CN110082889B - 光学系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种光学系统，所述光学系统包括：第一透镜，具有负屈光力，并且具有两个凹入的表面；第二透镜，具有正屈光力；第三透镜，具有屈光力；第四透镜，具有屈光力；第五透镜，具有屈光力；第六透镜，具有屈光力；第七透镜，具有屈光力。从物方起顺序地设置第一透镜至第七透镜。因此，所述光学系统可提高像差改善效果，并且可实现高分辨率和广角。

Description

光学系统
本申请是申请日为2015年4月9日，优先权日为2014年10月16日，申请号为201510165704.9的发明专利申请“光学系统”的分案申请。
技术领域
本公开涉及一种光学系统。
背景技术
近来，移动通信终端已经设置有相机模块，从而可进行视频通话以及捕获静止图像和运动图像。此外，随着包括在移动通信终端中的相机的功能已经逐渐增加，要求移动通信终端的相机具备高水平的分辨率和高水平的性能。
然而，根据移动通信终端逐渐小型化且轻量化的趋势，所以在实现具有高水平的分辨率和高水平的性能的相机模块方面存在限制。
为了解决这些问题，近来，已经由塑料(比玻璃更轻的材料)形成包括在相机模块中的透镜，并且已经利用五个或更多个透镜构成镜头模块，以在所述镜头模块中实现高水平的分辨率。
发明内容
本公开的一方面可提供一种光学系统，所述光学系统能够提高像差改善效果并实现高分辨率。
根据本公开的一方面，一种光学系统可包括：第一透镜，具有负屈光力，并且具有两个凹入的表面；第二透镜，具有正屈光力；第三透镜，具有屈光力；第四透镜，具有屈光力；第五透镜，具有屈光力；第六透镜，具有屈光力；第七透镜，具有屈光力，其中，从物方起顺序地设置第一透镜至第七透镜，从而可提高像差改善效果，并且可实现高分辨率和广角。
根据本公开的另一方面，一种光学系统包括：第一透镜，具有负屈光力，并且具有两个凹入的表面；第二透镜，具有屈光力；第三透镜，具有屈光力；第四透镜，具有屈光力；第五透镜，具有屈光力；第六透镜，具有屈光力；第七透镜，具有屈光力，其中，从物方起顺序地设置第一透镜至第七透镜，第一透镜至第七透镜中的第二透镜具有第二大的有效半径，第七透镜具有形成在第七透镜的物方表面和像方表面中的至少一个上的至少一个拐点。
根据本公开的另一方面，一种光学系统包括：第一透镜，具有负屈光力；第二透镜，具有正屈光力；第三透镜，具有正屈光力；第四透镜，具有正屈光力；第五透镜，具有负屈光力；第六透镜，具有正屈光力；第七透镜，具有正屈光力，其中，从物方起顺序地设置第一透镜至第七透镜，第七透镜具有形成在第七透镜的物方表面和像方表面中的至少一个上的至少一个拐点。
根据本公开的另一方面，一种光学系统包括：第一透镜，具有负屈光力；第二透镜，具有正屈光力；第三透镜，具有正屈光力；第四透镜，具有正屈光力；第五透镜，具有负屈光力；第六透镜，具有正屈光力；第七透镜，具有负屈光力，其中，从物方起顺序地设置第一透镜至第七透镜，第七透镜具有形成在第七透镜的物方表面和像方表面中的至少一个上的至少一个拐点。
附图说明
通过下面结合附图进行的详细描述，本公开的以上和其它方面、特点及其它优点将被更清楚地理解，附图中：
图1是根据本公开的第一示例性实施例的光学系统的结构图；
图2和图3是示出了图1中所示的光学系统的像差特性的曲线图；
图4是示出了图1中所示的光学系统的每个透镜的特性的表格；
图5是示出了图1中所示的光学系统的每个透镜的非球面系数的表格；
图6是根据本公开的第二示例性实施例的光学系统的结构图；
图7和图8是示出了图6中所示的光学系统的像差特性的曲线图；
图9是示出了图6中所示的光学系统的每个透镜的特性的表格；
图10是示出了图6中所示的光学系统的每个透镜的非球面系数的表格；
图11是根据本公开的第三示例性实施例的光学系统的结构图；
图12和图13是示出了图11中所示的光学系统的像差特性的曲线图；
图14是示出了图11中所示的光学系统的每个透镜的特性的表格；
图15是示出了图11中所示的光学系统的每个透镜的非球面系数的表格。
具体实施方式
现在将参照附图详细地描述本公开的示例性实施例。
然而，本公开可以以多种不同的形式来实施，并且不应该被解释为受限于在此阐述的实施例。更确切地说，提供这些实施例以使本公开将是彻底的和完整的，并且将本公开的范围充分地传达给本领域技术人员。
在附图中，为了清晰，可夸大元件的形状和尺寸，并且将始终使用相同的标号来指示相同或相似的元件。
在下面的镜头结构示意图中，为了便于解释，已经略微夸大透镜的厚度、尺寸和形状。具体地，镜头结构图中所示的球面或非球面的形状仅仅是以示例的形式示出的。即，所述球面或非球面不限于具有所示出的形状。
此外，应该注意的是，第一透镜指的是最靠近物方的透镜，第七透镜指的是最靠近像方的透镜。
另外，应该注意的是，术语“前”指的是从光学系统朝向物方的方向，而术语“后”指的是从光学系统朝向图像传感器或像方的方向。此外，应该注意的是，每个透镜的第一表面指的是靠近物方的表面(或物方表面)，每个透镜的第二表面指的是靠近像方的表面(或像方表面)。此外，在本说明书中，应该注意的是，透镜的曲率半径、厚度等的所有数值的单位均采用毫米(mm)。
根据本公开的示例性实施例的光学系统可包括七个透镜。
即，根据本公开的示例性实施例的光学系统可包括第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜和第七透镜。
然而，根据本公开的示例性实施例的光学系统不限于仅包括七个透镜，如果有需要，所述光学系统还可包括其它组件。例如，所述光学系统可包括用于控制光量的孔径光阑。此外，所述光学系统还可包括用于截止红外线的红外线截止滤波器。另外，所述光学系统还可包括：图像传感器，用于将对象的入射到其上的像转换成电信号。另外，所述光学系统还可包括用于调整透镜之间的间隔的间隔保持构件。
构成根据示例性实施例的光学系统的第一透镜至第七透镜可由玻璃或塑料形成。
例如，第四透镜至第七透镜可由塑料形成，而第一透镜至第三透镜可由玻璃或塑料形成。
此外，第一透镜至第七透镜中的至少一个可具有非球面。此外，第一透镜至第七透镜中的每个透镜可具有至少一个非球面。
也就是说，第一透镜至第七透镜的第一表面和第二表面中的至少一个表面可以是非球面。这里，可通过数学式1来表示第一透镜至第七透镜的非球面。
[数学式1]
Figure BDA0001972117010000041
这里，c是在透镜的顶点处的曲率(曲率半径的倒数)，K是圆锥曲线常数，Y是透镜的非球面上的某个点沿着垂直于光轴的方向距光轴的距离。此外，常数A至F表示非球面系数。此外，Z表示透镜的非球面上的某个点沿光轴方向距透镜的顶点的距离。
所述光学系统可从物方起顺序地包括第一透镜至第七透镜，第一透镜至第七透镜可依次具有负屈光力/正屈光力/正屈光力/正屈光力/负屈光力/正屈光力/正屈光力或负屈光力。
如上所述构造的光学系统可通过改善像差而提高光学性能。
根据本公开的示例性实施例的光学系统可满足条件式1。
[条件式1]
ANG≥90°
这里，ANG是所述光学系统的视场角。
根据本公开的示例性实施例的光学系统可满足条件式2。
[条件式2]
53<ANG/Fno<61
这里，ANG是所述光学系统的视场角，Fno是指示所述光学系统的亮度的常数。
根据本公开的示例性实施例的光学系统可满足条件式3。
[条件式3]
Fno≤1.7
这里，Fno是指示所述光学系统的亮度的常数。
根据本公开的示例性实施例的光学系统可满足条件式4。
[条件式4]
Fno≤1.6
这里，Fno是指示所述光学系统的亮度的常数。
根据本公开的示例性实施例的光学系统可满足条件式5。
[条件式5]
1.6<ImgH/EPD<1.8
这里，ImgH是图像传感器上的成像面的对角线长度，EPD是所述光学系统的入瞳直径(entrance pupildiameter)。这里，入瞳是指位于光阑前面的透镜所成的像。
根据本公开的示例性实施例的光学系统可满足条件式6。
[条件式6]
3.7<TTL/EFL<4.0
这里，TTL是从第一透镜的物方表面到图像传感器上的成像面的距离，EFL是所述光学系统的总焦距。
根据本公开的示例性实施例的光学系统可满足条件式7。
[条件式7]
17<ANG/TTL<20
这里，ANG是所述光学系统的视场角，TTL是从第一透镜的物方表面到图像传感器上的成像面的距离。
根据本公开的示例性实施例的光学系统可满足条件式8。
[条件式8]
3.5<TTL/ImgH<3.8
这里，TTL是从第一透镜的物方表面到图像传感器上的成像面的距离，ImgH是图像传感器上的成像面的对角线长度。
根据本公开的示例性实施例的光学系统可满足条件式9。
[条件式9]
0.4<SL/TTL<0.55
这里，SL是从光阑到图像传感器上的成像面的距离，TTL是从第一透镜的物方表面到图像传感器上的成像面的距离。
接着，将描述构成根据本公开的示例性实施例的光学系统的第一透镜至第七透镜。
第一透镜可具有负屈光力。此外，第一透镜的两个表面可凹入。具体地，第一透镜的第一表面可朝向物方凹入，第一透镜的第二表面可朝向像方凹入。
第一透镜的第一表面和第二表面中的至少一个可以是非球面。例如，第一透镜的两个表面均可以是非球面。
第二透镜可具有正屈光力。此外，第二透镜的两个表面可凸出。
第二透镜的第一表面和第二表面中的至少一个可以是非球面。例如，第二透镜的两个表面均可以是非球面。
第三透镜可具有正屈光力。此外，第三透镜可具有朝向物方凸出的弯月形状。具体地，第三透镜的第一表面和第二表面可朝向物方凸出。
第三透镜的第一表面和第二表面中的至少一个可以是非球面。例如，第三透镜的两个表面均可以是非球面。
第四透镜可具有正屈光力。此外，第四透镜的两个表面可凸出。
第四透镜的第一表面和第二表面中的至少一个可以是非球面。例如，第四透镜的两个表面均可以是非球面。
第五透镜可具有负屈光力。此外，第五透镜的两个表面可凹入。具体地，第五透镜的第一表面可朝向物方凹入，第五透镜的第二表面可朝向像方凹入。
此外，第五透镜可具有朝向像方凸出的弯月形状。具体地，第五透镜的第一表面和第二表面可朝向像方凸出。
第五透镜的第一表面和第二表面中的至少一个可以是非球面。例如，第五透镜的两个表面可以是非球面。
第六透镜可具有正屈光力。此外，第六透镜的两个表面可凸出。
第六透镜的第一表面和第二表面中的至少一个可以是非球面。例如，第六透镜的两个表面可以是非球面。
第七透镜可具有正屈光力或负屈光力。此外，第七透镜可具有朝向物方凸出的弯月形状。具体地，第七透镜的第一表面和第二表面可朝向物方凸出。
此外，第七透镜可具有形成在其第一表面和第二表面中的至少任何一个上的拐点。例如，第七透镜的第二表面在近轴区域可凹入，并且朝向其边缘变凸出。
此外，第七透镜的第一表面和第二表面中的至少一个可以是非球面。例如，第七透镜的两个表面均可以是非球面。
在如上所述构造的光学系统中，多个透镜执行像差校正功能，从而可提高像差改善性能。此外，在所述光学系统中，第一透镜可具有负屈光力，以实现宽广的视场角；第二透镜可具有正屈光力，以平滑地校正球面像差。
此外，第三透镜可具有正屈光力，以进一步平滑地校正球面像差和彗形像差。
将参照图1至图5描述根据本公开的第一示例性实施例的光学系统。
根据本公开的第一示例性实施例的光学系统可包括第一透镜110、第二透镜120、第三透镜130、第四透镜140、第五透镜150、第六透镜160和第七透镜170，并且还可包括光阑ST、红外截止滤波器180和图像传感器190。
这里，在图4中示出了每个透镜的透镜特性(曲率半径、透镜的厚度或透镜之间的距离、折射率、阿贝数、有效半径和焦距f)。
在根据本公开的第一示例性实施例中，第一透镜110可具有负屈光力，并且可具有两个凹入的表面。第二透镜120可具有正屈光力，并且可具有均凸出的两个表面。第三透镜130可具有正屈光力，并且可具有朝向物方凸出的弯月形状。第四透镜140可具有正屈光力，并且可具有均凸出的两个表面。第五透镜150可具有负屈光力，并且可具有两个凹入的表面。第六透镜160可具有正屈光力，并且可具有均凸出的两个表面。第七透镜170可具有正屈光力，并且可具有朝向物方凸出的弯月形状。此外，第七透镜170可具有形成在其第一表面和第二表面中的至少一个上的拐点。
同时，第一透镜110至第七透镜170的各个表面可具有如图5中所示的非球面系数。即，第一透镜110的第一表面至第七透镜170的第二表面全部是非球面。
此外，在第四透镜140与第五透镜150之间可设置光阑ST。
此外，第一透镜110至第七透镜170中的第一透镜110可具有最大的有效半径，第一透镜110至第七透镜170中的第二透镜120可具有第二大的有效半径。
此外，如上所述构造的光学系统可具有图2和图3中所示的像差特性。
同时，从表1中可了解到，根据本公开的第一示例性实施例的光学系统满足上述除了条件式4之外的条件式。因此，可提高镜头的光学性能。
[表1]
EFL 1.31
FNO 1.68
ANG 90.00
EPD 0.78
TTL 5.01
SL 2.40
ImgH 1.34
Ang/Fno 53.44
将参照图6至图10描述根据本公开的第二示例性实施例的光学系统。
根据本公开的第二示例性实施例的光学系统可包括第一透镜210、第二透镜220、第三透镜230、第四透镜240、第五透镜250、第六透镜260和第七透镜270，并且还可包括光阑ST、红外线截止滤波器280以及图像传感器290。
这里，在图9中示出了每个透镜的透镜特性(曲率半径、透镜的厚度或透镜之间的距离、折射率、阿贝数、有效半径和焦距f)。
在本公开的第二示例性实施例中，第一透镜210可具有负屈光力，并且可具有两个凹入的表面。第二透镜220可具有正屈光力，并且可具有均凸出的两个表面。第三透镜230可具有正屈光力，并且可具有朝向物方凸出的弯月形状。第四透镜240可具有正屈光力，并且可具有均凸出的弯月形状。第五透镜250可具有负屈光力，并且可具有朝向像方凸出的弯月形状。第六透镜260可具有正屈光力，并且可具有均凸出的两个表面。第七透镜270可具有负屈光力，并且可具有朝向物方凸出的弯月形状。此外，第七透镜270可具有形成在其第一表面和第二表面中的至少一个上的拐点。
同时，第一透镜210至第七透镜270的各个表面可具有如图10中所示的非球面系数。即，第一透镜210的第一表面至第七透镜270的第二表面全部是非球面。
此外，在第四透镜240与第五透镜250之间可设置光阑ST。
此外，第一透镜210至第七透镜270中的第一透镜210可具有最大的有效半径，第一透镜210至第七透镜270中的第二透镜220可具有第二大的有效半径。
此外，如上所述构造的光学系统可具有图7和图8中所示的像差特性。
同时，从表2中可了解到，根据本公开的第二示例性实施例的光学系统满足上面描述的条件式1至条件式9。因此，可提高镜头的光学性能。
[表2]
EFL 1.29
FNO 1.59
ANG 90.00
EPD 0.81
TTL 4.80
SL 2.53
ImgH 1.32
Ang/Fno 56.67
将参照图11至图15描述根据本公开的第三示例性实施例的光学系统。
根据本公开的第三示例性实施例的光学系统可第一透镜310、第二透镜320、第三透镜330、第四透镜340、第五透镜350、第六透镜360和第七透镜370，并且还可包括光阑ST、红外线截止滤波器380以及图像传感器390。
这里，在图14中示出了每个透镜的透镜特性(曲率半径、透镜的厚度或透镜之间的距离、折射率、阿贝数、有效半径和焦距f)。
在本公开的第三示例性实施例中，第一透镜310可具有负屈光力，并且可具有两个凹入的表面。第二透镜320可具有正屈光力，并且可具有均凸出的两个表面。第三透镜330可具有正屈光力，并且可具有朝向物方凸出的弯月形状。第四透镜340可具有正屈光力，并且可具有均凸出的两个表面。第五透镜350可具有负屈光力，并且可具有朝向像方凸出的弯月形状。第六透镜360可具有正屈光力，并且可具有均凸出的两个表面。第七透镜370可具有负屈光力，并且可具有朝向物方凸出的弯月形状。此外，第七透镜370可具有形成在其第一表面和第二表面中的至少一个上的拐点。
同时，第一透镜310至第七透镜370的各个表面可具有如图15中所示的非球面系数。即，第一透镜310的第一表面至第七透镜370的第二表面全部是非球面。
此外，在第四透镜340与第五透镜350之间可设置光阑ST。
此外，第一透镜310至第七透镜370中的第一透镜310可具有最大的有效半径，第一透镜310至第七透镜370中的第二透镜320可具有第二大的有效半径。
此外，如上所述构造的光学系统可具有图11和图12中所示的像差特性。
同时，从表3中可了解到，根据本公开的第三示例性实施例的光学系统满足上面描述的条件式1至条件式9。因此，可提高镜头的光学性能。
[表3]
EFL 1.23
FNO 1.55
ANG 94.00
EPD 0.79
TTL 4.80
SL 2.52
ImgH 1.34
Ang/Fno 60.52
如上所述，利用根据本公开的示例性实施例的光学系统，可增强像差改善效果，可实现高分辨率并且可实现广角。
虽然上面已经示出和描述了示例性实施例，但是对于本领域技术人员来说明显的是，在不脱离由权利要求限定的本发明的范围的情况下，可以进行修改和变型。

Claims (19)

1.一种光学系统，包括：
第一透镜，具有负屈光力，并且具有凹入的物方表面和凹入的像方表面；
第二透镜，具有正屈光力，并且具有凸出的物方表面和凸出的像方表面；
第三透镜，具有屈光力；
第四透镜，具有屈光力；
第五透镜，具有屈光力；
第六透镜，具有屈光力；
第七透镜，具有屈光力，
其中，从物方起顺序地设置第一透镜至第七透镜，
其中，第七透镜具有形成在第七透镜的物方表面和像方表面中的至少一个上的至少一个拐点，
当所述光学系统的视场角为ANG且指示所述光学系统的亮度的常数是Fno时，满足：53<ANG/Fno<61。
2.根据权利要求1所述的光学系统，其中，第三透镜具有正屈光力。
3.根据权利要求1所述的光学系统，其中，第三透镜具有弯月形状，其中，第三透镜的物方表面凸出。
4.根据权利要求1所述的光学系统，其中，第四透镜具有正屈光力。
5.根据权利要求1所述的光学系统，其中，第四透镜的物方表面和像方表面均凸出。
6.根据权利要求1所述的光学系统，其中，第五透镜具有负屈光力和凹入的像方表面。
7.根据权利要求1所述的光学系统，其中，第六透镜具有正屈光力。
8.根据权利要求1所述的光学系统，其中，第六透镜的物方表面和像方表面均凸出。
9.根据权利要求1所述的光学系统，其中，第七透镜具有负屈光力。
10.根据权利要求1所述的光学系统，其中，第七透镜具有弯月形状，其中，第七透镜的物方表面凸出。
11.根据权利要求1所述的光学系统，所述光学系统还包括设置在第四透镜和第五透镜之间的光阑。
12.根据权利要求1所述的光学系统，其中，满足：ANG≥90°。
13.根据权利要求1所述的光学系统，其中，满足：Fno≤1.7。
14.根据权利要求1所述的光学系统，其中，满足：Fno≤1.6。
15.根据权利要求1所述的光学系统，所述光学系统还包括：图像传感器，用于将对象的穿过第一透镜至第七透镜入射到图像传感器上的像转换成电信号；光阑，设置在第四透镜和第五透镜之间，
其中，当图像传感器上的成像面的对角线长度是ImgH并且所述光学系统的入瞳直径是EPD时，满足：1.6<ImgH/EPD<1.8。
16.根据权利要求1所述的光学系统，所述光学系统还包括：图像传感器，用于将对象的穿过第一透镜至第七透镜入射到图像传感器上的像转换成电信号，
其中，当从第一透镜的物方表面到图像传感器上的成像面的距离是TTL并且所述光学系统的总焦距是EFL时，满足：3.7<TTL/EFL<4.0。
17.根据权利要求1所述的光学系统，所述光学系统还包括：图像传感器，用于将对象的穿过第一透镜至第七透镜入射到图像传感器上的像转换成电信号，
其中，当从第一透镜的物方表面到图像传感器上的成像面的距离是TTL时，满足：17<ANG/TTL<20。
18.根据权利要求1所述的光学系统，所述光学系统还包括：图像传感器，用于将对象的穿过第一透镜至第七透镜入射到图像传感器上的像转换成电信号，
其中，当从第一透镜的物方表面到图像传感器上的成像面的距离是TTL并且图像传感器上的成像面的对角线长度是ImgH时，满足：3.5<TTL/ImgH<3.8。
19.根据权利要求1所述的光学系统，所述光学系统还包括：图像传感器，用于将对象的穿过第一透镜至第七透镜入射到图像传感器上的像转换成电信号；光阑，设置在第四透镜和第五透镜之间，
其中，当从光阑至图像传感器上的成像面的距离是SL并且从第一透镜的物方表面到图像传感器上的成像面的距离是TTL时，满足：0.4<SL/TTL<0.55。
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