CN112068288B - 广角成像光学系统 - Google Patents

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Abstract

一种广角成像光学系统，其由从物方到像方依序排列的正的第一透镜、负的第二透镜、负的第三透镜、负的第四透镜、负的第五透镜、正的第六透镜、负的第七透镜和负的第八透镜组成，光阑位于第二透镜与第三透镜之间。第五透镜、第六透镜与第七透镜胶合形成胶合透镜。满足本申请条件式的成像系统能够满足较大视场角的同时，获得相对较大的焦距。

Description

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，特别是一种有较大焦距的广角成像光学系统。
背景技术
光学成像系统普遍应用于监控系统、手机、数码相机等领域，要求成像光学系统具有较高的清晰度和大的视场角，现有的广角镜头虽然能够在一定程度上增大视场角，但是普遍存在焦距过短的问题，应用于监控时，虽然能够获得大视角的图像，但是对于稍远的物体无法聚焦，视线模糊，因此在很多场合应用受限。如CN206411328U中，视场角为95°，但焦距只有3.61mm，在需要监视较远距离时应用受限。若采用变焦镜头，其成本又显著增加，而且变焦镜头在变为长焦时视场角又会大幅度减小。
发明内容
本发明提供一种广角成像光学系统，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。
根据本公开的广角成像光学系统，其由从物方到像方依序排列的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜和第八透镜组成，光阑位于第二透镜与第三透镜之间。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。第五透镜、第六透镜与第七透镜胶合形成胶合透镜。
其中：
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；
第三透镜为负透镜，物侧面为凸面，像侧面为凹面；
第四透镜为负透镜，物侧面为凸面，像侧面为凹面；
第五透镜为负透镜，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，像侧面为凸面；
第七透镜为负透镜，物侧面为凹面，像侧面为凸面；
第八透镜为负透镜，物侧面为凹面，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，可满足下列条件式(1)：
0.2<f1/f<0.3
-2<f2/f<-1
-4<f3/f<-3
-1<f4/f<0
0.2<d2/(d4+d5)<0.5
0<(R1/R2)<0.2
1<(R6/R7)<2 (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，d2是第一透镜与第二透镜在光轴上的间距；d4+d5是第二透镜与第三透镜在光轴上的间距。条件式(1)通过合理分配光焦度使得系统能够获得相对较大的视场角，光阑位于第一透镜与第二透镜之间，能够调节入射光线的亮度，获得更大的光通量。
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
0.1<f6/f<0.5
-1.5<f7/f<-1
-0.9<f8/f<0
0<fG1/f<0.5 (2)
其中，fG1是第五透镜、第六透镜与第七透镜形成胶合透镜的合焦距。通过条件式(2)对焦距的配置，可使得后透镜组能够顺利地将前透镜组折射来的大角度光线成像，并且能够保证胶合透镜以及系统总焦距都能够有较大的值。
根据本公开的成像光学系统可满足下列条件式(3)：
0.2<TTL/f<0.3 (3)
其中，TTL为系统总长，满足条件式(3)时，系统总焦距显著大于系统总长，能够进一步保证光学系统在获得较大的视场角时还能具有相对较大的焦距。
根据本公开的成像光学系统可满足下列条件式(4)：
0.01<n5-n7<0.05
0.03<n6-n7<0.1
v5-v7>30
v6-v7>28 (4)
满足条件式(4)时，通过设置三片胶合透镜的折射率和阿贝数，可以很好的消除色差。
另外，本实施例采用七个非球面校正像差，分别为第一透镜的物侧面和像侧面、第四透镜的物侧面和像侧面、第七透镜的像侧面以及第八透镜的物侧面和像侧面。
采用本申请的广角成像光学系统，能够保证视场角大于80°的同时，显著增加系统焦距。
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广角成像光学系统的结构图；
其中，L1～L8表示第一至第八透镜，STO表示光阑，G1表示胶合透镜，S1～S17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1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广角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。
根据本公开的广角成像光学系统，其由从物方到像方依序排列的第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4、第五透镜L5、第六透镜L6、第七透镜L7和第八透镜L8组成，光阑STO位于第二透镜L2与第三透镜L3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。第五透镜L5、第六透镜L6与第七透镜L7胶合形成胶合透镜G1。
其中：
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S3为凸面，像侧面S4为凹面；
第三透镜L3为负透镜，物侧面S6为凸面，像侧面S7为凹面；
第四透镜L4为负透镜，物侧面S8为凸面，像侧面S9为凹面；
第五透镜L5为负透镜，物侧面S10为凸面，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S13为凹面，像侧面S14为凸面；
第八透镜L8为负透镜，物侧面S15为凹面，像侧面S16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)：
0.2<f1/f<0.3
-2<f2/f<-1
-4<f3/f<-3
-1<f4/f<0
0.2<d2/(d4+d5)<0.5
0<(R1/R2)<0.2
1<(R6/R7)<2 (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，d2是第一透镜L1与第二透镜L2在光轴上的间距；d4+d5是第二透镜L2与第三透镜L3在光轴上的间距。条件式(1)通过合理分配光焦度使得系统能够获得相对较大的视场角，光阑位于第一透镜与第二透镜之间，能够调节入射光线的亮度，获得更大的光通量。
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
0.1<f6/f<0.5
-1.5<f7/f<-1
-0.9<f8/f<0
0<fG1/f<0.5 (2)
其中，fG1是第五透镜L5、第六透镜L6与第七透镜L7形成胶合透镜G1的合焦距。通过条件式(2)对焦距的配置，可使得后透镜组能够顺利地将前透镜组折射来的大角度光线成像，并且能够保证胶合透镜G1以及系统总焦距都能够有较大的值。
根据本公开的成像光学系统可满足下列条件式(3)：
0.2<TTL/f<0.3 (3)
其中，TTL为系统总长，满足条件式(3)时，系统总焦距显著大于系统总长，能够进一步保证光学系统在获得较大的视场角时还能具有相对较大的焦距。
根据本公开的成像光学系统可满足下列条件式(4)：
0.01<n5-n7<0.05
0.03<n6-n7<0.1
v5-v7>30
v6-v7>28 (4)
满足条件式(4)时，通过设置三片胶合透镜的折射率和阿贝数，可以很好的消除色差。
另外，本实施例采用七个非球面校正像差，分别为第一透镜L1的物侧面和像侧面、第四透镜L4的物侧面和像侧面、第七透镜L7的像侧面以及第八透镜L8的物侧面和像侧面。
本实施例的视场角约为85°，相对于现有技术而言，能够在视场角减小较少的情况下显著增加系统焦距。
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0.85mm)。
[表1]
Figure BDA0002687382550000051
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 BDA0002687382550000052
非球面系数如下：[表2]
Figure BDA0002687382550000053
Figure BDA0002687382550000061
表3为本实施例的成像光学系统的光学参数。
[表3]
f1 7.906 f1/f 0.217
f2 -36.458 f2/f -1.002
f3 -109.868 f3/f -3.019
f4 -16.967 f4/f -0.466
f5 -94.237 f5/f -2.590
f6 8.35 f6/f 0.229
f7 -42.84 f7/f -1.177
f8 -4.999 f8/f -0.137
fG1 11.722 fG1/f 0.322
R1/R2 0.198 R6/R7 1.163
d2/(d4+d5) 0.471 TTL/f 0.283
f1～f8为各透镜的焦距，fG1为胶合透镜G1的合焦距，f为整个成像光学系统的焦距，R1和R2为第一透镜的物侧面和像侧面光轴附近的曲率半径，R6和R7为第三透镜的物侧面和像侧面光轴附近的曲率半径，d2为第一透镜与第二透镜在光轴上的间距，d4为第二透镜像侧面到光阑在光轴上的距离，d5为光阑到第三透镜物侧面在光轴上的距离，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 (5)

1.一种广角成像光学系统，其由从物方到像方依序排列的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜和第八透镜组成，光阑位于第二透镜与第三透镜之间；第五透镜、第六透镜与第七透镜胶合形成胶合透镜；其中：
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；
第三透镜为负透镜，物侧面为凸面，像侧面为凹面；
第四透镜为负透镜，物侧面为凸面，像侧面为凹面；
第五透镜为负透镜，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，像侧面为凸面；
第七透镜为负透镜，物侧面为凹面，像侧面为凸面；
第八透镜为负透镜，物侧面为凹面，像侧面为凹面；
其满足下列条件式(1)-(2)：
0.2<f1/f<0.3
-2<f2/f<-1
-4<f3/f<-3
-1<f4/f<0
0.2<d2/(d4+d5)<0.5
0<R1/R2<0.2
1<R6/R7<2 （1）
-3<f5/f<-2
0.1<f6/f<0.5
-1.5<f7/f<-1
-0.9<f8/f<0
0<fG1/f<0.5 （2）
f1~f8分别为第一透镜至第八透镜各自的焦距，fG1为胶合透镜G1的合焦距，f为整个成像光学系统的焦距，R1和R2为第一透镜的物侧面和像侧面光轴附近的曲率半径，R6和R7为第三透镜的物侧面和像侧面光轴附近的曲率半径，d2为第一透镜与第二透镜在光轴上的间距，d4为第二透镜像侧面到光阑在光轴上的距离，d5为光阑到第三透镜物侧面在光轴上的距离。
2.根据权利要求1所述的广角成像光学系统，进一步满足下列条件式(3)：
0.2<TTL/f<0.3 （3）
TTL为整个光学系统的总长。
3.根据权利要求1所述的广角成像光学系统，进一步满足下列条件式(4)：
0.01<n5-n7<0.05
0.03<n6-n7<0.1
v5-v7>30
v6-v7>28 （4）
n5和v5分别为第五透镜的折射率和阿贝数，n6和v6分别为第六透镜的折射率和阿贝数，n7和v7分别为第七透镜的折射率和阿贝数。
4.根据权利要求1-3任一项所述的广角成像光学系统，其中第一透镜的物侧面和像侧面、第四透镜的物侧面和像侧面、第七透镜的像侧面以及第八透镜的物侧面和像侧面均为非球面。
5.根据权利要求1-3任一项所述的广角成像光学系统，其视场角不小于80°。
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