CN111077642A - 摄像光学镜头 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及光学镜头领域，公开了一种摄像光学镜头，该摄像光学镜头，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；且满足下列关系式：0.70≤f1/f≤1.00；‑180.00≤(R5+R6)/(R5‑R6)≤‑50.00；3.00≤f3/f≤5.00；1.50≤d1/d2≤3.30；0.10≤d3/TTL≤0.30；‑0.70≤f2/f3≤‑0.35。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 Device,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，并且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，三片式透镜结构逐渐出现在镜头设计当中,常见的三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摄像光学镜头，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；
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，所述第三透镜的焦距为f3，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，所述第二透镜的轴上厚度为d3，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，所述摄像光学镜头的光学总长为TTL，且满足下列关系式：0.70≤f1/f≤1.00；-180.00≤(R5+R6)/(R5-R6)≤-50.00；3.00≤f3/f≤5.00；1.50≤d1/d2≤3.30；0.10≤d3/TTL≤0.30；-0.70≤f2/f3≤-0.35。
优选地，所述第二透镜的像侧面到所述第三透镜的物侧面的轴上距离为d4，所述第三透镜的轴上厚度为d5，且满足下列关系式：0.60≤d4/d5≤1.50。
优选地，所述第一透镜像侧面的曲率半径为R2，且满足下列关系式：0.70≤R2/f≤0.95。
优选地，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，且满足下列关系式：-4.67≤(R1+R2)/(R1-R2)≤-1.49；0.08≤d1/TTL≤0.24。
优选地，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，且满足下列关系式：-4.40≤f2/f≤-1.26；-5.40≤(R3+R4)/(R3-R4)≤-1.67。
优选地，所述第三透镜的轴上厚度为d5，且满足下列关系式：0.03≤d5/TTL≤0.30。
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：0.61≤f12/f≤2.20。
优选地，所述摄像光学镜头的像高为IH，且满足下列关系式：TTL/IH≤1.80。
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，所述摄像光学镜头的光圈F数为FNO，且满足下列关系式：FNO≤2.47。
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是本发明第一实施方式的摄像光学镜头的结构示意图；
图2是图1所示摄像光学镜头的轴向像差示意图；
图3是图1所示摄像光学镜头的倍率色差示意图；
图4是图1所示摄像光学镜头的场曲及畸变示意图；
图5是本发明第二实施方式的摄像光学镜头的结构示意图；
图6是图5所示摄像光学镜头的轴向像差示意图；
图7是图5所示摄像光学镜头的倍率色差示意图；
图8是图5所示摄像光学镜头的场曲及畸变示意图；
图9是本发明第三实施方式的摄像光学镜头的结构示意图；
图10是图9所示摄像光学镜头的轴向像差示意图；
图11是图9所示摄像光学镜头的倍率色差示意图；
图12是图9所示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)
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包括六个透镜。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以及第三透镜L3。第三透镜L3和像面Si之间可设置有光学过滤片(filter)GF等光学元件。
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。
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：0.70≤f1/f≤1.00，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。优选地，满足0.72≤f1/f≤0.98。
定义所述第三透镜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：-180.00≤(R5+R6)/(R5-R6)≤-50.00，规定了第三透镜的形状，在此范围外时，随着超薄广角化的发展，很难补正轴外画角的像差等问题。优选地，满足-176.39≤(R5+R6)/(R5-R6)≤-51.33。
定义所述摄像光学镜头10的焦距为f，所述第三透镜L3的焦距为f3，满足下列关系式：3.00≤f3/f≤5.00，规定了第三透镜焦距与系统总焦距的比值，通过焦距的合理分配，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：1.50≤d1/d2≤3.30，规定了第一透镜厚度与第一第二透镜间空气间隔的比值，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：0.10≤d3/TTL≤0.30，规定了第二透镜厚度与系统光学总长的比值，在此条件范围内，有利于实现超薄化。
定义所述第二透镜L2的焦距为f2，所述第三透镜L3的焦距为f3，满足下列关系式：-0.70≤f2/f3≤-0.35，规定了第二、第三透镜焦距的比值，通过焦距的合理分配，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-0.69≤f2/f3≤-0.37。
定义所述第二透镜L2的像侧面到所述第三透镜L3的物侧面的轴上距离为d4，所述第三透镜L3的轴上厚度为d5，满足下列关系式：0.60≤d4/d5≤1.50，规定了第二第三透镜间空气间隔与第三透镜厚度的比值，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。优选地，满足0.62≤d4/d5≤1.46。
定义所述摄像光学镜头10的焦距为f，所述第一透镜L1像侧面的曲率半径为R2，满足下列关系式：0.70≤R2/f≤0.95，规定了第一透镜像侧面曲率半径与系统总焦距的比值，在条件式范围内有助于提高光学系统性能。
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：-4.67≤(R1+R2)/(R1-R2)≤-1.49，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-2.92≤(R1+R2)/(R1-R2)≤-1.86。
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：0.08≤d1/TTL≤0.24，在条件式范围内，有利于实现超薄化。优选地，满足0.12≤d1/TTL≤0.19。
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：-4.40≤f2/f≤-1.26，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。优选地，满足-2.75≤f2/f≤-1.58。
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：-5.40≤(R3+R4)/(R3-R4)≤-1.67，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-3.38≤(R3+R4)/(R3-R4)≤-2.09。
定义所述第三透镜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：0.03≤d5/TTL≤0.30，在条件式范围内，有利于实现超薄化。优选地，满足0.05≤d5/TTL≤0.24。
定义所述摄像光学镜头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：0.61≤f12/f≤2.20，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。优选地，满足0.97≤f12/f≤1.76。
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，且满足下列关系式：TTL/IH≤1.80，从而实现超薄化。
本实施方式中，所述摄像光学镜头10的视场角为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的光圈F数FNO小于或等于2.47，大光圈，成像性能好。优选地，满足FNO≤2.43。
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】
Figure BDA0002330886690000081
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：光学过滤片GF的物侧面的曲率半径；
R8：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的像侧面到光学过滤片GF的物侧面的轴上距离；
d7：光学过滤片GF的轴上厚度；
d8：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；
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；
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】
Figure BDA0002330886690000091
Figure BDA0002330886690000101
其中，k是圆锥系数，A4、A6、A8、A10、A12、A14、A16是非球面系数。
IH：像高
y＝(x2/R)/[1+{1-(k+1)(x2/R2)}1/2]+A4x4+A6x6+A8x8+A10x10+A12x12+A14x14+A16x16 (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。“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 0.595
P1R2 1 0.395
P2R1 0
P2R2 3 0.595 0.755 0.785
P3R1 2 0.325 1.005
P3R2 2 0.405 1.415
【表4】
Figure BDA0002330886690000102
Figure BDA0002330886690000111
图2、图3分别示出了波长为650nm、610nm、550nm、510nm、470nm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550nm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为0.998mm，全视场像高为1.75mm，对角线方向的视场角为72.00°，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)
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。
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】
Figure BDA0002330886690000112
Figure BDA0002330886690000121
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】
Figure BDA0002330886690000122
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 1 0.555
P1R2 1 0.325
P2R1 0
P2R2 3 0.525 0.645 0.675
P3R1 3 0.325 1.035 1.265
P3R2 2 0.405 1.475
【表8】
驻点个数 驻点位置1
P1R1 0
P1R2 1 0.425
P2R1 0
P2R2 0
P3R1 1 0.685
P3R2 1 0.845
图6、图7分别示出了波长为650nm、610nm、550nm、510nm、470nm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550nm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为0.955mm，全视场像高为1.75mm，对角线方向的视场角为73.80°，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。
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】
Figure BDA0002330886690000131
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】
Figure BDA0002330886690000132
Figure BDA0002330886690000141
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】
反曲点个数 反曲点位置1 反曲点位置2
P1R1 0
P1R2 1 0.395
P2R1 1 0.395
P2R2 1 0.545
P3R1 2 0.385 1.195
P3R2 1 0.445
【表12】
驻点个数 驻点位置1
P1R1 0
P1R2 0
P2R1 0
P2R2 0
P3R1 1 0.855
P3R2 1 0.955
图10、图11分别示出了波长为650nm、610nm、550nm、510nm、470nm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550nm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为1.072mm，全视场像高为1.750mm，对角线方向的视场角为67.60°，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。
【表13】
参数及条件式 实施例1 实施例2 实施例3
f1/f 0.89 0.95 0.74
(R5+R6)/(R5-R6) -171.17 -52.66 -172.78
f3/f 4.46 3.02 5.00
d1/d2 1.67 1.51 3.23
d3/TTL 0.18 0.11 0.29
f2/f3 -0.49 -0.67 -0.38
f 2.395 2.293 2.574
f1 2.123 2.179 1.905
f2 -5.270 -4.631 -4.883
f3 10.675 6.916 12.869
f12 3.146 3.361 3.131
Fno 2.40 2.40 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。

Claims (10)

1.一种摄像光学镜头，其特征在于，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；
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，所述第三透镜的焦距为f3，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，所述第二透镜的轴上厚度为d3，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，所述摄像光学镜头的光学总长为TTL，且满足下列关系式：
0.70≤f1/f≤1.00；
-180.00≤(R5+R6)/(R5-R6)≤-50.00；
3.00≤f3/f≤5.00；
1.50≤d1/d2≤3.30；
0.10≤d3/TTL≤0.30；
-0.70≤f2/f3≤-0.35。
2.根据权利要求1所述的摄像光学镜头，其特征在于，所述第二透镜的像侧面到所述第三透镜的物侧面的轴上距离为d4，所述第三透镜的轴上厚度为d5，且满足下列关系式：
0.60≤d4/d5≤1.50。
3.根据权利要求1所述的摄像光学镜头，其特征在于，所述第一透镜像侧面的曲率半径为R2，且满足下列关系式：
0.70≤R2/f≤0.95。
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，且满足下列关系式：
-4.67≤(R1+R2)/(R1-R2)≤-1.49；
0.08≤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，且满足下列关系式：
-4.40≤f2/f≤-1.26；
-5.40≤(R3+R4)/(R3-R4)≤-1.67。
6.根据权利要求1所述的摄像光学镜头，其特征在于，所述第三透镜的轴上厚度为d5，且满足下列关系式：
0.03≤d5/TTL≤0.30。
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：
0.61≤f12/f≤2.20。
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像高为IH，且满足下列关系式：TTL/IH≤1.80。
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视场角为FOV，且满足下列关系式：FOV≥67°。
10.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数为FNO，且满足下列关系式：FNO≤2.47。
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