CN102985864A - 超广角光学透镜系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及超广角光学透镜系统，其为了各种电子设备和车辆而减小尺寸和重量并且提高清晰度，同时能够获得令人满意的光学性能、适当的宽视场角并且展现高图像质量和宽图像数据，从而减小图像的畸变。

Description

超广角光学透镜系统
技术领域
根据本发明的示例性实施例的教导通常涉及超广角光学透镜系统，并且更特别地涉及被配置成通过在光轴上布置六透镜构造来实现超广角的超广角光学透镜系统。
背景技术
最近，包括移动通信终端、个人计算机、膝上型计算机、PDA的各种电子设备以及车辆具有被安装在其中的相机以显示、存储、传输或者拍摄图像数据以及执行在线聊天。
随着移动通信终端变薄或者计算机或者膝上型计算机尺寸变小，要求相机在尺寸和重量上减小并且展现高图像质量。被安装和被用于这些电子设备的数码相机需要变得更小和更轻以使得不阻隔使用者的视野以及损害外观。
另外，具有较小尺寸和较轻重量以及高清晰度的这样的相机应具有宽视角以尽可能地获得宽的图像数据。结果，已经积极地进行了在减小相机尺寸的同时通过减小焦距来保持用于宽图像数据的宽视场角、高清晰度以及稳定的光学性能的尝试。然而，这些尝试已经导致广角镜头的畸变的恶化。
发明内容
技术问题
本发明的目的是为了提供超广角光学透镜系统，其为了各种电子设备和车辆而减小尺寸和重量并且提高清晰度，同时能够获得令人满意的光学性能、适当的宽视场角并且展现高图像质量和宽图像数据，从而减小图像的畸变。
要通过本发明解决的技术问题不限于上述，并且本领域的技术人员从下面的描述中将会清楚地理解至此没有提出的任何其它的技术问题。
技术方案
本发明的目的是为了全部或部分地解决上述问题和/或缺点中的至少一个或多个以及至少提供在下文中描述的优点。为了全部地或部分地实现至少上述目的，并且根据本发明的目的，如所实现和广泛描述的，并且在本发明的一个一般方面中，提供了一种超广角光学透镜系统，该超广角光学透镜系统关于光轴在物体和成像表面之间顺序地布置有多个透镜，该超广角光学透镜系统包括：第一透镜，该第一透镜具有负折射光焦度；第二透镜，该第二透镜具有负折射光焦度；第三透镜，该第三透镜具有负折射光焦度；第四透镜，该第四透镜具有正折射光焦度；第五透镜，该第五透镜具有负折射光焦度；以及第六透镜，该第六透镜具有负折射光焦度，其中该透镜中的每一个可满足下述的条件表达式1：
0.30<Y/(f×tanθd)<0.60
其中，θd表示光学系统的最大半视场角，Y表示最大像高度（mm），并且f表示光学系统的焦距（mm）。
优选地，透镜中的每一个可满足下述条件表达式2：
3.0<θd/TL<9.0
其中，θd表示光学系统的最大半视场角，并且TL表示从离物体侧最近的透镜的物体侧表面到成像表面的距离。
优选地，第四和第五透镜形成一个透镜组，第四和第五透镜被胶合在一起或者被相互隔开预定的距离。
优选地，超广角光学透镜系统进一步包括孔径光阑，该孔径光阑被设置在第三和第四透镜之间以调节光量。
优选地，第一透镜的物体侧表面的曲率半径大于上侧表面的曲率半径。
优选地，第三透镜的上侧表面的曲率半径大于物体侧表面的曲率半径。
优选地，第二透镜的两个表面中的至少一个由非球面形成。
优选地，第六透镜的两个表面中的至少一个由非球面形成。
优选地，超广角光学透镜系统进一步包括位于第六透镜和成像表面之间的IR（红外）滤光器。
优选地，超广角光学透镜系统进一步包括位于第六透镜和成像表面之间的覆盖玻璃。
优选地，第一透镜具有带有凸物体侧表面的弯月形状。
优选地，第三透镜具有带有凸上侧的弯月形状。
优选地，第四透镜的两个表面均为凸形。
优选地，第五透镜的两个表面均为凹形。
优选地，第六透镜的两个表面均为凸形。
优选地，第一透镜的物体侧表面的曲率半径大于上侧表面的曲率半径。
优选地，第三透镜的上侧表面的曲率半径大于物体侧表面的曲率半径。
优选地，第二和第六透镜是塑料透镜。
优选地，第四和第五透镜形成一个透镜组，第四和第五透镜被胶合在一起或者相互隔开预定的距离。
优选地，超广角光学透镜系统进一步包括孔径光阑，该孔径光阑被设置在第三和第四透镜之间以调节光量。
有益效果
根据本发明的超广角光学透镜系统具有的有益效果在于，其为了各种电子设备和车辆而减小了尺寸和重量并且提高了清晰度，同时能够获得令人满意的光学性能、适当的宽视场角并且展现高图像质量和宽图像数据，从而减小图像的畸变。
附图说明
通过结合附图考虑下面的详细描述能够容易地理解本发明的教导，并且在附图中，为了描述，透镜的厚度、尺寸、以及形状略被夸大。特别地，在附图中示出的球形或者非球面形仅是示例并且本发明不限于此，其中：
图1是图示根据本发明的示例性实施例的透镜构造的图；
图2是图示根据本发明的示例性实施例的各个透镜表面的透镜数据的图；
图3是图示根据本发明的示例性实施例的非球面的非球面系数的图；
图4图形化地图示根据本发明的示例性实施例的球面像差的图；
图5图形化地图示根据本发明的示例性实施例的像散；以及
图6是图示根据本发明的示例性实施例的畸变的图。
具体实施方式
现在将参考附图描述用于实现本发明的最佳模式（在下文中将被称为示例性实施例）。
以下描述不旨在将本发明限于在本文中所公开的形式。因此，与以下教导相应的变化和修改、以及相关领域的技术和知识在本发明的范围内。在本文中所描述的实施例还旨在说明已知实践本发明的模式，并且旨在使得本领域的技术人员能够以这样的或其它的实施例以及利用由本发明的特定的应用或用途所需要的各种修改来利用本发明。
所公开的实施例及其优点通过参考附图的图1-6来最佳地理解，相同的附图标记用于各种附图的相同和相应的部分。所公开的实施例的其它特征和优点对于研究了以下附图和具体描述的本领域的普通技术人员而言将是或将变得显而易见。希望所有这样的附加的特征和优点都被包括在所公开的实施例的范围内，并且由附图来保护。此外，所图示的附图仅仅是示例性的并且不意在宣称或者暗示关于可以实现不同实施例的环境、结构或处理的任何限制。因此，所描述的方面旨在包括落入本发明的范围和新颖思想的所有这样的变更、修改以及变化。
此外，“示例性”仅仅应该意指示例而不是最佳。还要了解的是，在本文中所描绘的特征、层和/或元件利用相对于彼此的特定尺寸和/或方位来图示以用于简单和易于理解的目，并且实际的尺寸和/或方位可以大大地不同于所图示的尺寸和/或方位。
即，在附图中，为了清楚，层、区域以及/或者其它元件的尺寸和相对尺寸可以被夸大或者缩小。同样的附图标记始终指相同的元件，并且另外，为了清楚和简明，众所周知的功能和构造的描述被省略。
现在将参考附图详细地描述本发明。
图1是图示根据本发明的示例性实施例的透镜构造的图。
参考图1，根据本发明的示例性实施例的超广角光学透镜包括：六透镜构造，该六透镜构造被关于光轴顺序地布置在物体和成像表面之间，即，第一透镜（L1）、第二透镜（L2）、第三透镜（L3）、第四透镜（L4）、第五透镜（L5）以及第六透镜（L6）。另外，IR（红外）滤光器和覆盖玻璃（CG）可以进一步被包括在第六透镜（L6）和成像表面（IP）之间。
从物体入射的光顺序地折射并且经过第一透镜（L1）、第二透镜（L2）、第三透镜（L3）、第四透镜（L4）、第五透镜（L5）以及第六透镜（6），并且在设置在上侧上的成像表面上被捕获。
第一透镜（L1）具有负折射光焦度并且具有带有凸物体侧表面（1）的弯月形状，其中第一透镜的物体侧表面的曲率半径大于上侧表面（2）的曲率半径。第二透镜（L2）具有负折射光焦度并且在两个表面（3、4）中的至少一个处由非球面形成。在本示例性实施例中，第二透镜（L2）具有由非球面形成的两个表面（3、4），稍后将会描述非球面系数中的每一个。
第三透镜具有负折射光焦度并且具有带有凸上侧表面的弯月形状，其中第三透镜的上侧表面（4）的曲率半径大于物体侧表面（3）的曲率半径。
第四透镜具有正折射光焦度且两个表面（7、8）为凸形。孔径光阑被设置在第三和第四透镜（L3，L4）之间以调整被形成在成像表面上的像的光量。
第五透镜具有负折射光焦度且两个表面（9、10）为凹形。第六透镜具有负折射光焦度且两个表面（11、12）为凸形，其中为了制造方便优选地通过塑料材料形成第二和第六透镜（L2、L6），并且透镜（L1、L2、L3、L4、L5、L6）中的每一个可满足下述条件表达式1。
<条件表达式1>
0.30<Y/(f×tanθd)<0.60
其中，θd表示光学系统的最大半视场角，Y表示最大像高度（mm），并且f表示光学系统的焦距（mm）。
视场角定义由相对于镜头中心的可拍摄范围形成的角，作为视场角的一半的半视场角定义相对于经过镜头中心的等幂轴而形成的角，并且θd使用度作为单位。
此外，像高度定义被形成在上表面上的图像的高度，并且其单位是mm。焦距（f）也使用mm作为单位。在用于各种值的表达中，“mm”通常被用于诸如焦距、曲率半径、以及光学表面之间的距离的长度的单位。然而，因为被成比例地扩大或者缩小其尺寸的光学系统能够获得类似的光学性能，所以单位没有必要被限于“mm”并且可以使用任何其它的适当的单元。
如果在上述条件表达式1中值小于0.30，则光学系统的长度被延长并且很难在光角中获得光学性能，如果值大于0.60，则光学系统的畸变变大而使得图像的畸变劣化。
优选地，透镜（L1、L2、L3、L4、L5、L6）中的每一个可满足下述条件表达式2：
<条件表达式2>
3.0<θd/TL<9.0
其中，θd表示光学系统的最大半视场角，并且TL表示从离物体侧最近的透镜的物体侧表面与成像表面之间的距离。
特别地，满足本示例性实施例的条件表达式1和2的值为：焦距（f）是1.53mm，最大像高度（Y）是2.24mm，从离物体侧最近的透镜的物体侧表面到成像表面的距离（TL）是14.5mm并且最大半视场角（θd）是70度。
本发明的模式
图2是图示根据本发明的示例性实施例的各个透镜表面的透镜数据的图，并且图3是图示根据本发明的示例性实施例的非球面的非球面系数的图。
在图2中图示的透镜数据包括各个透镜表面（1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12）、红外滤光器（IF）的两个表面（13、14）、覆盖玻璃（CG）的两个表面以及成像表面（IP）的数据。
在图2中，R表示各个表面的曲率半径，d表示透镜的厚度或者各个透镜之间的距离或者相关的透镜和像或者物体之间的距离，N表示各个透镜的折射率，并且*表示非球面透镜。
在图3中图示的非球面系数数据是与第二透镜（L2）的两个表面（3、4）以及第六透镜（L6）的两个表面（11、12）有关的数据，并且*表示非球面透镜。
优选地，非球面系数（A、B、C、D）可满足下述的条件表达式3。
<条件表达式3>
Z = cY 2 1 + 1 - ( 1 + K ) c 2 Y 2 + AY 4 + BY 6 + CY 8 + DY 10 + EY 12 + FY 14 + . . .
其中，Z表示从透镜顶点到光轴的距离，Y表示垂直于光轴的距离，c是透镜顶点处的反曲率半径，k表示锥形常数且A、B、C、D、E、F为非球面系数。
通过图形可以图示根据本示例性实施例的像差，其中图4图形化地图示根据本发明的示例性实施例的球面像差，图5图形化地图示根据本发明的示例性实施例的像散，并且图6是图示根据本发明的示例性实施例的畸变的图。
虽然已经参照本发明的多个示例性实施例描述了实施例，但是应该理解，本领域的技术人员可以想到多个其它修改和实施例，这将落入本发明原理的精神和范围内。更具体地，在本公开、附图和所附权利要求的范围内，主要内容组合布置的组成部件和/或布置的各种变化和修改都是可能的。除了组成部件和/或布置的变化和修改之外，对于本领域的技术人员来说，替代使用也将是显而易见的。
工业适用性
本发明具有的工业适用性在于，为了各种电子设备和车辆而减小了尺寸和重量并且提高了清晰度，同时能够获得令人满意的光学性能、适当的宽视场角并且展现高图像质量和宽图像数据，从而减小图像的畸变。

Claims (20)

1.一种超广角光学透镜系统，所述超广角光学透镜系统关于光轴在物体和成像表面之间顺序地布置有多个透镜，所述超广角光学透镜包括：第一透镜，所述第一透镜具有负折射光焦度；第二透镜，所述第二透镜具有负折射光焦度；第三透镜，所述第三透镜具有负折射光焦度；第四透镜，所述第四透镜具有正折射光焦度；第五透镜，所述第五透镜具有负折射光焦度；以及第六透镜，所述第六透镜具有负折射光焦度，其中所述透镜中的每一个能够满足下述的条件表达式1：
0.30<Y/(f×tanθd)<0.60
其中，θd表示光学系统的最大半视场角，Y表示最大像高度（mm），并且f表示所述光学系统的焦距（mm）。
2.根据权利要求1所述的超广角光学透镜系统，其中所述透镜中的每一个能够满足下述条件表达式2：
3.0<θd/TL<9.0
其中，θd表示光学系统的最大半视场角，并且TL表示从离所述物体侧最近的透镜的物体侧表面到成像表面的距离。
3.根据权利要求2所述的超广角光学透镜系统，其中所述第四和第五透镜形成一个透镜组，所述第四和第五透镜被胶合在一起或者被相互隔开预定的距离。
4.根据权利要求2所述的超广角光学透镜系统，进一步包括孔径光阑，所述孔径光阑被设置在所述第三和第四透镜之间以调节光量。
5.根据权利要求2所述的超广角光学透镜系统，其中所述第一透镜的物体侧表面的曲率半径大于上侧表面的曲率半径。
6.根据权利要求2所述的超广角光学透镜系统，其中所述第三透镜的上侧表面的曲率半径大于物体侧表面的曲率半径。
7.根据权利要求1所述的超广角光学透镜系统，其中所述第二透镜的两个表面中的至少一个由非球面形成。
8.根据权利要求1所述的超广角光学透镜系统，其中所述第六透镜的两个表面中的至少一个由非球面形成。
9.根据权利要求2所述的超广角光学透镜系统，进一步包括：位于所述第六透镜和所述成像表面之间的IR（红外）滤光器。
10.根据权利要求1所述的超广角光学透镜系统，进一步包括：位于所述第六透镜和所述成像表面之间的覆盖玻璃。
11.根据权利要求1所述的超广角光学透镜系统，其中所述第一透镜具有带有凸物体侧表面的弯月形状。
12.根据权利要求1所述的超广角光学透镜系统，其中所述第三透镜具有带有凸上侧的弯月形状。
13.根据权利要求1所述的超广角光学透镜系统，其中所述第四透镜的两个表面均为凸形。
14.根据权利要求1所述的超广角光学透镜系统，其中所述第五透镜的两个表面均为凹形。
15.根据权利要求1所述的超广角光学透镜系统，其中所述第六透镜的两个表面均为凸形。
16.根据权利要求1所述的超广角光学透镜系统，其中所述第一透镜的物体侧表面的曲率半径大于上侧表面的曲率半径。
17.根据权利要求1所述的超广角光学透镜系统，其中所述第三透镜的上侧表面的曲率半径大于物体侧表面的曲率半径。
18.根据权利要求1所述的超广角光学透镜系统，其中所述第二和第六透镜是塑料透镜。
19.根据权利要求1所述的超广角光学透镜系统，其中所述第四和第五透镜形成一个透镜组，所述第四和第五透镜被胶合在一起或者被相互隔开预定的距离。
20.根据权利要求1所述的超广角光学透镜系统，其中进一步包括孔径光阑，所述孔径光阑被设置在所述第三和第四透镜之间以调节光量。
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