CN112014948B - 长焦成像光学系统 - Google Patents

长焦成像光学系统 Download PDF

Info

Publication number
CN112014948B
CN112014948B CN202011006374.6A CN202011006374A CN112014948B CN 112014948 B CN112014948 B CN 112014948B CN 202011006374 A CN202011006374 A CN 202011006374A CN 112014948 B CN112014948 B CN 112014948B
Authority
CN
China
Prior art keywords
lens
image
optical system
imaging optical
focal length
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202011006374.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112014948A (zh
Inventor
周伟伟
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hubei Huaxin Photoelectric Co ltd
Original Assignee
湖北华鑫光电有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 湖北华鑫光电有限公司 filed Critical 湖北华鑫光电有限公司
Priority to CN202011006374.6A priority Critical patent/CN112014948B/zh
Publication of CN112014948A publication Critical patent/CN112014948A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112014948B publication Critical patent/CN112014948B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/001—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras
    • G02B13/0015—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras characterised by the lens design
    • G02B13/002—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras characterised by the lens design having at least one aspherical surface
    • G02B13/0045—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras characterised by the lens design having at least one aspherical surface having five or more lenses
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/06—Panoramic objectives; So-called "sky lenses" including panoramic objectives having reflecting surfaces
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/18—Optical objectives specially designed for the purposes specified below with lenses having one or more non-spherical faces, e.g. for reducing geometrical aberration

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Lenses (AREA)

Abstract

一种长焦成像光学系统，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；其中前透镜组由负的第一透镜、负的第二透镜、负的第三透镜和正的第四透镜组成；后透镜组由负的第五透镜、正的第六透镜和负的第七透镜组成，光阑位于前透镜组和后透镜组之间。满足本申请条件式的成像系统视场角不小于120°，有效焦距不小于80mm，入瞳直径不小于4mm。

Description

长焦成像光学系统
技术领域
本发明涉及一种成像光学系统，特别是一种有较大视场角和入瞳直径的长焦成像光学系统。
背景技术
现有的广角成像光学系统的焦距往往在几毫米至十几毫米，如CN102621667A公开的广角单焦点透镜，视场角为71°，有效焦距仅为5.8mm，视场角和焦距都较小；而CN206411328U中，视场角增大到95°，但焦距只有3.61mm，都只适用于近距离拍摄，不适合拍远处的物体，因此在很多场合应用受限。另外，上述系统的入瞳直径一般较小，如上述CN206411328U中F数为2.8，因此入瞳直径仅为1.29mm，图像亮度较低。
发明内容
鉴于上述技术问题，本发明提供一种长焦成像光学系统，为解决上述问题，希望获得较大的视场角的同时，能够获得较大的焦距，最好能够具有较大的入瞳直径。
根据本公开的长焦成像光学系统，其由从物方到像方依序排列的前透镜组和后透镜组组成；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、第六透镜和第七透镜组成，光阑位于前透镜组和后透镜组之间。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。其中：
第一透镜为负透镜，物侧面为凸面，像侧面为凹面；
第二透镜为负透镜，物侧面为凹面，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，像侧面为凸面；
第五透镜为负透镜，物侧面为凹面，像侧面为凹面；
第六透镜为正透镜，物侧面为凸面，像侧面为凸面；
第七透镜为负透镜，物侧面为凹面，像侧面为凸面。
根据本公开的成像光学系统，可满足下列条件式(1)：
-0.2<f1/f<-0.1
-5<f2/f<-2
-2<f3/f<-1
0<f4/f<1
0.1<fG1/f<0.5
6<(d2/d1)<8 (1)
其中，d1为第一透镜在光轴上的厚度，d2为第一透镜像侧面到第二透镜物侧面在光轴上的距离，fG1为前透镜组的合焦距。条件式(1)限定了前透镜组的焦距关系，满足条件式(1)时，前透镜组的合焦距和各透镜焦距得到合理分配，能够保证系统具有较大视场角，从附图1可以看到当第一透镜的焦距f1、厚度d1以及第一透镜与第二透镜的距离d2之间的关系满足条件式(1)时，边缘视场B处光线在进入第二透镜前就发生较大折射，能够获得大视场并减轻后续镜片的折射压力。
根据本公开的成像光学系统，可满足下列条件式(2)：
-0.1<f5/f<0
0<f6/f<0.1
-0.3<f7/f<0
-0.5<fG2/f<0 (2)
其中，fG2为后透镜组G2的合焦距。条件式(2)对后透镜组焦距进行配置，后透镜组各镜片的焦距的值较前透镜组各透镜的焦距小，使得后透镜组能够顺利地将前透镜组的大视角光线成像时，减小后透镜组的光焦度，并且能够保证系统总焦距很大。
根据本公开的成像光学系统可满足下列条件式(3)：
2<f/TTL<3
0.1<|fG1/fG2|<0.5 (3)
其中，TTL为整个光学系统的总长，满足条件式(3)时，通过合理设置前、后透镜组的焦距，以及系统焦距和总长的关系，进一步保证系统具有大焦距。
根据本公开的成像光学系统可满足下列条件式(4)：
0<(d8+d9)/TTL<0.05
20<f/D<22 (4)
d8为第四透镜像侧面到光阑在光轴上的距离，d9为光阑到第五透镜物侧面在光轴上的距离，TTL为整个光学系统的总长，D为系统的入瞳直径。满足条件式(4)时，能够保证系统具有较大的入瞳直径，获得更大的光通量，提高图像亮度。由于系统为长焦系统，焦距高达80mm以上，远处物体进入系统的光强会显著减小，因此较大的入瞳直径可以显著提高图像亮度和清晰度。
另外，本实施例采用十一个非球面校正像差，分别为第一透镜物侧面、第二透镜像侧面、第三透镜的物侧面和像侧面、第四透镜的物侧面和像侧面、第五透镜的物侧面和像侧面、第六透镜的像侧面、第七透镜的物侧面和像侧面。由于本申请在保证较大的视场角的情况下获得长焦距，系统的大视场角的边缘光线在经过长焦距系统后会产生很大的像差，因此在校正像差时采用了较多的非球面，另外从表2可以看到较多数量的非球面设置使得大部分非球面系数为0，由于高阶系数的非球面难于制造，因此上述设置能够简化制造、降低成本。
采用本申请的长焦成像光学系统，视场角可达128°，而系统的有效焦距高达84.978mm，同时，入瞳直径达到4mm，相对于现有技术而言，视场角和有效焦距都得到提升，入瞳直径也增大。
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长焦成像光学系统的结构图；
图2是图1的长焦成像光学系统的视场数据图；
其中，L1～L7表示第一至第七透镜，STO表示光阑，G1表示前透镜组，G2表示后透镜组，S1～S17表示各表面序号，IMG表示像面，A表示中心视场，B表示边缘视场。
具体实施方式
以下，将参照附图1-2来详细描述本公开的实施例。
图1是根据本公开的长焦成像光学系统的结构图。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。
根据本公开的长焦成像光学系统，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；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和第七透镜L7组成，光阑位于前透镜组G1和后透镜组G2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。
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为负透镜，物侧面S3为凹面，像侧面S4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为凸面；
第五透镜L5为负透镜，物侧面S10为凹面，像侧面S11为凹面；
第六透镜L6为正透镜，物侧面S12为凸面，像侧面S13为凸面；
第七透镜L7为负透镜，物侧面S14为凹面，像侧面S15为凸面。
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)：
-0.2<f1/f<-0.1
-5<f2/f<-2
-2<f3/f<-1
0<f4/f<1
0.1<fG1/f<0.5
6<(d2/d1)<8 (1)
其中，d1为第一透镜在光轴上的厚度，d2为第一透镜像侧面到第二透镜物侧面在光轴上的距离，fG1为前透镜组G1的合焦距。条件式(1)限定了前透镜组的焦距关系，满足条件式(1)时，前透镜组的合焦距和各透镜焦距得到合理分配，能够保证系统具有较大视场角，从附图1可以看到当第一透镜的焦距f1、厚度d1以及第一透镜与第二透镜的距离d2之间的关系满足条件式(1)时，边缘视场B处光线在进入第二透镜前就发生较大折射，能够获得大视场并减轻后续镜片的折射压力。
根据本公开的成像光学系统，可满足下列条件式(2)：
-0.1<f5/f<0
0<f6/f<0.1
-0.3<f7/f<0
-0.5<fG2/f<0 (2)
其中，fG2为后透镜组G2的合焦距。条件式(2)对后透镜组焦距进行配置，后透镜组各镜片的焦距的值较前透镜组各透镜的焦距小，使得后透镜组能够顺利地将前透镜组的大视角光线成像时，减小后透镜组的光焦度，并且能够保证系统总焦距很大。
根据本公开的成像光学系统可满足下列条件式(3)：
2<f/TTL<3
0.1<|fG1/fG2|<0.5 (3)
其中，TTL为整个光学系统的总长，满足条件式(3)时，通过合理设置前、后透镜组的焦距，以及系统焦距和总长的关系，进一步保证系统具有大焦距。
根据本公开的成像光学系统可满足下列条件式(4)：
0<(d8+d9)/TTL<0.05
20<f/D<22 (4)
d8为第四透镜像侧面到光阑在光轴上的距离，d9为光阑到第五透镜物侧面在光轴上的距离，TTL为整个光学系统的总长，D为系统的入瞳直径。满足条件式(4)时，能够保证系统具有较大的入瞳直径，获得更大的光通量，提高图像亮度。由于系统为长焦系统，焦距高达80mm以上，远处物体进入系统的光强会显著减小，因此较大的入瞳直径可以显著提高图像亮度和清晰度。
另外，本实施例采用十一个非球面校正像差，分别为第一透镜物侧面、第二透镜像侧面、第三透镜的物侧面和像侧面、第四透镜的物侧面和像侧面、第五透镜的物侧面和像侧面、第六透镜的像侧面、第七透镜的物侧面和像侧面。由于本申请在保证较大的视场角的情况下获得长焦距，系统的大视场角的边缘光线在经过长焦距系统后会产生很大的像差，因此在校正像差时采用了较多的非球面，另外从表2可以看到较多数量的非球面设置使得大部分非球面系数为0，高阶系数的非球面难于制造，因此上述设置能够简化制造、降低成本。
从图2的视场数据图可以看到，边缘光线B处的半视场角为64°，因此系统的视场角可达128°，而系统的有效焦距高达84.978mm，相对于现有技术而言，视场角和有效焦距都得到提升。
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D为4mm)。
[表1]
Figure BDA0002695225230000051
Figure BDA0002695225230000061
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为：
Figure BDA0002695225230000062
非球面系数如下：[表2]
Figure BDA0002695225230000063
表3为本实施例的成像光学系统的光学参数。
[表3]
Figure BDA0002695225230000064
Figure BDA0002695225230000071
f1～f7为各透镜的焦距，fG1为前透镜组G1的合焦距，fG2为后透镜组G2的合焦距，f为整个成像光学系统的焦距，d1为第一透镜在光轴上的厚度，d2为第一透镜像侧面到第二透镜物侧面在光轴上的距离，d8为第四透镜像侧面到光阑在光轴上的距离，d9为光阑到第五透镜物侧面在光轴上的距离，TTL为整个光学系统的总长，D为系统的入瞳直径。
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 (5)

1.一种长焦成像光学系统，其由从物方到像方依序排列的前透镜组和后透镜组组成；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、第六透镜和第七透镜组成，光阑位于前透镜组和后透镜组之间；其中：
第一透镜为负透镜，物侧面为凸面，像侧面为凹面；
第二透镜为负透镜，物侧面为凹面，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，像侧面为凸面；
第五透镜为负透镜，物侧面为凹面，像侧面为凹面；
第六透镜为正透镜，物侧面为凸面，像侧面为凸面；
第七透镜为负透镜，物侧面为凹面，像侧面为凸面；
其满足下列条件式(1)和(2)：
-0.2<f1/f<-0.1
-5<f2/f<-2
-2<f3/f<-1
0<f4/f<1
0.1<fG1/f<0.5
6<(d2/d1)<8 (1)；
-0.1<f5/f<0
0<f6/f<0.1
-0.3<f7/f<0
-0.5<fG2/f<0 (2)
f1～f7为第一至第七透镜各透镜的焦距，fG1为前透镜组G1的合焦距，fG2为后透镜组G2的合焦距，f为整个成像光学系统的焦距，d1为第一透镜在光轴上的厚度，d2为第一透镜像侧面到第二透镜物侧面在光轴上的距离。
2.根据权利要求1所述的长焦成像光学系统，进一步满足下列条件式(3)：
2<f/TTL<3
0.1<|fG1/fG2|<0.5 (3)
TTL为整个光学系统的总长。
3.根据权利要求1所述的长焦成像光学系统，进一步满足下列条件式(4)：
0<(d8+d9)/TTL<0.05
20<f/D<22 (4)
d8为第四透镜像侧面到光阑在光轴上的距离，d9为光阑到第五透镜物侧面在光轴上的距离，TTL为整个光学系统的总长，D为系统的入瞳直径。
4.根据权利要求1-3任一项所述的长焦成像光学系统，其中第一透镜物侧面、第二透镜像侧面、第三透镜的物侧面和像侧面、第四透镜的物侧面和像侧面、第五透镜的物侧面和像侧面、第六透镜的像侧面、第七透镜的物侧面和像侧面均为非球面。
5.根据权利要求1-3任一项所述的长焦成像光学系统，其视场角不小于120°，有效焦距不小于80mm，入瞳直径不小于4mm。
CN202011006374.6A 2020-09-22 2020-09-22 长焦成像光学系统 Active CN112014948B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011006374.6A CN112014948B (zh) 2020-09-22 2020-09-22 长焦成像光学系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011006374.6A CN112014948B (zh) 2020-09-22 2020-09-22 长焦成像光学系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112014948A CN112014948A (zh) 2020-12-01
CN112014948B true CN112014948B (zh) 2022-04-22

Family

ID=73521723

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011006374.6A Active CN112014948B (zh) 2020-09-22 2020-09-22 长焦成像光学系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112014948B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112965211B (zh) * 2021-03-24 2023-12-12 玉晶光电(厦门)有限公司 光学成像镜头

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6331286B2 (ja) * 2013-08-14 2018-05-30 株式会社ニコン 撮影レンズ、及び光学機器
CN105974561B (zh) * 2016-07-08 2018-08-24 浙江舜宇光学有限公司 广角摄像镜头

Also Published As

Publication number Publication date
CN112014948A (zh) 2020-12-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11733490B2 (en) Optical system
CN111190317B (zh) 成像光学透镜组、取像装置及电子装置
CN110850559B (zh) 光学成像镜头
CN112068285B (zh) 广角长焦成像光学系统
CN111929848B (zh) 广角成像光学系统
CN110568594B (zh) 一种光学成像镜头
CN112526728A (zh) 一种定焦镜头
CN110161654B (zh) 摄像光学镜头
CN112014948B (zh) 长焦成像光学系统
CN111965796B (zh) 超广角成像光学系统
CN214151204U (zh) 一种大像面的光学成像镜头
CN111650726B (zh) 光学成像镜头
CN211402905U (zh) 一种广角光学成像镜头
CN210155396U (zh) 一种光学成像镜头
CN113625432A (zh) 一种大光圈定焦镜头和图像拾取装置
CN112130299A (zh) 超广角成像光学系统
CN112068288B (zh) 广角成像光学系统
CN111722375A (zh) 成像光学系统
CN111965801B (zh) 广角成像光学系统
CN111983778A (zh) 光学镜头及成像设备
CN112130300B (zh) 超广角成像光学系统
CN214669835U (zh) 一种短焦超小型镜头
CN216792566U (zh) 摄影镜头
CN217689585U (zh) 一种超大通光宽光谱的光学成像镜头
CN111965797B (zh) 紧凑型超广角成像光学系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
TA01 Transfer of patent application right
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20220406

Address after: 443000 building A7, xiannusan Road Electronic Information Industrial Park, Zhijiang Economic Development Zone, Yichang City, Hubei Province

Applicant after: HUBEI HUAXIN PHOTOELECTRIC Co.,Ltd.

Address before: 234000 No.20 Xiaohuai Road, Longcheng Town, Xiao County, Suzhou City, Anhui Province

Applicant before: Zhou Weiwei

GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
PE01 Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right
PE01 Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right

Denomination of invention: Long focal imaging optical system

Effective date of registration: 20230321

Granted publication date: 20220422

Pledgee: Agricultural Bank of China Limited Zhijiang sub branch

Pledgor: HUBEI HUAXIN PHOTOELECTRIC Co.,Ltd.

Registration number: Y2023980035533

PC01 Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right
PC01 Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right

Granted publication date: 20220422

Pledgee: Agricultural Bank of China Limited Zhijiang sub branch

Pledgor: HUBEI HUAXIN PHOTOELECTRIC Co.,Ltd.

Registration number: Y2023980035533

PE01 Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right
PE01 Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right

Denomination of invention: Telephoto imaging optical system

Granted publication date: 20220422

Pledgee: Agricultural Bank of China Limited Zhijiang sub branch

Pledgor: HUBEI HUAXIN PHOTOELECTRIC Co.,Ltd.

Registration number: Y2024980009263