CN110398825A - 一种光学成像系统及光学设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种光学成像系统，包括依次设置的第一透镜组件、第二透镜组件、光阑以及第三透镜组件，第一透镜组件、第二透镜组件、光阑以及第三透镜组件的光轴重合，其中，第一透镜组件的光焦度值为负；第二透镜组件的光焦度值为正；光阑用于调节第二透镜组件的出射光束；第一透镜组件、第二透镜组件以及光阑三者之间的位置相对固定；第三透镜组件的光焦度值为正，并且第三透镜组件可沿光轴移动地设置于光阑的出射光路上，用于调节成像质量。可见，使用本发明所描述的，能够校正以往广角光学系统中存在的色差和像差，从而提高成像质量。

Description

一种光学成像系统及光学设备

技术领域

本发明涉及光学技术领域，具体而言，涉及一种光学成像系统及光学设备。

背景技术

近年，在用于图像拾取设备(诸如视频照相机)的照相光学系统和用于图像投影设备(诸如投影仪)的投影光学系统中，具有大视场范围图像拾取能力和大视场范围图像投影能力的广角光学系统被广泛需求。在这其中，传统的广角光学系统通常使用具有焦点距离短、视场角大、后截距长等特点的反向望远系统，因此该反向望远系统作为常见的广角光学系统所被人熟知。然而，在实践中发现，上述的广角光学系统通常会具有色差和像差，从而影响成像质量。

发明内容

鉴于上述问题，本发明提供了一种光学成像系统及光学设备，能够校正以往广角光学系统中存在的色差和像差，从而提高成像质量。

为了实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：

第一方面，本发明提供了一种光学成像系统，包括依次设置的第一透镜组件、第二透镜组件、光阑以及第三透镜组件，所述第一透镜组件、所述第二透镜组件、所述光阑以及所述第三透镜组件的光轴重合，其中，

所述第一透镜组件的光焦度值为负；

所述第二透镜组件的光焦度值为正；

所述光阑用于调节所述第二透镜组件的出射光束；

所述第一透镜组件、所述第二透镜组件以及所述光阑三者之间的位置相对固定；

所述第三透镜组件的光焦度值为正，并且所述第三透镜组件可沿所述光轴移动地设置于所述光阑的出射光路上，用于调节成像质量。

作为一种可选的实施方式，所述光阑为孔径光阑或视场光阑。

作为一种可选的实施方式，所述第一透镜组件的第一焦距与所述光学成像系统的系统焦距之间的比值满足以下的关系式：

-2≤F1/F≤-1.5；

其中，F1表示所述第一透镜组件的焦距；

F表示所述光学成像系统的焦距。

作为一种可选的实施方式，所述第一透镜组件包括多片负透镜，所述多片负透镜的阿贝数的平均值满足以下的关系式：

40<υ1<70；

其中，υ1表示所述多片负透镜的阿贝数的平均值。

作为一种可选的实施方式，所述第二透镜组件包括正透镜，所述正透镜的折射率满足以下的关系式：

1.75<n2<1.95；

其中，n2表示所述正透镜的折射率。

作为一种可选的实施方式，所述第二透镜组件包括正透镜，所述正透镜的阿贝数满足以下关系式：

20<υ2<45；

其中，υ2表示所述正透镜的阿贝数。

作为一种可选的实施方式，所述第三透镜组件的第三焦距与所述光学成像系统的系统焦距之间的比值满足以下的关系式：

1≤F3/F≤3；

其中，F3表示所述第三透镜组件的焦距；

F表示所述光学成像系统的焦距。

作为一种可选的实施方式，所述第三透镜组件包括多片正透镜，所述多片正透镜的阿贝数的平均值满足以下的关系式：

υ3>50；

其中，υ3表示所述多片正透镜的阿贝数的平均值。

作为一种可选的实施方式，所述第三透镜组件包括多片正透镜，所述多片正透镜的部分色散比差的平均值满足以下关系式：

θ>0.015；

其中，θ表示所述多片正透镜的部分色散比差的平均值。

第二方面，本发明提供了一种光学设备，所述光学设备包括图像处理装置以及所述第一方面中所述的光学成像系统，其中，所述图像处理装置用于接收和处理所述光学成像系统摄入的图像。

根据本发明提供的一种光学成像系统及光学设备，能够通过光焦度值为负的第一透镜组件、光焦度值为正的第二透镜组件以及光阑的配合，完成对入射光的调节，再通过调节光焦度值为正的第三透镜组件的位置，完成成像的步骤，从而得到与物相对应的像。可见，实施上述的一种光学成像系统，可以通过第三透镜组件的位置调节完成对成像质量的调节，从而良好地矫正以往广角光学系统中的色差和像差(像差具体可以为赛德尔五像差)，进而提高成像性能与成像质量，得到优异的成像效果。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对本发明范围的限定。

图1是本发明第一实施例提供的一种光学成像系统的截面示意图；

图2是本发明第一实施例中，在物体处于无限远距离时的光学成像系统的色球差曲线图；

图3是本发明第一实施例中，在物体处于无限远距离时的光学成像系统的象散和畸变图；

图4是本发明第二实施例提供的一种光学成像系统的截面示意图；

图5是本发明第二实施例中，在物体处于无限远距离时的光学成像系统的色球差曲线图；

图6是本发明第二实施例中，在物体处于无限远距离时的光学成像系统的象散和畸变图；

图7是本发明第三实施例提供的一种光学设备的结构示意图。

主要元件符号说明：

100-光学成像系统；110-第一透镜组件；120-第二透镜组件；121-第二透镜组件中的正透镜；130-光阑；140-第三透镜组件；141-第三透镜组件中的正透镜；200-图像处理装置；210-镜筒；220-壳体；221-快速返回反射镜；222-聚焦屏；223-五边形屋脊棱镜；224-目镜透镜；225-图像接收元件。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。通常情况下，附图中所示出和描述的本发明实施例所包括的组件可以通过各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中所提供的本发明实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的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。

在本发明中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本发明及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。

并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本发明中的具体含义。

此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”应做广义理解。例如，可以使固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或点连接；可以使直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的联通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，术语“第一”、“第二”等主要是用于区分不同的装置、元件或组成部分(具体的种类和构造可能相同也可能不同)，并非用于表明或暗示所指示装置、元件或组成部分的相对重要性和数量。除非另有说明，“多个”的含义为两个或两个以上。

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，所描述的实施例仅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做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。

针对现有技术中的问题，本发明提供了一种光学成像系统及光学设备，能够通过光焦度值为负的第一透镜组件、光焦度值为正的第二透镜组件以及光阑的配合，完成对入射光的调节，再通过调节光焦度值为正的第三透镜组件的位置，完成成像的步骤，从而得到与物相对应的像。可见，实施上述的一种光学成像系统，可以通过第三透镜组件的位置调节完成对成像质量的调节，从而良好地矫正以往广角光学系统中的色差和像差(像差具体可以为赛德尔五像差)，进而提高成像性能与成像质量，得到优异的成像效果。下面通过实施例进行描述。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

实施例1

请参阅图1，是本实施例提供的一种光学成像系统100的结构示意图，该光学成像系统100包括依次设置的第一透镜组件110、第二透镜组件120、光阑130以及第三透镜组件140，第一透镜组件110、第二透镜组件120、光阑130以及第三透镜组件140的光轴重合，其中，

第一透镜组件110的光焦度值为负；

第二透镜组件120的光焦度值为正；

光阑130用于调节第二透镜组件120的出射光束；

第一透镜组件110、第二透镜组件120以及光阑130三者之间的位置相对固定；

第三透镜组件140的光焦度值为正，并且第三透镜组件140可沿所述光轴移动地设置于光阑130的出射光路上，用于调节成像质量。

本实施例中，设置方向为从物方到像方依次设置。

本实施例中，从物体侧起顺次配置有具有负光焦度的第一透镜组件110，具有正光焦度的第二透镜组件120，光阑130以及具有正光焦度的第三透镜组件140组件。其中，在该光学成像系统100的调焦过程中，第三透镜组件140可以沿着光轴进行移动，而第一透镜组件110、第二透镜组件120以及光阑130三者相对于像面固定。

实施这种实施方式，可以在光学成像系统100的调焦过程中，在保证入瞳位置的同时，无需移动光阑130，从而降低调焦机械结构的负载，有利于光学成像系统100和具有该光学成像系统100的光学设备的小型化和轻量化。

本实施例中，光焦度(focal power)等于像方光束会聚度与物方光束会聚度之差，它表征光学系统偏折光线的能力。

本实施例中，第一透镜组件110的光角度值为负可以理解为，第一透镜组件110中包括的所有元件的结合作用为发散光线的作用。

本实施例中，第二透镜组件120的光角度值为正可以理解为，第二透镜组件120中包括的所有元件的结合作用为汇聚光线的作用。

本实施例中，光阑130用于通过设置的位置及大小对该光学成像系统100成像的明亮程度、清晰度和某些像差的大小进行调整。其中，该光阑130的通光孔越小，球差越小，像越清晰，景深越大，但像的明亮程度越弱；通光孔越大，像的明亮程度越强，但球差越大，像的清晰程度越差，景深越小。

在本实施例中，第一透镜组件110、第二透镜组件120以及光阑130三者如此设置是因为，第一透镜组件110对摄入的物方光优先进行发散，再通过第二透镜组件120对第一透镜组件110的出射光路进行第一次汇聚的调整，从而完成对物方光的第一次处理，而后再通过光阑130对第二透镜组件120的出射光路进行透光调整，从而完成对物方光的前置处理。以使第三透镜组件140可以通过调整在光轴上的位置完成对前置处理后的光路进行最终调整，从而实现成像质量的调整。

作为一种可选的实施方式，上述光阑130可以为孔径光阑或视场光阑。

作为一种优选的实施方式，上述的光阑130使用孔径光阑。

实施这种实施方式，使用孔径光阑可以在光学成像系统100中更好的限制成像光束，从而达到更优的效果。

作为一种可选的实施方式，第一透镜组件110的第一焦距与光学成像系统100的系统焦距之间的比值满足以下的关系式：

-2≤F1/F≤-1.5；

其中，F1表示第一透镜组件110的焦距；

F表示光学成像系统100的焦距。

本实施例中，上述关系式可以通过合理设定第一透镜组件110的光焦度值，来降低短焦距和长后截距要求的实现难易程度。其中，当上述的光焦度值超过上述关系式的下限时，第一透镜组件110的光焦度值过小，则光路长度会增加，不利于光学系统的小型化；当上述的光焦度值超过上述关系式的上限时，第一透镜组件110的光焦度值过大，将产生像差无法靠第二透镜组件120以及第三透镜组件140校正，从而导致光学成像系统100的成像性能低下。

在本实施例中，上述光焦度值可以影响到第一透镜组件110、第二透镜组件120以及第三透镜组件140中所包括的透镜厚度，从而影响该光学成像系统100中元件的使用变换。

作为一种可选的实施方式，第一透镜组件110包括多片负透镜，多片负透镜的阿贝数的平均值满足以下的关系式：

40<υ1<70；

其中，υ1表示多片负透镜的阿贝数的平均值。

本实施例中，上述关系式通过合理设定第一透镜组件110内负透镜材料的阿贝数和，将光学系统的位置色差和倍率色差控制在一定的范围内。若υ1超过上述关系式的上限时，则负透镜的色散过小，则倍率色差的校正不足，系统成像性能低下；若υ1超过上述关系式的下限时，则负透镜的色散过大，则会使倍率色差的校正过剩，系统的成像性能低下。

作为一种可选的实施方式，第二透镜组件120包括正透镜，正透镜的折射率满足以下的关系式：

1.75<n2<1.95；

其中，n2表示正透镜的折射率。

作为一种可选的实施方式，第二透镜组件120包括正透镜，正透镜的阿贝数满足以下关系式：

20<υ2<45；

其中，υ2表示正透镜的阿贝数。

本实施例中，第二透镜组件120包括正透镜，其中，对于正透镜的数量，本实施例中不作任何限定，并且该正透镜为第二透镜组件120中的正透镜121。

本实施例中，玻璃材料阿贝数定义为νd＝(nd-1)/(nF-nC)；其中，阿贝数就是用以表示透明介质色散能力的指数；其中nF,nd,nC分别为波长F线(486.1nm)，d线(587.6nm)，C线(656.3nm)时玻璃材料的折射率。

在本实施例中，上述两个关系式可以通过合理设定第二透镜组件120正透镜材料的折射率和阿贝数，将光学成像系统100的位置色差和倍率色差控制在一定的范围内。若n2超过上述关系式的上限时，则正透镜的光焦度过大，倍率色差向正方向移动，造成倍率色差的校正不足，周边成像性能低下；若n2超过上述关系式的下限时，则正透镜的光焦度过小，畸变向负方向移动，造成畸变校正不足，周边成像性能低下。

在本实施例中，若υ2超过上述关系式的上限时，则正透镜材料的色散过小，造成位置色差的校正不足，中心成像性能低下。若υ2超过上述关系式的下限时，则正透镜材料的色散过大，造成位置色差的校正过剩，中心成像性能低下。

作为一种可选的实施方式，第三透镜组件140的第三焦距与光学成像系统100的系统焦距之间的比值满足以下的关系式：

1≤F3/F≤3；

其中，F3表示第三透镜组件140的焦距；

F表示光学成像系统100的焦距。

本实施例中，上述关系式可以通过合理设定第三透镜组件140的光焦度，来更加容易地实现短焦距和长后截距的要求。若F3/F超过上述关系式的下限时，第三透镜组件140(调焦透镜组件)的光焦度过大，在大口径的前提下不利于长后截距的实现，无法满足光学设备的使用。若F3/F超过上述关系式的上限时，调焦透镜组件的光焦度过小，不利于光学系统的小型化。

作为一种可选的实施方式，第三透镜组件140包括多片正透镜，多片正透镜的阿贝数的平均值满足以下的关系式：

υ3>50；

其中，υ3表示多片正透镜的阿贝数的平均值。

作为一种可选的实施方式，第三透镜组件140包括多片正透镜，多片正透镜的部分色散比差的平均值满足以下关系式：

θ>0.015；

其中，θ表示多片正透镜的部分色散比差的平均值。

本实施例中，第三透镜组件140包括多片正透镜，并且该正透镜为第三透镜组件140中的正透镜141。

本实施例中，部分色散比θ的定义为θ＝(ng-nf)/(nf-nc)，其中θ就是g光和f光之间的相对色散。

在本实施例中，一般玻璃材料的阿贝数与部分色散比成反比关系，其关系式表达为θ＝-1.61783×10^-3×υd-0.64146。而当材料存在异常色散特性时，其部分色散比的值与玻璃图上绘制的标准线之间的差被称为部分色散比差Δθ，其关系式表达为Δθ＝θ+1.61783×10^-3×υd-0.64146。

在本实施例中，上述υ3与θ的关系式可以通过合理设定第三透镜组件140(调焦群内正透镜)玻璃材料的阿贝数和部分色散比差，将光学成像系统100的位置色差和倍率色差控制在一定的范围内。若υ3超过上述关系式的下限时，正透镜的色散过大，在调焦过程中C线和F线相对于d线的变化量大，造成光学成像系统100的成像性能低下；若υ3超过上述关系式的上限时，则与上述情况相反。

在本实施例中，若θ超过上述关系式的下限时，正透镜的部分色散比过小，二级光谱校正不足，在调焦过程中g线的变化较大，造成系统成像性能低下；若θ超过上述关系式的上限时，则与上述情况相反。

本实施例中，以下表1和表2示出关于本实施例的光学成像系统100的各种数值数据：

其中，f＝33.95mm；Fno＝1.44；2ω＝66.6°；

该表1为光学成像系统100的基本数据：

表1

该表2为光学成像系统100的非球面数据包括：

S<sub>i</sub>	K	C4	C6	C8	C10
						3	+0.00	+1.41422E-06	+3.35215E-09	-7.69523E-13	+1.49447E-15
4	+0.00	-5.74375E-06	-4.78079E-09	+4.54553E-13	-1.77806E-14
						20	+0.00	-3.06454E-06	-9.90207E-10	+8.83867E-12	-1.19048E-14
21	+0.00	+3.60267E-06	-7.26017E-10	+2.16954E-11	-1.99441E-14

表2

需要注意的是，上述表格中的具体参数仅仅是例示性的，各透镜的参数不限于由上述各数值实施例所示出的值，可以采用其他的值，都可以达到类似的技术效果。

图2是本实施例中，当物体处于无限远距离时实施例的光学系统的色球差曲线图，不带制定单位的值默认为毫米。

图3是本实施例中，当物体处于无限远距离时实施例的光学系统的象散和畸变图，不带制定单位的值默认为毫米。

其中，图2和图3是图解说明在无限远聚焦(β＝0.0)时，按照本实施例的光学成像系统100的诸像差图。参照图2，在球面像差的示意图中，实线、虚线和短划线代表在d线(波长587.6nm)，c线(波长656.3nm)，g线(波长435.8nm)的球面像差；另外，在图3则是说明像散和畸变的示意图。

作为一种可选的实施方式，该光学成像系统100还可以包括由一种滤光器配置的平行玻璃板；其中，该平行玻璃板设置在第三透镜组件140和像表面之间。

本实施例中，后截距是从第三透镜组件140的像侧面到像表面的距离，其中平行玻璃平板可以视为空气。

可见，实施图1所示的光学成像系统100的截面示意图，可以提供一种光学成像系统100，以实现在满足大视场角，长后截距的要求以外，通过合理设定透镜组件的光焦度和合理选择光学玻璃材料，以使在校正反向望远系统所具有的负畸变的同时，对位置色差和倍率色差进行校正，从而达到高性能的成像性能；进而能够校正以往广角光学系统中存在的色差和像差，从而提高成像质量。

实施例2

请参阅图4，是本实施例提供的一种光学成像系统100的截面示意图，该光学成像系统100包括依次设置的第一透镜组件110、第二透镜组件120、光阑130以及第三透镜组件140，第一透镜组件110、第二透镜组件120、光阑130以及第三透镜组件140的光轴重合，其中，

第一透镜组件110的光焦度值为负；

第二透镜组件120的光焦度值为正；

光阑130用于调节第二透镜组件120的出射光束；

第一透镜组件110、第二透镜组件120以及光阑130三者之间的位置相对固定；

第三透镜组件140的光焦度值为正，并且第三透镜组件140可沿所述光轴移动地设置于光阑130的出射光路上，用于调节成像质量。

本实施例中，设置方向为从物方到像方依次设置。

本实施例中，从物体侧起顺次配置有具有负光焦度的第一透镜组件110，具有正光焦度的第二透镜组件120，光阑130以及具有正光焦度的第三透镜组件140组件。其中，在该光学成像系统100的调焦过程中，第三透镜组件140可以沿着光轴进行移动，而第一透镜组件110、第二透镜组件120以及光阑130三者相对于像面固定。

实施这种实施方式，可以在光学成像系统100的调焦过程中，在保证入瞳位置的同时，无需移动光阑130，从而降低调焦机械结构的负载，有利于光学成像系统100和具有该光学成像系统100的光学设备的小型化和轻量化。

本实施例中，光焦度(focal power)等于像方光束会聚度与物方光束会聚度之差，它表征光学系统偏折光线的能力。

本实施例中，第一透镜组件110的光角度值为负可以理解为，第一透镜组件110中包括的所有元件的结合作用为发散光线的作用。

本实施例中，第二透镜组件120的光角度值为正可以理解为，第二透镜组件120中包括的所有元件的结合作用为汇聚光线的作用。

本实施例中，光阑130用于通过设置的位置及大小对该光学成像系统100成像的明亮程度、清晰度和某些像差的大小进行调整。其中，该光阑130的通光孔越小，球差越小，像越清晰，景深越大，但像的明亮程度越弱；通光孔越大，像的明亮程度越强，但球差越大，像的清晰程度越差，景深越小。

在本实施例中，第一透镜组件110、第二透镜组件120以及光阑130三者如此设置是因为，第一透镜组件110对摄入的物方光优先进行发散，再通过第二透镜组件120对第一透镜组件110的出射光路进行第一次汇聚的调整，从而完成对物方光的第一次处理，而后再通过光阑130对第二透镜组件120的出射光路进行透光调整，从而完成对物方光的前置处理。以使第三透镜组件140可以通过调整在光轴上的位置完成对前置处理后的光路进行最终调整，从而实现成像质量的调整。

作为一种可选的实施方式，上述光阑130可以为孔径光阑或视场光阑。

作为一种优选的实施方式，上述的光阑130使用孔径光阑。

实施这种实施方式，使用孔径光阑可以在光学成像系统100中更好的限制成像光束，从而达到更优的效果。

作为一种可选的实施方式，所述第一透镜组件110的第一焦距与所述光学成像系统100的系统焦距之间的比值满足以下的关系式：

-2≤F1/F≤-1.5；

其中，F1表示所述第一透镜组件110的焦距；

F表示所述光学成像系统100的焦距。

作为一种可选的实施方式，所述第一透镜组件110包括多片负透镜，所述多片负透镜的阿贝数的平均值满足以下的关系式：

40<υ1<70；

其中，υ1表示所述多片负透镜的阿贝数的平均值。

作为一种可选的实施方式，所述第二透镜组件120包括正透镜，所述正透镜的折射率满足以下的关系式：

1.75<n2<1.95；

其中，n2表示所述正透镜的折射率。

作为一种可选的实施方式，所述第二透镜组件120包括正透镜，所述正透镜的阿贝数满足以下关系式：

20<υ2<45；

其中，υ2表示所述正透镜的阿贝数。

作为一种可选的实施方式，所述第三透镜组件140的第三焦距与所述光学成像系统100的系统焦距之间的比值满足以下的关系式：

1≤F3/F≤3；

其中，F3表示所述第三透镜组件140的焦距；

F表示所述光学成像系统100的焦距。

作为一种可选的实施方式，所述第三透镜组件140包括多片正透镜，所述多片正透镜的阿贝数的平均值满足以下的关系式：

υ3>50；

其中，υ3表示所述多片正透镜的阿贝数的平均值。

作为一种可选的实施方式，所述第三透镜组件140包括多片正透镜，所述多片正透镜的部分色散比差的平均值满足以下关系式：

θ>0.015；

其中，θ表示所述多片正透镜的部分色散比差的平均值。

在本实施例中，对于上述的可选的实施方式，解释说明皆与实施例1所描述相同，对此本实施例中将不再赘述。

本实施例中，以下表3和表4示出关于本实施例的光学成像系统100的各种数值数据：

其中，f＝33.95mm；Fno＝1.44；2ω＝66.6°；

该表3为光学成像系统100的基本数据：

表3

该表4为光学成像系统100的非球面数据包括：

S<sub>i</sub>	K	C4	C6	C8	C10
						3	+0.00	-2.46317E-06	-2.02523E-09	-4.66253E-12	-5.11906E-15
22	+0.00	-6.20141E-06	-5.52331E-10	-3.17505E-12	-7.45125E-16

表4

需要注意的是，上述表格中的具体参数仅仅是例示性的，各透镜的参数不限于由上述各数值实施例所示出的值，可以采用其他的值，都可以达到类似的技术效果。

图5是本实施例中，当物体处于无限远距离时实施例的光学系统的色球差曲线图，不带制定单位的值默认为毫米。

图6是本实施例中，当物体处于无限远距离时实施例的光学系统的象散和畸变图，不带制定单位的值默认为毫米。

其中，图5和图6是图解说明在无限远聚焦(β＝0.0)时，按照本实施例的光学成像系统100的诸像差图。参照图5，在球面像差的示意图中，实线、虚线和短划线代表在d线(波长587.6nm)，c线(波长656.3nm)，g线(波长435.8nm)的球面像差；另外，在图6则是说明像散和畸变的示意图。

作为一种可选的实施方式，该光学成像系统100还可以包括由一种滤光器配置的平行玻璃板；其中，该平行玻璃板设置在第三透镜组件140和像表面之间。

本实施例中，后截距是从第三透镜组件140的像侧面到像表面的距离，其中平行玻璃平板可以视为空气。

可见，实施图4所示的光学成像系统100的截面示意图，可以提供一种光学成像系统100，以实现在满足大视场角，长后截距的要求以外，通过合理设定透镜组件的光焦度和合理选择光学玻璃材料，以使在校正反向望远系统所具有的负畸变的同时，对位置色差和倍率色差进行校正，从而达到高性能的成像性能；进而能够校正以往广角光学系统中存在的色差和像差，从而提高成像质量。

实施例3

请参阅图7，是本实施例提供的一种光学设备的结构示意图。其中，该光学设备包括图像处理装置200以及上诉实施例1或实施例2中描述的光学成像系统100，其中，图像处理装置200用于接收和处理光学成像系统100所摄入的图像，其中，光学成像系统100由作为保持部件的镜筒210保持。

如图7所示，图像处理装置200包括镜筒210，向上反射的快速返回反射镜221以及布置在快速返回反射镜221后部的图像形成位置处的聚焦屏222。另外，图像处理装置200还包括将聚焦屏222上形成的倒像转换成正像的五边形屋脊棱镜223，以及形成放大的正像的目镜透镜224。

其中，图像接收元件225可以为固态图像传感器(光电转换元件)(诸如CCD传感器或CMOS传感器)或卤化银胶片的感光表面；其中，该图像接收元件225也是图像处理装置200的一部分。在该光学设备的使用期间，快速返回反射镜221可以被收回，以使图像形成在图像接收元件225上；其中，快速返回反射镜221、聚焦屏222、五边形屋脊棱镜223、目镜透镜224以及图像接收元件225皆设置于壳体220中。

在本实施例中，光学设备可以为照相机。

在本实施例中，该光学成像系统100可以适用于投影仪、TV照相机等。

可见，实施图7所示的光学设备，可以达到高性能的成像性能；进而能够校正以往广角光学系统中存在的色差和像差，从而提高成像质量。

应理解，在本实施例中，基于附图详细说明本发明的光学系统和具有该光学系统的光学设备。透镜数据中，折射率和焦距为d线的值。其中，光学镜头相关数据中，长度的单位为mm，将省略示出其单位。

其中，要注意的是，在表格和以下描述中使用的符号如下：

“Si”表示表面号；“Ri”是曲率半径；“di”是第i个表面和第i+1个表面之间的轴上表面距离；“nd”是折射率；“υd”是阿贝数；“Fno”是F数；“ω”是半视场角。关于表面号，“ASP”表示该表面是非球面，并且关于曲率半径，“∞”表示该表面是平面。

在数值实例中使用的透镜包括具有非球面透镜表面的一些透镜。其中在光轴的方向中距离表面顶点的距离(即、矢高量Sag amount)由x表示；在垂直于光轴方向上的高度(即、径高)由“y”表示；在透镜的顶点的近轴曲率(即、曲率半径的倒数)由“c”表示；锥度常数由“k”表示；并且第四、第六、第八、第十级非球面系数分别有“C4”、“C6”、“C8”和“C10”表示，非球面形状由以下表达式定义：

应理解，说明书通篇中提到的“本实施例中”、“本发明实施例中”或“作为一种可选的实施方式”意味着与实施例有关的特定特征、结构或特性包括在本发明的多个实施例中。因此，在整个说明书各处出现的“本实施例中”、“本发明实施例中”或“作为一种可选的实施方式”未必一定指相同的实施例。此外，这些特定特征、结构或特性可以以任意适合的方式结合在一个或多个实施例中。本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于可选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本发明所必须的。

在本发明的各种实施例中，应理解，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的必然先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应与权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种光学成像系统，其特征在于，包括依次设置的第一透镜组件、第二透镜组件、光阑以及第三透镜组件，所述第一透镜组件、所述第二透镜组件、所述光阑以及所述第三透镜组件的光轴重合，其中，

所述第一透镜组件的光焦度值为负；

所述第二透镜组件的光焦度值为正；

所述光阑用于调节所述第二透镜组件的出射光束；

所述第一透镜组件、所述第二透镜组件以及所述光阑三者之间的位置相对固定；

所述第三透镜组件的光焦度值为正，并且所述第三透镜组件可沿所述光轴移动地设置于所述光阑的出射光路上，用于调节成像质量。

2.根据权利要求1所述的光学成像系统，其特征在于，所述光阑为孔径光阑或视场光阑。

3.根据权利要求1所述的光学成像系统，其特征在于，所述第一透镜组件的第一焦距与所述光学成像系统的系统焦距之间的比值满足以下的关系式：

-2≤F1/F≤-1.5；

其中，F1表示所述第一透镜组件的焦距；

F表示所述光学成像系统的焦距。

4.根据权利要求1所述的光学成像系统，其特征在于，所述第一透镜组件包括多片负透镜，所述多片负透镜的阿贝数的平均值满足以下的关系式：

40<υ1<70；

其中，υ1表示所述多片负透镜的阿贝数的平均值。

5.根据权利要求1所述的光学成像系统，其特征在于，所述第二透镜组件包括正透镜，所述正透镜的折射率满足以下的关系式：

1.75<n2<1.95；

其中，n2表示所述正透镜的折射率。

6.根据权利要求1所述的光学成像系统，其特征在于，所述第二透镜组件包括正透镜，所述正透镜的阿贝数满足以下关系式：

20<υ2<45；

其中，υ2表示所述正透镜的阿贝数。

7.根据权利要求1所述的光学成像系统，其特征在于，所述第三透镜组件的第三焦距与所述光学成像系统的系统焦距之间的比值满足以下的关系式：

1≤F3/F≤3；

其中，F3表示所述第三透镜组件的焦距；

F表示所述光学成像系统的焦距。

8.根据权利要求1所述的光学成像系统，其特征在于，所述第三透镜组件包括多片正透镜，所述多片正透镜的阿贝数的平均值满足以下的关系式：

υ3>50；

其中，υ3表示所述多片正透镜的阿贝数的平均值。

9.根据权利要求1所述的光学成像系统，其特征在于，所述第三透镜组件包括多片正透镜，所述多片正透镜的部分色散比差的平均值满足以下关系式：

θ>0.015；

其中，θ表示所述多片正透镜的部分色散比差的平均值。

10.一种光学设备，其特征在于，所述光学设备包括图像处理装置以及所述权利要求1～9任一项所述的光学成像系统，其中，所述图像处理装置用于接收和处理所述光学成像系统摄入的图像。