CN107924044B - 超广角光学系统 - Google Patents

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Abstract

根据本发明的各个实施例的超广角光学系统，包括：从物侧顺序布置的包括负屈光力的第一透镜组和包括正屈光力的第二透镜组；以及在所述第一透镜组和所述第二透镜组之间用于限制光圈的尺寸和光通量的设备，其中，所述第一透镜组包括从所述物侧顺序布置的：凸向所述物体的多个弯月形透镜；与所述弯月形透镜相邻的凹向所述物体的弯月形透镜，其中所述第一透镜组中最接近图像的透镜包括正透镜，并且其中所述第二透镜组包括结合从物侧顺序布置的各自包括正屈光力和负屈光力的透镜的粘合透镜，其中所述第二透镜组中最靠近图像的透镜是具有正屈光力的透镜。另外，所述超广角光学系统可以根据实施例以各种方式配置。

Description

超广角光学系统
技术领域
本公开涉及一种超广角光学系统，并且更具体地涉及配备有具有190°或更大视场的超广角透镜的超广角光学系统，其能够捕获360度全方位图像。
背景技术
通常，随着诸如移动通信终端、个人数字助理(PDA)和智能手机的移动通信装置变得普及并且已经通过通信技术提供了各种服务，移动通信装置已经具有各种附加功能以及基本的通信功能。
此外，传统的超广角透镜具有等于或小于180°的视场，并且在使用固态成像设备(诸如数码相机、摄像机和如闭路电视(CCTV)的监视设备)的光学系统中，传感器的对角可以具有最大视场。
发明内容
技术问题
因此，一般的超广角透镜在获取垂直于光轴方向的图像方面受到限制，这可能使得其难以获取全方位图像。此外，由于透镜被配置为具有190°或更大的视场和大直径，所以会限制像差控制。特别地，在透镜配置中，在光圈前面的正透镜和负透镜的组合不是最佳的。因此，可能难以控制由于超广角和大直径引起的像差。
例如，名称为“Super wide angle optical lens system(超广角光学透镜系统)”的US 2013-0114150A1公开了一种超广角光学系统，该超广角光学系统具有从物侧到像侧顺序布置的第一负透镜、第二负透镜、第三负透镜、第四正透镜、第五负透镜和第六负透镜。超广角光学系统被公开为具有大约为70°的半视场与大约140°的全视场。因此，超广角光学系统不能获得大约190°的视场以获取全向图像，并且只有负透镜被配置在光圈前面。因此，像差控制过于严格以致于不能具有约190°的视场。
另外，名称为“Wide angle photographic lens assembly(广角摄影透镜组件)”的US2012-0206822公开了一种超广角光学系统，该超广角光学系统具有从物侧到像侧顺序布置的凸向物体的第一负透镜、凹向物体的第二正透镜、光圈以及凹向物体的第三正透镜和第四正透镜。这里，第五透镜具有负屈光力，第六透镜具有正屈光力。该光学系统具有大约180.2°的视场，并且具有大约2.05的光圈值(Fno)，相对较亮。然而，在光圈的前面配置了单个负透镜和单个正透镜，这导致了由于广角引起的像差控制受限制。因此，超广角光学系统可以确保超过180°但仅超过一点点的视场。尽管具有如下优点：由于除了第一透镜之外的其余透镜是由塑料制成的并因此在材料成本方面是有效的，但考虑到塑料透镜的性质，像差和焦点位置可能发生由温度引起的变化。
另外，名称为“Wide-angle lens,capturing lens unit,capturing device,andinformation device(广角透镜、捕获透镜单元、捕获设备和信息设备)”的JP 2014-102291A公开了一种超广角光学系统，该超广角光学系统具有从物侧到像侧顺序布置的具有负屈光力的第一透镜组、光圈以及第二透镜组。第一透镜组具有从物侧到像侧顺序布置的负弯月形透镜、具有负屈光力的第二塑料透镜以及具有正屈光力的第三透镜。第二透镜组包括从物侧到像侧顺序布置的第四正透镜、第五正透镜、第六负透镜和具有正屈光力的第六塑料透镜。上述技术具有约180°的视场和约2.8的Fno，其对应于一般的鱼眼透镜规格。尽管可以通过该光学系统获取大约180°的图像，但是视场不足以获取垂直于光轴方向的图像。此外，该透镜具有约2.8的Fno的亮度级别。因此，对于常规结构，不能实现超过180°的视场和明亮的透镜。
技术方案
因此，本公开的各个实施例提供了一种全向光学系统，所述全向光学系统能够以190°或更大的视场沿垂直于光轴的方向捕获物体，因此能够以360°沿垂直于光轴的方向捕获物体。
本公开的各个实施例还提供了一种可实施为全向光学系统的超广角光学系统，用于通过实现明亮的透镜以及广角的透镜配置来执行优异的像差控制，并且允许通过沿与光轴方向相反的方向布置包括190°或更大视场的两个光学系统来输入4π球面度球体的图像，使得整个球体以及与光轴垂直的水平360度图像可以被捕获。
根据本公开的各个实施例，一种超广角光学系统，包括：从物侧顺序布置的包括负屈光力的第一透镜组和包括正屈光力的第二透镜组；和在所述第一透镜组和所述第二透镜组之间的用于限制光圈和光通量中的一个的大小的结构。
所述第一透镜组包括从所述物侧顺序布置的凸向物体的多个弯月形透镜以及与所述弯月形透镜相邻的凹向所述物侧的弯月形透镜，并且所述第一透镜组中最靠近图像的透镜是正透镜。
所述第二透镜组包括从物侧顺序布置的彼此结合的包括正屈光力的透镜和包括负屈光力的透镜的粘合透镜，并且所述第二透镜组中最靠近所述图像的透镜是包括正屈光力的透镜。
进一步地，所述第一透镜组中凸向所述物体的所述弯月形透镜中最靠近所述图像的弯月形透镜可以包括非球面。
进一步地，所述第一透镜组中最接近所述图像的正透镜可以具有非球面。
进一步地，所述第二透镜组中的正透镜可以包括非球面。
进一步地，所述超广角光学系统的视场满足以下条件。
[条件公式]190≤Wfov
其中，条件公式的Wfov可以表示最大视场。
进一步地，所述超广角光学系统的视场、图像高度和焦距可以满足以下条件。
[条件公式]
Figure GDA0001587390250000031
其中，条件公式的θ可以表示半视场，条件公式的y可以表示图像高度(从图像的中心到所述图像的最外周的距离)，并且条件公式的f可以表示焦距。
有益效果
根据本公开的各个实施例的超广角光学系统具有在物侧具有负屈光力的组，以及在像侧具有正屈光力的组。因此，可以容易地获得广角，可以使能光通量控制和像差控制，并且可以改善成像设备的主光线角度(CRA)。
此外，由于存在凸向物体的多个弯月形透镜，所以可以控制广角导致的失真。
此外，根据本公开的各个实施例的超广角光学系统有助于像差控制(诸如色差控制或球面像差控制)，使能像差控制和CRA控制，并且允许使用小直径非球面，从而降低成本。
附图说明
图1是示出了根据本公开的各个实施例的超广角光学系统中的根据实施例的超广角光学系统中的透镜布局的视图。
图2是根据本公开的各个实施例的超广角光学系统中的图1所示的超广角光学系统的像差图。
图3是示出了根据本公开的各个实施例的超广角光学系统中的根据另一实施例的超广角光学系统中的透镜布局的视图。
图4是根据本公开的各个实施例的超广角光学系统中的图3所示的超广角光学系统的像差图。
图5是示出了根据本公开的各个实施例的超广角光学系统中的根据另一实施例的超广角光学系统中的透镜布局的视图。
图6是根据本公开的各个实施例的超广角光学系统中的图5所示的超广角光学系统的像差图。
图7是根据各个实施例的网络环境中的电子设备的框图。
图8是根据各个实施例的电子设备的框图。
图9是根据各个实施例的编程模块的框图。
具体实施方式
参照附图对本公开的各个实施例进行描述。这些实施例并不意图将本公开中描述的技术限制于特定实施例，并且，应当理解的是，本公开覆盖对实施例的各种修改、等同形式或替代形式。在描述附图时，相似的附图标记表示相同的组件。
在本公开中，术语“具有”、“可具有”、“包括”或“可包括”表示存在相应特征(例如，数字、功能、操作或诸如部件的组件)，不排除存在一个或更多个其他特征。
在本公开中，术语“A或B”、“A或/和B中的至少一个”或“A或/和B中的一个或更多个”包括所列项目的所有可能组合。例如，“A或B”、“A和B中的至少一个”或“A或B中的至少一个”可以表示以下所有情况：(1)包括至少一个A；(2)包括至少一个B；或(3)包括至少一个A和至少一个B。
在本公开中所使用的“第一”或“第二”的术语可以修饰各种组件的名称，而不考虑顺序和/或重要性。这些表达用于区分一个组件与另一个组件，但不限制组件。例如，第一用户设备(UE)和第二用户设备(UE)可以指示不同的UE，而不考虑顺序和/或重要性。例如，在不脱离本公开的范围的情况下，第一组件可被称为第二组件，并且反之亦然。
当说组件(例如，第一组件)“可操作地或通信地与另一组件(例如，第二组件)耦接”或“耦接到另一组件”或“连接到另一组件”时，应当理解的是，该组件可以直接连接其他组件，或通过任何其他组件(例如，第三组件)连接到其他组件。另一方面，当说组件(例如，第一组件)“直接连接到”或“直接耦接到”另一组件(例如，第二组件)时，可以理解的是，该组件与所述另一组件之间不存在中间组件(例如，第三组件)。
根据情况，如本文中所使用的术语“被配置为”可以被替换为，例如术语“适用于”、“具有……的能力”、“被设计成”、“适应于”、“被制成”或“能够”。术语“被配置为”不一定表示在硬件中的“被专门设计为”。代替地，术语“被配置为......的设备”可以表示该设备可以与其他设备或部件一起“能够......”。例如，“被配置为执行A、B和C的处理器”可以指用于执行相应操作的专用处理器(例如，嵌入式处理器)或通用处理器(例如，中央处理单元(CPU)或应用处理器(AP))，该通用处理器能够通过执行存储器中所存储的一个或更多个软件程序来执行相应操作。
本文中使用的术语仅用于描述特定的实施例，并不旨在限制其他实施例的范围。需要理解的是，单数形式也可以包括复数指代物，除非上下文另有明确指示。本文使用的所有术语和词语(包括技术术语和科学术语)可以具有与本公开所属领域的技术人员通常所理解的含义相同的含义。本公开所使用的术语中，在词典中通常所定义的术语可以被解释为相关领域中的语境含义相同或相似的含义。除非另有定义，术语不应被解释为具有理想或过于正式的含义。当需要时，本公开所定义的术语甚至不应被解释为排斥本公开的实施例。
根据本公开的各个实施例，电子设备可以例如包括以下项中的至少一种：智能电话、平板个人电脑(PC)、移动电话、视频电话、电子书(e-book)阅读器、台式PC、膝上型PC、上网本计算机、工作站、服务器、个人数字助手(PDA)、便携式多媒体播放器(PMP)、MP3播放器、移动医疗设备、相机和可穿戴设备。根据各个实施例，可穿戴设备可以是以下中的至少一种：配件类型(例如，手表、戒指、手环、脚环、项链、眼镜、隐形眼镜或头戴式设备(HMD))、织物或衣服类型(例如，电子衣服)、身体附着型(例如，皮肤垫或纹身)以及可植入类型(例如，可植入电路)。
根据一些实施例，电子设备可以是智能家用电器。家用电器可以例如包括以下项中的至少一种：电视、数字通用光盘(DVD)播放器、音频、冰箱、空调、真空吸尘器、烤箱、微波炉、洗衣机、空气净化器、机顶盒、家庭自动化控制面板、安全控制面板、电视(TV)盒(例如，Samsung HomeSyncTM、Apple TVTM或Google TVTM)、游戏控制台(例如，XboxTM和PlayStationTM)、电子词典、电子钥匙、摄像机或电子相框。
根据其他实施例，电子设备可以包括以下项中的至少一种：医疗设备(例如，各种便携式医疗计(血糖仪、心率计、血压计、体温计等)、磁共振血管造影(MRA)设备、磁共振成像(MRI)设备、计算机断层扫描(CT)设备、图像设备和超声设备等)、导航设备、全球导航卫星系统(GNSS)接收器、事件数据记录器(EDR)、飞行数据记录器(FDR)、汽车信息娱乐设备、海军电子设备(例如，海军导航设备和陀螺罗经等)、航空电子设备、安全设备、车载音响主机、工业或家用机器人、金融机构的自动柜员机(ATM)、商店中的销售点(POS)终端或物联网(IoT)设备(例如，灯泡、各种传感器、电表或燃气表、自动灭火设备、火警警报器、恒温器、街灯、烤面包机、运动器械、热水箱、加热器、热水器等)。
根据一些实施例，电子设备可以包括以下中的至少一种：家具或建筑物/结构的一部分、电子板、电子签名接收设备、投影仪以及各种测量设备(例如，水、电、气或是电磁波测量设备)。根据各个实施例，电子设备可以是前述各种设备中的两种或更多种的组合。根据一些实施例，电子设备也可以是柔性设备。根据本公开的实施例，电子设备不限于上述设备，并且可以包括随着技术发展出现的新电子设备。
关于根据本公开的超广角光学系统，从下面参照示出本公开的优选实施例的附图给出的详细描述中将清楚地理解用于实现上述目的的效果和技术配置。
虽然在每个实施例的透镜配置图中透镜的厚度、尺寸和形状被显示为或多或少地被放大，但是对于本公开的详细描述，尤其是在透镜配置图中所示的球形或非球形表面的形状仅仅是示例性的，因此不应被解释为限制。
根据本公开的各个实施例，超广角光学系统100可以包括从物侧顺序布置的具有负(或负(-))屈光力的第一透镜组110和具有正(或“正(+)”)屈光力第二透镜组120。用于限制光圈的尺寸或光通量的结构可以进一步设置在第一透镜组110和第二透镜组120之间。
根据本公开的各个实施例，第一透镜组110可以包括从物侧顺序布置的凸向物体的多个弯月形透镜111，以及凹向物体的弯月形透镜112。此外，第一透镜组110中最靠近图像的透镜的可以是正透镜。
根据本公开的各个实施例，第二透镜组120可以包括具有从物侧顺序布置的彼此结合的具有正屈光力的透镜和具有负屈光力的透镜的粘合透镜，并且第二透镜组120中最靠近图像的透镜可以是具有正屈光力的透镜。在第一透镜组110中，在凸向物体的弯月形透镜中最靠近图像的透镜可以具有非球面。此外，第一透镜组110中最接近图像的正透镜可以被配置为具有非球面。此外，第二透镜组的正透镜可以具有非球面。在本公开的各个实施例中，超广角透镜可具有等于或大于190°的视场以获取全向图像。此外，为了限制周边物体相对于中心物体的放大率，焦距应落在如下式所示的范围内。
Figure GDA0001587390250000081
其中，f表示焦距，θ表示半视场，并且y是图像高度(从图像的中心到图像的最外围的距离)。
以下，将描述根据本公开的各个实施例的具有上述配置的超广角光学系统的操作。
如上所述，超广角光学系统100可以包括从物侧顺序布置的具有负屈光力的第一透镜组110和具有正屈光力的第二透镜组120。第一透镜组110可以从物侧顺序地包括凸向物体的多个弯月形透镜111，以及凹向物体的弯月形透镜112。第一透镜组中最靠近图像的透镜可以是正透镜。第二透镜组120可以包括具有与从物侧顺序布置的彼此结合的具有正屈光力的透镜和具有负屈光力的透镜的粘合透镜。在第二透镜组120中最靠近图像的透镜可以是具有正屈光力的透镜。
例如，通过使第一透镜组110具有负屈光力能够实现广角以用于超宽视场，并且可以通过使第二透镜组120具有正屈光力以在成像设备上形成图像。可以通过插入在第一透镜组110和第二透镜组120之间的用于控制光通量的结构来控制光圈值(Fno)和环境光强度。由于在物侧提供具有负屈光力的组和在像侧提供具有正屈光力的组，并且相对于光阑(stop)可以容易地实现广角，并且光通量控制和像差控制是可能的。此外，为了控制由广角导致的变形，可以提供凸向物体的多个弯月形透镜111。然而，仅以凸向物体的弯月形透镜实现短焦距和像差控制是不容易的。为了解决这个问题，在凸向物体的多个弯月形透镜后面可以包括凹向物体的弯月形透镜。如果第一透镜组110仅包括负透镜以具有强负屈光力，则可能难以获得短焦距，并且可能限制像差控制。因此，为了解决该问题，在第一透镜组110中最靠近图像的位置处提供具有正屈光力的透镜。当在具有正屈光力的第二透镜组120中包括具有彼此结合的具有正屈光力的透镜和具有负屈光力的透镜时，色差控制变得容易。此外，由于正透镜被设置在第二透镜组120中最接近图像的位置处，所以使能进行像差控制和主光线角度(CRA)控制。
此外，第一透镜组110中在凸向物侧的弯月透镜中最靠近图像的透镜可以被配置为具有非球面。尽管可以通过在第一透镜组110中包括凸向物体的多个弯月透镜111来执行由广角导致的像差控制，但是为了有效地控制彗差(comma)和像散，需要使用非球面。然而，由于成本随着非球面的大小而增加，所以可以通过在第一透镜组110中在凸向物侧的弯月形透镜当中的最靠近图像的透镜上设置非球面，来使用小直径的非球面，由此降低成本。
此外，第一透镜组110中最靠近图像的正透镜可以被配置为具有非球面。当在第一透镜组110中具有正屈光力的透镜被设置作为最靠近图像的透镜时，第一透镜组110的负屈光力可以被最大化。另外，如果在第一透镜组110中最靠近图像的正透镜被配置为具有非球面，则可以执行像差控制(诸如球面控制)。
此外，第二透镜组120的正透镜可以包括非球面。如果在第二透镜组120中将非球面用于正透镜，则可以控制诸如彗差、像散和场曲的像差。此外，成像设备的CRA可以变得更好。
可以通过本公开的上述配置来配置超广角透镜，由此获取360度全向图像。如果获得等于或大于190°的视场，则可以实现在垂直于光轴的方向上的图像。在垂直于光轴的方向上获取图像使能沿垂直于光轴的方向输入360度图像。此外，如果焦距落在由上述公式计算的范围内，则可以限制周边物体相对于中心物体的放大率，从而确保垂直于光轴的图像的大小。如果如上所述的两个光学系统以背对彼此的方式布置，则可以输入包括4π球面度球体的视场的图像。因此，可以配置能够捕获整个球体以及垂直于光轴的水平360度的图像的全向光学系统。
同时，如上所述，本公开的超广角光学系统100通过以下条件公式实现视场和焦距，或视场和图像高度，并且每个条件公式及其效果将在下面描述。
[条件公式1]190≤Wfov
其中，条件公式1的Wfov可以表示最大视场。
条件公式1表示超广角光学系统100的视场。为了获取全向图像，最大视场应该为190°或更大。只有当获取垂直于光轴的图像时，才可以获取垂直于光轴的360度图像。如果提供两个超广角透镜，则可以输入整个4π球面度球体的图像。为此，单个超广角透镜的视场至少应为190°。
[条件式2]
Figure GDA0001587390250000101
其中，条件公式2的θ可以表示半视场，条件公式2的y可以表示图像高度(从图像的中心到图像的最外围的距离)，并且条件公式2的f可以表示焦距。
上面的条件公式2描述了超广角光学系统100的视场、图像高度和焦距。中心物体和外围物体的空间频率放大率在配置超级广角光学系统100时是重要的。特定频率放大率的表达式是映射函数。在四种映射函数中，获取全向图像的超广角光学系统100优选地具有用于立体图形、等距或等立体角的映射函数，其由于较少压缩周边图像，所以对于全向图像是有利的。因此，如果满足条件公式2，则相当于(up to)满足用于立体图形、等距或等立体角的映射函数。将外围图像与中心图像的压缩比最小化，可以最小化外围图像的图像质量的退化。
将在特定值的上下文中给出根据本公开的各个实施例的超广角光学系统100的更详细描述。
在如下所述的第一、第二和第三实施例中，如上所述，超广角光学系统100可以包括从物侧顺序布置的具有负屈光力的第一透镜组110和具有正屈光力的第二透镜组120。可以在第一透镜组110和第二透镜组120之间插入用于限制光圈的尺寸或光通量的结构。第一透镜组110可以包括从物侧顺序布置的凸向物体的多个弯月形透镜111，以及凹向物体的弯月形透镜112。在第一透镜组110中最靠近图像的透镜可以是正透镜。第二透镜组120可以包括从物侧顺序布置的具有彼此结合的具有正屈光力和负屈光力的透镜的粘合透镜，并且第二透镜组120中最靠近图像的透镜可以是具有正屈光力的透镜。
同时，可以通过已知的[等式1]获得如下所述的在每个实施例中使用的非球面，K表示圆锥常数，并且在非球形系数A、B、C和D中使用的“E和之后的数字”表示10的幂。例如，E+02可以表示102，并且E-02可以表示10-2。
[等式1]
Figure GDA0001587390250000111
其中，
等式1的x：在同轴方向上与透镜顶点的距离。
等式1的y：在垂直于光轴方向上的距离。
等式1的c'：透镜顶点的曲率半径的倒数(＝1/R)。
等式1的K、A、B、C和D：非球形系数。
[实施例1]
以下[表1]可以示出根据本公开的各个实施例中的一个的值的示例。此外，图1是示出根据本公开的各个实施例中的一个的超广角光学系统中的透镜布局的图，以及图2是图1所示的超广角光学系统的像差图。
在实施例1中，在整个光学系统中，f可以是1.19mm，Fno可以是1.97，并且视场可以是200°。
Figure GDA0001587390250000112
Figure GDA0001587390250000121
[表1]
在[表1]中，表面编号之前的符号*可以表示非球面。
此外，由[等式1]计算出的非球形系数的值列于实施例1中的以下[表2]中。
表面 K A B C D
3 0.000000 1.737195E-02 -1.990643E-03 9.325857E-05 -1.579806E-06
4 -1.000000 2.519815E-02 5.374012E-03 -1.358760E-03 6.767660E-05
7 0.000000 5.240657E-04 -7.662172E-05 -1.920980E-05 0.000000E+00
8 0.000000 6.900172E-03 -9.121338E-04 9.508714E-05 0.000000E+00
13 0.000000 -1.143270E-02 3.426939E-03 -3.526360E-04 0.000000E+00
14 0.000000 6.725823E-03 1.116064E-03 1.937055E-04 0.000000E+00
[表2]
[实施例2]
以下[表3]可以示出本公开的各个实施例中除了前述实施例的另一个实施例(在下文中，被称为“实施例2”)的值的示例。
另外，图3是示出根据本公开的各个实施例中的一个的超广角光学系统中的透镜布局的图，并且图4是图3所示的超广角光学系统的像差图。
在实施例2中，在整个光学系统中，f可以是0.95mm，Fno可以是2.18，并且视场可以是240°。
表面 曲率半径 厚度 折射率(nd) 阿贝数(vd)
1 16.715 2.00 1.835 42.72
2 7.155 2.38
3 11.053 0.80 1.773 49.62
4 3.886 2.05
*5 35.342 0.60 1.740 59.10
*6 2.700 1.98
7 -4.100 1.63 1.697 55.46
8 -45.000 0.33
*9 3.949 2.25 1.805 40.90
*10 -9.538 0.87
光阑 无穷大 0.80
12 2.600 2.02 1.497 81.61
13 -2.600 0.30 1.923 20.88
14 5.023 0.16
*15 4.213 1.46 1.740 59.10
*16 -2.860 0.71
17 无穷大 0.30 1.517 64.20
18 无穷大 0.30
19 无穷大 0.50 1.517 64.20
20 无穷大 0.53
[表3]
在[表3]中，表面编号之前的符号*可以表示非球面。
此外，由[等式1]计算出的非球形系数的值列于实施例2中的以下[表4]中。
表面 K A B C D
5 0.000000 4.892892E-03 -2.158396E-04 -9.654502E-06 7.019990E-07
6 -1.000000 4.137913E-03 1.999401E-03 -1.680804E-04 1.460570E-05
9 0.000000 -1.675004E-03 4.028469E-04 -2.526123E-06 0.000000E+00
10 0.000000 3.439272E-03 5.624994E-04 1.250070E-06 0.000000E+00
15 0.000000 -6.350440E-03 1.350301E-03 2.333793E-05 0.000000E+00
16 0.000000 2.009844E-02 -3.926191E-04 5.144062E-04 0.000000E+00
[表4]
[实施例3]
以下[表5]可以示出根据本公开的各个实施例中除了前述实施例的另一实施例(在下文中，被称为“实施例3”)的值的示例。
另外，图5是示出根据本公开的各个实施例中的一个的超广角光学系统100中的透镜布局的图，并且图6是图5所示的超广角光学系统的像差图。
在实施例3中，在整个光学系统中，f可以是1.90mm，Fno可以是2.17，并且视场可以是200°。
Figure GDA0001587390250000141
Figure GDA0001587390250000151
[表5]
在[表5]中，表面编号之前的符号*可能表示非球面。
此外，由[等式1]计算出的非球形系数的值列于实施例2中的以下[表6]中。
表面 K A B C D
3 0.000000 2.700544E-03 -1.023635E-04 1.898112E-06 -1.211579E-08
4 -1.000000 3.807090E-03 1.987742E-04 -1.463066E-05 1.758136E-07
5 0.000000 -2.691462E-03 1.159825E-04 1.251088E-06 0.000000E+00
6 0.000000 9.469219E-04 1.127789E-04 3.405438E-07 0.000000E+00
7 0.000000 7.819787E-04 7.981969E-05 -5.219877E-06 0.000000E+00
8 0.000000 3.694638E-04 2.788199E-05 -2.070721E-06 0.000000E+00
13 0.000000 -1.881749E-03 9.691677E-04 -2.833680E-05 0.000000E+00
14 0.000000 1.230888E-03 3.798748E-04 7.461032E-05 0.000000E+00
[表6]
同时，实施例1、实施例2和实施例3中的条件公式的值在下面的[表7]中列出。
Figure GDA0001587390250000152
Figure GDA0001587390250000161
[表7]
根据各个实施例的电子设备将会在以下参考附图描述。在本公开中，术语用户可以指使用电子设备的人或设备(例如，人工智能电子设备)。
参考图7，描述了根据各个实施例的网络环境1000中的电子设备1010。电子设备1010可以包括总线1100、处理器1200、存储器1300、输入/输出(I/O)接口1500、显示器160和通信接口1700。在一些实施例中，电子设备1010可以省略上述组件中的至少一个，或可以向电子设备1010添加组件。
总线1100可以包括例如将组件1200、1300、1500～170互相连接并允许在这些组件之间进行通信(例如，控制消息和/或数据)的电路。
处理器1200可以包括中央处理器(CPU)、应用处理器(AP)和通信处理器(CP)中的一个或更多个。例如，处理器1200可以执行与电子设备1010的至少一个其他组件的控制和/或通信相关的计算或数据处理。处理器1200可以被称为控制器。或者处理器1200可以包括作为其部分的控制器或者可以形成控制器。
存储器1300可以包括易失性和/或非易失性存储器。存储器1300例如可以存储与电子设备1010的至少一个其他组件相关的指令或数据。根据实施例，存储器130可以存储软件和/或程序1400。例如，该程序1400可以包括内核1410、中间件1430、应用编程接口(API)1450和/或应用程序(或“应用”)1470等。内核1410、中间件1430或API 1450中的至少一部分可以称为操作系统(OS)。
内核1410可以控制或管理在执行在其他程序(例如，中间件1430、API 1450或应用程序1470)中实现的操作或功能的系统资源(例如，总线1100、处理器1200或存储器1300)。而且，内核1410可以提供用于允许中间件1430、API 1450或应用程序1470访问电子设备1010的各个组件并控制或管理系统资源的接口。
中间件1430可以用作媒介，内核1410可以通过其与例如API 1450或应用程序1410进行通信以传输和接收数据。
此外，中间件1430可以根据其优先级来处理从应用程序1470接收到的一个或更多个任务请求。例如，中间件1430可以将用于使用电子设备1010的系统资源(总线1100、处理器1200或存储器1300)的优先级分配给至少一个应用程序1470，并且根据优先级处理该一个或多个任务请求。例如，中间件1430可以通过根据分配给至少一个应用程序1470的优先级处理一个或多个任务请求来为一个或多个任务请求执行调度或负载平衡。
API 1450是应用1470的接口，以控制内核1410或中间件1430提供的功能。例如，API 1450可以包括用于文件控制、窗口控制、视频处理或文本控制的至少一个接口或功能(例如，命令)。
输入/输出接口1500可以例如将从用户或外部设备接收的命令或数据提供给电子设备1010的其他组件，或者将从电子设备1010的其他组件接收到的命令或数据输出给用户或外部设备。
显示器1600可以包括例如液晶显示屏(LCD)、发光二极管(LED)、有机LED(OLED)显示器、微电机系统(MEMS)显示器、电子纸显示器。显示器1600可以为用户显示各种类型的内容(例如，文本、图像、视频、图标或符号)。显示器1600可以包括触摸屏并且接收例如，通过电子笔或用户的身体部分进行的触摸输入、手势输入、接近输入或悬停输入。
通信接口1700可以建立电子设备1010和外部设备(例如，第一外部电子设备1020、第二外部电子设备1040或服务器1060)之间的通信。例如，通信接口1700可以经由无线通信或有线通信连接到网络1620并通过网络1620与外部设备(例如，第二外部电子设备1040或服务器1060)进行通信。例如，通信接口1700可以包括CP并且CP可以被配置为通信接口1700中的多个模块中的一个。根据实施例，CP可以被包括在处理器1200中。
无线通信可以包括符合例如以下至少一种的蜂窝通信：例如长期演进(LTE)、高级LTE(LTE-A)、码分多址(CDMA)、宽带CDMA(WCDMA)、通用移动电信系统(UMTS)、无线宽带(WiBro)或全球移动通信系统(GSM)。此外，无线通信可以包括例如短程通信1640。短程通信1640可以包括以下项中的至少一种：例如，无线保真(Wi-Fi)、蓝牙(BT)、近场通信(NFC)和全球导航卫星系统(GNSS)。GNSS可以包括以下项中至少一种：例如，GPS、全球导航卫星系统(Glonass)、北斗导航卫星系统(以下称为“北斗”)和欧洲全球卫星导航系统(Galileo)。在本公开中，术语“GPS”可以与“GNSS”互换使用。可以实施有线通信以符合以下至少一种：通用串行总线(USB)、高清晰度多媒体接口(HDMI)、推荐标准23200(RS-23200)和普通老式电话服务(POTS)。网络1620可以是电信网络，例如以下中的至少一种：计算机网络(例如，局域网(LAN)或广域网(WAN)))、互联网和电话网络。
第一外部电子设备1020和第二外部电子设备1040中的每一个可以是与电子设备1010相同的类型或不同的类型。根据一个实施例，服务器1060可以包括一个或更多个服务器的组。根据各个实施例，在电子设备1010中执行的全部或部分操作可以在一个或更多个其他电子设备(例如，电子设备1020和1040)或服务器1060中执行。根据实施例，如果电子设备1010将自动地或者根据请求执行功能或服务，电子设备1010可以向另一设备(例如，电子设备1020或1040或者服务器1060)请求与功能或服务相关的至少一部分功能，而不是自主地或者额外地执行功能或服务。另一电子设备(例如，电子设备1020或1040或服务器1060)可执行所请求的功能或额外的功能，并将功能执行的结果提供给电子设备1010。电子设备1010可以基于所接收的结果或通过额外地处理所接收的结果提供所请求的功能或服务。为此目的，例如，可以使用云计算、分布式计算或用户-服务器计算。
图8示出了根据本公开的各个实施例的电子设备的框图。电子设备2010可以包括例如图1所示的电子设备1010的全部或部分。电子2010可以包括以下中的至少一种：处理器2100(例如，应用处理器(AP))、通信模块2200、存储器2300、传感器模块2400、输入设备2500、显示器2600。电子设备2010可以进一步包括以下中的至少一种：用户识别模块(SIM)2240、接口2700、音频模块2800、相机模块2910、电源管理模块2950、电池2960、指示器2970和电机2980。
处理器2100例如可以通过执行(OS)或应用程序来控制连接到处理器2100的多个硬件或软件组件，并且可以执行各种类型的数据处理和计算。处理器2100可被实现为例如，片上系统(SoC)。根据实施例，处理器2100还可包括图形处理单元(GPU)和/或图像信号处理器。处理器2100可以包括图2中示出的组件中的至少一部分(例如，蜂窝模块2210)。处理器2100可以加载从至少一个其他组件(例如，非易失性存储器)接收的命令或数据，处理加载的命令或数据并将各种数据储存在非易失性存储器中。
通信模块2200可以具有与图1的通信接口1700的配置相等或相似的配置。通信模块2200可包括例如蜂窝模块2210、WiFi模块2230、蓝牙(BT)模块2250、GNSS模块2270(例如、GPS模块、Glonass模块、北斗模块或伽利略模块)、NFC模块2280和射频(RF)模块2290。
蜂窝模块2210可以例如通过通信网络提供语音通话、视频通话、短消息服务或互联网服务。根据实施例，蜂窝模块2210可以使用SIM(例如，SIM卡2240)在通信网络中识别和认证电子设备2010。根据实施例，蜂窝模块2210可以执行处理器2100的功能中的至少一部分功能。根据实施例，蜂窝模块2210可以包括通信处理器(CP)。
WiFi模块2230、蓝牙模块2250、GNSS模块2270或NFC模块2280的每一个可以包括例如，对通过模块发送和接收的数据进行处理的处理器。根据实施例，可以在单个集成电路(IC)或IC封装中包括以下项中的至少一部分(例如，两个或更多个)：蜂窝模块2210、Wi-Fi模块2230、蓝牙模块2250、GNSS模块2270或NFC模块2280。
RF模块2290可以发送/接收例如通信信号(例如，RF信号)。RF模块2290可包括例如，收发器、功率放大模块(PAM)、频率滤波器、低噪声放大器(LNA)、天线等。根据另一实施例，蜂窝模块2210、Wi-Fi模块2230、BT模块2250、GSP模块2270和NFC模块2280中的至少一个可以通过单独的RF模块发送和接收RF信号。
SIM卡2240可以包括例如，包括SIM和/或嵌入式SIM的卡。SIM卡2240还可以包括唯一标识符(例如，集成电路卡标识符(ICCID))或用户信息(例如，国际移动用户识别码(IMSI))。
存储器2300(例如，存储器1300)可以包括例如，内部存储器2320和/或外部存储器2340。内部存储器2320可以是例如下列项中的至少一种：易失性存储器(例如，动态RAM(DRAM)、静态RAM(SRAM)或同步动态RAM(SDRAM)等)和非易失性存储器(例如，一次性可编程ROM(OTPROM)、可编程ROM(PROM)、可擦除可编程ROM(EPROM)、电可擦可编程ROM(EEPROM)、掩模ROM、闪存ROM、闪存(例如NAND闪存或NOR闪存)、硬盘驱动器或固态驱动器(SSD))。
外部存储器2340还可以包括闪存驱动器，例如紧凑型闪存(CF)驱动器、安全数字(SD)、微安全数字(Micro-SD)、迷你安全数字(Mini-SD)、极限数字(xD)、多媒体卡(MMC)或记忆棒等。外部存储器2340可以通过各种接口可操作地和/或物理地连接到电子设备2010。
传感器模块2400可以例如测量物理量或检测电子设备2010的运行状态，并将测量到的或检测到的信息转换为电信号。传感器模块2400例如可以包括以下项中的至少一种：手势传感器2400A、陀螺仪传感器2400B、气压传感器2400C、磁性传感器2400D、加速度传感器2400E、握持传感器2400F、接近传感器2400G、颜色(RGB)传感器2400H(如，红绿蓝(RGB)传感器)、生物传感器2400I、温度/湿度传感器2400J、照度传感器器2400K以及紫外(UV)传感器2400M。另外地或可选择地，传感器模块2400可以包括电子鼻(E-nose)传感器、肌电图(EMG)传感器、脑电图(EEG)传感器、心电图(ECG)传感器、红外(IR)传感器、虹膜传感器和/或指纹传感器。传感器模块2400可以进一步包括控制电路用于控制其中包括的一个或更多个传感器。根据一些实施例，电子设备2010可以进一步包括处理器，该处理器被配置为控制作为处理器2100的一部分或与处理器2100分离的传感器模块2400。因此，当处理器2100处于休眠状态时，控制电路可以控制控制传感器模块2400。
输入设备2500可以包括例如触摸面板2520，并且输入设备2500可以进一步包括(数字)笔传感器2540、键2560或超声输入设备2580中的至少一种。触摸面板2520可以以电容方案、电阻方案、红外(IR)方案和超声方案中的至少一种方案来操作。触摸面板2520可进一步包括控制电路。触摸面板2520可进一步包括触觉层从而为用户提供触觉反馈。
(数字)笔传感器2540可以包括例如检测片(detection sheet)，该检测片是触摸面板的一部分或与触摸面板分离地配置。键2560可以包括例如物理按钮、光学按键或键区。超声输入设备2580可以感测由使用麦克风(例如，麦克风2880)的输入工具生成的超声信号，并识别与感测到超声信号对应的数据。
显示器2600(例如,显示器1600)可以包括面板2620，并且可以进一步包括全息图设备2640和/或投影仪2660。面板2620可以包括与图1的显示器1600的配置相同或相似的配置。面板2620可以被配置为例如是柔性的、透明的或可穿戴的。面板2620和触摸面板2520可以被实现为一个模块。该全息图设备2640可以使用光波的干涉以在空白空间中提供三维图像。投影仪2660可将光投影到屏幕上以显示图像。屏幕可以位于例如在电子设备2010的内部或外部。根据实施例，显示器2600还可以包括用于对面板2620、全息图设备2640或投影仪2660进行控制的控制电路。
接口2700可以例如包括以下中的至少一个：高清多媒体接口(HDMI)2720、通用串行总线(USB)2740、光学接口2760或D-超小型(D-sub)接口2780。可以将接口2700包括在例如图1中所示的通信接口1700中。另外或可选择地，接口2700可以包括例如移动高清链接(MHL)接口、SD/多媒体卡(MMC)接口或红外数据协会(IrDA)标准接口。
音频模块2800可以例如将声音转换为电信号，并且反之亦然。音频模块2800的至少一部分组件可以被包括在例如图1中所示的输入/输出接口1500中。音频模块2800可以例如处理输入到扬声器2820、接收器2840、耳机2860或麦克风2880的声音信息或者从扬声器2820、接收器2840、耳机2860或麦克风2880输出的声音信息。
相机模块2910可以是例如能够拍摄静止图像或视频的设备，并且根据实施例，相机模块2901可以包括一个或更多个图像传感器(例如，前置传感器或后置传感器)、透镜、图像信号处理器(ISP)或闪光灯(例如，发光二极管(LED)或氙灯)。
电源管理模块2950可以例如管理电子设备2010的电源。根据实施例，电源管理模块2950可以包括电源管理集成电路(PMIC)、充电器IC或者电量计或者燃料计。PMIC可以采用有线和/或无线充电。可以以例如磁谐振充电方案、磁感应充电方案或电磁波充电方案，并且可以进一步包括用于无线充电的其他电路例如，线圈回路、谐振电路或整流器来执行无线充电。电量计可以测量例如电荷水平、充电时的电压、电流或电池2960的温度。电池2960可以包括例如可再充电电池或太阳能电池。
指示器2970可以指示电子设备2010或电子设备2010的一部分(例如，处理器2100)的特定状态，例如启动状态、消息状态和充电状态等。电机2980可以将电信号转换成机械振动并且可以生成振动或触觉效果。虽然未示出，电子设备2010可以包括移动TV支持设备(例如，GPU)。该移动TV支持设备可以处理与例如数字多媒体广播(DMB)、数字视频广播(DVB)或MediaFLOTM
电子设备的上述组件中的每个可以包括一个或更多个部分，并且组件的名称可以根据电子设备的类型而变化。根据各个实施例，可以从电子设备中省略一些组件，或者一些组件可以加入电子设备。此外，通过结合电子设备的组件的一部分可以配置一个实体，因此执行结合之前的组件的相同功能。
图9示出了根据各个实施例的程序模块的框图。根据实施例，程序模块3100(例如，程序1400)可以包括控制与电子设备(例如，电子设备1010)相关的资源的OS和/或在OS上执行的各种应用(例如，应用1470)。例如，OS可以是例如AndroidTM、iOSTM、WindowsTM、SymbianTM、TizenTM或BadaTM等。
程序模块3100可以包括内核3200(例如，内核1410)、中间件3300、应用程序接口(API)3600和/或应用3700。程序模块3100的至少一部分可以预先被加载在电子设备上，或者可以从外部电子设备(例如，电子设备1020或1040)或者服务器1060)下载。
内核3200(例如，图1的内核1410)可以包括例如系统资源管理器3210和/或设备驱动器3230。系统资源管理器3210可以控制、分配或解除分配系统资源。根据实施例，系统资源管理其3210可以包括处理管理器、存储器管理器或文件系统管理器。设备驱动器3230可以包括，例如显示驱动器、相机驱动器、蓝牙驱动器、共享存储器驱动器、USB驱动器、键驱动器、WiFi驱动器、音频驱动器或进程间通信(IPC)驱动器。
中间件3300可以提供例如应用3700通常需要的功能，或者可以通过API 3600向应用3700提供各种功能，以使应用3700可以有效地使用电子设备内的有限系统资源。根据实施例，中间件3300(例如，中间件1430)可以包括例如以下项中的至少一种：运行时库3350、应用管理器3410、窗口管理器3420、多媒体管理器3430、资源管理器3440、电源管理器3450、数据库管理器3460、包管理器3470、连接性管理器3480、通知管理器3490、位置管理器3500、图形管理器3510和安全性管理器3520。
运行时库3350可以包括例如库模块，由编译器使用所述库模块以便在执行应用3700时通过编程语言添加新功能。运行时库3350可以执行输入/输出管理、存储器管理、算术函数处理。
应用管理器3410例如可以管理应用3700中的至少一个的生命周期。窗口管理器3420可以管理用于屏幕的图形用户接口(GUI)资源。多媒体管理器3430可以确定播放各种媒体文件所需的格式，并且可以使用适合于媒体文件的格式的编解码器(codec)对媒体文件进行编码或解码。资源管理器3440可以管理资源，诸如应用3700、存储器和存储空间中的至少一个的源代码。
电源管理器3450可以例如结合基本输入/输出系统(BIOS)管理电池或电源，并且可以提供操作电子设备所需的电力信息。数据库管理器3460可以例如生成、搜索或改变要由应用3700中的至少一个使用的数据库。包管理器3470可以管理以包文件的形式分布的应用的安装或更新。
连接性管理器3480可以管理无线连接，例如Wi-Fi或蓝牙。通知管理器3490可以以不干扰用户的方式对诸如消息到达、行程和接近通知等的事件进行显示或通知。位置管理器3500可以管理电子设备的位置信息。图形管理器3510可以管理要提供给用户的图形效果，或有关的用户界面。安全管理器3520可以提供系统安全、用户认证等所需的各种安全功能。根据实施例，如果电子设备(例如，电子设备1010)具有电话呼叫功能时，中间件3300进一步可以包括电话管理器以管理电子设备的语音或视频呼叫功能。
中间件3300可以包括结合上述组件的功能的中间件模块。中间件3300可以为每个OS类型提供定制模块。而且，中间件3300可以动态地删除现有组件中的一部分，或者可以增加新的组件。
API 3600(例如，API 1450)是例如API编程功能的集合，并且可以根据OS提供有不同的配置。例如，在Android或iOS的情况下，可以为每个平台提供一个API集合。在Tizen情况下，可以为每个平台提供两个或更多个API集合。
应用3700(例如，应用程序1470)可以包括例如以下中的至少一种：本位3710、拨号器3720、短消息服务/多媒体消息服务(SMS/MMS)3730、即时消息(IM)3740、浏览器3750、相机3760、闹钟3770、通讯录3780、语音拨号器3790、电子邮件(E-mail)3800、日历3810、媒体播放器3820、相册3830、时钟3840、健康保健(例如，测量运动量或血糖)或提供环境信息的应用(例如，关于大气压、湿度或温度的信息)。
根据实施例，应用3700可以包括支持在电子设备(例如，电子设备1010)和外部电子设备(例如，电子设备1020或1040)之间进行信息交换的应用(下文中，称为“信息交换应用”)。信息交换应用可以包括例如用于将特定信息传送到外部电子设备的通知中继应用或者用于管理外部电子设备的设备管理应用。
例如，通知中继应用可以包括将从电子设备1010的另一个应用(例如，SMS/MMS应用、电子邮件应用、健康保健应用、环境信息应用等)中生成的通知信息传送到外部电子设备(例如，电子设备1020或1040)的功能。此外，通知中继应用可以例如从外部电子设备接收通知信息，并且将接收到的通知信息发送给用户。
设备管理应用可以管理(例如，安装、删除或更新)例如与电子设备通信的外部电子设备(例如，电子设备1020或1040)的至少一个功能(例如，打开/关闭外部电子设备(或其组件的一部分)，或者控制显示器的亮度(或分辨率))、在外部电子设备中执行的应用或者由外部电子设备提供的服务(例如，呼叫服务、消息服务等)。
根据实施例，应用3700可以包括根据外部电子设备(例如，电子设备1020或1040)的属性指定的应用(例如，移动医疗设备的健康保健应用等)。根据实施例，应用3700可以包括从外部电子设备(例如，服务器1060或者电子设备1020或1040)接收的应用。根据实施例，应用3700可以包括预先装载的应用或者能够从服务器下载的第三方应用。根据示出的实施例的编程模块3100的组件的名称可以根据OS类型变化。
编程模块3100的至少一部分可以以软件、固件、硬件或至少其中两种的组合来实现。编程模块3100的至少一部分可以例如由处理器(例如，处理器2100)来实现(例如，执行)。编程模块3100的至少一部分可以包括例如用于执行一个或更多个功能的模块、程序、例程、一组指令或进程。
本公开和附图中示出的本公开的实施例是被提供来描述和帮助理解本公开的具体示例，而不是限制本公开的范围。因此，应当理解，在不脱离如所附权利要求及其等同物所限定的本公开的精神和范围的情况下，可以在其中进行形式和细节上的各种改变。

Claims (5)

1.一种超广角光学系统，包括：
包括负屈光力的第一透镜组；和
包括正屈光力的第二透镜组，其中所述第一透镜组和所述第二透镜组是从物侧顺序布置的；以及
在所述第一透镜组和所述第二透镜组之间的用于限制光圈和光通量中的一个的大小的结构，
其中，所述第一透镜组包括从所述物侧顺序布置的凸向物侧的多个弯月形透镜以及与所述多个弯月形透镜相邻的凹向所述物侧的弯月形透镜，并且在所述第一透镜组中最靠近图像的透镜是正透镜，
其中所述第二透镜组包括粘合透镜，所述粘合透镜由从所述物侧顺序布置的彼此结合的包括正屈光力的透镜和包括负屈光力的透镜形成，并且在所述第二透镜组中最靠近所述图像的透镜是包括正屈光力的透镜，并且
其中在所述第一透镜组中不存在粘合透镜，
其中所述超广角光学系统的视场满足以下条件，
条件公式：
190≤Wfov
其中，条件公式的Wfov表示最大视场。
2.根据权利要求1所述的超广角光学系统，其中，所述第一透镜组中凸向所述物体的所述多个弯月形透镜中最靠近所述图像的弯月形透镜包括非球面。
3.根据权利要求1所述的超广角光学系统，其中，所述第一透镜组中最接近所述图像的透镜包括非球面。
4.根据权利要求1所述的超广角光学系统，其中，所述第二透镜组中最接近所述图像的透镜包括非球面。
5.根据权利要求1所述的超广角光学系统，其中，所述超广角光学系统的视场、图像高度和焦距满足以下条件，
[条件公式]
Figure FDA0002507470130000021
其中，条件公式的θ表示半视场，条件公式的y表示所述图像高度(从图像的中心到所述图像的最外周的距离)，并且条件公式的f表示所述焦距。
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