CN114706206A - 光学成像系统及电子设备 - Google Patents

光学成像系统及电子设备 Download PDF

Info

Publication number
CN114706206A
CN114706206A CN202210272455.3A CN202210272455A CN114706206A CN 114706206 A CN114706206 A CN 114706206A CN 202210272455 A CN202210272455 A CN 202210272455A CN 114706206 A CN114706206 A CN 114706206A
Authority
CN
China
Prior art keywords
imaging system
optical imaging
face
lens
catadioptric
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.)
Pending
Application number
CN202210272455.3A
Other languages
English (en)
Inventor
戴付建
张晓彬
闻人建科
赵烈烽
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.)
Zhejiang Sunny Optics Co Ltd
Original Assignee
Zhejiang Sunny Optics Co Ltd
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 Zhejiang Sunny Optics Co Ltd filed Critical Zhejiang Sunny Optics Co Ltd
Priority to CN202210272455.3A priority Critical patent/CN114706206A/zh
Publication of CN114706206A publication Critical patent/CN114706206A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B17/00—Systems with reflecting surfaces, with or without refracting elements
    • G02B17/08—Catadioptric systems
    • G02B17/0856—Catadioptric systems comprising a refractive element with a reflective surface, the reflection taking place inside the element, e.g. Mangin mirrors
    • G02B17/086—Catadioptric systems comprising a refractive element with a reflective surface, the reflection taking place inside the element, e.g. Mangin mirrors wherein the system is made of a single block of optical material, e.g. solid catadioptric systems

Landscapes

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

Abstract

本申请公开了一种光学成像系统和一种包含该光学成像系统的电子设备。光学成像系统包括折射结构和折反结构，折射结构包括至少一个光学透镜，折反结构包括第一面、第二面、第三面和第四面。其中，第一面至第四面构成折反结构的反射系统，第一面和第二面构成折反结构的第一折射系统，第三面和第四面构成折反结构的第二折射系统。光线由第一面入射折反结构并在折反结构内经多次反射后，由第四面出射。并且，折反结构的第一面至第四面中的至少之一具有非旋转对称非球面。

Description

光学成像系统及电子设备
技术领域
本申请涉及光学元件领域，更具体地，涉及一种光学成像系统及一种电子设备。
背景技术
随着消费者对手机远摄的需求，手机中的长焦模块不断变大。为了降低模块高度，一个方法是牺牲镜头光圈，另一个方法是镜片切边。第一个方法牺牲了镜头的主值参数，当镜头在暗环境下工作时，拍照效果不佳；第二个方法会引入较大面型亚斯，中心视场像散较大，也会造成效果不佳。因此，如何在降低模块高度的同时，使镜头具有良好的拍照效果，并可实现镜头远摄需求是本领域技术人员所致力于解决的问题。
发明内容
一方面，本申请提供了一种光学成像系统，该光学成像系统可包括折射结构和折反结构，所述折射结构可包括至少一个光学透镜，所述折反结构可包括第一面、第二面、第三面和第四面，其中，所述第一面至所述第四面构成所述折反结构的反射系统，所述第一面和所述第二面构成所述折反结构的第一折射系统，所述第三面和所述第四面构成所述折反结构的第二折射系统；光线由所述第一面入射所述折反结构并在所述折反结构内经多次反射后，由所述第四面出射；并且，所述第一面至所述第四面中的至少之一具有非旋转对称非球面。
在一个实施方式中，所述第一面和所述第四面对所述光线均具有透射作用和反射作用；以及所述第二面和所述第三面均为镜面反射面。
在一个实施方式中，所述光线在所述折反结构内依次经所述第二面、所述第一面、所述第四面以及所述第三面进行四次反射。
在一个实施方式中，所述第一面对通过所述第二面反射来的入射光线实现全反射；以及所述第四面对通过所述第一面反射来的入射光线实现全反射。
在一个实施方式中，所述第二面对通过所述第一面透射来的入射光线实现镜面反射；以及所述第三面对通过所述第四面反射来的入射光线实现镜面反射。
在一个实施方式中，光线经由所述第一面的转折角度α1可满足：5°<α1<180°。
在一个实施方式中，光线经由所述第二面的转折角度α2可满足：5°<α2<180°。
在一个实施方式中，光线经由所述第三面的转折角度α3可满足：5°<α3<180°。
在一个实施方式中，光线经由所述第四面的转折角度α4可满足：5°<α4<180°。
在一个实施方式中，所述折反结构对所述光线进行两次折射。
在一个实施方式中，所述折反结构可为一体式。
在一个实施方式中，所述光学成像系统中最靠近所述物侧的光学透镜的物侧面至所述光学成像系统的成像面沿所述折射结构的光轴方向的距离TTL可满足：3.0mm<TTL<15.0mm。
在一个实施方式中，所述光学成像系统中最靠近所述物侧的光学透镜的物侧面至所述光学成像系统的成像面沿所述折射结构的光轴方向的距离TTL可满足：3.0mm<TTL<10.0mm。
在一个实施方式中，所述光学成像系统在第一方向上的像高ImgHx、所述光学成像系统在第二方向上的像高ImgHy可分别满足：2.0mm<ImgHx<4.0mm和1.5mm<ImgHy<3.0mm。
在一个实施方式中，所述光学成像系统在第一方向上的有效焦距fx可满足：10.0mm<fx<25.0mm。
在一个实施方式中，所述光学成像系统在第二方向上的有效焦距fy可满足：10.0mm<fy<25.0mm。
在一个实施方式中，所述光学成像系统在第一方向上的最大半视场角Semi-FOVx、所述光学成像系统在第二方向上的最大半视场角Semi-FOVy可分别满足：5°<Semi-FOVx<20°和2°<Semi-FOVy<15°。
在一个实施方式中，所述折射结构包括：具有光焦度的第一透镜和具有光焦度的第二透镜。
在一个实施方式中，所述第一面至所述第四面均具有非旋转对称非球面。
另一方面，本申请还提供了一种电子设备，该电子设备包含上述任一项所述的光学成像系统。
本申请采用了包含折射结构和折反结构的镜头架构，通过合理设置折反结构各面的折转角以及表面类型等，可降低长焦模块的高度，且不影响拍照效果，可实现远摄需求。提供了一种具有小型化、长焦、大光圈以及良好的拍照性能等至少之一的有益效果的光学成像系统，有利于更好地满足市场需求。
附图说明
结合附图，通过以下非限制性实施方式的详细描述，本申请的其他特征、目的和优点将变得更加明显。在附图中：
图1示出了根据本申请示例性实施方式的光学成像系统中光线的传播路径示意图；
图2示出了根据本申请示例性实施方式的折反结构示意图；
图3示出了根据本申请实施例1的光学成像系统的结构示意图；
图4示意性地示出了实施例1的光学成像系统的RMS光斑直径在第一象限内的情况；
图5示出了根据本申请实施例2的光学成像系统的结构示意图；
图6示意性地示出了实施例2的光学成像系统的RMS光斑直径在第一象限内的情况；
图7示出了根据本申请实施例3的光学成像系统的结构示意图；
图8示意性地示出了实施例3的光学成像系统的RMS光斑直径在第一象限内的情况；以及
图9示出了根据本申请示例性实施方式的包含本申请提供的光学成像系统的一种电子设备的示意图。
具体实施方式
为了更好地理解本申请，将参考附图对本申请的各个方面做出更详细的说明。应理解，这些详细说明只是对本申请的示例性实施方式的描述，而非以任何方式限制本申请的范围。在说明书全文中，相同的附图标号指代相同的元件。表述“和/或”包括相关联的所列项目中的一个或多个的任何和全部组合。
应注意，在本说明书中，第一、第二、第三等的表述仅用于将一个特征与另一个特征区分开来，而不表示对特征的任何限制。因此，在不背离本申请的教导的情况下，下文中讨论的第一透镜也可被称作第二透镜或第三透镜。
在附图中，为了便于说明，已稍微夸大了透镜的厚度、尺寸和形状。具体来讲，附图中所示的球面或非球面的形状通过示例的方式示出。即，球面或非球面的形状不限于附图中示出的球面或非球面的形状。附图仅为示例而并非严格按比例绘制。
在本文中，近轴区域是指光轴附近的区域。若透镜表面为凸面且未界定该凸面位置时，则表示该透镜表面至少于近轴区域为凸面；若透镜表面为凹面且未界定该凹面位置时，则表示该透镜表面至少于近轴区域为凹面。在本文中，每个透镜最靠近被摄物体的表面称为该透镜的物侧面，每个透镜最靠近成像面的表面称为该透镜的像侧面。
还应理解的是，用语“包括”、“包括有”、“具有”、“包含”和/或“包含有”，当在本说明书中使用时表示存在所陈述的特征、元件和/或部件，但不排除存在或附加有一个或多个其它特征、元件、部件和/或它们的组合。此外，当诸如“...中的至少一个”的表述出现在所列特征的列表之后时，修饰整个所列特征，而不是修饰列表中的单独元件。此外，当描述本申请的实施方式时，使用“可”表示“本申请的一个或多个实施方式”。并且，用语“示例性的”旨在指代示例或举例说明。
除非另外限定，否则本文中使用的所有用语(包括技术用语和科学用语)均具有与本申请所属领域普通技术人员的通常理解相同的含义。还应理解的是，用语(例如在常用词典中定义的用语)应被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义一致的含义，并且将不被以理想化或过度形式化意义解释，除非本文中明确如此限定。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
以下对本申请的特征、原理和其他方面进行详细描述。
参见图1和图2，根据本申请示例性实施方式的光学成像系统可包括例如折射结构和折反结构。折射结构和折反结构可沿水平光轴(折射结构E1、E2的光轴)方向由物侧至像侧依序排列。折射结构可包括至少一个光学透镜。折反结构可包括第一面、第二面、第三面和第四面，如图1或图2中所示的面S5、S6、S7以及S8，通过这四个面可以形成折反结构的反射系统和折射系统，其中，反射系统R1可以由第一面、第二面、第三面和第四面构成，可以将光线进行多次反射；折射系统可包括第一折射系统R2和第二折射系统R3，可以将光线进行折射，第一折射系统R2可由第一面S5和第二面S6构成，第二折射系统R3可由第三面S7和第四面S8构成。如图1所示，由第一面S5入射折反结构E3的光线可在折反结构E3内被多次反射，并可由第四面S8出射。
在示例性实施方式中，光学成像系统的折射结构可包括具有光焦度的第一透镜E1和具有光焦度的第二透镜E2。
在示例性实施方式中，折射结构可以是一体式，也可以分为两个透镜，分为两个透镜后，增加了系统的自由度，可以提升系统的性能。
在示例性实施方式中，光学成像系统的折射结构中包含的光学透镜可具有正光焦度，可起到光线会聚的作用，有利于减小进入折反结构的光束口径。
在示例性实施方式中，光学成像系统的折反结构所包含四个面中的至少一个面可具有非旋转对称非球面。折反结构中引入自由曲面(非旋转对称非球面)，可平衡sensor上不同位置的性能。
在示例性实施方式中，光学成像系统的折反结构所包含的第一面、第二面、第三面以及第四面可均具有非旋转对称非球面。
在示例性实施方式中，可通过合理分配光学成像系统的折射结构中光学透镜的材料和折反结构中折反透镜的材料，以校正系统色差。
在示例性实施方式中，结合图1，光学成像系统的折反结构的第一面S5对光线可具有透射作用和反射作用。折反结构的第四面S8对光线可具有透射作用和反射作用。折反结构的第二面S6可为镜面反射面。折反结构的第三面S7可为镜面反射面。
在示例性实施方式中，光线可由折反结构的第一面S5透射进入折反结构，光线在折反结构内可依次经第二面S6、第一面S5、第四面S8以及第三面S7进行四次反射。
在示例性实施方式中，折反结构的第一面S5可对通过第二面S6反射来的入射光线实现全反射。第四面S8可对通过第一面S5反射来的入射光线实现全反射。
在示例性实施方式中，折反结构的第二面S6可对通过第一面S5透射来的入射光线实现镜面反射。第三面S7可对通过第四面S8反射来的入射光线实现镜面反射。
在示例性实施方式中，结合图1，光线可由第一面S5透射进入折反结构E3，并入射到第二面S6，第二面S6对该入射光线实现镜面反射，反射光线进而入射到第一面S5，第一面S5对该入射光线实现全反射，反射光线进而入射到第四面S8，第四面S8对该入射光线亦实现全反射，反射光线进一步入射到第三面S7，第三面S7对该入射光线实现镜面反射，最后反射光线由第四面S8透射出折反结构E3。
在示例性实施方式中，光学成像系统的折反结构可包含四个反射面，通过对光线的四次反射，压缩了系统的高度，可实现长焦模块降高的目的。
在示例性实施方式中，光学成像系统的折反结构包含的四个反射面中，两个可为镜面反射面，两个可实现对光线的全反射。工艺上只需镀两个反射膜，有利于降低镀膜风险。示例性地，第二面S6和第三面S7可镀反射膜，可对光线实现镜面反射；第一面S5和第四面S8可对光线实现全反射。可选地，第一面S5和第四面S8可镀透射膜。
在示例性实施方式中，光学成像系统的折反结构的四个面所构成的反射系统，可使光线转折角度大于5°小于180°。
在示例性实施方式中，光学成像系统折反结构的四个面所构成的反射系统中，光线经由第一面的转折角度α1可满足：5°<α1<180°。通过控制光线经过第一面的转折角，使转折角度接近180°时，第一个反射面的倾角会比较小，从而可降低折反模块的高度。
在示例性实施方式中，光学成像系统折反结构的四个面所构成的反射系统中，光线经由第二面的转折角度α2可满足：5°<α2<180°。通过控制光线经过第二面的转折角，可以使光线在第二面上全反射，使光线无损失地传递到下一个表面。
在示例性实施方式中，光学成像系统折反结构的四个面所构成的反射系统中，光线经由第三面的转折角度α3可满足：5°<α3<180°。通过控制光线经过第三面的转折角，使第三面和第二面平行，光线在第三面上也是全反射，同时，模组高度主要受第一面和第三面影响，控制第三面的偏转，有利于降低模组高度。
在示例性实施方式中，光学成像系统折反结构的四个面所构成的反射系统中，光线经由第四面的转折角度α4可满足：5°<α4<180°。通过控制光线经过第四面的转折角，可控制光线的出射方向，从而可以控制像面的位置和方向，有利于模组中sensor的组装。
在示例性实施方式中，光线通过光学成像系统的折反结构(折反透镜)，可以实现光路的四次反射。
在示例性实施方式中，光线通过光学成像系统的折反结构(折反透镜)，可以实现光路的两次折射。
在示例性实施方式中，光学成像系统的折反结构可以为一体式。一体式的折反结构，可减小面间公差，有利于系统组立。
在示例性实施方式中，本申请的光学成像系统可满足条件式3.0mm<TTL<15.0mm，其中，TTL是光学成像系统中最靠近物侧的光学透镜的物侧面至光学成像系统的成像面沿折射结构的光轴方向的距离。通过控制光学成像系统中最靠近物侧的光学透镜的物侧面至光学成像系统的成像面沿折射结构的光轴方向的距离在该范围，可控制模组的高度，有利于降低长焦模块的高度。进一步地，TTL可以满足3.0mm<TTL<10.0mm。
在示例性实施方式中，本申请的光学成像系统可满足条件式2.0mm<ImgHx<4.0mm以及1.5mm<ImgHy<3.0mm，其中，ImgHx是光学成像系统在第一方向上，即X轴方向上的像高，ImgHy是光学成像系统在第二方向上，即Y轴方向上的像高。通过控制光学成像系统在X轴方向上的像高和光学成像系统在Y轴方向上的像高分别在上述范围，可以使折反结构应用于较大像面，有利于增加结构的适用范围，符合手机大像面的趋势。更具体地，ImgHx和ImgHy可分别满足2.3mm<ImgHx<3.7mm和1.7mm<ImgHy<2.8mm。
在示例性实施方式中，本申请的光学成像系统可满足条件式10.0mm<fx<25.0mm，其中，fx是光学成像系统在X轴方向上的有效焦距。通过控制光学成像系统在X轴方向上的有效焦距的值在该范围，可以使系统满足长焦的特点。更具体地，fx可满足12.0mm<fx<23.0mm。
在示例性实施方式中，本申请的光学成像系统可满足条件式10.0mm<fy<25.0mm，其中，fy是光学成像系统在Y轴方向上的有效焦距。通过控制光学成像系统在Y轴方向上的有效焦距的值在该范围，使系统X方向和Y方向的焦距相同，从而可避免两个方向焦距不同引起拍照效果不佳。更具体地，fy可满足12.0mm<fy<23.0mm。
在示例性实施方式中，本申请的光学成像系统可满足条件式5°<Semi-FOVx<20°以及2°<Semi-FOVy<15°，其中，Semi-FOVx是光学成像系统在X轴方向上的最大半视场角，Semi-FOVy是光学成像系统在Y轴方向上的最大半视场角。通过控制光学成像系统X轴方向的最大半视场角和光学成像系统Y轴方向的最大半视场角分别在上述范围，可以控制系统的焦距，使系统满足长焦的特点。更具体地，Semi-FOVx和Semi-FOVy可分别满足7°<Semi-FOVx<17°和2°<Semi-FOVy<12°。
在示例性实施方式中，本申请的光学成像系统可包括至少一个光阑。光阑可约束光路，控制光强大小。光阑可根据需要设置在适当位置处，例如，可设置在物侧与光学成像系统的折射结构之间，又例如，可设置在光学成像系统的折射结构所包含的两片透镜之间。可选地，上述光学成像系统还可包括用于校正色彩偏差的滤光片和/或用于保护位于成像面上的感光元件的保护玻璃。
根据本申请的上述实施方式的光学成像系统可采用包含折射结构和折反结构的镜头架构，通过合理设置折反结构各面的折转角以及表面类型等使光路折反，可降低长焦模块的高度，且不影响拍照效果，可实现远摄需求。根据本申请的上述实施方式的光学成像系统不仅不会牺牲镜头光圈，还有利于增大光圈，同时，光学成像系统的折反结构中可应用多片自由曲面，可提高系统性能，可满足拍照所需分辨率。因此，根据本申请的上述实施方式可提供一种具有小型化、长焦、大光圈以及良好的拍摄性能等特点的光学成像系统，有利于更好地满足市场的高需求。
下面参照附图进一步描述可适用于上述实施方式的光学成像系统的具体实施例。
实施例1
以下参照图3和图4描述根据本申请实施例1的光学成像系统。图3示出了根据本申请实施例1的光学成像系统的结构示意图。
如图3所示，光学成像系统沿水平光轴由物侧至像侧依序包括：光阑STO、折射结构(包括第一透镜E1和第二透镜E2)、折反结构(包括第三透镜E3)和滤光片E4。
第一透镜E1具有正光焦度，其物侧面S1为凸面，像侧面S2为凹面。第二透镜E2具有负光焦度，其物侧面S3为凸面，像侧面S4为凹面。第三透镜E3为折反透镜，具有S5、S6、S7、S8四个面，这四个面均为自由非球面(非旋转对称非球面)。滤光片E4具有物侧面S9和像侧面S10。光学成像系统具有成像面S11，来自物体的光依序穿过第一透镜E1和第二透镜E2的各表面S1至S4，由第三透镜E3的第一面S5进入第三透镜E3，在第三透镜E3内经第二面S6、第一面S5、第四面S8以及第三面S7中的至少部分表面的多次反射后，由第四面S8射出第三透镜E3，并依序穿过滤光片E4的S9、S10表面后，最终成像在成像面S11上。
表1示出了实施例1的光学成像系统的基本参数，其中，曲率半径和厚度/距离的单位均为毫米(mm)。
Figure BDA0003554197260000061
表1
在实施例1中，第一透镜E1和第二透镜E2的物侧面和像侧面均为旋转对称的非球面，各非球面透镜的面型x可利用但不限于以下非球面公式进行限定：
Figure BDA0003554197260000062
其中，x为非球面沿光轴方向在高度为h的位置时，距非球面顶点的距离矢高；c为非球面的近轴曲率，c＝1/R(即，近轴曲率c为上表1中曲率半径R的倒数)；k为圆锥系数；Ai是非球面第i-th阶的修正系数。下表2-1和表2-2给出了可用于实施例1中各非球面镜面S1至S4的高次项系数A4、A6、A8、A10、A12、A14、A16、A18和A20。
面号 A4 A6 A8 A10 A12
S1 -1.8035E-02 -5.2759E-03 7.3324E-04 5.3726E-05 4.1511E-04
S2 7.2079E-02 -1.3762E-02 2.2063E-03 3.3639E-04 -3.5246E-04
S3 -2.6586E-02 8.0527E-03 -2.8392E-03 1.3739E-03 -8.4007E-04
S4 -4.5682E-02 7.2193E-03 -2.4771E-03 7.9816E-04 -8.1838E-04
表2-1
面号 A14 A16 A18 A20
S1 -2.7208E-04 -3.6239E-05 -8.2425E-05 4.1985E-05
S2 1.3539E-06 8.9649E-05 -7.1377E-05 2.6335E-05
S3 4.8388E-04 -2.4523E-04 1.7977E-04 -9.8108E-05
S4 4.8801E-04 -1.4208E-04 1.6885E-04 -9.3126E-05
表2-2
在实施例1中，第三透镜(折反透镜)E3包含的四个面S5、S6、S7、S8为非旋转对称的非球面，Q2D自由曲面(SPS Q2D)的面型可利用但不限于以下非旋转对称非球面公式进行限定：
Figure BDA0003554197260000071
包括了离轴圆锥基面加上外加的Q-自由多项式偏差，其中带波浪号(～)的变量表示离轴坐标系下的参数。
其中，
Figure BDA0003554197260000072
表示(镜片单元)圆锥基面上的特定坐标原点沿曲面法线方向的总矢高，坐标原点可以在Y-Z平面内基于圆锥基面移动。
Figure BDA0003554197260000073
表示离轴坐标系下，曲面上一点在圆柱坐标系中的坐标。
Figure BDA0003554197260000074
表示离轴坐标系下，曲面上一点在笛卡尔坐标中的坐标，对于给定的
Figure BDA0003554197260000075
Figure BDA0003554197260000076
Figure BDA0003554197260000077
为变量，表示在离轴坐标系下，相对于归一化半径rnorm，增加的非球面偏离中心的径向距离，
Figure BDA0003554197260000078
表示
Figure BDA0003554197260000079
的偏移量，
Figure BDA00035541972600000710
Figure BDA00035541972600000711
为(镜片单元)圆锥基面在如上所述的特定坐标点法线方向上的矢高。
Figure BDA00035541972600000712
表示坐标原点处圆锥基面沿表面法线方向上的矢高的增量偏差。
S5、S6、S7、S8面的多项式系数表(所有项-假定无对称)分别如下表3-1、3-2、3-3和3-4所示。
Figure BDA00035541972600000713
Figure BDA0003554197260000081
表3-1
Figure BDA0003554197260000082
表3-2
Figure BDA0003554197260000083
Figure BDA0003554197260000091
表3-3
Figure BDA0003554197260000092
表3-4
图4示出了实施例1的光学成像系统的RMS光斑直径在第一象限内不同像高位置处的大小情况。图4示出了RMS光斑直径与真实光线像高的关系，其中，X真实光线高度和Y真实光线高度均以毫米(mm)为单位。在图4中，最小的RMS光斑直径为0.0024316mm，最大的RMS光斑直径为0.0057434mm，RMS光斑直径的均值为0.0034589mm，RMS光斑直径的标准差为0.00088583mm。根据图4可知，实施例1所给出的光学成像系统能够实现良好的成像品质。
实施例2
以下参照图5和图6描述根据本申请实施例2的光学成像系统。在本实施例及以下实施例中，为简洁起见，将省略部分与实施例1相似的描述。图5示出了根据本申请实施例2的光学成像系统的结构示意图。
如图5所示，光学成像系统沿水平光轴由物侧至像侧依序包括：第一透镜E1、光阑STO、第二透镜E2、第三透镜(折反透镜)E3和滤光片E4。其中，第一透镜E1和第二透镜E2组成光学成像系统的折射结构，第三透镜(折反透镜)E3为光学成像系统的折反结构。
第一透镜E1具有正光焦度，其物侧面S1为凸面，像侧面S2为凸面。第二透镜E2具有负光焦度，其物侧面S3为凹面，像侧面S4为凸面。第三透镜E3为折反透镜，具有S5、S6、S7、S8四个面，其中，S5、S6、S7三个面为自由非球面(非旋转对称非球面)，S8为球面。滤光片E4具有物侧面S9和像侧面S10。光学成像系统具有成像面S11，来自物体的光依序穿过第一透镜E1和第二透镜E2的各表面S1至S4，由第三透镜E3的第一面S5进入第三透镜E3，在第三透镜E3内经第二面S6、第一面S5、第四面S8以及第三面S7中的至少部分表面的多次反射后，由第四面S8射出第三透镜E3，并依序穿过滤光片E4的S9、S10表面后，最终成像在成像面S11上。
表4示出了实施例2的光学成像系统的基本参数，其中，曲率半径和厚度/距离的单位均为毫米(mm)。表5-1和表5-2示出了可用于实施例2中各非球面镜面S1至S4的高次项系数A4、A6、A8、A10、A12、A14、A16、A18和A20，其中，各非球面面型可由上述实施例1中给出的公式(1)限定。
Figure BDA0003554197260000101
表4
面号 A4 A6 A8 A10 A12
S1 -4.0921E-01 -2.3773E-02 1.3821E-02 4.5838E-03 4.4957E-04
S2 -6.2050E-03 1.4920E-02 1.0286E-02 2.9668E-03 6.6243E-04
S3 9.0030E-01 7.1372E-02 1.9746E-02 6.2634E-03 2.4843E-03
S4 1.9639E-01 9.5140E-04 -6.0718E-04 -4.3579E-04 -7.1715E-05
表5-1
面号 A14 A16 A18 A20
S1 -1.0963E-04 -9.3802E-05 -6.5759E-05 -4.5266E-07
S2 -2.9175E-06 -8.2270E-05 -4.0365E-05 4.1614E-05
S3 9.5796E-04 3.9856E-04 1.3784E-04 6.4555E-05
S4 2.1137E-05 8.5837E-05 5.1402E-05 2.8783E-05
表5-2
在实施例2中，第三透镜(折反透镜)E3包含的三个非旋转对称非球面S5、S6、S7的面型可由上述实施例1中给出的公式(2)限定。S5、S6、S7面的多项式系数表(所有项-假定无对称)分别如下表6-1、6-2和6-3所示。
Figure BDA0003554197260000111
表6-1
Figure BDA0003554197260000112
Figure BDA0003554197260000121
表6-2
Figure BDA0003554197260000122
表6-3
图6示出了实施例2的光学成像系统的RMS光斑直径在第一象限内不同像高位置处的大小情况。图6示出了RMS光斑直径与真实光线像高的关系，其中，X真实光线高度和Y真实光线高度均以毫米(mm)为单位。在图6中，最小的RMS光斑直径为0.0044287mm，最大的RMS光斑直径为0.097696mm，RMS光斑直径的均值为0.020693mm，RMS光斑直径的标准差为0.016159mm。根据图6可知，实施例2所给出的光学成像系统能够实现良好的成像品质。
实施例3
以下参照图7和图8描述根据本申请实施例3的光学成像系统。图7示出了根据本申请实施例3的光学成像系统的结构示意图。
如图7所示，光学成像系统沿水平光轴由物侧至像侧依序包括：光阑STO、折射结构(包括第一透镜E1和第二透镜E2)、折反结构(包括第三透镜E3)和滤光片E4。
第一透镜E1具有正光焦度，其物侧面S1为凸面，像侧面S2为凹面。第二透镜E2具有负光焦度，其物侧面S3为凸面，像侧面S4为凹面。第三透镜E3为折反透镜，具有S5、S6、S7、S8四个面，这四个面均为自由非球面(非旋转对称非球面)。滤光片E4具有物侧面S9和像侧面S10。光学成像系统具有成像面S11，来自物体的光依序穿过第一透镜E1和第二透镜E2的各表面S1至S4，由第三透镜E3的第一面S5进入第三透镜E3，在第三透镜E3内经第二面S6、第一面S5、第四面S8以及第三面S7中的至少部分表面的多次反射后，由第四面S8射出第三透镜E3，并依序穿过滤光片E4的S9、S10表面后，最终成像在成像面S11上。
表7示出了实施例3的光学成像系统的基本参数，其中，曲率半径和厚度/距离的单位均为毫米(mm)。表8-1和表8-2示出了可用于实施例3中各非球面镜面S1至S4的高次项系数A4、A6、A8、A10、A12、A14、A16、A18和A20，其中，各非球面面型可由上述实施例1中给出的公式(1)限定。
Figure BDA0003554197260000131
表7
面号 A4 A6 A8 A10 A12
S1 -3.1518E-02 -2.5671E-03 -2.2172E-04 6.3197E-04 1.6636E-04
S2 4.9715E-02 -8.9906E-03 -4.9117E-05 1.6734E-03 -1.0824E-03
S3 -1.4057E-02 5.3491E-03 -1.4599E-03 7.1515E-04 -5.2183E-04
S4 -1.8642E-02 2.1934E-03 -3.9651E-04 4.9978E-07 -2.0702E-04
表8-1
面号 A14 A16 A18 A20
S1 -1.7799E-04 -1.0529E-04 6.6683E-06 9.8224E-07
S2 3.8015E-04 -8.5928E-05 3.5094E-05 -1.3652E-05
S3 2.8708E-04 -8.7252E-05 -3.0760E-05 1.3228E-05
S4 9.3664E-05 2.1190E-05 -1.2071E-05 5.8345E-06
表8-2
在实施例3中，第三透镜(折反透镜)E3包含的四个非旋转对称非球面S5、S6、S7、S8的面型可由上述实施例1中给出的公式(2)限定。S5、S6、S7、S8面的多项式系数表(所有项-假定无对称)分别如下表9-1、9-2、9-3和9-4所示。
Figure BDA0003554197260000132
Figure BDA0003554197260000141
表9-1
Figure BDA0003554197260000142
表9-2
Figure BDA0003554197260000151
表9-3
Figure BDA0003554197260000152
Figure BDA0003554197260000161
表9-4
图8示出了实施例3的光学成像系统的RMS光斑直径在第一象限内不同像高位置处的大小情况。图8示出了RMS光斑直径与真实光线像高的关系，其中，X真实光线高度和Y真实光线高度均以毫米(mm)为单位。在图8中，最小的RMS光斑直径为0.0017556mm，最大的RMS光斑直径为0.006941mm，RMS光斑直径的均值为0.0031741mm，RMS光斑直径的标准差为0.0010874mm。根据图8可知，实施例3所给出的光学成像系统能够实现良好的成像品质。
此外，实施例1至实施例3中，光学成像系统中最靠近物侧的光学透镜的物侧面至光学成像系统的成像面沿折射结构的光轴方向的距离TTL、光学成像系统在X轴方向上的像高ImgHx、光学成像系统在Y轴方向上的像高ImgHy、光学成像系统在X轴方向的最大半视场角Semi-FOVx、光学成像系统在Y轴方向的最大半视场角Semi-FOVy以及光学成像系统在X轴方向上的有效焦距fx如表10中所示。
参数/实施例 1 2 3
TTL(mm) 5.80 9.40 6.60
ImgHx(mm) 2.72 3.40 3.37
ImgHy(mm) 2.03 2.52 2.47
Semi-FOVx(°) 8.84 12.86 8.84
Semi-FOVy(°) 6.65 2.62 6.65
fx(mm) 17.40 15.17 20.88
表10
本申请还提供一种电子设备，其设置有电子感光元件以成像，其电子感光元件可以是感光耦合元件(Charge Coupled Device，CCD)或互补性氧化金属半导体元件(Complementary Metal Oxide Semiconductor，CMOS)。电子设备可以是诸如数码相机的独立成像设备，也可以是集成有成像模块的诸如手机等移动电子设备。该电子设备装配有以上描述的光学成像系统。如图9所示，为根据本申请示例性实施方式的包含本申请提供的光学成像系统100a的一种电子设备100的示意图。
以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的保护范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离本申请构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (10)

1.光学成像系统，其特征在于，包括折射结构和折反结构，
所述折射结构包括至少一个光学透镜，
所述折反结构包括第一面、第二面、第三面和第四面，其中，所述第一面至所述第四面构成所述折反结构的反射系统，所述第一面和所述第二面构成所述折反结构的第一折射系统，所述第三面和所述第四面构成所述折反结构的第二折射系统；光线由所述第一面入射所述折反结构并在所述折反结构内经多次反射后，由所述第四面出射；并且，
所述第一面至所述第四面中的至少之一具有非旋转对称非球面。
2.根据权利要求1所述的光学成像系统，其特征在于，
所述第一面和所述第四面对所述光线均具有透射作用和反射作用；以及
所述第二面和所述第三面均为镜面反射面。
3.根据权利要求1所述的光学成像系统，其特征在于，所述光线在所述折反结构内依次经所述第二面、所述第一面、所述第四面以及所述第三面进行四次反射。
4.根据权利要求3所述的光学成像系统，其特征在于，
所述第一面对通过所述第二面反射来的入射光线实现全反射；以及
所述第四面对通过所述第一面反射来的入射光线实现全反射。
5.根据权利要求3所述的光学成像系统，其特征在于，
所述第二面对通过所述第一面透射来的入射光线实现镜面反射；以及
所述第三面对通过所述第四面反射来的入射光线实现镜面反射。
6.根据权利要求1所述的光学成像系统，其特征在于，光线经由所述第一面的转折角度α1满足：
5°<α1<180°。
7.根据权利要求1所述的光学成像系统，其特征在于，光线经由所述第二面的转折角度α2满足：
5°<α2<180°。
8.根据权利要求1所述的光学成像系统，其特征在于，光线经由所述第三面的转折角度α3满足：
5°<α3<180°。
9.根据权利要求1所述的光学成像系统，其特征在于，光线经由所述第四面的转折角度α4满足：
5°<α4<180°。
10.一种电子设备，其特征在于，包含权利要求1-9中任一项所述的光学成像系统。
CN202210272455.3A 2022-03-18 2022-03-18 光学成像系统及电子设备 Pending CN114706206A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210272455.3A CN114706206A (zh) 2022-03-18 2022-03-18 光学成像系统及电子设备

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210272455.3A CN114706206A (zh) 2022-03-18 2022-03-18 光学成像系统及电子设备

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN114706206A true CN114706206A (zh) 2022-07-05

Family

ID=82168252

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210272455.3A Pending CN114706206A (zh) 2022-03-18 2022-03-18 光学成像系统及电子设备

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114706206A (zh)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017010023A (ja) * 2015-06-19 2017-01-12 キヤノン株式会社 結像光学系、光学機器および画像投射装置
CN112285885A (zh) * 2020-10-30 2021-01-29 江西晶超光学有限公司 光学成像系统、取像模组及电子装置
US20210096338A1 (en) * 2019-09-27 2021-04-01 Apple Inc. Freeform Folded Optical System

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017010023A (ja) * 2015-06-19 2017-01-12 キヤノン株式会社 結像光学系、光学機器および画像投射装置
US20210096338A1 (en) * 2019-09-27 2021-04-01 Apple Inc. Freeform Folded Optical System
CN112285885A (zh) * 2020-10-30 2021-01-29 江西晶超光学有限公司 光学成像系统、取像模组及电子装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111308688A (zh) 透镜系统、成像模组及电子装置
CN110376716B (zh) 一种近距离成像用微型成像镜头
CN116909004B (zh) 一种基于自由曲面离轴四反的红外探测光学系统
CN110794556B (zh) 广角镜头及全景摄像系统
CN114137690B (zh) 光学镜头、摄像模组及电子设备
CN110927940B (zh) 摄像装置
CN216901127U (zh) 光学成像系统及电子设备
CN114488477B (zh) 光学系统、镜头模组和电子设备
CN114706206A (zh) 光学成像系统及电子设备
CN113484997A (zh) 光学镜头、摄像模组及电子设备
CN211318867U (zh) 摄像装置
CN114002832A (zh) 光学系统、镜头模组和电子设备
CN109946823B (zh) 光学成像镜头
CN216901122U (zh) 光学成像镜头及电子设备
CN112904537A (zh) 一种光学摄像镜头
CN112882188A (zh) 摄像装置
CN113341535A (zh) 广角镜头、取像装置及电子装置
CN211786352U (zh) 透镜系统、成像模组及电子装置
KR101896399B1 (ko) 소형 광각 렌즈 시스템
CN217213307U (zh) 光学成像镜头
CN219143185U (zh) 光学成像镜头
CN219285486U (zh) 光学成像镜头
CN220626778U (zh) 虚拟现实模组
CN219162465U (zh) 光学成像镜头
CN114706193B (zh) 光学成像镜头

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