构上。
133.当镜头模组100工作时,光学镜头10在变焦过程中能够部分伸出收容空间32,进而
通过通光孔301伸出外壳300,增大光学镜头10的光学总长,以使光学镜头10达到长焦状态,从而光学镜头10能够对远距离的物像进行拍摄;当镜头模组100不工作时,光学镜头10完全收容于在收容空间32内部。在镜头模组100工作的过程中,由于部分光学镜头10伸出壳体30,也不会影响壳体30的高度。相较于一般的镜头模组100的厚度(一般模组的光学镜头10的光学总长固定,增加光学镜头10的光学总长就要增加光学镜头10的厚度)来说,镜头模组100的厚度大大的减小,并且具有更宽的变焦范围,提高远摄质量。该镜头模组100应用于终端1000时不会增加终端1000的厚度,节约终端1000的内部空间,实现包括该镜头模组100的终端1000的薄型化。
134.壳体30包括底壁33、周壁34和顶壁35,周壁34围绕底壁33设置并与顶壁35连接,形成收容空间32。通孔31设于顶壁35上,感光元件20设于远离通光孔301的周壁34上。具体的,感光元件20和周壁34之间还设有线路板,感光元件20通过键合或者贴片等方式固定于线路板上,并将模数转换器400、图像处理器200、存储器500等也键合或者贴片等方式固定于线路板上,从而通过线路板实现感光元件20、模数转换器400、图像处理器200、存储器500等之间的通信连接。线路板可以是柔性电路板(flexible printed circuit,fpc)或印刷电路板(printed circuit board,pcb),用于传输电信号,其中,fpc可以是单面柔性板、双面柔性板、多层柔性板、刚柔性板或混合结构的柔性电路板等。
135.感光元件20是一种半导体芯片,表面包含有几十万到几百万的光电二极管,受到光照射时,会产生电荷,通过模数转换器400芯片转换成数字信号。感光元件20可以是电荷耦合元件(charge coupled device,ccd),也可以是互补金属氧化物导体器件(complementary metal-oxide semiconductor,cmos)。ccd使用一种高感光度的半导体材料制成,能把光线转变成电荷,通过模数转换器400芯片转换成数字信号。ccd由许多感光单位组成,通常以百万像素为单位。当ccd表面受到光线照射时,每个感光单位会将电荷反映在组元上,所有的感光单位所产生的信号加在一起,就构成了一幅完整的画面。cmos主要是利用硅和锗这两种元素所做成的半导体,使其在cmos上共存着带n(带负电)和p(带正电)级的半导体,这两个互补效应所产生的电流即可被处理芯片纪录和解读成影像。
136.驱动件包括第一驱动部、第二驱动部和第三驱动部。第一驱动部、第二驱动部和第三驱动部分别用于驱动光学镜头10的相关元件,以实现镜头模组100的变焦及对焦。第一驱动部、第二驱动部和第三驱动部均分别包括一个或者多个驱动部,能够通过第一驱动部、第二驱动部和第三驱动部的驱动部分别驱动光学镜头10的相关元件进行对焦和/或光学防抖。第一驱动部、第二驱动部和第三驱动部分别驱动光学镜头10的相关元件进行对焦时,第一驱动部、第二驱动部和第三驱动部分别驱动光学镜头10的相关元件之间进行相对移动从而实现对焦。第一驱动部、第二驱动部和第三驱动部分别驱动光学镜头10的相关元件进行防抖时,通过驱动光学镜头10的相关元件相对感光元件20移动或者转动,和/或驱动光学镜头10的相关元件相对移动或者转动,以实现光学防抖。其中,第一驱动部、第二驱动部和第三驱动部可以为马达、电机等驱动结构。
137.镜头模组100还包括红外滤光片40,红外滤光片40可以固定于线路板上,并位于光学镜头10与感光元件20之间。经光学镜头10的光线照射至红外滤光片40上,并经红外滤光片40传输至感光元件20。红外滤光片40可以消除投射到感光元件20上的不必要的光线,防止感光元件20产生伪色或波纹,以提高其有效分辨率和彩色还原性。一些实施方式中,红外
滤光片40也可以固定于光学镜头10朝向像侧的一端上。对于镜头模组100包括的其他元件在此不再一一详述。
138.请参阅图6,光学镜头10影响成像质量和成像效果,其主要利用镜片的折射原理进行成像,即景物光线通过光学镜头10在成像面上形成清晰的影像,并通过位于成像面上的感光元件20记录景物的影像。其中,成像面是指景物经过光学镜头10进行成像后的成像所在的平面。光学镜头10包括自物侧至像侧依次排列的多个组元,每个组元包括有至少一片镜片,通过各组元中镜片的配合形成具有较佳成像效果的影像。其中,物侧是指被摄景物所在侧,像侧是指成像平面所在侧。
139.本技术中,光学镜头10为变焦镜头。当改变光学镜头10的焦距时,相应的使光学镜头10相对感光元件20进行移动,能够保证在光学镜头10在设计的焦距范围内均能够较好的成像。
140.请参阅图4、图6和图7,本技术一些实施方式中,本技术的光学镜头10包括自物侧至像侧依次排列的第一组元g1、第二组元g2、第三组元g3、第四组元g4,第一组元g1至第四组元g4中的每一组元内包括至少一片镜片。各组元内的各镜片沿光轴设置,每片镜片包括朝向物侧的物侧面以及朝向像侧的像侧面。具体的,第四组元g4的像侧朝向感光元件20,第二组元g2、第三组元g3和第四组元g4同轴,第二组元g2包括折光件g21,折光件g21位于第二组元g2背向第三组元g3的一侧,第一组元g1设于折光件g21背向底壁33的一侧并朝向通孔31设置,第三组元g3及第四组元g4的光轴与第一组元g1的光轴呈夹角。可以理解的是,光学镜头10的光路包括第一光路及第二光路,第一光路与第二光路呈夹角,光线沿第一光路传输并经折光件g21后沿第二光路传输,第一组元g1位于第一光路上,第三组元g3及第四组元g4位于第二光路上。本实施例中,该夹角为90度,即第三组元g3及第四组元g4的光轴与第一组元g1的光轴垂直。当然,第三组元g3及第四组元g4的光轴与第一组元g1的光轴之间的角度还可以是0度~180度之间的其他度数(不含0度和180度)。
141.终端1000外界的光线依次通过通光孔301、通孔31穿过第一组元g1,通过折光件g21转光依次透过第二组元g2的镜片、第三组元g3和第四组元g4,最后被感光元件20接收。折光件g21用于改变从第一组元g1传输过来的光的传输路线,第二组元g2相对光学镜头10的成像面的位置固定,第一组元g1、三组元g3及第四组元g4均能够相对第二组元g2移动。在第一组元g1远离第二组元g2一定距离时,第一组元g1能够通过通孔31伸出收容空间32,进而通过通光孔301伸出外壳300。本实施例中,折光件g21为棱镜。可以理解的是,棱镜也是镜片,本技术的各片镜片除了棱镜外均为具有正光焦度或负光焦度的镜片。当然,在其他实施例中,折光件g21还可以是反射镜等可以改变光路的元件。
142.本技术第三组元g3和第四组元g4能够相对第二组元g2移动以与第一组元g1配合,以使光学镜头10在长焦状态、中焦状态、广角状态和微焦状态之间变化。也就是说,第三组元g3和第四组元g4在变焦过程中配合第一组元g1移动,在获得高成像性能的同时实现光学镜头10的物距从长焦状态到微焦状态连续变焦的需求。可以理解的是,光学镜头10处于长焦状态、中焦状态、广角状态或微焦状态都是以135相机为基准来说的,具体的,在判定光学镜头10处于长焦状态、中焦状态、广角状态或微焦状态时都用光学镜头10的等效焦距来判断,光学镜头10的等效焦距=(43.3*光学镜头10的焦距)/感光元件20的对角线的长度。本文中提到的光学镜头10的焦距即为光学镜头10的实际焦距。当光学镜头10处于长焦状态
时,光学镜头10的等效焦距大于或等于50cm,当光学镜头10处于中焦状态时,光学镜头10的等效焦距在25cm~27cm之间的范围(包括25cm和27cm),当光学镜头10处于广角状态时,光学镜头10的等效焦距小于或等于24cm,当光学镜头10处于微焦状态时,光学镜头10的等效焦距小于或等于10cm。
143.本技术实施方式中,当光学镜头10工作时,第一组元g1、三组元g3、及第四组元g4能够分别通过第一驱动部、第二驱动部和第三驱动部相对第二组元g2移动,由于第二组元g2相对光学镜头10的成像面的位置固定,从而光学镜头10的光学总长随着第一组元g1与第二组元g2之间的距离变化而变化,当第一组元g1距离第二组元g2越远,光学镜头10的光学总长越长,也就是说,光学镜头10能够通过移动第一组元g1相对第二组元g2的距离,通过通孔31伸出收容空间32,进而通过通光孔301伸出外壳300,增加光学镜头10的光学总长,提高光学镜头10的变焦范围,提高光学镜头10成像质量。在光学镜头10变焦的过程中,由于第二组元g2包括折光件g21,折光件g21用于改变从第一组元g1传输过来的光的传输路线,以使第一组元g1的光轴与三组元g3和第四组元g4的光轴垂直,且第一组元g1能够通过通孔31伸出收容空间32,进而通过通光孔301伸出外壳300,从而第一组元g1相对第二组元g2移动的距离,不会增加第二组元g2到光学镜头10的成像面的距离,只会增加第一组元g1到第二组元g2的距离,而第一组元g1可伸出终端1000外部,终端1000不需要为第一组元g1相对第二组元g2做的位移提供额外的空间,节约终端1000的内部空间,实现了终端1000的薄型化。当光学镜头10不工作时,第一组元g1收容在壳体30内部,使得终端1000实用更加方便。
144.本技术一些实施方式中,光学镜头10包括第一镜筒1、第二镜筒2、第三镜筒3和第四镜筒4,第一组元g1的镜片连接固定于第一镜筒1内,第二组元g2的镜片和折光件g21连接固定在第二镜筒2内,第三组元g3的镜片固定连接于第三镜筒3内,第四组元g4的镜片固定连接于第四镜筒4内。第一镜筒1、第二镜筒2、第三镜筒3和第四镜筒4用于分别固定第一组元g1、第二组元g2、第三组元g3和第四组元g4,以保持第一组元g1、第二组元g2、第三组元g3和第四组元g4稳定固定于镜头模组100的壳体30内。
145.在一些实施例中,如图8所示,图8是图3提供的摄像模组的另一视角的部分结构示意图。本技术的第一镜筒1包括第一部分11及与第一部分11连接的第二部分12,第一组元g1固定于第一部分11,第二部分12的侧壁设有一缺口121,第二镜筒2通过该缺口121部分收容于第二部分12内,以使第二组元g2的物侧面与第一组元g1的像侧面正对。第二部分12远离第一部分11的侧面与第一驱动部50连接,以通过第一驱动部50驱动第一镜筒1靠近或远离第二组元g2。当然,在其他实施例中,第二部分12还可以是支架,连接于第一部分11和第一驱动部50之间。
146.具体的,第一驱动部50包括第一马达51、第二马达52以及传动件53,传动件53的第一端与第一马达51连接,另一端贯穿第二部分12侧壁上的连接块122,并限位于顶壁35,第一马达51带动传动件53转动,传动件53转动带动第一镜筒1在传动件53的轴向移动,以使第一组元g1靠近或远离第二组元g2。第二马达52连接在第一部分11与第一组元g1之间,用于第一组元g1调焦。也就是说,第一马达51和第二马达52配合以提高光学镜头10的成像质量。本实施例中,连接块122与第二部分12可以一体成型,也可以连接固定。传动件53为传动丝杆,传动丝杆外周设有外螺纹,相应的连接块122设有内螺纹,传动丝杆与连接块122螺纹连接。当然,在其他实施方式中,第一驱动部50不仅仅为上述描述的结构,还可以是其他结构,
只要能驱动第一镜筒1远离或靠近第二组元g2即可。传动件53还可以是其他结构的传动件53,连接块122和传动件53还可以通过其他连接方式连接。
147.一些实施例中,第二部分12与连接块122相对的一侧设有连接部123,第二部分12位于传动件53相对的一侧设有滑杆124,滑杆124贯穿第二部分12的连接部123,且滑杆124的两端固定于壳体30上,从而使得传动件53在带动第一镜筒1远离或靠近第二组元g2的过程中,第一镜筒1在滑杆124两端之间滑动,能避免第一镜筒1在移动过程中发生偏移。同时,第二部分12的两侧分别连接滑杆124和传动件53,以在第一镜筒1移动的过程中保持力的平衡,保证第一镜筒1在移动过程中更加平稳。当然,在其他实施例中,第二部分12位于传动件53和滑杆124之间的侧壁外侧还可以设置一个滑杆,也就是滑杆的数量不限于一个。或者第二部分12位于传动件53相对的一侧也可以不设置滑杆。
148.具体的,第一驱动部与第一镜筒1连接用于驱动位于第一镜筒1内的第一组元g1靠近或远离第二组元g2,第二驱动部与第三镜筒3连接,用于驱动位于第三镜筒3中的第三组元g3相对第二组元g2移动,第三驱动部与第四镜筒4连接,用于驱动位于第四镜筒4中的第四组元g4以使第四组元g4在第三组元g3和像侧之间移动。第一驱动部、第二驱动部和第三驱动部根据需要分别调节第一组元g1、第三组元g3和第四组元g4的位置,以使第一组元g1、第二组元g2、第三组元g3和第四组元g4根据需要配合调节光学镜头10的光学总长,以使光学镜头10处于长焦状态、中焦状态、广角状态或微焦状态,满足不同应用场景对变焦范围的需要,提高光学镜头10的成像质量。
149.第一驱动部、第二驱动部和第三驱动部分别驱动第一组元g1、第三组元g3和第四组元g4进行对焦时,第一驱动部、第二驱动部和第三驱动部分别驱动第一组元g1、第三组元g3和第四组元g4之间进行相对移动从而实现对焦。第一驱动部、第二驱动部和第三驱动部分别驱动第一组元g1、第三组元g3和第四组元g4进行防抖时,通过驱动第一组元g1、第三组元g3和第四组元g4相对感光元件20移动或者转动,和/或驱动第一组元g1、第三组元g3和第四组元g4相对移动或者转动,以实现光学防抖。
150.请参阅图9和图10,光学镜头10变焦时,第一组元g1、第三组元g3和第四组元g4分别沿光轴移动。具体的,举例来说,当光学镜头10从广角状态变焦为长焦状态时,第二组元g2不动,第一组元g1、第三组元g3和第四组元g4像物侧移动,第一组元g1和第二组元g2之间距离变大,第二组元g2与第三组元g3之间的距离变小,第三组元g3与第四组元g4之间的距离先变大后变小,光学镜头10的光学总长变长。当光学镜头10由广角状态变焦为微焦状态时,第二组元g2保持不动,第一组元g1向像侧移动,第三组元g3与第四组元g4向物侧移动,第一组元g1和第二组元g2之间的距离变小,第二组元g2和第三组元g3之间的距离变小,第三组元g3和第四组元g4之间的距离变小,光学镜头10的光学总长变短。本实施例中,光学镜头10处于长焦状态和中焦状态时,第一组元g1伸出终端1000的外壳300,光学镜头10处于广角状态和微焦状态时,第一组元g1收容在终端1000内部。以保证光学镜头10占用终端1000的内部体积足够小,有利于实现终端1000的薄型化。当然,其他实施例中,光学镜头10处于广角状态时也可以伸出终端1000的外壳300。
151.本技术一些实施方式中,光学镜头20处于广角状态的主光线角与处于长焦状态的主光线角的差小于或等于3度,以保证图像不会出现色变,提高光学镜头20的成像质量。
152.本技术一些实施方式中,光学镜头20处于长焦状态的主光线角与处于微焦状态的
主光线角的差小于或等于5度,以保证图像不会出现色变,提高光学镜头20的成像质量。
153.本技术一些实施方式中,当光学镜头10处于长焦状态时,光学镜头10满足下列关系式:
154.1.0≤ttl/eflmax≤1.7;
155.其中,ttl为光学镜头10的光学总长,即从光学镜头10最靠近物侧的镜片的物侧面至成像面的总长度。eflmax为光学镜头处于长焦状态时的有效焦距。
156.一般来说光学镜头10处于长焦状态时的有效焦距与光学总长是成正比的,为了达到小型化要求,光学总长要尽可能小,因此比值应尽可能小。本实施方式中,通过规定光学镜头10的光学总长与光学镜头10处于长焦状态时的有效焦距之比的范围,保证了光学镜头10的厚度足够小,有利于光学镜头10的小型化,当光学镜头10应用于终端1000时占用终端1000更小的空间,实现终端1000的薄型化。
157.本技术一些实施方式中,光学镜头10满足下列关系式:
158.0.01≤ih/eflmax≤0.1;
159.其中,ih为光学镜头10的像高。
160.根据上述规定的光学镜头10的像高与光学镜头10处于长焦状态时的有效焦距之比,表示了光学镜头10的远摄能力,也就是光学镜头10拍摄处于离光学镜头10较远的物像的能力。根据上述规定的光学镜头10的像高与光学镜头10处于长焦状态时的有效焦距之比,能够保证光学镜头10的远摄能力,满足不同拍摄场景,提高用户体验。
161.本技术一些实施方式中,第一组元g1、第二组元g2、第三组元g3和第四组元g4共具有n个具有光焦度的镜片,n的取值为大于或等于7且小于或等于15的整数,且n个具有光焦度的镜片中至少含有7个非球面的镜片。通过将光学镜头10具有光焦度的镜片限定为7~15个(含7个和15个),在保证光学镜头10尺寸足够小的情况下实现光学镜头10宽变焦范围更好的成像效果,同时限制n个具有光焦度的镜片的非球面的数量至少为7个,有效矫正像差,保证光学镜头10的拍照效果,提高用户体验。
162.本技术一些实施方式中,第一组元g1、第二组元g2、第三组元g3和第四组元g4中的部分镜片通过切除边缘部分,可以增加通光量,可以理解的是,以手机屏幕平面为x-y平面,手机厚度为z方向建立三维坐标系,一般手机光学镜头的镜片是平行x-y平面的,但是本技术设有折光件g21,第二组元g2、第三组元g3和第四组元g4的镜片将平行x-z平面,如果不采用切除部分镜片的边缘部分,镜片直径受限于手机厚度,即x,z上的镜片尺寸最大不能大于手机厚度。如果部分镜片通过切除边缘部分,将镜片在z轴上的一部分切割,而其在x方向上的尺寸将不受限于z轴厚度,因此增加了通光量。同时有效减少光学镜头10的尺寸,有利于光学镜头10的小型化,进而实现终端1000的薄型化。
163.本技术一些实施方式中,光学镜头10满足下列关系式:
164.4mm≤φmax≤15mm;
165.其中,φmax为第一组元g1、第二组元g2、第三组元g3和第四组元g4中最大镜片的直径。
166.根据上述规定的第一组元g1、第二组元g2、第三组元g3和第四组元g4中最大镜片的直径的范围,表示了光学镜头10中最大镜片的尺寸。第一组元g1、第二组元g2、第三组元g3和第四组元g4中最大镜片的直径范围满足上述关系式时,能够有利于光学镜头10的小型
化,当光学镜头10应用于终端1000时占用终端1000更小的空间,实现终端1000的薄型化。
167.本技术中,光学镜头10的不同组元(包括第一组元g1、第二组元g2、第三组元g3及第四组元g4)具有不同的光学性能,通过不同光学性能的组元之间的配合,从而实现光学镜头10的变焦范围足够宽,并使得光学镜头10具有较好的成像效果,同时实现终端1000的薄型化。本技术一些实施方式中,第一组元g1具有正光焦度,第二组元g2具有负光焦度,第三组元g3具有正光焦度,第四组元g4具有正光焦度,第一组元g1、第二组元g2、第三组元g3和第四组元g4配合以得到所需的光学镜头20,以使光学镜头20能够获得更高质量的成像。
168.本技术中,为了使得光学镜头10能够得到所需的光学性能,以使得光学镜头10的变焦范围足够宽,使各组元之间相互配合以使光学镜头10具有较好的成像效果,同时实现终端1000的薄型化。各个组元内的各镜片具有不同的光学性能。
169.本技术一些实施方式中,第一组元g1满足下列关系式:
170.1.0≦|fs1/ft|≦1.7;
171.其中,fs1为第一组元g1的焦距,ft为光学镜头10处于长焦状态的焦距。
172.上述关系式规定了第一组元g1的焦距与光学镜头10处于长焦状态的焦距之比的范围,本实施方式中,第一组元g1与光学镜头10处于长焦状态的焦距之比的范围满足上述关系式时,能够便于第一组元g1与其它镜片配合以得到所需的光学镜头10,以使光学镜头10具有更宽的变焦范围且能够得到更好的成像。
173.本技术一些实施方式中,第二组元g2具有负光焦度,第二组元g2满足下列关系式:
174.0.1≦|fs2/ft|≦0.7;
175.其中,fs2为第二组元g2的焦距,ft为光学镜头10处于长焦状态的焦距。
176.上述关系式规定了第二组元g2的焦距与光学镜头10处于长焦状态的焦距之比的范围,本实施方式中,第二组元g2与光学镜头10处于长焦状态的焦距之比的范围满足上述关系式时,能够便于第二组元g2与其它镜片配合以得到所需的光学镜头10,以使光学镜头10具有更宽的变焦范围且能够得到更好的成像。
177.本技术一些实施方式中,第三组元g3具有正光焦度,第三组元g3满足下列关系式:
178.0.1≦|fs3/ft|≦0.7;
179.其中,fs3为第三组元g3的焦距,ft为光学镜头10处于长焦状态的焦距。
180.上述关系式规定了第三组元g3的焦距与光学镜头10处于长焦状态的焦距之比的范围,本实施方式中,第三组元g3与光学镜头10处于长焦状态的焦距之比的范围满足上述关系式时,能够便于第三组元g3与其它镜片配合以得到所需的光学镜头10,以使光学镜头10具有更宽的变焦范围且能够得到更好的成像。
181.本技术一些实施方式中,第四组元g4具有正光焦度,第四组元g4满足下列关系式:
182.0.3≦|fs4/ft|≦0.9;
183.其中,fs4为第四组元g4的焦距,ft为光学镜头10处于长焦状态的焦距。
184.上述关系式规定了第四组元g4的焦距与光学镜头10处于长焦状态的焦距之比的范围,第四组元g4主要用于校正光学系统的像差,从而提高成像质量。并且,本实施方式中,第四组元g4与光学镜头10处于长焦状态的焦距之比的范围满足上述关系式时,能够便于第四组元g4与其它镜片配合以得到所需的光学镜头10,以使光学镜头10具有更宽的变焦范围且能够得到更好的成像。
185.本技术一些实施方式中,第四组元g4包括胶合镜片。胶合镜片为两片镜片通过物理连接胶合成一片镜片。通过在第四组元g4中设置胶合镜片,能够有利于矫正光学镜头10球差和色差,以使光学镜头10能够得到更好的成像质量。
186.本技术一些实施方式中,光学镜头10包括光阑,光阑位于第三组元g3的物侧,也就是说,光阑位于第二组元g2和第三组元g3之间,以限制第二组元g2传递到第三组元g3的光束的大小,保证光学镜头10实现更好的成像效果。当然,在其他实施方式中,光阑还可以设置与其他相邻组元之间。本技术的一些实施方式中,各镜片的像侧面及物侧面均为非球面,且各镜片像侧面及物侧面满足公式:
[0187][0188]
其中,z为非球面的矢高,r为非球面的径向坐标,c为非球面顶点球曲率,k为二次曲面常数,a2,a3,a4,a5,a6为非球面系数。
[0189]
通过上述关系式,以得到不同的非球面的镜片,使得不同的镜片能够实现不同的光学效果,从而通过各不同的非球面镜片的配合实现良好的拍摄效果。
[0190]
根据本技术一些实施方式中给定的关系式和范围,通过各组元中各镜片的配置方式和具有特定光学设计的镜片的组合,可以使光学镜头10的变焦范围足够宽,并使得光学镜头10具有较好的成像效果,同时实现终端1000的薄型化。
[0191]
下面将结合图11至图55更加详细地描述本技术实施方式的一些具体的而非限制性的例子。
[0192]
请参阅图11,图11是本技术第一实施方式的光学镜头10的结构示意图。本实施方式中,光学镜头10的组元为四个,分别为第一组元g1、第二组元g2、第三组元g3、第四组元g4,第一组元g1、第二组元g2、第三组元g3、第四组元g4自物侧至像侧依次设置。图11为了便于理解第一组元g1、第二组元g2、第三组元g3、第四组元g4的移动关系,将第一组元g1、第二组元g2、第三组元g3、第四组元g4同轴设置,图11中折光件g21不代表实际结构,仅为示例性。实际上,第二组元g2、第三组元g3和第四组元g4同轴,折光件g21位于第二组元g2背向第三组元g3的一侧,第一组元g1设于折光件g21背向底壁33的一侧。
[0193]
在光学镜头10处于长焦状态下,即光学镜头10处于望远状态时,第一组元g1的焦距与光学镜头10处于长焦状态的焦距的比值(ttl/eflmax)为1.221。光学镜头10的像高与光学镜头10处于长焦状态的焦距的比值(ih/eflmax)为0.099。上述限定值保证了光学镜头10的厚度足够小,有利于光学镜头10的小型化,当光学镜头10应用于终端1000时占用终端1000更小的空间,实现终端1000的薄型化,同时还保证了光学镜头10能够保证光学镜头10的远摄能力,满足不同拍摄场景,提高用户体验。
[0194]
第一组元g1具有正光焦度,第一组元g1的焦距与光学镜头10处于长焦状态的焦距的比值|fs1/ft|为1.40;第二组元g2具有负光焦度,第二组元g2的焦距与光学镜头10处于长焦状态的焦距的比值|fs2/ft|为0.28;第三组元g3具有正光焦度,第三组元g3的焦距与光学镜头10处于长焦状态的焦距的比值|fs3/ft|为0.30;第四组元g4具有正光焦度,第四组元g4的焦距与光学镜头10处于长焦状态的焦距的比值|fs4/ft|为0.67。通过不同光学性能的组元之间的配合,从而实现光学镜头10的变焦范围足够宽,并使得光学镜头10具有较
好的成像效果,同时实现终端1000的薄型化。
[0195]
光学镜头10包括十一片镜片。具体的,第一组元g1中包括第一镜片g11,第一组元g1的第一片镜片即为第一镜片g11;第二组元g2中包括折光件g21、第二镜片g22和第三镜片g23,第二组元g2的第一片镜片即为折光件g21,第二组元g2的第二片镜片即为第二镜片g22,第二组元g2的第三片镜片即为第三镜片g23;第三组元g3中包括第四镜片g31、第五镜片g32、第六镜片g33和第七镜片g34,第三组元g3的第一片镜片即为第四镜片g31,第三组元g3的第二片镜片即为第五镜片g32,第三组元g3的第三片镜片即为第六镜片g33,第三组元g3的第四片镜片即为第七镜片g34;第四组元g4中包括第八镜片g41、第九镜片g42和第十镜片g43,第四组元g4的第一片镜片即为第八镜片g41,第四组元g4的第二片镜片即为第九镜片g42,第四组元g4的第三片镜片即为第十镜片g43。本实施方式中,光学镜头10中的最大镜片的直径为13.74mm,以保证光学镜头10的小型化。
[0196]
其中,第一镜片g11具有正光焦度,第二镜片g22具有正光焦度,第三镜片g23具有负光焦度,第四镜片g31具有正光焦度,第五镜片g32具有正光焦度,第六镜片g33具有负光焦度,第七镜片g34具有负光焦度,第八镜片g41具有正光焦度,第九镜片g42具有负光焦度,第十镜片g43具有正光焦度。通过不同镜片之间的配合,从而实现光学镜头10的变焦范围足够宽,并使得光学镜头10具有较好的成像效果,同时实现终端1000的薄型化。
[0197]
请参阅图12和图13,本实施方式中,光学镜头10变焦时,第一组元g1、第三组元g3和第四组元g4分别沿光轴移动。具体的,举例来说,当光学镜头10从广角状态变焦为长焦状态时,第二组元g2不动,第一组元g1、第三组元g3和第四组元g4像物侧移动,第一组元g1和第二组元g2之间距离变大,第二组元g2与第三组元g3之间的距离变小,第三组元g3与第四组元g4之间的距离先变大后变小,光学镜头10的光学总长变长。当光学镜头10由广角状态变焦为微焦状态时,第二组元g2保持不动,第一组元g1向像侧移动,第三组元g3与第四组元g4向物侧移动,第一组元g1和第二组元g2之间的距离变小,第二组元g2和第三组元g3之间的距离变小,第三组元g3和第四组元g4之间的距离变小,光学镜头10的光学总长变短。
[0198]
依据上文的关系式,本技术第一实施方式基本参数如下表1。
[0199]
表1第一实施方式的光学镜头10的基本参数
[0200][0201][0202]
其中,表格中各个符号的含义如下。
[0203]
w:光学镜头10处于广角状态。
[0204]
c:光学镜头10处于中焦状态。
[0205]
t:光学镜头10处于长焦状态。
[0206]
m:光学镜头10处于微焦状态。
[0207]
f:光学镜头10的总焦距。
[0208]
伸出长度:第一组元g1与第二组元g2之间的距离。
[0209]
固定长度:折光件g21到感光元件20之间的距离。
[0210]
需要说明的是,本技术中上述各符号表示的意义除另有说明外,在后续再次出现时表示意思相同,将不再进行赘述。
[0211]
表2示出了本技术第一实施方式中光学镜头10的各个组成镜片的曲率半径、厚度、折射率和阿贝数,如表2所示。
[0212]
表2第一实施方式的光学镜头10各个组成镜片的曲率半径、厚度、折射率、阿贝数
[0213][0214][0215]
上表中,表格中各个符号的含义如下。
[0216]
r1:第一镜片g11的物侧面的曲率半径。
[0217]
r2:第一镜片g11的像侧面的曲率半径。
[0218]
r3:折光件g21的物侧面的曲率半径。
[0219]
r4:折光件g21的像侧面的曲率半径。
[0220]
r5:第二镜片g22的物侧面的曲率半径。
[0221]
r6:第二镜片g22的像侧面的曲率半径。
[0222]
r7:第三镜片g23的物侧面的曲率半径。
[0223]
r8:第三镜片g23的像侧面的曲率半径。
[0224]
r9:第四镜片g31的物侧面的曲率半径。
[0225]
r10:第四镜片g31的像侧面的曲率半径。
[0226]
r11:第五镜片g32的物侧面的曲率半径。
[0227]
r12:第五镜片g32的像侧面的曲率半径。
[0228]
r13:第六镜片g33的物侧面的曲率半径。
[0229]
r14:第六镜片g33的像侧面的曲率半径。
[0230]
r15:第七镜片g34的物侧面的曲率半径。
[0231]
r16:第七镜片g34的像侧面的曲率半径。
[0232]
r17:第八镜片g41的物侧面的曲率半径。
[0233]
r18:第八镜片g41的像侧面的曲率半径。
[0234]
r19:第九镜片g42的物侧面的曲率半径。
[0235]
r20:第九镜片g42的像侧面的曲率半径。
[0236]
r21:第十镜片g43的物侧面的曲率半径。
[0237]
r22:第十镜片g43的像侧面的曲率半径。
[0238]
r23:红外滤光片40的物侧面的曲率半径。
[0239]
r24:红外滤光片40的像侧面的曲率半径。
[0240]
d1:第一镜片g11的轴上厚度。
[0241]
d2:折光件g21的轴上厚度。
[0242]
d3:第二镜片g22的轴上厚度。
[0243]
d4:第三镜片g23的轴上厚度。
[0244]
d5:第四镜片g31的轴上厚度。
[0245]
d6:第五镜片g32的轴上厚度。
[0246]
d7:第六镜片g33的轴上厚度。
[0247]
d8:第七镜片g34的轴上厚度。
[0248]
d9:第八镜片g41的轴上厚度。
[0249]
d10:第九镜片g42的轴上厚度。
[0250]
d11:第十镜片g43的轴上厚度。
[0251]
d12:滤光片的轴上厚度。
[0252]
a1:第一镜片g11的像侧面与折光件g21的物侧面的轴上距离。
[0253]
a2:折光件g21的像侧面与第二镜片g22的物侧面的轴上距离。
[0254]
a3:第二镜片g22的像侧面与第三镜片g23的物侧面的轴上距离。
[0255]
a4:第三镜片g23的像侧面与第四镜片g31的物侧面的轴上距离。
[0256]
a5:第四镜片g31的像侧面与第五镜片g32的物侧面的轴上距离。
[0257]
a6:第五镜片g32的像侧面与第六镜片g33的物侧面的轴上距离。
[0258]
a7:第六镜片g33的像侧面与第七镜片g34的物侧面的轴上距离。
[0259]
a8:第七镜片g34的像侧面与第八镜片g41的物侧面的轴上距离。
[0260]
a9:第八镜片g41的像侧面与第九镜片g42的物侧面的轴上距离。
[0261]
a10:第九镜片g42的像侧面与第十镜片g43的物侧面的轴上距离。
[0262]
a11:第十镜片g43的像侧面与红外滤光片40的物侧面的轴上距离。
[0263]
a12:红外滤光片40的像侧面与感光元件20的物侧面的轴上距离。
[0264]
n1:第一镜片g11的折射率。
[0265]
n2:折光件g21的折射率。
[0266]
n3:第二镜片g22的折射率。
[0267]
n4:第三镜片g23的折射率。
[0268]
n5:第四镜片g31的折射率。
[0269]
n6:第五镜片g32的折射率。
[0270]
n7:第六镜片g33的折射率。
[0271]
n8:第七镜片g34的折射率。
[0272]
n9:第八镜片g41的折射率。
[0273]
n10:第九镜片g42的折射率。
[0274]
n11:第十镜片g43的折射率。
[0275]
n12:红外滤光片40的折射率。
[0276]
v1:第一镜片g11的阿贝数。
[0277]
v2:折光件g21的阿贝数。
[0278]
v3:第二镜片g22的阿贝数。
[0279]
v4:第三镜片g23的阿贝数。
[0280]
v5:第四镜片g31的阿贝数。
[0281]
v6:第五镜片g32的阿贝数。
[0282]
v7:第六镜片g33的阿贝数。
[0283]
v8:第七镜片g34的阿贝数。
[0284]
v9:第八镜片g41的阿贝数。
[0285]
v10:第九镜片g42的阿贝数。
[0286]
v11:第十镜片g43的阿贝数。
[0287]
v12:红外滤光片40的阿贝数。
[0288]
需要说明的是,需要说明的是,本技术中上述各符号表示的意义除另有说明外,在后续再次出现时表示意思相同,将不再进行赘述。曲率半径的正负表示光学面向物侧凸或向像侧凸,光学面(包括物侧面或像侧面)向物侧凸时,该光学面的曲率半径为正值;光学面(包括物侧面或像侧面)向像侧凸时,相当于光学面向物侧面凹,该光学面的曲率半径为负值。
[0289]
表3示出了本实施方式的光学镜头10的非球面系数,本实施例光学镜头10中非球面的数量为14个,具体如表3所示。
[0290]
表3第一实施方式的光学镜头10的非球面系数
[0291] 类型ka2a3a4a5a6r1偶次非球面0.00e 005.03e-051.95e-076.80e-09-2.03e-101.16e-12r2偶次非球面0.00e 006.56e-051.77e-074.53e-09-2.02e-101.37e-12r5偶次非球面0.00e 00-4.38e-031.27e-045.52e-06-6.16e-074.52e-08r6偶次非球面0.00e 00-3.59e-03-2.24e-061.54e-05-9.07e-074.69e-08r7偶次非球面0.00e 00-2.60e-031.34e-04-1.47e-051.60e-06-5.94e-08r8偶次非球面0.00e 00-5.58e-034.59e-04-4.44e-052.81e-06-7.92e-08r11偶次非球面0.00e 002.47e-058.18e-053.67e-062.82e-07-3.42e-08r12偶次非球面0.00e 001.88e-038.68e-051.77e-06-1.23e-063.62e-08r13偶次非球面0.00e 003.56e-03-3.28e-058.45e-06-1.96e-063.82e-08r14偶次非球面0.00e 00-1.32e-037.13e-047.22e-053.20e-06-1.58e-07r15偶次非球面0.00e 008.63e-043.95e-046.81e-052.16e-06-9.15e-07r16偶次非球面0.00e 007.88e-03-3.22e-05-5.18e-065.83e-07-7.43e-07r21偶次非球面0.00e 001.40e-033.55e-072.98e-05-3.41e-062.40e-07r22偶次非球面0.00e 001.85e-03-4.37e-054.86e-05-5.89e-064.02e-07
[0292]
其中,k为二次曲面常数,a2、a3、a4、a5、a6等符号表示非球面系数。需要说明的是,表格中的各参数为科学计数法表示。例如,-1.07e-01是指-1.07
×
10-1
;-4.11e-02是指-4.11
×
10-2
。需要说明的是,本技术中k、a2、a3、a4、a5、a6等符号在后续再次出现时,除非有另外的解释,否则表示的意思与此处相同,后续不再赘述。
[0293]
通过将上述参数代入至公式:
[0294][0295]
即能够设计得到本实施方式的光学镜头10的各个镜片,其中,z为非球面的矢高,r为非球面的径向坐标,c为非球面顶点球曲率。
[0296]
本实施方式中,通过上述参数设计得到的光学镜头10的各不同的镜片能够分别起到不同的作用,从而通过各镜片的配合得到具有良好的成像质量的光学镜头10。
[0297]
表4示出了本实施方式的光学镜头10处于长焦状态、中焦状态、广角状态和微焦状态下的物距和组元间隔,如表4所示。
[0298]
表4第一实施方式的光学镜头10处于长焦状态、中焦状态、广角状态和微焦状态下的物距和组元间隔
[0299] wctma0infinfinf50mma11.07mm6.84mm9.30mm0.10mma47.16mm3.35mm0.83mm6.94mma83.30mm4.71mm3.40mm0.81mma110.53mm2.93mm6.76mm3.25mm
[0300]
图14-图25为第一实施方式的光学镜头10的光学性能的表征图。
[0301]
具体的,图14示出了光学镜头10处于长焦状态下波长分别为650nm、610nm、555nm、510nm、470nm的光经过第一实施方式的光学镜头10后的轴向像差。图15示出了光学镜头10处于中焦状态下波长分别为650nm、610nm、555nm、510nm、470nm的光经过第一实施方式的光
学镜头10后的轴向像差。图16示出了光学镜头10处于广角状态下波长分别为650nm、610nm、555nm、510nm、470nm的光经过第一实施方式的光学镜头10后的轴向像差。图17示出了光学镜头10处于微焦状态下波长分别为650nm、610nm、555nm、510nm、470nm的光经过第一实施方式的光学镜头10后的轴向像差。图14-图17的纵坐标表示的是归一化瞳孔坐标,横坐标表示轴向方向上的像差,单位为毫米。从图14-图17中可以看出,本实施方式中,光学镜头10在各个状态下的轴向像差控制在一个很小的范围内。
[0302]
图18示出了光学镜头10处于长焦状态下波长分别为650nm、610nm、555nm、510nm、470nm的光经过第一实施方式的光学镜头10后的横向色差。图19示出了光学镜头10处于中焦状态下波长分别为650nm、610nm、555nm、510nm、470nm的光经过第一实施方式的光学镜头10后的横向色差。图20示出了光学镜头10处于广角状态下波长分别为650nm、610nm、555nm、510nm、470nm的光经过第一实施方式的光学镜头10后的横向色差。图21示出了光学镜头10处于微焦状态下波长分别为650nm、610nm、555nm、510nm、470nm的光经过第一实施方式的光学镜头10后的横向色差。图18-图21的纵坐标表示视场角度,单位为度(
°
),横坐标单位为微米(μm),未标注的虚线代表衍射极限。图18-图21中虚线表示光学镜头10的衍射极限范围。从图18-图21中可知,光学镜头10在各个状态下的各波长的光经过第一实施方式的光学镜头10后的横向色差基本上在衍射极限内,即光学镜头10在各个状态下的各波长的光经过第一实施方式的光学镜头10后的横向色差基本不会对光学镜头10的成像质量产生影响。
[0303]
图22-图25分别示出了光学镜头10在长焦状态、中焦状态、广角状态和微焦状态下的光学畸变示意图,用于表示光经过光学镜头10后的成像变形与理想形状的差异。其中,图22-图25中左边的图中实线分别为长焦状态、中焦状态、广角状态和微焦状态下555nm的光经过光学镜头10后的子午方向的场曲示意图;图22-图25中虚线分别为长焦状态、中焦状态、广角状态和微焦状态下555nm的光经过光学镜头10后的弧矢方向的场曲示意图。图22-图25中右边的图分别为长焦状态、中焦状态、广角状态和微焦状态下555nm的光经过第一实施方式的光学镜头10后的光学畸变示意图。由图22-图25可见,本实施方式中,光学系统将畸变控制在肉眼辨识范围内。
[0304]
本实施方式中提供的光学镜头10,通过各组元中各镜片的配置方式和具有特定光学设计的镜片的组合,可以使光学镜头10小型化且变焦范围足够宽,并使得光学镜头10具有较好的成像效果,同时实现终端1000的薄型化。
[0305]
请参阅图26,图26是本技术第二实施方式的光学镜头10的结构示意图。本实施方式中,光学镜头10的组元为四个,分别为第一组元g1、第二组元g2、第三组元g3、第四组元g4,第一组元g1、第二组元g2、第三组元g3、第四组元g4自物侧至像侧依次设置。图26为了便于理解第一组元g1、第二组元g2、第三组元g3、第四组元g4的移动关系,将第一组元g1、第二组元g2、第三组元g3、第四组元g4同轴设置,图26中折光件g21不代表实际结构,仅为示例性。实际上,第二组元g2、第三组元g3和第四组元g4同轴,折光件g21位于第二组元g2背向第三组元g3的一侧,第一组元g1设于折光件g21背向底壁33的一侧。
[0306]
在光学镜头10处于长焦状态下,即光学镜头10处于望远状态时,第一组元g1的焦距与光学镜头10处于长焦状态的焦距的比值(ttl/eflmax)为1.478。光学镜头10的像高与光学镜头10处于长焦状态的焦距的比值(ih/eflmax)为0.097。上述限定值保证了光学镜头10的厚度足够小,有利于光学镜头10的小型化,当光学镜头10应用于终端1000时占用终端
1000更小的空间,实现终端1000的薄型化,同时还保证了光学镜头10能够保证光学镜头10的远摄能力,满足不同拍摄场景,提高用户体验。
[0307]
第一组元g1具有正光焦度,第一组元g1的焦距与光学镜头10处于长焦状态的焦距的比值|fs1/ft|为1.49;第二组元g2具有负光焦度,第二组元g2的焦距与光学镜头10处于长焦状态的焦距的比值|fs2/ft|为0.301;第三组元g3具有正光焦度,第三组元g3的焦距与光学镜头10处于长焦状态的焦距的比值|fs3/ft|为0.313;第四组元g4具有正光焦度,第四组元g4的焦距与光学镜头10处于长焦状态的焦距的比值|fs4/ft|为0.723。通过不同光学性能的组元之间的配合,从而实现光学镜头10的变焦范围足够宽,并使得光学镜头10具有较好的成像效果,同时实现终端1000的薄型化。
[0308]
光学镜头10包括十二片镜片。具体的,第一组元g1中包括第一镜片g11,第一组元g1的第一片镜片即为第一镜片g11;第二组元g2中包括折光件g21、第二镜片g22、第三镜片g23和第十一镜片g24,第二组元g2的第一片镜片即为折光件g21,第二组元g2的第二片镜片即为第二镜片g22,第二组元g2的第三片镜片即为第三镜片g23,第二组元g2的第四片镜片即为第十一镜片g24;第三组元g3中包括第四镜片g31、第五镜片g32、第六镜片g33和第七镜片g34,第三组元g3的第一片镜片即为第四镜片g31,第三组元g3的第二片镜片即为第五镜片g32,第三组元g3的第三片镜片即为第六镜片g33,第三组元g3的第四片镜片即为第七镜片g34;第四组元g4中包括第四镜片g31第八镜片g41、第九镜片g42和第十镜片g43,第四组元g4的第一片镜片即为第八镜片g41,第四组元g4的第二片镜片即为第九镜片g42,第四组元g4的第三片镜片即为第十镜片g43。本实施方式中,光学镜头10中的最大镜片的直径为12.79mm,以保证光学镜头10的小型化。
[0309]
其中,第一镜片g11具有正光焦度,第二镜片g22具有正光焦度,第三镜片g23具有负光焦度,第四镜片g31具有正光焦度,第五镜片g32具有正光焦度,第六镜片g33具有负光焦度,第七镜片g34具有负光焦度,第八镜片g41具有正光焦度,第九镜片g42具有负光焦度,第十镜片g43具有正光焦度,第十一镜片g24具有负光焦度。通过不同镜片之间的配合,从而实现光学镜头10的变焦范围足够宽,并使得光学镜头10具有较好的成像效果,同时实现终端1000的薄型化。
[0310]
请参阅图27和图28,本实施方式中,光学镜头10变焦时,第一组元g1、第三组元g3和第四组元g4分别沿光轴移动。具体的,举例来说,当光学镜头10从广角状态变焦为长焦状态时,第二组元g2不动,第一组元g1、第三组元g3和第四组元g4像物侧移动,第一组元g1和第二组元g2之间距离变大,第二组元g2与第三组元g3之间的距离变小,第三组元g3与第四组元g4之间的距离先变大后变小,光学镜头10的光学总长变长。当光学镜头10由广角状态变焦为微焦状态时,第二组元g2保持不动,第一组元g1向像侧移动,第三组元g3与第四组元g4向物侧移动,第一组元g1和第二组元g2之间的距离变小,第二组元g2和第三组元g3之间的距离变小,第三组元g3和第四组元g4之间的距离变小,光学镜头10的光学总长变短。
[0311]
依据上文的关系式,本技术第二实施方式基本参数如下表5。
[0312]
表5第二实施方式的光学镜头10的基本参数
[0313][0314]
表6示出了本技术第二实施方式中光学镜头10的各个组成镜片的曲率半径、厚度、折射率和阿贝数,如表6所示。
[0315]
表6第二实施方式的光学镜头10各个组成镜片的曲率半径、厚度、折射率、阿贝数
[0316][0317][0318]
上表中,表格中各个符号的含义如下。
[0319]
r25:第十一镜片g24的物侧面的曲率半径。
[0320]
r26:第十一镜片g24的像侧面的曲率半径。
[0321]
d13:第十一镜片g24的轴上厚度。
[0322]
a4:第三镜片g23的像侧面与第十一镜片g24的物侧面的轴上距离。
[0323]
a13:第十一镜片g24的像侧面与第四镜片g31的物侧面的轴上距离。
[0324]
n13:第十一镜片g24的折射率。
[0325]
v13:第十一镜片g24的阿贝数。
[0326]
表7示出了本实施方式的光学镜头10的非球面系数,本实施例光学镜头10中非球面的数量为15个,具体如表7所示。
[0327]
表7第二实施方式的光学镜头10的非球面系数
[0328] 类型ka2a3a4a5a6r1偶次非球面0.00e 005.03e-051.95e-076.80e-09-2.03e-101.16e-12r2偶次非球面0.00e 006.56e-051.77e-074.53e-09-2.02e-101.37e-12r5偶次非球面0.00e 00-4.38e-031.27e-045.52e-06-6.16e-074.52e-08r6偶次非球面0.00e 00-3.59e-03-2.24e-061.54e-05-9.07e-074.69e-08r7偶次非球面0.00e 00-2.60e-031.34e-04-1.47e-051.60e-06-5.94e-08r8偶次非球面0.00e 00-5.58e-034.59e-04-4.44e-052.81e-06-7.92e-08r11偶次非球面0.00e 002.47e-058.18e-053.67e-062.82e-07-3.42e-08r12偶次非球面0.00e 001.88e-038.68e-051.77e-06-1.23e-063.62e-08r13偶次非球面0.00e 003.56e-03-3.28e-058.45e-06-1.96e-063.82e-08r14偶次非球面0.00e 00-1.32e-037.13e-047.22e-053.20e-06-1.58e-07r15偶次非球面0.00e 008.63e-043.95e-046.81e-052.16e-06-9.15e-07r16偶次非球面0.00e 007.88e-03-3.22e-05-5.18e-065.83e-07-7.43e-07r21偶次非球面0.00e 001.40e-033.55e-072.98e-05-3.41e-062.40e-07r22偶次非球面0.00e 001.85e-03-4.37e-054.86e-05-5.89e-064.02e-07
[0329]
通过将上述参数代入至公式:
[0330][0331]
即能够设计得到本实施方式的光学镜头10的各个镜片,其中,z为非球面的矢高,r为非球面的径向坐标,c为非球面顶点球曲率。
[0332]
本实施方式中,通过上述参数设计得到的光学镜头10的各不同的镜片能够分别起到不同的作用,从而通过各镜片的配合得到具有良好的成像质量的光学镜头10。
[0333]
表8示出了本实施方式的光学镜头10处于长焦状态、中焦状态、广角状态和微焦状态下的物距和组元间隔,如表8所示。
[0334]
表8第二实施方式的光学镜头10处于长焦状态、中焦状态、广角状态和微焦状态下的物距和组元间隔
[0335] wctma0infinfinf50mma10.13mm6.69mm9.85mm0.12mma136.73mm3.26mm0.73mm7.24mm
a83.44mm4.81mm3.86mm0.43mma110.71mm2.81mm6.29mm3.20mm
[0336]
图29-图40为第二实施方式的光学镜头10的光学性能的表征图。
[0337]
具体的,图29示出了光学镜头10处于长焦状态下波长分别为650nm、610nm、555nm、510nm、470nm的光经过第二实施方式的光学镜头10后的轴向像差。图30示出了光学镜头10处于中焦状态下波长分别为650nm、610nm、555nm、510nm、470nm的光经过第二实施方式的光学镜头10后的轴向像差。图31示出了光学镜头10处于广角状态下波长分别为650nm、610nm、555nm、510nm、470nm的光经过第二实施方式的光学镜头10后的轴向像差。图32示出了光学镜头10处于微焦状态下波长分别为650nm、610nm、555nm、510nm、470nm的光经过第二实施方式的光学镜头10后的轴向像差。图29-图32的纵坐标表示的是归一化瞳孔坐标,横坐标表示轴向方向上的像差,单位为毫米。从图29-图32中可以看出,本实施方式中,光学镜头10在各个状态下的轴向像差控制在一个很小的范围内。
[0338]
图33示出了光学镜头10处于长焦状态下波长分别为650nm、610nm、555nm、510nm、470nm的光经过第二实施方式的光学镜头10后的横向色差。图34示出了光学镜头10处于中焦状态下波长分别为650nm、610nm、555nm、510nm、470nm的光经过第二实施方式的光学镜头10后的横向色差。图35示出了光学镜头10处于广角状态下波长分别为650nm、610nm、555nm、510nm、470nm的光经过第二实施方式的光学镜头10后的横向色差。图36示出了光学镜头10处于微焦状态下波长分别为650nm、610nm、555nm、510nm、470nm的光经过第二实施方式的光学镜头10后的横向色差。图33-图36的纵坐标表示视场角度,单位为度(
°
),横坐标单位为微米(μm)。图32-图35中未标注的虚线表示光学镜头10的衍射极限范围。从图33-图36中可知,光学镜头10在各个状态下的各波长的光经过第二实施方式的光学镜头10后的横向色差基本上在衍射极限内,即光学镜头10在各个状态下的各波长的光经过第二实施方式的光学镜头10后的横向色差基本不会对光学镜头10的成像质量产生影响。
[0339]
图37-图40分别示出了光学镜头10在长焦状态、中焦状态、广角状态和微焦状态下的光学畸变示意图,用于表示光经过光学镜头10后的成像变形与理想形状的差异。其中,图37-图40中左边的图中实线分别为长焦状态、中焦状态、广角状态和微焦状态下555nm的光经过光学镜头10后的子午方向的场曲示意图;图37-图40中虚线分别为长焦状态、中焦状态、广角状态和微焦状态下555nm的光经过光学镜头10后的弧矢方向的场曲示意图。图37-图40中右边的图分别为长焦状态、中焦状态、广角状态和微焦状态下555nm的光经过第二实施方式的光学镜头10后的光学畸变示意图。由图37-图40可见,本实施方式中,光学系统将畸变控制在肉眼辨识范围内。
[0340]
本实施方式中提供的光学镜头10,通过各组元中各镜片的配置方式和具有特定光学设计的镜片的组合,可以使光学镜头10小型化且变焦范围足够宽,并使得光学镜头10具有较好的成像效果,同时实现终端1000的薄型化。
[0341]
请参阅图41,图41是本技术第三实施方式的光学镜头10的结构示意图。本实施方式中,光学镜头10的组元为四个,分别为第一组元g1、第二组元g2、第三组元g3、第四组元g4,第一组元g1、第二组元g2、第三组元g3、第四组元g4自物侧至像侧依次设置。图41为了便于理解第一组元g1、第二组元g2、第三组元g3、第四组元g4的移动关系,将第一组元g1、第二组元g2、第三组元g3、第四组元g4同轴设置,图41中折光件g21不代表实际结构,仅为示例
性。实际上,第二组元g2、第三组元g3和第四组元g4同轴,折光件g21位于第二组元g2背向第三组元g3的一侧,第一组元g1设于折光件g21背向底壁33的一侧。
[0342]
在光学镜头10处于长焦状态下,即光学镜头10处于望远状态时,第一组元g1的焦距与光学镜头10处于长焦状态的焦距的比值(ttl/eflmax)为1.488。光学镜头10的像高与光学镜头10处于长焦状态的焦距的比值(ih/eflmax)为0.097。上述限定值保证了光学镜头10的厚度足够小,有利于光学镜头10的小型化,当光学镜头10应用于终端1000时占用终端1000更小的空间,实现终端1000的薄型化,同时还保证了光学镜头10能够保证光学镜头10的远摄能力,满足不同拍摄场景,提高用户体验。
[0343]
第一组元g1具有正光焦度,第一组元g1的焦距与光学镜头10处于长焦状态的焦距的比值|fs1/ft|为1.38;第二组元g2具有负光焦度,第二组元g2的焦距与光学镜头10处于长焦状态的焦距的比值|fs2/ft|为0.27;第三组元g3具有正光焦度,第三组元g3的焦距与光学镜头10处于长焦状态的焦距的比值|fs3/ft|为0.29;第四组元g4具有正光焦度,第四组元g4的焦距与光学镜头10处于长焦状态的焦距的比值|fs4/ft|为0.65。通过不同光学性能的组元之间的配合,从而实现光学镜头10的变焦范围足够宽,并使得光学镜头10具有较好的成像效果,同时实现终端1000的薄型化。
[0344]
光学镜头10包括十一片镜片。具体的,第一组元g1中包括第一镜片g11,第一组元g1的第一片镜片即为第一镜片g11;第二组元g2中包括折光件g21、第二镜片g22和第三镜片g23,第二组元g2的第一片镜片即为折光件g21,第二组元g2的第二片镜片即为第二镜片g22,第二组元g2的第三片镜片即为第三镜片g23;第三组元g3中包括第四镜片g31、第五镜片g32、第六镜片g33和第七镜片g34,第三组元g3的第一片镜片即为第四镜片g31,第三组元g3的第二片镜片即为第五镜片g32,第三组元g3的第三片镜片即为第六镜片g33,第三组元g3的第四片镜片即为第七镜片g34;第四组元g4中包括第八镜片g41、第九镜片g42和第十镜片g43,第四组元g4的第一片镜片即为第八镜片g41,第四组元g4的第二片镜片即为第九镜片g42,第四组元g4的第三片镜片即为第十镜片g43。本实施方式中,光学镜头10中的最大镜片的直径为13.78mm,以保证光学镜头10的小型化。第八镜片g41为胶合镜片,能够有利于矫正光学镜头10色差,以使光学镜头10能够得到更好的成像质量。
[0345]
其中,第一镜片g11具有正光焦度,第二镜片g22具有正光焦度,第三镜片g23具有负光焦度,第四镜片g31具有正光焦度,第五镜片g32具有正光焦度,第六镜片g33具有负光焦度,第七镜片g34具有负光焦度,第八镜片g41具有正光焦度,第九镜片g42具有负光焦度,第十镜片g43具有正光焦度,第十一镜片g24具有负光焦度。通过不同镜片之间的配合,从而实现光学镜头10的变焦范围足够宽,并使得光学镜头10具有较好的成像效果,同时实现终端1000的薄型化。
[0346]
请参阅图42和图43,本实施方式中,光学镜头10变焦时,第一组元g1、第三组元g3和第四组元g4分别沿光轴移动。具体的,举例来说,当光学镜头10从广角状态变焦为长焦状态时,第二组元g2不动,第一组元g1、第三组元g3和第四组元g4像物侧移动,第一组元g1和第二组元g2之间距离变大,第二组元g2与第三组元g3之间的距离变小,第三组元g3与第四组元g4之间的距离先变大后变小,光学镜头10的光学总长变长。当光学镜头10由广角状态变焦为微焦状态时,第二组元g2保持不动,第一组元g1向像侧移动,第三组元g3与第四组元g4向物侧移动,第一组元g1和第二组元g2之间的距离变小,第二组元g2和第三组元g3之间
的距离变小,第三组元g3和第四组元g4之间的距离变小,光学镜头10的光学总长变短。
[0347]
依据上文的关系式,本技术第三实施方式基本参数如下表9。
[0348]
表9第三实施方式的光学镜头10的基本参数
[0349][0350]
表10示出了本技术第三实施方式中光学镜头10的各个组成镜片的曲率半径、厚度、折射率和阿贝数,如表10所示。
[0351]
表10第三实施方式的光学镜头10各个组成镜片的曲率半径、厚度、折射率、阿贝数
[0352]
[0353][0354]
上表中,表格中各个符号的含义如下。
[0355]
r27:第八镜片g41的贴合胶片的物侧面的曲率半径。
[0356]
r17:第八镜片g41的贴合胶片的像侧面的曲率半径。
[0357]
r18:第八镜片g41的镜片的像侧面的曲率半径。
[0358]
d14:第八镜片g41的贴合胶片的轴上厚度。
[0359]
d9:第八镜片g41的镜片的轴上厚度。
[0360]
n14:第八镜片g41的贴合胶片的折射率。
[0361]
n9:第八镜片g41的镜片的折射率。
[0362]
v14:第八镜片g41的贴合胶片的阿贝数。
[0363]
v9:第八镜片g41的镜片的阿贝数。
[0364]
表11示出了本实施方式的光学镜头10的非球面系数,本实施例光学镜头10中非球面的数量为14个,具体如表11所示。
[0365]
表11第三实施方式的光学镜头10的非球面系数
[0366]
[0367][0368]
通过将上述参数代入至公式:
[0369][0370]
即能够设计得到本实施方式的光学镜头10的各个镜片,其中,z为非球面的矢高,r为非球面的径向坐标,c为非球面顶点球曲率。
[0371]
本实施方式中,通过上述参数设计得到的光学镜头10的各不同的镜片能够分别起到不同的作用,从而通过各镜片的配合得到具有良好的成像质量的光学镜头10。
[0372]
表12示出了本实施方式的光学镜头10处于长焦状态、中焦状态、广角状态和微焦状态下的物距和组元间隔,如表12所示。
[0373]
表12第三实施方式的光学镜头10处于长焦状态、中焦状态、广角状态和微焦状态下的物距和组元间隔
[0374] wctma0infinfinf50mma10.17mm6.46mm10.54mm1.45mma46.13mm3.16mm0.75mm6.65mma83.41mm4.06mm3.21mm0.48mma110.72mm3.04mm6.30mm3.14mm
[0375]
图44-图55为第三实施方式的光学镜头10的光学性能的表征图。
[0376]
具体的,图44示出了光学镜头10处于长焦状态下波长分别为650nm、610nm、555nm、510nm、470nm的光经过第三实施方式的光学镜头10后的轴向像差。图45示出了光学镜头10处于中焦状态下波长分别为650nm、610nm、555nm、510nm、470nm的光经过第三实施方式的光学镜头10后的轴向像差。图46示出了光学镜头10处于广角状态下波长分别为650nm、610nm、555nm、510nm、470nm的光经过第三实施方式的光学镜头10后的轴向像差。图47示出了光学镜头10处于微焦状态下波长分别为650nm、610nm、555nm、510nm、470nm的光经过第三实施方
式的光学镜头10后的轴向像差。图44-图47的纵坐标表示的是归一化瞳孔坐标,横坐标表示轴向方向上的像差,单位为毫米。从图44-图47中可以看出,本实施方式中,光学镜头10在各个状态下的轴向像差控制在一个很小的范围内。
[0377]
图48示出了光学镜头10处于长焦状态下波长分别为650nm、610nm、555nm、510nm、470nm的光经过第三实施方式的光学镜头10后的横向色差。图49示出了光学镜头10处于中焦状态下波长分别为650nm、610nm、555nm、510nm、470nm的光经过第三实施方式的光学镜头10后的横向色差。图50示出了光学镜头10处于广角状态下波长分别为650nm、610nm、555nm、510nm、470nm的光经过第三实施方式的光学镜头10后的横向色差。图51示出了光学镜头10处于微焦状态下波长分别为650nm、610nm、555nm、510nm、470nm的光经过第三实施方式的光学镜头10后的横向色差。图48-图51的纵坐标表示视场角度,单位为度(
°
),横坐标单位为微米(μm)。图48-图51中未标注的虚线表示光学镜头10的衍射极限范围。从图48-图51中可知,光学镜头10在各个状态下的各波长的光经过第三实施方式的光学镜头10后的横向色差在衍射极限内,即光学镜头10在各个状态下的各波长的光经过第三实施方式的光学镜头10后的横向色差基本不会对光学镜头10的成像质量产生影响。
[0378]
图52-图55分别示出了光学镜头10在长焦状态、中焦状态、广角状态和微焦状态下的光学畸变示意图,用于表示光经过光学镜头10后的成像变形与理想形状的差异。其中,图52-图55中左边的图中实线分别为长焦状态、中焦状态、广角状态和微焦状态下555nm的光经过光学镜头10后的子午方向的场曲示意图;图52-图55中虚线分别为长焦状态、中焦状态、广角状态和微焦状态下555nm的光经过光学镜头10后的弧矢方向的场曲示意图。图52-图55中右边的图分别为长焦状态、中焦状态、广角状态和微焦状态下555nm的光经过第三实施方式的光学镜头10后的光学畸变示意图。由图52-图55可见,本实施方式中,光学系统将畸变控制在肉眼辨识范围内。
[0379]
本实施方式中提供的光学镜头10,通过各组元中各镜片的配置方式和具有特定光学设计的镜片的组合,可以使光学镜头10小型化且变焦范围足够宽,并使得光学镜头10具有较好的成像效果,同时实现终端1000的薄型化。
[0380]
以上,仅为本技术的具体实施方式,但本技术的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此,本技术的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
再多了解一些

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