CN109991722A - 一种光学成像系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及光学成像技术领域，尤其涉及一种光学成像系统，从物方至像方依次设有第一透镜、第二透镜、第三透镜、光阑、第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜、第八透镜、IR滤光片、感光芯片，第一透镜为负焦非球面透镜，第一透镜朝向物方的表面为凸面、朝向像方的表面为凹面，第一透镜的两表面均为偶次非球面，第二透镜为负焦球面透镜，第二透镜的两表面均为凹面，第二透镜的向物方的表面半径大于向像方的表面半径，第三透镜为正焦球面透镜，第三透镜的两表面均为凸面；本发明所提供的技术方案能够有效克服现有技术所存在的不能满足人脸识别领域的大视场角、低畸变、高像质、大孔径、长度短要求的缺陷。

Description

一种光学成像系统
技术领域
本发明涉及光学成像技术领域，尤其涉及一种光学成像系统。
背景技术
目前二维人脸识别技术运用越来越广泛，随着运用领域的扩展对成像镜头要求越来越特殊，现有的PC镜头、手机镜头等这类镜头视场角小、口径小、温度适应范围小，安防镜头、车载镜头等这类镜头低畸大、长度长，不能满足人脸识别领域的大视场角、低畸变、高像质、大孔径、长度短要求，因此，研发一种光学成像系统是解决上述问题的关键所在。
在申请公布号为CN 109557638 A，申请公布日为2019.04.02的发明专利中公开了一种光学成像系统，所述光学成像系统包括：第一透镜，具有凹入的像方表面；第二透镜，具有屈光力；第三透镜，具有凸出的物方表面；第四透镜，具有凹入的像方表面；第五透镜，具有屈光力；以及第六透镜，具有屈光力，并且具有包括拐点的像方表面，其中，所述第一透镜至所述第六透镜从所述光学成像系统的物方朝向所述光学成像系统的成像面按照数字顺序依次设置，并且所述光学成像系统满足TL/(2Y)≤1.01和1.2≤tanθ，其中，TL是从所述第一透镜的物方表面到所述成像面的距离，2Y是所述成像面的对角线长度，θ是所述光学成像系统的半视场角。
但这种光学成像系统不能满足人脸识别领域的大视场角、低畸变、高像质、大孔径、长度短要求。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术所存在的上述缺点，本发明提供了一种光学成像系统，能够有效克服现有技术所存在的不能满足人脸识别领域的大视场角、低畸变、高像质、大孔径、长度短要求的缺陷。
(二)技术方案
为了实现上述目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
一种光学成像系统，从物方至像方依次设有第一透镜、第二透镜、第三透镜、光阑、第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜、第八透镜、IR滤光片、感光芯片；
所述第一透镜为负焦非球面透镜，所述第一透镜朝向物方的表面为凸面、朝向像方的表面为凹面，所述第一透镜的两表面均为偶次非球面；
所述第二透镜为负焦球面透镜，所述第二透镜的两表面均为凹面，所述第二透镜的向物方的表面半径大于向像方的表面半径；
所述第三透镜为正焦球面透镜，所述第三透镜的两表面均为凸面，所述第三透镜的向物方的表面半径小于向像方的表面半径；
所述第四透镜为正焦球面透镜，所述第四透镜朝向物方的表面为凸面、朝向像方的表面为凹面；
所述第五透镜为负焦球面透镜，所述第五透镜朝向物方的表面为凸面、朝向像方的表面为凹面；
所述第六透镜为正焦球面透镜，所述第六透镜朝向物方的表面为凸面、朝向像方的表面为凹面；
所述第七透镜为正焦非球面透镜，所述第七透镜朝向物方的表面为凹面、朝向像方的表面为凸面，所述第七透镜的两表面均为偶次非球面；
所述第八透镜为负焦非球面透镜，所述第八透镜朝向物方的表面为凸面、朝向像方的表面为凹面，所述第八透镜的两表面均为偶次非球面；
所述第二透镜、第三透镜组合成胶合透镜一，所述第五透镜、第六透镜组合成胶合透镜二。
优选的，所述光学成像系统满足如下表达式：f1/f＝-3.6196，f12/f＝-14.3282，f4/f＝2.1946，f13/f＝117.6398，f7/f＝1.3401，f8/f＝-2.6823；其中f1、f12、f4、f13、f7、f8分别是第一透镜、胶合透镜一、第四透镜、胶合透镜二、第七透镜、第八透镜的焦距，f是光学成像系统的焦距。
优选的，所述光学成像系统满足如下表达式：ndLens1＝1.497，ndLens2＝1.911，ndLens3＝1.883，ndLens4＝2.003，ndLens5＝1.923，ndLens6＝1.755，ndLens7＝1.851，ndLens8＝2.002；其中ndLens1、ndLens2、ndLens3、ndLens4、ndLens5、ndLens6、ndLens7、ndLens8、ndLens9分别是第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜、第八透镜的折射率。
优选的，所述光学成像系统满足如下表达式：d1＝2.345，d2＝0.118，d3＝0.1，d4＝1.501，d5＝1.557，d6＝0.1；其中d1是第一透镜与第二透镜之间的空气间隔，d2是第三透镜与光阑之间的空气间隔，d3是光阑与第四透镜之间的空气间隔，d4是第四透镜与第五透镜之间的空气间隔，d5是第六透镜与第七透镜之间的空气间隔，d6是第七透镜与第八透镜之间的空气间隔。
优选的，所述第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜是玻璃球面透镜；所述第一透镜、第七透镜、第八透镜为玻璃非球面透镜，且非球面表面形状旋转曲线满足方程：公式中参数定义：c是表面的曲率(即c＝1/r，r为表面的半径)，k是表面的二次曲线系数(当k<-1时透镜表面旋转曲线为双曲线，当k＝-1时透镜表面旋转曲线为抛物线，当-1<k<0时透镜表面旋转曲线为椭圆，当k＝0时透镜表面旋转曲线为圆形，当k>0时透镜表面旋转曲线为扁圆形)，a1至a8是非球面多项式的值。
(三)有益效果
与现有技术相比，本发明提供了一种光学成像系统，产生的有益效果为：
第一，本发明的第一透镜、第七透镜、第八透镜均采用玻璃非球面透镜，第一透镜的作用是降低光学成像系统畸变，第七透镜和第八透镜的作用是降低光学成像系统因为长度缩短后造成的波像差以提高像质；
第二，本发明的第二透镜和第三透镜组合成胶合透镜一，及第五透镜和第六透镜组合成胶合透镜二，这样的结构可以有效解决系统色差问题，而且能够降低光学系统的公差敏感性，改善工艺条件提高镜头成像质量；
第三，本发明的第二透镜为加厚透镜，这样的结构可以有效的解决系统因为长度缩短后产生的场曲问题；
第四，本发明实现了大视场角(视场角达到99°)、低畸变(电视畸变小于3％)、高像质、大孔径(光圈数达到F1.67)、长度短(光学总长17.3mm)；
第五，本发明采用了玻璃球面透镜与玻璃非球面透镜相组合的结构，避免了塑料非球面透镜系统的温漂问题，且光学系统的几何传递函数得到很大提高，可以使最终镜头产品的锐利度、透过率和色彩还原性均得到显著提升。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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为本发明系统结构示意图；
图2为本发明系统光路示意图；
图中：1、第一透镜；2、第二透镜；3、第三透镜；4、光阑；5、第四透镜；6、第五透镜；7、第六透镜；8、第七透镜；9、第八透镜；10、IR滤光片；11、感光芯片；12、胶合透镜一；13、胶合透镜二。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种光学成像系统，如图1至图2所示，从物方至像方依次设有第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3、光阑4、第四透镜5、第五透镜6、第六透镜7、第七透镜8、第八透镜9、IR滤光片10、感光芯片11；
第一透镜1为负焦非球面透镜，第一透镜1朝向物方的表面为凸面、朝向像方的表面为凹面，第一透镜1的两表面均为偶次非球面；
第二透镜2为负焦球面透镜，第二透镜2的两表面均为凹面，第二透镜2的向物方的表面半径大于向像方的表面半径；
第三透镜3为正焦球面透镜，第三透镜3的两表面均为凸面，第三透镜3的向物方的表面半径小于向像方的表面半径；
第四透镜5为正焦球面透镜，第四透镜5朝向物方的表面为凸面、朝向像方的表面为凹面；
第五透镜6为负焦球面透镜，第五透镜6朝向物方的表面为凸面、朝向像方的表面为凹面；
第六透镜7为正焦球面透镜，第六透镜7朝向物方的表面为凸面、朝向像方的表面为凹面；
第七透镜8为正焦非球面透镜，第七透镜8朝向物方的表面为凹面、朝向像方的表面为凸面，第七透镜8的两表面均为偶次非球面；
第八透镜9为负焦非球面透镜，第八透镜9朝向物方的表面为凸面、朝向像方的表面为凹面，第八透镜9的两表面均为偶次非球面；
第二透镜2、第三透镜3组合成胶合透镜一12，第五透镜6、第六透镜7组合成胶合透镜二13。
具体的，光学成像系统满足如下表达式：f1/f＝-3.6196，f12/f＝-14.3282，f4/f＝2.1946，f13/f＝117.6398，f7/f＝1.3401，f8/f＝-2.6823；其中f1、f12、f4、f13、f7、f8分别是第一透镜1、胶合透镜一12、第四透镜5、胶合透镜二13、第七透镜8、第八透镜9的焦距，f是光学成像系统的焦距；
光学成像系统满足如下表达式：ndLens1＝1.497，ndLens2＝1.911，ndLens3＝1.883，ndLens4＝2.003，ndLens5＝1.923，ndLens6＝1.755，ndLens7＝1.851，ndLens8＝2.002；其中ndLens1、ndLens2、ndLens3、ndLens4、ndLens5、ndLens6、ndLens7、ndLens8、ndLens9分别是第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3、第四透镜5、第五透镜6、第六透镜7、第七透镜8、第八透镜9的折射率；
光学成像系统满足如下表达式：d1＝2.345，d2＝0.118，d3＝0.1，d4＝1.501，d5＝1.557，d6＝0.1；其中d1是第一透镜1与第二透镜2之间的空气间隔，d2是第三透镜3与光阑4之间的空气间隔，d3是光阑4与第四透镜5之间的空气间隔，d4是第四透镜5与第五透镜6之间的空气间隔，d5是第六透镜7与第七透镜8之间的空气间隔，d6是第七透镜8与第八透镜9之间的空气间隔；
第二透镜2、第三透镜3、第四透镜5、第五透镜6、第六透镜是玻璃球面透镜；第一透镜1、第七透镜8、第八透镜9为玻璃非球面透镜，且非球面表面形状旋转曲线满足方程：公式中参数定义：c是表面的曲率(即c＝1/r，r为表面的半径)，k是表面的二次曲线系数(当k<-1时透镜表面旋转曲线为双曲线，当k＝-1时透镜表面旋转曲线为抛物线，当-1<k<0时透镜表面旋转曲线为椭圆，当k＝0时透镜表面旋转曲线为圆形，当k>0时透镜表面旋转曲线为扁圆形)，a1至a8是非球面多项式的值。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解；其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不会使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (5)

1.一种光学成像系统，其特征在于：从物方至像方依次设有第一透镜(1)、第二透镜(2)、第三透镜(3)、光阑(4)、第四透镜(5)、第五透镜(6)、第六透镜(7)、第七透镜(8)、第八透镜(9)、IR滤光片(10)、感光芯片(11)；
所述第一透镜(1)为负焦非球面透镜，所述第一透镜(1)朝向物方的表面为凸面、朝向像方的表面为凹面，所述第一透镜(1)的两表面均为偶次非球面；
所述第二透镜(2)为负焦球面透镜，所述第二透镜(2)的两表面均为凹面，所述第二透镜(2)的向物方的表面半径大于向像方的表面半径；
所述第三透镜(3)为正焦球面透镜，所述第三透镜(3)的两表面均为凸面，所述第三透镜(3)的向物方的表面半径小于向像方的表面半径；
所述第四透镜(5)为正焦球面透镜，所述第四透镜(5)朝向物方的表面为凸面、朝向像方的表面为凹面；
所述第五透镜(6)为负焦球面透镜，所述第五透镜(6)朝向物方的表面为凸面、朝向像方的表面为凹面；
所述第六透镜(7)为正焦球面透镜，所述第六透镜(7)朝向物方的表面为凸面、朝向像方的表面为凹面；
所述第七透镜(8)为正焦非球面透镜，所述第七透镜(8)朝向物方的表面为凹面、朝向像方的表面为凸面，所述第七透镜(8)的两表面均为偶次非球面；
所述第八透镜(9)为负焦非球面透镜，所述第八透镜(9)朝向物方的表面为凸面、朝向像方的表面为凹面，所述第八透镜(9)的两表面均为偶次非球面；
所述第二透镜(2)、第三透镜(3)组合成胶合透镜一(12)，所述第五透镜(6)、第六透镜(7)组合成胶合透镜二(13)。
2.根据权利要求1所述的光学成像系统，其特征在于：所述光学成像系统满足如下表达式：f1/f＝-3.6196，f12/f＝-14.3282，f4/f＝2.1946，f13/f＝117.6398，f7/f＝1.3401，f8/f＝-2.6823；其中f1、f12、f4、f13、f7、f8分别是第一透镜(1)、胶合透镜一(12)、第四透镜(5)、胶合透镜二(13)、第七透镜(8)、第八透镜(9)的焦距，f是光学成像系统的焦距。
3.根据权利要求1所述的光学成像系统，其特征在于：所述光学成像系统满足如下表达式：ndLens1＝1.497，ndLens2＝1.911，ndLens3＝1.883，ndLens4＝2.003，ndLens5＝1.923，ndLens6＝1.755，ndLens7＝1.851，ndLens8＝2.002；其中ndLens1、ndLens2、ndLens3、ndLens4、ndLens5、ndLens6、ndLens7、ndLens8、ndLens9分别是第一透镜(1)、第二透镜(2)、第三透镜(3)、第四透镜(5)、第五透镜(6)、第六透镜(7)、第七透镜(8)、第八透镜(9)的折射率。
4.根据权利要求1所述的光学成像系统，其特征在于：所述光学成像系统满足如下表达式：d1＝2.345，d2＝0.118，d3＝0.1，d4＝1.501，d5＝1.557，d6＝0.1；其中d1是第一透镜(1)与第二透镜(2)之间的空气间隔，d2是第三透镜(3)与光阑(4)之间的空气间隔，d3是光阑(4)与第四透镜(5)之间的空气间隔，d4是第四透镜(5)与第五透镜(6)之间的空气间隔，d5是第六透镜(7)与第七透镜(8)之间的空气间隔，d6是第七透镜(8)与第八透镜(9)之间的空气间隔。
5.根据权利要求4所述的光学成像系统，其特征在于：所述第二透镜(2)、第三透镜(3)、第四透镜(5)、第五透镜(6)、第六透镜是玻璃球面透镜；所述第一透镜(1)、第七透镜(8)、第八透镜(9)为玻璃非球面透镜，且非球面表面形状旋转曲线满足方程：公式中参数定义：c是表面的曲率(即c＝1/r，r为表面的半径)，k是表面的二次曲线系数(当k<-1时透镜表面旋转曲线为双曲线，当k＝-1时透镜表面旋转曲线为抛物线，当-1<k<0时透镜表面旋转曲线为椭圆，当k＝0时透镜表面旋转曲线为圆形，当k>0时透镜表面旋转曲线为扁圆形)，a1至a8是非球面多项式的值。
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