CN107678139B - 一种光学系统及摄像镜头 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种光学系统及摄像镜头，光学系统包括：沿光轴排列从物方至像方依次设置的孔径光阑和五组透镜，第一透镜、第三透镜和第四透镜具有正光焦度，第二透镜和第五透镜具有负光焦度；第一透镜物侧光学面为凸面，第二透镜像侧光学面为凹面，第四透镜物侧光学面为凹面，第五透镜靠近光轴部分的像侧光学面为凹面且像侧光学面具有至少两个反曲点形状；五组透镜的双面都为偶次非球面。本发明的光学系统及摄像镜头，可实现光学总长的缩短，同时其第二透镜能够很好的校正由第一透镜产生的球差和色差。第三透镜有利于校正场曲、像散及高阶项像差。本发明的五组塑料透镜采用了偶次非球面，能够很好的优化像差，得到很好的图像解析能力。

Description

一种光学系统及摄像镜头
技术领域
本发明涉及一种镜头，尤其涉及一种适用于高像素智能手机或超薄视频摄像装置的光学系统及摄像镜头。
背景技术
近年来随着信息技术的发展，各种电子产品附带摄像功能越来越普遍，其中智能手机及较小的便携式电子设备的摄像装置对镜头的光学总长要求尽可能短，同时要求大视场，小F数，像素及成像性能要求也越来越高。由于智能手机成为大众消费品，市场需求量大，其对低成本也有一定的要求。现有的摄像镜头，在同时实现高分辨率、广角、小F数、短光学总长、面形结构合理以及降低加工难度方面还有提升的空间。
发明内容
本发明提供一种光学系统及摄像镜头，制造工艺简单，结构轻薄，可满足用户对电子产品小型化、轻薄化的需求。
本发明提供一种光学系统，包括：沿光轴排列从物方至像方依次设置的孔径光阑和五组透镜，所述第一透镜、第三透镜和第四透镜具有正光焦度，所述第二透镜和第五透镜具有负光焦度；所述第一透镜物侧光学面为凸面，所述第二透镜像侧光学面为凹面，所述第四透镜物侧光学面为凹面，所述第五透镜靠近光轴部分的像侧光学面为凹面且像侧光学面具有至少两个反曲点形状；五组透镜的双面都为偶次非球面。
在本发明的光学系统中，所述第一透镜满足下列关系式：
0.5<f1/f<1；其中，f1为第一透镜的焦距，f为系统焦距；
-0.9<(R1－R2)/(R1+R2)<-0.6；其中，R1和R2分别为第一透镜两面的曲率半径。
在本发明的光学系统中，所述第二透镜满足下列关系式：
-2<f2/f<-1；其中，f2为第二透镜的焦距，f为系统焦距；
0.2<(R3－R4)/(R3+R4)<0.6；其中，R3和R4分别为第二透镜两面的曲率半径；
N2>1.6；其中，N2为第二透镜的折射率。
在本发明的光学系统中，所述第三透镜满足下列关系式：
5<f3/f<12.5；其中，f3为第三透镜的焦距，f为系统焦距；
4<(R5－R6)/(R5+R6)<6；其中，R5和R6分别为第三透镜两面的曲率半径。
在本发明的光学系统中，所述第四透镜满足下列关系式：
0.5<f4/f<0.9；其中，f4为第四透镜的焦距，f为系统焦距；
0.6<(R7－R8)/(R7+R8)<0.9；其中，R7和R8分别为第四透镜两面的曲率半径。
本发明还提供一种摄像镜头，该摄像镜头的光学系统包括沿光轴排列从物方至像方依次设置的孔径光阑和五组透镜，所述第一透镜、第三透镜和第四透镜具有正光焦度，所述第二透镜和第五透镜具有负光焦度；所述第一透镜物侧光学面为凸面，所述第二透镜像侧光学面为凹面，所述第四透镜物侧光学面为凹面，所述第五透镜靠近光轴部分的像侧光学面为凹面且像侧光学面具有至少两个反曲点形状；五组透镜的双面都为偶次非球面。
在本发明的摄像镜头中，所述第一透镜满足下列关系式：
0.5<f1/f<1；其中，f1为第一透镜的焦距，f为系统焦距；
-0.9<(R1－R2)/(R1+R2)<-0.6；其中，R1和R2分别为第一透镜两面的曲率半径。
在本发明的摄像镜头中，所述第二透镜满足下列关系式：
-2<f2/f<-1；其中，f2为第二透镜的焦距，f为系统焦距；
0.2<(R3－R4)/(R3+R4)<0.6；其中，R3和R4分别为第二透镜两面的曲率半径；
N2>1.6；其中，N2为第二透镜的折射率。
在本发明的摄像镜头中，所述第三透镜满足下列关系式：
5<f3/f<12.5；其中，f3为第三透镜的焦距，f为系统焦距；
4<(R5－R6)/(R5+R6)<6；其中，R5和R6分别为第三透镜两面的曲率半径。
在本发明的摄像镜头中，所述第四透镜满足下列关系式：
0.5<f4/f<0.9；其中，f4为第四透镜的焦距，f为系统焦距；
0.6<(R7－R8)/(R7+R8)<0.9；其中，R7和R8分别为第四透镜两面的曲率半径。
本发明的光学系统及摄像镜头，可实现光学总长的缩短，同时其第二透镜能够很好的校正由第一透镜产生的球差和色差。第三透镜有利于校正场曲、像散及高阶项像差。本发明的五组塑料透镜采用了偶次非球面，能够很好的优化像差，得到很好的图像解析能力。
附图说明
图1是本发明的光学系统的二维图；
图2是实施例1的光学系统的MTF传递函数曲线图；
图3a是实施例1的光学系统的像散场曲线图；
图3b是实施例1的光学系统的畸变特征曲线图；
图4是实施例1的光学系统的离焦曲线。
具体实施方式
如图1所示为本发明的光学系统的二维图，包括：沿光轴排列从物方至像方依次设置的孔径光阑和五组透镜。第一透镜1、第三透镜3和第四透镜4具有正光焦度，第二透镜2和第五透镜5具有负光焦度。第一透镜1物侧光学面为凸面，第二透镜2像侧光学面为凹面，第四透镜4物侧光学面为凹面，第五透镜5靠近光轴部分的像侧光学面为凹面且像侧光学面具有至少两个反曲点形状。
第一透镜满足下列关系式：
0.5<f1/f<1 (1)
其中，f1为第一透镜的焦距，f为系统焦距；
-0.9<(R1－R2)/(R1+R2)<-0.6 (2)
其中，R1和R2分别为第一透镜两面的曲率半径。
第二透镜满足下列关系式：
-2<f2/f<-1 (3)
其中，f2为第二透镜的焦距，f为系统焦距；
0.2<(R3－R4)/(R3+R4)<0.6 (4)
其中，R3和R4分别为第二透镜两面的曲率半径；
N2>1.6 (5)
其中，N2为第二透镜的折射率。
第三透镜满足下列关系式：
5<f3/f<12.5 (6)
其中，f3为第三透镜的焦距，f为系统焦距；
4<(R5－R6)/(R5+R6)<6 (7)
其中，R5和R6分别为第三透镜两面的曲率半径。
第四透镜满足下列关系式：
0.5<f4/f<0.9 (8)
其中，f4为第四透镜的焦距，f为系统焦距；
0.6<(R7－R8)/(R7+R8)<0.9 (9)
其中，R7和R8分别为第四透镜两面的曲率半径。
上述光焦度的配置，实现了光学总长的缩短，同时第二透镜满足上述(3)、(4)、(5)关系式能够很好的校正由第一透镜产生的球差和色差。第三透镜满足上述(6)和(7)关系式有利于校正场曲、像散及高阶项像差。
本发明的光学系统的五组透镜的双面都为偶次非球面。能够很好的优化像差，得到很好的图像解析能力。各非球面系数满足如下方程：
其中，z表示非球面矢高，c表示非球面近轴曲率，y表示镜头口径，k表示圆锥系数，A4为4次非球面系数，A6为6次非球面系数，A8为8次非球面系数,A10为10次非球面系数，A12为12次非球面系数，A14为14次非球面系数,A16为16次非球面系数。
本发明还提供一种摄像镜头，该摄像镜头包括上述光学系统，光学系统的具体结构这里不再赘述。
实施例1，本实施例中摄像镜头光学总长TTL为4.27mm，视场角为80度，Fno为2.08，像高与光学总长之比为0.72，各透镜间隔合理，易于机构设计，同时各透镜周边面形平滑过度，降低了加工公差的敏感度。
表1为实施例1的光学系统的设计参数表。
面序号 类型 半径 厚度 玻璃折射率和分散(Abbe数)
STO 球面 1E+18 -0.25
2 非球面 1.471848 0.577834 1.546:56.109
3 非球面 18.72937 0.05
4 非球面 5.001071 0.24 1.656:21.500
5 非球面 2.089125 0.320562
6 非球面 47.07926 0.477289 1.546:56.109
7 非球面 -32.6872 0.403142
8 非球面 -6.96578 0.50723 1.546:56.109
9 非球面 -1.0795 0.237543
10 非球面 -11.157 0.380588 1.537:56.109
11 非球面 1.104386 0.365944
12 球面 1E+18 0.21
13 球面 1E+18 0.500318
14 1E+18 0
表2为实施例1的光学系统的非球面系数表。
本发明的光学系统的镜片形状比较匀称，便于成型生产。而且镜片间距合理，便于后期的结构设计。
如图2是实施例1的光学系统的MTF传递函数曲线图(光学传递函数)，可以综合反映系统的成像质量。如图所示曲线形状越平滑，且相对X轴的高度越高，证明本发明的光学系统的成像质量越好,本镜头在110Lp/mm时0.8视场MTF大于0.63，具有较高的清晰度。
如图3a是实施例1的光学系统的像散场曲线图；图3b是实施例1的光学系统的畸变特征曲线图，可见此光学系统的0.9视场以内场曲小于0.015mm，光学畸变小于1.5％。
如图4是实施例1光学系统的离焦曲线，分别表示0视场、0.3视场、0.5视场、0.8视场和1.0视场的光学性能和离焦量。曲线峰值距离中心点越近，表示光学性能越好，场区也越小。
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 (6)

1.一种光学系统，其特征在于，具有沿光轴排列从物方至像方依次设置的孔径光阑和五组透镜，所述五组透镜从物方至像方依次为第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜和第五透镜；
所述第一透镜、第三透镜和第四透镜具有正光焦度，所述第二透镜和第五透镜具有负光焦度；所述第一透镜物侧光学面为凸面，所述第二透镜像侧光学面为凹面，所述第四透镜物侧光学面为凹面，所述第五透镜靠近光轴部分的像侧光学面为凹面且像侧光学面具有至少两个反曲点形状；五组透镜的双面都为偶次非球面；
所述第二透镜满足下列关系式：
-2<f2/f<-1；其中，f2为第二透镜的焦距，f为系统焦距；
0.2<(R3-R4)/(R3+R4)<0.6；其中，R3和R4分别为第二透镜两面的曲率半径；
N2>1.6；其中，N2为第二透镜的折射率；
所述第三透镜满足下列关系式：
5<f3/f<12.5；其中，f3为第三透镜的焦距，f为系统焦距；
4<(R5-R6)/(R5+R6)<6；其中，R5和R6分别为第三透镜两面的曲率半径。
2.如权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述第一透镜满足下列关系式：
0.5<f1/f<1；其中，f1为第一透镜的焦距，f为系统焦距；
-0.9<(R1-R2)/(R1+R2)<-0.6；其中，R1和R2分别为第一透镜两面的曲率半径。
3.如权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述第四透镜满足下列关系式：
0.5<f4/f<0.9；其中，f4为第四透镜的焦距，f为系统焦距；
0.6<(R7-R8)/(R7+R8)<0.9；其中，R7和R8分别为第四透镜两面的曲率半径。
4.一种摄像镜头，其特征在于，该摄像镜头的光学系统具有沿光轴排列从物方至像方依次设置的孔径光阑和五组透镜，所述五组透镜从物方至像方依次为第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜和第五透镜；
所述第一透镜、第三透镜和第四透镜具有正光焦度，所述第二透镜和第五透镜具有负光焦度；所述第一透镜物侧光学面为凸面，所述第二透镜像侧光学面为凹面，所述第四透镜物侧光学面为凹面，所述第五透镜靠近光轴部分的像侧光学面为凹面且像侧光学面具有至少两个反曲点形状；五组透镜的双面都为偶次非球面；
所述第二透镜满足下列关系式：
-2<f2/f<-1；其中，f2为第二透镜的焦距，f为系统焦距；
0.2<(R3-R4)/(R3+R4)<0.6；其中，R3和R4分别为第二透镜两面的曲率半径；
N2>1.6；其中，N2为第二透镜的折射率；
所述第三透镜满足下列关系式：
5<f3/f<12.5；其中，f3为第三透镜的焦距，f为系统焦距；
4<(R5-R6)/(R5+R6)<6；其中，R5和R6分别为第三透镜两面的曲率半径。
5.如权利要求4所述的摄像镜头，其特征在于，所述第一透镜满足下列关系式：
0.5<f1/f<1；其中，f1为第一透镜的焦距，f为系统焦距；
-0.9<(R1-R2)/(R1+R2)<-0.6；其中，R1和R2分别为第一透镜两面的曲率半径。
6.如权利要求4所述的摄像镜头，其特征在于，所述第四透镜满足下列关系式：
0.5<f4/f<0.9；其中，f4为第四透镜的焦距，f为系统焦距；
0.6<(R7-R8)/(R7+R8)<0.9；其中，R7和R8分别为第四透镜两面的曲率半径。
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