CN114077035A - 一种成像光学系统 - Google Patents

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Abstract

一种成像光学系统，由从物方到像方依序排列的前透镜组、中透镜组和后透镜组组成；其中，前透镜组由第负一透镜、第二正透镜和第三正透镜组成；中透镜组由第四正透镜、第五正透镜和第六负透镜组成；后透镜组由第七正透镜和第八正透镜组成；光阑位于前透镜组和中透镜组之间。其中：仅有第一透镜物侧面，第一透镜像侧面，第二透镜物侧面，第二透镜像侧面，第三透镜物侧面，第四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

一种成像光学系统
技术领域
本发明涉及一种八片式成像光学系统，适用于包含摄像装置的电子系统中。
背景技术
成像镜头日益小型化和轻量化，并且分辨率日益提升。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前透镜组、中透镜组和后透镜组组成；其中，前透镜组由第一透镜、第二透镜和第三透镜组成；中透镜组由第四透镜、第五透镜和第六透镜组成；后透镜组由第七透镜和第八透镜组成；光阑位于前透镜组和中透镜组之间。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，用于将入射通过成像光学系统的对象的图像转换成电信号。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）。
第一透镜为负透镜，物侧面为凸面，像侧面为凸面；
第二透镜为正透镜，物侧面为凹面，像侧面为凹面；
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）：
-3.1<f1/f<-3.0
0.4<f2/f<0.5
1<f3/f<2
-1<f123/f<0 （1）
条件式（1）限定了前透镜组与成像光学系统的总焦距的比值范围，可被用作前透镜组各透镜的设计参考。当前透镜组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；当前透镜组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)：
-6<f4/f<-5.5
-10<f5/f<-9.5
19<f6/f<20
-5<f456/f<-4.5 （2）
条件式(2)限定了中透镜组与成像光学系统的总焦距的比值范围，可被用作中透镜组各透镜的设计参考。当中透镜组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；当中透镜组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)：
-3.5<f7/f<-3
-23<f8/f<-22
-3.3<f78/f<-3.3 （3）
条件式（3）限定了后透镜组与成像光学系统的总焦距的比值范围，可被用作后透镜组各透镜的设计参考。当后透镜组与成像光学系统的总焦距的比率大于条件式（3）的上限时，各透镜的屈光力变弱，难以使得镜头模块小型化；当后透镜组与成像光学系统的总焦距的比率小于条件式（3）的下限时，各透镜的屈光力会过强，使得难以校正球面像差。
另外，从附图1中可以看到成像光学系统存在内部焦点F1，位于第三透镜内部。
根据本公开的成像光学系统仅有四个非球面，分别是第一透镜物侧面，第一透镜像侧面，第二透镜物侧面，第二透镜像侧面，第三透镜物侧面，第四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。本申请由于满足条件式（1）~（3），因此仅需四个非球面即可校正像差。
|v2-v3|<5.00
|v5-v4|>50.0
|v5-v6|>60.0 （4）
这里，v2是第二透镜的阿贝数，v3是第三透镜的阿贝数，v4是第四透镜的阿贝数，v5是第五透镜的阿贝数，v6是第六透镜的阿贝数。
上述条件式限定前透镜组的第二透镜与第三透镜的材料特性；中透镜组的第四透镜、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，第三透镜、第四透镜和第六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，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。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前透镜组1、中透镜组2和后透镜组3组成；其中，前透镜组1由第一透镜L1、第二透镜L2和第三透镜L3组成；中透镜组2由第四透镜L4、第五透镜L5和第六透镜L6组成；后透镜组3由第七透镜L7和第八透镜L8组成；光阑STO位于前透镜组1和中透镜组2之间。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，用于将入射通过成像光学系统的对象的图像转换成电信号。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为凸面；
第二透镜L2为正透镜，物侧面S3为凹面，像侧面S4为凹面；
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为正透镜，物侧面S8为凸面，像侧面S9为凸面；
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）：
-3.1<f1/f<-3.0
0.4<f2/f<0.5
1<f3/f<2
-1<f123/f<0 （1）
条件式（1）限定了前透镜组与成像光学系统的总焦距的比值范围，可被用作前透镜组各透镜的设计参考。当前透镜组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；当前透镜组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)：
-6<f4/f<-5.5
-10<f5/f<-9.5
19<f6/f<20
-5<f456/f<-4.5 （2）
条件式(2)限定了中透镜组与成像光学系统的总焦距的比值范围，可被用作中透镜组各透镜的设计参考。当中透镜组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；当中透镜组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)：
-3.5<f7/f<-3
-23<f8/f<-22
-3.3<f78/f<-3.3 （3）
条件式（3）限定了后透镜组与成像光学系统的总焦距的比值范围，可被用作后透镜组各透镜的设计参考。当后透镜组与成像光学系统的总焦距的比率大于条件式（3）的上限时，各透镜的屈光力变弱，难以使得镜头模块小型化；当后透镜组与成像光学系统的总焦距的比率小于条件式（3）的下限时，各透镜的屈光力会过强，使得难以校正球面像差。
另外，从附图1中可以看到成像光学系统存在内部焦点F1，位于第三透镜L3内部。
根据本公开的成像光学系统仅有四个非球面，分别是第一透镜物侧面S1，第一透镜像侧面S2，第二透镜物侧面S3，第二透镜像侧面S4，第三透镜物侧面S5，第四透镜物侧面S8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（1）~（3），因此仅需四个非球面即可校正像差。
|v2-v3|<5.00
|v5-v4|>50.0
|v5-v6|>60.0 （4）
这里，v2是第二透镜L2的阿贝数，v3是第三透镜L3的阿贝数，v4是第四透镜L4的阿贝数，v5是第五透镜L5的阿贝数，v6是第六透镜L6的阿贝数。
上述条件式限定前透镜组的第二透镜L2与第三透镜L3的材料特性；中透镜组的第四透镜L4、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，第三透镜L3、第四透镜L4和第六透镜L6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3.0）。
[表1]
Figure 695095DEST_PATH_IMAGE001
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]
表面序号 K A2 A4 A6 A8 A10 A12 A14 A16
S1 1.2 -0.2197 -0.5120 -0.6600 0.50E-05 7.60E-11 0.000000 0.000000 0.000000
S2 -1.9 1.038 0.00466 0.000339 -5.50E-11 0.000000 0.000000 0.000000 0.000000
S3 -1.9 1.322 -0.00042 0.80E-05 4.41E-11 0.000000 0.000000 0.000000 0.000000
S4 0.736 -0.956 0.80E-05 6.20E-09 0.000000 0.000000 0.000000 0.000000 0.000000
S5 2.496 0.125 -0.226 -0.4432 3.69E-08 -2.90E-11 0.000000 0.000000 0.000000
S8 -1.231 -0.016 0.000532 -0.000023 4.025E-08 -1.10E-11 0.000000 0.000000 0.000000
S17 -3.21 -0.021 -0.0028 0.000018 -1.02E-08 3.60E-12 0.000000 0.000000 0.000000
表3为本实施例的成像光学系统的光学参数。
[表3]
f1 -3.087758 f5 4.999132
f2 0.455158 f6 -9.715802
f3 1.851142 f7 1.706929
f4 2.933839 f8 11.202116
f123 0.435608 f456 2.448593
f78 1.629016 f -0.508789
f1/f 6.068837966 f5/f -9.825550474
f2/f -0.894590881 f6/f 19.09593564
f3/f -3.638329445 f7/f -3.354885817
f4/f -5.766317668 f8/f -22.01721342
f123/f -0.85617 f456/f -4.81259
f78/f -3.20175
f1~f8为各透镜的焦距，f123为第一透镜L3至第三透镜L3的合焦距，f456为第四透镜L4与第六透镜L6的合焦距，f78为第七透镜7与第八透镜L8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 (7)

1.一种成像光学系统，由从物方到像方依序排列的前透镜组、中透镜组和后透镜组组成；其中，前透镜组由第一透镜、第二透镜和第三透镜组成；中透镜组由第四透镜、第五透镜和第六透镜组成；后透镜组由第七透镜和第八透镜组成；光阑位于前透镜组和中透镜组之间；
第一透镜为负透镜，物侧面为凸面，像侧面为凸面；
第二透镜为正透镜，物侧面为凹面，像侧面为凹面；
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，像侧面为凹面；
根据本公开的成像光学系统可满足下列条件式（1）：
-3.1<f1/f<-3.0
0.4<f2/f<0.5
1<f3/f<2
-1<f123/f<0 （1）。
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)：
-6<f4/f<-5.5
-10<f5/f<-9.5
19<f6/f<20
-5<f456/f<-4.5 （2）。
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)：
-3.5<f7/f<-3
-23<f8/f<-22
-3.3<f78/f<-3.3 （3）。
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)：
|v2-v3|<5.00
|v5-v4|>50.0
|v5-v6|>60.0 （4）。
5.根据权利要求1-4任一项所述的成像光学系统，其中第三透镜、第四透镜和第六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，其中仅有第一透镜物侧面，第一透镜像侧面，第二透镜物侧面，第二透镜像侧面，第三透镜物侧面，第四透镜物侧面和第八透镜像侧面为非球面。
7.根据权利要求1-4任一项所述的成像光学系统，其中在第三透镜内部具有内部焦点F1。
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