一種取像鏡頭的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種取像鏡頭，該取像鏡頭包括4片塑料材質、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；第四負透鏡，采用雙峰結構，具有凹向物方的第七表面和凸向像方的第八表面。本實用新型通過上述鏡組的合理配置方式，可以有效地縮短鏡頭長度，增大鏡頭光圈，降低系統敏感度，并且能在低照度環境下獲得良好的成像品質。
【專利說明】-種取像鏡頭
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及鏡頭設計領域，尤其涉及一種取像鏡頭。
【背景技術】
[0002] 隨著手機行業的高速發展，越來越多的廠商追求更輕薄的手機機身來吸引消費者 的眼球，其中，影響手機機身厚度的關鍵因素之一就是手機鏡頭的光學長度，但想把具有較 大光學長度的鏡頭集成在更輕薄的手機機身中，有著一定的難度。此外，隨著電子技術的發 展，手機鏡頭中的感光芯片像元尺寸不斷縮小，使得手機鏡頭對低照度環境下的成像質量 要求越來越高，而大光圈結構的鏡頭往往能使更多的光線達到感光芯片上，從而提高成像 質量。
[0003] 如何在保證手機鏡頭成像質量的基礎上，進一步優化鏡頭配置，縮短鏡頭長度，增 大鏡頭光圈，降低加工工藝難度W及生產成本，是手機行業發展的必然趨勢。 實用新型內容
[0004] 鑒于上述問題，本實用新型提供了一種取像鏡頭，W解決上述問題或者至少部分 地解決上述問題。
[0005] 本實用新型提供了一種取像鏡頭，包括4片塑料材質、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] 第二負透鏡，具有凹向物方的第H表面和凹向像方的第四表面；
[0008] 第H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] 第四負透鏡，具有凹向物方的第走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闊，所述孔徑光闊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范圍分別在1.5 <nl < 1.65,50 < Vl < 60 ；
[0016] 所述第二負透鏡的折射率和色散系數范圍分別在1.5 <n2 < 1.65,20 < v2 < 30 ；
[0017] 所述第H正透鏡的折射率和色散系數范圍分別在1.5 <n3 < 1.65,50 < v3 < 60 ；
[0018] 所述第四負透鏡的折射率和色散系數范圍分別在I. 5 < n4 < I. 65, 50 < v4 < 60。
[0019] 可選地，
[0020] 所述第一正透鏡采用APL5514型號的塑料材質，其折射率和色散系數分別為nl = 1. 54, Vl = 56 ；
[0021] 所述第二負透鏡采用SP3810型號的塑料材質，其折射率和色散系數分別為n2 = 1. 64, v2 = 23. 3 ；
[0022] 所述第H正透鏡采用APL5514型號的塑料材質，其折射率和色散系數分別為n3 = 1. 54, v3 = 56 ;
[0023] 所述第四負透鏡采用APL5514型號的塑料材質，其折射率和色散系數分別為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置于所述 第四負透鏡的第八表面的成像側，所述紅外截止濾光片通過利用IRcut鍛膜方法消除紅外 光線。
[00巧]可選地，所述紅外截止濾光片采用BK7或者K9材質，其折射率和色散系數分別為 n = 1. 5168, V = 64. 17。
[0026] 可選地，該取像鏡頭還包括一感光芯片，所述感光芯片設置于所述紅外截止濾光 片的成像側。
[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fl，所述第二負透鏡的焦 距為f2,所述第H正透鏡的焦距為巧，所述第四負透鏡的焦距為f4,其中，fl、巧大于0，f2、 f4小于0,滿足下列關系式：
[0029] -f4<f3<fl<-f2 ；
[0030] 0. 6<fl/f<0. 85 ；
[0031] -2<f2/f<-l. 5 ；
[0032] 0. 6<巧處<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。
[00巧]可選地，
[0036] 取所述取像鏡頭總體長度為m，最大像面大小為Im,滿足下列關系式：
[0037] ITL<3. 6mm ;
[0038] Im = 4. 8mm ;及
[0039] TTL/Im<0. 74。
[0040] 綜上所述，與現有技術相比，本實用新型提供的取像鏡頭具有W下有益效果：
[0041] 1、4片鏡片均采用塑料材質，相比玻璃材質，塑料材質具有質量輕、成本低、易于加 工成型等優點，使得取像鏡頭的生產成本大幅降低，適于大批量生產。
[0042] 2、4片鏡片的光學表面均采用非球面，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W聚焦在同一位置，可W有效減小球差，提高系統的相對孔徑，擴大視 場角，進而提高取像鏡頭在低照度環境下的成像質量，并可W通過調整非球面系數來提高 光學性能。
[0043] 3、取像鏡頭結構緊湊，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W有效縮短光學系統的總長度，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，提高光學性能。
[0044] 4、取像鏡頭配型合理，采用正負正負的透鏡組合，容易形成遠也光路性能，能夠保 證光線W小的角度入射到感光芯片上，防止陰影的發生，也能夠使光學系統總長度變得更 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； 第二透鏡采用負透鏡，具有負的光焦度，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，達到一定的像面高度；第H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，同時又保證了主光線對光軸的傾角； 第四透鏡采用負透鏡，具有負的光焦度，能夠進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是本實用新型一個實施例中的一種取像鏡頭的結構示意圖；
[0046] 圖2A是本實用新型一個實施例中的極限分辨率下MTF曲線圖；
[0047] 圖2B是本實用新型一個實施例中的1/2極限分辨率下MTF曲線圖；
[004引圖3是本實用新型一個實施例中的光學場曲和崎變曲線圖；
[0049] 圖4是本實用新型一個實施例中的點列圖；
[0050] 圖5是本實用新型一個實施例中的垂軸色差曲線圖；
[0051] 圖6是本實用新型一個實施例中的相對亮度曲線圖。
【具體實施方式】
[0052] 為使本實用新型的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本實用新 型實施方式作進一步地詳細描述。
[0053] 圖1是本實用新型一個實施例中的一種取像鏡頭的結構示意圖。如圖1所示，該 取像鏡頭包括4片塑料材質、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Sl和凸向像方的第 二表面S2 ;第二負透鏡120,具有凹向物方的第H表面S3和凹向像方的第四表面S4 ;第H 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 負透鏡140,采用雙峰結構，具有凹向物方的第走表面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,滿足下列關系式：
[00巧]2. lmm<Td<2. 7mm ;及
[0056] -1. 2< 〇?l+R2) / 巧1 - R2) <-0. 8。
[0057] 在本實施例中，為了完整呈現取像鏡頭的成像過程，如圖1所示，進一步包括：孔 徑光闊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包括物側表面 151和像側表面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；第二負透鏡120用 于光束整形，使得通過第二負透鏡120后的軸外邊緣光線和主光線與光軸具有一定的傾 角，達到一定的像面高度；第一正透鏡110和第二負透鏡120的正負組合有利于消除色差； 第H正透鏡130使邊緣光線和主光線具有較好的平行性同時又保證了主光線對光軸的傾 角；第四負透鏡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， 并且其雙峰結構可用于光束整形，同時消除軸外像差；孔徑光闊100采用前置形式；紅外截 止濾光片150通過利用紅外截止鍛膜方法消除紅外光線對感光芯片160的影響；感光芯片 160置于孔徑光闊150的成像側，并且本實施例所采用的感光芯片160為CMOS芯片。
[0059] 由上述可知，本實用新型提供的取像鏡頭具有W下特點：
[0060] 1、4片鏡片均采用塑料材質，相比玻璃材質，塑料材質具有質量輕、成本低、易于加 工成型等優點，使得取像鏡頭的生產成本大幅降低，適于大批量生產；
[0061] 2、4片鏡片的光學表面均采用非球面，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W聚焦在同一位置，可W有效減小球差，提高系統的相對孔徑，擴大視 場角，進而提高取像鏡頭在低照度環境下的成像質量，并可W通過調整非球面系數來提高 光學性能；
[0062] 3、取像鏡頭結構緊湊，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，能夠有效縮短光學系統的總長度，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，提高光學性能；
[0063] 4、取像鏡頭配型合理，采用正負正負的透鏡組合，容易形成遠也光路性能，能夠保 證光線W小的角度入射到感光芯片上，防止陰影的發生，也能夠使光學系統總長度變得更 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，達到一定的像 面高度；第H正透鏡使邊緣光線和主光線具有較好的平行性，同時又保證了主光線對光軸 的傾角；第四負透鏡為了進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，并采用雙峰結構來對光束進行整形，同時消除軸外像差。
[0064] 表1是本實用新型一個實施例中的一種取像鏡頭的系統結構參數。如表1所示， 分別列有：
[0065] 沿光線入射方向依序編號的光學表面（Surface),依次包括：孔徑光闊100、第一 正透鏡110的第一表面Sl、第一正透鏡110的第二表面S2、第二負透鏡120的第H表面S3、 第二負透鏡120的第四表面S4、第H正透鏡130的第五表面S5、第H正透鏡130的第六表面 S6、第四負透鏡140的第走表面S7、第四負透鏡140的第八表面S8、紅外截止濾光片150的 物側表面151、紅外截止濾光片150的像側表面152、W及感光芯片160 ;表面類型（Type)， 在光軸上各光學表面的曲率（C)，沿光線入射方向的光軸上各光學表面與相鄰下一個光學 表面之間的厚度（T)，沿光線入射方向的光軸上各光學表面與相鄰下一個光學表面之間的 材質（Glass),半口徑（Semi-Diameter),圓錐系數（Conic)、光焦度（Focal power),其中， 厚度（T)和半口徑（Semi-Diameter)的單位為mm,曲率（C)和光焦度（Focal power)的單 位為mm-i。
[0066] 表 1
[0067]
【權利要求】
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、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,滿足下列關系式： 2. 1mm<Td<2. 7mm ;及 -I. 2〈（R1+R2V (Rl - R2)〈-0· 8。
2. 如權利要求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范圍分別在1. 5 < nl < 1. 65, 50 < vl < 60 ; 所述第二負透鏡的折射率和色散系數范圍分別在1. 5 < n2 < 1. 65, 20 < v2 < 30 ; 所述第三正透鏡的折射率和色散系數范圍分別在I. 5 < n3 < I. 65, 50 < v3 < 60 ; 所述第四負透鏡的折射率和色散系數范圍分別在I. 5 < n4 < I. 65, 50 < v4 < 60。
4. 如權利要求3所述的取像鏡頭，其特征在于， 所述第一正透鏡采用APL5514型號的塑料材質，其折射率和色散系數分別為nl = L 54, vl = 56 ; 所述第二負透鏡采用SP3810型號的塑料材質，其折射率和色散系數分別為n2 = 1. 64， v2 = 23. 3 ； 所述第三正透鏡采用APL5514型號的塑料材質，其折射率和色散系數分別為n3 = 1. 54, v3 = 56 ； 所述第四負透鏡采用APL5514型號的塑料材質，其折射率和色散系數分別為n4 = I. 54, v4 = 56。
5. 如權利要求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置于所述第四負透鏡的第八表面的成像側。
6. 如權利要求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，其折射率和色散系數分別為η = 1. 5168, V = 64. 17。
7. 如權利要求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 光芯片設置于所述紅外截止濾光片的成像側。
8. 如權利要求1-7中任一項所述的取像鏡頭，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 ，所述第二負透鏡的焦距為 f2,所述第三正透鏡的焦距為f3,所述第四負透鏡的焦距為f4,其中，fl、f3大于0, f2、f4 小于0,滿足下列關系式： -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. 45〇
9. 如權利要求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. 如權利要求1-7中任一項所述的取像鏡頭，其特征在于， 取所述取像鏡頭總體長度為TTL，最大像面大小為Im，滿足下列關系式： TTL<3. 6mm ； Im = 4. 8mm ;及 TTL/Im〈0. 74。
【文檔編號】G02B13/00GK204129309SQ201420455780
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年8月13日 優先權日:2014年8月13日
【發明者】楊春 申請人:青島歌爾聲學科技有限公司