CN112130299A - 超广角成像光学系统 - Google Patents
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Abstract
一种六片式超广角成像光学系统，其由从物方到像方依序排列的光焦度为负的前透镜组和光焦度为正的后透镜组组成；其中前透镜组由负的第一透镜、正的第二透镜组成；后透镜组由正的第三透镜、正的第四透镜、正的第五透镜和负的第六透镜组成，光阑位于前透镜组和后透镜组之间。第三透镜和第四透镜组成胶合透镜，第五透镜和第六透镜组成胶合透镜。满足本申请条件式的成像系统视场角不小于168°。
Description
技术领域
本发明涉及一种成像光学系统，特别是一种六片式超广角成像光学系统。
背景技术
现有的成像光学系统一般在70°~140°左右，在视场角方面还有待提升，尤其是在安防监控、无人机航拍等领域的应用，需要尽可能大的视场角。另一方面，大视场角的系统一般具有较大的像差，因此同时需要校正像差、提升成像质量。
发明内容
鉴于上述技术问题，本发明提供一种六片式超广角成像光学系统，为解决上述问题，希望获得较大的超大视场角的同时，校正边缘像差。
根据本公开的六片式超广角成像光学系统，其由从物方到像方依序排列的光焦度为负的前透镜组和光焦度为正的后透镜组组成；其中前透镜组由第一透镜、第二透镜组成；后透镜组由第三透镜、第四透镜、第五透镜和第六透镜组成，光阑位于前透镜组和后透镜组之间。第三透镜和第四透镜组成胶合透镜，第五透镜和第六透镜组成胶合透镜。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；
第二透镜为正透镜，物侧面为凸面，像侧面为凸面；
第三透镜为正透镜，物侧面为凸面，像侧面为凹面；
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）：
-3<f1/f<-2
4<f2/f<5
-15<fG1/f<-12
0.01<d1/d3<0.04 （1）
满足条件式（1），一方面可以增大视场角，快速聚焦大视场光线，从附图1可以看到边缘视场B处的光线在经过前透镜组时发生极大偏折，以获得尽可能大的视场角，而对于中心视场A处的光线的折射程度很低，这样使得中心视场和边缘视场的光线在后透镜组中相交并处于相对较小的夹角，在进行像差校正时，边缘视场和中心视场不会产生过大差异，有利于像差校正，因此可以增大视场角的同时提升像质。
根据本公开的成像光学系统，可满足下列条件式(2)：
120<f3/f<140
2<f4/f<4
2<f5/f<3
-10<f6/f<-9
1<fG2/f<2 （2）
条件式(2)对后透镜组焦距进行配置，通过合理配置后透镜组各镜片的焦距，配合胶合透镜，在分担焦距时可以以相差较小的焦距进行成像，在获得大视场成像的同时有利于减小后透镜组的长度，同时方便色差校正，提升像质。
根据本公开的成像光学系统可满足下列条件式(3)：
2<f34/f<3.2
3<f56/f<3.5
0.05<fB/TTL<0.1
0.1<f/TTL <0.2 （3）
满足条件式（3）时，两个胶合透镜的合焦距具有相近的值，能够减小由于胶合造成的焦距变化，维持系统的后焦距显著小于系统的总焦距，进一步减小系统对的尺寸。
根据本公开的成像光学系统可满足下列条件式(4)：
2<r1/r2 <3
1<IH/TTL<1.5 （4）
满足条件式（4）时，从附图1可以看到边缘视场B的光线在前透镜组G1中发生偏折时，最大的折射发生在第一透镜处，这样使得第一透镜以最大程度对边缘视场B的光线进行偏折，能使得大视场角的光线尽快靠近中心视场形成近轴光束，可以减少透镜的数量，另一方面获得较大的成像面。
而且，本申请采用两组胶合透镜，在校正色差方面更加灵活。
另外，本实施例采用六个非球面校正像差，分别是第一透镜像侧面、第二透镜物侧面、第三透镜的物侧面、第四透镜像侧面、第五透镜的物侧面和第六透镜的像侧面。
采用本申请的六片式超广角成像光学系统，视场角高达168°，视场角得到显著提升，采用较少数量的镜片且能够获得更高的成像质量。
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六片式超广角成像光学系统的结构图；
图2是图1的六片式超广角成像光学系统的视场数据图；
其中，L1~L6表示第一至第六透镜，STO表示光阑，G1表示前透镜组，G2表示后透镜组，S1~S13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是根据本公开的六片式超广角成像光学系统的结构图，其由从物方到像方依序排列的光焦度为负的前透镜组G1和光焦度为正的后透镜组G2组成；其中前透镜组G1由第一透镜L1、第二透镜L2组成；后透镜组G2由第三透镜L3、第四透镜L4、第五透镜L5和第六透镜L6组成，光阑位于前透镜组G1和后透镜组G2之间。第三透镜L3和第四透镜L4组成胶合透镜，第五透镜L5和第六透镜L6组成胶合透镜。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为正透镜，物侧面S3为凸面，像侧面S4为凸面；
第三透镜L3为正透镜，物侧面S6为凸面，像侧面S7为凹面；
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为正透镜，物侧面S9为凸面，像侧面S10为凹面；
第六透镜L6为负透镜，物侧面S10为凹面，像侧面S11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）：
-3<f1/f<-2
4<f2/f<5
-15<fG1/f<-12
0.01<d1/d3<0.04 （1）
满足条件式（1），一方面可以增大视场角，快速聚焦大视场光线，从附图1可以看到边缘视场B处的光线在经过前透镜组时发生极大偏折，以获得尽可能大的视场角，而对于中心视场A处的光线的折射程度很低，这样使得中心视场和边缘视场的光线在后透镜组中相交并处于相对较小的夹角，在进行像差校正时，边缘视场和中心视场不会产生过大差异，有利于像差校正，因此可以增大视场角的同时提升像质。
根据本公开的成像光学系统，可满足下列条件式(2)：
120<f3/f<140
2<f4/f<4
2<f5/f<3
-10<f6/f<-9
1<fG2/f<2 （2）
条件式(2)对后透镜组焦距进行配置，通过合理配置后透镜组各镜片的焦距，配合胶合透镜，在分担焦距时可以以相差较小的焦距进行成像，在获得大视场成像的同时有利于减小后透镜组的长度，同时方便色差校正，提升像质。
根据本公开的成像光学系统可满足下列条件式(3)：
2<f34/f<3.2
3<f56/f<3.5
0.05<fB/TTL<0.1
0.1<f/TTL <0.2 （3）
满足条件式（3）时，两个胶合透镜的合焦距具有相近的值，能够减小由于胶合造成的焦距变化，维持系统的后焦距显著小于系统的总焦距，进一步减小系统对的尺寸。
根据本公开的成像光学系统可满足下列条件式(4)：
2<r1/r2 <3
1<IH/TTL<1.5 （4）
满足条件式（4）时，从附图1可以看到边缘视场B的光线在前透镜组G1中发生偏折时，最大的折射发生在第一透镜处，这样使得第一透镜以最大程度对边缘视场B的光线进行偏折，能使得大视场角的光线尽快靠近中心视场形成近轴光束，可以减少透镜的数量，另一方面获得较大的成像面。
而且，本申请采用两组胶合透镜，在校正色差方面更加灵活。
另外，本实施例采用六个非球面校正像差，分别是第一透镜像侧面、第二透镜物侧面、第三透镜的物侧面、第四透镜像侧面、第五透镜的物侧面和第六透镜的像侧面。
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84°，因此系统的视场角高达168°。
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#为2.5）。
[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为：
非球面系数如下：[表2]
| 表面序号 | K | A2 | A4 | A6 | A8 | A10 |
| S2 | -0.23121 | 0.00 | -0.00066080381 | 1.0733092e-005 | -1.8060893e-007 | 0.00 |
| S3 | -26.42225 | 0.00 | -0.00013855958 | -2.3098698e-005 | 3.5985514e-008 | 0.00 |
| S6 | 0.00 | 0.00 | 0.000152449 | 1.9719e-006 | 8.908e-009 | -1.37595e-009 |
| S8 | 0.00 | 0.00 | 0.00046199 | 2.52328e-006 | -5.88033e-008 | 0.00 |
| S9 | 52.82869 | 0.00 | 0.00091961619 | -0.00055502466 | 2.4670726e-005 | 0.00 |
| S11 | -272.043988 | 0.00 | 0.0056 | -0.00057 | 9.2840981e-006 | 0.00 |
表3为本实施例的成像光学系统的光学参数。
[表3]
| f1 | -5.99 | f1/f | -2.157 |
| f2 | 12.312 | f2/f | 4.434 |
| f3 | 378.304 | f3/f | 136.228 |
| f4 | 8.132 | f4/f | 2.928 |
| f5 | 6.171 | f5/f | 2.222 |
| f6 | -27.248 | f6/f | -9.812 |
| fG1 | -40.363 | fG1/f | -14.535 |
| fG2 | 4.977 | fG2/f | 1.7922 |
| f34 | 8.182 | f34/f | 2.946 |
| f56 | 8.697 | f56/f | 3.132 |
| TTL | 21.828 | f/TTL | 0.127 |
| f<sub>B</sub> | 1.737 | f<sub>B</sub>/TTL | 0.08 |
| IH | 26.419 | IH/TTL | 1.21 |
| r1/r2 | 2.55 | d1/d3 | 0.02 |
f1~f6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，fB为系统后焦距，f34为第三透镜与第四透镜的合焦距，f56为第五透镜与第六透镜的合焦距，r1和r2为第一透镜物侧面和像侧面的曲率半径，d1为第一透镜在光轴上的厚度，d3为第二透镜在光轴上的厚度，TTL为整个光学系统的总长，IH为像高。
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)
1.一种超广角成像光学系统，其由从物方到像方依序排列的光焦度为负的前透镜组和光焦度为正的后透镜组组成；其中前透镜组由第一透镜、第二透镜组成；后透镜组由第三透镜、第四透镜、第五透镜和第六透镜组成，光阑位于前透镜组和后透镜组之间；
第三透镜和第四透镜组成胶合透镜，第五透镜和第六透镜组成胶合透镜；
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；
第三透镜为正透镜，物侧面为凸面，像侧面为凹面；
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；
第六透镜为负透镜，物侧面为凹面，像侧面为凸面；
且满足下列条件式（1）：
-3<f1/f<-2
4<f2/f<5
-15<fG1/f<-12
0.01<d1/d3<0.04 （1）。
2.根据权利要求1所述的超广角成像光学系统，其特征在于：进一步满足下列条件式(2)：
120<f3/f<140
2<f4/f<4
2<f5/f<3
-10<f6/f<-9
1<fG2/f<2 （2）。
3. 根据权利要求1所述的超广角成像光学系统，其特征在于：进一步满足下列条件式(3)：
2<f34/f<3.2
3<f56/f<3.5
0.05<fB/TTL<0.1
0.1<f/TTL <0.2 （3）。
4. 根据权利要求1所述的超广角成像光学系统，其特征在于：进一步满足下列条件式(4)：
2<r1/r2 <3
1<IH/TTL<1.5 （4）。
5.根据权利要求1-4任一项所述的超广角成像光学系统，其特征在于：其中第一透镜像侧面、第二透镜物侧面、第三透镜的物侧面、第四透镜像侧面、第五透镜的物侧面和第六透镜的像侧面为非球面。
6.根据权利要求1-4任一项所述的超广角成像光学系统，其特征在于：其视场角不小于168°。
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|---|---|---|---|
| CN202011117095.7A CN112130299A (zh) | 2020-10-19 | 2020-10-19 | 超广角成像光学系统 |
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| CN112130299A true CN112130299A (zh) | 2020-12-25 |
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| TWI804795B (zh) * | 2021-01-07 | 2023-06-11 | 光芒光學股份有限公司 | 光學鏡頭及其製造方法 |
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| CN111221096A (zh) * | 2018-11-23 | 2020-06-02 | 南昌欧菲光电技术有限公司 | 超广角镜头、相机模组和电子装置 |
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- 2020-10-19 CN CN202011117095.7A patent/CN112130299A/zh not_active Withdrawn
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