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,其在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。
为解决上述技术问题,本发明的实施方式提供了一种摄像光学镜头,所述摄像光学镜头,由物侧至像侧依序包括: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;
所述摄像光学镜头整体的焦距为f,所述第二透镜的焦距为f2,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,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,且满足下列关系式:0.10≤R1/R2≤0.20;1.10≤R3/R4≤1.50;5.50≤R5/R6≤6.50;-6.50≤f2/f≤-4.50。
优选地,所述第一透镜的轴上厚度为d1,所述第一透镜的像侧面到所述第二透镜的物侧面的轴上距离为d2,且满足下列关系式:5.50≤d1/d2≤7.50。
优选地,所述第一透镜的焦距为f1,所述第一透镜的轴上厚度为d1,所述摄像光学镜头整体的光学总长为TTL,且满足下列关系式:0.53≤f1/f≤1.81;-3.00≤(R1+R2)/(R1-R2)≤-0.82;0.07≤d1/TTL≤0.26。
优选地,所述第二透镜的轴上厚度为d3,所述摄像光学镜头整体的光学总长为TTL,且满足下列关系式:2.52≤(R3+R4)/(R3-R4)≤17.98;0.03≤d3/TTL≤0.12。
优选地,所述第三透镜的焦距为f3,所述第三透镜的轴上厚度为d5,所述摄像光学镜头整体的光学总长为TTL,且满足下列关系式:0.22≤f3/f≤0.75;0.68≤(R5+R6)/(R5-R6)≤2.17;0.12≤d5/TTL≤0.39。
优选地,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:-0.94≤f4/f≤-0.26;0.50≤(R7+R8)/(R7-R8)≤1.87;0.05≤d7/TTL≤0.15。
优选地,所述摄像光学镜头的像高为IH,所述摄像光学镜头的光学总长为TTL,且满足下列关系式:TTL/IH≤1.86。
优选地,所述摄像光学镜头的光圈F数为FNO,且满足下列关系式:FNO≤2.40。
优选地,所述摄像光学镜头的视场角为FOV,且满足下列关系式:FOV≥67°。
优选地,所述第一透镜与所述第二透镜的组合焦距为f12,且满足下列关系式:0.60≤f12/f≤1.97。
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。
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)
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。本实施方式中,优选的,在第四透镜L4和像面Si之间设置有玻璃平板GF等光学元件,其中玻璃平板GF可以是玻璃盖板,也可以是光学过滤片(filter),当然在其他可实施方式中,玻璃平板GF还可以设置在其他位置。
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,定义所述摄像光学镜头整体的焦距为f,所述第二透镜的焦距为f2,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,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,且满足下列关系式,满足下列关系式:
0.10≤R1/R2≤0.20 (1)
1.10≤R3/R4≤1.50 (2)
5.50≤R5/R6≤6.50 (3)
-6.50≤f2/f≤-4.50 (4)
条件式(1)规定了第一透镜的形状,在条件范围内有利于像差校正,提高成像质量。
条件式(2)规定了第二透镜的形状,在条件范围内有助于提高光学系统性能。优选地,满足1.14≤R3/R4≤1.50。
条件式(3)规定了第三透镜的形状,在条件式规定范围内,可以缓和光线经过镜片的偏折程度,有效减小像差。
条件式(4)规定了第二透镜焦距与总焦距的比值,在条件式规定范围内,可有效校正像差提升像质。
定义所述第一透镜L1的轴上厚度为d1,所述第一透镜L1的像侧面到所述第二透镜L2的物侧面的轴上距离为d2,满足下列关系式:5.50≤d1/d2≤7.50,当d1/d2满足条件时,有助于镜片加工和镜头组装。
本实施方式中,所述第一透镜L1的物侧面于近轴处为凸面,像侧面于近轴处为凹面。
定义所述第一透镜L1的焦距为f1,所述摄像光学镜头10整体的焦距为f,满足下列关系式:0.53≤f1/f≤1.81,规定了第一透镜L1的正屈折力与整体焦距的比值。在规定的范围内时,第一透镜具有适当的正屈折力,有利于减小系统像差,同时有利于镜头向超薄化、广角化发展。优选地,满足0.84≤f1/f≤1.44。
所述第一透镜L1物侧面的曲率半径为R1,所述第一透镜L2像侧面的曲率半径为R2,满足下列关系式:-3.00≤(R1+R2)/(R1-R2)≤-0.82,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。优选地,满足-1.87≤(R1+R2)/(R1-R2)≤-1.02。
所述第一透镜L1的轴上厚度为d1,所述摄像光学镜头10的光学总长为TTL,满足下列关系式:0.07≤d1/TTL≤0.26,在条件式范围内,有利于实现超薄化。优选地,满足0.12≤d1/TTL≤0.21。
本实施方式中,所述第二透镜L2的物侧面于近轴处为凸面,像侧面于近轴处为凹面。
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:2.52≤(R3+R4)/(R3-R4)≤17.98,规定了第二透镜L2的形状,在范围内时,随着镜头向超薄广角化发展,有利于补正轴上色像差问题。优选地,满足4.03≤(R3+R4)/(R3-R4)≤14.38。
所述第二透镜L2的轴上厚度为d3,所述摄像光学镜头10的光学总长为TTL,满足下列关系式:0.03≤d3/TTL≤0.12,在条件式范围内,有利于实现超薄化。优选地,满足0.04≤d3/TTL≤0.10。
本实施方式中,所述第三透镜L3的物侧面于近轴处为凹面,像侧面于近轴处为凸面。
定义所述第三透镜L3的焦距为f3,所述摄像光学镜头10整体的焦距为f,且满足下列关系式:0.22≤f3/f≤0.75,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。优选地,满足0.34≤f3/f≤0.60。
所述第三透镜L3物侧面的曲率半径为R5,所述第三透镜L3像侧面的曲率半径为R6,满足下列关系式:0.68≤(R5+R6)/(R5-R6)≤2.17,规定了第三透镜的形状,在条件式规定范围内,可以缓和光线经过镜片的偏折程度,有效减小像差。优选地,满足1.09≤(R5+R6)/(R5-R6)≤1.73。
所述第三透镜L3的轴上厚度为d5,所述摄像光学镜头10的光学总长为TTL,满足下列关系式:0.12≤d5/TTL≤0.39,在条件式范围内,有利于实现超薄化。优选地,满足0.19≤d5/TTL≤0.31。
本实施方式中,所述第四透镜L4的物侧面于近轴处为凹面,像侧面于近轴处为凹面。
定义所述第四透镜L4的焦距为f4,所述摄像光学镜头10整体的焦距为f,满足下列关系式:-0.94≤f4/f≤-0.26,规定了第四透镜焦距与系统焦距的比值,在条件式范围内有助于提高光学系统性能。优选地,满足-0.59≤f4/f≤-0.32。
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,且满足下列关系式:0.50≤(R7+R8)/(R7-R8)≤1.87,规定了第四透镜L4的形状,在范围内时,随着超薄广角化的发展,有利于补正轴外画角的像差等问题。优选地,满足0.79≤(R7+R8)/(R7-R8)≤1.50。
所述第四透镜L4的轴上厚度为d7,所述摄像光学镜头10的光学总长为TTL,满足下列关系式:0.05≤d7/TTL≤0.15,在条件式范围内,有利于实现超薄化。优选地,0.08≤d7/TTL≤0.12。
本实施方式中,所述摄像光学镜头10的像高为IH,所述摄像光学镜头10的光学总长为TTL,满足下列关系式:TTL/IH≤1.86,从而实现超薄化。
本实施方式中,所述摄像光学镜头10的光圈F数FNO小于或等于2.40,大光圈,成像性能好。
本实施方式中,所述摄像光学镜头的视场角FOV大于或等于67°,从而实现广角化。
本实施方式中,所述摄像光学镜头10整体的焦距为f,所述第一透镜L1与所述第二透镜L2的组合焦距为f12,满足下列关系式:0.60≤f12/f≤1.97,在条件式范围内,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10后焦距,维持影像镜片系统组小型化。优选的,满足0.96≤f12/f≤1.58。
当满足上述关系时,使得摄像光学镜头10具有良好光学性能的同时,能够满足大光圈、广角化、超薄化的设计要求;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】
上表中各符号的含义如下。
R:光学面的曲率半径、透镜时为中心曲率半径;
S1:光圈;
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:玻璃平板GF的物侧面的曲率半径;
R10:玻璃平板GF的像侧面的曲率半径;
d:透镜的轴上厚度或相邻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:玻璃平板GF的轴上厚度;
d10:玻璃平板GF的像侧面到像面Si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:玻璃平板GF的d线的折射率;
vd:阿贝数;
v1:第一透镜L1的阿贝数;
v2:第二透镜L2的阿贝数;
v3:第三透镜L3的阿贝数;
v4:第四透镜L4的阿贝数;
vg:玻璃平板GF的阿贝数。
表2示出了本发明第一实施方式提供的摄像光学镜头10的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。
IH:像高
y=(x2/R)/{1+[1-(1+k)(x2/R2)]1/2}+A4x4+A6x6+A8x8+A10x10+A12x12+A14x14+A16x16+A18x18+A20x20 (5)
需要说明的是,本实施方式中各透镜的非球面优选的使用下述条件式(5)所示的非球面,但是,下述条件式(5)的具体形式仅为一个示例,实际上,并不限于条件式(5)中表示的非球面多项式形式。
表3、表4示出本发明实施例的摄像光学镜头10中各透镜的反曲点以及驻点设计数据。其中,P1R1、P2R2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】
【表4】
| |
驻点个数 |
驻点位置1 |
驻点位置2 |
| P1R1 |
1 |
0.825 |
|
| P1R2 |
1 |
0.205 |
|
| P2R1 |
2 |
0.385 |
0.835 |
| P2R2 |
0 |
|
|
| P3R1 |
0 |
|
|
| P3R2 |
0 |
|
|
| P4R1 |
0 |
|
|
| P4R2 |
1 |
1.225 |
|
图2、图3分别示出了波长为650nm、610nm、555nm、510nm、470nm和430nm的光经过第一实施方式的摄像光学镜头10后的轴向像差以及倍率色差示意图。图4则示出了,波长为555nm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示出了各实例1、2、3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10的入瞳直径为1.465mm,全视场像高为2.297mm,对角线方向的视场角为74.20°,大光圈、广角、超薄,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)
图5是第二实施方式中摄像光学镜头20的结构示意图,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,以下只列出不同点。
其中,本实施方式中,第四透镜L4的物侧面于近轴处为凸面。
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示出了本发明第二实施方式的摄像光学镜头20的各透镜的非球面数据。
【表6】
表7、表8示出本发明实施例的摄像光学镜头20中各透镜的反曲点以及驻点设计数据。
【表7】
【表8】
| |
驻点个数 |
驻点位置1 |
驻点位置2 |
| P1R1 |
0 |
|
|
| P1R2 |
1 |
0.265 |
|
| P2R1 |
2 |
0.575 |
0.715 |
| P2R2 |
0 |
|
|
| P3R1 |
1 |
0.985 |
|
| P3R2 |
0 |
|
|
| P4R1 |
1 |
0.425 |
|
| P4R2 |
1 |
1.405 |
|
图6、图7分别示出了波长为650nm、610nm、555nm、510nm、470nm和430nm的光经过第二实施方式的摄像光学镜头20后的轴向像差以及倍率色差示意图。图8则示出了,波长为555nm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。
后出现的表13示出了各实例1、2、3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,第二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20的入瞳直径为1.429mm,全视场像高为2.297mm,对角线方向的视场角为72.50°,大光圈、广角、超薄,且具有优秀的光学特征。
(第三实施方式)
图9是第三实施方式中摄像光学镜头30的结构示意图,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,以下只列出不同点。
其中,本实施方式中,第四透镜L4的物侧面于近轴处为凸面。
表9、表10示出了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示出了本发明第三实施方式的摄像光学镜头30的各透镜的非球面数据。
【表10】
表11、表12示出本发明实施例的摄像光学镜头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 |
|
|
| P1R2 |
1 |
0.225 |
|
| P2R1 |
0 |
|
|
| P2R2 |
0 |
|
|
| P3R1 |
0 |
|
|
| P3R2 |
0 |
|
|
| P4R1 |
2 |
0.315 |
1.305 |
| P4R2 |
1 |
1.485 |
|
图10、图11分别示出了波长为650nm、610nm、555nm、510nm、470nm和430nm的光经过第三实施方式的摄像光学镜头30后的轴向像差以及倍率色差示意图。图12则示出了,波长为555nm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。
后出现的表13示出了各实例1、2、3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,第三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30的入瞳直径为1.332mm,全视场像高为2.200mm,对角线方向的视场角为67.40°,大光圈、广角、超薄,其轴上、轴外色像差充分补正,且具有优秀的光学特征。
以下表13按照上述条件式列出了第一实施方式、第二实施方式、第三实施方式中对应各条件式的数值,以及其他相关参数的取值。
【表13】
| 参数及条件式 |
实施例1 |
实施例2 |
实施例3 |
| R1/R2 |
0.10 |
0.20 |
0.20 |
| R3/R4 |
1.50 |
1.25 |
1.18 |
| R5/R6 |
5.51 |
6.37 |
6.50 |
| f2/f |
-4.50 |
-6.49 |
-6.50 |
| f |
2.967 |
3.001 |
3.197 |
| f1 |
3.132 |
3.612 |
3.524 |
| f2 |
-13.356 |
-19.485 |
-20.780 |
| f3 |
1.279 |
1.494 |
1.539 |
| f4 |
-1.149 |
-1.411 |
-1.395 |
| f12 |
3.656 |
3.947 |
3.820 |
| Fno |
2.03 |
2.10 |
2.40 |
其中,Fno为摄像光学镜头的光圈F数。
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。