CN106772943B - 摄像光学镜头组 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种摄像光学镜头组，属于光学镜头领域，由物侧至像侧依序包括：一具正屈折力的第一透镜，其物侧表面为凸面，其像侧表面为凸面；一具负屈折力的第二透镜，其物侧表面为凹面，其像侧表面为凹面；一具正屈折力的第三透镜，其物侧表面为凹面，其像侧表面为凸面；一具负屈折力的第四透镜，其像侧表面为凹面；其中，四个透镜的表面皆为非球面。其参数满足下列关系式：AC1<0.15mm；(f/f3)‑(f/f1)<1；以及，该摄像光学镜头组形变量小，整体画面品质达到高解析度与均匀度，大大提高了成像品质，而且在镜头整体总长度不变的条件下，可拍摄视角能够在65°～90°之间变化。
Description
技术领域
本发明涉及光学镜头领域，具体而言，涉及一种摄像光学镜头组。
背景技术
光学镜头是机器视觉系统中必不可少的部件，直接影响成像质量的优劣，影响算法的实现和效果。现有的摄像光学镜头组一般采用多个透镜组合形成，虽然能够完成摄像，但是其成像的形变量大，整体画面解析度较低，均匀度较差，导致成像品质较差。
发明内容
本发明提供了一种摄像光学镜头组，旨在改善上述问题。
本发明是这样实现的：
一种摄像光学镜头组，由物侧至像侧依序包括：
一具正屈折力的第一透镜，其物侧表面为凸面，其像侧表面为凸面；
一具负屈折力的第二透镜，其物侧表面为凹面，其像侧表面为凹面；
一具正屈折力的第三透镜，其物侧表面为凹面，其像侧表面为凸面；
一具负屈折力的第四透镜，其像侧表面为凹面；
其中，所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜以及所述第四透镜的表面皆为非球面；
所述摄像光学镜头组还包括至少一滤光元件，所述滤光元件设置于所述第四透镜与一成像面之间；
所述摄像光学镜头组的总焦距为f，所述第一透镜的焦距为f1，所述第二透镜的焦距为f2，所述第三透镜的焦距为f3，所述第一透镜与所述第二透镜之间的距离为AC1，其满足下列关系式：
AC1<0.15mm；
(f/f3)-(f/f1)<1；以及，
进一步地，所述第二透镜的中心厚度为TC2，所述第三透镜的中心厚度为TC3，其满足以下关系式：
1.12<TC3/TC2<2.5。
第三透镜的厚度大于第二透镜的厚度，第三透镜的厚度至少是第二透镜厚度的1.12倍，且小于2.5倍。
进一步地，所述第四透镜的中心厚度为TC4，其满足以下关系式：
1<TC3/TC4<2.5。
第三透镜的厚度大于第四透镜的厚度，第三透镜的厚度至少是第四厚度的1倍，且小于2.5倍。
进一步地，所述第一透镜的材料的阿贝数为V1，所述第二透镜的材料的阿贝数为V2，所述第三透镜的材料的阿贝数为V3，所述第四透镜的材料的阿贝数为V4，其满足以下关系式：
(V1+V2)/(V3+V4)<0.9。
第二透镜采用高折射率材料制成，其余透镜皆采用普通折射率的材料。
进一步地，所述第二透镜采用折射率index>1.6的材料制成。
第二透镜采用高折射率材料制成，其折射率index>1.6。
进一步地，所述第一透镜、所述第三透镜以及所述第四透镜皆采用折射率index<1.56的材料制成。
第一透镜、第三透镜以及第四透镜皆采用普通折射率材料制成，其折射率index<1.56。优化设计透镜的折射率，能够更好地保证透镜的焦距满足关系式，提高成像品质。
进一步地，所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜以及所述第四透镜皆采用塑料制成。
进一步地，所述滤光元件为红外线滤光片。
滤光元件采用红外线滤光片，可滤出红外光。
进一步地，所述红外线滤光片采用玻璃制成。
进一步地，还包括光圈，所述光圈设置于物侧与所述第一透镜之间。
将光圈设置在物体与第一透镜之间，以有效减低光学总长度。
本发明提供的摄像光学镜头组的有益效果是：通过设计第二透镜的曲率、第一透镜与第二透镜之间的距离和第三透镜的厚度等参数，使得其数值满足关系式：
AC1<0.15mm；
(f/f3)-(f/f1)<1；以及，
则可以组合而成一个形变量小以及整体画面品质达到高解析度与均匀度的摄像光学镜头组，大大提高了成像品质，而且在镜头整体总长度不变的条件下，可拍摄视角能够在65°～90°之间变化。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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他相关的附图。
图1为本发明第一实施例提供的摄像光学镜头组的结构示意图；
图2为本发明第一实施例提供的摄像光学镜头组的像散曲线图；
图3为本发明第一实施例提供的摄像光学镜头组的畸变曲线图；
图4为本发明第一实施例提供的摄像光学镜头组的球差曲线图；
图5为本发明第二实施例提供的摄像光学镜头组的结构示意图；
图6为本发明第二实施例提供的摄像光学镜头组的像散曲线图；
图7为本发明第二实施例提供的摄像光学镜头组的畸变曲线图；
图8为本发明第二实施例提供的摄像光学镜头组的球差曲线图；
图9为本发明第三实施例提供的摄像光学镜头组的结构示意图；
图10为本发明第三实施例提供的摄像光学镜头组的像散曲线图；
图11为本发明第三实施例提供的摄像光学镜头组的畸变曲线图；
图12为本发明第三实施例提供的摄像光学镜头组的球差曲线图。
图中标记分别为：
第一透镜101；第二透镜102；第三透镜103；第四透镜104；成像面105；红外线滤光片106。
具体实施方式
现有的摄像光学镜头组一般采用多个透镜组合形成，虽然能够完成摄像，但是其成像的形变量大，整体画面解析度较低，均匀度较差，导致成像品质较差。
鉴于此，本发明的设计者通过长期的探索和尝试，以及多次的实验和努力，不断的改革创新，设计了一种摄像光学镜头组，其形变量小以及整体画面品质达到高解析度与均匀度，大大提高了成像品质。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
第一实施例
请参阅图1，本发明实施例提供了一种摄像光学镜头组，该摄像光学镜头组由物侧至像侧依序包括：
一具正屈折力的第一透镜101，其物侧表面为凸面，像侧表面为凸面，可适当调整第一透镜101的正屈折力强度，有利于缩短摄像光学镜头组的总长度。
一具负屈折力的第二透镜102；第二透镜102的物侧表面为凹面，其像侧表面为凹面。第二透镜102的物侧表面为凹面，能有效缩短第一透镜101和第二透镜102之间的距离。
一具正屈折力的第三透镜103，其物侧表面为凹面，其像侧表面为凸面。
一具负屈折力的第四透镜104，其像侧表面为凹面。
其中，第一透镜101、第二透镜102、第三透镜103以及第四透镜104的表面皆为非球面。
该摄像光学镜头组还包括至少一滤光元件，滤光元件设置于第四透镜104与一成像面105之间。滤光元件优选为红外线滤光片106。滤光元件采用红外线滤光片106，可滤出红外光，红外线滤光片106采用玻璃制成。
该摄像光学镜头组还包括光圈，光圈设置于物侧与第一透镜101之间。将光圈设置在物体与第一透镜101之间，以有效减低光学总长度。
其中，第一透镜101的材料的阿贝数为V1，第二透镜102的材料的阿贝数为V2，第三透镜103的材料的阿贝数为V3，第四透镜104的材料的阿贝数为V4；第二透镜102的中心厚度为TC2，第三透镜103的中心厚度为TC3，第四透镜104的中心厚度为TC4；摄像光学镜头组的总焦距为f，第一透镜101的焦距为f1，第二透镜102的焦距为f2，第三透镜103的焦距为f3，第一透镜101与第二透镜102之间的距离为AC1，其中，具屈折力的四片透镜满足下列关系式，则能达到符合成像品质摄像头，而且在镜头整体总长度不变的条件下，可拍摄视角能够在65°～90°之间变化。
关系式如下：
(1)(V1+V2)/(V3+V4)<0.9；
(2)1.12<TC3/TC2<2.5；
(3)1<TC3/TC4<2.5；
(4)AC1<0.15mm；
(5)(f/f3)-(f/f1)<1；
(6)
由(1)式可得知，第二透镜102采用高折射率材料制成，其折射率index>1.6；第一透镜101、第三透镜103以及第四透镜104皆采用普通折射率材料制成，其折射率index<1.56。优化设计透镜的折射率，能够更好地保证透镜的焦距满足关系式，提高成像品质。作为优选，第一透镜101、第二透镜102、第三透镜103以及第四透镜104皆采用塑料制成。
由(2)式中，第三透镜103的厚度大于第二透镜102的厚度，第三透镜103的厚度至少是第二透镜102厚度的1.12倍，且小于2.5倍。
由(3)式中，第三透镜103的厚度大于第四透镜104的厚度，第三透镜103的厚度至少是第四厚度的1倍，且小于2.5倍。
由(4)式中，代表着第一透镜101和第二透镜102紧靠，两者距离小于0.15mm。
其中，第一透镜101物侧表面为凸面，其像侧表面为凸面，第二透镜102物侧表面为凹面，能有效缩短第一透镜101和第二透镜102间的距离。并满足(6)式，则可以有效消除像散以及缩短光学系统长度，增长光学系统后焦距，以利于摄像头模组封装。
由(5)式中，第一透镜101焦距与第三透镜103焦距以及整体总焦距满足此关系式，以达到大大提高成像品质。当(5)式满足时，系统的畸变像差可以任意地由第四透镜104的负屈折力消除。
由(6)式中，第一透镜101焦距与第二透镜102焦距以及整体总焦距满足此关系式，以达到大大提高成像品质。当(6)式满足时，第一透镜101与第二透镜102所带来的像差可互相消除。
上述各透镜的非球面的曲线方程式表示如下：
其中：
X：非球面上距离光轴为Y的点，其与相切于非球面的光轴上顶点切面的相对距离；
Y：非球面曲线上的点与光轴的距离；
R：曲率半径；
k：锥面系数；以及
Ai：第i阶非球面系数。
本实施例所提供的摄像光学镜头组具体参数如下表：
表一、第一实施例参数
表二、非球面系数
表一为第一实施例详细的结构数据，其中，曲率半径、厚度及焦距的单位为mm，且表面0-8依序表示由物侧至像侧的表面。
表二为第一实施例中的非球面数据，其中，R表示非球面曲线方程式中的曲率半径，k表示非球面曲线方程式中的锥面系数，A2-A20则表示各表面第2-20阶非球面系数。此外，以下各实施例表格中数据的定义皆与本实施例的表一及表二的定义相同，在此不加赘述。
请参阅图1～图4，并结合表一和表二，本实施例提供的摄像光学镜头组通过设计第二透镜102的曲率、第一透镜101与第二透镜102之间的距离和第三透镜103的厚度等参数，只要满足上述关系式(1)～(6)，则可以组合而成一个形变量小以及整体画面品质达到高解析度与均匀度的摄像光学镜头组，大大提高了成像品质。
另外，一般镜头可视角，大概可以满足物理意义，当镜头越短时，其可拍摄视角就会越大，如今镜头越做越短，若可视角要保持固定，则会有难度，本实施例提供的摄像光学镜头组在光学总长度不变情况下，其可视角可以在65°～90°之间变化。
第二实施例
本实施例所提供的摄像光学镜头组，其基本结构和原理及产生的技术效果和第一实施例相同，为简要描述，本实施例部分未提及之处，可参考第一实施例中相应内容。请参阅图5～图8，并结合表三和表四，本实施例所提供的摄像光学镜头组与第二实施例的提供的摄像光学镜头组的区别在于具体参数不同，本实施例所提供的摄像光学镜头组的具体参数如下：
表三、第二实施例参数
表四、非球面系数
| 表面 | R1 | R2 | R3 | R4 |
| R | 1.212342886 | -5.620732612 | -3.535446564 | 5.314744101 |
| K | -1.28E+00 | 0.00E+00 | 0.00E+00 | -6.63E+00 |
| A2 | 0.00E+00 | 0.00E+00 | 0.00E+00 | 0.00E+00 |
| A4 | -6.90E-02 | -1.59E-01 | 5.47E-02 | 2.80E-01 |
| A6 | 2.67E+00 | -8.98E-01 | -1.25E+00 | 1.65E-02 |
| A8 | -3.62E+01 | -2.87E+00 | -2.21E-01 | -3.21E+00 |
| A10 | 2.78E+02 | 4.05E+01 | 2.83E+01 | 1.82E+01 |
| A12 | -1.32E+03 | -1.82E+02 | -1.22E+02 | -4.40E+01 |
| A14 | 3.87E+03 | 4.37E+02 | 2.62E+02 | 5.29E+01 |
| A16 | -6.86E+03 | -6.14E+02 | -3.16E+02 | -1.75E+01 |
| A18 | 6.71E+03 | 4.76E+02 | 2.06E+02 | -2.05E+01 |
| A20 | -2.78E+03 | -1.58E+02 | -5.36E+01 | 1.38E+01 |
| 表面 | R5 | R6 | R7 | R8 |
| R | -1.887979638 | -0.748702904 | 3.654379047 | 0.736867791 |
| K | 4.23E+00 | -6.05E+00 | 0.00E+00 | -5.97E+00 |
| A2 | 0.00E+00 | 0.00E+00 | 0.00E+00 | 0.00E+00 |
| A4 | 3.65E-01 | -5.47E-01 | -4.00E-01 | -2.80E-01 |
| A6 | -5.83E-01 | 2.50E+00 | 2.18E-01 | 2.76E-01 |
| A8 | 7.89E-01 | -8.41E+00 | -4.83E-02 | -2.65E-01 |
| A10 | 5.20E-01 | 1.93E+01 | 1.86E-02 | 2.02E-01 |
| A12 | -9.78E+00 | -2.92E+01 | -6.96E-02 | -1.15E-01 |
| A14 | 3.08E+01 | 2.80E+01 | 8.69E-02 | 4.59E-02 |
| A16 | -4.65E+01 | -1.61E+01 | -4.80E-02 | -1.19E-02 |
| A18 | 3.35E+01 | 5.00E+00 | 1.26E-02 | 1.77E-03 |
| A20 | -8.78E+00 | -6.47E-01 | -1.27E-03 | -1.14E-04 |
第三实施例
本实施例所提供的摄像光学镜头组，其基本结构和原理及产生的技术效果和第一实施例相同，为简要描述，本实施例部分未提及之处，可参考第一实施例中相应内容。请参阅图9～图12，并结合表五和表六，本实施例所提供的摄像光学镜头组与第一实施例的提供的摄像光学镜头组的区别在于具体参数不同，本实施例所提供的摄像光学镜头组的具体参数如下：
表五、第三实施例参数
表六、非球面系数
另外，表七为第一实施例、第二实施例以及第三实施例提供的摄像光学镜头组比较：
表七、三个实施例的比较
| 第一实施例 | 第二实施例 | 第三实施例 | |
| V1＝V3＝V4 | 56.03 | 56.037 | 56.037 |
| V2 | 26.64 | 26.6462 | 22.46501 |
| TC2 | 0.2902982 | 0.2959999 | 0.3044097 |
| TC3 | 0.4999212 | 0.4794796 | 0.5124547 |
| TC4 | 0.2867181 | 0.289 | 0.3658784 |
| FOV | 76 | 76 | 86 |
| TTL | 3.34 | 3.26 | 3.35 |
| F | 2.81 | 2.82 | 2.33 |
| f1 | 1.85 | 1.87 | 2.26 |
| f2 | -3.27 | -3.42 | -4.76 |
| f3 | 1.48 | 1.978 | 2.06 |
| (V1+V2)/(V3+V4)＜0.9000 | 0.7377 | 0.7378 | 0.7004 |
| (TC3/TC2)＜2.5 | 1.72209542 | 1.61986406 | 1.68343749 |
| (TC3/TC4)＜2.5 | 1.74359833 | 1.65909896 | 1.40061479 |
| AC1＜0.15 | 0.061 | 0.07 | 0.1 |
| (f/f3)-(f/f1)＜1.0 | 0.3797297 | -0.0823389 | 0.10009451 |
| 0.5000＜abso(f2/(f*f1)) | 0.6290276 | 0.64853795 | 0.903946219 |
表七中，abso表示绝对值。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指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。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种摄像光学镜头组，其特征在于，所述摄像光学镜头组中透镜总数为四片，由物侧至像侧依序包括：
一具正屈折力的第一透镜，其物侧表面为凸面，其像侧表面为凸面；
一具负屈折力的第二透镜，其物侧表面为凹面，其像侧表面为凹面；
一具正屈折力的第三透镜，其物侧表面为凹面，其像侧表面为凸面；
一具负屈折力的第四透镜，其物侧表面为凸面，其像侧表面为凹面；
其中，所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜以及所述第四透镜的表面皆为非球面；
所述摄像光学镜头组还包括至少一滤光元件，所述滤光元件设置于所述第四透镜与一成像面之间；
所述摄像光学镜头组的总焦距为f，所述第一透镜的焦距为f1，所述第二透镜的焦距为f2，所述第三透镜的焦距为f3，所述第一透镜与所述第二透镜之间的距离为AC1，所述第二透镜的中心厚度为TC2，所述第三透镜的中心厚度为TC3，所述第四透镜的中心厚度为TC4，其满足下列关系式：
AC1<0.15mm；
(f/f3)-(f/f1)≤0.10009451；
abso(f2/(f*f1))≥0.6290276；
1.12<TC3/TC2≤1.68343749；以及，
1<TC3/TC4≤1.40061479。
2.根据权利要求1所述的摄像光学镜头组，其特征在于，所述第一透镜的材料的阿贝数为V1，所述第二透镜的材料的阿贝数为V2，所述第三透镜的材料的阿贝数为V3，所述第四透镜的材料的阿贝数为V4，其满足以下关系式：(V1+V2)/(V3+V4)<0.9。
3.根据权利要求2所述的摄像光学镜头组，其特征在于，所述第二透镜采用折射率index>1.6的材料制成。
4.根据权利要求3所述的摄像光学镜头组，其特征在于，所述第一透镜、所述第三透镜以及所述第四透镜皆采用折射率index<1.56的材料制成。
5.根据权利要求4所述的摄像光学镜头组，其特征在于，所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜以及所述第四透镜皆采用塑料制成。
6.根据权利要求1所述的摄像光学镜头组，其特征在于，所述滤光元件为红外线滤光片。
7.根据权利要求6所述的摄像光学镜头组，其特征在于，所述红外线滤光片采用玻璃制成。
8.根据权利要求1所述的摄像光学镜头组，其特征在于，还包括光圈，所述光圈设置于物侧与所述第一透镜之间。
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