CN107728293A - 高像素超广角光学系统 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种高像素超广角光学系统,沿光轴从物面到像面依次设有:第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜以及第八透镜;第一透镜的光焦度为负;第二透镜的光焦度为负;第三透镜的光焦度为负;第四透镜的光焦度为正;第五透镜的光焦度为正;第六透镜的光焦度为正;第七透镜的光焦度为负;第八透镜的光焦度为正;且本光学系统满足TTL/EFL≤16.8,其中,TTL为光学系统的第一透镜物面侧顶点至成像面之间的距离,EFL为光学系统的有效焦距。本发明实施例,其主要由8枚透镜构成,结构简单;采用不同透镜相互组合及合理分配光焦度,具有大孔径、大视角、高像素、以及非常好的消热差等良好性能。
Description
技术领域:
本发明涉及一种光学系统,尤其是一种高像素超广角光学系统。
背景技术:
随着半导体技术的发展,感光元件的像素也越来越高、感光元件的受光面积也越来越大,超广角光学系统趋向于更高像素、更大靶面发展。然而,现有广角光学系统,普遍存在像素低,成本高的缺陷。
发明内容:
为克服现有广角光学系统普遍存在像素低的问题,本发明实施例提供了一种高像素超广角光学系统。
高像素超广角光学系统,沿光轴从物面到像面依次设有:第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜以及第八透镜;
第一透镜的物面侧为凸面,像面侧为凹面,其光焦度为负;
第二透镜的物面侧为凸面,像面侧为凹面,其光焦度为负;
第三透镜的物面侧为凹面,其光焦度为负;
第四透镜的物面侧为凸面,其光焦度为正;
第五透镜的物面侧为凸面,像面侧为凸面,其光焦度为正;
第六透镜的物面侧为凸面,像面侧为凸面,其光焦度为正;
第七透镜的物面侧为凹面,其光焦度为负;
第八透镜的物面侧为凸面,像面侧为凸面,其光焦度为正;
且本光学系统满足TTL/EFL≤16.8,其中,TTL为光学系统的第一透镜物面侧顶点至成像面之间的距离,EFL为光学系统的有效焦距。
本发明实施例,其主要由8枚透镜构成,结构简单;采用不同透镜相互组合及合理分配光焦度,具有大孔径、大视角、高像素、以及非常好的消热差等良好性能。
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的结构示意图;
图2为本发明的光学系统的+25℃下的畸变曲线图;
图3为本发明的光学系统的+25℃下的MTF曲线图;
图4为本发明的光学系统的+25℃下的相对照度图;
图5为本发明的光学系统的-40℃下的MTF曲线图;
图6为本发明的光学系统的+85℃下的MTF曲线图。
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,高像素超广角光学系统,沿光轴从物面到像面依次设有:第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3、第四透镜4、第五透镜5、第六透镜6、第七透镜7以及第八透镜8。
第一透镜1的物面侧为凸面,像面侧为凹面,其光焦度为负;
第二透镜2的物面侧为凸面,像面侧为凹面,其光焦度为负;
第三透镜3的物面侧为凹面,其光焦度为负;
第四透镜4的物面侧为凸面,其光焦度为正;
第五透镜5的物面侧为凸面,像面侧为凸面,其光焦度为正;
第六透镜6的物面侧为凸面,像面侧为凸面,其光焦度为正;
第七透镜7的物面侧为凹面,其光焦度为负;
第八透镜8的物面侧为凸面,像面侧为凸面,其光焦度为正;
且本光学系统满足TTL/EFL≤16.8,其中,TTL为光学系统的第一透镜1物面侧顶点至成像面之间的距离,EFL为光学系统的有效焦距。
本发明实施例,其主要由8枚透镜构成,结构简单;采用不同透镜相互组合及合理分配光焦度,具有大孔径、大视角、高像素、以及非常好的消热差等良好性能。
在本实施例中,光学系统的有效焦距EFL即为整个光学系统的焦距f,第三透镜3、第四透镜4和第七透镜7的像面侧形状,可根据设计需要使用凹面或凸面。
具体地,作为本方案的优选实施方式而非限定,本实施例中,第三透镜3的物面侧为凹面,像面侧为凸面,其光焦度为负;第四透镜4的物面侧为凸面,像面侧为凸面,其光焦度为正;第七透镜7的物面侧为凹面,像面侧为凹面,其光焦度为负。
进一步地,作为本方案的具体实施方式,该光学系统的各透镜满足如下条件:
(1)-15<f1<-5;
(2)-5<f2<-2;
(3)-50<f3<-10;
(4)3<f4<15;
(5)3<f5<15;
(6)2<f6<8;
(7)-10<f7<-2;
(8)2<f8<15;
其中,f1为第一透镜1的焦距,f2为第二透镜2的焦距,f3为第三透镜3的焦距,f4为第四透镜4的焦距,f5为第五透镜5的焦距,f6为第六透镜6的焦距,f7为第七透镜7的焦距,f8为第八透镜8的焦距。通过不同透镜的相互组合及其合理分配光焦度,使光学系统具有大孔径、大视角、高像素、以及非常好的消热差等良好性能。
再进一步地,作为本方案的具体实施方式而非限定,该光学系统的各透镜满足如下条件:
(1)-12<f1/f<-2;
(2)-5<f2/f<-2;
(3)-20<f3/f<-5;
(4)2<f4/f<10;
(5)2<f5/f<10;
(6)1.5<f6/f<5;
(7)-5<f7/f<-1.5;
(8)2<f8/f<10;
其中,f为整个光学系统的焦距,f1为第一透镜1的焦距,f2为第二透镜2的焦距,f3为第三透镜3的焦距,f4为第四透镜4的焦距,f5为第五透镜5的焦距,f6为第六透镜6的焦距,f7为第七透镜7的焦距,f8为第八透镜8的焦距。通过不同透镜的相互组合及其合理分配光焦度,使光学系统具有大孔径、大视角、高像素、以及非常好的消热差等良好性能。
更进一步地,作为本方案的具体实施方式而非限定,第一透镜1的焦距f1、材料折射率Nd1、材料阿贝常数Vd1满足:-12<f1/f<-2,1.72<Nd1<1.95,40<Vd1<60,其中,f为整个光学系统的焦距。结构简单,可保证良好的光学性能。
又进一步地,作为本方案的具体实施方式而非限定,第二透镜2的焦距f2、材料折射率Nd2、材料阿贝常数Vd2满足:-5<f2/f<-2,1.45<Nd2<1.65,40<Vd2<60,其中,f为整个光学系统的焦距。结构简单,可保证良好的光学性能。
进一步地,作为本方案的具体实施方式而非限定,第三透镜3的焦距f3、材料折射率Nd3、材料阿贝常数Vd3满足:-20<f3/f<-5,1.55<Nd3<1.75,15<Vd3<35,其中,f为整个光学系统的焦距。结构简单,可保证良好的光学性能。
再进一步地,作为本方案的具体实施方式而非限定,第四透镜4的焦距f4、材料折射率Nd4、材料阿贝常数Vd4满足:2<f4/f<10,1.75<Nd4<1.95,15<Vd4<40。结构简单,可保证良好的光学性能。
又进一步地,作为本方案的具体实施方式而非限定,第五透镜5的焦距f5、材料折射率Nd5、材料阿贝常数Vd5满足:2<f5/f<10,1.45<Nd5<1.65,30<Vd5<70,其中,f为整个光学系统的焦距。结构简单,可保证良好的光学性能。
更进一步地,作为本方案的具体实施方式而非限定,第六透镜6的焦距f6、材料折射率Nd6、材料阿贝常数Vd6满足:1.5<f6/f<5,1.55<Nd6<1.75,40<Vd6<60,其中,f为整个光学系统的焦距。结构简单,可保证良好的光学性能。
再进一步地,作为本方案的具体实施方式而非限定,第七透镜7的焦距f7、材料折射率Nd7、材料阿贝常数Vd7满足:-5<f7/f<-1.5,1.75<Nd7<1.95,15<Vd7<40,其中,f为整个光学系统的焦距。结构简单,可保证良好的光学性能。
又进一步地,作为本方案的具体实施方式而非限定,第八透镜8的材料折射率Nd8、材料阿贝常数Vd8满足:1.45<Nd8<1.65,40<Vd8<60。结构简单,可保证良好的光学性能。
更进一步地,作为本方案的具体实施方式而非限定,第六透镜6和第七透镜7相互胶合形成组合透镜,组合透镜的焦距f67满足如下条件:-500<f67<-10。结构简单紧凑,可保证良好的光学性能。
具体地,第二透镜2、第三透镜3、以及第八透镜8均为塑料非球面透镜,可以有效地消除球面像差对镜头性能的影响,提高光学镜头的解析力,可以有效地实现消热差,同时降低镜头的加工难度和生产成本。
更具体地,光学系统的光阑9位于第四透镜4与第五透镜5之间。结构简单,用来调节光束的强度。优选地,光阑9设置在第四透镜4的一侧,在本实施例中,各透镜及光阑的位置是固定的。
进一步地,作为本方案的具体实施方式而非限定,第八透镜8与像面10之间设有带通滤光片。可过滤环境中的红外光,以避免图像产生红曝现象。
具体地,在本实施例中,本光学系统的焦距f为1.307mm,光阑指数FNo.为2.0,视场角2ω=200°,第一透镜1的焦距f1=-13.780mm,第二透镜2的焦距f2=-3.949mm,第三透镜3的焦距f3=-22.127mm,第四透镜4的焦距f4=9.274mm,第五透镜5的焦距f5=6.184mm,第六透镜6的焦距f6=3.600mm,第七透镜7的焦距f7=-3.072mm,第八透镜8的焦距f8=5.986mm。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对应为第三透镜3的两个表面;S7、S8对应为第四透镜4的两个表面;S9为光阑STO;S10、S11对应为第五透镜5的两个表面;S12、S13对应为第六透镜6的两个表面;S13、S14对应为第七透镜7的两个表面;S15、S16对应为第八透镜8的两个表面;S17、S18对应为带通滤光片的两个表面;IMA为像面10。
更具体地,所述第二透镜2、第三透镜3、以及第八透镜8的表面为非球面形状,其满足以下方程式: 其中,参数c=1/R,即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,a1至a5分别为各径向坐标所对应的系数。所述第二透镜2的S3表面和S4表面、第三透镜3的S5表面和S6表面、以及第八透镜8的S15表面和S16表面的非球面相关数值如下表所示:
从图2至图6中可以看出,本实施例中的光学系统具有高分辨率和非常好的消热差性能。
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.高像素超广角光学系统,沿光轴从物面到像面依次设有:第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜以及第八透镜;其特征在于,
第一透镜的物面侧为凸面,像面侧为凹面,其光焦度为负;
第二透镜的物面侧为凸面,像面侧为凹面,其光焦度为负;
第三透镜的物面侧为凹面,其光焦度为负;
第四透镜的物面侧为凸面,其光焦度为正;
第五透镜的物面侧为凸面,像面侧为凸面,其光焦度为正;
第六透镜的物面侧为凸面,像面侧为凸面,其光焦度为正;
第七透镜的物面侧为凹面,其光焦度为负;
第八透镜的物面侧为凸面,像面侧为凸面,其光焦度为正;
且本光学系统满足TTL/EFL≤16.8,其中,TTL为光学系统的第一透镜物面侧顶点至成像面之间的距离,EFL为光学系统的有效焦距。
2.根据权利要求1所述的高像素超广角光学系统,其特征在于,该光学系统的各透镜满足如下条件:
(1)-15<f1<-5;
(2)-5<f2<-2;
(3)-50<f3<-10;
(4)3<f4<15;
(5)3<f5<15;
(6)2<f6<8;
(7)-10<f7<-2;
(8)2<f8<15;
其中,f1为第一透镜的焦距,f2为第二透镜的焦距,f3为第三透镜的焦距,f4为第四透镜的焦距,f5为第五透镜的焦距,f6为第六透镜的焦距,f7为第七透镜的焦距,f8为第八透镜的焦距。
3.根据权利要求1所述的高像素超广角光学系统,其特征在于,该光学系统的各透镜满足如下条件:
(1)-12<f1/f<-2;
(2)-5<f2/f<-2;
(3)-20<f3/f<-5;
(4)2<f4/f<10;
(5)2<f5/f<10;
(6)1.5<f6/f<5;
(7)-5<f7/f<-1.5;
(8)2<f8/f<10;
其中,f为整个光学系统的焦距,f1为第一透镜的焦距,f2为第二透镜的焦距,f3为第三透镜的焦距,f4为第四透镜的焦距,f5为第五透镜的焦距,f6为第六透镜的焦距,f7为第七透镜的焦距,f8为第八透镜的焦距。
4.根据权利要求1所述的高像素超广角光学系统,其特征在于,第一透镜的焦距f1、材料折射率Nd1、材料阿贝常数Vd1满足:-12<f1/f<-2,1.72<Nd1<1.95,40<Vd1<60,其中,f为整个光学系统的焦距。
5.根据权利要求1所述的高像素超广角光学系统,其特征在于,第二透镜的焦距f2、材料折射率Nd2、材料阿贝常数Vd2满足:-5<f2/f<-2,1.45<Nd2<1.65,40<Vd2<60,其中,f为整个光学系统的焦距。
6.根据权利要求1所述的高像素超广角光学系统,其特征在于,第三透镜的焦距f3、材料折射率Nd3、材料阿贝常数Vd3满足:-20<f3/f<-5,1.55<Nd3<1.75,15<Vd3<35,其中,f为整个光学系统的焦距。
7.根据权利要求1所述的高像素超广角光学系统,其特征在于,第四透镜的焦距f4、材料折射率Nd4、材料阿贝常数Vd4满足:2<f4/f<10,1.75<Nd4<1.95,15<Vd4<40。
8.根据权利要求1所述的高像素超广角光学系统,其特征在于,第五透镜的焦距f5、材料折射率Nd5、材料阿贝常数Vd5满足:2<f5/f<10,1.45<Nd5<1.65,30<Vd5<70,其中,f为整个光学系统的焦距。
9.根据权利要求1所述的高像素超广角光学系统,其特征在于,第六透镜的焦距f6、材料折射率Nd6、材料阿贝常数Vd6满足:1.5<f6/f<5,1.55<Nd6<1.75,40<Vd6<60,其中,f为整个光学系统的焦距。
10.根据权利要求1所述的高像素超广角光学系统,其特征在于,第七透镜的焦距f7、材料折射率Nd7、材料阿贝常数Vd7满足:-5<f7/f<-1.5,1.75<Nd7<1.95,15<Vd7<40,其中,f为整个光学系统的焦距。
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