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，随着各种智能设备的兴起，小型化摄像光学镜头的需求日渐提高，且由于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便携的外型为发展趋势，因此，具备良好成像品质的小型化摄像光学镜头俨然成为目前市场上的主流。

为获得较佳的成像品质，多采用多片式透镜结构。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，无法满足大光圈、广角化设计要求。

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，还满足大光圈和广角化的设计要求。

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三片透镜，三片所述透镜自物侧至像侧依序为：第一透镜、第二透镜及第三透镜；

其中，所述摄像光学镜头的焦距为f，所述第二透镜的焦距为f2，所述第三透镜的焦距为f3，所述第二透镜的轴上厚度为d3，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，所述摄像光学镜头的光学总长为TTL，所述第二透镜的物侧面的中心曲率半径为R3，所述第二透镜的像侧面的中心曲率半径为R4，所述第三透镜的物侧面的中心曲率半径为R5，所述第三透镜的像侧面的中心曲率半径为R6，且满足下列关系式：

-9.50≤f2/f≤-1.50；

0.85≤f3/f≤1.05；

0.30≤d3/d4≤1.50；

0.20≤(R5+R6)/(R5-R6)≤0.90；

2.50≤(R3+R4)/(R3-R4)≤12.00；

0.15≤d5/TTL≤0.30。

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：

5.00≤d1/d2≤30.00。

优选地，所述第一透镜的焦距为f1，且满足下列关系式：

2.80≤f1/f≤7.50。

优选地，所述第一透镜具有正屈折力；所述第一透镜的物侧面于近轴处为凹面，其像侧面于近轴处为凸面；

所述第一透镜的物侧面的中心曲率半径为R1，所述第一透镜的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，且满足下列关系式：

-240.12≤(R1+R2)/(R1-R2)≤168.83；

0.05≤d1/TTL≤0.22。

优选地，所述第二透镜具有负屈折力；所述第二透镜的物侧面于近轴处为凸面，其像侧面于近轴处为凹面；

且满足下列关系式：

0.02≤d3/TTL≤0.13。

优选地，所述第三透镜具有正屈折力；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凸面。

优选地，所述摄像光学镜头的视场角FOV大于或等于74.00。

优选地，所述摄像光学镜头的光圈值FNO小于或等于1.30。

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：-48.94≤f12/f≤71.75。

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的同时,还满足大光圈和广角化的设计要求，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方式中的技术方案，下面将对实施方式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方式，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；

图13是本发明第四实施方式的摄像光学镜头的结构示意图；

图14是图13所示摄像光学镜头的轴向像差示意图；

图15是图13所示摄像光学镜头的倍率色差示意图；

图16是图13所示摄像光学镜头的场曲及畸变示意图；

图17是本发明第五实施方式的摄像光学镜头的结构示意图；

图18是图17所示摄像光学镜头的轴向像差示意图；

图19是图17所示摄像光学镜头的倍率色差示意图；

图20是图17所示摄像光学镜头的场曲及畸变示意图；

图21是对比实施方式的摄像光学镜头的结构示意图；

图22是图21所示摄像光学镜头的轴向像差示意图；

图23是图21所示摄像光学镜头的倍率色差示意图；

图24是图21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共包含三个透镜。具体的，摄像光学镜头10由物侧至像侧依序为：第一透镜L1、光圈S1、第二透镜L2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。

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。在其他可选的实施方式中，第一透镜L1、第二透镜L2及第三透镜L3也可以是其他材质。

定义摄像光学镜头10的焦距为f，定义第二透镜L2的焦距为f2，且满足下列关系式：-9.50≤f2/f≤-1.50。该关系式规定了第二透镜L2的焦距f2与摄像光学镜头10的焦距f的比值，通过合理分配摄像光学镜头10的焦距，使得摄像光学镜头10的具有较佳的成像品质和较低的敏感性。

摄像光学镜头10的焦距为f，定义第三透镜L3的焦距为f3，且满足下列关系式：0.85≤f3/f≤1.05。该关系式规定了第三透镜L3的焦距f3与摄像光学镜头10的焦距f的比值，在关系式范围内，可以在修正像差以保证成像品质的同时，还可以有效控制摄像光学镜头10的总长度。

定义第二透镜L2的轴上厚度为d3，定义第二透镜L2的像侧面到第三透镜L3的物侧面的轴上距离为d4，且满足下列关系式：0.30≤d3/d4≤1.50。该关系式规定了第二透镜L2的轴上厚度d3与第二透镜L2的像侧面到第三透镜L3的物侧面的轴上距离d4的比值，在关系式范围内，有助于压缩摄像光学镜头10的总长度。

定义第二透镜L2的物侧面的中心曲率半径为R3，定义第二透镜L2的像侧面的中心曲率半径为R4，满足下列关系式：2.50≤(R3+R4)/(R3-R4)≤12.00。该关系式规定了第二透镜L2的形状，在关系式范围内时，有利于减少暗角产生的可能性。

定义第三透镜L3的物侧面的中心曲率半径为R5，定义第三透镜L3的像侧面的中心曲率半径为R6，满足下列关系式：0.20≤(R5+R6)/(R5-R6)≤0.90，该关系式规定了第三透镜L3的形状，在关系式范围内，有利于缓和光线经过镜片的偏折程度，有效校正色差，并使色差|LC|≤1.0μm。

定义摄像光学镜头10的光学总长为TTL，定义第三透镜L3的轴上厚度为d5，满足下列关系式：0.15≤d5/TTL≤0.30，该关系式规定了第三透镜L3的轴上厚度d5和摄像光学镜头10的光学总长TTL的比值，在关系式范围内，有助于压缩摄像光学镜头10的总长。

定义第一透镜L2的轴上厚度为d1，定义第一透镜L2的像侧面到第二透镜L2的物侧面的轴上距离为d2，且满足下列关系式：5.00≤d1/d2≤30.00。该关系式规定了第一透镜L2的轴上厚度d1与第一透镜L2的像侧面到第二透镜L2的物侧面的轴上距离d2的比值，通过合理分配镜片间的空气间隔，有利于降低实际生产过程中的组装难度。

摄像光学镜头10的焦距为f，定义第一透镜L1的焦距为f1，且满足下列关系式：2.80≤f1/f≤7.50。该关系式规定了第一透镜L1的焦距f1与摄像光学镜头10的焦距f的比值。通过合理控制第一镜片L1的光焦距，有利于提高系统的光通量，可以使摄像光学镜头10的光圈值FNO≤1.30。

本实施方式中，第一透镜L1具有正屈折力；第一透镜L1的物侧面于近轴处为凹面，其像侧面于近轴处为凸面。在其他可选的实施方式中，第一透镜L1也可以具有负屈折力；第一透镜L1的物侧面和像侧面也可设置为其他凹、凸分布情况。

定义第一透镜L1的物侧面的中心曲率半径为R1，定义第一透镜L1的像侧面的中心曲率半径为R2，满足下列关系式：-240.12≤(R1+R2)/(R1-R2)≤168.83，通过合理控制第一透镜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-150.07≤(R1+R2)/(R1-R2)≤135.07。

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：0.05≤d1/TTL≤0.22。在关系式范围内，有利于实现超薄化。优选地，满足0.09≤d1/TTL≤0.17。

本实施方式中，第二透镜L2的物侧面于近轴处为凸面，其像侧面于近轴处为凹面；第二透镜L2具有负屈折力。在其他可选的实施方式中，第二透镜L2也可以具有正屈折力，第二透镜L2的物侧面和像侧面也可设置为其他凹、凸分布情况。

摄像光学镜头10的光学总长为TTL，第二透镜L2的轴上厚度为d3，满足下列关系式：0.02≤d3/TTL≤0.13，在关系式范围内，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，第三透镜L3的物侧面于近轴处为凸面，其像侧面于近轴处为凸面；第三透镜L3具有正屈折力。在其他可选的实施方式中，第三透镜L3也可以具有负屈折力，第三透镜L3的物侧面和像侧面也可设置为其他凹、凸分布情况。

本实施方式中，摄像光学镜头10的视场角FOV大于或等于74.00从而实现广角化。

本实施方式中，摄像光学镜头10的光圈值FNO小于或等于1.30，从而实现大光圈，摄像光学镜头成像性能好。

摄像光学镜头10的焦距为f，定义第一透镜L1与第二透镜L2的组合焦距为f12，且满足下列关系式：-48.94≤f12/f≤71.75。该关系式规定了第一透镜L1与第二透镜L2的组合焦距f12与摄像光学镜头10的焦距f的比值，由此，可消除摄像光学镜头的像差与歪曲，且可压制摄像光学镜头后焦距，维持影像镜片系统组小型化。优选地，-30.59≤f12/f≤57.4。

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；根据该摄像光学镜头10的特性，该摄像光学镜头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的物侧面到像面Si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，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：光学过滤片GF的物侧面的中心曲率半径；

R8：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Si的轴上距离；

nd：d线的折射率(d线为波长为940nm的绿光)；

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】

为方便起见，各个透镜面的非球面使用下述公式(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。

z＝(cr

4

其中,k是圆锥系数,A4、A6、A8、A10、A12、A14、A16是非球面系数，c是光学面中心处的曲率，r是非球面曲线上的点与光轴的垂直距离，z是非球面深度(非球面上距离光轴为r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)。

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】

【表4】

图2、图3分别示出了波长为920nm、940nm及960nm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940nm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25示出各实施例一、二、三、四、五以及对比实施方式中各种数值与关系式中已规定的参数所对应的值。

如表25所示，第一实施方式满足各关系式。

在本实施方式中，摄像光学镜头10的入瞳直径ENPD为1.320mm，全视场像高IH为1.320mm，对角线方向的视场角FOV为84.98°，摄像光学镜头10能够满足大光圈和广角化的设计要求，且具有良好的光学性能。

(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所示为本发明第二实施方式的摄像光学镜头20。

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】

【表8】

图6、图7分别示出了波长为920nm、940nm及960nm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940nm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。

如表25所示，第二实施方式满足各关系式。

在本实施方式中，摄像光学镜头20的入瞳直径ENPD为1.465mm，全视场像高IH为1.320mm，对角线方向的视场角FOV为74.83°，摄像光学镜头20能够满足大光圈和广角化的设计要求，且具有良好的光学性能。

(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所示为本发明第三实施方式的摄像光学镜头30。

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】

图10、图11分别示出了波长为920nm、940nm及960nm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940nm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。

如表25所示，第三实施方式满足各关系式。

在本实施方式中，摄像光学镜头30的入瞳直径ENPD为1.311mm，全视场像高IH为1.320mm，对角线方向的视场角FOV为82.97°，摄像光学镜头30能够满足大光圈和广角化的设计要求，且具有良好的光学性能。

(第四实施方式)

第四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13所示为本发明第四实施方式的摄像光学镜头40。

表13、表14示出本发明第四实施方式的摄像光学镜头40的设计数据。

【表13】

表14示出本发明第四实施方式的摄像光学镜头40中各透镜的非球面数据。

【表14】

表15、表16示出本发明第四实施方式的摄像光学镜头40中各透镜的反曲点以及驻点设计数据。

【表15】

【表16】

图14、图15分别示出了波长为920nm、940nm及960nm的光经过第四实施方式的摄像光学镜头40后的轴向像差以及倍率色差示意图。

图16则示出了波长为940nm的光经过第四实施方式的摄像光学镜头40后的场曲及畸变示意图。图16的场曲S是弧矢方向的场曲，T是子午方向的场曲。

如表25所示，第四实施方式满足各关系式。

在本实施方式中，摄像光学镜头40的入瞳直径ENPD为1.265mm，全视场像高IH为1.320mm，对角线方向的视场角FOV为84.58°，摄像光学镜头40能够满足大光圈和广角化的设计要求，且具有良好的光学性能。

(第五实施方式)

第五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17所示为本发明第五实施方式的摄像光学镜头50。

表17、表18示出本发明第五实施方式的摄像光学镜头50的设计数据。

【表17】

表18示出本发明第五实施方式的摄像光学镜头50中各透镜的非球面数据。

【表18】

表19、表20示出本发明第五实施方式的摄像光学镜头50中各透镜的反曲点以及驻点设计数据。

【表19】

【表20】

图18、图19分别示出了波长为920nm、940nm及960nm的光经过第五实施方式的摄像光学镜头50后的轴向像差以及倍率色差示意图。

图20则示出了波长为940nm的光经过第五实施方式的摄像光学镜头50后的场曲及畸变示意图。图20的场曲S是弧矢方向的场曲，T是子午方向的场曲。

如表25所示，第五实施方式满足各关系式。

在本实施方式中，摄像光学镜头50的入瞳直径ENPD为1.382mm，全视场像高IH为1.320mm，对角线方向的视场角FOV为76.40°，摄像光学镜头50能够满足大光圈和广角化的设计要求，且具有良好的光学性能。

(对比实施方式)

对比实施方式的符号含义与第一实施方式相同，以下只列出不同点。

图21所示为对比实施方式的摄像光学镜头60。

表21、表22示出对比实施方式的摄像光学镜头60的设计数据。

【表21】

表22示出对比实施方式的摄像光学镜头60中各透镜的非球面数据。

【表22】

表23、表24示出对比实施方式的摄像光学镜头60中各透镜的反曲点以及驻点设计数据。

【表23】

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【表24】

图22、图23分别示出了波长为920nm、940nm及960nm的光经过对比实施方式的摄像光学镜头60后的轴向像差以及倍率色差示意图。

图24则示出了波长为940nm的光经过对比实施方式的摄像光学镜头60后的场曲及畸变示意图。图24的场曲S是弧矢方向的场曲，T是子午方向的场曲。

以下表25按照上述关系式列出了对比实施方式中对应各关系式的数值。显然，对比实施方式的摄像光学镜头60不满足上述的关系式-9.50≤f2/f≤-1.50。

在对比实施方式中，摄像光学镜头60的入瞳直径ENPD为1.199mm，全视场像高IH为1.320mm，对角线方向的视场角FOV为86.62°，摄像光学镜头60的像差没有充分补正，光学性能不够优秀。

【表25】

其中，FOV：是指摄像光学镜头的对角线方向的视场角。

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。