CN214151198U - 光学系统、取像装置及电子装置 - Google Patents
光学系统、取像装置及电子装置 Download PDFInfo
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Abstract
本申请提供一种光学系统、取像装置及电子装置。光学系统沿着光轴由物侧至像侧依序包括:第一透镜,具有正屈折力,其物侧面于近光轴处为凸面;第二透镜,具有负屈折力,其物侧面于近光轴处为凸面,其像侧面于近光轴处为凹面;第三透镜,具有屈折力;第四透镜,具有屈折力,其像侧面于近光轴处为凸面;第五透镜,具有负屈折力;第六透镜,具有正屈折力,其像侧面于近光轴处为凸面;以及第七透镜,具有负屈折力,其物侧面于近光轴处为凹面,其像侧面于近光轴处为凹面,第七透镜的物侧面与像侧面均为非球面,且其物侧面与像侧面中至少一个表面设置有至少一个反曲点。上述光学系统在满足特定关系时能够在实现大像面、高解析力以及小型化方面取得平衡。
Description
技术领域
本实用新型涉及光学成像技术领域,特别是涉及一种光学系统、取像装置及电子装置。
背景技术
目前,高像素摄像功能已经成为了当下便携设备的标配,并且已经出现了高达一亿像素的感光芯片,从而为拍摄超高像质的画面提供了可能。该类感光芯片的特点是对角线长度非常大,像元的尺寸更小、数目更多。
然而,传统光学镜头的像面较小,解析力也不十分突出,因此较难满足该类感光芯片的适配需求。
实用新型内容
基于此,有必要针对传统的光学镜头像面小、解析力不高,难以适配超高像素感光芯片的问题,提供一种改进的光学系统。
一种光学系统,所述光学系统沿着光轴由物侧至像侧依序包括:
第一透镜,具有正屈折力,其物侧面于近光轴处为凸面;
第二透镜,具有负屈折力,其物侧面于近光轴处为凸面,其像侧面于近光轴处为凹面;
第三透镜,具有屈折力;
第四透镜,具有屈折力,其像侧面于近光轴处为凸面;
第五透镜,具有负屈折力;
第六透镜,具有正屈折力,其像侧面于近光轴处为凸面;以及,
第七透镜,具有负屈折力,其物侧面于近光轴处为凹面,其像侧面于近光轴处为凹面,所述第七透镜的物侧面与像侧面均为非球面,且其物侧面与像侧面中至少一个表面设置有至少一个反曲点;
所述光学系统满足下列关系式:
0.26<(CT1+CT2+CT3+CT4)/TTL<0.29;
其中,CT1表示所述第一透镜在光轴上的厚度,CT2表示所述第二透镜在光轴上的厚度, CT3表示所述第三透镜在光轴上的厚度,CT4表示所述第四透镜在光轴上的厚度,TTL表示所述第一透镜的物侧面至所述光学系统的成像面在光轴上的距离。
上述光学系统,通过选取合适数量的透镜并合理分配各透镜的屈折力和面型能够具备较大的像面,同时可以增强镜头的成像解析能力并有效修正像差,保证图像的成像品质;另外在满足上述关系时,可以合理设置前透镜组的厚度从而方便透镜的成型和组装,降低镜头的制造难度,同时也有利于合理分配透镜间的间距,使光学系统的透镜结构更加紧凑,实现系统的小型化。
在其中一个实施例中,所述光学系统中至少三片透镜的d光阿贝数低于30。
在满足上述关系时,通过设置高折射率(即低阿贝数)透镜可以增强系统的光线收集能力,从而有助于光线会聚入系统并聚焦至成像面,保证系统的视角和像面亮度,同时通过设置低折射率(即高阿贝数)透镜第有利于降低系统色散,从而减少色差,提升图像的成像品质。
在其中一个实施例中,所述光学系统满足下列关系式:ImgH≥6.34mm;其中,ImgH表示所述光学系统的最大视场角所对应的像高的一半。
在满足上述关系时,可实现大尺寸像面,从而确保上述光学系统能够匹配感光面积超大的芯片,保证镜头的高像素成像效果,同时也能增加单个像素点对应的感光面积,满足更大光通量的适配需求,提升弱光照下的成像质量。
在其中一个实施例中,所述光学系统满足下列关系式:f/EPD≤1.85;其中,f表示所述光学系统的有效焦距,EPD表示所述光学系统的入瞳直径。
在满足上述关系时,可以合理配置光学系统的有效焦距和入瞳直径,并通过光阑前置可以确保系统具有足够的进光量,提升系统在暗光环境下的拍摄效果;除此之外,光圈增大也有利于缩小艾利斑的尺寸,从而可具备更高的解像力极限,满足超高像素光学系统的设计需求。
在其中一个实施例中,所述光学系统满足下列关系式:TTL/ImgH≤1.404;其中,ImgH 表示所述光学系统的最大视场角所对应的像高的一半。
ImgH决定了感光芯片的大小,ImgH越大,光学系统可支持的感光芯片的尺寸越大,从而在满足上述关系时,可合理增大ImgH,从而方便系统适配至高像素的感光芯片,同时也有利于适当减小TTL,以压缩整个光学系统的长度,保持系统结构紧凑。
在其中一个实施例中,所述光学系统满足下列关系式:1.2<TTL/f<1.3;其中,f表示所述光学系统的有效焦距。
在满足上述关系时,可以合理配置光学系统的总长和有效焦距,从而有利于光学系统在获得长焦特性的前提下实现小型化。
在其中一个实施例中,所述光学系统满足下列关系式:|f/f4|≤1.2;其中,f表示所述光学系统的有效焦距,f4表示所述第四透镜的有效焦距。
在满足上述关系时,可以合理配置光学系统的有效焦距和第四透镜的有效焦距,从而有利于第四透镜提供适当的正屈折力或负屈折力,进而调整系统的整体屈折力,与前第一透镜、第二透镜以及第三透镜形成类对称结构,平衡前透镜组产生的畸变,避免折射率过大带来的高阶像差。
在其中一个实施例中,所述光学系统满足下列关系式:0.2<|f6/RS11|<0.9;其中,f6 表示所述第六透镜的有效焦距,RS11表示所述第六透镜的物侧面于光轴处的曲率半径。
在满足上述关系时,有利于合理配置第六透镜的有效焦距以及第六透镜物侧面于光轴处的曲率半径,从而能够有效改善前透镜组产生的像差,提升光学系统的解像能力。
在其中一个实施例中,所述光学系统满足下列关系式:1.6<∑CT/∑AT<2.2;其中,∑ CT表示所述光学系统中各透镜在光轴上的厚度之和,∑AT表示所述光学系统中各相邻透镜在光轴上的空气间隔之和。
在满足上述关系时,可以合理设置∑CT和∑AT在光学系统中所占的比例,从而能使光线在传递过程中在各个镜面上实现平滑过渡,有助于提升光学系统的成像品质。
在其中一个实施例中,所述光学系统满足下列关系式:0.07<BF/TTL<0.12;其中,BF 表示所述第七透镜的像侧面至所述光学系统的成像面在光轴方向上的最小距离。
在满足上述关系时,有利于合理设置光学系统的光学后焦和系统总长,从而有利于镜头模组的组装,同时也有利于降低成像面上边缘区域的主光线入射角,提高像面的相对照度,进而提升成像品质。
在其中一个实施例中,所述光学系统满足下列关系式:
0.35<|SAG72|/RS14<0.65;其中,SAG72表示所述第七透镜的像侧面与光轴的交点至所述第七透镜的像侧面最大有效口径处在光轴方向上的距离,RS14表示所述第七透镜的像侧面于光轴处的曲率半径。
在满足上述关系时,可以合理配置第七透镜的像侧面矢高以及第七透镜的像侧面于光轴处的曲率半径,从而有利于降低透镜的结构复杂度,提高生产良率,同时也有利于降低系统的高阶像差。
本申请还提供一种取像装置。
一种取像装置,包括如前所述的光学系统以及感光元件,所述感光元件设于所述光学系统的像侧。
上述取像装置,利用前述的光学系统能够适配超大感光面积的感光元件,从而拍摄得到明亮且像素高的图像,同时取像装置还具有小型化的结构特点,方便适配至如手机、平板等尺寸受限的装置,更好地满足市场需求。
本申请还提供一种电子装置,包括壳体以及如前所述的取像装置,所述取像装置安装在所述壳体上。
上述电子装置,具有轻量化的特点,且利用前述的取像装置能够实现超高像素的景物拍摄效果,有利于提升用户的拍摄体验。
附图说明
图1示出了本申请实施例1的光学系统的结构示意图;
图2分别示出了实施例1的光学系统的纵向球差曲线图、像散曲线图以及畸变曲线图;
图3示出了本申请实施例2的光学系统的结构示意图;
图4分别示出了实施例2的光学系统的纵向球差曲线图、像散曲线图以及畸变曲线图;
图5示出了本申请实施例3的光学系统的结构示意图;
图6分别示出了实施例3的光学系统的纵向球差曲线图、像散曲线图以及畸变曲线图;
图7示出了本申请实施例4的光学系统的结构示意图;
图8分别示出了实施例4的光学系统的纵向球差曲线图、像散曲线图以及畸变曲线图;
图9示出了本申请实施例5的光学系统的结构示意图;
图10分别示出了实施例5的光学系统的纵向球差曲线图、像散曲线图以及畸变曲线图;
图11示出了本申请一实施例的取像装置的示意图;
图12示出了本申请一实施例的应用取像装置的电子装置的示意图。
具体实施方式
为了便于理解本实用新型,下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的优选实施方式。但是,本实用新型可以以许多不同的形式来实现,并不限于本文所描述的实施方式。相反的,提供这些实施方式的目的是为了对本实用新型的公开内容理解得更加透彻全面。
需要说明的是,当元件被称为“固定于”另一个元件,它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件,它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”、“上”、“下”、“前”、“后”、“周向”以及类似的表述是基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本实用新型和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本实用新型的限制。
除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
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。为了便于说明,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。
在本说明书中,物体相对于光学元件所处的一侧空间称为该光学元件的物侧,对应的,物体所成的像相对于光学元件所处的一侧空间称为该光学元件的像侧。每个透镜中最靠近物体的表面称为物侧面,每个透镜中最靠近成像面的表面称为像侧面。并定义物侧至像侧为距离的正向。
另外,在下文的描述中,若出现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近光轴处为凸面;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近光轴处为凹面。此处近光轴处是指光轴附近的区域。具体的,透镜表面区域的凹凸系以平行通过该区域的光线与光轴的交点在像侧或物侧来判定。举例言之,当平行光线通过该区域后,光线会朝像侧聚焦且与光轴的交点位于像侧,则该区域为凸面;反之,若光线通过该区域后,光线发散且光线的延伸线与光轴的交点在物侧,则该区域为凹面。另外,透镜包括光轴附近区域、圆周附近区域以及用于固定透镜的延伸部。理想的情况下,成像光线并不会通过延伸部,因此可以将光轴附近区域至圆周附近区域的区域范围定义为透镜的有效口径范围。下述实施例为求附图简洁均省略了部分的延伸部。进一步的,判定光轴附近区域、圆周附近区域或多个区域的范围的方法如下:
首先定义一中心点为该透镜表面上与光轴的一交点,自该中心点至透镜有效口径范围边界的距离为透镜的有效半口径,而一反曲点是位于该透镜表面上且并非位于光轴上的一点,通过反曲点的一切线与光轴垂直(即该透镜表面上反曲点两侧的面型相反)。如果透镜的径向上自中心点向外有数个反曲点,则依序为第一反曲点、第二反曲点,而透镜有效口径范围内距中心点最远的反曲点为第N反曲点。定义中心点和第一反曲点之间的范围为光轴附近区域,第N反曲点径向上向外的区域为圆周附近区域,第一反曲点至第N反曲点之间的区域依各反曲点分为不同的区域;若透镜表面上无反曲点,该光轴附近的区域定义为有效半口径的 0~50%对应的区域,圆周附近区域定义为有效半口径的50%~100%对应的区域。
以下将对本申请的特征、原理和其他方面进行详细描述。
请一并参阅图1、图3、图5、图7及图9,本申请提供一种具备大像面和高解析力的光学系统。该光学系统包括第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜以及第七透镜,该七片透镜自第一透镜至第七透镜沿着光轴从物侧至像侧依序排列,光学系统的成像面位于第七透镜的像侧。详细的,该七片透镜非接合,即任意两个相邻透镜之间均具有一间距。由于接合透镜的制程较非接合透镜复杂,特别在两透镜的接合面需拥有高准度的曲面(如非球面),以便达到两透镜接合时的高密合度,且在接合的过程中,也可能因偏位而造成密合度不佳,影响整体光学成像品质。因此,本实用新型光学系统中的七片透镜为非接合透镜,可有效改善接合透镜所产生的问题。
具体的,第一透镜具有正屈折力,有利于光线会聚入系统并聚焦至成像面,同时也有助于缩短系统总长,实现系统的小型化。进一步的,第一透镜物侧面于近光轴处为凸面,有助于增强第一透镜提供的正屈折力。
第二透镜具有负屈折力,有助于修正第一透镜产生的球差,并可进一步扩大光学系统的视场角。进一步的,第二透镜的物侧面于近光轴处为凸面,像侧面于近光轴处为凹面,有助于防止对第一透镜的球差和色差校正过度。
第三透镜具有屈折力,当第三透镜具有正屈折力时,可帮助第一透镜分担部分的正屈折力,避免第一透镜过度弯曲,使相邻的透镜面型更加匹配,进一步缩短系统总长,当第三透镜具有负屈折力时,有助于光学系统进一步扩散光线,使光线走势更为平滑地进入下面的透镜,进而减少高阶像差的产生。
第四透镜具有屈折力,可有效平衡前面透镜组的屈折力,进而改善前第一透镜、第二透镜和第三透镜产生的畸变,同时也有助于减少透镜折射率过大带来的高阶像差。进一步的,第四透镜像侧面于近光轴处为凸面,有利于光线聚焦,进而可缩短系统总长,保证系统的小型化。
第五透镜具有负屈折力,可对前面透镜组出射的光线进行扩束,并且适当的负屈折力有助于光线的平滑过渡,从而进一步提升成像品质。
第六透镜具有正屈折力,可有效改善前面透镜组产生像差,提升光学系统的解析力,且第六透镜的像侧面于近光轴处为凸面,有助于增强第六透镜提供的正屈折力,以更好地校正前面透镜组产生的色像差。
第七透镜具有负屈折力,有助于修正系统像差,同时也有利于调整系统的光学后焦,进而可为感光芯片提供足够的匹配空间,方便感光芯片的组装和调整,以更好地实现主光线在感光芯片上的入射角匹配,提升系统的成像品质。进一步的,第七透镜的物侧面于近光轴处为凹面,像侧面于近光轴处为凹面,有助于进一步增强第七透镜提供的负屈折力,并适当增大系统的光学后焦。
进一步的,第七透镜的物侧面与像侧面均为非球面。非球面透镜的特点是:从透镜中心到透镜周边,曲率是连续变化的,与从透镜中心到透镜周边具有恒定曲率的球面透镜不同,非球面透镜具有更佳的成像特性,具有改善边缘像差及像散场曲的优点。通过上述方式,可以提高透镜设计的灵活性,并有效地校正像差,提高光学系统的成像质量。更进一步的,第七透镜的物侧面与像侧面中至少一个表面设置有至少一个反曲点,从而有利于减小成像面上离轴视场的主光线入射角度,提升感光芯片边缘区域像素单元的响应效率,提高相对照度,进而减少离轴视场像差的产生,提升系统的成像解析能力。
进一步的,光学系统满足下列关系式:0.26<(CT1+CT2+CT3+CT4)/TTL<0.29;其中,CT1 表示第一透镜在光轴上的厚度,CT2表示第二透镜在光轴上的厚度,CT3表示第三透镜在光轴上的厚度,CT4表示第四透镜在光轴上的厚度,TTL表示第一透镜的物侧面至光学系统的成像面在光轴上的距离。(CT1+CT2+CT3+CT4)/TTL可以是0.265、0.27、0.275、0.28、0.285或0.288。在满足上述关系时,可以合理设置前透镜组的厚度从而方便透镜的成型和组装,降低镜头的制造难度,同时也有利于合理分配透镜间的间距,使光学系统的透镜结构更加紧凑,实现系统的小型化。而当(CT1+CT2+CT3+CT4)/TTL低于下限时,可能导致部分透镜过薄,无法有效地控制光线,降低成像质量,同时也容易使得透镜间的间距变大,不利于系统的小型化;而当(CT1+CT2+CT3+CT4)/TTL高于上限时,可能导致部分透镜过厚,空气间距过小,镜片之间容易发生触碰,加大了透镜的制造组装难度。
当上述光学系统用于成像时,被摄物体发出或者反射的光线从物侧方向进入光学系统,并依次穿过第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜及第七透镜,最终汇聚到成像面上。
上述光学系统,通过选取合适数量的透镜并合理分配各透镜的屈折力和面型能够具备较大的像面,同时可以增强镜头的成像解析能力并有效修正像差,保证图像的成像品质;并且在满足特定关系时,可以合理设置前透镜组的厚度从而方便透镜的成型和组装,降低镜头的制造难度,同时也有利于合理分配透镜间的间距,使光学系统的透镜结构更加紧凑,实现系统的小型化。
在示例性实施方式中,第一透镜至第七透镜的物侧面和像侧面可均为非球面。非球面透镜的特点已在前文中说明,此处不再赘述。通过上述方式,可以提高透镜设计的灵活性,并有效地校正像差,提高光学系统的成像质量,而将第一透镜至第七透镜的物侧面和像侧面均设置为非球面可更好地校正在光线传递过程中产生的像差。需要指出的是,在未背离本申请光学系统的技术方案的前提下,各透镜的表面也可以是球面和非球面的任意组合,本申请对此不做限制。
在示例性实施方式中,光学系统中至少三片透镜的d光阿贝数低于30。其中,d光的波长为587.56nm,该三枚透镜可以是第二透镜、第四透镜和第五透镜。在满足上述关系时,通过设置高折射率(即低阿贝数)透镜可以增强系统的光线收集能力,从而有助于光线会聚入系统并聚焦至成像面,保证系统的视角和像面亮度,同时通过设置低折射率(即高阿贝数) 透镜第有利于降低系统色散,从而减少色差(如紫边现象),提升图像的成像品质。高低折射率透镜的搭配使用可以在系统聚焦成像的同时有效降低色散,保证图像的成像品质。
在示例性实施方式中,光学系统满足下列关系式:ImgH≥6.34mm;其中,ImgH表示光学系统的最大视场角所对应的像高的一半。进一步的,本申请中最大视场角的一半是指以最大视角入射的光线与系统光轴所成的夹角。ImgH可以是6.34mm、6.36mm、6.38mm、6.40mm、 6.42mm、6.44mm或6.46mm。在满足上述关系时,系统可具备大尺寸像面,从而确保光学系统能够匹配感光面积超大的芯片,保证镜头的超高像素成像效果,同时也能增加单个像素点对应的感光面积,提升像质。而当ImgH低于下限时,则较难匹配具备大感光面积的芯片,难以实现超高像素的拍摄效果。
在示例性实施方式中,光学系统满足下列关系式:f/EPD≤1.85;其中,f表示光学系统的有效焦距,EPD表示光学系统的入瞳直径。f/EPD可以是1.79、1.80、1.81、1.82、1.83、1.84或1.85。在满足上述关系时,可以合理配置光学系统的有效焦距和入瞳直径,并通过光阑前置可以确保系统具有足够的进光量,提升系统在暗光环境下的拍摄效果;除此之外,光圈增大也有利于缩小艾利斑的尺寸,从而可具备更高的解像力极限,满足超高像素光学系统的设计需求。而当f/EPD高于上限时,系统的光圈较小,成像品质不高,不利于弱光环境下的拍摄。
在示例性实施方式中,光学系统满足下列关系式:TTL/ImgH≤1.404;其中,ImgH表示光学系统的最大视场角所对应的像高的一半。TTL/ImgH可以是1.32、1.33、1.34、1.36、1.38、 1.39、1.40、1.402或1.404。ImgH决定了感光芯片的大小,ImgH越大,光学系统可支持的感光芯片的尺寸越大,从而在满足上述关系时,可合理增大ImgH,从而方便系统适配至高像素的感光芯片,同时也有利于适当减小TTL,以压缩整个光学系统的长度,保持系统结构紧凑。而当TTL/ImgH高于上限时,容易导致系统总长变长,不利于小型化。
在示例性实施方式中,光学系统满足下列关系式:1.2<TTL/f<1.3;其中,f表示光学系统的有效焦距。TTL/f可以是1.22、1.24、1.25、1.26、1.27、1.28或1.29。总长与焦距的大小正相关,长焦距势必会导致光学总长的增加,从而在满足上述关系时,可以合理配置光学系统的总长和有效焦距,有利于光学系统在获得长焦特性的前提下实现小型化。而当TTL/f低于下限时,容易导致系统焦距过长而较难压缩系统总长;而当TTL/f高于上限时,则不利于系统长焦特性的获得。
在示例性实施方式中,光学系统满足下列关系式:|f/f4|≤1.2;其中,f表示光学系统的有效焦距,f4表示第四透镜的有效焦距。|f/f4|可以是2.85E-4、0.2、0.25、0.3、0.5、0.8、1.1、1.12、1.14、1.16、1.18或1.2。在满足上述关系时,可以合理配置光学系统的有效焦距和第四透镜的有效焦距,从而有利于第四透镜提供适当的正屈折力或负屈折力,以调整系统的整体屈折力,与前第一透镜、第二透镜以及第三透镜形成类对称结构,平衡前透镜组产生的畸变,避免折射率过大带来的高阶像差。而当|f/f4|高于上限时,第四透镜的有效焦距较短,提供的屈折力过大,不利于平衡系统的整体屈折力,容易导致像差校正过度而降低成像品质。
在示例性实施方式中,光学系统满足下列关系式:0.2<|f6/RS11|<0.9;其中,f6表示第六透镜的有效焦距,RS11表示第六透镜的物侧面于光轴处的曲率半径。|f6/RS11|可以是0.202、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.82、0.84、0.86或0.88。在满足上述关系时,有利于合理配置第六透镜的有效焦距以及第六透镜物侧面于光轴处的曲率半径,从而能够有效改善前透镜组产生的像差,提升光学系统的解像能力。而当|f6/RS11|低于下限时,第六透镜的有效焦距较小,正屈折力较强,容易引入高阶像差;而当|f6/RS11|高于下限时,第六透镜的物侧面于光轴处的曲率半径较小,透镜表面过弯,不利于透镜的成型和组装。
在示例性实施方式中,光学系统满足下列关系式:1.6<∑CT/∑AT<2.2;其中,∑CT 表示光学系统中各透镜在光轴上的厚度之和,∑AT表示光学系统中各相邻透镜在光轴上的空气间隔之和。∑CT/∑AT可以是1.65、1.7、1.75、1.8、1.85、1.9、1.95、2.0、2.05、2.1或2.15。在满足上述关系时,可以合理设置∑CT和∑AT在光学系统中所占的比例,从而能使光线在传递过程中在各个镜面上实现平滑过渡,有助于提升光学系统的成像品质。而当∑CT/∑AT低于下限时,容易导致透镜过薄,透镜无法有效地控制光线,使得成像质量降低;而当∑CT/∑AT高于上限时,容易导致透镜过厚,从而不利于光线在各透镜之间的会聚与扩散,迫使透镜以更加弯曲的形状改变光线走势,增加了透镜的制造难度。
在示例性实施方式中,光学系统满足下列关系式:0.07<BF/TTL<0.12;其中,BF表示第七透镜的像侧面至光学系统的成像面在光轴方向上的最小距离。BF/TTL可以是0.075、 0.08、0.09、0.095、0.10、0.11或0.115。在满足上述关系时,有利于合理设置光学系统的光学后焦和系统总长,从而有利于镜头模组的组装,同时也有利于降低成像面上边缘区域的主光线入射角,提高像面的相对照度,进而提升成像品质。而当BF/TTL低于下限时,容易导致光学后焦过小,镜头模组的安装空间不足,并且也不利于压制主光线入射角;而当BF/TTL 高于上限时,容易导致光学后焦过大,不利于系统的小型化,也不利于镜头模组的组装。
在示例性实施方式中,光学系统满足下列关系式:0.35<|SAG72|/RS14<0.65;其中, SAG72表示第七透镜的像侧面与光轴的交点至第七透镜的像侧面最大有效口径处在光轴方向上的距离,RS14表示第七透镜的像侧面于光轴处的曲率半径。|SAG72|/RS14可以是0.36、 0.38、0.4、0.45、0.5、0.55、0.6、0.62或0.64。在满足上述关系时,可以合理配置第七透镜的像侧面矢高以及第七透镜的像侧面于光轴处的曲率半径,从而有利于降低透镜的结构复杂度,提高生产良率,同时也有利于降低系统的高阶像差。而当|SAG72|/RS14低于下限或高于上限时,均容易导致透镜形状过弯而增加透镜的制造难度,并且也不利于光线控制,较难保证成像品质。
在示例性实施方式中,光学系统中还设置有光阑,以更好地控制入射光束的大小,提升光学系统的成像质量。进一步的,光阑设于第一透镜的物侧。优选的,光阑为孔径光阑。孔径光阑可位于透镜的表面上(例如物侧面和像侧面),并与透镜形成作用关系,例如,通过在透镜的表面涂覆阻光涂层以在该表面形成孔径光阑;或通过夹持件固定夹持透镜的表面,位于该表面的夹持件结构能够限制轴上物点成像光束的宽度,从而在该表面上形成孔径光阑。
在示例性实施方式中,第七透镜和光学系统的成像面之间还设置有滤光片,用于滤除非工作波段的光线,从而防止因非工作波段光线的干扰而产生伪色或波纹的现象,避免成像色彩失真。具体的,滤光片可以是红外截止滤光片,其材质为玻璃。
在示例性实施方式中,光学系统中各透镜的材质可以均为玻璃或均为塑料,塑料材质的透镜能够减少光学系统的重量并降低生产成本,而玻璃材质的透镜可使光学系统具备较好的温度耐受特性以及优良的光学性能。进一步的,在光学系统应用于手机或平板时,各透镜的材质优选为塑料,以在满足成像性能的前提下减少光学系统的重量并降低生产成本。需要注意的是,光学系统中各透镜的材质也可以是玻璃和塑料的任意组合,并不一定要是均为玻璃或均为塑料。
在示例性实施方式中,光学系统还可以包括保护玻璃。保护玻璃设于第七透镜的像侧或滤光片的像侧,起到保护感光元件的作用,同时也可避免感光元件沾染落尘,进一步保证成像品质。需要指出的是,在光学系统应用于手机、平板等电子设备时,也可以不设置保护玻璃,以进一步减轻电子设备的重量。
本申请的上述实施方式的光学系统可采用多片镜片,例如上文所述的七片。通过合理分配各透镜焦距、屈折力、面型、厚度以及各透镜之间的轴上间距等,可以使上述光学系统具备大像面、小总长以及高解析力特性,同时还具备较大的光圈(FNO可以为1.79)以及较轻的重量,从而能更好地满足如手机、平板等电子设备的应用需求。然而,本领域的技术人员应当理解,在未背离本申请要求保护的技术方案的情况下,可改变构成光学系统的透镜数量,来获得本说明书中描述的各个结果和优点。
下面参照附图进一步描述可适用于上述实施方式的光学系统的具体实施例。
实施例1
以下参照图1至图2描述本申请实施例1的光学系统100。
图1示出了实施例1的光学系统100的结构示意图。如图1所示,光学系统100沿着光轴从物侧至像侧依序包括第一透镜L1、第二透镜L2、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和成像面S17。
第一透镜L1具有正屈折力,其物侧面S1和像侧面S2均为非球面,其中物侧面S1于近光轴处为凸面,于近圆周处为凸面,像侧面S2于近光轴处为凹面,于近圆周处为凹面。
第二透镜L2具有负屈折力,其物侧面S3和像侧面S4均为非球面,其中物侧面S3于近光轴处为凸面,于近圆周处为凸面,像侧面S4于近光轴处为凹面,于近圆周处为凹面。
第三透镜L3具有正屈折力,其物侧面S5和像侧面S6均为非球面,其中物侧面S5于近光轴处为凹面,于近圆周处为凹面,像侧面S6于近光轴处为凸面,于近圆周处为凸面。
第四透镜L4具有负屈折力,其物侧面S7和像侧面S8均为非球面,其中物侧面S7于近光轴处为凹面,于近圆周处为凹面,像侧面S8于近光轴处为凸面,于近圆周处为凸面。
第五透镜L5具有负屈折力,其物侧面S9和像侧面S10均为非球面,其中物侧面S9于近光轴处为凸面,于近圆周处为凹面,像侧面S10于近光轴处为凹面,于近圆周处为凸面。
第六透镜L6具有正屈折力,其物侧面S11和像侧面S12均为非球面,其中物侧面S11于近光轴处为凸面,于近圆周处为凹面,像侧面S12于近光轴处为凸面,于近圆周处为凸面。
第七透镜L7具有负屈折力,其物侧面S13和像侧面S14均为非球面,其中物侧面S13于近光轴处为凹面,于近圆周处为凹面,像侧面S14于近光轴处为凹面,于近圆周处为凸面。
将第一透镜L1至第七透镜L7的物侧面和像侧面均设置为非球面,有利于修正像差、解决像面歪曲的问题,也能够使透镜在较小、较薄且较平的情况下实现优良的光学成像效果,进而使光学系统100具备小型化特性。
第一透镜L1的物侧还设置有光阑STO,以限制入射光束的大小,进一步提升光学系统100 的成像质量。光学系统100还包括设于第七透镜L7像侧且具有物侧面S15和像侧面S16的滤光片110。来自物体OBJ的光依序穿过各表面S1至S16并最终成像在成像面S17上。滤光片 110用于滤除非工作波段的光线,从而防止因非工作波段光线的干扰而产生伪色或波纹的现象,避免成像色彩失真。具体的,滤光片110为红外截止滤光片,其材质为玻璃。
表1示出了实施例1的光学系统100的透镜的表面类型、曲率半径、厚度、材质、折射率、阿贝数(即色散系数)和透镜的有效焦距,其中,折射率和阿贝数的参考波长为587.56nm,有效焦距的参考波长为555nm,曲率半径、厚度、透镜的有效焦距的单位均为毫米(mm)。另外,透镜的“厚度”参数列中的第一个数值为该透镜在光轴上的厚度,第二个数值为该透镜的像侧面至像侧方向的后一表面在光轴上的距离;光阑ST0于“厚度”参数列中的数值为光阑ST0至后一表面顶点(顶点指表面与光轴的交点)在光轴上的距离,我们默认第一透镜 L1物侧面到最后一枚透镜像侧面的方向为光轴的正方向,当该值为负时,表明光阑ST0设置于图1中该表面顶点的右侧,若光阑STO厚度为正值时,光阑在该表面顶点的左侧。
表1
透镜中的非球面面型由以下公式限定:
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为表1中曲率半径R的倒数);k为圆锥系数;Ai是非球面的第i阶系数。下表2给出了可用于实施例1中透镜非球面S1-S14的高次项系数A4、A6、A8、A10、A12、A14、A16、A18和A20。
表2
结合表1和表2中的数据可知,实施例1中的光学系统100满足:
(CT1+CT2+CT3+CT4)/TTL=0.268,其中,CT1表示第一透镜L1在光轴上的厚度,CT2表示第二透镜L2在光轴上的厚度,CT3表示第三透镜L3在光轴上的厚度,CT4表示第四透镜L4 在光轴上的厚度,TTL表示第一透镜L1的物侧面S1至光学系统100的成像面在光轴上的距离;
ImgH=6.46mm,其中,ImgH表示光学系统100的最大视场角所对应的像高的一半;
f/EPD=1.819,其中,f表示光学系统100的有效焦距,EPD表示光学系统100的入瞳直径;
TTL/ImgH=1.331;
TTL/f=1.289,其中,f表示光学系统100的有效焦距;
|f/f4|=0.269,其中,f表示光学系统100的有效焦距,f4表示第四透镜L4的有效焦距;
|f6/RS11|=0.591,其中,f6表示第六透镜L6的有效焦距,RS11表示第六透镜L6的物侧面S11于光轴处的曲率半径;
∑CT/∑AT=1.872,其中,∑CT表示光学系统100中各透镜在光轴上的厚度之和,∑AT 表示光学系统100中各相邻透镜在光轴上的空气间隔之和;
BF/TTL=0.08,其中,BF表示第七透镜L7的像侧面S14至光学系统100的成像面S17在光轴方向上的最小距离;
|SAG72|/RS14=0.515,其中,SAG72表示第七透镜L7的像侧面S14与光轴的交点至第七透镜L7的像侧面S14最大有效口径处在光轴方向上的距离,RS14表示第七透镜L7的像侧面 S14于光轴处的曲率半径。
图2分别示出了实施例1的光学系统100的纵向球差曲线图、像散曲线图以及畸变曲线图。其中纵向球差曲线图示出了波长为470nm、510nm、555nm、610nm、655nm的光线经由光学系统100后的会聚焦点偏离;像散曲线图示出了波长为555nm的光线经由光学系统100后的子午(T)像面弯曲和弧矢(S)像面弯曲;畸变曲线图示出了波长为555nm的光线经由光学系统100后不同像高下的畸变。根据图2可知,实施例1给出的光学系统100能够实现良好的成像品质。
实施例2
以下参照图3至图4描述本申请实施例2的光学系统100。在本实施例中,为简洁起见,将省略部分与实施例1相似的描述。
图3示出了本申请实施例2的光学系统100的结构示意图。如图3所示,光学系统100沿着光轴从物侧至像侧依序包括第一透镜L1、第二透镜L2、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和成像面S17。
第一透镜L1具有正屈折力,其物侧面S1和像侧面S2均为非球面,其中物侧面S1于近光轴处为凸面,于近圆周处为凸面,像侧面S2于近光轴处为凹面,于近圆周处为凹面。
第二透镜L2具有负屈折力,其物侧面S3和像侧面S4均为非球面,其中物侧面S3于近光轴处为凸面,于近圆周处为凸面,像侧面S4于近光轴处为凹面,于近圆周处为凹面。
第三透镜L3具有正屈折力,其物侧面S5和像侧面S6均为非球面,其中物侧面S5于近光轴处为凸面,于近圆周处为凸面,像侧面S6于近光轴处为凸面,于近圆周处为凸面。
第四透镜L4具有正屈折力,其物侧面S7和像侧面S8均为非球面,其中物侧面S7于近光轴处为凹面,于近圆周处为凹面,像侧面S8于近光轴处为凸面,于近圆周处为凸面。
第五透镜L5具有负屈折力,其物侧面S9和像侧面S10均为非球面,其中物侧面S9于近光轴处为凸面,于近圆周处为凹面,像侧面S10于近光轴处为凹面,于近圆周处为凸面。
第六透镜L6具有正屈折力,其物侧面S11和像侧面S12均为非球面,其中物侧面S11于近光轴处为凸面,于近圆周处为凹面,像侧面S12于近光轴处为凸面,于近圆周处为凸面。
第七透镜L7具有负屈折力,其物侧面S13和像侧面S14均为非球面,其中物侧面S13于近光轴处为凹面,于近圆周处为凹面,像侧面S14于近光轴处为凹面,于近圆周处为凸面。
第一透镜L1至第七透镜L7的材质均为塑料。第一透镜L1的物侧还设置有光阑STO,以限制入射光束的大小,进一步提升光学系统100的成像质量。光学系统100还包括设于第七透镜L7像侧且具有物侧面S15和像侧面S16的滤光片110。来自物体OBJ的光依序穿过各表面S1至S16并最终成像在成像面S17上。具体的,滤光片110为红外截止滤光片,其材质为玻璃。
表3示出了实施例2的光学系统100的各透镜的表面类型、曲率半径、厚度、材质、折射率、阿贝数(即色散系数)和各透镜的有效焦距,其中,折射率和阿贝数的参考波长为587.56nm,有效焦距的参考波长为555nm,曲率半径、厚度、各透镜的有效焦距的单位均为毫米(mm);表4示出了可用于实施例2中透镜非球面S1-S14的高次项系数,其中非球面面型可由实施例1中给出的公式(1)限定。
表3
表4
图4分别示出了实施例2的光学系统100的纵向球差曲线图、像散曲线图以及畸变曲线图。其中纵向球差曲线图示出了波长为470nm、510nm、555nm、610nm、655nm的光线经由光学系统100后的会聚焦点偏离;像散曲线图示出了波长为555nm的光线经由光学系统100后的子午(T)像面弯曲和弧矢(S)像面弯曲;畸变曲线图示出了波长为555nm的光线经由光学系统100后不同像高下的畸变。根据图4可知,实施例2给出的光学系统100能够实现良好的成像品质。
实施例3
以下参照图5至图6描述本申请实施例3的光学系统100。在本实施例中,为简洁起见,将省略部分与实施例1相似的描述。
图5示出了本申请实施例3的光学系统100的结构示意图。如图5所示,光学系统100沿着光轴从物侧至像侧依序包括第一透镜L1、第二透镜L2、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和成像面S17。
第一透镜L1具有正屈折力,其物侧面S1和像侧面S2均为非球面,其中物侧面S1于近光轴处为凸面,于近圆周处为凸面,像侧面S2于近光轴处为凹面,于近圆周处为凹面。
第二透镜L2具有负屈折力,其物侧面S3和像侧面S4均为非球面,其中物侧面S3于近光轴处为凸面,于近圆周处为凸面,像侧面S4于近光轴处为凹面,于近圆周处为凹面。
第三透镜L3具有正屈折力,其物侧面S5和像侧面S6均为非球面,其中物侧面S5于近光轴处为凹面,于近圆周处为凹面,像侧面S6于近光轴处为凸面,于近圆周处为凸面。
第四透镜L4具有负屈折力,其物侧面S7和像侧面S8均为非球面,其中物侧面S7于近光轴处为凹面,于近圆周处为凹面,像侧面S8于近光轴处为凸面,于近圆周处为凸面。
第五透镜L5具有负屈折力,其物侧面S9和像侧面S10均为非球面,其中物侧面S9于近光轴处为凸面,于近圆周处为凹面,像侧面S10于近光轴处为凹面,于近圆周处为凸面。
第六透镜L6具有正屈折力,其物侧面S11和像侧面S12均为非球面,其中物侧面S11于近光轴处为凸面,于近圆周处为凹面,像侧面S12于近光轴处为凸面,于近圆周处为凸面。
第七透镜L7具有负屈折力,其物侧面S13和像侧面S14均为非球面,其中物侧面S13于近光轴处为凹面,于近圆周处为凹面,像侧面S14于近光轴处为凹面,于近圆周处为凸面。
第一透镜L1至第七透镜L7的材质均为塑料。第一透镜L1的物侧还设置有光阑STO,以限制入射光束的大小,进一步提升光学系统100的成像质量。光学系统100还包括设于第七透镜L7像侧且具有物侧面S15和像侧面S16的滤光片110。来自物体OBJ的光依序穿过各表面S1至S16并最终成像在成像面S17上。具体的,滤光片110为红外截止滤光片,其材质为玻璃。
表5示出了实施例3的光学系统100的各透镜的表面类型、曲率半径、厚度、材质、折射率、阿贝数(即色散系数)和各透镜的有效焦距,其中,折射率和阿贝数的参考波长为587.56nm,有效焦距的参考波长为555nm,曲率半径、厚度、各透镜的有效焦距的单位均为毫米(mm);表6示出了可用于实施例3中透镜非球面S1-S14的高次项系数,其中非球面面型可由实施例1中给出的公式(1)限定。
表5
表6
图6分别示出了实施例3的光学系统100的纵向球差曲线图、像散曲线图以及畸变曲线图。其中纵向球差曲线图示出了波长为470nm、510nm、555nm、610nm、655nm的光线经由光学系统100后的会聚焦点偏离;像散曲线图示出了波长为555nm的光线经由光学系统100后的子午(T)像面弯曲和弧矢(S)像面弯曲;畸变曲线图示出了波长为555nm的光线经由光学系统100后不同像高下的畸变。根据图6可知,实施例3给出的光学系统100能够实现良好的成像品质。
实施例4
以下参照图7至图8描述本申请实施例4的光学系统100。在本实施例中,为简洁起见,将省略部分与实施例1相似的描述。
图7示出了本申请实施例4的光学系统100的结构示意图。如图7所示,光学系统100沿着光轴从物侧至像侧依序包括第一透镜L1、第二透镜L2、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和成像面S17。
第一透镜L1具有正屈折力,其物侧面S1和像侧面S2均为非球面,其中物侧面S1于近光轴处为凸面,于近圆周处为凸面,像侧面S2于近光轴处为凹面,于近圆周处为凹面。
第二透镜L2具有负屈折力,其物侧面S3和像侧面S4均为非球面,其中物侧面S3于近光轴处为凸面,于近圆周处为凸面,像侧面S4于近光轴处为凹面,于近圆周处为凹面。
第三透镜L3具有负屈折力,其物侧面S5和像侧面S6均为非球面,其中物侧面S5于近光轴处为凹面,于近圆周处为凹面,像侧面S6于近光轴处为凸面,于近圆周处为凸面。
第四透镜L4具有正屈折力,其物侧面S7和像侧面S8均为非球面,其中物侧面S7于近光轴处为凹面,于近圆周处为凹面,像侧面S8于近光轴处为凸面,于近圆周处为凹面。
第五透镜L5具有负屈折力,其物侧面S9和像侧面S10均为非球面,其中物侧面S9于近光轴处为凹面,于近圆周处为凹面,像侧面S10于近光轴处为凸面,于近圆周处为凸面。
第六透镜L6具有正屈折力,其物侧面S11和像侧面S12均为非球面,其中物侧面S11于近光轴处为凹面,于近圆周处为凹面,像侧面S12于近光轴处为凸面,于近圆周处为凸面。
第七透镜L7具有负屈折力,其物侧面S13和像侧面S14均为非球面,其中物侧面S13于近光轴处为凹面,于近圆周处为凹面,像侧面S14于近光轴处为凹面,于近圆周处为凸面。
第一透镜L1至第七透镜L7的材质均为塑料。第一透镜L1的物侧还设置有光阑STO,以限制入射光束的大小,进一步提升光学系统100的成像质量。光学系统100还包括设于第七透镜L7像侧且具有物侧面S15和像侧面S16的滤光片110。来自物体OBJ的光依序穿过各表面S1至S16并最终成像在成像面S17上。具体的,滤光片110为红外截止滤光片,其材质为玻璃。
表7示出了实施例4的光学系统100的各透镜的表面类型、曲率半径、厚度、材质、折射率、阿贝数(即色散系数)和各透镜的有效焦距,其中,折射率和阿贝数的参考波长为587.56nm,有效焦距的参考波长为555nm,曲率半径、厚度、各透镜的有效焦距的单位均为毫米(mm);表8示出了可用于实施例4中透镜非球面S1-S14的高次项系数,其中非球面面型可由实施例1中给出的公式(1)限定。
表7
表8
图8分别示出了实施例4的光学系统100的纵向球差曲线图、像散曲线图以及畸变曲线图。其中纵向球差曲线图示出了波长为470nm、510nm、555nm、610nm、655nm的光线经由光学系统100后的会聚焦点偏离;像散曲线图示出了波长为555nm的光线经由光学系统100后的子午(T)像面弯曲和弧矢(S)像面弯曲;畸变曲线图示出了波长为555nm的光线经由光学系统100后不同像高下的畸变。根据图8可知,实施例4给出的光学系统100能够实现良好的成像品质。
实施例5
以下参照图9至图10描述本申请实施例5的光学系统100。在本实施例中,为简洁起见,将省略部分与实施例1相似的描述。
图9示出了本申请实施例5的光学系统100的结构示意图。如图9所示,光学系统100沿着光轴从物侧至像侧依序包括第一透镜L1、第二透镜L2、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和成像面S17。
第一透镜L1具有正屈折力,其物侧面S1和像侧面S2均为非球面,其中物侧面S1于近光轴处为凸面,于近圆周处为凸面,像侧面S2于近光轴处为凸面,于近圆周处为凹面。
第二透镜L2具有负屈折力,其物侧面S3和像侧面S4均为非球面,其中物侧面S3于近光轴处为凸面,于近圆周处为凸面,像侧面S4于近光轴处为凹面,于近圆周处为凹面。
第三透镜L3具有负屈折力,其物侧面S5和像侧面S6均为非球面,其中物侧面S5于近光轴处为凹面,于近圆周处为凹面,像侧面S6于近光轴处为凹面,于近圆周处为凸面。
第四透镜L4具有正屈折力,其物侧面S7和像侧面S8均为非球面,其中物侧面S7于近光轴处为凸面,于近圆周处为凹面,像侧面S8于近光轴处为凸面,于近圆周处为凸面。
第五透镜L5具有负屈折力,其物侧面S9和像侧面S10均为非球面,其中物侧面S9于近光轴处为凹面,于近圆周处为凹面,像侧面S10于近光轴处为凹面,于近圆周处为凸面。
第六透镜L6具有正屈折力,其物侧面S11和像侧面S12均为非球面,其中物侧面S11于近光轴处为凸面,于近圆周处为凹面,像侧面S12于近光轴处为凸面,于近圆周处为凸面。
第七透镜L7具有负屈折力,其物侧面S13和像侧面S14均为非球面,其中物侧面S13于近光轴处为凹面,于近圆周处为凹面,像侧面S14于近光轴处为凹面,于近圆周处为凸面。
第一透镜L1至第七透镜L7的材质均为塑料。第一透镜L1的物侧还设置有光阑STO,以限制入射光束的大小,进一步提升光学系统100的成像质量。光学系统100还包括设于第七透镜L7像侧且具有物侧面S15和像侧面S16的滤光片110。来自物体OBJ的光依序穿过各表面S1至S16并最终成像在成像面S17上。具体的,滤光片110为红外截止滤光片,其材质为玻璃。
表9示出了实施例5的光学系统100的各透镜的表面类型、曲率半径、厚度、材质、折射率、阿贝数(即色散系数)和各透镜的有效焦距,其中,折射率和阿贝数的参考波长为587.56nm,有效焦距的参考波长为555nm,曲率半径、厚度、各透镜的有效焦距的单位均为毫米(mm);表10示出了可用于实施例5中透镜非球面S1-S14的高次项系数,其中非球面面型可由实施例1中给出的公式(1)限定。
表9
表10
图10分别示出了实施例5的光学系统100的纵向球差曲线图、像散曲线图以及畸变曲线图。其中纵向球差曲线图示出了波长为470nm、510nm、555nm、610nm、655nm的光线经由光学系统100后的会聚焦点偏离;像散曲线图示出了波长为555nm的光线经由光学系统100后的子午(T)像面弯曲和弧矢(S)像面弯曲;畸变曲线图示出了波长为555nm的光线经由光学系统100后不同像高下的畸变。根据图10可知,实施例5给出的光学系统100能够实现良好的成像品质。
表11示出了上述各实施例对应本实用新型相关关系式的数值。
表11
实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 | |
f(mm) | 6.67 | 6.89 | 7.24 | 6.92 | 6.86 |
FNO | 1.82 | 1.79 | 1.8 | 1.8 | 1.85 |
FOV(deg) | 86.85 | 84.92 | 82.06 | 83.58 | 84.12 |
TTL(mm) | 8.6 | 8.7 | 8.84 | 8.9 | 8.89 |
ImgH(mm) | 6.46 | 6.46 | 6.34 | 6.34 | 6.34 |
(CT1+CT2+CT3+CT4)/TTL | 0.268 | 0.274 | 0.266 | 0.288 | 0.282 |
f/EPD | 1.819 | 1.79 | 1.80 | 1.80 | 1.85 |
TTL/ImgH | 1.331 | 1.347 | 1.394 | 1.404 | 1.402 |
TTL/f | 1.289 | 1.262 | 1.221 | 1.286 | 1.297 |
|f/f4| | 0.269 | 0.130 | 2.85E-4 | 1.181 | 1.151 |
|f6/RS11| | 0.591 | 0.810 | 0.845 | 0.398 | 0.202 |
∑CT/∑AT | 1.872 | 2.096 | 1.683 | 2.132 | 2.118 |
BF/TTL | 0.08 | 0.079 | 0.095 | 0.112 | 0.081 |
|SAG72|/RS14 | 0.515 | 0.384 | 0.387 | 0.567 | 0.629 |
如图11所示,本申请还提供一种取像装置200,包括如前文所述的光学系统100(如图 1所示);以及感光元件210,感光元件210设于光学系统100的像侧,感光元件210的感光表面与成像面S17重合。具体的,感光元件210可以采用互补金属氧化物半导体(CMOS,Complementary Metal Oxide Semiconductor)图像传感器或者电荷耦合元件(CCD,Charge-coupled Device)图像传感器,成像面S17依其对应的感光元件210的不同,可为一平面或有任意曲率的曲面,特别是指凹面朝往物侧方向的曲面。
另一些实施方式中,取像装置200还包括用于承载光学系统100的镜筒(图未示出)以及相应的支持装置(图未示出)。
除此之外,取像装置200还包括驱动装置(图未示出)以及影像稳定模块(图未示出)。其中驱动装置可具有自动对焦(Auto-Focus)功能,其驱动方式可使用如音圈马达(Voice Coil Motor,VCM)、微机电系统(Micro Electro-Mechanical Systems,MEMS)、压电系统 (Piezoelectric)、以及记忆金属(Shape Memory Alloy)等驱动系统。驱动装置可让光学系统 100取得较佳的成像位置,从而使被摄物于不同物距状态下,均能拍摄得到清晰的影像;影像稳定模块可以为加速计、陀螺仪或霍尔元件(Hall Effect Sensor)。驱动装置搭配影像稳定模块共同作为一光学防抖装置(Optical Image Stabilization,OIS),通过调整光学系统 100于光轴的位移以补偿拍摄瞬间因晃动而产生的模糊影像,或利用影像软件中的影像补偿技术,来提供电子防抖功能(Electronic Image Stabilization,EIS),进一步提升动态以及低照度场景拍摄的成像品质。
上述取像装置200利用前述的光学系统100能够适配超大感光面积的感光元件,从而拍摄得到明亮且像素高的图像,同时取像装置200还具有小型化、轻量化的结构特点。取像装置200可应用于手机、汽车、监控、医疗等领域。具体可作为手机摄像头、车载摄像头、监控摄像头或内窥镜等,具有广阔的市场应用范围。
如图12所示,本申请还提供一种电子装置300,包括壳体310以及如前文所述的取像装置200,取像装置200安装在壳体310上。具体的,取像装置200设置在壳体310内并从壳体310暴露以获取图像,壳体310可以给取像装置200提供防尘、防水防摔等保护,壳体310上开设有与取像装置200对应的孔,以使光线从孔中穿入或穿出壳体。
上述电子装置300,具有轻量化的特点,且利用前述的取像装置200能够拍摄得到超高像素的图像,有利于提升用户的拍摄体验。在另一些实施方式中,上述电子装置300还设置有对应的处理系统,电子装置300在拍摄物体图像后可及时地将图像传送至对应的处理系统,以便系统做出准确的分析和判断。
另一些实施方式中,所使用到的“电子装置”还可包括,但不限于被设置成经由有线线路连接和/或经由无线接口接收或发送通信信号的装置。被设置成通过无线接口通信的电子装置可以被称为“无线通信终端”、“无线终端”或“移动终端”。移动终端的示例包括,但不限于卫星或蜂窝电话;可以组合蜂窝无线电电话与数据处理、传真以及数据通信能力的个人通信系统(personal communication system,PCS)终端;可以包括无线电电话、寻呼机、因特网/内联网接入、Web浏览器、记事簿、日历以及/或全球定位系统(globalpositioning system,GPS)接收器的个人数字助理(personal digital assistant,PDA);以及常规膝上型和/或掌上型接收器或包括无线电电话收发器的其它电子装置。除此之外,“电子装置”还可包括三维影像撷取装置、数码相机、平板计算机、智能电视、网络监控设备、行车记录仪、倒车显影装置、多镜头装置、辨识系统、体感游戏机与穿戴式装置等。上述电子装置仅是示范性地说明本实用新型的实际运用例子,并非限制本申请的取像装置的运用范围。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本实用新型构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本实用新型的保护范围。因此,本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (13)
1.一种光学系统,其特征在于,所述光学系统沿着光轴由物侧至像侧依序包括:
第一透镜,具有正屈折力,其物侧面于近光轴处为凸面;
第二透镜,具有负屈折力,其物侧面于近光轴处为凸面,其像侧面于近光轴处为凹面;
第三透镜,具有屈折力;
第四透镜,具有屈折力,其像侧面于近光轴处为凸面;
第五透镜,具有负屈折力;
第六透镜,具有正屈折力,其像侧面于近光轴处为凸面;以及,
第七透镜,具有负屈折力,其物侧面于近光轴处为凹面,其像侧面于近光轴处为凹面,所述第七透镜的物侧面与像侧面均为非球面,且其物侧面与像侧面中至少一个表面设置有至少一个反曲点;
所述光学系统满足下列关系式:
0.26<(CT1+CT2+CT3+CT4)/TTL<0.29;
其中,CT1表示所述第一透镜在光轴上的厚度,CT2表示所述第二透镜在光轴上的厚度,CT3表示所述第三透镜在光轴上的厚度,CT4表示所述第四透镜在光轴上的厚度,TTL表示所述第一透镜的物侧面至所述光学系统的成像面在光轴上的距离。
2.根据权利要求1所述的光学系统,其特征在于,所述光学系统中至少三片透镜的d光阿贝数低于30。
3.根据权利要求1所述的光学系统,其特征在于,所述光学系统满足下列关系式:
ImgH≥6.34mm;
其中,ImgH表示所述光学系统的最大视场角所对应的像高的一半。
4.根据权利要求1所述的光学系统,其特征在于,所述光学系统满足下列关系式:
f/EPD≤1.85;
其中,f表示所述光学系统的有效焦距,EPD表示所述光学系统的入瞳直径。
5.根据权利要求1所述的光学系统,其特征在于,所述光学系统满足下列关系式:
TTL/ImgH≤1.404;
其中,ImgH表示所述光学系统的最大视场角所对应的像高的一半。
6.根据权利要求1所述的光学系统,其特征在于,所述光学系统满足下列关系式:
1.2<TTL/f<1.3;
其中,f表示所述光学系统的有效焦距。
7.根据权利要求1所述的光学系统,其特征在于,所述光学系统满足下列关系式:
|f/f4|≤1.2;
其中,f表示所述光学系统的有效焦距,f4表示所述第四透镜的有效焦距。
8.根据权利要求1所述的光学系统,其特征在于,所述光学系统满足下列关系式:
0.2<|f6/RS11|<0.9;
其中,f6表示所述第六透镜的有效焦距,RS11表示所述第六透镜的物侧面于光轴处的曲率半径。
9.根据权利要求1所述的光学系统,其特征在于,所述光学系统满足下列关系式:
1.6<∑CT/∑AT<2.2;
其中,∑CT表示所述光学系统中各透镜在光轴上的厚度之和,∑AT表示所述光学系统中各相邻透镜在光轴上的空气间隔之和。
10.根据权利要求1所述的光学系统,其特征在于,所述光学系统满足下列关系式:
0.07<BF/TTL<0.12;
其中,BF表示所述第七透镜的像侧面至所述光学系统的成像面在光轴方向上的最小距离。
11.根据权利要求1所述的光学系统,其特征在于,所述光学系统满足下列关系式:
0.35<|SAG72|/RS14<0.65;
其中,SAG72表示所述第七透镜的像侧面与光轴的交点至所述第七透镜的像侧面最大有效口径处在光轴方向上的距离,RS14表示所述第七透镜的像侧面于光轴处的曲率半径。
12.一种取像装置,其特征在于,包括如权利要求1-11任一项所述的光学系统以及感光元件,所述感光元件设于所述光学系统的像侧。
13.一种电子装置,其特征在于,包括壳体以及如权利要求12所述的取像装置,所述取像装置安装在所述壳体上。
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