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、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摄像光学镜头,所述摄像光学镜头共包含四片透镜,四片所述透镜由物侧至像侧依次为:具有负屈折力的第一透镜,具有正屈折力的第二透镜,具有正屈折力的第三透镜,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,所述第二透镜的焦距为f2,所述第二透镜物侧面的中心曲率半径为R3,所述第二透镜像侧面的中心曲率半径为R4,所述第四透镜物侧面的中心曲率半径为R7,所述第四透镜像侧面的中心曲率半径为R8,所述第三透镜的轴上厚度为d5,所述第三透镜的像侧面到所述第四透镜的物侧面的轴上距离为d6,且满足下列关系式:-3.00≤f1/f≤-1.20;4.00≤f2/f≤9.00;15.00≤R4/R3;2.50≤R7/R8≤6.00;10.00≤d5/d6≤20.00。
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:0.50≤d1/d2≤1.20。
优选地,所述第一透镜物侧面的中心曲率半径为R1,所述第一透镜像侧面的中心曲率半径为R2,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,且满足下列关系式:0.03≤(R1+R2)/(R1-R2)≤2.83;0.03≤d1/TTL≤0.16。
优选地,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:-2.28≤(R3+R4)/(R3-R4)≤-0.67;0.07≤d3/TTL≤0.38。
优选地,所述第三透镜的焦距为f3,所述第三透镜物侧面的中心曲率半径为R5,所述第三透镜像侧面的中心曲率半径为R6,所述摄像光学镜头的光学总长为TTL,且满足下列关系式:0.30≤f3/f≤1.12;-0.42≤(R5+R6)/(R5-R6)≤0.01;0.08≤d5/TTL≤0.33。
优选地,所述第四透镜的焦距为f4,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:-2.18≤f4/f≤-0.57;0.70≤(R7+R8)/(R7-R8)≤3.49;0.03≤d7/TTL≤0.12。
优选地,所述摄像光学镜头的光圈值为FNO,且满足下列关系式:FNO≤2.05。
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≥101°。
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:-34.05≤f12/f≤-0.94。
优选地,所述摄像光学镜头的光学总长为TTL小于或等于3.76mm。
本发明的有益效果在于:根据本发明的摄像光学镜头具有优秀的光学特性,且具有大光圈、广角化的特性,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:第一透镜L1、光圈S1、第二透镜L2、第三透镜L3、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具有负屈折力,第二透镜L2具有正屈折力,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,第一透镜L1为塑料材质,第二透镜L2为塑料材质,第三透镜L3为塑料材质,第四透镜L4为塑料材质。在其他实施例中,各透镜也可以是其他材质。
在本实施方式中,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:-3.00≤f1/f≤-1.20,规定了第一透镜焦距与系统总焦距的比值,可以有效地平衡系统的球差以及场曲量。
定义所述摄像光学镜头10的焦距为f,所述第二透镜L2的焦距为f2,满足下列关系式:4.00≤f2/f≤9.00,规定了第二透镜焦距与系统总焦距的比值,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。
定义所述第二透镜L2物侧面的中心曲率半径为R3,所述第二透镜L2像侧面的中心曲率半径为R4,满足下列关系式:15.00≤R4/R3,规定了第二透镜的形状,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。
定义所述第四透镜L4物侧面的中心曲率半径为R7,所述第四透镜L4像侧面的中心曲率半径为R8,满足下列关系式:2.50≤R7/R8≤6.00,规定了第四透镜的形状,在此范围外时,随着超薄广角化的发展,有利于补正轴外画角的像差。
定义所述第三透镜L3的轴上厚度为d5,所述第三透镜L3的像侧面到所述第四透镜L4的物侧面的轴上距离为d6,满足下列关系式:10.00≤d5/d6≤20.00,规定了第三透镜厚度与第三第四透镜空气间隔的比值,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:0.50≤d1/d2≤1.20,规定了第一透镜厚度与第一第二透镜空气间隔的比值,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。
本实施方式中,第一透镜L1的物侧面于近轴处为凹面,像侧面于近轴处为凹面。
定义所述第一透镜L1物侧面的中心曲率半径为R1,所述第一透镜L1像侧面的中心曲率半径为R2,满足下列关系式:0.03≤(R1+R2)/(R1-R2)≤2.83,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0.05≤(R1+R2)/(R1-R2)≤2.26。
所述第一透镜L1的轴上厚度为d1,摄像光学镜头10的光学总长为TTL,满足下列关系式:0.03≤d1/TTL≤0.16,在条件式范围内,有利于实现超薄化。优选地,满足0.05≤d1/TTL≤0.13。
本实施方式中,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物侧面的中心曲率半径为R3,所述第二透镜L2像侧面的中心曲率半径为R4,满足下列关系式:-2.28≤(R3+R4)/(R3-R4)≤-0.67,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-1.43≤(R3+R4)/(R3-R4)≤-0.83。
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:0.07≤d3/TTL≤0.38,在条件式范围内,有利于实现超薄化。优选地,满足0.12≤d3/TTL≤0.31。
本实施方式中,第三透镜L3的物侧面于近轴处为凸面,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的焦距为f,满足下列关系式:0.30≤f3/f≤1.12,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0.47≤f3/f≤0.90。
所述第三透镜L3物侧面的中心曲率半径为R5,所述第三透镜L3像侧面的中心曲率半径为R6,满足下列关系式:-0.42≤(R5+R6)/(R5-R6)≤0.01,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-0.26≤(R5+R6)/(R5-R6)≤0.01。
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:0.08≤d5/TTL≤0.33,在条件式范围内,有利于实现超薄化。优选地,满足0.13≤d5/TTL≤0.26。
本实施方式中,第四透镜L4的物侧面于近轴处为凸面,像侧面于近轴处为凹面。
定义所述第四透镜L4的焦距为f4,所述摄像光学镜头10的焦距为f,满足下列关系式:-2.18≤f4/f≤-0.57,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-1.36≤f4/f≤-0.71。
所述第四透镜L4物侧面的中心曲率半径为R7,以及所述第四透镜L4像侧面的中心曲率半径为R8,且满足下列关系式:0.70≤(R7+R8)/(R7-R8)≤3.49,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1.12≤(R7+R8)/(R7-R8)≤2.80。
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:0.03≤d7/TTL≤0.12,在条件式范围内,有利于实现超薄化。优选地,满足0.06≤d7/TTL≤0.10。
本实施方式中,所述摄像光学镜头10的视场角FOV大于或等于101°,从而实现广角化。
本实施方式中,所述摄像光学镜头10光圈值FNO小于或等于2.05,从而实现大光圈,摄像光学镜头成像性能好。
本实施方式中,所述摄像光学镜头10的光学总长为TTL小于或等于3.76mm,有利于实现超薄化。
本实施方式中,所述摄像光学镜头10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:-34.05≤f12/f≤-0.94,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-21.28≤f12/f≤-1.18。
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、中心曲率半径、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;
光圈值FNO:是指摄像光学镜头的有效焦距和入瞳直径的比值。
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:光学面中心处的曲率半径;
R1:第一透镜L1的物侧面的中心曲率半径;
R2:第一透镜L1的像侧面的中心曲率半径;
R3:第二透镜L2的物侧面的中心曲率半径;
R4:第二透镜L2的像侧面的中心曲率半径;
R5:第三透镜L3的物侧面的中心曲率半径;
R6:第三透镜L3的像侧面的中心曲率半径;
R7:第四透镜L4的物侧面的中心曲率半径;
R8:第四透镜L4的像侧面的中心曲率半径;
R9:光学过滤片GF的物侧面的中心曲率半径;
R10:光学过滤片GF的像侧面的中心曲率半径;
d:透镜的轴上厚度、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;
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: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)
其中,x是非球面曲线上的点与光轴的垂直距离,y是非球面深度(非球面上距离光轴为x的点,与相切于非球面光轴上顶点的切面两者间的垂直距离)。
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 |
| P1R1 |
1 |
0.135 |
/ |
| P1R2 |
0 |
/ |
/ |
| P2R1 |
1 |
0.375 |
/ |
| P2R2 |
1 |
0.015 |
/ |
| P3R1 |
1 |
0.385 |
/ |
| P3R2 |
1 |
0.705 |
/ |
| P4R1 |
2 |
0.155 |
0.735 |
| P4R2 |
2 |
0.655 |
0.905 |
【表4】
| |
驻点个数 |
驻点位置1 |
| P1R1 |
1 |
0.245 |
| P1R2 |
0 |
/ |
| P2R1 |
0 |
/ |
| P2R2 |
1 |
0.025 |
| P3R1 |
1 |
0.765 |
| P3R2 |
1 |
0.795 |
| P4R1 |
1 |
0.255 |
| P4R2 |
0 |
/ |
图2、图3分别示出了波长为650nm、610nm、555nm、510nm、470nm、435nm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示出各实施例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,所述摄像光学镜头的入瞳直径ENPD为0.613mm,全视场像高IH为1.260mm,对角线方向的视场角FOV为103.00°,所述摄像光学镜头10满足大光圈、广角化的设计要求,其轴上、轴外色像差被充分补正,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,以下只列出不同点。图5所示为本发明第一实施方式的摄像光学镜头20。
本实施方式中,第一透镜L1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 |
反曲点位置3 |
| P1R1 |
0 |
/ |
/ |
/ |
| P1R2 |
0 |
/ |
/ |
/ |
| P2R1 |
1 |
0.395 |
/ |
/ |
| P2R2 |
2 |
0.015 |
0.535 |
/ |
| P3R1 |
1 |
0.585 |
/ |
/ |
| P3R2 |
3 |
0.445 |
0.595 |
0.695 |
| P4R1 |
2 |
0.145 |
0.665 |
/ |
| P4R2 |
2 |
0.285 |
0.685 |
/ |
【表8】
图6、图7分别示出了波长为650nm、610nm、555nm、510nm、470nm及435nm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。
如表13所示,第二实施方式满足各条件式。
在本实施方式中,所述摄像光学镜头的入瞳直径ENPD为0.594mm,全视场像高IH为1.260mm,对角线方向的视场角FOV为104.40°,所述摄像光学镜头20满足大光圈、广角化的设计要求,其轴上、轴外色像差被充分补正,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,以下只列出不同点。图9所示为本发明第一实施方式的摄像光学镜头30。
本实施方式中,第一透镜L1的物侧面于近轴处为凸面。
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 |
/ |
/ |
| P1R2 |
0 |
/ |
/ |
| P2R1 |
0 |
/ |
/ |
| P2R2 |
0 |
/ |
/ |
| P3R1 |
1 |
0.605 |
/ |
| P3R2 |
0 |
/ |
/ |
| P4R1 |
1 |
0.305 |
/ |
| P4R2 |
2 |
0.775 |
0.935 |
图10、图11分别示出了波长为650nm、610nm、555nm、510nm、470nm、435nm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。
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系统满足上述的条件式。
在本实施方式中,所述摄像光学镜头的入瞳直径ENPD为0.590mm,全视场像高IH为1.260mm,对角线方向的视场角FOV为101.00°,所述摄像光学镜头30满足大光圈、广角化的设计要求,其轴上、轴外色像差被充分补正,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。