[实用新型]一种单片式消色差手机镜头

说明书

本实用新型属于光学领域，特别涉及一种消色差手机镜头，为解决常规的镜头设计过程中单透镜并不能消色差的问题提出一种单片式消色差手机镜头，沿光轴方向有两个光学面，两个光学面共轴，其中物侧光学面为折射面，像侧光学面为衍射面，折射面与衍射面通过分配光焦度实现色差校正，将折射面或衍射面与相位编码面相结合，降低了单片式折衍混合手机镜头对于波长的敏感性，增大了单片透镜的视场角，相比于传统手机镜头减小体积与镜片数量，同时保证了成像质量，简化了加工工艺，降低了装调误差。

技术领域

本实用新型属于光学领域，特别涉及一种消色差手机镜头。

背景技术

在常规的镜头设计过程中，单透镜并不能消色差，常通过光学材料的色散特性，使用双胶合透镜或者三片及以上透镜，通过分配光焦度来实现消色差，用透镜的厚度与曲率作为自由度来矫正其他像差，但以负透镜补偿正透镜色差存在加大了单色像差，限制了数值孔径大小的缺陷。2005年，P.Vodo等人使用等效负折射率的二维光子晶体对入射波进行汇聚，负折射率的透镜具有负的阿贝数，可以在使用同一材料的同时实现消色差的特性，但负折射率材料目前为止都为人工材料，难以大规模投入实际应用。

相位编码成像技术是由Dowski与Cathey在上世纪90年代提出的用于拓展焦深的技术，通过在光学系统的光阑或入瞳等位置加入经过设计的相位编码面来对入射光线进行编码，在像面上得到编码后的模糊图像，经过复原后可以得到清晰的图像，这一过程能够拓展焦深，由于编码元件通常直接加入到光学系统中，因此一般与其他光学元件分离。

已公布的手机镜头的设计都是采用折射成像的原理，为了消色差、扩大视场通常使用多片透镜结构，通常为5片至6片透镜组成的镜头组，手机镜头组采用的镜片数量越多，加工与组装难度就越大，同时不利于手机的做薄。

实用新型内容

本实用新型解决的技术问题是：现有技术中单片透镜不能实现消除色差的问题。采取的技术方案是：一种单片式消色差手机镜头，沿光轴方向设置为物侧光学面、像侧光学面；物侧光学面与像侧光学面共光轴，其中物侧光学面为折射面，像侧光学面为衍射面；所述折射面的面形包括：球面、非球面、扩展多项式面；所述衍射面为由球面、非球面或高次非球面塌陷而成的菲涅尔环带结构；所述的折射面或衍射面上叠加相位编码面形；

所述折射面与衍射面的光焦度满足：其中：单片式消色差手机镜头工作波长范围为λ₁～λ₃，λ₂为工作波长的中心波长，f′为单片式消色差手机镜头在λ₂处的目标焦距，f′_dif与f′_ref分别为衍射面与折射面在波长为λ₂的焦距，与分别为衍射面与折射面在波长为λ₁的焦距，与分别为衍射面与折射面在波长为λ₃时的焦距。

工作原理：衍射面与折射面通过分配光焦度实现消色差，在单片折衍混合透镜基础上加入位相编码面，弥补单片折衍混合透镜的焦深短视场小的缺陷，同时为了不增加透镜数量，将相位编码面与衍射面相结合，构造了一个相位编码的折衍混合镜头，在消除了色差同时，扩大了视场。

可选的，一种单片式消色差手机镜头，包括物侧光学面、像侧光学面；其中物侧光学面为折射面，像侧光学面为衍射面；所述折射面的面形包括：球面、非球面、扩展多项式面；所述衍射面为由球面、非球面或高次非球面塌陷而成的菲涅尔环带结构；所述的折射面或衍射面上叠加相位编码面形。

可选的，所述的相位编码面为三次编码面，其中三次编码面的面形方程为Z＝ξ(x³+y³)/R³，其中ξ为三次相位编码系数，R为编码元件半径，x，y为相位编码面的基底坐标，ξ＞10λ₂。在传统的光学系统中离焦量会造成空间信息的丢失，加入位相编码面能大大减弱光学系统对离焦的不敏感，扩大系统的焦深与视场。