CN111965797B - 紧凑型超广角成像光学系统 - Google Patents

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Abstract

一种紧凑型超广角成像光学系统，其从物方到像方依序由负的第一透镜、正的第二透镜、负的第三透镜、正的第四透镜、正的第五透镜和负的第六透镜组成；光阑位于第一透镜与第二透镜之间，第二透镜与第三透镜胶合。本公开的紧凑型超广角成像光学系统视场角高达116°，可以实现小型化和超广角。

Description

紧凑型超广角成像光学系统
技术领域
本发明涉及一种成像光学系统，特别是一种六片式紧凑型超广角成像光学系统。
背景技术
目前，成像光学系统应用已经很广泛，性能也逐渐提高，但现有的成像光学系统仍存在较多不足，在小型化和广角化方面还有待进一步提高。
发明内容
本发明提供一种紧凑型超广角成像光学系统，希望进一步实现小型化和增大视场角。
根据本公开的紧凑型超广角成像光学系统，其由从物方到像方依序由第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜和第六透镜组成；光阑位于第一透镜与第二透镜之间。且成像光学系统进一步包括滤光片。进一步地，成像光学系统可进一步包括图像传感器。第二透镜与第三透镜胶合。
其中：
第一透镜为负透镜，物侧面为凸面，像侧面为凹面；
第二透镜为正透镜，物侧面为凸面，像侧面为凸面；
第三透镜为负透镜，物侧面为凹面，像侧面为凸面；
第四透镜为正透镜，物侧面为凸面，像侧面为凹面；
第五透镜为正透镜，物侧面为凹面，像侧面为凸面；
第六透镜为负透镜，物侧面为凸面，像侧面为凹面；
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满足下列条件式(1)：
-1.5<f1/f<-0.5
0.5<f2/f<1.5
-1.5<f3/f<-1
5<f23/f<6
14<(R1/R2)<20 (1)
其中，R1与R2分别表示第一透镜物侧面和第一透镜像侧面的曲率半径。条件式(1)使得第一透镜能够接收大视场的光线，并且前三片透镜的光焦度数值与光学系统总焦距接近，使前三片透镜的光焦度分配较为均匀，方便制造的同时，也更容易校正像差。
根据本公开的成像光学系统满足下列条件式(2)：
6.5<f4/f<7.5
1<f5/f<1.5
-11<f6/f<-10
d9/d10>25 (2)
其中，d9为第五透镜在光轴上的厚度，d10为第五透镜与第六透镜在光轴上的距离。条件式(2)的限定使得后三片透镜的各自光焦度差距较大，通过这样分配的光焦度，当采用非球面校正像差时，能够更好的校正球面像差。通过光焦度的合理安排使得透镜之间的间距显著减小，因此能够减小光学系统的总长、缩小体积。
根据本公开的成像光学系统满足下列条件式(3)：
0.2<f/TTL<0.3 (3)
满足条件式(3)时，能够进一步保证光学系统具有较小的体积。
根据本公开的成像光学系统满足下列条件式(4)：
n3-n2<0.15
v2-v3>36 (4)
这里，n2、v2，n3、v3分别是第二透镜和第三透镜的的折射率与阿贝数。
条件式(4)的限定使得胶合透镜的两片透镜具有较小的折射率差，但是具有很大的色散系数差值，这样能够保证光线在经过胶合面时不发生过大的偏折，并能以较小的光学厚度更好的校正色差，保证光学系统小型化。
另外，为校正像差，本公开有十个非球面，除去胶合面外其他透镜表面均采用非球面。如此，一方面有利于校正像差，另一方面，可以减少透镜数量。
进一步地，第三透镜、第五透镜和第六透镜采用相同的材料。
采用本申请的紧凑型超广角成像光学系统，可以实现小型化和轻量化，视场角可达116°以上。
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成像光学系统的结构图；
其中，L1～L6表示第一至第六透镜，STO表示光阑，S1～S14表示各表面序号，IMG表示像面。
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。
图1是根据本公开的第一示例性实施例的紧凑型超广角成像光学系统的结构图。
第一透镜表示最靠近物方的透镜，第六透镜表示最靠近图像传感器的透镜。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)。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。
根据本公开的紧凑型超广角成像光学系统，其由从物方到像方依序由第一透镜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；光阑STO位于第一透镜L1与第二透镜L2之间。且成像光学系统进一步包括滤光片。进一步地，成像光学系统可进一步包括图像传感器。第二透镜L2与第三透镜L3胶合。
其中：
第一透镜L1为负透镜，物侧面S1为凸面，像侧面S2为凹面；
第二透镜L2为正透镜，物侧面S4为凸面，像侧面S5为凸面；
第三透镜L3为负透镜，物侧面S5为凹面，像侧面S6为凸面；
第四透镜L4为正透镜，物侧面S7为凸面，像侧面S8为凹面；
第五透镜L5为正透镜，物侧面S9为凹面，像侧面S10为凸面；
第六透镜L6为负透镜，物侧面S11为凸面，像侧面S12为凹面；
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)：
-1.5<f1/f<-0.5
0.5<f2/f<1.5
-1.5<f3/f<-1
5<f23/f<6
14<(R1/R2)<20 (1)
其中，R1与R2分别表示第一透镜物侧面和第一透镜像侧面的曲率半径。条件式(1)使得第一透镜能够接收大视场的光线，并且前三片透镜的光焦度数值与光学系统总焦距接近，使前三片透镜的光焦度分配较为均匀，方便制造的同时，也容易校正像差。
根据本公开的成像光学系统可满足下列条件式(2)：
6.5<f4/f<7.5
1<f5/f<1.5
-11<f6/f<-10
-2<f7/f<-1
d9/d10>25 (2)
其中，d9为第五透镜在光轴上的厚度，d10为第五透镜与第六透镜在光轴上的距离。条件式(2)的限定使得后三片透镜的各自光焦度差距较大，通过这样分配的光焦度，当采用非球面校正像差时，能够更好的校正球面像差。通过光焦度的合理安排使得透镜之间的间距显著减小，因此能够减小光学系统的总长、缩小体积。
根据本公开的成像光学系统可满足下列条件式(3)：
0.2<f/TTL<0.3(3)
满足条件式(3)时，能够进一步保证光学系统具有较小的体积。
根据本公开的成像光学系统可满足下列条件式(4)：
n3-n2<0.15
v2-v3>36 (4)
这里，n2、v2，n3、v3分别是第二透镜L2和第三透镜L3的的折射率与阿贝数。
条件式(4)的限定是的胶合透镜具有较小的折射率差，但是具有很大的色散系数差值，这样能够保证光线在经过胶合面时不发生过大的偏折，并能以较小的光学厚度更好的校正色差，保证光学系统小型化。
另外，为校正像差，本公开有十个非球面，除去胶合面外其他透镜表面均采用非球面。如此，一方面有利于校正像差，另一方面，可以减少透镜数量。
进一步地，第三透镜L3、第五透镜L5和第六透镜L6采用相同的材料。
图1中上、下两个边缘入射光线相对于光轴的角度为58°，因此系统的视场角为116°。
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㎜，入瞳直径为0.43mm)。
[表1]
Figure BDA0002688055730000041
Figure BDA0002688055730000051
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]
Figure BDA0002688055730000052
Figure BDA0002688055730000061
表3为本实施例的成像光学系统的光学参数。
[表3]
f1 -1.296 f1/f -1.158
f2 1.175 f2/f 1.050
f3 -1.459 f3/f -1.304
f4 7.786 f4/f 6.958
f5 1.396 f5/f 1.248
f6 -12.06 f6/f -10.778
f23 5.833 f23/f 5.213
d9/d10 25.33 f/TTL 0.288
f1～f6为各透镜的焦距，f23为胶合透镜的合焦距，f为整个成像光学系统的焦距，d9为第五透镜在光轴上的厚度，d10为第五透镜与第六透镜在光轴上的距离，TTL为整个光学系统的总长。
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 (6)

1.一种紧凑型超广角成像光学系统，其从物方到像方依序由第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜和第六透镜组成；光阑位于第一透镜与第二透镜之间，第二透镜与第三透镜胶合，
其中：
第一透镜为负透镜，物侧面为凸面，像侧面为凹面；
第二透镜为正透镜，物侧面为凸面，像侧面为凸面；
第三透镜为负透镜，物侧面为凹面，像侧面为凸面；
第四透镜为正透镜，物侧面为凸面，像侧面为凹面；
第五透镜为正透镜，物侧面为凹面，像侧面为凸面；
第六透镜为负透镜，物侧面为凸面，像侧面为凹面；
该光学系统满足下列条件式(1)和(2)：
-1.5<f1/f<-0.5
0.5<f2/f<1.5
-1.5<f3/f<-1
5<f23/f<6
14<(R1/R2)<20 （1）；
6.5<f4/f<7.5
1<f5/f<1.5
-11<f6/f<-10
d9/d10>25 （2）
其中，f1~f6为各透镜的焦距，f23为胶合透镜的合焦距，f为整个成像光学系统的焦距，R1与R2分别表示第一透镜物侧面和第一透镜像侧面的曲率半径，d9为第五透镜在光轴上的厚度，d10为第五透镜与第六透镜在光轴上的距离。
2.根据权利要求1所述的紧凑型超广角成像光学系统，进一步满足下列条件式(3)：
0.2<f/TTL<0.3 （3）
其中，TTL为整个光学系统的总长。
3.根据权利要求1所述的紧凑型超广角成像光学系统，进一步满足下列条件式(4)：
n3-n2<0.15
v2-v3>36 （4）
其中，n2、v2，n3、v3分别是第二透镜和第三透镜的折射率与阿贝数。
4.根据权利要求1-3任一项所述的紧凑型超广角成像光学系统，其中第三透镜、第五透镜和第六透镜采用相同的材料。
5.根据权利要求1-3任一项所述的紧凑型超广角成像光学系统，其中第一透镜至第六透镜的每一个均至少有一面为非球面。
6.根据权利要求1-3任一项所述的紧凑型超广角成像光学系统，其视场角大于110°。
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