CN207718067U - 一种高像素光学系统 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种高像素的光学系统，沿光轴方向从物面一侧至像面一侧依次设置有第一透镜组、孔径光阑、第二透镜组和像面，所述第一透镜组具有负光焦度且位置可沿着光轴方向移动，所述第二透镜组具有正光焦度且位置可以沿着光轴方向移动；所述第一透镜组由第一到第三透镜组成，所述第二透镜组有第四到第十一透镜组成。本申请的一种高像素的光学系统可以实现像素1200万，最短焦焦距fW≤4mm；最长焦焦距fT≥17.5mm；最短焦光圈F#W≤1.4；最长焦光圈F#T≥3.1；光学系统总长TTL≤90.5mm最短光学后焦BFL≥9.0系统成像面1/1.8”，该系统可广泛运用于安防、无人驾驶、无人机、车载系统等超高像素需求领域。
Description
技术领域
本申请涉及一种光学系统，特别是涉及一种高像素光学系统。
背景技术
当面光学成像技术发展日新月异，从上世纪90年代末的三四十万像素的VGA等级，经过本世纪初的百万像素、五六年前的两三百像素等级，再到现在的六百万像素、甚至4K及八百万像素等级，可以看出其发展规律都是往高端像素不断发展；
另一方面，芯片技术最高现在已普遍可达千万像素；不管是手机行业、数码单反行业、车载行业或者无人机行业，高端产品基本都是千万像素以上的成像需求；而目前安防行业，由其特殊的产品尺寸及运用需求，市面上很少有千万像素等级的镜头产品来匹配其相应的八百万以上的芯片需求；定焦产品较少更何况是变焦产品；
出于上述考虑，本实用新型特意设计出一种超高像素的光学系统，为满足像素需求，该系统运用了当前光学技术上较为超前的方法：自由曲面中的非球面技术。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种高像素光学系统，以克服现有技术中的不足。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
本申请实施例公开一种一种高像素的光学系统，沿光轴方向从物面一侧至像面一侧依次设置有第一透镜组、孔径光阑、第二透镜组和像面，所述第一透镜组具有负光焦度且位置可沿着光轴方向移动，所述第二透镜组具有正光焦度且位置可以沿着光轴方向移动；所述第一透镜组由第一到第三透镜组成，所述第二透镜组有第四到第十一透镜组成；所述第一透镜为平凹型负透镜，所述第二透镜为双凹型负透镜，所述第三透镜为弯月型正透镜，所述第四透镜为自由光学曲面正透镜且其表面为非球面，所述第五透镜为双凸型正透镜，所述第六透镜为双凹型负透镜，所述第七透镜为双凸型正透镜，所述第八透镜为弯月形负透镜，所述第九透镜为双凸型正透镜，所述第十透镜为双凹型负透镜，所述第十一透镜为弯月型正透镜。
优选的，所述光学系统满足以下条件式：
【条件式1】
-14≤f第一≤-12；
【条件式2】
16≤f第二≤18；
其中：f第一为第一透镜组的焦距，f第二为第二透镜组的焦距。
优选的，所述第二透镜与第三透镜组成第一胶合透镜,所述第六透镜与第七透镜组成第二胶合透镜，所述第八透镜与第九透镜组成第三胶合透镜；所述光学系统满足以下条件式：
【条件式3】
-110≤f1D≤-100；
【条件式4】
-100≤f2D≤-90；
【条件式5】
70≤f3D≤80；
【条件式6】
f1D≤f2D≤f3D；
其中：f1D为第一胶合透镜焦距，f2D为第二胶合透镜焦距，f3D为第三胶合透镜焦距。
进一步的，所述第一透镜与所述第一胶合透镜的光学间距为8.05mm，所述第四透镜和第五透镜的光学间距为0.13mm，所述第五透镜和第二胶合透镜的光学间距为0.13mm，所述第二胶合透镜和所述第三胶合透镜的光学间距为 0.13mm，所述第二胶合透镜和所述第十透镜的光学间距为0.22mm，所述第十透镜和所述第十一透镜的光学间距为0.24mm，所述第一胶合透镜和所述孔径光阑的间距大于等于24mm且小于等于25mm，所述孔径光阑与所述第四透镜的光学距离大于等于14mm且小于等于14.5mm。
优选的，所述第三透镜、第四透镜和第九透镜由超低色散玻璃材质制成，所述第九透镜光学阿贝系数大于80；所述第五透镜和第十透镜由高折射率玻璃材质制成；所述光学系统满足一下条件式：
【条件式7】
70≤Vd3＝Vd4≤Vd9≤85；
【条件式8】
1.85≤Nd5＝Nd10≤1.90；
其中：Vd3为第三透镜玻璃阿贝系数；Vd4为第四透镜玻璃阿贝系数，Vd9为第九透镜玻璃阿贝系数，Nd5表示第五透镜玻璃折射率，Nd10表示第十透镜玻璃折射率。
优选的，所述孔径光阑的最大开孔大小固定不变，其相对孔径(F#)满足条件式9：
【条件式9】
F#＝D/f；
其中：D为光学光学系统入瞳直径，f为光学系统焦距。
优选的，所述光学系统满足条件式10:
【条件式10】
2.0≤F#T/F#W≤2.5
其中：F#T为光学系统最长焦时对应的相对孔径值，F#W为光学系统最短焦时对应的相对孔径值。
优选的，所述第四透镜的偶次非球面系数最高达偶次12项，所述第四透镜的非球面系数满足条件式10：
【条件式11】
其中C为基准曲率，K为conic系数；a1为零。
优选的，所述光学系统满足条件式12：
【条件式12】
0.2≤fW/fT≤0.3
其中fW为光学系统最短焦时对应的光学焦距，fT为光学系统最长焦时对应的光学焦距。
优选的，所述光学系统满足：
其中：f代表透镜的光学焦距值；R代表透镜两个表面的基准曲率值；Vd 代表透镜的阿贝系数值；Nd代表透镜的光学折射率值。
与现有技术相比，本申请的一种高像素的光学系统可以实现像素1200万，最短焦焦距fW≤4mm；最长焦焦距fT≥17.5mm；最短焦光圈F#W≤1.4；最长焦光圈F#T≥3.1；光学系统总长TTL≤90.5mm最短光学后焦BFL≥9.0系统成像面 1/1.8”，该系统可广泛运用于安防、无人驾驶、无人机、车载系统等超高像素需求领域。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型具体实施例中高像素光学系统短焦示意图
图2为本实用新型具体实施例中高像素光学系统长焦示意图
图3为本实用新型具体实施例中高像素光学系统短焦像差示意图
图4为本实用新型具体实施例中高像素光学系统长焦像差示意图
图5为本实用新型具体实施例中高像素光学系统短焦场曲及畸变示意图
图6为本实用新型具体实施例中高像素光学系统长焦场曲及畸变示意图
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行详细的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
结合图1所示一种高像素的光学系统，沿光轴方向从物面一侧至像面一侧依次设置有第一透镜组、孔径光阑13、第二透镜组和像面12，第一透镜组具有负光焦度且位置可沿着光轴方向移动，第二透镜组具有正光焦度且位置可以沿着光轴方向移动；第一透镜组由第一1到第三透镜3组成，第二透镜组有第四4到第十一11透镜组成；第一透镜1为平凹型负透镜，第二透镜2 为双凹型负透镜，第三透镜3为弯月型正透镜，第四透镜4为自由光学曲面正透镜且其表面为非球面，第五透镜5为双凸型正透镜，第六透镜6为双凹型负透镜，第七透镜7为双凸型正透镜，第八透镜8为弯月形负透镜，第九透镜9为双凸型正透镜，第十透镜10为双凹型负透镜，第十一透镜11为弯月型正透镜。
在该技术方案中，光学系统采用偶次阶系数非球面技术；且材质并非常规塑胶而是耐温性较好的光学玻璃材质；普通光学塑胶材质，如E48R、OKP4、 APL系列等材质，其折射率、曲率半径、厚度等关键的光学参数会随温度发生显著变化，因此其耐温性能较低；而玻璃材质则恰恰弥补这一缺憾；因此本专利采用玻璃材质非球面透镜，可以进一步保证光学最佳焦面不会随温度变化而变化
优选的，光学系统满足以下条件式：
【条件式1】
-14≤f第一≤-12；
【条件式2】
16≤f第二≤18；
其中：f第一为第一透镜组的焦距，f第二为第二透镜组的焦距。
优选的，第二透镜2与第三透镜3组成第一胶合透镜,第六透镜6与第七透镜7组成第二胶合透镜，第八透镜8与第九透镜9组成第三胶合透镜；光学系统满足以下条件式：
【条件式3】
-110≤f1D≤-100；
【条件式4】
-100≤f2D≤-90；
【条件式5】
70≤f3D≤80；
【条件式6】
f1D≤f2D≤f3D；
其中：f1D为第一胶合透镜焦距，f2D为第二胶合透镜焦距，f3D为第三胶合透镜焦距。
进一步的，第一透镜1与第一胶合透镜的光学间距为8.05mm，第四透镜 7和第五透镜5的光学间距为0.13mm，第五透镜5和第二胶合透镜的光学间距为0.13mm，第二胶合透镜和第三胶合透镜的光学间距为0.13mm，第二胶合透镜和第十透镜10的光学间距为0.22mm，第十透镜10和第十一透镜11 的光学间距为0.24mm，第一胶合透镜和孔径光阑13的间距大于等于24mm 且小于等于25mm，孔径光阑13与第四透镜4的光学距离大于等于14mm且小于等于14.5mm。
优选的，第三透镜3、第四透镜4和第九透镜9由超低色散玻璃材质制成，第九透镜9光学阿贝系数大于80；第五透镜5和第十透镜10由高折射率玻璃材质制成；光学系统满足一下条件式：
【条件式7】
70≤Vd3＝Vd4≤Vd9≤85；
【条件式8】
1.85≤Nd5＝Nd10≤1.90；
其中：Vd3为第三透镜玻璃阿贝系数；Vd4为第四透镜玻璃阿贝系数，Vd9为第九透镜玻璃阿贝系数，Nd5表示第五透镜玻璃折射率，Nd10表示第十透镜玻璃折射率。
优选的，孔径光阑13的最大开孔大小固定不变，其相对孔径(F#)满足条件式9：
【条件式9】
F#＝D/f；
其中：D为光学光学系统入瞳直径，f为光学系统焦距。
优选的，光学系统满足条件式10:
【条件式10】
2.0≤F#T/F#W≤2.5
其中：F#T为光学系统最长焦时对应的相对孔径值，F#W为光学系统最短焦时对应的相对孔径值。
优选的，第四透镜4的偶次非球面系数最高达偶次12项，第四透镜4的非球面系数满足条件式10：
【条件式11】
其中C为基准曲率，K为conic系数；a1为零。
在该技术方案中：光学相关非球面系数如下表所示：
| Surface 1 | Surface 2 | |
| Radius | 38.55400 | 80.533 |
| K | 38.851980 | 26.57801 |
| a1 | 0 | 0 |
| a2 | -8.597500E-03 | -1.48400E-03 |
| a3 | -7.5086000E-04 | -5.4555400E-05 |
| a4 | -3.02100E-005 | -6.3263100E-06 |
| a5 | 7.52716000E-06 | 8.5367800E-07 |
| a6 | -8.361500E-011 | -7.235600E-015 |
| a7 | 0 | 0 |
| a8 | 0 | 0 |
第四透镜4的偶次非球面系数最高偶次项数为12，因此a7、a8均为0。
优选的，光学系统满足条件式12：
【条件式12】
0.2≤fW/fT≤0.3
其中fW为光学系统最短焦时对应的光学焦距，fT为光学系统最长焦时对应的光学焦距。
在该技术方案中，通过第一透镜组与第二透镜组之间的移动，实现系统焦距发生变化；且为了保证在变焦过程中成像聚焦的清晰度，第一透镜组与第二透镜组之间的相对位置是严格意义上的一一对应关系。
优选的，光学系统满足：
其中：f代表透镜的光学焦距值；R代表透镜两个表面的基准曲率值；Vd 代表透镜的阿贝系数值；Nd代表透镜的光学折射率值。
图3、图3、图4、图5和图6所示为本实用新型具体实施例中高像素光学系统长焦和短焦像差示意图、胶场曲及畸变示意图示意图
综上所述，本申请的一种高像素的光学系统可以实现像素1200万，最短焦焦距fW≤4mm；最长焦焦距fT≥17.5mm；最短焦光圈F#W≤1.4；最长焦光圈 F#T≥3.1；光学系统总长TTL≤90.5mm最短光学后焦BFL≥9.0系统成像面 1/1.8”，该系统可广泛运用于安防、无人驾驶、无人机、车载系统等超高像素需求领域。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅是本申请的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。
Claims (10)
1.一种高像素的光学系统，其特征在于：沿光轴方向从物面一侧至像面一侧依次设置有第一透镜组、孔径光阑、第二透镜组和像面，所述第一透镜组具有负光焦度且位置可沿着光轴方向移动，所述第二透镜组具有正光焦度且位置可以沿着光轴方向移动；所述第一透镜组由第一到第三透镜组成，所述第二透镜组有第四到第十一透镜组成；所述第一透镜为平凹型负透镜，所述第二透镜为双凹型负透镜，所述第三透镜为弯月型正透镜，所述第四透镜为自由光学曲面正透镜且其表面为非球面，所述第五透镜为双凸型正透镜，所述第六透镜为双凹型负透镜，所述第七透镜为双凸型正透镜，所述第八透镜为弯月形负透镜，所述第九透镜为双凸型正透镜，所述第十透镜为双凹型负透镜，所述第十一透镜为弯月型正透镜。
2.根据权利要求1所述的一种高像素的光学系统，其特征在于：所述光学系统满足以下条件式：
【条件式1】
-14≤f第一≤-12；
【条件式2】
16≤f第二≤18；
其中：f第一为第一透镜组的焦距，f第二为第二透镜组的焦距。
3.根据权利要求1所述的一种高像素的光学系统，其特征在于：所述第二透镜与第三透镜组成第一胶合透镜,所述第六透镜与第七透镜组成第二胶合透镜，所述第八透镜与第九透镜组成第三胶合透镜；所述光学系统满足以下条件式：
【条件式3】
-110≤f1D≤-100；
【条件式4】
-100≤f2D≤-90；
【条件式5】
70≤f3D≤80；
【条件式6】
f1D≤f2D≤f3D；
其中：f1D为第一胶合透镜焦距，f2D为第二胶合透镜焦距，f3D为第三胶合透镜焦距。
4.根据权利要求3所述的一种高像素的光学系统，其特征在于：所述第一透镜与所述第一胶合透镜的光学间距为8.05mm，所述第四透镜和第五透镜的光学间距为0.13mm，所述第五透镜和第二胶合透镜的光学间距为0.13mm，所述第二胶合透镜和所述第三胶合透镜的光学间距为0.13mm，所述第二胶合透镜和所述第十透镜的光学间距为0.22mm，所述第十透镜和所述第十一透镜的光学间距为0.24mm，所述第一胶合透镜和所述孔径光阑的间距大于等于24mm且小于等于25mm，所述孔径光阑与所述第四透镜的光学距离大于等于14mm且小于等于14.5mm。
5.根据权利要求1所述的一种高像素的光学系统，其特征在于：所述第三透镜、第四透镜和第九透镜由超低色散玻璃材质制成，所述第九透镜光学阿贝系数大于80；所述第五透镜和第十透镜由高折射率玻璃材质制成；所述光学系统满足一下条件式：
【条件式7】
70≤Vd3＝Vd4≤Vd9≤85；
【条件式8】
1.85≤Nd5＝Nd10≤1.90；
其中：Vd3为第三透镜玻璃阿贝系数；Vd4为第四透镜玻璃阿贝系数，Vd9为第九透镜玻璃阿贝系数，Nd5表示第五透镜玻璃折射率，Nd10表示第十透镜玻璃折射率。
6.根据权利要求1所述的一种高像素的光学系统，其特征在于：所述孔径光阑的最大开孔大小固定不变，其相对孔径F#满足条件式9：
【条件式9】
F#＝D/f；
其中：D为光学光学系统入瞳直径，f为光学系统焦距。
7.根据权利要求5所述的一种高像素的光学系统，其特征在于：所述光学系统满足条件式10:
【条件式10】
2.0≤F#T/F#W≤2.5
其中：F#T为光学系统最长焦时对应的相对孔径值，F#W为光学系统最短焦时对应的相对孔径值。
8.根据权利要求1所述的一种高像素的光学系统，其特征在于：所述第四透镜的偶次非球面系数最高达偶次12项，所述第四透镜的非球面系数满足条件式10：
【条件式11】
其中C为基准曲率，K为conic系数；a1为零。
9.根据权利要求1所述的一种高像素的光学系统，其特征在于：所述光学系统满足条件式12：
【条件式12】
0.2≤fW/fT≤0.3
其中fW为光学系统最短焦时对应的光学焦距，fT为光学系统最长焦时对应的光学焦距。
10.根据权利要求1所述的一种高像素的光学系统，其特征在于：所述光学系统满足：
其中：f代表透镜的光学焦距值；R代表透镜两个表面的基准曲率值；Vd代表透镜的阿贝系数值；Nd代表透镜的光学折射率值。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201721624999.2U CN207718067U (zh) | 2017-11-29 | 2017-11-29 | 一种高像素光学系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201721624999.2U CN207718067U (zh) | 2017-11-29 | 2017-11-29 | 一种高像素光学系统 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN207718067U true CN207718067U (zh) | 2018-08-10 |
Family
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201721624999.2U Active CN207718067U (zh) | 2017-11-29 | 2017-11-29 | 一种高像素光学系统 |
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|---|---|
| CN (1) | CN207718067U (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| CN109143525A (zh) * | 2018-10-31 | 2019-01-04 | 福建福光股份有限公司 | 一种宽光谱低畸变光学无热化镜头及其使用方法 |
| CN109284646A (zh) * | 2018-09-26 | 2019-01-29 | 苏州莱能士光电科技股份有限公司 | 一种光学指引对焦系统 |
| CN114647068A (zh) * | 2022-03-24 | 2022-06-21 | 杭州海康威视数字技术股份有限公司 | 光学系统 |
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2017
- 2017-11-29 CN CN201721624999.2U patent/CN207718067U/zh active Active
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109284646A (zh) * | 2018-09-26 | 2019-01-29 | 苏州莱能士光电科技股份有限公司 | 一种光学指引对焦系统 |
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| CN109143525A (zh) * | 2018-10-31 | 2019-01-04 | 福建福光股份有限公司 | 一种宽光谱低畸变光学无热化镜头及其使用方法 |
| CN109143525B (zh) * | 2018-10-31 | 2023-09-19 | 福建福光股份有限公司 | 一种宽光谱低畸变光学无热化镜头及其使用方法 |
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