CN104749750B - 光学透镜系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种光学透镜系统，所述光学透镜系统从物侧到像平面侧依序包含：第一透镜，具有负屈光力和凸出的物侧表面；第二透镜，具有正屈光力和凸向所述像侧的像侧表面；第三透镜，具有正屈光力和凸向所述像侧的像侧表面；第四透镜，具有正屈光力和双凸形状；以及第五透镜，具有负屈光力和凹向所述物侧的物侧表面。所述光学透镜系统具有增大的光学视角。

Description

光学透镜系统
相关申请
本发明主张2013年12月31在韩国知识产权局申请的第10-2013-0169339号韩国专利申请的权益，所述申请的揭示内容全文以引用的方式并入本文中。
技术领域
本发明概念的一个或一个以上实施例涉及超广角光学透镜系统。
背景技术
通常，相机安装在无线通信终端、膝上型计算机和车辆中以便显示周边图像信息或拍摄图片。关于使用例如数码相机、可交换透镜系统或视频相机等固态成像装置的光学设备，用户需要高分辨率和高放大率。且，随着如今许多移动通信终端、计算机和膝上型计算机制造为具有小尺寸，需要小型轻质高质量的相机。此外，关于车载相机，需要小型轻质高质量的相机，以便不阻挡司机的视野且不影响车辆的外观。且，这种相机必须具有广视角以从广大区域获得图像信息。
因此，为了尝试通过适当地布置多个透镜来制造高图像质量的相机，已进行用于增大光学视角、减小焦距以获得具有小尺寸的透镜系统且同时实现稳定的光学性能的研究。
发明内容
本发明概念的一个或一个以上实施例包含用于车辆中的超广角光学透镜系统。
额外方面将部分阐述于下文的描述中，且将部分从所述描述显而易见，或可通过所呈现的实施例的实践而了解。
根据本发明概念的一个或一个以上实施例，一种光学透镜系统从物侧到像侧依序包含：第一透镜，具有负屈光力和凸出的物侧表面；第二透镜，具有正屈光力和凸向所述像侧的像侧表面；第三透镜，具有正屈光力和凸向所述像侧的像侧表面；第四透镜，具有正屈光力和双凸形状；以及第五透镜，具有负屈光力和凹向所述物侧的物侧表面，其中所述光学透镜系统的透镜只有五个且所述光学透镜系统满足以下条件：
0.23<tanθ/f<0.24，单位为1/mm，
其中f表示所述光学透镜系统的焦距，且θ表示所述光学透镜系统的视角。
所述光学透镜系统可满足以下条件：
0.1<T3/TL<0.2，
其中T3表示所述第三透镜的中心厚度，且TL表示从所述第一透镜的所述物侧表面到像平面的距离。
所述光学透镜系统可满足以下条件：
21<V4-(V1-V2)<27，
其中V4表示所述第四透镜的阿贝数，V1表示所述第一透镜的阿贝数，且V2表示所述第二透镜的阿贝数。
所述光学透镜系统可满足以下条件：
3.7<R1/R2<4.4，
其中R1表示所述第一透镜的所述物侧表面的曲率半径，且R2表示所述第一透镜的像侧表面的曲率半径。
所述光学透镜系统可满足以下条件：
1.4<|R7/R8|<2.9，
其中R7表示所述第四透镜的物侧表面的曲率半径，且R8表示所述第四透镜的像侧表面的曲率半径。
根据本发明的一个或一个以上实施例，一种光学透镜系统从物侧到像侧依序包含：第一透镜，具有负屈光力；第二透镜，具有正屈光力；第三透镜，具有正屈光力；第四透镜，具有正屈光力；以及第五透镜，具有负屈光力，其中所述光学透镜系统的透镜只有五个且所述光学透镜系统满足以下条件：
0.23<tanθ/f<0.24，单位为1/mm，
0.1<T3/TL<0.2，
其中f表示所述光学透镜系统的焦距，θ表示所述光学透镜系统的视角，T3表示所述第三透镜的中心厚度，且TL表示从所述第一透镜的物侧表面到像平面的距离。
所述光学透镜系统可满足以下条件：
21<V4-(V1-V2)<27，
其中V4表示所述第四透镜的阿贝数，V1表示所述第一透镜的阿贝数，且V2表示所述第二透镜的阿贝数。
所述光学透镜系统可满足以下条件：
3.7<R1/R2<4.4，
其中R1表示所述第一透镜的物侧表面的曲率半径，且R2表示所述第一透镜的像侧表面的曲率半径。
所述光学透镜系统可满足以下条件：
1.4<|R7/R8|<2.9，
其中R7表示所述第四透镜的物侧表面的曲率半径，且R8表示所述第四透镜的像侧表面的曲率半径。
所述第一透镜到所述第五透镜可包含至少一个非球面透镜。
所述第二透镜、所述第三透镜、所述第四透镜和所述第五透镜可在其相对表面处具有非球面。
所述第二透镜、所述第三透镜、所述第四透镜和所述第五透镜可为塑料透镜。
孔径光阑可设置在所述第二透镜与所述第三透镜之间。
所述第一透镜可为弯月面透镜。
所述第三透镜可为弯月面透镜。
所述第五透镜可为弯月面透镜。
所述光学透镜系统可具有范围为约180°到约210°的视角。
附图说明
结合附图，根据实施例的以下描述，这些和/或其它方面将变得显而易见且更容易了解。
图1为展示根据本发明的一实施例的光学透镜系统的图式。
图2为图1的光学透镜系统的像差图。
图3为展示根据本发明的另一实施例的光学透镜系统的图式。
图4为图3的光学透镜系统的像差图。
图5为展示根据本发明的另一实施例的光学透镜系统的图式。
图6为图5的光学透镜系统的像差图。
图7为展示根据本发明的另一实施例的光学透镜系统的图式。
图8为图7的光学透镜系统的像差图。
具体实施方式
现将详细参考实施例，其实例在附图中得以说明，其中相同参考数字在全文中指相同元件。就这来说，本发明的实施例可具有不同形式且不应视为限于本文中所阐述的描述。因此，仅在下文通过参考图式、参考本说明书的多个方面来描述实施例。在元件列表之前的例如“……中的至少一个”等表达修饰元件的整个列表而不修饰列表中的个别元件。
下文中，将通过参看附图解释本发明的优选实施例来详细地描述本发明。
图1为展示根据本发明的一实施例的光学透镜系统的图式。
光学透镜系统可包含从物侧O到像侧I依序布置的以下透镜：第一透镜L1，具有负屈光力；第二透镜L2，具有正屈光力；第三透镜L3，具有正屈光力；第四透镜L4，具有正屈光力；以及第五透镜L5，具有正屈光力。
第一透镜L1可具有凸向物侧O的物侧表面S1。举例来说，第一透镜L1可为弯月面透镜。第二透镜L2可具有凸向像侧I的像侧表面S4。举例来说，第二透镜L2可为弯月面透镜。
第三透镜L3可具有凸向像侧I的像侧表面S6。举例来说，第三透镜L3可为弯月面透镜。第四透镜L4可具有凹向物侧O的物侧表面S7。举例来说，第四透镜L4可为双凸透镜。
第五透镜L5可具有凸向物侧O的物侧表面S9。第五透镜L5可具有凸向像侧I的像侧表面S10。第五透镜L5的像侧表面S10可具有至少一个反曲点。反曲点可表示曲率半径的正负号从正(+)改变为负(-)或从负(-)改变为正(+)的点。举例来说，第五透镜L5的像侧表面S10在其中心轴中凸向像侧I，且可随着远离中心轴而凹向像侧I。
孔径光阑ST可设置在第二透镜L2与第三透镜L3之间。至少一滤光片P可设置在第五透镜L5与像平面IMG之间。像平面IMG可例如为电荷耦合装置(charge coupled device,CCD)等成像装置的表面。滤光片可包含(例如)低通滤光片和红外线(IR)截止滤光片中的至少一个。然而，可配置光学透镜系统，而不使用滤光片P。
根据本实施例，选自第一透镜到第五透镜L1、L2、L3、L4和L5的至少一个可为非球面透镜。举例来说，第一透镜到第五透镜L1、L2、L3、L4和L5中的每一个可为非球面透镜。举例来说，第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4和第五透镜L5可在两个表面处具有非球面。非球面透镜可容易校正球面像差。
根据本实施例的光学透镜系统可包含至少一个塑料透镜。举例来说，第二透镜到第五透镜L2、L3、L4和L5可为塑料透镜。因此，可通过使用塑料透镜来降低制造成本。第一透镜L1可为玻璃透镜。
根据本实施例的光学透镜系统可满足以下条件。
0.23<tanθ/f<0.24 (1)
此处，f表示光学透镜系统的焦距，且θ表示光学透镜系统的视角，且tanθ/f的单位为1/mm。
上述条件(1)表示视角与焦距的比率。如果值tanθ/f等于或小于条件(1)的下限，那么视角减小，且无法实现超广角光学透镜系统。如果值tanθ/f等于或大于条件(1)的上限，那么可实现超广角光学透镜系统，但难以校正像差。也就是说，当值处于条件(1)的范围内时，可实现具有超广角且容易校正像差的光学透镜系统。
根据本实施例的光学系统可满足以下条件。
0.1<T3/TL<0.2 (2)
此处，T3表示第三透镜L3的中心厚度，且TL表示从第一透镜L1的物侧表面到像平面IMG的距离。
上述条件(2)表示第三透镜L3的厚度与光学透镜系统的总长的比率。
根据本实施例的光学透镜系统可满足以下条件。
21<V4-(V1-V2)<27 (3)
此处，V4表示第四透镜L4的阿贝数，V1表示第一透镜L1的阿贝数，且V2表示第二透镜的阿贝数。条件(3)界定用于形成第一透镜、第二透镜和第三透镜的材料，且当满足上述条件(3)时，可容易通过使用便宜的塑料透镜来校正像差。
根据本实施例的光学透镜系统可满足以下条件。
3.7<R1/R2<4.4 (4)
此处，R1表示第一透镜的物侧表面的曲率半径，且R2表示第一透镜的像侧表面的曲率半径。上述条件(4)界定第一透镜的物侧表面与像侧表面的曲率半径之间的比率。如果值R1/R2等于或小于下限，那么可容易校正球面像差和畸变，但无法实现超广角和小尺寸。此外，如果值R1/R2等于或大于上限，那么可实现超广角且小尺寸的光学透镜系统，但可难以校正球面像差和畸变。
根据本实施例的光学透镜系统可满足以下条件。
1.4<|R7/R8|<2.9 (5)
此处，R7表示第四透镜的物侧表面的曲率半径，且R8表示第四透镜的像侧表面的曲率半径。当满足上述条件(5)时，可实现能够容易校正像差的超广角光学透镜系统。
此外，可如下界定根据本发明的一个或一个以上实施例的非球面。
当假设光轴方向为z轴、垂直于光轴方向的方向为y轴且光线的前进方向为正方向时，根据本实施例的光学透镜系统的非球面形状可由以下方程式界定。此处，Z表示沿着光轴与透镜的顶点相距的距离，Y表示在垂直于光轴的方向上的距离，K表示圆锥常数，A、B、C、D、E、F、G、H和J表示非球面系数，且R为透镜的顶点处的曲率半径。
可根据各种设计经由以下实施例来实现超广角且小尺寸的光学透镜系统。
下文中，将描述根据本发明的一个或一个以上实施例的光学透镜系统的设计数据。此处，f表示以毫米为单位来表达的焦距，Fno表示光圈数，且θ表示以度为单位来表达的视角。R表示曲率半径，Dn表示透镜之间的距离或透镜厚度，Nd表示折射率，Vd表示阿贝数，“物体”表示物体，IMG表示像平面，且*表示非球面。在实施例的表中，从物侧O到像侧I依序对透镜表面进行编号。
<第一实施例>
图1展示根据第一实施例的光学透镜系统，且第一实施例的透镜数据如下所述。
FNo＝2.8，f＝1.5328毫米，θ＝200度
[表1]
根据第一实施例的光学透镜系统的非球面系数如下所述。
[表2]
图2展示根据本发明的第一实施例的光学透镜系统的纵向球面像差、像散场曲线和畸变。作为像散场曲率，展示了切向场曲率(T)和弧矢场曲率(S)。
<第二实施例>
图3展示根据第二实施例的光学透镜系统，且第二实施例的透镜数据如下所述。
FNo.＝2.6，f＝1.5493毫米，θ＝196度
[表3]
根据第二实施例的光学透镜系统的非球面系数如下所述。
[表4]
图4展示根据本发明的第二实施例的光学透镜系统的纵向球面像差、像散场曲线和畸变。
<第三实施例>
图5展示根据第三实施例的光学透镜系统，且第三实施例的透镜数据如下所述。
FNo.＝2.6，f＝1.5528毫米，θ＝196度
[表5]
根据第三实施例的光学透镜系统的非球面系数如下所述。
[表6]
图6展示根据本发明的第三实施例的光学透镜系统的纵向球面像差、像散场曲线和畸变。
<第四实施例>
图7展示根据第四实施例的光学透镜系统，且第四实施例的透镜数据如下所述。
FNo.＝2.8，f＝1.5291毫米，θ＝200度
[表7]
根据第四实施例的光学透镜系统的非球面系数如下所述。
[表8]
图4展示根据本发明的第四实施例的光学透镜系统的纵向球面像差、像散场曲线和畸变。
下表展示本发明的第一实施例到第四实施例满足上文的条件(1)到(5)。
[表9]
根据本发明的实施例的光学透镜系统包含五个透镜，且可实现超广角。举例来说，根据本发明的实施例的光学透镜系统可具有范围为180°到210°的视角。根据本发明的光学透镜系统，将正屈光力分配给第三透镜和第五透镜以使得可容易校正球面像差和色像差。且，根据本发明的实施例的光学透镜系统可通过使用(例如)四个塑料非球面透镜来校正各种像差且改进性能。且，可通过使用塑料非球面透镜来降低制造成本。
因为根据本发明的实施例的光学透镜系统具有超广角，所以光学透镜系统可用作用于车辆的相机、安全相机和监视相机。举例来说，用于车辆的相机可为后视相机。然而，本发明不限于此，而是可应用于其它照相装置。
应理解，本文中描述的示范性实施例应仅在描述性意义上考虑且不应出于限制的目的。对每一实施例内的特征或方面的描述通常应视为可用于其它实施例中的其它类似特征或方面。
尽管已参考图式描述本发明的一个或一个以上实施例，但本领域的技术人员应理解，在不脱离由随附权利要求定义的本发明的精神和范围的情况下可对本发明进行形式和细节的各种改变。

Claims (22)

1.一种光学透镜系统，其特征在于从物侧到像侧依序包括：
第一透镜，具有负屈光力和凸出的物侧表面；
第二透镜，具有正屈光力和凸向所述像侧的像侧表面；
第三透镜，具有正屈光力和凸向所述像侧的像侧表面；
第四透镜，具有正屈光力和双凸形状；以及
第五透镜，具有负屈光力和凹向所述物侧的物侧表面；
其中所述光学透镜系统的透镜只有五个且所述光学透镜系统满足以下条件：
0.23<tanθ/f<0.24，单位为1/mm，
其中f表示所述光学透镜系统的焦距，且θ表示所述光学透镜系统的视角。
2.根据权利要求1所述的光学透镜系统，其特征在于所述光学透镜系统满足以下条件：
0.1<T3/TL<0.2，
其中T3表示所述第三透镜的中心厚度，且TL表示从所述第一透镜的所述物侧表面到像平面的距离。
3.根据权利要求1所述的光学透镜系统，其特征在于所述光学透镜系统满足以下条件：
21<V4-(V1-V2)<27，
其中V4表示所述第四透镜的阿贝数，V1表示所述第一透镜的阿贝数，且V2表示所述第二透镜的阿贝数。
4.根据权利要求1所述的光学透镜系统，其特征在于所述光学透镜系统满足以下条件：
3.7<R1/R2<4.4，
其中R1表示所述第一透镜的所述物侧表面的曲率半径，且R2表示所述第一透镜的像侧表面的曲率半径。
5.根据权利要求1所述的光学透镜系统，其特征在于所述光学透镜系统满足以下条件：
1.4<|R7/R8|<2.9，
其中R7表示所述第四透镜的物侧表面的曲率半径，且R8表示所述第四透镜的像侧表面的曲率半径。
6.根据权利要求1所述的光学透镜系统，其特征在于所述第一透镜到所述第五透镜包含至少一个非球面透镜。
7.根据权利要求1所述的光学透镜系统，其特征在于所述第二透镜、所述第三透镜、所述第四透镜和所述第五透镜为塑料透镜。
8.根据权利要求1所述的光学透镜系统，其特征在于孔径光阑设置在所述第二透镜与所述第三透镜之间。
9.根据权利要求1所述的光学透镜系统，其特征在于所述第一透镜为弯月面透镜。
10.根据权利要求1所述的光学透镜系统，其特征在于所述第三透镜为弯月面透镜。
11.根据权利要求1所述的光学透镜系统，其特征在于所述第五透镜为弯月面透镜。
12.根据权利要求1所述的光学透镜系统，其特征在于所述光学透镜系统具有范围为180°到210°的视角。
13.一种光学透镜系统，其特征在于从物侧到像侧依序包括：
第一透镜，具有负屈光力；
第二透镜，具有正屈光力；
第三透镜，具有正屈光力；
第四透镜，具有正屈光力；以及
第五透镜，具有负屈光力，
其中所述光学透镜系统的透镜只有五个且所述光学透镜系统满足以下条件：
0.23<tanθ/f<0.24，单位为1/mm，
0.1<T3/TL<0.2，
其中f表示所述光学透镜系统的焦距，θ表示所述光学透镜系统的视角，T3表示所述第三透镜的中心厚度，且TL表示从所述第一透镜的物侧表面到像平面的距离。
14.根据权利要求13所述的光学透镜系统，其特征在于所述光学透镜系统满足以下条件：
21<V4-(V1-V2)<27，
其中V4表示所述第四透镜的阿贝数，V1表示所述第一透镜的阿贝数，且V2表示所述第二透镜的阿贝数。
15.根据权利要求13所述的光学透镜系统，其特征在于所述光学透镜系统满足以下条件：
3.7<R1/R2<4.4，
其中R1表示所述第一透镜的物侧表面的曲率半径，且R2表示所述第一透镜的像侧表面的曲率半径。
16.根据权利要求13所述的光学透镜系统，其特征在于所述光学透镜系统满足以下条件：
1.4<|R7/R8|<2.9，
其中R7表示所述第四透镜的物侧表面的曲率半径，且R8表示所述第四透镜的像侧表面的曲率半径。
17.根据权利要求13所述的光学透镜系统，其特征在于所述第一透镜到所述第五透镜包含至少一个非球面透镜。
18.根据权利要求13所述的光学透镜系统，其特征在于所述第二透镜、所述第三透镜、所述第四透镜和所述第五透镜在其相对表面处具有非球面。
19.根据权利要求13所述的光学透镜系统，其特征在于所述第二透镜、所述第三透镜、所述第四透镜和所述第五透镜为塑料透镜。
20.根据权利要求13所述的光学透镜系统，其特征在于孔径光阑设置在所述第二透镜与所述第三透镜之间。
21.根据权利要求13所述的光学透镜系统，其特征在于所述第一透镜为弯月面透镜。
22.根据权利要求13所述的光学透镜系统，其特征在于所述光学透镜系统具有范围为180°到210°的视角。
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