CN107664825B - 一种光学系统及广角镜头 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种光学系统及广角镜头包括：沿着光轴排列由物侧至像侧依次设置的六组透镜，第一透镜组和第五透镜组具有负折射力，第三透镜组、第四透镜组和第六透镜组具有正折射力；第一透镜组物侧光学面为凸面；第二透镜组物侧光学面为凸面，像侧光学面为凹面；第五透镜组像侧光学面为凹面；F1为第一透镜组的有效焦距，F2为第二透镜组的有效焦距，N5为第五透镜组的折射率，F5为第五透镜组的有效焦距，F为光学系统的焦距，满足下列关系式：|F1/F2|<0.5，N5>1.6，|F5/F|<2.0。该光学系统的透镜组制造简单，可满足用户对镜头的超广角高亮度的要求，可满足用户对电子产品小型化、轻薄化的需求。

Description

一种光学系统及广角镜头
技术领域
本发明涉及一种光学系统，尤其涉及一种光学系统及广角镜头。
背景技术
代替胶卷的CCD、CMOS等新的摄像设备(传感器)的发明,实现了照片的数字化和小型可移动设备的开发和普及。随着科技的进步，现在的电子产品发展的趋势主要为朝向小型化和超薄化，例如小型或薄型的数码相机、网络相机、移动电话镜头等，高分辨率且高成像质量虽为用户的需求，但小型且薄型化的广角镜头更是使用者的迫切需求。但目前市场上的广角镜头还不能满足小型且薄型化的要求。
发明内容
本发明提供一种光学系统及广角镜头，透镜组制造简单，可满足用户对镜头的超广角高亮度的要求，以及对电子产品小型化、轻薄化的需求。
本发明提供一种光学系统，包括：沿着光轴排列由物侧至像侧依次设置的六组透镜，第一透镜组和第五透镜组具有负折射力，第三透镜组、第四透镜组和第六透镜组具有正折射力；
所述第一透镜组物侧光学面为凸面；第二透镜组物侧光学面为凸面，像侧光学面为凹面；第五透镜组像侧光学面为凹面；
其中，F1为第一透镜组的有效焦距，F2为第二透镜组的有效焦距，N5为第五透镜组的折射率，F5为第五透镜组的有效焦距，F为光学系统的焦距，且满足下列关系式：
|F1/F2|<0.5，N5>1.6，|F5/F|<2.0。
在本发明的光学系统中，所述第六透镜组的两个面中至少有一个面为变曲形状。
在本发明的光学系统中，所述六组透镜至少有一个面是非球面。
本发明还提供一种广角镜头，该光学镜头的光学系统包括：沿着光轴排列由物侧至像侧依次设置的六组透镜，第一透镜组和第五透镜组具有负折射力，第三透镜组、第四透镜组和第六透镜组具有正折射力；
所述第一透镜组物侧光学面为凸面；第二透镜组物侧光学面为凸面，像侧光学面为凹面；第五透镜组像侧光学面为凹面；
其中，F1为第一透镜组的有效焦距，F2为第二透镜组的有效焦距，N5为第五透镜组的折射率，F5为第五透镜组的有效焦距，F为光学系统的焦距，且满足下列关系式：
|F1/F2|<0.5，N5>1.6，|F5/F|<2.0。
在本发明的广角镜头中，所述第六透镜组的两个面中至少有一个面为变曲形状。
在本发明的广角镜头中，所述六组透镜至少有一个面是非球面。
本发明提供的光学系统的透镜组制造简单，第一透镜组和第六透镜组之间的距离较短，可满足用户对镜头的超广角高亮度的要求，以及对电子产品小型化、轻薄化的需求。镜片面型考虑到注塑的可行性，具有模具制造及注塑生产简单的优点。由于低畸变特性，不需要增加补正。
附图说明
图1是本发明光学系统的实施例1的截面图；
图2是实施例1网格畸变特性图；
图3a是实施例1的像散场曲线图；
图3b是实施例1的畸变特征曲线图；
图4是本发明光学系统的实施例2的截面图；
图5是实施例2网格畸变特性图；
图6a是实施例2的像散场曲线图；
图6b是实施例2的畸变特征曲线图。
具体实施方式
本发明提供了一种光学系统，包括：沿着光轴排列由物侧至像侧依次设置的六组透镜，第一透镜组1和第五透镜组5具有负折射力，第三透镜组3、第四透镜组4和第六透镜组6具有正折射力。
第一透镜组1物侧光学面为凸面；第二透镜组2物侧光学面为凸面，像侧光学面为凹面；第三透镜组3像侧光学面为凹面；第五透镜组5像侧光学面为凹面。
第一透镜组1和第二透镜组2满足下列关系式：
|F1/F2|<0.5 (1)
其中，F1为第一透镜组1的有效焦距，F2为第二透镜组2的有效焦距。
公式(1)的临界值意义是，在广角镜头中，由于第一透镜组1具有很强的负折射力，如果超出上述公式(1)的范围，其余透镜组入射光线的入射角会变大，对镜头整体性能也会产生影响。
第五透镜组5满足下列关系式：
N5>1.6 (2)
其中，N5为第五透镜组5的折射率，公式(2)限定第五透镜组5材质的折射率要达到大于1.6。当第五透镜组5材质的折射率在1.6以下时，很难缩短从第一透镜组1到最后透镜组的距离；第五透镜组5材质的折射率大于1.6时，从第一透镜组1到最后透镜组的距离可以缩短。而且，如果选择折射率1.6以下的材质，色差补正也很困难。
|F5/F|<2.0 (3)
其中，F5为第五透镜组5的有效焦距，F为光学系统的焦距。公式(3)限定第五透镜组5的有效焦距和整体焦距的比率小于2。当第五透镜组5的有效焦距和整体焦距的比率大于2时，第五透镜组5成像侧面的曲率会变大，扭曲像差和周边色差补正会比较困难。
进一步地，本发明的光学系统的第六透镜组6的两个面中的任何一面都具有至少两个变曲形状。本发明的光学系统中六组透镜中至少有一个面是非球面。
非球面按照下列公式解析。
公式(4)中，z代表失高(SAG)，k代表圆锥常数，c代表曲率，r代表径向距离。A、B、C、D、E、F、G、H和J为非球面系数。
本发明还提供了一种广角镜头，采用上述光学系统，光学系统的具体结构这里不再赘述。
下面结合实施例对本发明的光学系统进行说明：
图1是本发明光学系统的实施例1的截面图，实施例1的光学系统为FOV 120度，像高和TTL即从第一透镜组到像面的距离的比率为1.3的光学设计。以光学通光孔Fno 2.2为特征。第一透镜组1的有效焦距F1为-1.5765mm，第二透镜组2的有效焦距F2为4.0512mm，第三透镜组3的有效焦距F3为5.2427mm，第四透镜组4的有效焦距F4为1.4202mm，第五透镜组5的有效焦距F5为-1.8962mm，第六透镜组6的有效焦距F6为3.6352mm。表1为实施例1的光学系统的相关参数。
表2为实施例1的非球面系数表。
图2是实施例1网格畸变特性图，可见此光学系统所有视场内TV畸变小于3.3％；图3a是实施例1的像散场曲线图；图3b是实施例1的畸变特征曲线图，可见此光学系统所有视场内光学畸变最大值为2.7％。
图4是本发明光学系统的实施例2的截面图，实施例2的光学系统为FOV120度，像高和TTL即从第一透镜组到像面的距离的比率为1.3的光学设计。以光学通光孔Fno 2.2为特征。第一透镜组1的有效焦距F1为-1.5723mm，第二透镜组2的有效焦距F2为4.1563mm，第三透镜组3的有效焦距F3为5.1327mm，第四透镜组4的有效焦距F4为1.4294mm，第五透镜组5的有效焦距F5为-1.9160mm，第六透镜组6有效焦距F6为3.8447mm。表3为实施例2的光学系统的相关参数。
面号 半径 厚度 玻璃折射率和分散(Abbe数) 备注
1 -17.59 0.82 1.535:55.8 非球面
2 0.90 0.52 非球面
3 1.45 0.41 1.64:23.53 非球面
4 2.87 0.35 非球面
5 -2.91 0.57 1.544:56.11 非球面
6 -1.54 0.1 非球面
7 平面 0.1 光阑
8 2.34 0.64 1.544:56.11 非球面
9 -1.05 0.08 非球面
10 -2.38 0.24 1.651:21.52 非球面
11 2.73 0.54 非球面
12 1.35 0.73 1.535:55.8 非球面
13 3.53 0.12 非球面
14 平面 0.21 1.52:64.16 滤光片
15 平面 0.56 非球面
表4为实施例2的非球面系数表。
图5是实施例2网格畸变特性图，可见此光学系统所有视场内TV畸变小于2.2％；图6a是实施例2的像散场曲线图；图6b是实施例2的畸变特征曲线图，可见此光学系统所有视场内光学畸变最大值为3.6％。
两个实施例的特征都是第五透镜组5第二面的形状为成像侧凹面，折射率1.6以上。实施例1中|F1/F2|的比率为0.39，实施例2中|F1/F2|的比率为0.37；实施例1中第五透镜组5有效焦距和整体焦距的比率|F5/F|为1.54，实施例2中第五透镜组5有效焦距和整体焦距的比率|F5/F|为1.51。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明的思想，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种光学系统，其特征在于，沿着光轴排列由物侧至像侧依次组成为：
具有负折射力的第一透镜组，其物侧光学面为凹面；
具有正折射力的第二透镜组，其物侧光学面为凸面，像侧光学面为凹面；
具有正折射力的第三透镜组；
具有正折射力的第四透镜组；
具有负折射力的第五透镜组，其像侧光学面为凹面；
具有正折射力的第六透镜组；
所述光学系统的视场角为120度，光学系统所有视场内光学畸变最大值为3.6%；
其中，F1为第一透镜组的有效焦距，F2为第二透镜组的有效焦距，N5为第五透镜组的折射率，F5为第五透镜组的有效焦距，F为光学系统的焦距，且满足下列关系式：
0.37≤|F1/F2|＜0.5，N5>1.6，1.51≤|F5/F|<2.0。
2.如权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述第六透镜组的两个面中至少有一个面为反曲形状。
3.如权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述六组透镜至少有一个面是非球面。
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