CN104849840B - 一种小型化高像素摄像光学系统及其应用的镜头 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种小型化高像素摄像光学系统，沿光轴从物面到像面依次至少包括：第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、以及第五透镜，所述第三透镜和第四透镜相互粘合形成胶合透镜，所述第五透镜为双凸非球面透镜；光学系统的口径比为f/2.4，且光学系统满足如下条件：(1)‑1.2<f/f1<‑0.6；(2)0.45<f/f2<0.95；(3)‑0.7<f/f34<‑0.35；(4)0.7<f/f5<1.25。另一方面，本发明实施例还提供了一种镜头。本发明实施例，具有超广视场角；同时，缩短了光学系统或镜头的光学总长，并使光学系统或镜头实现小型化；另外，具有提供四百万像素以上的全界面清晰图像的优良性能。
Description
技术领域：
本发明涉及一种摄像光学系统及其应用的镜头，尤其是一种可应用于穿戴式设备、运动摄像机等器材上的小型化摄像光学系统及镜头。
背景技术：
现有的摄像光学系统或镜头，为提高性能,存在光学系统的光学总长过长、或者镜片枚数过多、或者视场范围偏窄的问题。
发明内容：
为克服现有技术中光学总长过长、或者镜片枚数过多、或者视场范围偏窄的问题，本发明实施例一方面提供了一种小型化高像素摄像光学系统。
一种小型化高像素摄像光学系统，沿光轴从物面到像面依次至少包括：第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、以及第五透镜，所述第三透镜和第四透镜相互粘合形成胶合透镜，所述第五透镜为双凸非球面透镜；光学系统的口径比为f/2.4，且光学系统满足如下条件：
(1)-1.2<f/f1<-0.6；
(2)0.45<f/f2<0.95；
(3)-0.7<f/f34<-0.35；
(4)0.7<f/f5<1.25；
其中，f为整个光学系统的有效焦距，f1为第一透镜的焦距，f2为第二透镜的焦距，f34为第三透镜和第四透镜的组合焦距，f5为第五透镜的焦距。
另一方面，本发明实施例还提供了一种镜头。
一种镜头，镜头内安装有上述所述的小型化高像素摄像光学系统。
本发明实施例，将光学系统或镜头的口径比提高至f/2.4，具有超广视场角；同时，第五透镜为双凸非球面透镜，可以良好地校正慧差、象散、场曲和横向色差等像差，缩短了光学系统或镜头的光学总长，提高了镜头的成像效果，并使光学系统或镜头实现小型化；另外，本光学系统或镜头满足的光学条件，使其具有提供四百万像素以上的全界面清晰图像的优良性能；再者，本发明采用五片透镜，结构简单，镜片枚数合理。
附图说明：
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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例，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他的附图。
图1为本发明的光学系统或镜头的结构示意图；
图2为本发明的光学系统或镜头的20摄氏度条件下的离焦图；
图3为本发明的光学系统或镜头的85摄氏度条件下的离焦图；
图4为本发明的光学系统或镜头的场曲和畸变曲线图；
图5为本发明的光学系统或镜头在175lp/mm的MTF图；
图6为本发明的光学系统或镜头的横向色差图。
具体实施方式：
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，一种小型化高像素摄像光学系统，沿光轴从物面到像面依次至少包括：第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3、第四透镜4、以及第五透镜5，所述第三透镜3和第四透镜4相互粘合形成胶合透镜，所述第五透镜5为双凸非球面透镜；光学系统的口径比为f/2.4，且光学系统满足如下条件：
(1)-1.2<f/f1<-0.6；
(2)0.45<f/f2<0.95；
(3)-0.7<f/f34<-0.35；
(4)0.7<f/f5<1.25；
其中，f为整个光学系统的有效焦距，f1为第一透镜1的焦距，f2为第二透镜2的焦距，f34为第三透镜3和第四透镜4的组合焦距，f5为第五透镜5的焦距。
进一步地，所述第一透镜1为双凹透镜，光焦度为负，采用轻冕玻璃制成，其焦距f1、材料折射率Nd1、材料阿贝常数Vd1满足：-5.08mm<f1<-2.54mm，1.47<Nd1<1.49，60<Vd<75。
再进一步地，所述第二透镜2为双凸透镜，光焦度为正，采用重火石玻璃制成，其焦距f2、材料折射率Nd2、材料阿贝常数Vd2满足：3.21mm<f2<6.78mm，1.80<Nd2<1.93，20<Vd2<28。
又进一步地，所述第三透镜3和第四透镜4相互粘合形成的胶合透镜，光焦度为负，其中，第三透镜采用重镧火石玻璃制成，第四透镜采用重火石玻璃制成，其组合焦距f34满足：-8.71mm<f34<-4.35mm。
更进一步地，所述第三透镜3的物面侧为凹面，像面侧为凸面，具有正的光焦度；所述第四透镜4为双凹透镜，具有负的光焦度。
再进一步地，所述第五透镜5采用低熔点玻璃材料制成，光焦度为正，其焦距f5、材料折射率Nd5、材料阿贝常数Vd5满足：2.44mm<f5<4.35mm，1.62<Nd5<1.74，46<Vd<60。
又进一步地，所述第五透镜5，其非球面的表面形状满足以下方程式：
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，当系数k小于-1时，面型曲线为双曲线，等于-1时为抛物线，介于-1到0之间时为椭圆，等于0时为圆形，a1至a8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。
再进一步地，光学系统的光阑6位于第三透镜3的物面侧。
更进一步地，光学系统的光学总长TTL满足：9.8mm<TTL<12mm。
又进一步地，所述第四透镜4至像面8之间还设有保护玻璃7。
具体地，在本实施例中，本光学系统的有效焦距f为3.05mm，光阑指数FNo.为2.6，视场角2ω＝140°，光学总长ttl＝11.3mm。本光学系统的各项基本参数如下表所示：
上表中，沿光轴从物面到像面，S1、S2对应为第一透镜1的两个表面；S3、S4对应为第二透镜2的两个表面；S5、S6是光阑所在的两个位置；S7、S8对应为第三透镜3的两个表面；S8、S9对应为第四透镜4的两个表面；S10、S11对应为第五透镜5的两个表面；S12、S13对应为保护玻璃7的两个表面。
更具体地，所述第五透镜5的面S10和面S11的非球面相关数值如下表所示：
| S10 | S11 | |
| K | -0.29683784D+02 | 0 |
| a1 | 0 | 0 |
| a2 | -0.11358998D-03 | 0.46821058D-02 |
| a3 | 0.16079414D-03 | -0.21387354D-03 |
| a4 | -0.16286148D-03 | 0.22326995D-03 |
| a5 | 0.19395613D-04 | -0.45530494D-04 |
从图2至图6中可以看出，本光学系统具有良好的光学性能，可以良好地校正慧差、象散、场曲和横向色差等像差，提高了镜头的成像效果，具有提供四百万像素以上的全界面清晰图像的优良性能。
一种镜头，镜头内安装有上述所述的小型化高像素摄像光学系统。
进一步地，本镜头采用塑胶镜筒与底座，可以很好地实现无热化效果。
如上所述是结合具体内容提供的一种或多种实施方式，并不认定本发明的具体实施只局限于这些说明。凡与本发明的方法、结构等近似、雷同，或是对于本发明构思前提下做出若干技术推演或替换，都应当视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种小型化高像素摄像光学系统，沿光轴从物面到像面依次至少包括：第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、以及第五透镜，其特征在于，所述第三透镜和第四透镜相互粘合形成胶合透镜，所述第五透镜为双凸非球面透镜；光学系统的口径比为f/2.4，且光学系统满足如下条件：
(1)-1.2<f/f1<-0.6；
(2)0.45<f/f2<0.95；
(3)-0.7<f/f34<-0.35；
(4)0.7<f/f5<1.25；
其中，f为整个光学系统的有效焦距，f1为第一透镜的焦距，f2为第二透镜的焦距，f34为第三透镜和第四透镜的组合焦距，f5为第五透镜的焦距。
2.根据权利要求1所述的小型化高像素摄像光学系统，其特征在于，所述第一透镜为双凹透镜，其焦距f1、材料折射率Nd1、材料阿贝常数Vd1满足：-5.08mm<f1<-2.54mm，1.47<Nd1<1.49，60<Vd<75。
3.根据权利要求1所述的小型化高像素摄像光学系统，其特征在于，所述第二透镜为双凸透镜，其焦距f2、材料折射率Nd2、材料阿贝常数Vd2满足：3.21mm<f2<6.78mm，1.80<Nd2<1.93，20<Vd2<28。
4.根据权利要求1所述的小型化高像素摄像光学系统，其特征在于，所述第三透镜和第四透镜相互粘合形成的胶合透镜，其组合焦距f34满足：-8.71mm<f34<-4.35mm。
5.根据权利要求1所述的小型化高像素摄像光学系统，其特征在于，所述第三透镜的物面侧为凹面，像面侧为凸面，具有正的光焦度；所述第四透镜为双凹透镜，具有负的光焦度。
6.根据权利要求1所述的小型化高像素摄像光学系统，其特征在于，所 述第五透镜的焦距f5、材料折射率Nd5、材料阿贝常数Vd5满足：2.44mm<f5<4.35mm，1.62<Nd5<1.74，46<Vd<60。
7.根据权利要求1所述的小型化高像素摄像光学系统，其特征在于，所述第五透镜，其非球面的表面形状满足以下方程式：
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，当系数K小于-1时，面型曲线为双曲线，等于-1时为抛物线，介于-1到0之间时为椭圆，等于0时为圆形，a1至a8分别表示各径向坐标所对应的系数。
8.根据权利要求1所述的小型化高像素摄像光学系统，其特征在于，光学系统的光阑位于第三透镜的物面侧。
9.根据权利要求1所述的小型化高像素摄像光学系统，其特征在于，光学系统的光学总长TTL满足：9.8mm<TTL<12mm。
10.一种镜头，其特征在于，镜头内安装有权利要求1-9任一项所述的小型化高像素摄像光学系统。
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