CN110398817B - 摄像光学镜头 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种摄像光学镜头，其自物侧至像侧依序包含：具有正屈折力的第一透镜，具有负屈折力的第二透镜，具有正屈折力的第三透镜，以及具有负屈折力的第四透镜；摄像光学镜头的焦距为f，第一透镜的焦距为f1，第一透镜物侧面的曲率半径为R1，第一透镜像侧面的曲率半径为R2，第二透镜物侧面的曲率半径为R3，第二透镜像侧面的曲率半径为R4，满足下列关系式：0.15≤R1/R2≤0.22；‑1.05≤R3/R4≤‑0.85；1.18≤f1/f≤1.30。本发明提供的摄像光学镜头具有良好光学性能的同时，满足大光圈、广角化、超薄化的设计要求。

Description

摄像光学镜头

【技术领域】

本发明涉及光学镜头领域，特别涉及一种适用于智能手机、数码相机等手提终端设备，以及监视器、PC镜头等摄像装置的摄像光学镜头。

【背景技术】

近年来，随着智能手机的兴起，小型化摄影镜头的需求日渐提高，而一般摄影镜头的感光器件不外乎是感光耦合器件(Charge Coupled Deνice，CCD)或互补性氧化金属半导体器件(Complementary Metal-OxideSemicondctor Sensor，CMOS Sensor)两种，且由于半导体制造工艺技术的精进，使得感光器件的像素尺寸缩小，再加上现今电子产品以功能佳且轻薄短小的外型为发展趋势，因此，具备良好成像品质的小型化摄像镜头俨然成为目前市场上的主流。

为获得较佳的成像品质，传统搭载于手机相机的镜头多采用三片式、四片式透镜结构。然而，随着技术的发展以及用户多样化需求的增多，在感光器件的像素面积不断缩小，且系统对成像品质的要求不断提高的情况下，常见的四片式透镜虽然已经具有较好的光学性能，但是其光焦度、透镜间距和透镜形状设置仍然具有一定的不合理性，导致透镜结构在具有良好光学性能的同时，无法满足大光圈、超薄化、广角化的设计要求。

【发明内容】

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种摄像光学镜头，其具有良好光学性能的同时，满足大光圈、超薄化、广角化的设计要求。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种所述摄像光学镜头，自物侧至像侧依序包含：具有正屈折力的第一透镜，具有负屈折力的第二透镜，具有正屈折力的第三透镜，以及具有负屈折力的第四透镜；

所述摄像光学镜头的焦距为f，所述第一透镜的焦距为f1，所述第一透镜物侧面的曲率半径为R1，所述第一透镜像侧面的曲率半径为R2，所述第二透镜物侧面的曲率半径为R3，所述第二透镜像侧面的曲率半径为R4，满足下列关系式：

0.15≤R1/R2≤0.22；

-1.05≤R3/R4≤-0.85；

1.18≤f1/f≤1.30。

优选的，所述第一透镜像侧面到所述第二透镜物侧面的轴上距离为d2，所述第二透镜的轴上厚度为d3，满足下列关系式：

1.10≤d3/d2≤1.40。

优选的，所述第三透镜像侧面到所述第四透镜物侧面的轴上距离为d6，满足下列关系式：

0.05≤d6/f≤0.10。

优选的，所述第一透镜的轴上厚度为d1，所述摄像光学镜头的光学总长为TTL，满足下列关系式：

-3.12≤(R1+R2)/(R1-R2)≤-0.92；

0.07≤d1/TTL≤0.24。

优选的，所述第二透镜的焦距为f2，所述第二透镜的轴上厚度为d3，所述摄像光学镜头的光学总长为TTL，且满足下列关系式：

-4.54≤f2/f≤-1.42；

-0.15≤(R3+R4)/(R3-R4)≤0.02；

0.04≤d3/TTL≤0.16。

优选的，所述第三透镜的焦距为f3，所述第三透镜物侧面的曲率半径为R5，所述第三透镜像侧面的曲率半径为R6，所述第三透镜的轴上厚度为d5，所述摄像光学镜头的光学总长为TTL，且满足下列关系式：

0.39≤f3/f≤1.16；

0.67≤(R5+R6)/(R5-R6)≤2.33；

0.08≤d5/TTL≤0.27。

优选的，所述第四透镜的焦距为f4，所述第四透镜物侧面的曲率半径为R7，所述第四透镜像侧面的曲率半径为R8，所述第四透镜的轴上厚度为d7，所述摄像光学镜头的光学总长为TTL，且满足下列关系式：

-2.21≤f4/f≤-0.63；

1.09≤(R7+R8)/(R7-R8)≤3.91；

0.06≤d7/TTL≤0.19。

优选的，所述摄像光学镜头的光学总长为TTL，所述摄像光学镜头的像高为IH，满足下列关系式：

TTL/IH≤1.59。

优选的，所述摄像光学镜头的光圈F数小于或等于1.86。

优选的，所述第一透镜和所述第二透镜的组合焦距为f12，满足下列关系式：

1.00≤f12/f≤3.39。

本发明的有益效果在于:根据本发明的摄像光学镜头具有良好光学性能，且具有大光圈、广角化、超薄化的特性，尤其适用于由高像素用的CCD、CMOS等摄像元件构成的手机摄像镜头组件和WEB摄像镜头。

【附图说明】

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：

图1是实施方式一的摄像光学镜头的结构示意图；

图2是图1所示的摄像光学镜头的轴向像差示意图；

图3是图1所示的摄像光学镜头的倍率色差示意图；

图4是图1所示的摄像光学镜头的场曲及畸变示意图；

图5是实施方式二的摄像光学镜头的结构示意图；

图6是图5所示的摄像光学镜头的轴向像差示意图；

图7是图5所示的摄像光学镜头的倍率色差示意图；

图8是图5所示的摄像光学镜头的场曲及畸变示意图；

图9是实施方式三的摄像光学镜头的结构示意图；

图10是图9所示的摄像光学镜头的轴向像差示意图；

图11是图9所示的摄像光学镜头的倍率色差示意图；

图12是图9所示的摄像光学镜头的场曲及畸变示意图。

【具体实施方式】

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的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本发明而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本发明所要求保护的技术方案。

(第一实施方式)

请参考附图，本发明提供了一种摄像光学镜头10。图1所示为本发明第一实施方式的摄像光学镜头10，该摄像光学镜头10包括四个透镜。具体的，所述摄像光学镜头10，由物侧至像侧依序包括：光圈S1、第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3以及第四透镜L4。第四透镜L4和像面Si之间可设置有光学过滤片(filter)GF等光学元件。

在本实施方式中，第一透镜L1具有正屈折力，第二透镜L2具有负屈折力，第三透镜L3具有正屈折力，第四透镜L4具有负屈折力。

在本实施方式中，定义所述第一透镜L1物侧面的曲率半径为R1，所述第一透镜L1像侧面的曲率半径为R2，满足下列关系式：0.15≤R1/R2≤0.22；规定了第一透镜L1的形状，在此条件范围内时，有利于补正轴上色像差。

定义所述第二透镜L2物侧面的曲率半径为R3，所述第二透镜L2像侧面的曲率半径为R4，满足下列关系式：-1.05≤R3/R4≤-0.85；规定了第二透镜L2的形状，在此条件范围内时，有利于第二透镜成型，并避免因表面曲率过大而导致成型不良与应力产生。

定义所述摄像光学镜头10的焦距为f，所述第一透镜L1的焦距为f1，满足下列关系式：1.18≤f1/f≤1.30；规定了所述第一透镜L1的焦距与所述摄像光学镜头10的焦距的比值，可以有效地平衡系统的球差以及场曲量。

定义所述第一透镜L1像侧面到所述第二透镜L2物侧面的轴上距离为d2，所述第二透镜L2的轴上厚度为d3，满足下列关系式：1.10≤d3/d2≤1.40；规定了所述第二透镜L2的轴上厚度与所述第一透镜L1像侧面到所述第二透镜L2物侧面的轴上距离的比值，在条件式范围内有助于压缩光学系统总长，实现超薄化效果。

定义所述第三透镜L3像侧面到所述第四透镜L4物侧面的轴上距离为d6，满足下列关系式：0.05≤d6/f≤0.10；规定了所述第三透镜L3像侧面到所述第四透镜L4物侧面的轴上距离与所述摄像光学镜头10的焦距的比值，有利于在超薄化的情况下提高系统像质。

定义所述第一透镜L1物侧面的曲率半径为R1，所述第一透镜L1像侧面的曲率半径为R2，满足下列关系式：-3.12≤(R1+R2)/(R1-R2)≤-0.92；合理控制第一透镜L1的形状，使得第一透镜L1能够有效地校正系统球差。

所述光学摄像镜头10的光学总长为TTL，所述第一透镜L1的轴上厚度为d1，满足下列关系式：0.07≤d1/TTL≤0.24，有利于实现超薄化。

定义所述第二透镜L2的焦距为f2，满足下列关系式：-4.54≤f2/f≤-1.42，通过将第二透镜L2的负光焦度控制在合理范围，有利于矫正光学系统的像差。

所述第二透镜L2物侧面的曲率半径为R3，所述第二透镜L2像侧面的曲率半径为R4，满足下列关系式：-0.15≤(R3+R4)/(R3-R4)≤0.02；规定了所述第二透镜L2的形状，在范围内时，随着超薄化、广角化的发展，有利于补正轴上色像差问题。

所述第二透镜L2的轴上厚度为d3，满足下列关系式：0.04≤d3/TTL≤0.16，有利于实现超薄化。

定义所述第三透镜L3的焦距为f3，满足下列关系式：0.39≤f3/f≤1.16，通过光焦度的合理分配，使得系统具有较佳的成像品质和较低的敏感性。

所述第三透镜L3物侧面的曲率半径为R5，以及所述第三透镜L3像侧面的曲率半径为R6，满足下列关系式：0.67≤(R5+R6)/(R5-R6)≤2.33；规定了第三透镜的形状，在条件式规定范围内，有利于第三透镜L3成型，并避免因第三透镜L3的表面曲率过大而导致成型不良与应力产生。

所述第三透镜L3的轴上厚度为d5，满足下列关系式：0.08≤d5/TTL≤0.27，有利于实现超薄化。

定义所述第四透镜L4的焦距为f4，满足下列关系式：-2.21≤f4/f≤-0.63通过光焦度的合理分配，使得系统具有较佳的成像品质和较低的敏感性。

所述第四透镜L4物侧面的曲率半径为R7，所述第四透镜L4像侧面的曲率半径为R8，满足下列关系式：1.09≤(R7+R8)/(R7-R8)≤3.91；规定了第四透镜L4的形状，在条件式规定范围内，在范围内时，随着超薄化、广角化的发展，有利于补正轴外画角的像差等问题。

所述第四透镜L4的轴上厚度为d7，满足下列关系式：0.06≤d7/TTL≤0.19，有利于实现超薄化。

进一步的，定义所述摄像光学镜头10的光学总长为TTL，所述摄像光学镜头10的像高为IH，满足下列关系式：TTL/IH≤1.59，有利于实现超薄化。

所述摄像光学镜头10的光圈F数小于或等于1.86，有利于实现大光圈，使得成像性能好。

定义所述第一透镜L1和所述第二透镜L2的组合焦距为f12，满足下列关系式：1.00≤f12/f≤3.39；在条件范围内，可消除所述摄像光学镜头10的像差与歪曲，且可压制摄像光学镜头后焦距，维持影像镜片系统组小型化。

当满足上述关系，使得摄像光学镜头10实现了在具有良好光学成像性能的同时，还能满足大光圈、超薄化、广角化的设计要求；根据该光学镜头10的特性，该光学镜头10尤其适用于由高像素用的CCD、CMOS等摄像元件构成的手机摄像镜头组件和WEB摄像镜头。

下面将用实例进行说明本发明的摄像光学镜头10。各实例中所记载的符号如下所示。焦距、轴上距离、曲率半径、轴上厚度、反曲点位置、驻点位置的单位为mm。

TTL：光学总长(第一透镜L1的物侧面到成像面的轴上距离)，单位为mm；

优选的，所述透镜的物侧面和/或像侧面上还可以设置有反曲点和/或驻点，以满足高品质的成像需求，具体的可实施方案，参下所述。

表1、表2示出本发明第一实施方式的摄像光学镜头10的设计数据。【表1】

其中，各符号的含义如下。

S1：光圈；

R：光学面的曲率半径、透镜时为中心曲率半径；

R1：第一透镜L1的物侧面的曲率半径；

R2：第一透镜L1的像侧面的曲率半径；

R3：第二透镜L2的物侧面的曲率半径；

R4：第二透镜L2的像侧面的曲率半径；

R5：第三透镜L3的物侧面的曲率半径；

R6：第三透镜L3的像侧面的曲率半径；

R7：第四透镜L4的物侧面的曲率半径；

R8：第四透镜L4的像侧面的曲率半径；

R9：光学过滤片GF的物侧面的曲率半径；

R10：光学过滤片GF的像侧面的曲率半径；

d：透镜的轴上厚度与透镜之间的轴上距离；

d0：光圈S1到第一透镜L1的物侧面的轴上距离；

d1：第一透镜L1的轴上厚度；

d2：第一透镜L1的像侧面到第二透镜L2的物侧面的轴上距离；

d3：第二透镜L2的轴上厚度；

d4：第二透镜L2的像侧面到第三透镜L3的物侧面的轴上距离；

d5：第三透镜L3的轴上厚度；

d6：第三透镜L3的像侧面到第四透镜L4的物侧面的轴上距离；

d7：第四透镜L4的轴上厚度；

d8：第四透镜L4的像侧面到光学过滤片GF的物侧面的轴上距离；

d9：光学过滤片GF的轴上厚度；

d10：光学过滤片GF的像侧面到像面的轴上距离；

nd：d线的折射率；

nd1：第一透镜L1的d线的折射率；

nd2：第二透镜L2的d线的折射率；

nd3：第三透镜L3的d线的折射率；

nd4：第四透镜L4的d线的折射率；

ndg：光学过滤片GF的d线的折射率；

νd：阿贝数；

ν1：第一透镜L1的阿贝数；

ν2：第二透镜L2的阿贝数；

ν3：第三透镜L3的阿贝数；

ν4：第四透镜L4的阿贝数；

νg：光学过滤片GF的阿贝数。

表2示出本发明第一实施方式的摄像光学镜头10中各透镜的非球面数据。

【表2】

其中，k是圆锥系数，A4、A6、A8、A10、A12、A14、A16、A18、A20是非球面系数。

y＝(x²/R)/{1+[1-(k+1)(x²/R²)]^1/2}+A4x⁴+A6x⁶+A8x⁸+A10x¹⁰+A12x¹²+A14x¹⁴+A16x¹⁶+A18x¹⁸+A20x²⁰ (1)

为方便起见，各个透镜面的非球面使用上述公式(1)中所示的非球面。但是，本发明不限于该公式(1)表示的非球面多项式形式。

表3、表4示出本发明第一实施方式的摄像光学镜头10中各透镜的反曲点以及驻点设计数据。其中，P1R1、P1R2分别代表第一透镜L1的物侧面和像侧面，P2R1、P2R2分别代表第二透镜L2的物侧面和像侧面，P3R1、P3R2分别代表第三透镜L3的物侧面和像侧面，P4R1、P4R2分别代表第四透镜L4的物侧面和像侧面。“反曲点位置”栏位对应数据为各透镜表面所设置的反曲点到摄像光学镜头10光轴的垂直距离。“驻点位置”栏位对应数据为各透镜表面所设置的驻点到摄像光学镜头10光轴的垂直距离。

【表3】

	反曲点个数	反曲点位置1	反曲点位置2	反曲点位置3
					P1R1	1	0.635	0	0
P1R2	1	0.255	0	0
					P2R1	1	0.705	0	0
P2R2	2	0.255	0.725	0
					P3R1	3	0.655	0.705	1.015
P3R2	2	0.705	1.115	0
					P4R1	2	0.285	1.025	0
P4R2	1	0.485	0	0

【表4】

	驻点个数	驻点位置1	驻点位置2
				P1R1	0	0	0
P1R2	1	0.405	0
				P2R1	0	0	0
P2R2	2	0.435	0.815
				P3R1	0	0	0
P3R2	0	0	0
				P4R1	2	0.615	1.385
P4R2	1	1.395	0

图2、图3分别示出了波长为435nm、486nm、546nm、587nm和656nm的光经过第一实施方式的摄像光学镜头10后的轴向像差和倍率色差示意图。图4则示出了波长为546nm的光经过第一实施方式的摄像光学镜头10后的场曲及畸变示意图，图4的场曲S是弧矢方向的场曲，T是子午方向的场曲。

后出现的表13示出各实施方式一、二、三中各种数值与条件式中已规定的参数所对应的值。

如表13所示，第一实施方式满足各条件式。

在本实施方式中，所述摄像光学镜头的入瞳直径为1.370mm，全视场像高为2.300mm，对角线方向的视场角为82.80°，使得所述摄像光学镜头10广角化、超薄化，其轴上、轴外色像差充分补正，且具有优秀的光学特征。

(第二实施方式)

第二实施方式与第一实施方式基本相同，符号含义与第一实施方式相同，该第二实施方式的摄像光学镜头20的结构形式请参图5所示，以下只列出不同点。

表5、表6示出本发明第二实施方式的摄像光学镜头20的设计数据。【表5】

表6示出本发明第二实施方式的摄像光学镜头20中各透镜的非球面数据。

【表6】

表7、表8示出本发明第二实施方式的摄像光学镜头20中各透镜的反曲点以及驻点设计数据。

【表7】

	反曲点个数	反曲点位置1	反曲点位置2
				P1R1	1	0.635	0
P1R2	1	0.255	0
				P2R1	1	0.715	0
P2R2	2	0.215	0.735
				P3R1	2	0.495	0.865
P3R2	2	0.685	1.105
				P4R1	2	0.305	1.045
P4R2	2	0.495	2.065

【表8】

图6和图7分别示出了波长为435nm、486nm、546nm、587nm和656nm的光经过第二实施方式的摄像光学镜头20后的轴向像差和倍率色差示意图。图8则示出了波长为546nm的光经过第二实施方式的摄像光学镜头20后的场曲及畸变示意图，图8的场曲S是弧矢方向的场曲，T是子午方向的场曲。

以下表13按照上述条件式列出了本实施方式中对应各条件式的数值。显然，本实施方式的摄像光学镜头20满足上述的条件式。

在本实施方式中，所述摄像光学镜头20的入瞳直径为1.374mm，全视场像高为2.300mm，对角线方向的视场角为83.00°，使得所述摄像光学镜头20广角化、超薄化，其轴上、轴外色像差充分补正，且具有优秀的光学特征。

(第三实施方式)

第三实施方式与第一实施方式基本相同，符号含义与第一实施方式相同，该第三实施方式的摄像光学镜头30的结构形式请参图9所示，以下只列出不同点。

表9、表10示出本发明第三实施方式的摄像光学镜头30的设计数据。【表9】

表10示出本发明第三实施方式的摄像光学镜头30中各透镜的非球面数据。

【表10】

表11、表12示出本发明第三实施方式的摄像光学镜头30中各透镜的反曲点以及驻点设计数据。

【表11】

【表12】

	驻点个数	驻点位置1	驻点位置2
				P1R1	0	0	0
P1R2	1	0.365	0
				P2R1	0	0	0
P2R2	2	0.475	0.845
				P3R1	0	0	0
P3R2	0	0	0
				P4R1	2	0.585	1.405
P4R2	1	1.595	0

图10和图11分别示出了波长为435nm、486nm、546nm、587nm和656nm的光经过第三实施方式的摄像光学镜头30后的轴向像差和倍率色差示意图。图12则示出了波长为546nm的光经过第三实施方式的摄像光学镜头30后的场曲及畸变示意图，图12的场曲S是弧矢方向的场曲，T是子午方向的场曲。

以下表13按照上述条件式列出了本实施方式中对应各条件式的数值。显然，本实施方式的摄像光学镜头30满足上述的条件式。

在本实施方式中，所述摄像光学镜头30的入瞳直径为1.376mm，全视场像高为2.300mm，对角线方向的视场角为82.80°，使得所述摄像光学镜头30广角化、超薄化，其轴上、轴外色像差充分补正，且具有优秀的光学特征。

【表13】

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施方式，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (10)

1.一种摄像光学镜头，其特征在于，所述摄像光学镜头共包含四片透镜，所述四片透镜自物侧至像侧依序为：具有正屈折力的第一透镜，具有负屈折力的第二透镜，具有正屈折力的第三透镜，以及具有负屈折力的第四透镜；

所述摄像光学镜头的焦距为f，所述第一透镜的焦距为f1，所述第一透镜物侧面的曲率半径为R1，所述第一透镜像侧面的曲率半径为R2，所述第二透镜物侧面的曲率半径为R3，所述第二透镜像侧面的曲率半径为R4，满足下列关系式：

0.15≤R1/R2≤0.22；

-1.05≤R3/R4≤-0.85；

1.18≤f1/f≤1.30。

2.根据权利要求1所述的摄像光学镜头，其特征在于，所述第一透镜像侧面到所述第二透镜物侧面的轴上距离为d2，所述第二透镜的轴上厚度为d3，满足下列关系式：

1.10≤d3/d2≤1.40。

3.根据权利要求1所述的摄像光学镜头，其特征在于，所述第三透镜像侧面到所述第四透镜物侧面的轴上距离为d6，满足下列关系式：

0.05≤d6/f≤0.10。

4.根据权利要求1所述的摄像光学镜头，其特征在于，所述第一透镜的轴上厚度为d1，所述摄像光学镜头的光学总长为TTL，满足下列关系式：

-3.12≤(R1+R2)/(R1-R2)≤-0.92；

0.07≤d1/TTL≤0.24。

5.根据权利要求1所述的摄像光学镜头，其特征在于，所述第二透镜的焦距为f2，所述第二透镜的轴上厚度为d3，所述摄像光学镜头的光学总长为TTL，且满足下列关系式：

-4.54≤f2/f≤-1.42；

-0.15≤(R3+R4)/(R3-R4)≤0.02；

0.04≤d3/TTL≤0.16。

6.根据权利要求1所述的摄像光学镜头，其特征在于，所述第三透镜的焦距为f3，所述第三透镜物侧面的曲率半径为R5，所述第三透镜像侧面的曲率半径为R6，所述第三透镜的轴上厚度为d5，所述摄像光学镜头的光学总长为TTL，且满足下列关系式：

0.39≤f3/f≤1.16；

0.67≤(R5+R6)/(R5-R6)≤2.33；

0.08≤d5/TTL≤0.27。

7.根据权利要求1所述的摄像光学镜头，其特征在于，所述第四透镜的焦距为f4，所述第四透镜物侧面的曲率半径为R7，所述第四透镜像侧面的曲率半径为R8，所述第四透镜的轴上厚度为d7，所述摄像光学镜头的光学总长为TTL，且满足下列关系式：

-2.21≤f4/f≤-0.63；

1.09≤(R7+R8)/(R7-R8)≤3.91；

0.06≤d7/TTL≤0.19。

8.根据权利要求1所述的摄像光学镜头，其特征在于，所述摄像光学镜头的光学总长为TTL，所述摄像光学镜头的像高为IH，满足下列关系式：

TTL/IH≤1.59。

9.根据权利要求1所述的摄像光学镜头，其特征在于，所述摄像光学镜头的光圈F数小于或等于1.86。

10.根据权利要求1所述的摄像光学镜头，其特征在于，所述第一透镜和所述第二透镜的组合焦距为f12，满足下列关系式：

1.00≤f12/f≤3.39。

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