CN111880289A

CN111880289A - 成像光学系统

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Publication number: CN111880289A
Application number: CN202010833428.XA
Authority: CN
Inventors: 陈晴晴
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2020-08-18
Filing date: 2020-08-18
Publication date: 2020-11-03

Abstract

一种成像光学系统，其由从物方到像方依序排列的具有正光焦度的前透镜组、和具有负光焦度的后透镜组组成；其中，前透镜组由第一透镜、第二透镜、第三透镜、和第四透镜组成；后透镜组由第五透镜、第六透镜、第七透镜和第八透镜组成；光阑位于后透镜组中。其中：仅有第一透镜物侧面，第一透镜像侧面，第二透镜像侧面，第三透镜物侧面，第四透镜物侧面，第五透镜物侧面，第五透镜像侧面，第七透镜物侧面，第七透镜像侧面和第八透镜像侧面。而且各透镜的折射率和阿贝数满足特定关系，使得该成像光学系统一方面可以实现小型化和轻量化，另一方面，可以采用较少的非球面实现较高的的分辨率和性能。

Description

成像光学系统

技术领域

本发明涉及一种八片式成像光学系统，适用于包含摄像装置的电子系统中。

背景技术

成像镜头日益小型化和轻量化，并且分辨率日益提升。然而现有的相机难以在小型化和轻量化的同时实现高分辨率和性能。另一方面，现有技术中多采用非球面校正像差，然而普遍存在非球面数量过多的问题，而且非球面难于制造且成本较高。

发明内容

本发明提供一种能够改善像差并实现高分辨率的成像光学系统，另一方面，希望提供一种非球面数量较少的成像光学系统。

根据本公开的成像光学系统，其由从物方到像方依序排列的前透镜组、和后透镜组组成；前透镜组光焦度为正，后透镜组光焦度为负；其中，前透镜组由第一透镜、第二透镜、第三透镜、和第四透镜组成；后透镜组由第五透镜、第六透镜、第七透镜和第八透镜组成；光阑位于后透镜组中。且成像光学系统进一步包括截止红外线的红外线截止滤波器（未图示）。进一步地，成像光学系统可进一步包括图像传感器，用于将入射通过成像光学系统的对象的图像转换成电信号。进一步地，成像光学系统可进一步包括调整透镜之间的间隔的间隔保持构件（未图示）。

第一透镜为正透镜，物侧面为凸面，像侧面为凹面；

第二透镜为负透镜，物侧面为凸面，像侧面为凹面；

第三透镜为正透镜，物侧面为凸面，像侧面为凸面；

第四透镜为正透镜，物侧面为凸面，像侧面为凸面；

第五透镜为正透镜，物侧面为凸面，像侧面为凹面；

第六透镜为正透镜，物侧面为凸面，像侧面为凹面；

第七透镜为正透镜，物侧面为凸面，像侧面为凸面；

第八透镜为正透镜，物侧面为凸面，像侧面为凹面。

且第一透镜与第二透镜胶合。

其中，物侧面以及像侧面为凸面或凹面，应当按照本领域惯用的理解方式，表示透镜物侧面以及像侧面靠近光轴的部分为凸面或凹面。

根据本公开的成像光学系统可满足下列条件式（1）：

-2.1<f1/f<-2

2<f2/f<2.3

-1.7<f3/f<-1.5

-3<f4/f<-2.5

-1.8<f14/f<-1.5 （1）

条件式（1）限定了前透镜组与成像光学系统的总焦距的比值范围，可被用作前透镜组各透镜的设计参考。当前透镜组与成像光学系统的总焦距的比率大于条件式（1）的上限时，各透镜的屈光力变弱，难以使得镜头模块小型化；当前透镜组与成像光学系统的总焦距的比率小于条件式（1）的下限时，各透镜的屈光力会过强，使得难以校正球面像差。

根据本公开的成像光学系统可满足下列条件式(2)：

-3<f5/f<-2

-10.5<f6/f<-10

-1.5<f7/f<-1.4

-4<f8/f<-3

6<f58/f<7 （2）

条件式(2)限定了后透镜组与成像光学系统的总焦距的比值范围，可被用作后透镜组各透镜的设计参考。当后透镜组与成像光学系统的总焦距的比率大于条件式（2）的上限时，各透镜的屈光力变弱，难以使得镜头模块小型化；当后透镜组与成像光学系统的总焦距的比率小于条件式（2）的下限时，各透镜的屈光力会过强，使得难以校正球面像差。

根据本公开的成像光学系统可满足下列条件式(3)：

-0.3<f14/f58<-0.2 （3）

条件式（3）限定了前透镜组与后透镜组的总焦距的比值范围，当比值大于条件式（3）的上限时，后透镜组的总长将会增大，光学系统的后焦距也增大，难以使得镜头模块小型化；当比值小于条件式（3）的下限时，前透镜组焦距过小，需要更多的非球面校正像差。

根据本公开的成像光学系统可满足下列条件式(4)：

4<f12/f<5 （4）

条件式（4）限定了光学成像系统负透镜与系统总焦距的比值范围，由于光学成像系统仅有第一透镜和第二透镜为负光焦度，当比值大于条件式（4）的上限时，负光焦度的焦距过大，后透镜组难以校正像差；当比值小于条件式（4）的下限时，负光焦度的焦距过小，需要更多的非球面校正像差。

另外，从附图1中可以看到成像光学系统存在内部焦点F1，位于第四透镜内部。

根据本公开的成像光学系统有十个非球面，分别是第一透镜物侧面，第一透镜像侧面，第二透镜像侧面，第三透镜物侧面，第四透镜物侧面，第五透镜物侧面，第五透镜像侧面，第七透镜物侧面，第七透镜像侧面和第八透镜像侧面。现有技术中为校正相差，多采用全部透镜表面为非球面，这种方法校正像差虽然能取得不错的像差校正效果，但是非球面太多，导致制造较为困难，成本较高。本申请由于满足条件式（1）~（4），因此仅需十个非球面即可校正像差。

根据本公开的成像光学系统可满足下列条件式(5)：

35<|v1-v2|<40 （5）

这里，v1是第一透镜的阿贝数，v2是第二透镜的阿贝数。

上述条件式限定前透镜组的第一透镜与第二透镜的材料特性，以显著地减小色差。

进一步地，第二透镜、第三透镜和第四透镜采用相同的材料。

采用本申请的成像光学系统，一方面可以实现小型化和轻量化，另一方面，可以采用较少的非球面实现较高的的分辨率和性能。

附图说明

通过结合附图，从下面的描述中，本公开的实施例将会更清楚地被理解：

图1是根据本公开的第一示例性实施例的镜头模块的结构图；

其中，L1~L8表示第一至第八透镜，STO表示光阑，S1~S16表示各表面序号，IMG表示像面，1为前透镜组，2为后透镜组。

具体实施方式

以下，将参照附图来详细描述本公开的实施例。然而，可以以许多不同的形式来实施本公开，并且本公开不应该被解释为限制于这里阐述的实施例。相反，提供这些实施例使得本公开将会彻底和完整，并可完全地将本公开的范围传达给本领域的技术人员。在附图中，为了清楚起见，可以放大元件的形状和尺寸，并且相同的标号将始终被用于表示相同或相似的元件。

此外，应当注意的是，在本说明书中，第一透镜表示最靠近物方的透镜，第八透镜表示最靠近图像传感器的透镜。进一步地，应当注意的是，术语“前方”表示从镜头模块朝向物方的方向，而术语“后方”表示从镜头模块朝向图像传感器的方向。进一步地，应当注意的是，在每个透镜中，第一表面表示朝向物方的表面（或物方表面），第二表面表示朝向像方的表面（或像方表面）。此外，应当注意的是，在本说明书中，曲率半径的数值、厚度的数值、透镜的厚度的数值的单位都可以是mm。

图1是根据本公开的第一示例性实施例的成像光学系统的结构图。

根据本公开的成像光学系统，其由从物方到像方依序排列的前透镜组G1、和后透镜组G2组成，前透镜组G1光焦度为正，后透镜组G2光焦度为负；其中，前透镜组G1由第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、和第四透镜L4组成；后透镜组G2由第五透镜L5、第六透镜L6、第七透镜L7和第八透镜L8组成；光阑STO位于后透镜组G2中。且成像光学系统进一步包括截止红外线的红外线截止滤波器（未图示）。进一步地，成像光学系统可进一步包括图像传感器，用于将入射通过成像光学系统的对象的图像转换成电信号。进一步地，成像光学系统可进一步包括调整透镜之间的间隔的间隔保持构件（未图示）。

第一透镜L1为正透镜，物侧面S1为凸面，像侧面S2为凹面；

第二透镜L2为负透镜，物侧面S2为凸面，像侧面S3为凹面；

第三透镜L3为正透镜，物侧面S4为凸面，像侧面S5为凸面；

第四透镜L4为正透镜，物侧面S6为凸面，像侧面S7为凸面；

第五透镜L5为正透镜，物侧面S8为凸面，像侧面S9为凹面；

第六透镜L6为正透镜，物侧面S11为凸面，像侧面S12为凹面；

第七透镜L7为正透镜，物侧面S13为凸面，像侧面S14为凸面；

第八透镜L8为正透镜，物侧面S15为凸面，像侧面S16为凹面。

且第一透镜L1与第二透镜L2胶合。

根据本公开的成像光学系统可满足下列条件式（1）：

-2.1<f1/f<-2

2<f2/f<2.3

-1.7<f3/f<-1.5

-3<f4/f<-2.5

-1.8<f14/f<-1.5 （1）

根据本公开的成像光学系统可满足下列条件式(2)：

-3<f5/f<-2

-10.5<f6/f<-10

-1.5<f7/f<-1.4

-4<f8/f<-3

6<f58/f<7 （2）

根据本公开的成像光学系统可满足下列条件式(3)：

-0.3<f14/f58<-0.2 （3）

根据本公开的成像光学系统可满足下列条件式(4)：

4<f12/f<5 （4）

条件式（4）限定了光学成像系统负透镜与系统总焦距的比值范围，当比值大于条件式（4）的上限时，负光焦度的焦距过大，后透镜组难以校正像差；当比值小于条件式（4）的下限时，负光焦度的焦距过小，需要更多的非球面校正像差。

另外，从附图1中可以看到成像光学系统存在内部焦点F1，位于第四透镜L4内部。

根据本公开的成像光学系统有十个非球面，分别是第一透镜物侧面S1，第一透镜像侧面S2，第二透镜像侧面S3，第三透镜物侧面S4，第四透镜物侧面S6，第五透镜物侧面S8，第五透镜像侧面S9，第七透镜物侧面S13，第七透镜像侧面S14和第八透镜像侧面S16。现有技术中为校正相差，多采用全部透镜表面为非球面，这种方法校正像差虽然能取得不错的像差校正效果，但是非球面太多，导致制造较为困难，成本较高。本申请由于满足条件式（1）~（4），因此仅需十个非球面即可校正像差。

根据本公开的成像光学系统可满足下列条件式(5)：

35<|v1-v2|<40 （5）

这里，v1是第一透镜L1的阿贝数，v2是第二透镜L2的阿贝数。

上述条件式限定前透镜组的第一透镜L1与第二透镜L2的材料特性，以显著地减小色差。

进一步地，第二透镜L2、第三透镜L3和第四透镜L4采用相同的材料。

表1示出成像光学系统的参数（表面序号、曲率半径、透镜的厚度、透镜之间的距离、透镜的折射率、透镜的阿贝数，其中长度单元均为㎜，F数为0.8）。

[表1]

表2为该成像光学系统采用的非球面系数，非球面的函数表达式采用本领域通用的表达式。

[表2]

表3为本实施例的成像光学系统的光学参数。

[表3]

f1~f8为各透镜的焦距，f14为前透镜组的合焦距，f58为后透镜组的合焦距，f12为第一透镜与第二透镜的合焦距，f为整个成像光学系统的焦距。

虽然以上示例性实施例已被示出和描述，但对本领域的技术人员明显的是，在不脱离由权利要求限定的本公开的精神和范围的情况下，可以对其进行修改和变型。

Claims

1.一种成像光学系统，其由从物方到像方依序排列的前透镜组、和后透镜组组成；前透镜组光焦度为正，后透镜组光焦度为负；其中，前透镜组由第一透镜、第二透镜、第三透镜、和第四透镜组成；后透镜组由第五透镜、第六透镜、第七透镜和第八透镜组成；光阑位于后透镜组中;

第一透镜为正透镜，物侧面为凸面，像侧面为凹面；

第二透镜为负透镜，物侧面为凸面，像侧面为凹面；

第三透镜为正透镜，物侧面为凸面，像侧面为凸面；

第四透镜为正透镜，物侧面为凸面，像侧面为凸面；

第五透镜为正透镜，物侧面为凸面，像侧面为凹面；

第六透镜为正透镜，物侧面为凸面，像侧面为凹面；

第七透镜为正透镜，物侧面为凸面，像侧面为凸面；

第八透镜为正透镜，物侧面为凸面，像侧面为凹面;

且第一透镜与第二透镜胶合。

2.根据权利要求1所述的成像光学系统，进一步满足下列条件式(1)：

-2.1<f1/f<-2

2<f2/f<2.3

-1.7<f3/f<-1.5

-3<f4/f<-2.5

-1.8<f14/f<-1.5 （1）。

3. 根据权利要求1所述的成像光学系统，进一步满足下列条件式(2)：

-3<f5/f<-2

-10.5<f6/f<-10

-1.5<f7/f<-1.4

-4<f8/f<-3

6<f58/f<7 （2）。

4.根据权利要求1所述的成像光学系统，进一步满足下列条件式(3)：

-0.3<f14/f58<-0.2 （3）。

5.根据权利要求1所述的成像光学系统，进一步满足下列条件式(4)：

4<f12/f<5 （4）。

6.根据权利要求1任一项所述的成像光学系统，进一步满足下列条件式(5)：

35<|v1-v2|<40 （5）。

7.根据权利要求1-5任一项所述的成像光学系统，其中第二透镜、第三透镜和第四透镜采用相同的材料。

8.根据权利要求1-5任一项所述的成像光学系统，其中仅有第一透镜物侧面，第一透镜像侧面，第二透镜像侧面，第三透镜物侧面，第四透镜物侧面，第五透镜物侧面，第五透镜像侧面，第七透镜物侧面，第七透镜像侧面和第八透镜像侧面。

9.根据权利要求1-5任一项所述的成像光学系统，其中第四透镜内部具有内部焦点F1。