CN111781713B - 超广角超高像素低色差的小体积鱼眼光学系统 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例公开了一种超广角超高像素低色差的小体积鱼眼光学系统，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、第七透镜、第八透镜、第九透镜、以及第十透镜；第一透镜、第二透镜、第八透镜的物面侧为凸面，像面侧为凹面，光焦度为负；第三透镜的物面侧为凹面，像面侧为凸面，光焦度为负；第五透镜为双凹透镜，其光焦度为负；第四透镜、第六透镜、第十透镜为双凸透镜，光焦度为正；第七透镜、第九透镜的物面侧为凸面，像面侧为凹面，光焦度为正；本发明实施例主要由10枚透镜构成，镜片枚数合理，结构巧妙，体积小；采用不同透镜相互组合及合理分配光焦度，具有200°超广角、4800万超高像素、低色差等良好性能。

Description

超广角超高像素低色差的小体积鱼眼光学系统
技术领域：
本发明涉及一种光学系统，尤其是一种适用于全景VR运动相机及360°无死角监控等领域的超广角超高像素低色差的小体积鱼眼光学系统。
背景技术：
随着高分辨率技术的应用越来越广泛，尤其超广角镜头的广泛应用，市场上出现了一系列高像素镜头产品。但其光学系统存在结构复杂、体积偏大的缺陷。
发明内容：
为克服现有光学系统存在结构复杂、体积偏大的问题，本发明实施例提供了一种超广角超高像素低色差的小体积鱼眼光学系统。
一种超广角超高像素低色差的小体积鱼眼光学系统，沿光轴从物面到像面依次包括：第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜、第八透镜、第九透镜、以及第十透镜；
所述第一透镜的物面侧为凸面，像面侧为凹面，其光焦度为负；
所述第二透镜的物面侧为凸面，像面侧为凹面，其光焦度为负；
所述第三透镜的物面侧为凹面，像面侧为凸面，其光焦度为负；
所述第四透镜的物面侧为凸面，像面侧为凸面，其光焦度为正；
所述第五透镜的像面侧为凹面，像面侧为凹面，其光焦度为负；
所述第六透镜的物面侧为凸面，像面侧为凸面，其光焦度为正；
所述第七透镜的物面侧为凸面，像面侧为凹面，其光焦度为正；
所述第八透镜的物面侧为凸面，像面侧为凹面，其光焦度为负；
所述第九透镜的物面侧为凸面，像面侧为凹面，其光焦度为正；
所述第十透镜的物面侧为凸面，像面侧为凸面，其光焦度为正。
本发明实施例之光学系统，主要由10枚透镜构成，镜片枚数合理，结构巧妙，体积小；采用不同透镜相互组合及合理分配光焦度，具有200°超广角、4800万超高像素、低色差等良好性能。适用于全景VR运动相机及360°无死角监控等领域。
附图说明：
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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为本发明的光学系统实施例的结构示意图；
图2是本发明的光学系统实施例的场曲、畸变曲线图；
图3是本发明的光学系统实施例的色差图；
图4是本发明的光学系统实施例的MTF传递函数曲线图；
图5是本发明的光学系统实施例的相对照度图。
具体实施方式：
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，本实施例公开了一种超广角超高像素低色差的小体积鱼眼光学系统，沿光轴从物面到像面依次包括：第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3、第四透镜4、第五透镜5、第六透镜6、第七透镜7、第八透镜8、第九透镜9、以及第十透镜10。
所述第一透镜的物面侧为凸面，像面侧为凹面，其光焦度为负；
所述第二透镜的物面侧为凸面，像面侧为凹面，其光焦度为负；
所述第三透镜的物面侧为凹面，像面侧为凸面，其光焦度为负；
所述第四透镜的物面侧为凸面，像面侧为凸面，其光焦度为正；
所述第五透镜的像面侧为凹面，像面侧为凹面，其光焦度为负；
所述第六透镜的物面侧为凸面，像面侧为凸面，其光焦度为正；
所述第七透镜的物面侧为凸面，像面侧为凹面，其光焦度为正；
所述第八透镜的物面侧为凸面，像面侧为凹面，其光焦度为负；
所述第九透镜的物面侧为凸面，像面侧为凹面，其光焦度为正；
所述第十透镜的物面侧为凸面，像面侧为凸面，其光焦度为正。
本发明实施例之光学系统，主要由10枚透镜构成，镜片枚数合理，结构巧妙，体积小；采用不同透镜相互组合及合理分配光焦度，具有200°超广角、4800万超高像素、低色差等良好性能。适用于全景VR运动相机及360°无死角监控等领域。
进一步地，作为本发明的一种优选实施方式而非限定，该光学系统的各透镜满足如下条件：
(1)-0.30<f/f1<-0.08；
(2)-0.32<f/f2<-0.10；
(3)-0.39<f/f3<-0.17；
(4)0.07<f/f45<0.35；
(5)0.21<f/f6<0.46；
(6)0<f/f7<0.16；
(7)-0.19<f/f89<-0.02；
(8)0.11<f/f10<0.43；
其中，f为整个光学系统的焦距，f1为第一透镜的焦距，f2为第二透镜的焦距，f3为第三透镜的焦距，F45为第四透镜与第五透镜相互胶合后的组合焦距，f6为第六透镜的焦距，f7为第七透镜的焦距，f89为第八透镜与第九透镜相互胶合后的组合焦距，f10为第十透镜的焦距。采用不同透镜相互组合及合理分配光焦度，具有200°超广角、4800万超高像素、低色差等良好性能。
再进一步地，作为本发明的一种优选实施方式而非限定，第四透镜与第五透镜相互胶合形成组合透镜，组合透镜的光焦度为正，其组合焦距f45与整个光学系统的焦距f满足：0.07<f/f45<0.35。结构简单紧凑，体积小，可保证良好的光学性能。
更进一步地，作为本发明的一种优选实施方式而非限定，第八透镜与第九透镜相互胶合形成组合透镜，组合透镜的光焦度为负，其组合焦距f89与整个光学系统的焦距f满足：-0.19<f/f89<-0.02。结构简单紧凑，体积小，可保证良好的光学性能。
又进一步地，作为本发明的一种优选实施方式而非限定，孔径光阑位于第七透镜与第八透镜之间，靠近第七透镜侧。用来调节光束的强度。
再进一步地，作为本发明的一种优选实施方式而非限定，第一透镜的材料折射率Nd1、材料阿贝常数Vd1、焦距f1与系统焦距f之间满足：Nd1＞1.70，Vd1＜55，-0.30<f/f1<-0.08。结构简单，可保证良好的光学性能。
更进一步地，作为本发明的一种优选实施方式而非限定，第二透镜的材料折射率Nd2、材料阿贝常数Vd2、焦距f2与系统焦距f之间满足：Nd2＜1.6，Vd2＞70，-0.32<f/f2<-0.10。结构简单，可保证良好的光学性能。
又进一步地，作为本发明的一种优选实施方式而非限定，第三透镜的材料折射率Nd3、材料阿贝常数Vd3、焦距f3与系统焦距f之间满足：Nd3＞1.7，Vd3＜55，-0.39<f/f3<-0.17。结构简单，可保证良好的光学性能。
再进一步地，作为本发明的一种优选实施方式而非限定，第四透镜的材料折射率Nd4、材料阿贝常数Vd4满足：Nd4＜1.85，Vd4＞23；和/或第五透镜的材料折射率Nd5、材料阿贝常数Vd5满足：Nd5＞1.94，Vd5＜20。结构简单，可保证良好的光学性能。
更进一步地，作为本发明的一种优选实施方式而非限定，第六透镜的材料折射率Nd6、材料阿贝常数Vd6、焦距f6与系统焦距f之间满足：Nd6＞1.8，Vd6＜44，0.21<f/f6<0.46。结构简单，可保证良好的光学性能。
又进一步地，作为本发明的一种优选实施方式而非限定，第七透镜的材料折射率Nd7、材料阿贝常数Vd7、焦距f7与系统焦距f之间满足：Nd7＜1.5，Vd7＞80，0<f/f7<0.16。结构简单，可保证良好的光学性能。
再进一步地，作为本发明的一种优选实施方式而非限定，第八透镜的材料折射率Nd8、材料阿贝常数Vd8满足：Nd8＞1.94，Vd8＜20。结构简单，可保证良好的光学性能。
更进一步地，作为本发明的一种优选实施方式而非限定，第九透镜的材料折射率Nd9、材料阿贝常数Vd9、焦距f9与系统焦距f之间满足满足：Nd9＜1.5，Vd9＞90。结构简单，可保证良好的光学性能。
又进一步地，作为本发明的一种优选实施方式而非限定，第十透镜的材料折射率Nd10、材料阿贝常数Vd10、焦距f10与系统焦距f之间满足：Nd10＜1.56，Vd10＞70，0.11<f/f10<0.43。结构简单，可保证良好的光学性能。
再进一步地，作为本发明的一种优选实施方式而非限定，第二透镜2、第六透镜6、第七透镜7、第十透镜10为玻璃非球面镜片。结构简单，可保证良好的光学性能。
具体地，作为本发明的一种优选实施方式而非限定，在本实施例中，光学系统的焦距f＝1.38mm，光阑指数F/NO＝1.9，视场角FOV＝200°，光学总长TTL＝19mm，本光学系统的各项基本参数如下表所示：
上表中，沿光轴从物面到像面12，S1、S2对应为第一透镜1的两个表面；S3、S4对应为第二透镜2的两个表面；S5、S6对应为第三透镜3的两个表面；S7、S8对应为第四透镜4的两个表面；S8、S9对应为第五透镜5的两个表面；S10、S11对应为第六透镜6的两个表面；S12、S13对应为第七透镜7的两个表面；STO为光阑11；S15、S16对应为第八透镜8的两个表面；S16、S17对应为第九透镜9的两个表面；S18、S19对应为第十透镜10的两个表面。
又进一步地，作为本发明的一种优选实施方式而非限定，第二透镜2、第六透镜6、第七透镜7、第十透镜10的表面为非球面形状，其满足以下方程式：
其中，参数c＝1/R，即为半径所对应的曲率，y为径向坐标，其单位和透镜长度单位相同，k为圆锥二次曲线系数，a1至a8分别为各径向坐标所对应的系数。所述第二透镜2、第六透镜6、第七透镜7、第十透镜10的非球面相关数值如下表所示：
从图2至图5中可以看出，本实施例之光学系统具有200°超广角、4800万超高像素、低色差等良好性能。
一种摄像模组，至少包括光学镜头，光学镜头内安装有上述所述的超广角超高像素低色差的小体积鱼眼光学系统。
本发明实施例之摄像模组，主要由10枚透镜构成，镜片枚数合理，结构巧妙，体积小；采用不同透镜相互组合及合理分配光焦度，具有200°超广角、4800万超高像素、低色差等良好性能。适用于全景VR运动相机及360°无死角监控等领域。
如上所述是结合具体内容提供的一种或多种实施方式，并不认定本发明的具体实施只局限于这些说明。凡与本发明的方法、结构等近似、雷同，或是对于本发明构思前提下做出若干技术推演或替换，都应当视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种超广角超高像素低色差的小体积鱼眼光学系统，沿光轴从物面到像面依次包括：第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜、第八透镜、第九透镜、以及第十透镜；其特征在于，
所述第一透镜的物面侧为凸面，像面侧为凹面，其光焦度为负；
所述第二透镜的物面侧为凸面，像面侧为凹面，其光焦度为负；
所述第三透镜的物面侧为凹面，像面侧为凸面，其光焦度为负；
所述第四透镜的物面侧为凸面，像面侧为凸面，其光焦度为正；
所述第五透镜的像面侧为凹面，像面侧为凹面，其光焦度为负；
所述第六透镜的物面侧为凸面，像面侧为凸面，其光焦度为正；
所述第七透镜的物面侧为凸面，像面侧为凹面，其光焦度为正；
所述第八透镜的物面侧为凸面，像面侧为凹面，其光焦度为负；
所述第九透镜的物面侧为凸面，像面侧为凹面，其光焦度为正；
所述第十透镜的物面侧为凸面，像面侧为凸面，其光焦度为正；
第四透镜与第五透镜相互胶合形成组合透镜，第八透镜与第九透镜相互胶合形成组合透镜。
2.根据权利要求1所述的超广角超高像素低色差的小体积鱼眼光学系统，其特征在于，该光学系统的各透镜满足如下条件：
(1)-0.30＜f/f1＜-0.08；
(2)-0.32＜f/f2＜-0.10；
(3)-0.39＜f/f3＜-0.17；
(4)0.07＜f/f45＜0.35；
(5)0.21＜f/f6＜0.46；
(6)0＜f/f7＜0.16；
(7)-0.19＜f/f89＜-0.02；
(8)0.11＜f/f10＜0.43；
其中，f为整个光学系统的焦距，f1为第一透镜的焦距，f2为第二透镜的焦距，f3为第三透镜的焦距，F45为第四透镜与第五透镜相互胶合后的组合焦距，f6为第六透镜的焦距，f7为第七透镜的焦距，f89为第八透镜与第九透镜相互胶合后的组合焦距，f10为第十透镜的焦距。
3.根据权利要求1所述的超广角超高像素低色差的小体积鱼眼光学系统，其特征在于，第四透镜与第五透镜相互胶合形成组合透镜的光焦度为正，其组合焦距f45与整个光学系统的焦距f满足：0.07＜f/f45＜0.35。
4.根据权利要求1所述的超广角超高像素低色差的小体积鱼眼光学系统，其特征在于，第八透镜与第九透镜相互胶合形成组合透镜的光焦度为负，其组合焦距f89与整个光学系统的焦距f满足：-0.19＜f/f89＜-0.02。
5.根据权利要求1所述的超广角超高像素低色差的小体积鱼眼光学系统，其特征在于，孔径光阑位于第七透镜与第八透镜之间，靠近第七透镜侧。
6.根据权利要求1-5任一项所述的超广角超高像素低色差的小体积鱼眼光学系统，其特征在于，第一透镜的材料折射率Nd1、材料阿贝常数Vd1、焦距f1与系统焦距f之间满足：Nd1＞1.70，Vd1＜55，-0.30＜f/f1＜-0.08。
7.根据权利要求1-5任一项所述的超广角超高像素低色差的小体积鱼眼光学系统，其特征在于，第二透镜的材料折射率Nd2、材料阿贝常数Vd2、焦距f2与系统焦距f之间满足：Nd2＜1.6，Vd2＞70，-0.32＜f/f2＜-0.10。
8.根据权利要求1-5任一项所述的超广角超高像素低色差的小体积鱼眼光学系统，其特征在于，第三透镜的材料折射率Nd3、材料阿贝常数Vd3、焦距f3与系统焦距f之间满足：Nd3＞1.7，Vd3＜55，-0.39＜f/f3＜-0.17。
9.根据权利要求1-5任一项所述的超广角超高像素低色差的小体积鱼眼光学系统，其特征在于，第四透镜的材料折射率Nd4、材料阿贝常数Vd4满足：Nd4＜1.85，Vd4＞23；和/或第五透镜的材料折射率Nd5、材料阿贝常数Vd5满足：Nd5＞1.94，Vd5＜20。
10.根据权利要求1-5任一项所述的超广角超高像素低色差的小体积鱼眼光学系统，其特征在于，第六透镜的材料折射率Nd6、材料阿贝常数Vd6、焦距f6与系统焦距f之间满足：Nd6＞1.8，Vd6＜44，0.21＜f/f6＜0.46。
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