摄像光学镜头的制作方法

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（chargecoupleddevice,ccd）或互补性氧化金属半导体器件（complementarymetal-oxidesemiconductorsensor,cmossensor）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，传统搭载于手机相机的镜头多采用三片式透镜结构。然而，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，四片式透镜结构逐渐出现在镜头设计当中，常见的四片式透镜虽然已经具有较好的光学性能，但是其焦距分配、透镜间距、透镜形状和色散系数设置仍然具有一定的不合理性，导致透镜结构无法满足具有良好光学性能的同时，满足长焦距和超薄化的设计要求。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种摄像光学镜头，其在具有良好光学性能的同时，满足长焦距和超薄化的设计要求。

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，由物侧至像侧依序包括：具有正屈折力的第一透镜、具有负屈折力的第二透镜、具有负屈折力的第三透镜及具有正屈折力的第四透镜；

所述第一透镜的阿贝数为v1，所述第四透镜的阿贝数为v4，所述摄像光学镜头整体的焦距为f，所述第二透镜的焦距为f2，所述第三透镜的焦距为f3，所述第四透镜的物侧面的曲率半径为r7，所述第四透镜的像侧面的曲率半径为r8，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：

2.70≤v1/v4≤4.30；

-1.20≤f2/f≤-0.50；

-0.80≤f3/f≤-0.30；

-10.00≤(r7+r8)/(r7-r8)≤-2.00；

3.00≤d4/d5≤10.00。

优选地，所述第二透镜的物侧面的曲率半径为r3，所述第二透镜的轴上厚度为d3，且满足下列关系式：

r3/d3≤-15.00。

优选地，所述第一透镜的物侧面的曲率半径为r1，所述第一透镜的像侧面的曲率半径为r2，且满足下列关系式：

-1.00≤r1/r2≤0。

优选地，所述第一透镜的焦距为f1，所述第一透镜的物侧面的曲率半径为r1，所述第一透镜的像侧面的曲率半径为r2，所述第一透镜的轴上厚度为d1，所述摄像光学镜头整体的光学总长为ttl，且满足下列关系式：

0.19≤f1/f≤0.71；

-1.98≤(r1+r2)/(r1-r2)≤0；

0.08≤d1/ttl≤0.25。

优选地，所述第二透镜的物侧面的曲率半径为r3，所述第二透镜的像侧面的曲率半径为r4，所述第二透镜的轴上厚度为d3，所述摄像光学镜头整体的光学总长为ttl，且满足下列关系式：

-2.46≤(r3+r4)/(r3-r4)≤1.50；

0.02≤d3/ttl≤0.10。

优选地，所述第三透镜的物侧面的曲率半径为r5，所述第三透镜的像侧面的曲率半径为r6，所述摄像光学镜头整体的光学总长为ttl，且满足下列关系式：

-6.22≤(r5+r6)/(r5-r6)≤0.41；

0.01≤d5/ttl≤0.07。

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：

0.24≤f4/f≤2.73；

0.02≤d7/ttl≤0.11。

优选地，所述摄像光学镜头的光学总长为ttl，且满足下列关系式：

f/ttl≥1.06。

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：

0.33≤f12/f≤1.18。

优选地，所述第一透镜为玻璃材质。

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，且具有长焦距和超薄化的特性，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。

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：光圈s1、第一透镜l1、第二透镜l2、第三透镜l3以及第四透镜l4。本实施方式中，优选的，在第四透镜l4和像面si之间设置有玻璃平板gf等光学元件，其中玻璃平板gf可以是玻璃盖板，也可以是光学过滤片（filter），当然在其他可实施方式中，玻璃平板gf还可以设置在其他位置。

本实施方式中，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具有负屈折力，第四透镜l4具有正屈折力。

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。

在此，定义第一透镜l1的阿贝数v1，第四透镜l4的阿贝数v4，摄像光学镜头10整体的焦距为f，第二透镜l2的焦距为f2，第三透镜l3的焦距为f3，第四透镜l4的物侧面的曲率半径为r7，第四透镜l4的像侧面的曲率半径为r8，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，第三透镜l3的轴上厚度为d5，满足下列关系式：

2.70≤v1/v4≤4.30（1）

-1.20≤f2/f≤-0.50（2）

-0.80≤f3/f≤-0.30（3）

-10.00≤(r7+r8)/(r7-r8)≤-2.00（4）

3.00≤d4/d5≤10.00（5）

关系式（1）规定了第一透镜l1和第四透镜l4色散系数的比值，在关系式范围内可以有效减小像差。

关系式（2）规定了第二透镜l2的焦距f2与系统总焦距f的比值，可以有效地平衡系统的球差以及场曲量。

关系式（3）规定了第三透镜l3的焦距f3与系统总焦距f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。

关系式（4）规定了第四透镜l4的形状，在关系式范围内时，随着超薄化的发展，有利于补正轴外画角的像差。

关系式（5）规定了第二透镜l2像侧面和第三透镜l3物侧面之间的轴上距离d4与第三透镜l3的轴上厚度d5的比值，在关系式范围内，有助于压缩光学系统总长，实现超薄化效果。

定义第二透镜l2的物侧面的曲率半径为r3，第二透镜l2的轴上厚度为d3，且满足下列关系式：r3/d3≤-15.00。该关系式规定了第二透镜l2的物侧面的曲率半径r3与第二透镜l2的轴上厚度d3的比值，在关系式范围内，有助于提高光学系统性能。

定义第一透镜l1的物侧面的曲率半径为r1，第一透镜l1的像侧面的曲率半径为r2，且满足下列关系式：-1.00≤r1/r2≤0。该关系式规定了第一透镜l1的形状，在关系式范围内，可以缓和光线经过镜片的偏折程度，有效减小像差。

本实施方式中，所述第一透镜l1的物侧面于近轴处为凸面，像侧面于近轴处为凸面。

摄像光学镜头10整体的焦距为f，定义第一透镜l1的焦距为f1，且满足下列关系式：0.19≤f1/f≤0.71。该关系式规定了第一透镜l1的焦距与系统总焦距f的比值，在规定的范围内，第一透镜l1具有适当的正屈折力，有利于减小系统像差，同时有利于镜头向超薄化发展。优选地，满足0.30≤f1/f≤0.57。

第一透镜l1的物侧面的曲率半径为r1，第一透镜l1的像侧面的曲率半径为r2，且满足下列关系式：-1.98≤(r1+r2)/(r1-r2)≤0。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-1.24≤(r1+r2)/(r1-r2)≤0。

定义第一透镜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≤0.25。在关系式范围内，有利于实现超薄化。优选地，满足0.12≤d1/ttl≤0.20。

本实施方式中，所述第二透镜l2的物侧面于近轴处为凹面，像侧面于近轴处为凹面。

定义第二透镜l2的物侧面的曲率半径为r3，第二透镜l2的像侧面的曲率半径为r4，满足下列关系式：-2.46≤(r3+r4)/(r3-r4)≤1.50。该关系式规定了第二透镜l2的形状，在关系式范围内时，随着镜头向超薄化发展，有利于补正轴上色像差问题。优选地，满足-1.54≤(r3+r4)/(r3-r4)≤1.20。

摄像光学镜头10的光学总长为ttl，定义第二透镜l2的轴上厚度为d3，满足下列关系式：0.02≤d3/ttl≤0.10。在关系式范围内，有利于实现超薄化。优选地，满足0.03≤d3/ttl≤0.08。

本实施方式中，所述第三透镜l3的物侧面于近轴处为凹面，像侧面于近轴处为凸面。

定义第三透镜l3的物侧面的曲率半径为r5，第三透镜l3的像侧面的曲率半径为r6，满足下列关系式：-6.22≤(r5+r6)/(r5-r6)≤0.41。该关系式规定了第三透镜l3的形状，有利于第三透镜l3成型，在关系式规定范围内，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-3.89≤(r5+r6)/(r5-r6)≤0.33。

第三透镜l3的轴上厚度为d5，摄像光学镜头10的光学总长为ttl，满足下列关系式：0.01≤d5/ttl≤0.07，在关系式范围内，有利于实现超薄化。优选地，满足0.02≤d5/ttl≤0.06。

本实施方式中，所述第四透镜l4的物侧面于近轴处为凸面，像侧面于近轴处为凹面。

摄像光学镜头10整体的焦距为f，定义第四透镜l4的焦距为f4，满足下列关系式：0.24≤f4/f≤2.73，通过正光焦度的合理分配，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0.39≤f4/f≤2.18。

摄像光学镜头10的光学总长为ttl，定义第四透镜l4的轴上厚度为d7，满足下列关系式：0.02≤d7/ttl≤0.11。在关系式范围内，有利于实现超薄化。优选地，0.03≤d7/ttl≤0.09。

本实施方式中，摄像光学镜头10整体的焦距为f，摄像光学镜头10的光学总长为ttl，满足下列关系式：f/ttl≥1.06，从而实现超薄化。本实施方式中，摄像光学镜头10整体的焦距为f，第一透镜l1与第二透镜l2的组合焦距为f12，满足下列关系式：0.33≤f12/f≤1.18。在关系式范围内，可消除摄像光学镜头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0.52≤f12/f≤0.94。

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，能够满足长焦距和超薄化的设计要求；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。

优选地，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】

上表中各符号的含义如下。

r：透镜中心处的曲率半径；

s1：光圈；

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：第四透镜l4的物侧面的曲率半径；

r8：第四透镜l4的像侧面的曲率半径；

r9：玻璃平板gf的物侧面的曲率半径；

r10：玻璃平板gf的像侧面的曲率半径；

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：玻璃平板gf的轴上厚度；

d10：玻璃平板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550nm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；

nd4：第四透镜l4的d线的折射率；

ndg：玻璃平板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：玻璃平板gf的阿贝数。

表2示出了本发明第一实施方式提供的摄像光学镜头10的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。

y=(x²/r)/{1+[1-(1+k)(x²/r²)]^1/2}+a4x⁴+a6x⁶+a8x⁸+a10x¹⁰+a12x¹²+a14x¹⁴+a16x¹⁶（6）

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)。

需要说明的是，本实施方式中各透镜的非球面优选的使用上述关系式（6）所示的非球面，但是，上述关系式（6）的具体形式仅为一个示例，实际上，并不限于关系式（6）中表示的非球面多项式形式。

表3示出本发明实施例的摄像光学镜头10中各透镜的反曲点设计数据。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。

【表3】

图2、图3分别示出了波长为650nm、610nm、555nm、510nm、470nm和430nm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16示出了各实例1、2、3、4中各种数值与关系式中已规定的参数所对应的值。

如表16所示,第一实施方式满足各关系式。

在本实施方式中，所述摄像光学镜头10的入瞳直径enpd为3.442mm，全视场像高ih为2.040mm，对角线方向的视场角fov为19.60°，所述摄像光学镜头10满足长焦距和超薄化的设计要求，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）

图5是第二实施方式中摄像光学镜头20的结构示意图，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。

在本实施方式中，第一透镜l1为玻璃材质，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。

表4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4】

表5示出了本发明第二实施方式的摄像光学镜头20的各透镜的非球面数据。

【表5】

表6、表7示出本发明实施例的摄像光学镜头20中各透镜的反曲点以及驻点设计数据。“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20光轴的垂直距离。

【表6】

【表7】

图6、图7分别示出了波长为650nm、610nm、555nm、510nm、470nm和430nm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，图8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16示出了各实例1、2、3、4中各种数值与关系式中已规定的参数所对应的值。

如表16所示,第二实施方式满足各关系式。

在本实施方式中，所述摄像光学镜头20的入瞳直径enpd为3.441mm，全视场像高ih为2.040mm，对角线方向的视场角fov为19.59°，所述摄像光学镜头20满足长焦距和超薄化的设计要求，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）

图9是第三实施方式中摄像光学镜头30的结构示意图，第三实施方式与第一实施方式基本相同。

表8示出了本发明第三实施方式的摄像光学镜头30的设计数据。

【表8】

表9示出了本发明第三实施方式的摄像光学镜头30的各透镜的非球面数据。

【表9】

表10、表11示出本发明实施例的摄像光学镜头30中各透镜的反曲点以及驻点设计数据。“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30光轴的垂直距离。

【表10】

【表11】

图10、图11分别示出了波长为650nm、610nm、555nm、510nm、470nm和430nm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，图12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16示出了各实例1、2、3、4中各种数值与关系式中已规定的参数所对应的值。

如表16所示,第三实施方式满足各关系式。

在本实施方式中，所述摄像光学镜头30的入瞳直径enpd为3.441mm，全视场像高ih为2.040mm，对角线方向的视场角fov为19.77°，所述摄像光学镜头30满足长焦距和超薄化的设计要求，其轴上、轴外色像差被充分补正，且具有优秀的光学特征。

（第四实施方式）

图13是第四实施方式中摄像光学镜头40的结构示意图，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。

其中，本实施方式中，第二透镜l2的像侧面于近轴处为凸面，第三透镜l3的像侧面于近轴处为凹面。

在本实施方式中，第一透镜l1为玻璃材质，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。

表12示出了本发明第四实施方式的摄像光学镜头40的设计数据。

【表12】

表13示出了本发明第四实施方式的摄像光学镜头40的各透镜的非球面数据。

【表13】

表14、表15示出本发明实施例的摄像光学镜头40中各透镜的反曲点以及驻点设计数据。“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40光轴的垂直距离。

【表14】

【表15】

图14、图15分别示出了波长为650nm、610nm、555nm、510nm、470nm和430nm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555nm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。

后出现的表16示出了各实例1、2、3、4中各种数值与关系式中已规定的参数所对应的值。

如表16所示,第四实施方式满足各关系式。

在本实施方式中，所述摄像光学镜头30的入瞳直径enpd为3.441mm，全视场像高ih为2.040mm，对角线方向的视场角fov为19.42°，所述摄像光学镜头40满足长焦距和超薄化的设计要求，其轴上、轴外色像差被充分补正，且具有优秀的光学特征。

以下表16按照上述关系式列出了第一实施方式、第二实施方式、第三实施方式、第四实施方式中对应各关系式的数值，以及其他相关参数的取值。

【表16】

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。