CN110275280A - 光学成像系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种光学成像系统，包括沿光轴从物侧至像侧依次排列的：具有正光焦度或负光焦度的第一透镜组(G1)、孔径光阑(STOP)、具有正光焦度或负光焦度的第二透镜组(G2)和具有正光焦度的第三透镜组(G3)；所述第一透镜组(G1)、所述孔径光阑(STOP)和所述第二透镜组(G2)可沿所述光学成像系统的光轴移动，进行对不同物距对焦。本发明的光学成像系统具有低畸变、大景深、画质均匀、色彩还原度好、对比度高、解决温度漂移问题和分辨率达九千万以上的特点。
Description
技术领域
本发明涉及光学成像领域，尤其涉及一种光学成像系统。
背景技术
机器视觉是指用机器代替人眼来做测量和判断，将被摄取目标转换成图像信号，传送给专用的图像处理系统，得到被摄目标的形态信息，根据像素分布和亮度、颜色等信息，转变成数字化信号；图像系统对这些信号进行各种运算来抽取目标的特征，如位置、尺寸、外观等，再根据预设条件输出结果，实现自动识别、判断、测量等功能。
因此，用于机器视觉的光学成像系统对像素、画面均匀度、畸变、亮度、色彩还原度等要求非常高。但目前市面上的机器视觉光学成像系统光学放大倍率较小，成像画幅较小，且其畸变较大、亮度不均匀等，这样的机器视觉光学成像系统虽然拍摄范围广，但是其成像不够细腻，成像时动态范围不高，色彩和对比度也不够好，同时其透过率偏差较大。
随着机器视觉的使用范围越来越广，对机器视觉光学成像系统的要求越来越高，目前市面上的机器视觉光学成像系统越来越无法满足市场的需求，尤其在一些成像质量要求较高的高精度高科技领域受到严重限制。
发明内容
本发明的目的在于解决上述问题，提供一种光学成像系统。
为实现上述目的，本发明提供一种光学成像系统，包括沿光轴从物侧至像侧依次排列的：具有正光焦度或负光焦度的第一透镜组、孔径光阑、具有正光焦度或负光焦度的第二透镜组和具有正光焦度的第三透镜组；
所述第一透镜组、所述孔径光阑和所述第二透镜组可沿所述光学成像系统的光轴移动。
根据本发明的一个方面，所述第一透镜组中至少具有两枚正光焦度透镜，且最靠近物侧的透镜为正光焦度透镜；
所述第一透镜组至少具有两枚负光焦度透镜；
所述第一透镜组至少具有一个胶合透镜组；
所述第一透镜组至少具有一枚弯月型透镜。
根据本发明的一个方面，所述第二透镜组中至少具有两枚正光焦度透镜；
所述第二透镜组至少具有两枚负光焦度透镜；
所述第二透镜组至少具有一个胶合透镜组。
根据本发明的一个方面，所述第三透镜组中至少具有一枚正光焦度透镜；
所述第三透镜组至少具有一枚负光焦度透镜。
根据本发明的一个方面，所述第一透镜组中，最靠近物侧的透镜的物侧面为凸面，与该透镜相邻的透镜为负光焦度透镜，并且像侧面为凹面。
根据本发明的一个方面，所述第二透镜组中，至少有一个胶合透镜组满足：所述胶合透镜组中靠近物侧的透镜光焦度为正、靠近像侧的透镜光焦度为负，且靠近物侧的透镜的焦距值f21、靠近像侧的透镜的焦距值f22满足以下关系式：10≤f21≤30，-30≤f22≤-10。
根据本发明的一个方面，所述第一透镜组的焦距值f1与所述第二透镜组的焦距值f2满足以下条件式：0.3≤|f2/f1|≤3。
根据本发明的一个方面，所述第一透镜组中最靠近物侧的透镜到所述第二透镜组中最靠近像侧的透镜的焦距值f12与光学成像系统的焦距值f满足以下条件式：0.8≤|f12/f|≤1.2。
根据本发明的一个方面，满足以下条件式：0.3≤(|d12n-d12f|)/f≤1；
其中，d12f为光学成像系统对无穷远处对焦时所述第二透镜组的最靠近像侧的透镜的像侧面到所述第三透镜组的最靠近物侧的透镜的物侧面的距离；
d12n为光学成像系统对最短物距对焦时所述第二透镜组的最靠近像侧的透镜的像侧面到所述第三透镜组的最靠近物侧的透镜的物侧面的距离；
f为光学成像系统对无穷远物距对焦时的焦距；
其中，最短物距WD<0.1m。
根据本发明的一个方面，所述第二透镜组中，至少有一枚透镜为凹-凸透镜，且凹-凸透镜的阿贝数值VD和折射率ND满足以下关系式：15≤VD≤50，1.65≤ND≤2.10。
根据本发明的一个方案，第一透镜组和第二透镜组的的主要作用为校正系统的像差和畸变，同时减小系统的公差敏感度，从而保证光学成像系统接近衍射极限的高像质和画面的均匀性。采用前两群在组内共同活动的对焦方式，能够保证光学成像系统的细径化及保证光学成像系统系统拥有较小的体积。第三透镜组作为固定组，分担了第一、二透镜组对主光线入射角度的校正压力，使光学成像系统更易达到充足的后焦和较小的主光线入射角度，保证良好的色彩还原度。
根据本发明的一个方案，第一透镜组中至少具有两枚正光焦度透镜，且最靠近物侧的透镜为正光焦度透镜。并且第一透镜组至少具有两枚负光焦度透镜、一个胶合透镜组和一枚弯月型透镜。通过正负透镜的光焦度搭配及胶合透镜的使用，有利于校正第一透镜组内部的球差、像散和畸变，有利于实现大光圈，同时能够减小群内公差敏感度。
根据本发明的一个方案，第二透镜组中至少具有两枚正光焦度透镜、两枚负光焦度透镜和一个胶合透镜组。通过正负透镜的光焦度搭配及胶合透镜组的使用，有利于校正第二透镜组内部的球差、像散和畸变。第二透镜组内部像差的校正，有利于减小第一透镜组对像差校正的负担比例，能够更好地降低活动组的公差敏感度，全面提升光学成像系统的成像质量。
根据本发明的一个方案，第三透镜组中至少具有一枚正光焦度透镜和一枚负光焦度透镜。第三透镜组中，通过正负透镜的组合，有利于保证充足的后焦和较大的成像画幅，同时有利于达到较小的主光线入射角，实现较高的画面色彩还原性。
根据本发明的一个方案，第一透镜组中，最靠近物侧的透镜的物侧面为凸面，与该透镜相邻的透镜为负光焦度透镜，并且像侧面为凹面。如此光学成像系统能够平顺地收集入射光线，能够有效减小大视场角入射光线产生的场曲和像散，在实现大光圈的同时保持低畸变。
根据本发明的一个方案，第二透镜组中，至少有一个胶合透镜组满足：胶合透镜中靠近物侧的透镜光焦度为正、靠近像侧的透镜光焦度为负，且靠近物侧透镜的焦距值f21和靠近像侧透镜的焦距值f22满足以下关系式：10≤f21≤30，-30≤f22≤-10。满足上述要求，有利于光学成像系统像差的校正以及无热化系统的温度校正，能够使光学成像系统同时达成大画幅成像和较小的像面主光线入射角度，提高光学成像系统的色彩还原性。
根据本发明的一个方案，第一透镜组的焦距值f1与第二透镜组的焦距值f2满足以下条件式：0.3≤|f2/f1|≤3。满足以上关系式，能够通过合理地搭配第一、第二群组的正负光焦度及光焦度大小，平衡光学成像系统第一透镜组和第二透镜组在后焦和CRA上的负担比例，有利于保证对焦性能及较小的像面主光线入射角，能够更好地保证光学成像系统达到接近衍射极限的高像质要求。
根据本发明的一个方案，第一透镜组中最靠近物侧的透镜到第二透镜组中最靠近像侧的透镜焦距值f12与光学成像系统的焦距值f满足以下条件式：0.8≤|f12/f|≤1.2。若小于关系式下限值，第一、二透镜组承担的光焦度过大，导致群组之间的公差灵敏度较低；若大于关系式上限值，对焦性能较低，且不利于实现较长的后焦、较小的主光线入射角度和光学成像系统的细径化。当满足以上关系式，能够很好的平衡公差敏感度和对焦性能，且能够保证光学成像系统的细径化、充足的后焦值及较小的主光线入射角度。
根据本发明的一个方案，本发明的光学成像系统应满足以下条件式：0.3≤(|d12n-d12f|)/f≤1。式中d12f为光学成像系统对无穷远处对焦时所述第二透镜组中最靠近像侧的透镜的像侧面到第三透镜组中最靠近物侧的透镜的物侧面的距离。d12n为光学成像系统对最短物距对焦时第二透镜组的最靠近像侧的透镜的像侧面到所述第三透镜组的最靠近物侧的透镜的物侧面的距离，其中最短物距WD<0.1m。f为光学成像系统对无穷远物距对焦时的焦距。满足以上关系式，有利于提高光学成像系统的对焦性能，能够在保证光学成像系统细径化的同时留有充足的后焦。
根据本发明的一个方案，第二透镜组中至少有一枚透镜为凹-凸透镜，且该透镜阿贝数值VD和折射率ND满足以下关系式：15≤VD≤50，1.65≤ND≤2.10。满足此条件，能够有效地校正光学成像系统的色差和畸变，提高光学成像系统的成像质量，同时有利于无热化系统的温度校正。
附图说明
图1示意性表示根据本发明的实施方式一的光学成像系统的结构图；
图2、图3和图4示意性表示根据本发明的实施方式一的光学成像系统最佳工作物距对焦时的畸变、倍率色差、位置色差图；
图5示意性表示根据本发明的实施方式二的光学成像系统的结构图；
图6、图7和图8示意性表示根据本发明的实施方式二的光学成像系统最佳工作物距对焦时的畸变、倍率色差、位置色差图；
图9示意性表示根据本发明的实施方式三的光学成像系统的结构图；
图10、图11和图12示意性表示根据本发明的实施方式三的光学成像系统最佳工作物距对焦时的畸变、倍率色差、位置色差图；
图13示意性表示根据本发明的实施方式四的光学成像系统的结构图；
图14、图15和图16示意性表示根据本发明的实施方式四的光学成像系统最佳工作物距对焦时的畸变、倍率色差、位置色差图；
图17示意性表示根据本发明的实施方式五的光学成像系统的结构图；
图18、图19和图20示意性表示根据本发明的实施方式五的光学成像系统最佳工作物距对焦时的畸变、倍率色差、位置色差图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式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方式，对于本领域普通技术人员而言，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。
在针对本发明的实施方式进行描述时，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”所表达的方位或位置关系是基于相关附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本发明的限制。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细地描述，实施方式不能在此一一赘述，但本发明的实施方式并不因此限定于以下实施方式。
图1示出了本发明光学成像系统的结构图。如图1所示，本发明的光学成像系统，包括：沿光轴从物侧至像侧依次排列的第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4、第五透镜L5、第六透镜L6、孔径光阑STOP、第七透镜L7、第八透镜L8、第九透镜L9、第十透镜L10、第十一透镜L11、第十二透镜L12和第十三透镜L13。
本发明中，第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4、第五透镜L5和第六透镜L6组成具有正光焦度或负光焦度的第一透镜组G1。第七透镜L7、第八透镜L8、第九透镜L9、第十透镜L10和第十一透镜L11组成具有正光焦度或负光焦度的第二透镜组G2。第十二透镜L12和第十三透镜L13组成具有正光焦度的第三透镜组G3。通过使第一透镜组G1、孔径光阑STOP和第二透镜组G2共同沿光轴移动，进行对不同物距对焦。
其中，第一透镜组G1和第二透镜组G2的的主要作用为校正系统的像差和畸变，同时减小系统的公差敏感度，从而保证光学成像系统接近衍射极限的高像质和画面的均匀性。采用前两群在组内共同活动的对焦方式，能够保证光学成像系统的细径化及保证光学成像系统系统拥有较小的体积。第三透镜组G3作为固定组，分担了第一、二透镜组对主光线入射角度的校正压力，使光学成像系统更易达到充足的后焦和较小的主光线入射角度，保证良好的色彩还原度。
本发明中，第一透镜组G1中至少具有两枚正光焦度透镜，且最靠近物侧的透镜(即第一透镜L1)为正光焦度透镜。并且第一透镜组G1至少具有两枚负光焦度透镜、一个胶合透镜组和一枚弯月型透镜。如此通过正负透镜的光焦度搭配及胶合透镜的使用，有利于校正第一透镜组G1内部的球差、像散和畸变，有利于实现大光圈，同时能够减小群内公差敏感度。
本发明中，第二透镜组G2中至少具有两枚正光焦度透镜、两枚负光焦度透镜和一个胶合透镜组。如此通过正负透镜的光焦度搭配及胶合透镜的使用，有利于校正第二透镜组G2内部的球差、像散和畸变。第二透镜组G2内部像差的校正，有利于减小第一透镜组G1对像差校正的负担比例，能够更好地降低活动组的公差敏感度，全面提升光学成像系统的成像质量。
本发明中，第三透镜组G3中至少具有一枚正光焦度透镜和一枚负光焦度透镜。通过正负透镜的组合，有利于保证充足的后焦和较大的成像画幅，同时有利于达到较小的主光线入射角，实现较高的画面色彩还原性。
本发明中，第一透镜组G1中，最靠近物侧的透镜(即第一透镜L1)的物侧面为凸面，与该透镜相邻的透镜(即第二透镜L2)为负光焦度透镜，并且像侧面为凹面。满足上述要求，光学成像系统能够平顺地收集入射光线，能够有效减小大视场角入射光线产生的场曲和像散，在实现大光圈的同时保持低畸变。
本发明中，第二透镜组G2中，至少有一个胶合透镜组满足：胶合透镜组中靠近物侧透镜光焦度为正、靠近像侧透镜光焦度为负，且靠近物侧的透镜的焦距值f21和靠近像侧的透镜的焦距值f22满足以下关系式：10≤f21≤30，-30≤f22≤-10。满足上述要求，有利于光学成像系统像差的校正以及无热化系统的温度校正，能够使光学成像系统同时达成大画幅成像和较小的像面主光线入射角度，提高光学成像系统的色彩还原性。
本发明中，第一透镜组G1的焦距值f1与第二透镜组G2的焦距值f2满足以下条件式：0.3≤|f2/f1|≤3。满足以上关系式，能够通过合理地搭配G1、G2群组的正负光焦度及光焦度大小，平衡光学成像系统第一透镜组G1和第二透镜组G2在后焦和CRA上的负担比例，有利于保证对焦性能及较小的像面主光线入射角，能够更好地保证光学成像系统达到接近衍射极限的高像质要求。
本发明中，第一透镜组G1中最靠近物侧的透镜(即第一透镜L1)到第二透镜组G2中最靠近像侧的透镜(即第十一透镜L11)焦距值f12与光学成像系统的焦距值f满足以下条件式：0.8≤|f12/f|≤1.2。若小于关系式下限值，第一、二透镜组承担的光焦度过大，导致群组之间的公差灵敏度较低；若大于关系式上限值，对焦性能较低，且不利于实现较长的后焦、较小的主光线入射角度和光学成像系统的细径化。当满足以上关系式，能够很好的平衡公差敏感度和对焦性能，且能够保证光学成像系统的细径化、充足的后焦值及较小的主光线入射角度。
本发明的光学成像系统应满足以下条件式：0.3≤(|d12n-d12f|)/f≤1。式中d12f为光学成像系统对无穷远处对焦时第二透镜组G2中最靠近像侧的透镜(即第十一透镜L11)的像侧面到第三透镜组G3中最靠近物侧的透镜(即第十二透镜L12)的物侧面的距离。d12n为光学成像系统对最短物距对焦时第二透镜组G2的最靠近像侧的透镜的像侧面到第三透镜组G3的最靠近物侧的透镜的物侧面的距离，其中最短物距WD<0.1m。f为光学成像系统对无穷远物距对焦时的焦距。满足以上关系式，有利于提高光学成像系统的对焦性能，能够在保证光学成像系统细径化的同时留有充足的后焦。
本发明中，第二透镜组G2中至少有一枚透镜为凹-凸透镜，且凹-凸透镜的阿贝数值VD和折射率ND满足以下关系式：15≤VD≤50，1.65≤ND≤2.10。满足此条件，能够有效地校正光学成像系统的色差和畸变，提高光学成像系统的成像质量，同时有利于无热化系统的温度校正。
如上述设置，本发明的光学成像系统，通过合理地分布异常色散玻璃和高折射率玻璃，达到高质量的成像效果。并具有优秀的解像力，像质接近衍射极限，分辨率达九千万以上。并且采用改进的双高斯结构，能够很好地校正光学畸变。而且成像画幅大，画幅可达Φ40以上，浅景深效果佳。成像质量高，像质均匀，画质细腻，色彩丰富，对比度高。放大倍率大，最大可达0.4以上。成像物距范围大，最大对焦物距为无穷远，最小对焦物距小于0.1m。整体透过率高，且画面亮度均匀。并能够解决温度漂移问题，在-40℃至80℃的温度范围内不需重新对焦即可清晰成像。且单部品及组装公差较好，有良好的制造性。
以下根据本发明的上述设置给出五组具体实施方式来具体说明根据本发明的光学成像系统。以下为各透镜从物侧至像侧的面依次编号S1、S2…，孔径光阑STOP位于S10和S12之间，因此未标明S11,而成像面标为IMAGE。
五组实施方式数据如下表1中数据：
表1
实施方式一：
基于图1所示的光学成像系统结构进行说明本实施方式。
实施方式一中的光学成像系统各参数如下所述：
系统总长TTL＝113.5mm；系统焦距f＝55mm；系统成像物距范围0.1m～inf；系统画幅Y＝40mm；系统F数FNO＝3.0。
表2列出的是本实施方式光学成像系统透镜的相关参数：
表2
其中第二透镜组G2中第四枚透镜(即第十透镜L10)为凹-凸透镜，且该透镜折射率和阿贝数为：
NdL10：1.92
VdL10：20.90
图2、图3和图4分别示出本实施方式光学成像系统最佳工作物距对焦时的畸变、倍率色差、位置色差图。
本实施例采用改进的双高斯结构，有效地校正畸变；本实施例第一透镜组G1的镜片组成及搭配，有利于减小大视场角入射光线产生的场曲和像散；本实施例第二透镜组G2的镜片组成及搭配，有利于无热化系统的温度校正，同时可提高系统的色彩还原度；本实施例第三透镜组G3的镜片搭配有利于保证镜头充足的后焦、较大的成像画幅及减小主光线入射角；
本实施例通过合理地分布异常色散玻璃和高折射率玻璃，达到高质量的成像效果，具有优秀的解像力，像质接近衍射极限，分辨率达九千万以上，像质均匀，画质细腻，色彩丰富，对比度高；本光学系统成像画幅大，画幅可达Φ40以上，浅景深效果佳；本实施例放大倍率大，成像物距范围大、整体透过率高；本实施例能够解决温度漂移问题，在-40℃ˉ80℃的温度范围内不需重新对焦即可清晰成像；本实施例单部品及组装公差较好，有良好的制造性。
实施方式二：
图5示意性表示根据本发明的第二种实施方式的光学成像系统的结构图。根据本实施方式的说明如下：
实施方式二中的光学成像系统各参数如下所述：
系统总长TTL＝116mm；系统焦距f＝60mm；系统成像物距范围0.1m～inf；系统画幅Y＝30mm；系统F数FNO＝3.0。
表3列出的是本实施方式光学成像系统透镜的相关参数：
| 面序号 | 类型 | R值 | 厚度 | 折射率 | 阿贝数 |
| S1 | standard | 50.000 | 4.000 | 1.85 | 30.1 |
| S2 | standard | 80.000 | 2.000 | ||
| S3 | standard | -230.369 | 2.000 | 1.85 | 23.8 |
| S4 | standard | 1062.695 | 5.000 | ||
| S5 | standard | 40.195 | 7.000 | 1.81 | 40.7 |
| S6 | standard | -50.000 | 4.452 | 1.74 | 49. |
| S7 | standard | 17.931 | 1.856 | ||
| S8 | standard | 481.238 | 4.099 | 1.80 | 46.5 |
| S9 | standard | -14.805 | 2.107 | 1.81 | 40.0 |
| S10 | standard | -72.907 | 0.300 | ||
| Stop | standard | infinity | 5.138 | ||
| S12 | standard | -21.033 | 2.900 | 1.67 | 32.0 |
| S13 | standard | 40.530 | 0.331 | ||
| S14 | standard | 44.384 | 5.209 | 1.71 | 53.9 |
| S15 | standard | -14.522 | 3.978 | 1.81 | 25.5 |
| S16 | standard | 52.348 | 0.513 | ||
| S17 | standard | 102.756 | 5.500 | 1.59 | 68.6 |
| S18 | standard | -41.581 | 1.100 | ||
| S19 | standard | -65.184 | 4.742 | 1.92 | 20.9 |
| S20 | standard | -37.630 | 5.075(28.690) | ||
| S21 | standard | 100.000 | 3.000 | 1.81 | 33.3 |
| S22 | standard | 50.106 | 2.000 | ||
| S23 | standard | 55.054 | 4.000 | 1.92 | 24.0 |
| S24 | standard | 308.100 | 35.324 | ||
| Image |
表3
其中第二透镜组G2中的第五枚透镜(即第十一透镜L11)为凹-凸透镜，且该透镜折射率和阿贝数为：
NdL11：1.92
VdL11：20.90
图6、图7和图8分别示出本实施方式的光学成像系统最佳工作物距对焦时的畸变、倍率色差、位置色差图。
本实施例采用改进的双高斯结构，有效地校正畸变；本实施例第一透镜组G1的镜片组成及搭配，有利于减小大视场角入射光线产生的场曲和像散；本实施例第二透镜组G2的镜片组成及搭配，有利于无热化系统的温度校正，同时可提高系统的色彩还原度；本实施例第三透镜组G3的镜片搭配有利于保证镜头充足的后焦、较大的成像画幅及减小主光线入射角；
本实施例通过合理地分布异常色散玻璃和高折射率玻璃，达到高质量的成像效果，具有优秀的解像力，像质接近衍射极限，分辨率达九千万以上，像质均匀，画质细腻，色彩丰富，对比度高；本光学系统成像画幅大，画幅可达Φ40以上，浅景深效果佳；本实施例放大倍率大，成像物距范围大、整体透过率高；本实施例能够解决温度漂移问题，在-40℃ˉ80℃的温度范围内不需重新对焦即可清晰成像；本实施例单部品及组装公差较好，有良好的制造性。
实施方式三：
图9示意性表示根据本发明的第三种实施方式的光学成像系统的结构图。根据本实施方式的说明如下：
实施方式三中的光学成像系统各参数如下所述：
系统总长TTL＝113.6mm；系统焦距f＝40mm；系统成像物距范围0.1m～inf；系统画幅Y＝40mm；系统F数FNO＝3.0。
以下表4列出的是本实施方式光学成像系统透镜的相关参数：
表4
其中第二透镜组G2中第四枚透镜(即第十透镜L10)为凹-凸透镜，且该透镜折射率和阿贝数为：
NdL10：1.85
VdL10：23.80
图10、图11和图12是本实施方式的光学成像系统最佳工作物距对焦时的畸变、倍率色差、位置色差图。
本实施例采用改进的双高斯结构，有效地校正畸变；本实施例第一透镜组G1的镜片组成及搭配，有利于减小大视场角入射光线产生的场曲和像散；本实施例第二透镜组G2的镜片组成及搭配，有利于无热化系统的温度校正，同时可提高系统的色彩还原度；本实施例第三透镜组G3的镜片搭配有利于保证镜头充足的后焦、较大的成像画幅及减小主光线入射角；
本实施例通过合理地分布异常色散玻璃和高折射率玻璃，达到高质量的成像效果，具有优秀的解像力，像质接近衍射极限，分辨率达九千万以上，像质均匀，画质细腻，色彩丰富，对比度高；本光学系统成像画幅大，画幅可达Φ40以上，浅景深效果佳；本实施例放大倍率大，成像物距范围大、整体透过率高；本实施例能够解决温度漂移问题，在-40℃ˉ80℃的温度范围内不需重新对焦即可清晰成像；本实施例单部品及组装公差较好，有良好的制造性。
实施方式四：
图13示意性表示根据本发明的第四种实施方式的光学成像系统的结构图。根据本实施方式的说明如下：
实施方式四中的光学成像系统各参数如下所述：
系统总长TTL＝117.1mm；系统焦距f＝80mm；系统成像物距范围0.1m～inf；系统画幅Y＝34mm；系统F数FNO＝3.0。
以下表5列出的是本实施方式光学成像系统透镜的相关参数：
| 面序号 | 类型 | R值 | 厚度 | 折射率 | 阿贝数 |
| S1 | standard | 43.148 | 4.000 | 1.69 | 53.3 |
| S2 | standard | 128.324 | 1.170 | ||
| S3 | standard | 54.384 | 2.000 | 1.61 | 44.2 |
| S4 | standard | 10.040 | 14.060 | ||
| S5 | standard | 26.763 | 5.880 | 1.77 | 49.6 |
| S6 | standard | -50.179 | 1.240 | 1.6 | 38 |
| S7 | standard | 15.281 | 1.890 | ||
| S8 | standard | 150.027 | 4.230 | 1.85 | 23.8 |
| S9 | standard | -21.459 | 1.070 | 1.8 | 46.5 |
| S10 | standard | -139.775 | 2.577 | ||
| Stop | standard | infinity | 2.000 | ||
| S12 | standard | -19.691 | 1.260 | 1.60 | 38 |
| S13 | standard | 50.074 | 1.663 | ||
| S14 | standard | 15.450 | 6.000 | 1.59 | 68.6 |
| S15 | standard | -12.355 | 1.100 | 1.7 | 41.1 |
| S16 | standard | 18.895 | 1.751 | ||
| S17 | standard | -79.476 | 3.610 | 1.77 | 49.6 |
| S18 | standard | -55.365 | 0.676 | ||
| S19 | standard | 57.966 | 4.859 | 1.6 | 65.5 |
| S20 | standard | -24.851 | 6.906(43.740) | ||
| S21 | standard | 151.384 | 2.000 | 1.49 | 70.4 |
| S22 | standard | 80.000 | 3.000 | 1.847 | 23.8 |
| S23 | standard | infinity | 31.082 | ||
| Image |
表5
其中第二透镜组G2中第四枚透镜(即第十透镜L10)为凹-凸透镜，且该透镜折射率和阿贝数为：
NdL10：1.85
VdL10：23.80
图14、图15和图16是实施方式四中最佳工作物距对焦时的畸变、倍率色差、位置色差图。
本实施例采用改进的双高斯结构，有效地校正畸变；本实施例第一透镜组G1的镜片组成及搭配，有利于减小大视场角入射光线产生的场曲和像散；本实施例第二透镜组G2的镜片组成及搭配，有利于无热化系统的温度校正，同时可提高系统的色彩还原度；本实施例第三透镜组G3的镜片搭配有利于保证镜头充足的后焦、较大的成像画幅及减小主光线入射角；
本实施例通过合理地分布异常色散玻璃和高折射率玻璃，达到高质量的成像效果，具有优秀的解像力，像质接近衍射极限，分辨率达九千万以上，像质均匀，画质细腻，色彩丰富，对比度高；本光学系统成像画幅大，画幅可达Φ40以上，浅景深效果佳；本实施例放大倍率大，成像物距范围大、整体透过率高；本实施例能够解决温度漂移问题，在-40℃ˉ80℃的温度范围内不需重新对焦即可清晰成像；本实施例单部品及组装公差较好，有良好的制造性。
实施方式五：
图16示意性表示根据本发明的第五种实施方式的光学成像系统的结构图。根据本实施方式的说明如下：
实施方式五中的光学成像系统各参数如下所述：
系统总长TTL＝120mm；系统焦距f＝58mm；系统成像物距范围0.1m～inf；系统画幅Y＝40mm；系统F数FNO＝3.0。
以下表6列出的是本实施方式光学成像系统透镜的相关参数：
表6
其中第二透镜组G2中第四枚透镜(即第十透镜L10)为凹-凸透镜，且该透镜折射率和阿贝数为：
NdL10：1.92
VdL10：20.9
图18、图19和图20分别示出本实施方式的光学成像系统最佳工作物距对焦时的畸变、倍率色差、位置色差图。
本实施例采用改进的双高斯结构，有效地校正畸变；本实施例第一透镜组G1的镜片组成及搭配，有利于减小大视场角入射光线产生的场曲和像散；本实施例第二透镜组G2的镜片组成及搭配，有利于无热化系统的温度校正，同时可提高系统的色彩还原度；本实施例第三透镜组G3的镜片搭配有利于保证镜头充足的后焦、较大的成像画幅及减小主光线入射角；
本实施例通过合理地分布异常色散玻璃和高折射率玻璃，达到高质量的成像效果，具有优秀的解像力，像质接近衍射极限，分辨率达九千万以上，像质均匀，画质细腻，色彩丰富，对比度高；本光学系统成像画幅大，画幅可达Φ40以上，浅景深效果佳；本实施例放大倍率大，成像物距范围大、整体透过率高；本实施例能够解决温度漂移问题，在-40℃ˉ80℃的温度范围内不需重新对焦即可清晰成像；本实施例单部品及组装公差较好，有良好的制造性。
以上所述仅为本发明的一个实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (10)
1.一种光学成像系统，其特征在于，包括沿光轴从物侧至像侧依次排列的：具有正光焦度或负光焦度的第一透镜组(G1)、孔径光阑(STOP)、具有正光焦度或负光焦度的第二透镜组(G2)和具有正光焦度的第三透镜组(G3)；
所述第一透镜组(G1)、所述孔径光阑(STOP)和所述第二透镜组(G2)可沿所述光学成像系统的光轴移动。
2.根据权利要求1所述的光学成像系统，其特征在于，所述第一透镜组(G1)中至少具有两枚正光焦度透镜，且最靠近物侧的透镜为正光焦度透镜；
所述第一透镜组(G1)至少具有两枚负光焦度透镜；
所述第一透镜组(G1)至少具有一个胶合透镜组；
所述第一透镜组(G1)至少具有一枚弯月型透镜。
3.根据权利要求1所述的光学成像系统，其特征在于，所述第二透镜组(G2)中至少具有两枚正光焦度透镜；
所述第二透镜组(G2)至少具有两枚负光焦度透镜；
所述第二透镜组(G2)至少具有一个胶合透镜组。
4.根据权利要求1所述的光学成像系统，其特征在于，所述第三透镜组(G3)中至少具有一枚正光焦度透镜；
所述第三透镜组(G3)至少具有一枚负光焦度透镜。
5.根据权利要求2所述的光学成像系统，其特征在于，所述第一透镜组(G1)中，最靠近物侧的透镜的物侧面为凸面，与该透镜相邻的透镜为负光焦度透镜，并且像侧面为凹面。
6.根据权利要求3所述的光学成像系统，其特征在于，所述第二透镜组(G2)中，至少有一个胶合透镜组满足：所述胶合透镜组中靠近物侧的透镜光焦度为正、靠近像侧的透镜光焦度为负，且靠近物侧的透镜的焦距值f21以及靠近像侧的透镜的焦距值f22分别满足以下关系式：10≤f21≤30，-30≤f22≤-10。
7.根据权利要求1至6中任意一项所述的光学成像系统，其特征在于，所述第一透镜组(G1)的焦距值f1与所述第二透镜组(G2)的焦距值f2满足以下条件式：0.3≤|f2/f1|≤3。
8.根据权利要求1至6中任意一项所述的光学成像系统，其特征在于，所述第一透镜组(G1)中最靠近物侧的透镜到所述第二透镜组(G2)中最靠近像侧的透镜的焦距值f12与光学成像系统的焦距值f满足以下条件式：0.8≤|f12/f|≤1.2。
9.根据权利要求1至6中任意一项所述的光学成像系统，其特征在于，满足以下条件式：0.3≤(|d12n-d12f|)/f≤1；
其中，d12f为光学成像系统对无穷远处对焦时所述第二透镜组(G2)的最靠近像侧的透镜的像侧面到所述第三透镜组(G3)的最靠近物侧的透镜的物侧面的距离；
d12n为光学成像系统对最短物距对焦时所述第二透镜组(G2)的最靠近像侧的透镜的像侧面到所述第三透镜组(G3)的最靠近物侧的透镜的物侧面的距离；
f为光学成像系统对无穷远物距对焦时的焦距；
其中，最短物距WD<0.1m。
10.根据权利要求1至6中任意一项所述的光学成像系统，其特征在于，所述第二透镜组(G2)中，至少有一枚透镜为凹-凸透镜，且凹-凸透镜的阿贝数值VD和折射率ND满足以下关系式：15≤VD≤50，1.65≤ND≤2.10。
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