CN119148352B - 光学镜头、摄像头模组及电子设备 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例提供一种光学镜头、摄像头模组及电子设备。光学镜头包括透镜组和光折叠元件;透镜组包括至少一片具有正光焦度的透镜;光折叠元件包括入射面和出射面,入射面和出射面位于光折叠元件的同侧,入射面面向透镜组设置,光线经过透镜组后,由入射面进入光折叠元件,光线在光折叠元件内发生多次反射,由出射面射出光折叠元件。光学镜头满足下列关系式:5mm<T<25mm,5mm≤EPD≤15mm,T为成像面的中心至所述透镜组光轴的垂直距离,EPD为光学镜头的入瞳直径。本申请的光学镜头具有长焦、大光圈、大靶面、小型化的特征且具有良好的成像质量。
Description
本申请是分案申请,原申请的申请号是202211448566.1,原申请日是 2022 年 11月18日,原申请的全部内容通过引用结合在本申请中。
技术领域
本申请涉及拍摄设备领域,具体涉及一种光学镜头、摄像头模组及电子设备。
背景技术
手机、平板等便携设备设有光学镜头,用于拍摄图片或摄像等。长焦镜头可极大提高用户的长焦摄影体验,成为电子设备中必不可少的一部分。
随着电子设备的长焦摄影越来越普遍,消费者对长焦摄影的要求越来越高,比如更清晰的图像,更好的夜拍体验,更小的尺寸等。现有技术存在长焦的光学镜头的成像质量不佳,小光圈,模组尺寸长等问题。
因此,有必要提供一种光学镜头,能够满足小型化、大光圈及成像质量高的设计需求。
发明内容
本申请实施例公开了一种光学镜头、摄像头模组及电子设备,光学镜头具有长焦、大光圈、大靶面、小型化等特征且具有良好的成像质量。
第一方面,本申请实施例提供一种光学镜头,包括透镜组和光折叠元件,光线依次经过所述透镜组和所述光折叠元件。所述透镜组包括至少一片具有正光焦度的透镜;所述光折叠元件包括入射面和出射面,所述入射面和所述出射面位于所述光折叠元件的同侧,所述入射面面向所述透镜组设置,所述光线经过所述透镜组后,由所述入射面进入所述光折叠元件,所述光线在所述光折叠元件内发生多次反射,由所述出射面射出所述光折叠元件。所述光学镜头满足下列关系式:5mm<T<25mm,5mm≤EPD≤15mm,T为成像面的中心至所述透镜组光轴的垂直距离,T也可以理解为所述透镜组的光轴至摄像头模组的感光元件的中心在垂直于所述透镜组的光轴上的尺寸,EPD为所述光学镜头的入瞳直径。透镜组可以包括一片、两片或两片以上的透镜。光折叠元件可以为棱镜、反射镜或者其他类型的光折叠元件。入射面和出射面可以共面,也可以不共面。光线依次经过透镜组、光折叠元件至摄像头模组的感光元件上成像,入射面和出射面位于光折叠元件的同侧,因此,透镜组和感光元件位于光折叠元件的同侧。
本申请通过采用至少一片正光焦度的透镜能够汇聚光线,有利于实现长焦拍摄,且能够减小光学镜头的尺寸,实现小型化,也有利于实现大光圈设计;光线在光折叠元件内多次反射能够增加光学镜头的光程,实现长焦、大光圈、大靶面和小型化设计,光线通过入射面进入光折叠元件且通过出射面射出光折叠元件,光线在光折叠元件内经过多次反射,可以使得透镜组和感光元件位于光折叠元件的同侧(入射面及出射面所在的一侧),有利于缩短光学镜头在透镜组的光轴方向上的尺寸,实现小型化设计。本申请实施例通过限定EPD的范围,有利于大光圈的设计,通过限定5mm<T<25mm,有利于控制光学镜头在垂直于透镜组的光轴上的尺寸,避免光学镜头在垂直于透镜组的光轴上的尺寸过大,过多的占用电子设备内的空间。T小于等于5mm时,透镜组和光学镜头的成像面之间的空间过小,透镜组和摄像头模组的感光元件之间会产生结构干涉,T大于等于25mm时,光学镜头21在垂直于透镜组的光轴上的尺寸过大,不利于减少光学镜头21在垂直于透镜组的光轴上的尺寸。
一些实施方式中,所述光学镜头满足下列关系式:0.7<TTL/EFL<5;TTL为所述光学镜头的光学总长,EFL为所述光学镜头的有效焦距。本申请通过光折叠元件对进入光学镜头内的光线进行多次反射折叠,使得光学镜头的光学总长能够与光学镜头的有效焦距的比值满足0.7<TTL/EFL<2,从而使得光学镜头具有较长的焦距以实现良好的远景拍摄效果,且能够实现光学镜头的小型化设计。
一些实施方式中,所述光学镜头满足下列关系式:0.15<H1/(H1+H2)<0.95,H1为所述透镜组中位于物侧面的第一片透镜的顶点至所述光折叠元件的所述入射面的垂直距离,H2为所述光折叠元件的所述入射面至底面的垂直距离。通过合理配置透镜组与光折叠元件在透镜组的光轴的方向上的尺寸,使得光学镜头能够实现小型化,且具有对光线的良好捕捉性能,保持光学镜头的高质量成像。
一些实施方式中,所述光学镜头满足下列关系式:6mm<H1+H2<15mm, H1为所述透镜组中位于物侧面的第一片透镜的顶点至所述光折叠元件的所述入射面的垂直距离,H2为所述光折叠元件的所述入射面至底面的垂直距离。本申请实施方式系统总高(即H1+H2之和)较小,能够满足对光学镜头的小型化需求。
一些实施方式中,所述光学镜头满足下列关系式:3.5mm<H1<6.5mm, H1为所述透镜组中位于物侧面的第一片透镜的顶点至所述光折叠元件的所述入射面的垂直距离。通过限定H1的范围能够有效减少光学镜头的尺寸,有利于光学镜头的小型化,避免H1过大增加光学镜头组的尺寸。
一些实施方式中,所述光学镜头满足下列关系式:2.5mm<H2<5mm,H2为所述光折叠元件的所述入射面至底面的垂直距离。通过限定H2的范围,在确保光线具有足够光程、实现光学镜头的长焦设计的同时,保证光学镜头的小型化。
一些实施方式中,所述光学镜头满足下列关系式:3mm<H3<12mm,H3为所述光学镜头的成像面与所述光折叠元件最远离所述透镜组的表面之间的距离。通过限定3mm<H3<12mm,使得光学镜头的成像面和光折叠元件在第一方向(第一方向为透镜组的光轴方向)上的尺寸较小,减小感光元件和光折叠元件在第一方向上占用的空间。
一些实施方式中,所述光学镜头的等效焦距大于等于65mm且小于等于300mm,使得光学镜头具有长焦特性。
一些实施方式中,所述光学镜头满足下列关系式:1.4<Fno<10 ,Fno为所述光学镜头的光圈数。Fno小,光圈大。通过设置光学镜头的光圈数较小,在实现光学镜头长焦特性的同时,得到大光圈,增大光学镜头的通光量,有利于提高光学镜头的成像质量。
一些实施方式中,所述光线在所述光折叠元件内经过N次反射,N为大于或等于3的奇数。光线在光折叠元件内经过至少三次反射且经过奇数次反射,可以使得透镜组和感光元件位于光折叠元件的同侧,能够增加光学镜头的光程,实现长焦、大光圈、小型化设计,达到良好的拍摄效果且减少光学镜头在电子设备中占用的空间。
一些实施方式中,所述光折叠元件包括梯形柱状棱镜,所述光折叠元件包括第一反射面、第二反射面和第三反射面,所述第二反射面与所述入射面位于所述光折叠元件的同侧,所述第一反射面与所述入射面的夹角为锐角,所述第三反射面与所述出射面的夹角为锐角,所述光线在所述光折叠元件的多个反射面处的反射包括:在所述第一反射面处反射穿过所述入射面的所述光线中的至少一部分光线;在所述第二反射面处反射从所述第一反射面反射的所述光线中的至少一部分光线;在所述第三反射面反射从所述第二反射面反射的所述光线中的至少一部分光线,以使至少一部分所述光线穿过所述出射面射出所述光折叠元件。在本申请实施方式中,光线在光折叠元件内可以被反射三次,光线分别经过第一反射面、第二反射面和第三反射面的反射并从出射面射出光折叠元件,增加了光线的光程,有利于光学镜头的长焦、大光圈和小型化设计。
一些实施方式中,所述入射面、所述第二反射面或所述出射面中的任意两者位于同一平面。入射面、第二反射面或出射面位于光折叠元件的同侧,入射面、第二反射面或出射面中的任意两个面可以共面,或者入射面、第二反射面及出射面三个面共面,共面设计能够简化光折叠元件的制作难度。
一些实施方式中,所述光折叠元件包括梯形柱状棱镜,所述光折叠元件包括第一反射面、第二反射面、第三反射面、第四反射面和第五反射面,所述第二反射面、所述第四反射面与所述入射面位于所述光折叠元件的同侧,所述第一反射面与所述入射面的夹角为锐角,所述第五反射面与所述出射面的夹角为锐角,所述光线在所述光折叠元件的多个反射处的反射包括:在所述第一反射面处反射穿过所述入射面的所述光线中的至少一部分光线;在所述第二反射面处反射从所述第一反射面反射的所述光线中的至少一部分光线;在所述第三反射面处反射从所述第二反射面反射的所述光线中的至少一部分光线;在所述第四反射面处反射从所述第三反射面反射的所述光线中的至少一部分光线;在所述第五反射面处反射从所述第四反射面反射的所述光线中的至少一部分光线,以使至少一部分所述光线穿过所述出射面射出所述光折叠元件。在本申请实施方式中,光线在光折叠元件内可以被反射五次,光线分别经过第一反射面、第二反射面、第三反射面、第四反射面和第五反射面的反射并从出射面射出光折叠元件,增加了光线的光程,有利于光学镜头的长焦、大光圈和小型化设计。
一些实施方式中,所述入射面、所述第二反射面、所述第四反射面或所述出射面中的任意两者位于同一平面。入射面、第二反射面、第四反射面或出射面位于光折叠元件的同侧,入射面、第二反射面、第四反射面或出射面中的任意两个面可以位于同一平面,或者任意三者可以共面,或者入射面、第二反射面、第四反射面及出射面四个面共面,共面设计能够简化光折叠元件的制作难度。
一些实施方式中,所述光学镜头满足下列关系式:10°<α<45°,α为所述第一反射面与所述入射面的夹角。通过限定光折叠元件的第一反射面与入射面的夹角,能够控制射入光折叠元件中的光线的光路方向,使得光线被多次反射折叠,有利于增加光程,实现长焦、大光圈和小型化设计,且能够减少光学镜头中的杂光,提高光学镜头的成像质量。
一些实施方式中,所述光学镜头满足下列关系式:10°<β<45°,β为所述光线经过的所述光折叠元件的最后一个反射面与所述出射面的夹角。通过限定光线经过的所述光折叠元件的最后一个反射面与出射面的夹角,能够控制射入光折叠元件中的光线的光路方向,使得光线被多次反射折叠,有利于增加光程,实现长焦、大光圈和小型化设计,且能够减少光学镜头中的杂光,提高光学镜头的成像质量。
一些实施方式中,所述光学镜头满足下列关系式:α=β。光折叠元件可以为等腰梯形棱镜,第一反射面和光线经过的光折叠元件的最后一个反射面为等腰梯形棱镜的两个腰。
一些实施方式中,所述光折叠元件的至少一个反射面包括反射涂层,使得光折叠元件的反射面的相应位置处可以反射光线,不在光折叠元件的反射面设置反射涂层时,光线反射效果差,光线利用率低。
一些实施方式中,所述光折叠元件包括凹槽,凹槽内涂覆有遮光材料,有利于减少杂光,提高光学镜头的成像质量。
一些实施方式中,所述透镜组沿所述透镜组的光轴的方向移动对焦,或,所述光折叠元件沿所述透镜组的光轴的方向移动对焦,提高成像质量。
一些实施方式中,所述透镜组沿垂直于所述透镜组的光轴的方向移动实现防抖,有利于提高成像质量。
一些实施方式中,透镜组中的透镜可以均为塑料材质,也可以均为玻璃材质,或者有的透镜为塑料材质,有的透镜为玻璃材质。
一些实施方式中,透镜组中的透镜的物侧面或像侧面可以为球面或者非球面。
第二方面,本申请还提供一种摄像头模组,包括感光元件和上述任一项的光学镜头,感光元件位于光学镜头的像侧。摄像头模组具有长焦、大光圈及小型化的特征。
一些实施方式中,所述感光元件沿所述透镜组的光轴的方向移动对焦,或,所述感光元件沿垂直于所述透镜组的光轴的方向移动实现防抖。
第三方面,本申请提供了一种电子设备,该电子设备包括图像处理器和上述的摄像头模组,所述图像处理器与所述摄像头模组通信连接,所述图像处理器用于从所述摄像头模组获取图像数据,并处理所述图像数据。
附图说明
以下对本申请实施例用到的附图进行介绍。
图1是本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图;
图2A是本申请第一实施例提供的摄像头模组的结构示意图;
图2B是本申请第一实施例提供的摄像头模组的结构示意图;
图3是本申请第一实施例中的光学镜头的光学性能的表征图;
图4A是本申请第二实施例提供的摄像头模组的结构示意图;
图4B是本申请第二实施例提供的摄像头模组的结构示意图;
图5是本申请第二实施例中的光学镜头的光学性能的表征图;
图6A是本申请第三实施例提供的摄像头模组的结构示意图;
图6B是本申请第三实施例提供的摄像头模组的结构示意图;
图7是本申请第三实施例中的光学镜头的光学性能的表征图;
图8A是本申请第四实施例提供的摄像头模组的结构示意图;
图8B是本申请第四实施例提供的摄像头模组的结构示意图;
图9是本申请第四实施例中的光学镜头的光学性能的表征图;
图10A是本申请第五实施例提供的摄像头模组的结构示意图;
图10B是本申请第五实施例提供的摄像头模组的结构示意图;
图11是本申请第五实施例中的光学镜头的光学性能的表征图;
图12A是本申请第六实施例提供的摄像头模组的结构示意图;
图12B是本申请第六实施例提供的摄像头模组的结构示意图;
图13是本申请第六实施例中的光学镜头的光学性能的表征图。
具体实施方式
为方便理解,下面先对本申请实施例所涉及的英文简写和有关技术术语进行解释和描述。
光焦度(focal power),等于像方光束会聚度与物方光束会聚度之差,它表征光学系统偏折光线的能力。
正光焦度,表示透镜或透镜组有正的焦距,具有会聚光线的效果。
负光焦度,表示透镜或透镜组有负的焦距,具有发散光线的效果。
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。
物侧,以镜片为界,待成像景物所在的一侧为物侧。
像侧,以镜片为界,待成像景物的图像所在的一侧为像侧。
物侧面,透镜靠近物侧的表面称为物侧面。
像侧面,透镜靠近像侧的表面称为像侧面。
成像面,位于光学镜头中所有透镜的像侧、且光线依次穿过光学镜头中各透镜后形成像的载面。
光轴,是一条垂直穿过理想镜片中心的光线。光学镜头光轴是通过光学镜头的各个透镜的中心的轴线。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。光线沿着光轴进行传播时,其传输方向不会发生改变。
光圈值,又称F数(Fno),是镜头的焦距/镜头入瞳直径得出的相对值(相对孔径的倒数)。光圈值愈小,在同一单位时间内的进光量便愈多。光圈值越大,景深越小,拍照的背景内容将会虚化。
阿贝数(Abbe),即色散系数,是光学材料在不同波长下的折射率的差值比,代表材料色散程度大小。
轴向色差(longitudinal spherical aber),也称为纵向色差或位置色差或轴向像差,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成像的位置不同,使得最后成像时不同色的光的像方焦平面不能重合,复色光散开形成色散。
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。畸变是由于光圈球差的影响,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。
像散(astigmatism),由于物点不在光学系统的光轴上,它所发出的光束与光轴有一倾斜角。该光束经透镜折射后,其子午细光束与弧矢细光束的汇聚点不在一个点上。即光束不能聚焦于一点,成像不清晰,故产生像散。子午细光束和弧矢细光束是旋转对称的光学系统内两个垂直平面内的光束名称。
子午面(meridian plane),光轴外物点的主光线(主光束)与光轴所构成的平面,称为子午面。
弧矢面(sagittal surface ),过光轴外物点的主光线(主光束),并与子午面垂直的平面,称为弧矢面。
下面将结合附图对本申请实施例中的技术方案进行描述。本申请中描述的方案仅是本申请的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域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,都属于本申请保护的范围。其中,在本申请实施例的描述中,术语“第一”、“第二”等用词仅用于描述目的,而不能理解为暗示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
本申请实施例提供一种光学镜头、应用该光学镜头的摄像头模组以及包括该摄像头模组的电子设备。光学镜头包括透镜组和光折叠元件。光线依次经过透镜组和光折叠元件。透镜组包括至少一片具有正光焦度的透镜;光折叠元件包括入射面和出射面,入射面和出射面位于光折叠元件的同侧,入射面面向透镜组设置,光线经过透镜组后,由入射面进入光折叠元件,光线在光折叠元件内发生多次反射,由出射面射出光折叠元件。光学镜头满足下列关系式:5mm<T<25mm,5mm≤EPD≤15mm,T为成像面的中心至所述透镜组光轴的垂直距离,EPD为所述光学镜头的入瞳直径。本申请实施例的光学镜头具有长焦、大光圈、大靶面和小型化的特征。
如图1所示,图1为一种电子设备1000的结构示意图。电子设备1000可以为手机、平板电脑、手提电脑、可穿戴设备、照相机或其他形态的具有拍摄或摄像功能的设备,在本申请的实施例中,以电子设备1000为手机为例进行描写。
电子设备1000包括壳体100、显示屏(图1未示)、摄像头模组200以及图像处理器300。壳体100包括后盖板101和边框102。后盖板101可以与边框102为一体成型结构,也可以通过组装方式形成一体式结构。显示屏和后盖板101分别安装于边框102的两侧,共同围设出整机内腔,用于安装摄像头模组200、图像处理器300或其他的结构件。
摄像头模组200可以设于后盖板101上,作为电子设备1000的后置摄像头。后盖板101可以设有开孔,摄像头模组200通过后盖板101的开孔采集光线实现图片或视频拍摄。示例性地,后盖板101可以包括透光镜片,透光镜片安装于后盖板101的开孔,以允许光线穿过,并且能够防尘、防水。在其他一些实施例中,摄像头模组200可以设于显示屏所在的一侧,作为电子设备1000的前置摄像头。前置摄像头及后置摄像头均可以用于自拍,也可以用于拍摄者拍摄其他对象。
可以理解的是,图1所示实施例的电子设备1000的摄像头模组200的安装位置仅仅是示意性的,本申请对摄像头模组200的安装位置不做严格限定。在一些其他的实施例中,摄像头模组200也可以安装于电子设备1000的其他位置,例如摄像头模组200可以安装于电子设备1000背面的上部中间或右上角。在一些其他的实施例中,电子设备1000可以包括终端本体和能够相对终端本体转动、移动或拆卸的辅助部件上,摄像头模组200也可以设置在辅助部件上。
显示屏固定至壳体100,显示屏用于显示图像,满足用户的使用需求。显示屏可以包括显示层和覆盖在显示层上的触摸层,触摸层可以供用户进行触摸操作,触摸层可以为透明玻璃盖板、塑料或者其他透光性好的材料。显示层可以为液晶显示屏,或者有机发光二极管显示屏等。显示层可包括显示区和非显示区,非显示区位于显示区的一侧,或者围设于显示区的外围,其中,在一些电子设备中,可以不设置非显示区。
图像处理器300与摄像头模组200通信连接,摄像头模组200用于获取图像数据并将图像数据输入到图像处理器300,图像处理器300用于对从摄像头模组200获取的图像数据进行处理。其中,摄像头模组200与图像处理器300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,摄像头模组200与图像处理器300还可以通过其它能够实现数据传输的方式实现通信连接。
图像处理器300可以包括多个处理模块,可以运行以转换摄像头模组200捕捉的原始图像信号,以形成图像信息,把处理后的信息传到显示屏的显示模组中,通过显示屏进行图像或影像的显示。图像处理器300可以是图像处理芯片或数字信号处理芯片,用于调整图像的颜色,对图像进行降噪处理等,进一步提高图像质量。
一些实施例中,电子设备1000可以包括模数转换器400,模数转换器400连接于摄像头模组200和图像处理器300之间,模数转换器400用于将摄像头模组200产生的信号转换为数字图像信号并传输至图像处理器300之间。
一些实施例中,电子设备1000可以包括存储器500,存储器500与图像处理器300通信连接,图像处理器300对图像数字信号加工处理后再将图像传输至存储器500,以便于在后续需要查看图像时能够随时从存储器500中查找图像并在显示屏上进行显示。
一些实施例中,图像处理器300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。
可以理解的,摄像头模组200的数量可以为一个,也可以为至少两个。当摄像头模组200的数量为一个时,摄像头模组200可以用于前置摄像头,也可以用于后置摄像头。当摄像头模组200的数量为至少两个时,该至少两个摄像头模组200可以分别为长焦摄像头模组、广角摄像头模组等能够满足不同拍摄需求的摄像头,本申请对此不做限定。
在本申请实施例中,电子设备1000中摄像头模组200的工作原理可以为:被摄景物反射的光线射入摄像头模组200的内部,生成光学图像投射到感光元件22的表面,感光元件22将光学图像转为电信号即模拟图像信号并将转换得到的模拟图像信号传输至模数转换器400,以通过模数转换器400转换为数字图像信号给图像处理器300,图像处理器300可以运行以转换摄像头模组200捕捉的原始图像信号,以形成图像信息,把处理后的信息传输到显示屏的显示模组中,通过显示屏进行图像或影像的显示,或者,图像处理器300可以对图像数字信号加工处理后将图像传输至存储器500,以便于在后续需要查看图像时能够随时从存储器500中查找图像并在显示屏上进行显示。
图1只是示意性的表示一种电子设备1000的结构示意图。其中图1所示的摄像头模组200、图像处理器300、模数转换器400、存储器500的尺寸、数量和位置等只是示意性的表示,可以根据需要调整,本申请对此不做限定。
如图2A和图2B所示,图2A和图2B均为本申请第一实施例的摄像头模组200的结构示意图,只是为了便于标示结构。摄像头模组200可以包括光学镜头21、感光元件22和滤光片23。被摄物反射过来的光,通过光学镜头21的折射后,入射至感光元件22成像。
感光元件22可以位于光学镜头21的像侧,感光元件22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。感光元件22利用光电器件的光电转换功能,将其感光面上的光像转化为与光像成相应比例关系的电信号,感光元件22的感光面面向光学镜头21设置。感光元件22可以是电荷耦合器件、互补金属氧化物半导体、光电晶体管或者薄膜晶体管等。
摄像头模组200还可以包括驱动件(图中未示),驱动件可以包括固定部和活动部。固定部和活动部活动链接,活动部和固定部可以相对运动。驱动件可以为马达,示例性地,驱动件可以为音圈马达。
一些实施例中,驱动件可以驱动光学镜头21实现对焦或变焦的功能,通过改变光学镜头21与感光元件22之间的距离,以准确在感光元件22上成像。其他实施例中也可以移动棱镜实现对焦。
滤光片23可以位于光学镜头21与感光元件22之间。经光学镜头21的光线入射至滤光片23上,并经滤光片23的光线过滤作用在感光元件22成像。示例性的,滤光片23可以为红外滤光片。滤光片23可以消除投射到感光元件22上的不必要的波段的光线,防止感光元件22产生伪色或波纹,以提高其有效分辨率和彩色还原性。
一些实施例中,也可以取消滤光片结构件,而是通过对光学镜头21的至少一片光学元件进行表面处理或材料处理,以实现滤光。本申请不对用于实现滤光的结构件或结构的具体实施例进行严格限定。
参阅图2A,以图2A所示的第一实施例为例进行详细的介绍。光学镜头21包括透镜组211和光折叠元件212,光线依次经过透镜组211、光折叠元件212至摄像头模组200的感光元件22,以在感光元件22上成像。透镜组211可以包括沿光轴O设置的一片或多片透镜。透镜组211中可以包括至少一片具有正光焦度的透镜。光折叠元件212可以包括入射面S5和出射面S9,入射面S5和出射面S9位于光折叠元件212的同侧,入射面S5和出射面S9可以共面也可以不共面。入射面S5面向透镜组211设置,经过透镜组211射出的光线透射穿过入射面S5进入光折叠元件212,光线在光折叠元件212内经过多次反射,由出射面S9射出光折叠元件212。可以理解地,光线依次经过透镜组211、光折叠元件212至摄像头模组200的感光元件22上成像,入射面S5和出射面S9位于光折叠元件的同侧,因此,透镜组211和感光元件22位于光折叠元件212的同侧。可以理解地,光线从透镜组211侧至光线在感光元件22侧的传播方向改变了180°。
在一些实施例中,光线在光折叠元件212内可以经过N次反射,N大于或等于3且N为奇数,光线在光折叠元件212内经过至少三次反射且经过奇数次反射,可以使得透镜组211和感光元件22位于光折叠元件212的同侧,能够增加光学镜头21的光程,实现长焦、大光圈、大靶面、小型化设计,达到良好的拍摄效果且减少光学镜头21在电子设备1000中占用的空间。如果光线在光折叠元件212内的反射次数小于三次,则光程较短,难以实现长焦和小型化。
在一些实施例中,光折叠元件212可以为棱镜、反射镜或者其他类型的光折叠元件,本申请对此不作限定。
一些实施方式中,光学镜头21满足下列关系式:5mm<T<25mm, T为成像面的中心至透镜组211的光轴O的垂直距离。感光元件位于成像面上,T也可以理解为感光元件的中心至透镜组211的光轴O的垂直距离。示例性地,T的值可以为10mm、15mm或20mm等。通过限定5mm<T<25mm,有利于控制光学镜头21在垂直于透镜组211的光轴O上的尺寸,避免光学镜头21在垂直于透镜组211的光轴O上的尺寸过大,过多的占用电子设备1000内的空间。T小于等于5mm时,透镜组211和光学镜头21的成像面之间的空间过小,透镜组和摄像头模组的感光元件之间会产生结构干涉,T大于等于25mm时,光学镜头21在垂直于透镜组211的光轴O上的尺寸过大,不利于减少光学镜头21在垂直于透镜组211的光轴O的尺寸。
一些实施方式中,5mm≤EPD≤15mm,EPD为所述光学镜头的入瞳直径。本申请实施例通过限定EPD的范围,有利于大光圈的设计。
本申请实施例的光学镜头21具有长焦、大光圈、大靶面和小型化的特征。本申请通过采用至少一片正光焦度的透镜能够汇聚光线,有利于实现长焦拍摄,且能够减小光学镜头的尺寸,实现小型化,也有利于实现大光圈设计,增加进光量,提高光学镜头21的成像质量;光线在光折叠元件212内多次反射能够增加光学镜头21的光程,实现长焦、大光圈、大靶面和小型化设计,光线通过入射面进入光折叠元件212且通过出射面射出光折叠元件212,光线在光折叠元件212内经过多次反射,透镜组211和感光元件22位于光折叠元件212的同侧(入射面和出射面所在的一侧),有利于缩短光学镜头21在第一方向A1(透镜组211的光轴O的方向为第一方向A1,第二方向A2垂直于第一方向A1)上的尺寸,实现小型化设计。通过限定5mm<T<25mm,5mm≤EPD≤15mm,也有利于光学镜头的小型化和大光圈。
参阅图2A,光折叠元件212可以为梯形柱状棱镜。光折叠元件212还可以包括第一反射面S6、第二反射面S7和第三反射面S8,入射面S5、第二反射面S7和出射面S9可以位于光折叠元件212的同侧,入射面S5、第二反射面S7和出射面S9中的任意两者或者三者可以共面,即位于同一平面,共面设计能够简化光折叠元件212的制作难度。其他实施方式中,入射面S5、第二反射面S7和出射面S9也可以不共面。
一些实施例中,入射面S5、第二反射面S7和出射面S8中任意相邻的两个面之间可以至少部分重叠。示例性的,相邻的入射面S5和第二反射面S7可以共面,且入射面S5和第二反射面S7有一部分是重叠的,光线既能够从入射面S5和第二反射面S7的重叠区域透射进光折叠元件212,光线也能够在入射面S5和第二反射面S7的重叠区域被反射。其他实施方式中,入射面S5、第二反射面S7和出射面S8中相邻的两个面也可以不重叠。
一些实施例中,第一反射面S6与入射面S5的夹角为锐角,第三反射面S8(光线经过的光折叠元件212的最后一个反射面)与出射面S9的夹角为锐角。光线在光折叠元件212的多个反射面处的反射包括:在第一反射面S6处反射穿过入射面S5的光线中的至少一部分光线,光线第一次被反射;在第二反射面S7处反射从第一反射面S6反射的光线中的至少一部分光线,光线第二次被反射;在第三反射面S8处反射从第二反射面S7反射的光线中的至少一部分光线,光线第三次被反射,以使至少一部分光线穿过出射面S9射出光折叠元件212至感光元件22。在本申请实施例中,光线在光折叠元件212内可以被反射三次,光线分别依次经过第一反射面S6、第二反射面S7和第三反射面S8的反射并从出射面S9射出光折叠元件212,增加了光线的光程,有利于光学镜头21的长焦、大光圈、大光圈和小型化设计。
一些实施例中,光折叠元件212可以包括一个与第二反射面平行的表面(图2A未示),光折叠元件212可以为四边形。示例性地,光折叠元件212可以为梯形柱状的棱镜。
参阅图10A和图10B,图10A和图10B均为本申请第五实施例的摄像头模组200的结构示意图,只是为了便于标示结构。光折叠元件212还包括第一反射面S6、第二反射面S7、第三反射面S8、第四反射面S9和第五反射面S10,入射面S5、第二反射面S7、第四反射面S9、出射面S11可以位于光折叠元件212的同侧,入射面S5、第二反射面S7、第四反射面S9、出射面S11中的任意两者可以位于同一平面,示例性地,入射面S5、第二反射面S7、第四反射面S9、出射面S11中的任意两个面、任意三个面或者四个面可以共面,即入射面S5、第二反射面S7、第四反射面S9、出射面S11中的两者或者多者可以共面,共面设计能够简化光折叠元件212的制作难度。其他实施方式中,入射面S5、第二反射面S7、第四反射面S9、出射面S11也可以不共面。
一些实施例中,入射面S5、第二反射面S7、第四反射面S9、出射面S11中任意相邻的两个面之间可以至少部分重叠。示例性的,入射面S5和第二反射面S7可以共面,且入射面S5和第二反射面S7有一部分是重叠的,光学既能够从入射面S5和第二反射面S7的重叠区域透射进入光折叠元件212,光线也能够在入射面S5和第二反射面S7的重叠区域被反射。其他实施方式中,入射面S5、第二反射面S7、第四反射面S9、出射面S11中相邻的两个面之间也可以不重叠。
一些实施例中,第一反射面S6与入射面S5的夹角为锐角,第五反射面S10(光线经过的光折叠元件212的最后一个反射面)与出射面S11的夹角为锐角。光线在光折叠元件212的多个反射面处的反射包括:在第一反射面S6处反射穿过入射面S5的光线中的至少一部分光线,光线第一次被反射;在第二反射面S7处反射从第一反射面S6反射的光线中的至少一部分光线,光线第二次被反射;在第三反射面S8处反射从第二反射面S7反射的光线中的至少一部分光线,光线第三次被反射;在第四反射面S9处反射从第三反射面S8反射的光线中的至少一部分光线,光线第四次被反射;在第五反射面S10处反射从第四反射面S9反射的光线中的至少一部分光线,光线第五次被反射,以使至少一些光穿过出射面S11射出光折叠元件212至感光元件22。在本申请实施例中,光线在光折叠元件212内可以被反射五次,光线分别经过第一反射面S6、第二反射面S7、第三反射面S8、第四反射面S9和第五反射面S10的反射并从出射面S11射出光折叠元件212,增加了光线的光程,有利于光学镜头21的长焦、大光圈和小型化设计。
一些实施例中,参阅图10A,光折叠元件212包括梯形柱状棱镜,入射面S5、第二反射面S7、第四反射面S9、出射面S11均平行于第三反射面S8。
其他实施例中,光折叠元件212也可以为五边形、六边形棱镜,本申请对此不做限定。
一些实施方式中,光学镜头21满足下列关系式:10°<α<45°,α为第一反射面与入射面。示例性地,α的值可以为20°、30°、35°或40°等。通过限定光折叠元件的第一反射面与入射面的夹角,能够控制射入光折叠元件212中的光线的光路方向,使得光线被多次反射折叠,有利于增加光程,实现长焦、大光圈、大靶面和小型化设计,且能够减少光学镜头21中的杂光,提高光学镜头21的成像质量。
一些实施方式中,光学镜头21满足下列关系式:10°<β<45°,β为光线经过的光折叠元件的最后一个反射面与出射面的夹角。示例性地,β的值可以为20°、30°、35°或40°等。通过限定光线经过的光折叠元件的最后一个反射面与出射面的夹角,能够控制射入光折叠元件212中的光线的光路方向,使得光线被多次反射折叠,有利于增加光程,实现长焦、大光圈和小型化设计,且能够减少光学镜头21中的杂光,提高光学镜头21的成像质量。
一些实施例中,光学镜头21满足下列关系式:α=β。光折叠元件可以为等腰梯形棱镜,第一反射面和光线经过的光折叠元件的最后一个反射面为等腰梯形棱镜的两个腰。
一些实施例中,光折叠元件的至少一个反射面包括反射涂层,使得光折叠元件的反射面的相应位置处可以反射光线,不在光折叠元件的反射面设置反射涂层时,光线反射效果差,光线利用率低。
一些实施例中,光折叠元件212可以包括凹槽(图10A未示),凹槽可以位于第三反射面S8,凹槽内涂覆有遮光材料,有利于减少杂光,提高光学镜头21的成像质量。
一些实施方式中,光学镜头21满足下列关系式:0.7<TTL/EFL<5,TTL为光学镜头21的光学总长,EFL为光学镜头21的有效焦距。示例性地,TTL/EFL的值可以为1、1.2或1.5、2、2.5、3、3.5、4等。本申请通过光折叠元件212对进入光学镜头21内的光线进行多次反射折叠,使得光学镜头21的光学总长能够与光学镜头21的有效焦距的比值满足限定条件,从而使得光学镜头21具有较长的焦距以实现良好的远景拍摄效果,且能够实现光学镜头21的小型化设计。
一些实施方式中,光学镜头21满足下列关系式:0.15<H1/(H1+H2)<0.95,H1为透镜组211中位于物侧面的第一片透镜的顶点至光折叠元件的入射面的垂直距离,H2为光折叠元件212的入射面至底面的垂直距离。示例性地,H1/(H1+H2)的值可以为0.3、0.4、0.5、0.6、0.7或0.8等。通过合理配置H1/(H1+H2)的范围,使得光学镜头21实现小型化,且具有对光线的良好捕捉性能,保持光学镜头21的高质量成像。
一些实施方式中,光学镜头21满足下列关系式:6mm<H1+H2<15mm,H1为透镜组211中位于物侧面的第一片透镜的顶点至光折叠元件的入射面的垂直距离,H2为光折叠元件212的入射面至底面的垂直距离。示例性地,H1+H2的值可以为7mm,8mm、9mm、10mm或12mm等。本申请实施方式系统总高(即H1+H2之和)较小,能够满足对光学镜头21的小型化需求。
一些实施方式中,光学镜头21满足下列关系式:3.5mm<H1<6.5mm,H1为透镜组211中位于物侧面的第一片透镜的顶点至光折叠元件的入射面的垂直距离。示例性地,H1的值可以为4mm或5mm等。通过限定H1的范围能够有效减少光学镜头21的尺寸,有利于光学镜头21的小型化,避免H1的范围过大增加光学镜头21的尺寸。
一些实施方式中,光学镜头21满足下列关系式:2.5mm<H2<5mm,H2为光折叠元件212的入射面至底面的垂直距离。示例性地,H2的值可以为3mm、3.5mm或4mm等。通过限定H2的范围,在确保光线具有足够光程、实现光学镜头21的长焦设计的同时,保证光学镜头的小型化。
一些实施方式中,光学镜头21满足下列关系式:3mm<H3<12mm,H3为光学镜头21的成像面与光折叠元件212最远离透镜组211的表面之间的距离。即感光元件22与光折叠元件212最远离透镜组211的表面之间的距离。示例性地,H3的值可以为4.5mm、5.5mm、或6mm等。通过限定3mm<H3<12mm,使得光学镜头21的成像面和光折叠元件212在第一方向(第一方向为透镜组211的光轴O方向)上的尺寸较小,减小成像面上的感光元件22和光折叠元件212在第一方向A1上占用的空间。
一些实施方式中,所述光学镜头的等效焦距大于等于65mm且小于等于300mm,使得光学镜头具有长焦特性。
一些实施方式中,光学镜头21满足下列关系式:1.4<Fno<10 ,Fno为光学镜头21的光圈数。示例性地,Fno 可以为2、2.5、3.5、4等。Fno小,光圈大。通过设置光学镜头21的光圈数较小,在实现光学镜头21长焦特性的同时,得到大光圈,增大光学镜头21的通光量,有利于提高光学镜头21的成像质量。
一些实施方式中,透镜组211的光轴O的方向为第一方向A1,透镜组211沿第一方向A1移动对焦,或,光折叠元件212沿第一方向A1移动对焦,提高成像质量。
一些实施方式中,透镜组211的光轴O的方向为第一方向A1,第二方向A2垂直于第一方向A1,透镜组211沿第二方向A2移动实现防抖,有利于提高成像质量。
一些实施方式中,感光元件沿透镜组的光轴的方向移动对焦,或,感光元件沿垂直于透镜组的光轴的方向移动实现防抖。
一些实施方式中,透镜组211中的透镜可以为塑料材质,也可以为玻璃材质,或者有的透镜为塑料材质,有的透镜为玻璃材质。
一些实施方式中,透镜组211中的透镜的物侧面或像侧面可以为球面或者非球面。
一些实施方式中,光折叠元件212包括棱镜,棱镜包括至少两个拼接的子棱镜,至少两个子棱镜可以采用光学粘合剂固定连接。
一些实施例中,光学镜头21中的一些透镜的物侧面和/或像侧面为非球面时,一些透镜的物侧面和/或像侧面可利用但不限于以下非球面公式进行限定:
其中,z为非球面上距离光轴为r的点,其与相切于非球面光轴上交点切面的相对距离;r为非球面曲线上的点与光轴的垂直距离;c为曲率;k为锥面系数;αi为第i阶非球面系数。
下面将通过六个实施例且结合图2A至图13更加详细地描述本申请的一些具体的而非限制性的例子。
第一实施例:
请参阅图2A和图2B,本申请实施例中,摄像头模组200包括光学镜头21、感光元件22和滤光片23,光线依次经过光学镜头21、滤光片23至感光元件22成像。其中,光学镜头21包括沿光轴O依次设置的光圈STO、透镜组211和光折叠元件212。透镜组211与感光元件22位于光折叠元件212的同侧,透镜组211可以具有正光焦度,透镜组211包括第一透镜L1和第二透镜L2,第二透镜L2位于第一透镜L1与光折叠元件212之间。光圈STO可以位于第一透镜L1的物侧面,其他实施方式中,光圈STO也可以在其他位置,本申请对此不做限定。在本实施例中,透镜组211中位于物侧面的第一片透镜是第一透镜L1。
在本申请实施例中,第一透镜L1可以具有正光焦度,第一透镜L1可以包括物侧面S1和像侧面S2。第二透镜L2可具有负光焦度,第二透镜L2可以包括物侧面S3和像侧面S4。
在本申请实施例中,光折叠元件212包括入射面S5、第一反射面S6、第二反射面S7和第三反射面S8和出射面S9。入射面S5、第二反射面S7和出射面S9可以共面,入射面S5、第二反射面S7和出射面S9中相邻的两个面可以至少部分重叠。示例性的,入射面S5和第二反射面S7可以共面,且入射面S5和第二反射面S7可以有一部分是重叠的,光学既能够从入射面S5和第二反射面S7的重叠区域透射进光折叠元件212,光线也能够在入射面S5和第二反射面S7重叠区域被反射。其他实施方式中,入射面S5、第二反射面S7和出射面S9也可以不共面,入射面S5、第二反射面S7和出射面S9中相邻的两个面也可以不重叠。
经过透镜组211射出的光线到达感光元件22之前可在光折叠元件212内反射折叠三次。来自透镜组211的光线可穿过光折叠元件212的入射面S5进入光折叠元件212。在第一反射面S6处反射穿过入射面S5的光线中的至少一部分光线,光线第一次被反射;在第二反射面S7处反射从第一反射面S6反射的光线中的至少一部分光线,光线第二次被反射;在第三反射面S8处反射从第二反射面S7反射的光线中的至少一部分光线,光线第三次被反射,以使至少一部分光线穿过出射面S9射出光折叠元件212至感光元件22。
在本申请实施例中,光折叠元件212可以为棱镜,示例性地,可以为等腰梯形的棱镜。第一反射面S6和第三反射面S8可以为梯形的两个腰。其中一个与第二反射面S7平行的面未示出。其他实施方式中,光折叠元件212可以为反射镜或者其他类型的光折叠元件。
可以理解地,本申请实施例中的光折叠元件212可以为四边形的立体结构或五边形的立体结构等,是完整且规整的多边形立体结构,图中所示的光折叠元件212只是示意性的表示。
此外,滤光片23设置在光折叠元件212之后,滤光片23包括物侧面S10和像侧面S11。成像面S12(图2A和图2B未标示)为光线依次穿过光学镜头21中透镜组211和光折叠元件212后形成像的载面。感光元件22位于成像面S12处。
本实施例中,第一透镜L1可以为玻璃材质,第二透镜L2可以为塑料材质。其他实施例中,透镜组211的透镜可以均为玻璃材质或者均为塑料材质,或者既包括玻璃材质又有塑料材质,本申请对此不作限定。
在本申请实施例中,可以沿着第一方向A1移动透镜组211实现对焦,或者可以沿着第一方向A1移动光折叠元件212实现对焦,实现光学镜头21的良好的成像效果。可以通过沿着第二方向A2移动透镜组211实现防抖,或者可以通过沿着第二方向A2移动感光元件22实现防抖,提高成像效果。
请参考表1a,表1a示出了第一实施例中光学镜头21中各透镜和滤光片的曲率半径、厚度、折射率和阿贝数。阿贝数也即色散系数。
表1a
请参考表1b,表1b是第一实施例中的光学镜头21的各透镜的非球面系数。
表1b
其中,K为二次曲面常数,A4、A6、A8、A10、A12、A14、A16、A18、A20等符号表示非球面系数。
本实施例中,第一透镜L1和第二透镜L2的物侧面和像侧面均为非球面,可以采用但不限于以下非球面公式进行限定:
其中,z为非球面上距离光轴为r的点,其与相切于非球面光轴上交点切面的相对距离;r为非球面曲线上的点与光轴的垂直距离;c为曲率;k为锥面系数;αi为第i阶非球面系数。
请参考表1c,表1c是本申请第一实施例的设计参数。其中,表1c中半传感器对角线为感光元件22的对角线尺寸的一半,系统总高等于H1与H2之和。α为光折叠元件212的第一反射面S6和入射面S5的夹角,β为光折叠元件212的第三反射面S8与出射面S9之间的夹角。
表1c
请参阅图3,图3为第一实施例中的光学镜头的光学性能的表征图。其中,轴向色差曲线表示不同波长的光线经由光学系统的各透镜后的会聚焦点偏离,轴向色差曲线的参考波长为650.0000nm、610.0000nm、587.5618nm、555.0000nm、470.0000nm。其物理意义为,在0度视场发出的相应波长的光,通过光学镜头后,相对于理想像点的偏离;其横坐标为沿光轴方向的偏离值,纵坐标为在光瞳处的归一化坐标。图3中值均较小,光学镜头21的轴向像差(球差,色差等)校正较好。像散场曲曲线表示子午像面弯曲和弧矢像面弯曲,用于示意不同视场细光束汇聚点与理想成像面的偏离,其中,实线X为弧矢方向光束,虚线Y为子午方向光束,其横坐标为沿光轴方向的偏离值,纵坐标为相应视场。像散场曲曲线的参考波长可以为587.5618nm,当某视场值过大时,则该视场像质较差或存在高级像差。图3所示两方向场曲均较小,系统具有较好的焦深。畸变曲线表示不同视场光束汇聚点(实际像高)与理想像高的相对偏离量,畸变曲线的参考波长可以为587.5618nm,图3所示均在1%以内,可以确保画面没有明显的变形。根据图3可知,第一实施例所给出的摄像头模组200能够实现良好的成像品质。
本实施例中提供的摄像头模组200,其系统总高为8.50mm,总体光学长度TTL为20.90mm,有效焦距EFL为15.64,光学总长TTL与焦距EFL的比值为1.34,光圈数2.30,光线在光折叠元件212能反射折叠三次,使得光学镜头21具有长焦距、大光圈、大靶面和小型化的特征,且摄像头模组200能够具有良好的成像品质。
第二实施例:
请参阅图4A和图4B,图4A和图4B所示均为本申请第二实施例的摄像头模组200的结构示意图,只是为了便于标示。本申请实施例中,摄像头模组200包括光学镜头21、感光元件22和滤光片23,光线依次经过光学镜头21、滤光片23至感光元件22成像。其中,光学镜头21包括沿光轴O依次设置的光圈STO、透镜组211和光折叠元件212。透镜组211与感光元件22位于光折叠元件212的同侧,透镜组211可以具有正光焦度,透镜组211包括第一透镜L1和第二透镜L2,第二透镜L2位于第一透镜L1与光折叠元件212之间。光圈STO可以位于第一透镜L1的物侧面,其他实施例中,光圈STO也可以在其他位置,本申请对此不做限定。在本实施例中,透镜组211中位于物侧面的第一片透镜是第一透镜L1。
在本申请实施例中,第一透镜L1可以具有正光焦度,第一透镜L1包括物侧面S1和像侧面S2。第二透镜L2可以具有负光焦度,第二透镜L2包括物侧面S3和像侧面S4。
在本申请实施例中,光折叠元件212包括入射面S5、第一反射面S6、第二反射面S7和第三反射面S8和出射面S9。入射面S5、第二反射面S7和出射面S9可以共面,入射面S5、第二反射面S7和出射面S9中任意相邻的两个面可以至少部分重叠。示例性的,入射面S5和第二反射面S7可以共面,且入射面S5和第二反射面S7有一部分是重叠的,光学既能够从入射面S5和第二反射面S7的重叠区域投射进光折叠元件212,光线也能够在入射面S5和第二反射面S7重叠区域被反射。其他实施方式中,入射面S5、第二反射面S7和出射面S9也可以不共面,入射面S5、第二反射面S7和出射面S9中相邻的两个面也可以不重叠。
经过透镜组211射出的光线到达感光元件22之前可在光折叠元件212内反射折叠三次。来自透镜组211的光线可穿过光折叠元件212的入射面S5,进入光折叠元件212。在第一反射面S6处反射穿过入射面S5的光线中的至少一部分光线,光线第一次被反射;在第二反射面S7处反射从第一反射面S6反射的光线中的至少一部分光线,光线第二次被反射;在第三反射面S8处反射从第二反射面S7反射的光线中的至少一部分光线,光线第三次被反射,以使至少一部分光线穿过出射面S9射出光折叠元件212至感光元件22。
在本申请实施例中,光折叠元件212可以为棱镜,示例性地,可以为等腰梯形的棱镜。第一反射面S6和第三反射面S8可以为梯形的两个腰。其中一个与第二反射面S7平行的面未示出。其他实施方式中,光折叠元件可以为反射镜或者其他类型的光折叠元件。
此外,滤光片23设置在光折叠元件212之后,滤光片23包括物侧面S10和像侧面S11。成像面S12(图4A和图4B中未示出)为光线依次穿过光学镜头21中透镜组211和光折叠元件212后形成像的载面。感光元件22位于成像面S12处。
本实施例中,第一透镜L1为玻璃材质,第二透镜L2为塑料材质。其他实施例中,透镜组211可以均为玻璃材质或者均为塑料材质,或者既包括玻璃材质又有塑料材质,本申请对此不作限定。
在本申请实施例中,可以沿着第一方向A1移动透镜组211实现对焦,或者可以沿着第一方向A1移动光折叠元件212实现对焦,实现光学镜头21的良好的成像效果。可以通过沿着第二方向A2移动透镜组211实现防抖,或者可以通过沿着第二方向A2移动感光元件22实现防抖,提高成像效果。
请参考表2a,表2a示出了第二实施例中光学镜头21中各透镜和滤光片的曲率半径、厚度、折射率和阿贝数。阿贝数也即色散系数。
表2a
请参考表2b,表2b是第二实施例中的光学镜头21的各透镜的非球面系数。
表2b
其中,K为二次曲面常数,A4、A6、A8、A10、A12、A14、A16、A18、A20等符号表示非球面系数。
本实施例中,第一透镜L1和第二透镜L2的物侧面和像侧面均为非球面,可以采用以下非球面公式进行限定:
其中,z为非球面上距离光轴为r的点,其与相切于非球面光轴上交点切面的相对距离;r为非球面曲线上的点与光轴的垂直距离;c为曲率;k为锥面系数;αi为第i阶非球面系数。
请参考表2c,表2c是本申请第二实施例的设计参数。其中表2c中半传感器对角线为感光元件22的对角线尺寸的一半,系统总高等于H1与H2之和。α为光折叠元件212的第一反射面S6和入射面S5的夹角,β为光折叠元件212的第三反射面S8与出射面S9之间的夹角。
表2c
请参阅图5,图5为第二实施例中的光学镜头的光学性能的表征图。其中,轴向色差曲线表示不同波长的光线经由光学系统的各透镜后的会聚焦点偏离,轴向色差曲线的参考波长为650.0000nm、610.0000nm、587.5618nm、555.0000nm、470.0000nm。其物理意义为,在0度视场发出的相应波长的光,通过光学镜头后,相对于理想像点的偏离;其横坐标为沿光轴方向的偏离值,纵坐标为在光瞳处的归一化坐标。图5中值均较小,光学镜头21的轴向像差(球差,色差等)校正较好。像散场曲曲线表示子午像面弯曲和弧矢像面弯曲,用于示意不同视场细光束汇聚点与理想成像面的偏离,其中,实线X为弧矢方向光束,虚线Y为子午方向光束,其横坐标为沿光轴方向的偏离值,纵坐标为相应视场。像散场曲曲线的参考波长可以为587.5618nm,当某视场值过大时,则该视场像质较差或存在高级像差。图5所示两方向场曲均较小,系统具有较好的焦深。畸变曲线表示不同视场光束汇聚点(实际像高)与理想像高的相对偏离量,畸变曲线的参考波长可以为587.5618nm,图5所示均在1%以内,可以确保画面没有明显的变形。
根据图5可知,第二实施例所给出的摄像头模组200能够实现良好的成像品质。本实施例中提供的摄像头模组200,其系统总高为7.22mm,总体光学长度TTL为18.68mm,有效焦距EFL为14.55mm,光学总长TTL与焦距EFL的比值为1.28,光圈数2.50,光线在光折叠元件212能反射折叠三次,使得光学镜头21具有长焦距、大光圈、大靶面和小型化的特征,且摄像头模组200能够具有良好的成像品质。
第三实施例:
请参阅图6A和图6B,图6A和图6B所示均为本申请第三实施例的摄像头模组200的结构示意图,只是为了便于标示。本申请实施例中,摄像头模组200包括光学镜头21、感光元件22和滤光片23,光线依次经过光学镜头21、滤光片23至感光元件22成像。其中,光学镜头21包括沿光轴O依次设置的光圈STO、透镜组211和光折叠元件212。透镜组211与感光元件22位于光折叠元件212的同侧,透镜组211可以具有正光焦度,透镜组211包括沿光轴O依次设置的第一透镜L1、第二透镜L2和第三透镜L3,第三透镜L3位于第二透镜L2与光折叠元件212之间。光圈STO可以位于第一透镜L1的物侧面,其他实施方式中,光圈STO也可以在其他位置,本申请对此不做限定。在本实施例中,透镜组211中位于物侧面的第一片透镜是第一透镜L1。
在本申请实施例中,第一透镜L1可以具有正光焦度,第一透镜L1包括物侧面S1和像侧面S2。第二透镜L2可以具有负光焦度,第二透镜L2包括物侧面S3和像侧面S4。第三透镜L3可以具有负光焦度,第三透镜L3包括物侧面S5和像侧面S6。
在本申请实施例中,光折叠元件212包括入射面S7、第一反射面S8、第二反射面S9和第三反射面S10和出射面S11。入射面S7、第二反射面S9和出射面S11可以共面,入射面S7、第二反射面S9和出射面S11中任意相邻的两个面之间可以至少部分区域重叠。示例性的,入射面S7和第二反射面S9可以共面,且入射面S7和第二反射面S9有一部分是重叠的,光学既能够从入射面S7和第二反射面S9的重叠区域投射进光折叠元件212,光线也能够在入射面S7和第二反射面S9重叠区域被反射。其他实施方式中,入射面S7、第二反射面S9和出射面S11也可以不共面,入射面S7、第二反射面S9和出射面S11中相邻的两个面也可以不重叠。
经过透镜组211射出的光线到达感光元件22之前可在光折叠元件22内反射折叠三次。来自透镜组211的光线可穿过光折叠元件212的入射面S7进入光折叠元件212。在第一反射面S8处反射穿过入射面S7的光线中的至少一部分光线,光线第一次被反射;在第二反射面S9处反射从第一反射面S8反射的光线中的至少一部分光线,光线第二次被反射;在第三反射面S10处反射从第二反射面S9反射的光线中的至少一部分光线,光线第三次被反射,以使至少一部分光线穿过出射面S11射出光折叠元件212至感光元件22。
在本申请实施例中,光折叠元件212可以为棱镜,示例性地,可以为等腰梯形的棱镜。第一反射面S8和第三反射面S10为梯形的两个腰。其他实施方式中,光折叠元件可以为反射镜或者其他类型的光折叠元件。
此外,滤光片23设置在光折叠元件212之后,滤光片23包括物侧面S12和像侧面S13。成像面S14(图6A和图6B未标示)为光线依次穿过光学镜头21中透镜组211和光折叠元件212后形成像的载面。感光元件22位于成像面S14处。
本实施例中,第一透镜L1可以为玻璃材质,第二透镜L2和第三透镜L3可以均为塑料材质。其他实施例中,透镜组211可以为玻璃材质或者均为塑料材质,或者既包括玻璃材质又有塑料材质,本申请对此不作限定。
在本申请实施例中,可以沿着第一方向A1移动透镜组211实现对焦,或者可以沿着第一方向A1移动光折叠元件212实现对焦,实现光学镜头21的良好的成像效果。可以通过沿着第二方向A2移动透镜组211实现防抖,或者可以通过沿着第二方向A2移动感光元件22实现防抖,提高成像效果。
请参考表3a,表3a示出了第三实施例中光学镜头21中各透镜和滤光片的曲率半径、厚度、折射率和阿贝数。阿贝数也即色散系数。
表3a
请参考表3b,表3b是第三实施例中的光学镜头21的各透镜的非球面系数。
表3b
其中,K为二次曲面常数,A4、A6、A8、A10、A12、A14、A16、A18、A20等符号表示非球面系数。
本实施例中,第二透镜L2和第三透镜L3的物侧面和像侧面均为非球面,可以采用以下非球面公式进行限定:
其中,z为非球面上距离光轴为r的点,其与相切于非球面光轴上交点切面的相对距离;r为非球面曲线上的点与光轴的垂直距离;c为曲率;k为锥面系数;αi为第i阶非球面系数。
请参考表3c,表3c是本申请第三实施例的设计参数。其中表3c中半传感器对角线为感光元件22的对角线尺寸的一半,系统总高等于H1与H2之和。α为光折叠元件212的第一反射面S8和入射面S7的夹角,β为光折叠元件212的第三反射面S10与出射面S11之间的夹角。
表3c
请参阅图7,图7为第三实施例中的光学镜头21的光学性能的表征图。其中,轴向色差曲线表示不同波长的光线经由光学系统的各透镜后的会聚焦点偏离,轴向色差曲线的参考波长为650.0000nm、610.0000nm、587.5618nm、555.0000nm、470.0000nm。其物理意义为,在0度视场发出的相应波长的光,通过光学镜头后,相对于理想像点的偏离;其横坐标为沿光轴方向的偏离值,纵坐标为在光瞳处的归一化坐标。图7中值均较小,光学镜头21的轴向像差(球差,色差等)校正较好。像散场曲曲线表示子午像面弯曲和弧矢像面弯曲,用于示意不同视场细光束汇聚点与理想成像面的偏离,其中,实线X为弧矢方向光束,虚线Y为子午方向光束,其横坐标为沿光轴方向的偏离值,纵坐标为相应视场。像散场曲曲线的参考波长可以为587.5618nm,当某视场值过大时,则该视场像质较差或存在高级像差。图7所示两方向场曲均较小,系统具有较好的焦深。畸变曲线表示不同视场光束汇聚点(实际像高)与理想像高的相对偏离量,畸变曲线的参考波长可以为587.5618nm,图7所示均在1%以内,可以确保画面没有明显的变形。根据图7可知,第三实施例所给出的摄像头模组200能够实现良好的成像品质。
本实施例中提供的摄像头模组200,其系统总高为8.50mm,总体光学长度TTL为20.90mm,有效焦距EFL为16.88 mm,光学总长TTL与焦距EFL的比值为1.24,光圈数2.10,光线在光折叠元件212能反射折叠三次,使得光学镜头21具有长焦距、大光圈、大靶面和小型化的特征,且摄像头模组200能够具有良好的成像品质。
第四实施例:
请参阅图8A和图8B,图8A和图8B所示均为本申请第四实施例的摄像头模组200的结构示意图,只是为了便于标示。本申请实施例中,摄像头模组200包括光学镜头21、感光元件22和滤光片23,光线依次经过光学镜头21、滤光片23至感光元件22成像。其中,光学镜头21包括沿光轴O依次设置的光圈STO、透镜组211和光折叠元件212。透镜组211与感光元件22位于光折叠元件212的同侧,透镜组211可以具有正光焦度,透镜组211包括沿光轴O依次设置的第一透镜L1、第二透镜L2和第三透镜L3,第三透镜L3位于第二透镜L2与光折叠元件212之间。光圈STO可以位于第一透镜L1的物侧面,其他实施方式中,光圈STO也可以在其他位置,本申请对此不做限定。在本实施例中,透镜组211中位于物侧面的第一片透镜是第一透镜L1。
本实施例中,第一透镜L1可以具有正光焦度,第一透镜L1包括物侧面S1和像侧面S2。第二透镜L2可以具有负光焦度,第二透镜L2包括物侧面S3和像侧面S4。第三透镜L3可以具有正光焦度,第三透镜L3包括物侧面S5和像侧面S6。
在本申请实施例中,光折叠元件212包括入射面S7、第一反射面S8、第二反射面S9和第三反射面S10和出射面S11。入射面S7、第二反射面S9和出射面S11可以共面,入射面S7、第二反射面S9和出射面S11中任意相邻的两个面之间可以至少部分区域重叠。示例性的,入射面S7和第二反射面S9可以共面,且入射面S7和第二反射面S9有一部分是重叠的,光学既能够从入射面S7和第二反射面S9的重叠区域投射进光折叠元件212,光线也能够在入射面S7和第二反射面S9重叠区域被反射。其他实施方式中,入射面S7、第二反射面S9和出射面S11也可以不共面,入射面S7、第二反射面S9和出射面S11中相邻的两个面也可以不重叠。
经过透镜组211射出的光线到达感光元件22之前可在光折叠元件22内反射折叠三次。来自透镜组211的光线可穿过光折叠元件212的入射面S7进入光折叠元件212。在第一反射面S8处反射穿过入射面S7的光线中的至少一部分光线,光线第一次被反射;在第二反射面S9处反射从第一反射面S8反射的光线中的至少一部分光线,光线第二次被反射;在第三反射面S10处反射从第二反射面S9反射的光线中的至少一部分光线,光线第三次被反射,以使至少一部分光线穿过出射面S11射出光折叠元件212至感光元件22。
在本申请实施例中,光折叠元件212可以为棱镜,示例性地,可以为等腰梯形的棱镜。第一反射面S8和第三反射面S10为梯形的两个腰。其他实施方式中,光折叠元件可以为反射镜或者其他类型的光折叠元件。
此外,滤光片23设置在光折叠元件212之后,滤光片23包括物侧面S12和像侧面S13。成像面S14(图8A和图8B未标示)为光线依次穿过光学镜头21中透镜组211和光折叠元件212后形成像的载面。感光元件22位于成像面S14处。
本实施例中,第一透镜L1、第二透镜L2和第三透镜L3可以均为塑料材质,其他实施例中,透镜组211可以均为玻璃材质或者均为塑料材质,或者既包括玻璃材质又有塑料材质,本申请对此不作限定。
在本申请实施例中,可以沿着第一方向A1移动透镜组211实现对焦,或者可以沿着第一方向A1移动光折叠元件212实现对焦,实现光学镜头21的良好的成像效果。可以通过沿着第二方向A2移动透镜组211实现防抖,或者可以通过沿着第二方向A2移动感光元件22实现防抖,提高成像效果。
请参考表4a,表4a示出了第四实施例中光学镜头21中各透镜和滤光片的曲率半径、厚度、折射率和阿贝数。阿贝数也即色散系数。
表4a
请参考表4b,表4b是第四实施例中的光学镜头21的各透镜的非球面系数。
表4b
其中,K为二次曲面常数,A4、A6、A8、A10、A12、A14、A16、A18、A20等符号表示非球面系数。
本实施例中,第一透镜L1、第二透镜L2和第三透镜L3的物侧面和像侧面均为非球面,可以采用以下非球面公式进行限定:
其中,z为非球面上距离光轴为r的点,其与相切于非球面光轴上交点切面的相对距离;r为非球面曲线上的点与光轴的垂直距离;c为曲率;k为锥面系数;αi为第i阶非球面系数。
请参考表4c,表4c是本申请第四实施例的设计参数。其中表4c中半传感器对角线为感光元件22的对角线尺寸的一半,系统总高等于H1与H2之和。α为光折叠元件212的第一反射面S8和入射面S7的夹角,β为光折叠元件212的第三反射面S10与出射面S11之间的夹角。
表4c
请参阅图9,图9为第四实施例中的光学镜头21的光学性能的表征图。其中,轴向色差曲线表示不同波长的光线经由光学系统的各透镜后的会聚焦点偏离,轴向色差曲线的参考波长为650.0000nm、610.0000nm、587.5618nm、555.0000nm、470.0000nm。其物理意义为,在0度视场发出的相应波长的光,通过光学镜头后,相对于理想像点的偏离;其横坐标为沿光轴方向的偏离值,纵坐标为在光瞳处的归一化坐标。图9中值均较小,光学镜头21的轴向像差(球差,色差等)校正较好。像散场曲曲线表示子午像面弯曲和弧矢像面弯曲,用于示意不同视场细光束汇聚点与理想成像面的偏离,其中,实线X为弧矢方向光束,虚线Y为子午方向光束,其横坐标为沿光轴方向的偏离值,纵坐标为相应视场。像散场曲曲线的参考波长可以为587.5618nm,当某视场值过大时,则该视场像质较差或存在高级像差。图9所示两方向场曲均较小,系统具有较好的焦深。畸变曲线表示不同视场光束汇聚点(实际像高)与理想像高的相对偏离量,畸变曲线的参考波长可以为587.5618nm,图9所示均在1%以内,可以确保画面没有明显的变形。根据图9可知,第四实施例所给出的摄像头模组200能够实现良好的成像品质。
本实施例中提供的摄像头模组200,其系统总高为8.80 mm,总体光学长度TTL为21.20mm,有效焦距EFL为17.07 mm,光学总长TTL与焦距EFL的比值为1.24,光圈数2.20,光线在光折叠元件212能折叠三次,使得光学镜头组具有较长焦距,即使得光学镜头21在轴向占用尺寸较小满足小型化的同时,具有长焦距和大光圈拍摄的效果,摄像头模组200能够具有良好的成像品质。
第五实施例:
请参阅图10A和图10B,本申请实施例中,摄像头模组200包括光学镜头21、感光元件22和滤光片23,光线依次经过光学镜头21、滤光片23至感光元件22成像。其中,光学镜头21包括沿光轴O依次设置的光圈STO、透镜组211和光折叠元件212。透镜组211与感光元件22位于光折叠元件212的同侧,透镜组211可以具有正光焦度,透镜组211包括第一透镜L1和第二透镜L2,第二透镜L2位于第一透镜L1与光折叠元件212之间。光圈STO位于第一透镜L1的物侧面,其他实施方式中,光圈STO也可以在其他位置,本申请对此不做限定。在本实施例中,透镜组211中位于物侧面的第一片透镜是第一透镜L1。
在本申请实施例中,第一透镜L1可以具有正光焦度,第一透镜L1包括物侧面S1和像侧面S2。第二透镜L2可以具有负光焦度,第二透镜L2包括物侧面S3和像侧面S4。
在本申请实施例中,光折叠元件212包括入射面S5、第一反射面S6、第二反射面S7和第三反射面S8、第四反射面S9、第五反射面S10和出射面S11。入射面S5、第二反射面S7、第四反射面S9、出射面S11可以共面,入射面S5、第二反射面S7、第四反射面S9、出射面S11可以位于光折叠元件212的同侧。入射面S5、第二反射面S7、第四反射面S9、出射面S11中的任意两个面、任意三个面或者四个面可以共面,即入射面S5、第二反射面S7、第四反射面S9、出射面S11中的两者或者多者可以共面,共面设计能够简化光折叠元件212的制作难度。入射面S5、第二反射面S7、第四反射面S9、出射面S11中任意相邻的两个面之间可以至少部分重叠。示例性的,入射面S5和第二反射面S7可以共面,且入射面S5和第二反射面S7有一部分是重叠的,光学既能够从入射面S5和第二反射面S7的重叠区域投射进光折叠元件212,光线也能够在入射面S5和第二反射面S7重叠区域被反射。其他实施方式中,入射面S5、第二反射面S7、第四反射面S9、出射面S11也可以不共面,入射面S5、第二反射面S7、第四反射面S9、出射面S11中相邻的两个面也可以不重叠。在本实施例中,光折叠元件212的底面为第三反射面S8。
经过透镜组211射出的光线到达感光元件22之前可在光折叠元件22内反射折叠五次。来自透镜组211的光线可穿过光折叠元件212的入射面S5进入光折叠元件212。光线在光折叠元件212的多个反射面处的反射包括:在第一反射面S6处反射穿过入射面S5的光线中的至少一部分光线,光线第一次被反射;在第二反射面S7处反射从第一反射面S6反射的光线中的至少一部分光线,光线第二次被反射;在第三反射面S8处反射从第二反射面S7反射的光线中的至少一部分光线,光线第三次被反射;在第四反射面S9处反射从第三反射面S8反射的光线中的至少一部分光线,光线第四次被反射;在第五反射面S10处反射从第四反射面S9反射的光线中的至少一部分光线,光线第五次被反射,以使至少一些光穿过出射面S11射出光折叠元件212至感光元件22。在本实施例中,光折叠元件212的底面为第三反射面S8。光折叠元件212的底面与入射面S5平行。
在本申请实施例中,光折叠元件212可以为棱镜,示例性地,可以为等腰梯形的棱镜。入射面S5、第二反射面S7、第四反射面S9、出射面S11均与第三反射面S8平行。其他实施方式中,光折叠元件可以为反射镜或者其他类型的光折叠元件。
此外,滤光片23设置在光折叠元件212之后,滤光片23包括物侧面S12和像侧面S13。成像面S14(图10A和图10B未标示)为光线依次穿过光学镜头21中透镜组211和光折叠元件212后形成像的载面。感光元件22位于成像面S14处。
本实施例中,第一透镜L1可以为玻璃材质,第二透镜L2可以为塑料材质。其他实施例中,透镜组211可以均为玻璃材质或者均为塑料材质,或者既包括玻璃材质又有塑料材质,本申请对此不作限定。
在本申请实施例中,可以沿着第一方向A1移动透镜组211实现对焦,或者可以沿着第一方向A1移动光折叠元件212实现对焦,实现光学镜头21的良好的成像效果。可以通过沿着第二方向A2移动透镜组211实现防抖,或者可以通过沿着第二方向A2移动感光元件22实现防抖,提高成像效果。
请参考表5a,表5a示出了第五实施例中光学镜头21中各透镜和滤光片的曲率半径、厚度、折射率和阿贝数。阿贝数也即色散系数。
表5a
请参考表5b,表5b是第五实施例中的光学镜头21的各透镜的非球面系数。
表5b
其中,K为二次曲面常数,A4、A6、A8、A10、A12、A14、A16、A18、A20等符号表示非球面系数。
本实施例中,第二透镜L2的物侧面和像侧面为非球面,可以采用但不限于以下非球面公式进行限定:
其中,z为非球面上距离光轴为r的点,其与相切于非球面光轴上交点切面的相对距离;r为非球面曲线上的点与光轴的垂直距离;c为曲率;k为锥面系数;αi为第i阶非球面系数。
请参考表5c,表5c是本申请第五实施例的设计参数。其中表5c中半传感器对角线为感光元件22的对角线尺寸的一半,系统总高等于H1与H2之和。α为光折叠元件212的第一反射面S6和入射面S5的夹角,β为光折叠元件212的第五反射面S10与出射面S11之间的夹角。
表5c
请参阅图11,图11为第五实施例中的光学镜头的光学性能的表征图。其中,轴向色差曲线表示不同波长的光线经由光学系统的各透镜后的会聚焦点偏离,轴向色差曲线的参考波长为650.0000nm、610.0000nm、587.5618nm、555.0000nm、470.0000nm。其物理意义为,在0度视场发出的相应波长的光,通过光学镜头后,相对于理想像点的偏离;其横坐标为沿光轴方向的偏离值,纵坐标为在光瞳处的归一化坐标。图11中值均较小,光学镜头21的轴向像差(球差,色差等)校正较好。像散场曲曲线表示子午像面弯曲和弧矢像面弯曲,用于示意不同视场细光束汇聚点与理想成像面的偏离,其中,实线X为弧矢方向光束,虚线Y为子午方向光束,其横坐标为沿光轴方向的偏离值,纵坐标为相应视场。像散场曲曲线的参考波长可以为587.5618nm,当某视场值过大时,则该视场像质较差或存在高级像差。图11所示两方向场曲均较小,系统具有较好的焦深。畸变曲线表示不同视场光束汇聚点(实际像高)与理想像高的相对偏离量,畸变曲线的参考波长可以为587.5618nm,图11所示均在1%以内,可以确保画面没有明显的变形。根据图11可知,第五实施例所给出的摄像头模组200能够实现良好的成像品质。
本实施例中提供的摄像头模组200,其系统总高为9.80mm,总体光学长度TTL38.60mm,有效焦距EFL为31.40mm,光学总长TTL与焦距EFL的比值为1.23,光圈数3.14,光线在光折叠元件212能反射折叠五次,使得光学镜头21具有长焦距、大光圈、大靶面和小型化的特征,且摄像头模组200能够具有良好的成像品质。
第六实施例:
请参阅图12A和图12B,图12A和图12B所示为本申请第六实施例的摄像头模组200的结构示意图,只是为了便于标示。本申请实施例中,摄像头模组200包括光学镜头21、感光元件22和滤光片23,光线依次经过光学镜头21、滤光片23至感光元件22成像。其中,光学镜头21包括沿光轴O依次设置的光圈STO、透镜组211和光折叠元件212。透镜组211与感光元件22位于光折叠元件212的同侧,透镜组211可以具有正光焦度,透镜组211包括第一透镜L1和第二透镜L2,第二透镜L2位于第一透镜L1与光折叠元件212之间。光圈STO可以位于第一透镜L1的物侧面,其他实施方式中,光圈STO也可以在其他位置,本申请对此不做限定。在本实施例中,透镜组211中位于物侧面的第一片透镜是第一透镜L1。
本实施例中,第一透镜L1可以具有正光焦度,第一透镜L1包括物侧面S1和像侧面S2。第二透镜L2可以具有负光焦度,第二透镜L2包括物侧面S3和像侧面S4。
在本申请实施例中,光折叠元件212包括入射面S5、第一反射面S6、第二反射面S7和第三反射面S8、第四反射面S9、第五反射面S10和出射面S11。入射面S5、第二反射面S7、第四反射面S9、出射面S11可以共面,入射面S5、第二反射面S7、第四反射面S9、出射面S11可以位于光折叠元件212的同侧。入射面S5、第二反射面S7、第四反射面S9、出射面S11中的任意两个面、任意三个面或者四个面可以共面,即入射面S5、第二反射面S7、第四反射面S9、出射面S11中的两者或者多者可以共面,共面设计能够简化光折叠元件212的制作难度。入射面S5、第二反射面S7、第四反射面S9、出射面S11中任意相邻的两个面之间可以至少部分重叠。示例性的,入射面S5和第二反射面S7可以共面,且入射面S5和第二反射面S7有一部分是重叠的,光学既能够从入射面S5和第二反射面S7的重叠区域投射进光折叠元件212,光线也能够在入射面S5和第二反射面S7重叠区域被反射。其他实施方式中,入射面S5、第二反射面S7、第四反射面S9、出射面S11也可以不共面,入射面S5、第二反射面S7、第四反射面S9、出射面S11中相邻的两个面也可以不重叠。在本实施例中,光折叠元件212的底面为第三反射面S8。光折叠元件212的底面与入射面S5平行。
经过透镜组211射出的光线到达感光元件22之前可在光折叠元件22内反射折叠五次。来自透镜组211的光线可穿过光折叠元件212的入射面S5进入光折叠元件212。光线在光折叠元件212的多个反射面处的反射包括:在第一反射面S6处反射穿过入射面S5的光线中的至少一部分光线,光线第一次被反射;在第二反射面S7处反射从第一反射面S6反射的光线中的至少一部分光线,光线第二次被反射;在第三反射面S8处反射从第二反射面S7反射的光线中的至少一部分光线,光线第三次被反射;在第四反射面S9处反射从第三反射面S8反射的光线中的至少一部分光线,光线第四次被反射;在第五反射面S10处反射从第四反射面S9反射的光线中的至少一部分光线,光线第五次被反射,以使至少一些光穿过出射面S11射出光折叠元件212至感光元件22。
在本申请实施例中,光折叠元件212可以为棱镜,示例性地,可以为等腰梯形的棱镜。入射面S5、第二反射面S7、第四反射面S9、出射面S11均与第三反射面S8平行。其他实施方式中,光折叠元件可以为反射镜或者其他类型的光折叠元件。
一些实施例中,光折叠元件212可以包括凹槽(图12A未示),凹槽可以位于第三反射面S8,凹槽内涂可以覆有遮光材料,有利于减少杂光,提高光学镜头21的成像质量。
此外,滤光片23设置在光折叠元件212之后,滤光片23包括物侧面S12和像侧面S13。成像面S14(图12A和图12B未标示)为光线依次穿过光学镜头21中透镜组211和光折叠元件212后形成像的载面。感光元件22位于成像面S14处。
本实施例中,第一透镜L1可以为玻璃材质,第二透镜L2可以为塑料材质。其他实施例中,透镜组211可以均为玻璃材质或者均为塑料材质,或者既包括玻璃材质又有塑料材质,本申请对此不作限定。
在本申请实施例中,可以沿着第一方向A1移动透镜组211实现对焦,或者可以沿着第一方向A1移动光折叠元件212实现对焦,实现光学镜头21的良好的成像效果。可以通过沿着第二方向A2移动透镜组211实现防抖,或者可以通过沿着第二方向A2移动感光元件22实现防抖,提高成像效果。
请参考表6a,表6a示出了第一实施例中光学镜头21中各透镜和滤光片的曲率半径、厚度、折射率和阿贝数。阿贝数也即色散系数。
表6a
请参考表6b,表6b是第六实施例中的光学镜头21的各透镜的非球面系数。
表6b
其中,K为二次曲面常数,A4、A6、A8、A10、A12、A14、A16、A18、A20等符号表示非球面系数。
本实施例中,第二透镜L2的物侧面和像侧面为非球面,可以采用但不限于以下非球面公式进行限定:
其中,z为非球面上距离光轴为r的点,其与相切于非球面光轴上交点切面的相对距离;r为非球面曲线上的点与光轴的垂直距离;c为曲率;k为锥面系数;αi为第i阶非球面系数。
请参考表6c,表6c是本申请第六实施例的设计参数。其中表6c中半传感器对角线为感光元件22的对角线尺寸的一半,系统总高等于H1与H2之和。α为光折叠元件212的第一反射面S6和入射面S5的夹角,β为光折叠元件212的第五反射面S10与出射面S11之间的夹角。
表6c
请参阅图13,图13为第六实施例中的光学镜头的光学性能的表征图。其中,轴向色差曲线表示不同波长的光线经由光学系统的各透镜后的会聚焦点偏离,轴向色差曲线的参考波长为650.0000nm、610.0000nm、587.5618nm、555.0000nm、470.0000nm。其物理意义为,在0度视场发出的相应波长的光,通过光学镜头后,相对于理想像点的偏离;其横坐标为沿光轴方向的偏离值,纵坐标为在光瞳处的归一化坐标。图13中值均较小,光学镜头21的轴向像差(球差,色差等)校正较好。像散场曲曲线表示子午像面弯曲和弧矢像面弯曲,用于示意不同视场细光束汇聚点与理想成像面的偏离,其中,实线X为弧矢方向光束,虚线Y为子午方向光束,其横坐标为沿光轴方向的偏离值,纵坐标为相应视场。像散曲线的参考波长可以为587.5618nm,当某视场值过大时,则该视场像质较差或存在高级像差。图13所示两方向场曲均较小,系统具有较好的焦深。畸变曲线表示不同视场光束汇聚点(实际像高)与理想像高的相对偏离量,畸变曲线的参考波长可以为587.5618nm,图13所示均在1%以内,可以确保画面没有明显的变形。根据图13可知,第六实施例所给出的摄像头模组200能够实现良好的成像品质。
本实施例中提供的摄像头模组200,其系统总高为9.40mm,总体光学长度TTL为34.00mm,有效焦距EFL为27.49mm,光学总长TTL与焦距EFL的比值为1.24,光圈数2.74,光线在光折叠元件212能反射折叠五次,使得光学镜头组具有长焦距、大光圈和小型化的特征,且摄像头模组200能够具有良好的成像品质。
以上所述,以上实施例仅用以说明本申请的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。在不冲突的情况下,本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
Claims (18)
1.一种光学镜头(21),其特征在于,包括透镜组(211)和光折叠元件(212);
所述透镜组(211)包括至少一片具有正光焦度的透镜;
所述光折叠元件(212)包括入射面(S5,S7)和出射面(S9,S11),所述入射面(S5,S7)和所述出射面(S9,S11)位于所述光折叠元件(212)的同侧,所述入射面(S5,S7)面向所述透镜组(211)设置,光线经过所述透镜组(211)后,由所述入射面(S5,S7)进入所述光折叠元件(212),所述光线在所述光折叠元件(212)内发生N次反射,N为大于或等于3的奇数,由所述出射面(S9,S11)射出所述光折叠元件(212);所述光学镜头(21)满足下列关系式:
5mm<T<25mm,
5mm≤EPD≤15mm,
1<TTL/EFL<2,
3mm<H3<6mm,
T为成像面的中心至所述透镜组(211)的光轴的垂直距离,EPD为所述光学镜头(21)的入瞳直径,TTL为所述光学镜头(21)的光学总长,EFL为所述光学镜头(21)的有效焦距,H3为所述光学镜头(21)的成像面与所述光折叠元件(212)最远离所述透镜组(211)的表面之间的距离。
2.根据权利要求1所述的光学镜头(21),其特征在于,所述光学镜头(21)满足下列关系式:
0.15<H1/(H1+H2)<0.95,
H1为所述透镜组(211)中位于物侧面的第一片透镜的顶点至所述光折叠元件(212)的所述入射面(S5,S7)的垂直距离,H2为所述光折叠元件(212)的所述入射面(S5,S7)至底面的垂直距离。
3.根据权利要求1所述的光学镜头(21),其特征在于,所述光学镜头(21)满足下列关系式:
6mm<H1+H2<15mm,
H1为所述透镜组(211)中位于物侧面的第一片透镜的顶点至所述光折叠元件(212)的所述入射面(S5,S7)的垂直距离,H2为所述光折叠元件(212)的所述入射面(S5,S7)至底面的垂直距离。
4.根据权利要求1所述的光学镜头(21),其特征在于,所述光学镜头(21)满足下列关系式:
3.5mm<H1<6.5mm,
H1为所述透镜组(211)中位于物侧面的第一片透镜的顶点至所述光折叠元件(212)的所述入射面(S5,S7)的垂直距离。
5.根据权利要求1所述的光学镜头(21),其特征在于,所述光学镜头(21)满足下列关系式:
2.5mm<H2<5mm,
H2为所述光折叠元件(212)的所述入射面(S5,S7)至底面的垂直距离。
6.根据权利要求1所述的光学镜头(21),其特征在于,所述光学镜头(21)的等效焦距大于等于65mm且小于等于300mm。
7.根据权利要求1所述的光学镜头(21),其特征在于,所述光学镜头(21)满足下列关系式:
1.4<Fno<10,
Fno为所述光学镜头(21)的光圈数。
8.根据权利要求1所述的光学镜头(21),其特征在于,所述光折叠元件(212)包括梯形柱状棱镜,所述光折叠元件(212)包括第一反射面(S6)、第二反射面(S7)和第三反射面(S8),所述第二反射面(S7)与所述入射面(S5)位于所述光折叠元件(212)的同侧,所述第一反射面(S6)与所述入射面(S5)的夹角为锐角,所述第三反射面(S8)与所述出射面(S9)的夹角为锐角,所述光线在所述光折叠元件(212)的多个反射面处的反射包括:
在所述第一反射面(S6)处反射穿过所述入射面(S5)的所述光线中的至少一部分光线;
在所述第二反射面(S7)处反射从所述第一反射面(S6)反射的所述光线中的至少一部分光线;
在所述第三反射面(S8)反射从所述第二反射面(S7)反射的所述光线中的至少一部分光线,以使至少一部分所述光线穿过所述出射面(S9)射出所述光折叠元件(212)。
9.根据权利要求8所述的光学镜头(21),其特征在于,所述入射面(S5)、所述第二反射面(S7)或所述出射面(S9)中的任意两者位于同一平面。
10.根据权利要求1所述的光学镜头(21),其特征在于,所述光折叠元件(212)包括梯形柱状棱镜,所述光折叠元件(212)包括第一反射面(S6)、第二反射面(S7)、第三反射面(S8)、第四反射面(S9)和第五反射面(S10),所述第二反射面(S7)、所述第四反射面(S9)与所述入射面(S5)位于所述光折叠元件(212)的同侧,所述第一反射面(S6)与所述入射面(S5)的夹角为锐角,所述第五反射面(S10)与所述出射面(S11)的夹角为锐角,所述光线在所述光折叠元件(212)的多个反射处的反射包括:
在所述第一反射面(S6)处反射穿过所述入射面(S5)的所述光线中的至少一部分光线;
在所述第二反射面(S7)处反射从所述第一反射面(S6)反射的所述光线中的至少一部分光线;
在所述第三反射面(S8)处反射从所述第二反射面(S7)反射的所述光线中的至少一部分光线;
在所述第四反射面(S9)处反射从所述第三反射面(S8)反射的所述光线中的至少一部分光线;
在所述第五反射面(S10)处反射从所述第四反射面(S9)反射的所述光线中的至少一部分光线,以使至少一部分所述光线穿过所述出射面(S11)射出所述光折叠元件(212)。
11.根据权利要求10所述的光学镜头(21),其特征在于,所述入射面(S5)、所述第二反射面(S7)、所述第四反射面(S9)或所述出射面(S11)中的任意两者位于同一平面。
12.根据权利要求8-11任一项所述的光学镜头(21),其特征在于,所述光学镜头(21)满足下列关系式:
10°<α<45°,或,10°<β<45°,
α为所述第一反射面(S6)与所述入射面(S5)的夹角,β为所述光线经过的所述光折叠元件(212)的最后一个反射面与所述出射面(S9,S11)的夹角。
13.根据权利要求12所述的光学镜头(21),其特征在于,所述光学镜头(21)满足下列关系式:α=β。
14.根据权利要求1所述的光学镜头(21),其特征在于,所述透镜组(211)沿所述透镜组(211)的光轴的方向移动对焦,或,所述光折叠元件(212)沿所述透镜组(211)的光轴的方向移动对焦。
15.根据权利要求1所述的光学镜头(21),其特征在于,所述透镜组(211)沿垂直于所述透镜组(211)的光轴的方向移动实现防抖。
16.一种摄像头模组,其特征在于,包括感光元件(22)和权利要求1至15中任一项所述的光学镜头(21),所述感光元件(22)位于所述光学镜头(21)的像侧。
17.根据权利要求16所述的摄像头模组(200),其特征在于,所述感光元件(22)沿所述透镜组(211)的光轴的方向移动对焦,或,所述感光元件(22)沿垂直于所述透镜组(211)的光轴的方向移动实现防抖。
18.一种电子设备(1000),其特征在于,包括图像处理器(300)和权利要求16或17所述的摄像头模组(200),所述图像处理器(300)与所述摄像头模组(200)通信连接,所述图像处理器(300)用于从所述摄像头模组(200)获取图像数据,并处理所述图像数据。
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Legal Events
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GR01 | Patent grant | ||
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