CN114077034B - 成像光学系统 - Google Patents
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Abstract
一种成像光学系统，其由从物方到像方依序排列的第一负透镜、第二正透镜、光阑、第三正透镜、第四负透镜、第五正透镜、第六负透镜、第七正透镜和第八正透镜组成。其中：仅有第一透镜像侧面，第二透镜物侧面，第三透镜物侧面和第八透镜像侧面为非球面。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
技术领域
本发明涉及一种成像光学系统，尤其是一种小型化和轻量化的成像系统，可用于手机或数码相机中。
背景技术
相机镜头(如手机镜头)要求小型化和轻量化，而且需要高的分辨率和性能。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第一透镜、第二透镜、光阑、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。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。进一步地，成像光学系统可进一步包括图像传感器，用于将入射成像光学系统的光信号图像转换成电信号。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。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，像侧面为凸面；
第四透镜为负透镜，物侧面为凹面，像侧面为凹面；
第五透镜为正透镜，物侧面为凸面，像侧面为凸面；
第六透镜为负透镜，物侧面为凹面，像侧面为凸面；
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，像侧面为凸面。
根据本公开的成像光学系统可满足下列条件式(1)：
-1.3<f1/f<-1.1
0.5<f3/f<0.7
1<f5/f<1.1
0.3<f7/f<0.4 (1)
条件式(1)限定了奇数透镜的焦距与成像光学系统的总焦距的比率的数值范围可被用作奇数透镜的设计参考。当奇数透镜的焦距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；当奇数透镜的焦距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。
进一步地，根据本公开的成像光学系统可满足下列条件式(2)：
1<f2/f<1.1
-1.2<f4/f<-1
-2.1<f6/f<-2
2.4<f8/f<2.5 (2)
条件式(2)限定了偶数透镜的焦距与成像光学系统的总焦距的比率的数值范围可被用作偶数透镜的设计参考。当偶数透镜的焦距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；当偶数透镜的焦距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。
进一步地，根据本公开的成像光学系统可满足下列条件式(3)：
4.8<f34<5
10<f56<11
1<f34/f<1.1
2.2<f56/f<2.3
0.45<f34/f56<0.5 (3)
满足条件式(3)使得成像光学系统采用较少的非球面也容易进行像差校正。
进一步地，根据本公开的成像光学系统仅有四个非球面，分别是第一透镜像侧面，第二透镜物侧面，第三透镜物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。
|v5-v6|>60.0 (4)
这里，v5是第五透镜的阿贝数，v6是第六透镜的阿贝数。
上述条件式限定第五透镜和第六透镜的材料的特性(即阿贝数)的数值范围，以显著地减小色差。
进一步地，第二透镜和第三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～S17表示各表面序号。
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第一透镜L1、第二透镜L2、光阑STO、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。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，用于将入射成像光学系统的光信号图像转换成电信号。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为凸面；
第四透镜L4为负透镜，物侧面S8为凹面，像侧面S9为凹面；
第五透镜L5为正透镜，物侧面S10为凸面，像侧面S11为凸面；
第六透镜L6为负透镜，物侧面S12为凹面，像侧面S13为凸面；
第七透镜L7为正透镜，物侧面S14为凸面，像侧面S15为凸面；
第八透镜L8为正透镜，物侧面S16为凸面，像侧面S17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)：
-1.3<f1/f<-1.1
0.5<f3/f<0.7
1<f5/f<1.1
0.3<f7/f<0.4 (1)
条件式(1)限定了奇数透镜的焦距与成像光学系统的总焦距的比率的数值范围可被用作奇数透镜的设计参考。当奇数透镜的焦距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；当奇数透镜的焦距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)：
1<f2/f<1.1
-1.2<f4/f<-1
-2.1<f6/f<-2
2.4<f8/f<2.5 (2)
条件式(2)限定了偶数透镜的焦距与成像光学系统的总焦距的比率的数值范围可被用作偶数透镜的设计参考。当偶数透镜的焦距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；当偶数透镜的焦距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)：
4.8<f34<5
10<f56<11
1<f34/f<1.1
2.2<f56/f<2.3
0.45<f34/f56<0.5 (3)
满足条件式(3)使得成像光学系统采用较少的非球面也容易进行像差校正。
根据本公开的成像光学系统仅有四个非球面，分别是第一透镜像侧面S2，第二透镜物侧面S3，第三透镜物侧面S6和第八透镜像侧面S17。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(3)，因此仅需四个非球面即可校正像差。
|v5-v6|>60.0 (4)
这里，v5是第五透镜L5的阿贝数，v6是第六透镜L6的阿贝数。
上述条件式限定第五透镜L5和第六透镜L6的材料的特性(即阿贝数)的数值范围，以显著地减小色差。
进一步地，第二透镜L2和第三透镜L3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 | -5.600032 | f2 | 5.058756 |
| f3 | 2.933839 | f4 | -5.285817 |
| f5 | 4.999132 | f6 | -9.715802 |
| f7 | 1.754452 | f8 | 11.335361 |
| f34 | 4.888599 | f56 | 10.380388 |
| f1/f | -1.20361 | f2/f | 1.087275 |
| f3/f | 0.630568 | f4/f | -1.13608 |
| f5/f | 1.07446 | f6/f | -2.08821 |
| f7/f | 0.377083 | f8/f | 2.436302 |
| f34/f | 1.050704 | f56/f | 2.23105 |
f1～f8为各透镜的焦距，f34为第三透镜L3与第四透镜L4的合焦距，f56为第五透镜L5与第六透镜L6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 (6)
1.一种成像光学系统，其由从物方到像方依序排列的第一透镜、第二透镜、光阑、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；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，像侧面为凸面；
第四透镜为负透镜，物侧面为凹面，像侧面为凹面；
第五透镜为正透镜，物侧面为凸面，像侧面为凸面；
第六透镜为负透镜，物侧面为凹面，像侧面为凸面；
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，像侧面为凸面；
所述成像光学系统满足条件式(1)：
-1.3<f1/f<-1.1
0.5<f3/f<0.7
1<f5/f<1.1
0.3<f7/f<0.4 (1)
其中，f1、f3、f5和f7分别是第一透镜、第三透镜、第五透镜和第七透镜的焦距，f为整个成像光学系统的焦距。
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(2)：
1<f2/f<1.1
-1.2<f4/f<-1
-2.1<f6/f<-2
2.4<f8/f<2.5 (2)
其中，f2、f4、f6和f8分别是第二透镜、第四透镜、第六透镜和第八透镜的焦距。
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(3)：
4.8<f34<5
10<f56<11
1<f34/f<1.1
2.2<f56/f<2.3
0.45<f34/f56<0.5 (3)
其中，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。
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(4)：
|v5-v6|>60.0 (4)
其中，v5为第五透镜的阿贝数，v6为第六透镜的阿贝数。
5.根据权利要求1-4任一项所述的成像光学系统，其中第二透镜和第三透镜采用相同的材料。
6.根据权利要求1-4任一项所述的成像光学系统，其中仅第一透镜像侧面，第二透镜物侧面，第三透镜物侧面和第八透镜像侧面为非球面。
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