CN111077642B

CN111077642B - 摄像光学镜头

Info

Publication number: CN111077642B
Application number: CN201911335782.3A
Authority: CN
Inventors: 李晚侠
Original assignee: Chengrui Optics Changzhou Co Ltd
Current assignee: Chengrui Optics Changzhou Co Ltd
Priority date: 2019-12-23
Filing date: 2019-12-23
Publication date: 2021-09-24
Anticipated expiration: 2039-12-23
Also published as: CN111077642A

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包括三个透镜。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】

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】

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】

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】

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	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】

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】

	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

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三片透镜，所述三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；所述第一透镜的物侧面于近轴处为凸面，其像侧面于近轴处为凹面；所述第二透镜的物侧面于近轴处为凹面，其像侧面于近轴处为凸面；所述第三透镜的物侧面于近轴处为凸面，其像侧面于近轴处为凹面；

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。