CN103345044A

CN103345044A - 一种高像质广角光学系统

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Publication number: CN103345044A
Application number: CN2013102893459A
Authority: CN
Inventors: 肖明志; 陆志凤
Original assignee: Union Optech Co Ltd
Current assignee: Union Optech Co Ltd
Priority date: 2013-07-10
Filing date: 2013-07-10
Publication date: 2013-10-09
Anticipated expiration: 2033-07-10
Also published as: CN103345044B

Abstract

本发明涉及一种高像质广角光学系统，包括承座及连接在承座上的镜筒，镜筒前端设置有光阑，在镜筒的空腔中，光阑后从外到里依次设有第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜；所述第一透镜与第二透镜之间设有第一隔圈，第二透镜与第三透镜之间设有隔圈、第三透镜与第四透镜之间设有隔圈、第四透镜与第五透镜之间设有隔圈。所述的第一透镜为正焦距透镜，其两个表面均为扁圆型非球面；第二透镜的两个表面呈弯月形状的负焦距透镜，其朝向物面的第一面为圆形非球面，朝向像面的第二面为双曲线非球面；第三透镜为正焦距透镜，其两个表面为圆形形状的非球面；第四透镜的两个表面为正焦距透镜，其朝向物面的第一面为圆形非球面，朝向像面的第二面为双曲线非球面；第五透镜为负焦距透镜，其朝向物面的第一面为圆形非球面，朝向像面的第二面为双曲线非球面。

Description

一种高像质广角光学系统

【技术领域】

本发明涉及一种光学镜头，尤其涉及一种应用于高像素手机、高像质照相机的微型光学镜头。

【背景技术】

目前使用的照相手机数码镜头普遍存在这样的缺点：像素比较低、外形尺寸较大。市场上现在主流的照相手机主要是200万、300万像素的低配置镜头，所拍摄的图像像质无论是整体的清晰度还是照度的均匀性等方面均不够理想，只能用作待机画面或一般欣赏，而远远不足以打印精美的照片；而且照相手机用数码镜头的外形偏大，外径一般大于M8，而且用于高像素芯片局限于采用CCD感光片，而CCD技术控制在日系厂商手中，较为领先的产品取得非常困难，同时用于CCD感光片的镜头比较长，光学系总长大于8mm，用到内置照相手机上显得体积较大。

本发明为了克服以上的缺点，进行了大量的改进。

【发明内容】

本发明克服了现有技术的不足，提供了一种高像素、体积小，可使用于数码相机和手机的高像素光学镜头。

为了解决上述存在的技术问题，本发明采用了下列技术方案：

一种高像质广角光学系统，其特征在于包括承座1及连接在承座上的镜筒2，镜筒前端设置有光阑3，在镜筒2的空腔中，光阑后从外到里依次设有第一透镜4、第二透镜5、第三透镜6、第四透镜7、第五透镜8；所述第一透镜4与第二透镜5之间设有第一隔圈9，第二透镜5与第三透镜6之间设有隔圈10、第三透镜6与第四透镜7之间设有隔圈11、第四透镜7与第五透镜8之间设有隔圈12；所述的第一透镜4为正焦距透镜，其两个表面均为扁圆型非球面；第二透镜5的两个表面呈弯月形状的负焦距透镜，其朝向物面的第一面51为圆形非球面，朝向像面的第二面52为双曲线非球面；第三透镜6为正焦距透镜，其两个表面为圆形形状的非球面；第四透镜7的两个表面为正焦距透镜，其朝向物面的第一面71为圆形非球面，朝向像面的第二面72为双曲线非球面；第五透镜8为负焦距透镜，其朝向物面的第一面81为圆形非球面，朝向像面的第二面82为双曲线非球面。

如上所述的一种高像质广角光学系统，其特征在于所述的第一透镜、第三透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜的系统元件特性满足以下表达式：-1<f1/f2<1，-2<f4/f5<2，vd2≤31，vdp1-vdp2>25，vd P3-vd P2>25，vd P4-vd P2>25，vd P5-vd P2>25，其中，f1为第一透镜的焦距，f2为第二透镜的焦距，f4为第四透镜的焦距，f5为第五透镜的焦距，vd p1第一透镜的色散系数，vd P2为第二透镜的色散系数，vd P3为第三透镜的色散系数，vd p4第四透镜的色散系数，vd p5第五透镜的色散系数。

如上所述的一种高像质广角光学系统，其特征在于所述的第一、第二、第三、第四和第五透镜的非球面的表面形状满足以下方程：Z=cy²/｛1+√［1-（1+k）c²y²］｝+α₁y²+α₂y⁴+α₃y⁶+α₄y⁸+α₅y¹⁰+α₆y¹²+α₇y¹⁴+α₈y¹⁶；在公式中，参数c为半径所对应的曲率，y为径向坐标其单位和透镜长度单位相同，k为圆锥二次曲线系数；当k系数小于-1时，透镜的面形曲线为双曲线，当k系数等于-1时，透镜的面形曲线为抛物线；当k系数介于-1到0之间时，透镜的面形曲线为椭圆，当k系数等于0时，透镜的面形曲线为圆形，当k系数大于0时，透镜的面形曲线为扁圆形；α₁至α₈分别表示各径向坐标所对应的系数。

如上所述的一种高像质广角光学系统，其特征在于：所述第三透镜6朝向物方的第一个面61是双曲线形状的非球面，而朝向像方的第二面62采用双曲线形的非球面。

如上所述的一种高像质广角光学系统，其特征在于：所述第二透镜的第一个面51的曲率半径小于3mm。

本发明与现有技术相比具有如下的优点：

1、本发明的数位镜头能够达到800万像素以上，而现有微型数位镜头一般是200万、300万像素。

2、本发明的照度像面整体均匀、高亮度(光圈数达到F2.0)，而现有微型数位镜头多数中心亮，四周暗。

3、本发明可以实现最大视场角为90度的广角摄像。

4、本发明的锐利度高、颜色分明，色彩还原性好。

5、本发明可以用于800-2000万像素的CMOS感光片。

6、本发明还解决了以前玻璃塑胶混合结构中的玻璃镜片加工困难而导致的良品率低和成本相对较高的问题。

7、更关键的是由于本系统采用了全塑料结构,故成本相对与玻塑混合结构得到了极大的降低,可以使该产品更广泛地进入消费品市场。

【附图说明】

图1是本发明的剖面示意图。

图2是本发明的分解示意图。

【具体实施方式】

下面结合附图对本发明进行详细描述：

如图1所示，一种高像质广角光学系统，可以用于相对便宜的高像素CMOS感光片，包括有承座1及连接在承座上的镜筒2，镜筒前端设置有光阑3，在镜筒2的空腔中，光阑后从外到里依次设有第一透镜4、第二透镜5、第三透镜6、第四透镜7、第五透镜8。所述第一透镜4与第二透镜5之间设有第一隔圈9，第二透镜5与第三透镜6之间设有隔圈10、第三透镜6与第四透镜7之间设有隔圈11、第四透镜7与第五透镜8之间设有隔圈12。所述的第一透镜4为正焦距透镜，其两个表面均为扁圆型非球面。第二透镜5的两个表面呈弯月形状的负焦距透镜，其朝向物面的第一面51为圆形非球面，朝向像面的第二面52为双曲线非球面。第三透镜6为正焦距透镜，其两个表面为圆形形状的非球面。第四透镜7的两个表面为正焦距透镜，其朝向物面的第一面71为圆形非球面，朝向像面的第二面72为双曲线非球面。第五透镜8为负焦距透镜，其朝向物面的第一面81为圆形非球面，朝向像面的第二面82为双曲线非球面。这就有效的解决了大孔径广角镜头设计中的各种像差均衡的问题。

所述的第一透镜、第三透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜的系统元件特性满足以下表达式：-1<f1/f2<1，-2<f4/f5<2，vd2≤31，vdp1-vdp2>25，vd P3-vd P2>25，vd P4-vd P2>25，vd P5-vd P2>25，其中，f1为第一透镜的焦距，f2为第二透镜的焦距，f4为第四透镜的焦距，f5为第五透镜的焦距，vd p1第一透镜的色散系数，vd P2为第二透镜的色散系数，vd P3为第三透镜的色散系数，vd p4第四透镜的色散系数，vd p5第五透镜的色散系数。

为减小光线在各透镜之间的折射变化角度，控制成像畸变，结构上需要尽量减小第一透镜和第二透镜之间的距离；同时第二透镜和第三透镜之间的距离则需尽量增大。

所述的第一、第二、第三、第四和第五透镜的非球面的表面形状满足以下方程：Z=cy²/｛1+√［1-（1+k）c²y²］｝+α₁y²+α₂y⁴+α₃y⁶+α₄y⁸+α₅y¹⁰+α₆y¹²+α₇y¹⁴+α₈y¹⁶；在公式中，参数c为半径所对应的曲率，y为径向坐标其单位和透镜长度单位相同，k为圆锥二次曲线系数；当k系数小于-1时，透镜的面形曲线为双曲线，当k系数等于-1时，透镜的面形曲线为抛物线；当k系数介于-1到0之间时，透镜的面形曲线为椭圆，当k系数等于0时，透镜的面形曲线为圆形，当k系数大于0时，透镜的面形曲线为扁圆形；α₁至α₈分别表示各径向坐标所对应的系数。通过以上参数可以精确设定透镜前后两面非球面的形状尺寸。

所述第三透镜6朝向物方的第一个面61是双曲线形状的非球面，而朝向像方的第二面62采用双曲线形的非球面。它可以进一步有效地使得场曲最小化。

承座1套合在镜筒2后端的外圆周上，承座与镜筒之间螺纹配合固定。

在镜筒2及承座1的空腔中、第五透镜的后部还设有滤光片，光线是从滤光片进入的，滤光片对CMOS感光芯片有一定的保护作用，同时也过滤一部分光线，使图像色彩亮丽和锐利的同时具有良好的色彩还原性。它除了解决色彩方面的问题以外，还保证了后面Module的COB封装工艺的进行。

光阑位于镜筒前端，它可以使得系统的镜片通光口径小同时降低系统对镜片偏心制造公差的敏感度，从而使得光学系统的体积小型化和易量产化。

所述第二透镜的第一个面51的曲率半径小于3mm，它可以使得整个镜头的长度最短至4mm以下，球差减小。

本光学镜头中的第一透镜具有正折射本领，第二透镜具有负折射本领，第三具有正折射本领，第四透镜具有正折射本领、第五透镜具有负折射本领，从而使得光学系统的像方主面前移，从而使得系统长度缩短。

表面数据汇总:

表面数据细节:

表面OBJ标准

表面1非球面

表面2非球面

表面STO标准：

表面4非球面

表面5非球面

表面6非球面

表面7非球面

表面8非球面

表面9非球面

表面10非球面

表面11非球面

表面12标准

表面13标准

表面14标准

表面IMA标准。

Claims

1.一种高像质广角光学系统，其特征在于包括承座（1）及连接在承座上的镜筒（2），镜筒前端设置有光阑（3），在镜筒（2）的空腔中，光阑后从外到里依次设有第一透镜（4）、第二透镜（5）、第三透镜（6）、第四透镜（7）、第五透镜（8）；所述第一透镜（4）与第二透镜（5）之间设有第一隔圈（9），第二透镜（5）与第三透镜（6）之间设有隔圈（10）、第三透镜（6）与第四透镜（7）之间设有隔圈（11）、第四透镜（7）与第五透镜（8）之间设有隔圈（12）；所述的第一透镜（4）为正焦距透镜，其两个表面均为扁圆型非球面；第二透镜（5）的两个表面呈弯月形状的负焦距透镜，其朝向物面的第一面（51）为圆形非球面，朝向像面的第二面（52）为双曲线非球面；第三透镜（6）为正焦距透镜，其两个表面为圆形形状的非球面；第四透镜（7）的两个表面为正焦距透镜，其朝向物面的第一面（71）为圆形非球面，朝向像面的第二面（72）为双曲线非球面；第五透镜（8）为负焦距透镜，其朝向物面的第一面（81）为圆形非球面，朝向像面的第二面（82）为双曲线非球面。

2.根据权利要求1所述的一种高像质广角光学系统，其特征在于所述的第一透镜、第三透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜的系统元件特性满足以下表达式：-1<f1/f2<1，-2<f4/f5<2，vd2≤31，vdp1-vdp2>25，vd P3-vd P2>25，vd P4-vd P2>25，vd P5-vd P2>25，其中，f1为第一透镜的焦距，f2为第二透镜的焦距，f4为第四透镜的焦距，f5为第五透镜的焦距，vd p1第一透镜的色散系数，vd P2为第二透镜的色散系数，vd P3为第三透镜的色散系数，vd p4第四透镜的色散系数，vd p5第五透镜的色散系数。

3.根据权利要求1或2所述的一种高像质广角光学系统，其特征在于所述的第一、第二、第三、第四和第五透镜的非球面的表面形状满足以下方程：Z=cy²/｛1+√［1-（1+k）c²y²］｝+α₁y²+α₂y⁴+α₃y⁶+α₄y⁸+α₅y¹⁰+α₆y¹²+α₇y¹⁴+α₈y¹⁶；在公式中，参数c为半径所对应的曲率，y为径向坐标（其单位和透镜长度单位相同），k为圆锥二次曲线系数；当k系数小于-1时，透镜的面形曲线为双曲线，当k系数等于-1时，透镜的面形曲线为抛物线；当k系数介于-1到0之间时，透镜的面形曲线为椭圆，当k系数等于0时，透镜的面形曲线为圆形，当k系数大于0时，透镜的面形曲线为扁圆形；α₁至α₈分别表示各径向坐标所对应的系数。

4.根据权利要求3所述的一种高像质广角光学系统，其特征在于：所述第三透镜（6）朝向物方的第一个面（61）是双曲线形状的非球面，而朝向像方的第二面（62）采用双曲线形的非球面。

5.根据权利要求1或2所述的一种高像质广角光学系统，其特征在于：所述第二透镜的第一个面（51）的曲率半径小于3mm。