一种取像镜头的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种取像镜头，该取像镜头包括4片塑料材质、各表面均为非球面的镜片，沿着光线入射方向依次为：第一正透镜，具有凸向物方的第一表面和凸向像方的第二表面；第二负透镜，具有凹向物方的第三表面和凹向像方的第四表面；第三正透镜，具有凹向物方的第五表面和凸向像方的第六表面；第四负透镜，采用双峰结构，具有凹向物方的第七表面和凸向像方的第八表面。本发明通过上述镜组的合理配置方式，可以有效地缩短镜头长度，增大镜头光圈，降低系统敏感度，并且能在低照度环境下获得良好的成像品质。
【专利说明】一种取像镜头
【技术领域】
[0001]本发明涉及镜头设计领域，尤其涉及一种取像镜头。
【背景技术】
[0002]随着手机行业的高速发展，越来越多的厂商追求更轻薄的手机机身来吸引消费者的眼球，其中，影响手机机身厚度的关键因素之一就是手机镜头的光学长度，但想把具有较大光学长度的镜头集成在更轻薄的手机机身中，有着一定的难度。此外，随着电子技术的发展，手机镜头中的感光芯片像元尺寸不断缩小，使得手机镜头对低照度环境下的成像质量要求越来越高，而大光圈结构的镜头往往能使更多的光线达到感光芯片上，从而提高成像质量。
[0003]如何在保证手机镜头成像质量的基础上，进一步优化镜头配置，缩短镜头长度，增大镜头光圈，降低加工工艺难度以及生产成本，是手机行业发展的必然趋势。
【发明内容】
[0004]鉴于上述问题，本发明提供了一种取像镜头，以解决上述问题或者至少部分地解决上述问题。
[0005]本发明提供了一种取像镜头，包括4片塑料材质、各表面均为非球面的镜片，沿着光线入射方向依次为:
[0006]第一正透镜，具有凸向物方的第一表面和凸向像方的第二表面；
[0007]第二负透镜，具有凹向物方的第三表面和凹向像方的第四表面；
[0008]第三正透镜，具有凹向物方的第五表面和凸向像方的第六表面；
[0009]第四负透镜，具有凹向物方的第七表面和凸向像方的第八表面；
[0010]并且，取所述第一正透镜的第一表面至所述第四负透镜的第八表面在光轴上的距离为Td，所述第一正透镜的第一表面的曲率半径为R1，所述第一正透镜的第二表面的曲率半径为R2，满足下列关系式:
[0011]2.lmm〈Td〈2.7mm ;及
[0012]-1.2<(R1+R2)/(R1 - R2)〈_0.8。
[0013]可选地，所述取像镜头还包括一孔径光阑，所述孔径光阑位于所述第一正透镜的第一表面上。
[0014]可选地，
[0015]所述第一正透镜的折射率和色散系数范围分别在1.5 <nl < 1.65,50 < vl< 60 ；
[0016]所述第二负透镜的折射率和色散系数范围分别在1.5 < n2 < 1.65,20 < v2
<30 ；
[0017]所述第三正透镜的折射率和色散系数范围分别在1.5 <n3 < 1.65,50 < v3
<60 ；
[0018]所述第四负透镜的折射率和色散系数范围分别在1.5 < n4 < 1.65，50 < v4 < 60。
[0019]可选地，
[0020]所述第一正透镜采用APL5514型号的塑料材质，其折射率和色散系数分别为nl =1.54，vl = 56 ；
[0021]所述第二负透镜采用SP3810型号的塑料材质，其折射率和色散系数分别为n2 =1.64，v2 = 23.3 ；
[0022]所述第三正透镜采用APL5514型号的塑料材质，其折射率和色散系数分别为n3 =1.54，v3 = 56 ；
[0023]所述第四负透镜采用APL5514型号的塑料材质，其折射率和色散系数分别为n4 =1.54，v4 = 56。
[0024]可选地，该取像镜头还包括一红外截止滤光片，所述红外截止滤光片设置于所述第四负透镜的第八表面的成像侧，所述红外截止滤光片通过利用IRcut镀膜方法消除红外光线。
[0025]可选地，所述红外截止滤光片采用BK7或者K9材质，其折射率和色散系数分别为η = 1.5168, ν = 64.17。
[0026]可选地，该取像镜头还包括一感光芯片，所述感光芯片设置于所述红外截止滤光片的成像侧。
[0027]可选地，
[0028]取所述取像镜头的焦距为f，所述第一正透镜的焦距为Π，所述第二负透镜的焦距为f2，所述第三正透镜的焦距为f3，所述第四负透镜的焦距为f4，其中，f 1、f3大于0，f2、f4小于0，满足下列关系式:
[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]可选地，所述取像镜头的焦距f = 3.02mm。
[0035]可选地，
[0036]取所述取像镜头总体长度为TTL，最大像面大小为Im，满足下列关系式:
[0037]TTL<3.6mm ;
[0038]Im = 4.8mm '及
[0039]TTL/Im〈0.74。
[0040]综上所述，与现有技术相比，本发明提供的取像镜头具有以下有益效果:
[0041]1、4片镜片均采用塑料材质，相比玻璃材质，塑料材质具有质量轻、成本低、易于加工成型等优点，使得取像镜头的生产成本大幅降低，适于大批量生产。
[0042]2、4片镜片的光学表面均采用非球面，可有效控制像差，非球面镜边缘较薄，中央处光线和边缘光线可以聚焦在同一位置，可以有效减小球差，提高系统的相对孔径，扩大视场角，进而提高取像镜头在低照度环境下的成像质量，并可以通过调整非球面系数来提高光学性能。
[0043]3、取像镜头结构紧凑，第一透镜的第一表面到第四透镜的第八表面在光轴上的距离范围仅仅为2.lmm-2.7mm,可以有效缩短光学系统的总长度,并且第一正透镜的第一表面的曲率半径为R1，第二表面的曲率半径为R2，满足-1.2〈 (R1+R2) / (Rl - R2)〈-0.8，能够有效控制镜头焦距，提高光学性能。
[0044]4、取像镜头配型合理，采用正负正负的透镜组合，容易形成远心光路性能，能够保证光线以小的角度入射到感光芯片上，防止阴影的发生，也能够使光学系统总长度变得更小。其中，第一透镜采用正透镜，具有正的光焦度，起到收集光线汇聚轴外光线角度的作用；第二透镜采用负透镜，具有负的光焦度，起到光束整形的作用，使得通过第二透镜后的轴外边缘光线和主光线与光轴有一定的倾角，达到一定的像面高度；第三透镜采用正透镜，具有正的光焦度，使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；第四透镜采用负透镜，具有负的光焦度，能够进一步提高主光线入射角CRA与感光芯片的匹配性，消除轴外像差。
【专利附图】
【附图说明】
[0045]图1是本发明一个实施例中的一种取像镜头的结构示意图；
[0046]图2A是本发明一个实施例中的极限分辨率下MTF曲线图；
[0047]图2B是本发明一个实施例中的1/2极限分辨率下MTF曲线图；
[0048]图3是本发明一个实施例中的光学场曲和畸变曲线图；
[0049]图4是本发明一个实施例中的点列图；
[0050]图5是本发明一个实施例中的垂轴色差曲线图；
[0051]图6是本发明一个实施例中的相对亮度曲线图。
【具体实施方式】
[0052]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
[0053]图1是本发明一个实施例中的一种取像镜头的结构示意图。如图1所示，该取像镜头包括4片塑料材质、各表面均为非球面的镜片，沿着光线入射方向依次为:
[0054]第一正透镜110，为双凸形凸透镜，具有凸向物方的第一表面SI和凸向像方的第二表面S2 ;第二负透镜120，具有凹向物方的第三表面S3和凹向像方的第四表面S4 ;第三正透镜130，为弯月形凸透镜，具有凹向物方的第五表面S5和凸向像方的第六表面S6 ;第四负透镜140，采用双峰结构，具有凹向物方的第七表面S7和凸向像方的第八表面S8，第一正透镜的第一表面至第四负透镜的第八表面在光轴上的距离为Td，第一正透镜的第一表面的曲率半径为R1，第一正透镜的第二表面的曲率半径为R2，满足下列关系式:
[0055]2.1mm<Td<2.7mm ;及
[0056]-1.2〈 (R1+R2) / (Rl - R2)〈—0.8。
[0057]在本实施例中，为了完整呈现取像镜头的成像过程，如图1所示，进一步包括:孔径光阑100、红外截止滤光片150和感光芯片160，其中，红外截止滤光片150包括物侧表面151和像侧表面152。
[0058]其中，第一正透镜110用于收集光线，使得轴外光线汇聚起来；第二负透镜120用于光束整形，使得通过第二负透镜120后的轴外边缘光线和主光线与光轴具有一定的倾角，达到一定的像面高度；第一正透镜110和第二负透镜120的正负组合有利于消除色差；第三正透镜130使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；第四负透镜140为了更好的匹配感光芯片160的主光线角度，采用了异性形状的镜片，并且其双峰结构可用于光束整形，同时消除轴外像差；孔径光阑100采用前置形式；红外截止滤光片150通过红外截止镀膜方法消除红外光线对感光芯片160的影响；感光芯片160置于孔径光阑150的成像侧，并且本实施例所采用的感光芯片160为CMOS芯片。
[0059]由上述可知，本发明提供的取像镜头具有以下特点:
[0060]1、4片镜片均采用塑料材质，相比玻璃材质，塑料材质具有质量轻、成本低、易于加工成型等优点，使得取像镜头的生产成本大幅降低，适于大批量生产；
[0061]2、4片镜片的光学表面均采用非球面，可有效控制像差，非球面镜边缘较薄，中央处光线和边缘光线可以聚焦在同一位置，可以有效减小球差，提高系统的相对孔径，扩大视场角，进而提高取像镜头在低照度环境下的成像质量，并可以通过调整非球面系数来提高光学性能；
[0062]3、取像镜头结构紧凑，第一透镜的第一表面到第四透镜的第八表面在光轴上的距离范围仅仅为2.lmm-2.7mm,能够有效缩短光学系统的总长度,并且第一正透镜的第一表面的曲率半径为R1，第二表面的曲率半径为R2，满足-1.2〈 (R1+R2) / (Rl - R2)〈-0.8，能够有效控制镜头焦距，提高光学性能；
[0063]4、取像镜头配型合理，采用正负正负的透镜组合，容易形成远心光路性能，能够保证光线以小的角度入射到感光芯片上，防止阴影的发生，也能够使光学系统总长度变得更小，其中，第一正透镜起到收集光线汇聚轴外光线角度的作用；第二负透镜起到光束整形的作用，使得通过第二透镜后的轴外边缘光线和主光线与光轴有一定的倾角，达到一定的像面高度；第三正透镜使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；第四负透镜为了进一步提高主光线入射角CRA与感光芯片的匹配性，透镜形状为异形，并采用双峰结构来对光束进行整形，同时消除轴外像差。
[0064]表I是本发明一个实施例中的一种取像镜头的系统结构参数。如表I所示，分别列有:
[0065]沿光线入射方向依序编号的光学表面(Surface),依次包括:孔径光阑100、第一正透镜110的第一表面S1、第一正透镜110的第二表面S2、第二负透镜120的第三表面S3、第二负透镜120的第四表面S4、第三正透镜130的第五表面S5、第三正透镜130的第六表面S6、第四负透镜140的第七表面S7、第四负透镜140的第八表面S8、红外截止滤光片150的物侧表面151、红外截止滤光片150的像侧表面152、以及感光芯片160 ;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HmT1。
[0066]表I
[0067]
【权利要求】
1.一种取像镜头，其特征在于，所述取像镜头包括4片塑料材质、各表面均为非球面的镜片，沿着光线入射方向依次为: 第一正透镜，具有凸向物方的第一表面和凸向像方的第二表面； 第二负透镜，具有凹向物方的第三表面和凹向像方的第四表面； 第三正透镜，具有凹向物方的第五表面和凸向像方的第六表面； 第四负透镜，具有凹向物方的第七表面和凸向像方的第八表面； 并且，取所述第一正透镜的第一表面至所述第四负透镜的第八表面在光轴上的距离为Td，所述第一正透镜的第一表面的曲率半径为R1，所述第一正透镜的第二表面的曲率半径为R2,满足下列关系式:
2.1mm<Td<2.7mm ;及
-1.2〈(R1+R2)/(Rl - R2)〈-0.8。
2.如权利要求1所述的取像镜头，其特征在于，所述取像镜头还包括一孔径光阑，所述孔径光阑位于所述第一正透镜的第一表面上。
3.如权利要求1所述的取像镜头，其特征在于， 所述第一正透镜的折射率和色散系数范围分别在1.5 < nl < 1.65，50 < vl < 60 ； 所述第二负透镜的折射率和色散系数范围分别在1.5 < n2 < 1.65，20 < v2 < 30 ； 所述第三正透镜的折射率和色散系数范围分别在1.5 < n3 < 1.65，50 < v3 < 60 ； 所述第四负透镜的折射率和色散系数范围分别在1.5 < n4 < 1.65,50 < v4 < 60。
4.如权利要求3所述的取像镜头，其特征在于， 所述第一正透镜采用APL5514型号的塑料材质，其折射率和色散系数分别为nl =1.54，vl = 56 ； 所述第二负透镜采用SP3810型号的塑料材质，其折射率和色散系数分别为n2 = 1.64，v2 = 23.3 ； 所述第三正透镜采用APL5514型号的塑料材质，其折射率和色散系数分别为n3 =1.54，v3 = 56 ； 所述第四负透镜采用APL5514型号的塑料材质，其折射率和色散系数分别为n4 =1.54, v4 = 56。
5.如权利要求1所述的取像镜头，其特征在于，该取像镜头还包括一红外截止滤光片，所述红外截止滤光片设置于所述第四负透镜的第八表面的成像侧。
6.如权利要求5所述的取像镜头，其特征在于，所述红外截止滤光片采用BK7或者K9材质，其折射率和色散系数分别为η = 1.5168，ν = 64.17。
7.如权利要求5所述的取像镜头，其特征在于，该取像镜头还包括一感光芯片，所述感光芯片设置于所述红外截止滤光片的成像侧。
8.如权利要求1-7中任一项所述的取像镜头，其特征在于， 取所述取像镜头的焦距为f，所述第一正透镜的焦距为Π，所述第二负透镜的焦距为f2，所述第三正透镜的焦距为f3，所述第四负透镜的焦距为f4，其中，fl、f3大于0，f2、f4小于0，满足下列关系式:
-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.如权利要求8所述的取像镜头，其特征在于，所述取像镜头的焦距f= 3.02mm。
10.如权利要求1-7中任一项所述的取像镜头，其特征在于，取所述取像镜头总体长度为TTL，最大像面大小为Im，满足下列关系式:TTL<3.6mm ；Im = 4.8mm ;及TTL/Im〈0.74。
【文档编号】G02B13/18GK104199172SQ201410397087
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年8月13日 优先权日:2014年8月13日
【发明者】杨春 申请人:青岛歌尔声学科技有限公司