CN214845997U - 光学系统、摄像模组及电子设备 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种光学系统、摄像模组及电子设备。光学系统包括:具有正屈折力的第一透镜,其物侧面于近光轴处为凸面,像侧面于近光轴处为凹面;具有负屈折力的第二透镜,其物侧面于近光轴处为凸面,像侧面于近光轴处为凹面;第三透镜;第四透镜;第五透镜;具有负屈折力的第六透镜,其像侧面于近光轴处为凹面;具有正屈折力的第七透镜,其物侧面于近光轴处为凸面,且物侧面和像侧面皆为非球面,且其中至少一个面存在反曲;具有负屈折力的第八透镜,其像侧面于近光轴处为凹面,且物侧面和像侧面皆为非球面,且其中至少一个面存在反曲;光学系统满足关系:2.5<f678/f6<8.5。上述光学系统在实现小型化的同时能够保持良好的成像质量。
Description
技术领域
本实用新型涉及摄影成像技术领域,特别是涉及一种光学系统、摄像模组及电子设备。
背景技术
随着智能手机、智能手表、平板电脑等电子设备在消费市场的快速普及,电子设备中的摄像性能也受到了市场的重点关注,例如各知名企业对新产品的发布亮点大多围绕着设备的摄像性能展开。
为了提高设备的摄像性能,一般采用多片透镜设计以改善成像质量。但随着透镜数量的增加,光学系统中的各类问题也逐渐出现,例如透镜数量增多所带来的系统尺寸增大,同时也容易使部分透镜的屈折力设计不良而导致敏感度增大,进而引起成像质量不稳定。因此,如何通过合理设计光学系统以兼顾小型化并提高成像质量对于业界而言无疑是巨大的挑战和机遇。
实用新型内容
基于此,有必要针对如何兼顾小型化设计的同时保持良好的成像质量的问题,提供一种光学系统、摄像模组及电子设备。
一种光学系统,沿光轴由物侧至像侧依次包括:
具有正屈折力的第一透镜,所述第一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;
具有负屈折力的第二透镜,所述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;
具有屈折力的第三透镜;
具有屈折力的第四透镜;
具有屈折力的第五透镜;
具有负屈折力的第六透镜,所述第六透镜的像侧面于近光轴处为凹面;
具有正屈折力的第七透镜,所述第七透镜的物侧面于近光轴处为凸面,所述第七透镜的物侧面和像侧面皆为非球面,且其中至少一个面存在反曲;
具有负屈折力的第八透镜,所述第八透镜的像侧面于近光轴处为凹面,所述第八透镜的物侧面和像侧面皆为非球面,且其中至少一个面存在反曲;
所述光学系统还满足关系:
2.5<f678/f6<8.5;
f678为所述第六透镜、所述第七透镜和所述第八透镜的组合焦距,f6为所述第六透镜的有效焦距。
在上述光学系统中,通过使第一透镜具有正屈折力并满足上述面型设计,将有利于使第一透镜的像方焦点位置更靠近物侧,从而有利于压缩光学系统的长度;而通过使第二透镜具有负屈折力并拥有与第一透镜相似的面型配置,从而能够合理地配合第一透镜,以合理降低各视场的光线在经过第一透镜和第二透镜的各光学面时的入射角,使入射光线在经过第一透镜和第二透镜时能够实现较为平缓过渡,进而有效避免产生较大的像差,减少像方透镜对校正像差的负担,提高像方透镜的设计自由度;通过设置第三透镜、第四透镜和第五透镜,使由第二透镜出射的光线能够经过足够多的光学面依次调节,即拥有足够长的调节空间,从而有利于抑制入射光线在光学系统中的偏折程度;进一步地,通过第六透镜、第七透镜及第八透镜的依次交替的屈折力以及面型设计,将能够最终调节即将会聚于成像面上的光线,进一步抑制由大角度入射的光线在到达成像面前的偏折程度,从而可有效抑制场曲、像散、畸变等轴外像差。进一步地,当光学系统满足上述关系时,作为光学系统最靠近像侧的第六透镜、第七透镜和第八透镜的组合焦距与第六透镜的有效焦距之间能够得到合理配置,可利于减缓边缘视场的光线的偏转角,降低入射光线对第六透镜至第八透镜的敏感度,从而可合理矫正物方透镜所产生的像差,提高光学系统的成像质量;另外,由于第六透镜的屈折力强度能够得到合理配置,不仅有利于压缩光学系统的长度,同时也可降低第六透镜的屈折力负担,降低第六透镜的成型难度,提高第六透镜的可加工性。
在其中一个实施例中,所述光学系统满足关系:
ImgH/FNO>2.9;
ImgH为所述光学系统的最大视场角所对应的像高的一半,FNO为所述光学系统的光圈数。满足该关系时,不仅有利于光学系统获得较大像面,同时还有利于光学系统获得紧凑的结构,从而可以兼顾小型化、大像面、高像素的成像特性。进一步地,当拥有以上屈折力及面型设计的光学系统满足FNO<1.85时,则可以使光学系统的像面尺寸与光圈数相匹配的同时进一步拥有大光圈特性,在较昏暗的天气环境下依然能获得足够的光通量,从而保证较高的成像品质。
在其中一个实施例中,所述光学系统满足关系:
TTL/ImgH<1.4;
TTL为所述第一透镜的物侧面至所述光学系统的成像面于光轴上的距离,ImgH为所述光学系统的最大视场角所对应的像高的一半。满足该关系时,一方面有利于降低光学系统的总长度,降低感度;另一方面,还可使光学系统在满足小型化设计的同时兼顾大像面特性,以匹配更高像素的图像传感器以拍摄出更清晰的细节。
在其中一个实施例中,所述光学系统满足关系:
5<f345/f12<15;
f12>0;
f345为所述第三透镜、所述第四透镜和所述第五透镜的组合焦距,f12为所述第一透镜和所述第二透镜的组合焦距。满足该关系时,将有利于改善光学系统的场曲和畸变像差,平衡光学系统的像差,以使光学系统获得良好的成像品质。当高于关系式上限时,第三透镜至第五透镜所构成的透镜组整体提供的总正屈折力过小,不足以平衡前后透镜产生的像差,最终使得成像质量降低,同时第一透镜和第二透镜所构成的透镜组提供过大的正屈折力,导致光学系统的敏感性增加,不利于实现系统小型化和大像面特性。当低于关系式下限时,则又会导致第三透镜至第五透镜所构成的透镜组整体提供的总正屈折力过大,容易对物方透镜产生的像差过度矫正,同时增大像方透镜的矫正负担。
在其中一个实施例中,所述光学系统满足关系:
1.5<(f1+|f2|)/(r12+r22)<3;
f1为所述第一透镜的有效焦距,f2为所述第二透镜的有效焦距,r12为所述第一透镜的像侧面于光轴处为曲率半径,r22为所述第二透镜的像侧面于光轴处的曲率半径。满足该关系时,可合理约束第一透镜和第二透镜的形状和屈折力贡献量,一方面有利于防止透镜面型过于弯曲,从而提高像差平衡的能力,另一方面也有利于缩短系统总长和实现大光圈特性。
在其中一个实施例中,所述光学系统满足关系:
ct37/et37<1.4;
ct37为所述第三透镜至所述第七透镜中各透镜于光轴上的厚度之和,et37为所述第三透镜至所述第七透镜中各透镜于物侧面最大有效口径处至像侧面最大有效口径处于光轴方向上的距离之和。满足该关系时,有利于缩短系统总长,实现第三透镜到第七透镜之间的紧凑型结构,同时各透镜的中心厚度与边缘厚度配置合理,有利于各透镜的尺寸分布均匀,保证后期镜头组装稳定性。当高于关系式上限时,第三透镜至第七透镜的各透镜中心厚度与边缘厚度之和差异过大,易增加系统的敏感度,且使得组装稳定性也会降低,进而无法保证良好的成像质量。
在其中一个实施例中,所述光学系统满足关系:
2<f/(sd82-sd11)<2.5;
f为所述光学系统的有效焦距,sd11为所述第一透镜的物侧面的最大有效口径的一半,sd82为所述第八透镜的像侧面的最大有效口径的一半。满足该关系时,第一透镜和第八透镜的口径差异能够得到合理约束,使得光学系统能够获得更大的像面,另外也有利于缩短系统总长,同时实现小头部设计。当低于关系式下限时,第一透镜与第八透镜的口径差异过大,从而边缘视场的光线从第八透镜出射时相较光轴的偏转角增大,容易导致边缘视场所对应的成像区域的相对照度不够,成像时易出现边缘暗角;而当高于上限时,不利于缩短系统总长和扩大像面,同时也会导致视场角过小。
在其中一个实施例中,所述光学系统满足关系:
5.5<(r62+r71)/(|sag62|+|sag71|)<7.5;
r62为所述第六透镜的像侧面于光轴处的曲率半径,r71为所述第七透镜的物侧面于光轴处的曲率半径,sag62为所述第六透镜的像侧面于最大有效口径处的矢高,sag71为所述第七透镜的物侧面于最大有效口径处的矢高。满足该关系时,有利于约束第六透镜的像侧面和第七透镜的物侧面的形状,使得两个光学面之间的中心面型与边缘面型之间能够得到合理匹配,从而有利于平衡系统慧差,提高两片透镜的加工成型的工艺性,提升光学系统的成像质量。当低于关系式下限时,两片透镜的形状过于弯曲,加工可行性降低,且易于引入杂光,增加鬼像产生的风险;当高于关系式上限时,两个光学面的边缘弯曲程度不足,不利于边缘视场光线的平缓过渡,导致整体光学系统的像差矫正能力减弱。
在其中一个实施例中,所述光学系统满足关系:
1.7<ct78/ct23<2.0;
ct23为所述第二透镜的像侧面至所述第三透镜的物侧面于光轴上的距离,ct78为所述第七透镜的像侧面至所述第八透镜的物侧面于光轴上的距离。满足该关系时,可将第二透镜与第三透镜之间的间隙以及第七透镜与第八透镜之间的间隙实现合理约束,从而提升光学系统的加工组装可行性,同时也有利于缩短系统总长,提升中心视场的成像质量。
在其中一个实施例中,所述光学系统满足关系:
0.6<(|sag81|-|sag72|)/et78<1.6;
sag72为所述第七透镜的像侧面于最大有效口径处的矢高,sag81为所述第八透镜的物侧面于最大有效口径处的矢高,et78为所述第七透镜的像侧面最大有效口径处至所述第八透镜的物侧面最大有效口径处于光轴方向上的距离。满足该关系时,有利于控制第七透镜的像侧面和第八透镜的物侧面的矢高以及两者之间的间隙,进而使边缘光线在经过两个光学面时具有较小的偏转角,以利于边缘视场光线平缓过渡到像面,同时抑制像面边缘的暗角现象,提高所述光学系统的解像力。
在其中一个实施例中,所述光学系统包括设于所述第二透镜与所述第三透镜之间的渐晕光阑,且所述光学系统满足关系:
0.5<sds/(sd81-sd31)<0.8;
sds为所述渐晕光阑的最大有效口径,sd31为所述第三透镜的物侧面的最大有效口径,sd81为所述第八透镜的物侧面的最大有效口径。sd81-sd31表示为第三透镜至第八透镜的段差,满足该关系时,位于第二透镜与第三透镜之间的渐晕光阑的孔径与该段差的配置合理,使边缘视场的光线在经过渐晕光阑之后能够以合理的传播角度到达第八透镜并进一步到达成像面,上述设计不仅有利于增大光学系统的像面大小并缩短总长,另外还有利于增大光圈,增加光通量,提升光学系统在较阴暗环境下的成像质量;另外还有利于控制透镜之间的口径差值,避免相邻透镜口径变化过大,降低镜筒设计压力。
在其中一个实施例中,所述光学系统满足关系:
9.5<zh78/zb78<12.2;
zh78为所述第七透镜的像侧面至所述第八透镜的物侧面于光轴方向上的最大距离,zb78为所述第七透镜的像侧面至所述第八透镜的物侧面于光轴方向上的最短距离。满足该关系时,第七透镜与第八透镜之间的弯曲程度能够得到合理控制,一方面有利于使第八透镜具有足够的与第七透镜匹配的扭曲度来矫正系统像差,促使边缘光线在经过第七透镜和第八透镜时具有较小的偏转角,进而提高成像质量;另一方面又能够使第七透镜与第八透镜之间留有足够的空气间隙,以达到成型组装的要求。
在其中一个实施例中,所述光学系统满足关系:
4.2<zh67/zb67<7.5;
zh67为所述第六透镜的像侧面至所述第七透镜的物侧面于光轴方向上的最大距离,zb67为所述第六透镜的像侧面至所述第七透镜的物侧面于光轴方向上的最短距离。满足该关系时,可使第六透镜与第七透镜之间的间隙分配合理,最大间隙与最小间隙的差异不会过大也不会过小,一方面能够使第六透镜的像侧面与第七透镜的物侧面的面型适配,以促进光学系统的像差平衡,提高系统的解像力,同时也有利于减少鬼像和杂光的产生;另一方面也有利于缩短系统总长,避免透镜之间距离太近引起组装不良的发生。
在其中一个实施例中,所述光学系统包括设于所述第二透镜与所述第三透镜之间的渐晕光阑,且所述光学系统满足关系:
0.64<|jd22|/45°<0.67;
jd22为所述第二透镜的像侧面各位置的切面与垂直光轴的平面所成的最大锐角夹角。第二透镜的像侧面为位于渐晕光阑物方的相邻光学面,入射光线对该面的面型敏感度较高,将上述比值控制在合理范围内可以有效控制该面的面型复杂度,降低敏感度,提升光学系统的成像品质,同时也能降低第二透片的成型加工难度,提升良率。
在其中一个实施例中,所述光学系统包括设于所述第二透镜与所述第三透镜之间的渐晕光阑,且所述光学系统满足关系:
0.41<|jd31|/45°<0.51;
jd31为所述第三透镜的物侧面各位置的切面与垂直光轴的平面所成的最大锐角夹角。第三透镜的物侧面为位于渐晕光阑像方的相邻光学面,光线在该面发生偏转,中心视场和边缘视场的光线在空间中开始分离,因此入射光线对该面的敏感度也会较高,因此通过满足该关系条件,降低第三透镜的物侧面的最大倾角,降低该面面型的复杂度,从而有利于提升光学系统的整体良率和成像质量,另外也降低透镜的成型难度。
一种摄像模组,包括图像传感器及以上任意一项所述的光学系统,所述图像传感器设于所述光学系统的像侧。通过采用上述光学系统,摄像模组能够在兼顾小型化设计的同时保持良好的成像质量。
一种电子设备,包括固定件及上述摄像模组,所述摄像模组设于所述固定件。电子设备可用更小的空间装配上述摄像模组,从而使得设备的厚度能够得到压缩,同时也能保持良好的摄像性能。
附图说明
图1为本申请第一实施例提供的光学系统的结构示意图;
图2包括第一实施例中光学系统的纵向球差图、像散图和畸变图;
图3为本申请第二实施例提供的光学系统的结构示意图;
图4包括第二实施例中光学系统的纵向球差图、像散图和畸变图;
图5为本申请第三实施例提供的光学系统的结构示意图;
图6包括第三实施例中光学系统的纵向球差图、像散图和畸变图;
图7为本申请第四实施例提供的光学系统的结构示意图;
图8包括第四实施例中光学系统的纵向球差图、像散图和畸变图;
图9为本申请第五实施例提供的光学系统的结构示意图;
图10包括第五实施例中光学系统的纵向球差图、像散图和畸变图;
图11为本申请第六实施例提供的光学系统的结构示意图;
图12包括第六实施例中光学系统的纵向球差图、像散图和畸变图;
图13为本申请第七实施例提供的光学系统的结构示意图;
图14包括第七实施例中光学系统的纵向球差图、像散图和畸变图;
图15为本申请一实施例提供的摄像模组的示意图;
图16为本申请一实施例提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施,本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进,因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。
在本实用新型的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“厚度”、“上”、“前”、“后”、“轴向”、“径向”等指示的方位或位置关系为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。
此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中,“多个”的含义是至少两个,例如两个,三个等,除非另有明确具体的限定。
在本实用新型中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系,除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
需要说明的是,当元件被称为“固定于”或“设置于”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。
参考图1,本申请的实施例提供了一种具有八片透镜结构的光学系统10,光学系统10沿光轴101由物侧至像侧依次包括第一透镜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及第八透镜L8。其中第一透镜L1具有正屈折力,第二透镜L2具有负屈折力,第六透镜L6具有负屈折力,第七透镜L7具有正屈折力,第八透镜L8具有负屈折力。光学系统10中各透镜的光轴处于同一直线上,该直线即为光学系统10的光轴101。光学系统10中各透镜可装配于镜筒中以形成摄像镜头。
第一透镜L1具有物侧面S1和像侧面S2,第二透镜L2具有物侧面S3和像侧面S4,第三透镜L3具有物侧面S5和像侧面S6,第四透镜L4具有物侧面S7和像侧面S8,第五透镜L5具有物侧面S9及像侧面S10,第六透镜L6具有物侧面S11及像侧面S12,第七透镜L7具有物侧面S13及像侧面S14,第八透镜L8具有物侧面S15及像侧面S16。另外,光学系统10还具有成像面S17,成像面S17位于第八透镜L8的像侧,轴上物点经光学系统10的各透镜调节后能够会聚于成像面S17。一般地,光学系统10的成像面S17与图像传感器的感光面重合。为方便理解,在光学系统10与图像传感器装配后,也可将成像面S17视为图像传感器的感光面。
在本申请的实施例中,第一透镜L1的物侧面S1于近光轴处为凸面,像侧面S2于近光轴处为凹面;第二透镜L2的物侧面S3于近光轴处为凸面,像侧面S4于近光轴处为凹面;第六透镜L6的像侧面S12于近光轴处为凹面;第七透镜L7的物侧面S13于近光轴处为凸面,同时第七透镜L7的物侧面S13和像侧面S14皆为非球面,且物侧面S13和像侧面S14中至少一者存在反曲;第八透镜L8的像侧面S16于近光轴处为凹面,同时第八透镜L8的物侧面S15和像侧面S16皆为非球面,且物侧面S15和像侧面S16中至少一者存在反曲。应注意的是,当描述透镜表面于近光轴处具有某种面型时,即该透镜表面于光轴101附近具有该种面型,而该透镜表面沿径向靠近最大有效口径处的区域可以拥有与之相同的面型或相反的面型,当同一透镜表面存在相反的两种面型时,即可称该面存在反曲。
在上述光学系统10中,通过使第一透镜L1具有正屈折力并满足上述面型设计,将有利于使第一透镜L1的像方焦点位置更靠近物侧,从而有利于压缩光学系统10的长度;而通过使第二透镜L2具有负屈折力并拥有与第一透镜L1相似的面型配置,从而能够合理地配合第一透镜L1,以合理降低各视场的光线在经过第一透镜L1和第二透镜L2的各光学面时的入射角,使入射光线在经过第一透镜L1和第二透镜L2时能够实现较为平缓过渡,进而有效避免产生较大的像差,减少像方透镜对校正像差的负担,提高像方透镜的设计自由度;通过设置第三透镜L3、第四透镜L4和第五透镜L5,使由第二透镜L2出射的光线能够经过足够多的光学面依次调节,即拥有足够长的调节空间,从而有利于抑制入射光线在光学系统10中的偏折程度;进一步地,通过第六透镜L6、第七透镜L7及第八透镜L8的依次交替的屈折力以及面型设计,将能够最终调节即将会聚于成像面S17上的光线,进一步抑制由大角度入射的光线在到达成像面S17前的偏折程度,从而可有效抑制场曲、像散、畸变等轴外像差。
进一步地,在拥有上述数量、屈折力及面型设计的基础上,光学系统10还进一步满足关系:2.5<f678/f6<8.5;f678为第六透镜L6、第七透镜L7和第八透镜L8的组合焦距,f6为第六透镜L6的有效焦距。当光学系统10进一步满足该关系时,作为光学系统10最靠近像侧的第六透镜L6、第七透镜L7和第八透镜L8的组合焦距与第六透镜L6的有效焦距之间能够得到合理配置,从而可利于减缓边缘视场的光线的偏转角,降低入射光线对第六透镜L6至第八透镜L8的敏感度,从而可合理矫正物方透镜所产生的像差,提高光学系统10的成像质量;另外,由于第六透镜L6的屈折力强度能够得到合理配置,不仅有利于压缩光学系统10的长度,同时也可降低第六透镜L6的屈折力负担,降低第六透镜L6的成型难度,提高第六透镜L6的可加工性。在一些实施例中,光学系统10所满足的该关系具体可以为2.7、2.85、2.94、3.18、3.3、4.6、5.9、6.7、7.5、7.8或8.0。
进一步地,一些实施例中的光学系统10满足关系:-10.69mm≤f6≤-7.572mm。通过进一步限制第六透镜L6的屈折力强度,可以更好地搭配第六透镜L6至第八透镜L8的组合屈折力,以进一步减缓边缘视场的光线在经过光学系统10中的后镜组时的偏转角,降低入射光线对后镜组的敏感度,从而有利于进一步矫正系统的像差。
此外,在一些实施例中,光学系统10还满足以下至少一条关系及相关光阑设置,且当满足任一关系时均可拥有相应的技术效果:
ImgH/FNO>2.9mm;ImgH为光学系统10的最大视场角所对应的像高的一半,FNO为光学系统10的光圈数。ImgH也可称为光学系统10的最大成像圆半径,且在一些实施例中,当光学系统10与图像传感器装配时,图像传感器上矩形有效像素区域对角线长度的一半等于或近似等于ImgH的数值。满足该关系时,不仅有利于光学系统10获得较大像面,同时还有利于光学系统10获得紧凑的结构,从而可以兼顾小型化、大像面、高像素的成像特性。在一些实施例中,光学系统10所满足的该关系具体可以为3、3.15、3.26、3.3、3.35、3.45、3.49、3.57、3.63或3.70,数值单位为mm。进一步地,当拥有以上屈折力及面型设计的光学系统10满足FNO<1.85时,则可以确保光学系统10在较昏暗的天气环境下依然能获得足够的光通量,从而保证较高的成像品质。在一些实施例中,光学系统10所满足的FNO具体可以为1.5、1.53、1.56、1.6、1.64、1.68、1.73、1.77或1.82。
TTL/ImgH<1.4;TTL为第一透镜L1的物侧面S1至光学系统10的成像面S17于光轴101上的距离,ImgH为光学系统10的最大视场角所对应的像高的一半。满足该关系时,一方面有利于降低光学系统10的总长度,降低感度;另一方面,还可使光学系统10在满足小型化设计的同时兼顾大像面特性,以匹配更高像素的图像传感器以拍摄出更清晰的细节。在一些实施例中,光学系统10所满足的该关系具体可以为1.28、1.3、1.33、1.35、1.37或1.39。
6.99mm≤TTL≤7.7mm;TTL为第一透镜L1的物侧面S1至光学系统10的成像面S17于光轴101上的距离,即光学系统10的光学总长。满足该关系时,可在光学系统10在拥有上述良好成像质量的同时,确保光学系统10的光学总长被控制在较小的范围内,从而实现小型化设计。
5<f345/f12<15及f12>0;f345为第三透镜L3、第四透镜L4和第五透镜L5的组合焦距,f12为第一透镜L1和第二透镜L2的组合焦距。满足该关系时,将有利于改善光学系统10的场曲和畸变像差,平衡光学系统10的像差,以使光学系统10获得良好的成像品质。当高于关系式上限时,第三透镜L3至第五透镜L5所构成的透镜组整体提供的总正屈折力过小,不足以平衡前后透镜产生的像差,最终使得成像质量降低,同时第一透镜L1和第二透镜L2所构成的透镜组提供过大的正屈折力,导致光学系统10的敏感性增加,不利于实现系统小型化和大像面特性。当低于关系式下限时,则又会导致第三透镜L3至第五透镜L5所构成的透镜组整体提供的总正屈折力过大,容易对物方透镜产生的像差过度矫正,同时增大像方透镜的矫正负担。在一些实施例中,光学系统10所满足的f345/f12关系具体可以为7.2、7.8、8.5、9.3、9.9、10.6、11.0、11.7、12.6或13.2。
1.5<(f1+|f2|)/(r12+r22)<3;f1为第一透镜L1的有效焦距,f2为第二透镜L2的有效焦距,r12为第一透镜L1的像侧面S2于光轴101处为曲率半径,r22为第二透镜L2的像侧面S4于光轴101处的曲率半径。满足该关系时,可合理约束第一透镜L1和第二透镜L2的形状和屈折力贡献量,一方面有利于防止透镜面型过于弯曲,从而提高像差平衡的能力,另一方面也有利于缩短系统总长和实现大光圈特性。在一些实施例中,光学系统10所满足的该关系具体可以为1.8、1.95、2.07、2.15、2.24、2.37、2.43或2.5。
ct37/et37<1.4;ct37为第三透镜L3至第七透镜L7中各透镜于光轴101上的厚度之和,et37为第三透镜L3至第七透镜L7中各透镜于物侧面最大有效口径处至像侧面最大有效口径处于光轴方向上的距离之和。满足该关系时,有利于缩短系统总长,实现第三透镜L3到第七透镜L7之间的紧凑型结构,同时各透镜的中心厚度与边缘厚度配置合理,有利于各透镜的尺寸分布均匀,保证后期镜头组装稳定性。当高于关系式上限时,第三透镜L3至第七透镜L7的各透镜中心厚度与边缘厚度之和差异过大,易增加系统的敏感度,且使得组装稳定性也会降低,进而无法保证良好的成像质量。在一些实施例中,光学系统10所满足的该关系具体可以为1.25、1.28、1.3、1.32或1.35。
2.0<f/(sd82-sd11)<2.5;f为光学系统10的有效焦距,sd11为第一透镜L1的物侧面S1的最大有效口径的一半,sd82为第八透镜L8的像侧面S16的最大有效口径的一半。满足该关系时,第一透镜L1和第八透镜L8的口径差异能够得到合理约束,使得光学系统10能够获得更大的像面,另外也有利于缩短系统总长,同时实现小头部设计。当低于关系式下限时,第一透镜L1与第八透镜L8的口径差异过大,从而边缘视场的光线从第八透镜L8出射时相较光轴的偏转角增大,容易导致边缘视场所对应的成像区域的相对照度不够,成像时易出现边缘暗角;而当高于上限时,不利于缩短系统总长和扩大像面,同时也会导致视场角过小。在一些实施例中,光学系统10所满足的该关系具体可以为2.1、2.14、2.19、2.26、2.3、2.35、2.4或2.43。
5.5<(r62+r71)/(|sag62|+|sag71|)<7.5;r62为第六透镜L6的像侧面S12于光轴101处的曲率半径,r71为第七透镜L7的物侧面S13于光轴101处的曲率半径,sag62为第六透镜L6的像侧面S12于最大有效口径处的矢高,sag71为第七透镜L7的物侧面S13于最大有效口径处的矢高。满足该关系时,有利于约束第六透镜L6的像侧面S12和第七透镜L7的物侧面S13的形状,使得两个光学面之间的中心面型与边缘面型之间能够得到合理匹配,从而有利于平衡系统慧差,提高两片透镜的加工成型的工艺性,提升光学系统10的成像质量。当低于关系式下限时,两片透镜的形状过于弯曲,加工可行性降低,且易于引入杂光,增加鬼像产生的风险;当高于关系式上限时,两个光学面的边缘弯曲程度不足,不利于边缘视场光线的平缓过渡,导致整体光学系统10的像差矫正能力减弱。在一些实施例中,光学系统10所满足的该关系具体可以为5.9、6.0、6.3、6.7、6.9或7.1。
1.7<ct78/ct23<2.0;ct23为第二透镜L2的像侧面S4至第三透镜L3的物侧面S5于光轴101上的距离,ct78为第七透镜L7的像侧面S14至第八透镜L8的物侧面S15于光轴101上的距离。满足该关系时,可将第二透镜L2与第三透镜L3之间的间隙以及第七透镜L7与第八透镜L8之间的间隙实现合理约束,从而提升光学系统10的加工组装可行性,同时也有利于缩短系统总长,提升中心视场的成像质量。在一些实施例中,光学系统10所满足的该关系具体可以为2、2.04、2.09、2.15、2.23、2.27或2.3。
0.6<(|sag81|-|sag72|)/et78<1.6;sag72为第七透镜L7的像侧面S14于最大有效口径处的矢高,sag81为第八透镜L8的物侧面S15于最大有效口径处的矢高,et78为第七透镜L7的像侧面S14最大有效口径处至第八透镜L8的物侧面S15最大有效口径处于光轴方向上的距离。满足该关系时,有利于控制第七透镜L7的像侧面S14和第八透镜L8的物侧面S15的矢高以及两者之间的间隙,进而使边缘光线在经过两个光学面时具有较小的偏转角,以利于边缘视场光线平缓过渡到像面,同时抑制像面边缘的暗角现象,提高光学系统10的解像力。在一些实施例中,光学系统10所满足的该关系具体可以为0.80、0.87、0.96、1.07、1.14、1.23、1.34、1.45或1.52。
0.5<sds/(sd81-sd31)<0.8;光学系统10包括设于第二透镜L2与第三透镜L3之间的渐晕光阑,sds为渐晕光阑的最大有效口径,sd31为第三透镜L3的物侧面S5的最大有效口径,sd81为第八透镜L8的物侧面S15的最大有效口径。sd81-sd31表示为第三透镜L3至第八透镜L8的段差,满足该关系时,位于第二透镜L2与第三透镜L3之间的渐晕光阑的孔径与该段差的配置合理,使边缘视场的光线在经过渐晕光阑之后能够以合理的传播角度到达第八透镜L8并进一步到达成像面S17,上述设计不仅有利于增大光学系统10的像面大小并缩短总长,另外还有利于增大光圈,增加光通量,提升光学系统10在较阴暗环境下的成像质量;另外还有利于控制透镜之间的口径差值,避免相邻透镜口径变化过大,降低镜筒设计压力。在一些实施例中,光学系统10所满足的该关系具体可以为0.55、0.59、0.63、0.67、0.70或0.72。
9.5<zh78/zb78<12.2;zh78为第七透镜L7的像侧面S14至第八透镜L8的物侧面S15于光轴方向上的最大距离,zb78为第七透镜L7的像侧面S14至第八透镜L8的物侧面S15于光轴方向上的最短距离。满足该关系时,第七透镜L7与第八透镜L8之间的弯曲程度能够得到合理控制,一方面有利于使第八透镜L8具有足够的与第七透镜L7匹配扭曲度来矫正系统像差,促使边缘光线在经过第七透镜L7和第八透镜L8时具有较小的偏转角,进而提高成像质量;另一方面又能够使第七透镜L7与第八透镜L8之间留有足够的空气间隙,以达到成型组装的要求。在一些实施例中,光学系统10所满足的该关系具体可以为9.7、9.9、10.3、10.7、11.3或11.7。
4.2<zh67/zb67<7.5;zh67为第六透镜L6的像侧面S12至第七透镜L7的物侧面S13于光轴方向上的最大距离,zb67为第六透镜L6的像侧面S12至第七透镜L7的物侧面S13于光轴方向上的最短距离。满足该关系时,可使第六透镜L6与第七透镜L7之间的间隙分配合理,最大间隙与最小间隙的差异不会过大也不会过小,一方面能够使第六透镜L6的像侧面S12与第七透镜L7的物侧面S13的面型适配,以促进光学系统的像差平衡,提高系统的解像力,同时也有利于减少鬼像和杂光的产生;另一方面也有利于缩短系统总长,避免透镜之间距离太近引起组装不良的发生。在一些实施例中,光学系统10所满足的该关系具体可以为4.46、4.53、4.77、5.00、5.24、5.38或5.42。
0.64<|jd22|/45°<0.67;jd22为第二透镜L2的像侧面S4各位置的切面与垂直光轴的平面所成的最大锐角夹角,且光学系统10包括设于第二透镜L2与第三透镜L3之间的渐晕光阑。第二透镜L2的像侧面S4为位于渐晕光阑物方的相邻光学面,入射光线对该面的面型敏感度较高,将上述比值控制在合理范围内可以有效控制该面的面型复杂度,降低敏感度,提升光学系统10的成像品质,同时也能降低第二透片的成型加工难度,提升良率。在一些实施例中,光学系统10所满足的该关系具体可以为0.652、0.655、0.658或0.664。
0.41<|jd31|/45°<0.51;jd31为第三透镜L3的物侧面S5各位置的切面与垂直光轴的平面所成的最大锐角夹角,且光学系统10包括设于第二透镜L2与第三透镜L3之间的渐晕光阑。第三透镜L3的物侧面S5为位于渐晕光阑像方的相邻光学面,光线在该面发生偏转,中心视场和边缘视场的光线在空间中开始分离,因此入射光线对该面的敏感度也会较高,因此通过满足该关系条件,降低第三透镜L3的物侧面S5的最大倾角,降低该面面型的复杂度,从而有利于提升光学系统10的整体良率和成像质量,另外也降低透镜的成型难度。在一些实施例中,光学系统10所满足的该关系具体可以为0.43、0.45、0.46、0.48或0.50。
对于上述相应关系式条件中涉及sag62、sag71、sag72、sag81的矢高参数,应说明的是,当描述某一透镜表面于最大有效口径处的矢高时,即表示该透镜表面与光轴101的交点至该面最大有效口径位置于平行光轴101方向的距离。当透镜表面于最大有效口径处的矢高数值为负时,则表示该面最大有效口径位置相较该面与光轴101相交处更靠近物侧,反之则更靠近像侧。
以上各关系式条件中的有效焦距、组合焦距的数值参考波长为555nm,有效焦距、组合焦距及屈折力的描述至少是指相应透镜或透镜组于近光轴处的数值。且以上各关系式条件及其所带来的技术效果针对的是满足上述透镜设计(透镜数量、屈折力配置、面型配置等)的光学系统10。在无法确保拥有前述光学系统10的透镜设计时,将难以确保光学系统10在满足这些关系式时依然能够拥有相应的技术效果,甚至可能会导致摄像性能发生明显劣化。
在一些实施例中,光学系统10的至少一个透镜具有非球面面型,当透镜的至少一侧透镜表面(物侧面或像侧面)为非球面时,即可称该透镜具有非球面面型。在一个实施例中,可以将各透镜的物侧面及像侧面均设计为非球面。非球面设计能够帮助光学系统10更为有效地消除像差,改善成像品质。在一些实施例中,光学系统10的至少一个透镜可具有球面面型,球面面型的设计可降低透镜的制备难度,降低制备成本。在一些实施例中,为了兼顾制备成本、制备难度、成像品质、组装难度等因素,光学系统10中的各透镜表面的设计可由非球面及球面面型搭配而成。
非球面的面型计算可参考非球面公式:
其中,Z为非球面上相应点到该面于光轴处的切平面的距离,r为非球面上相应点到光轴的距离,c为非球面于光轴处的曲率,k为圆锥系数,Ai为非球面面型公式中与第i阶高次项相对应的高次项系数。
对于透镜材料方面,在一些实施例中,光学系统10中至少一个透镜的材质为塑料(PC,Plastic),塑料材质可以为聚碳酸酯、树胶等。在一些实施例中,光学系统10中至少一个透镜的材质为玻璃(GL,Glass)。在一些实施例中,为了兼顾制备成本、制备难度、成像品质等因素,光学系统10中可设置不同材质的透镜,即可采用玻璃透镜及塑料透镜相结合的设计,但具体配置关系可根据实际需求而确定,此处不加以穷举。
以下通过更具体的实施例以对本申请中光学系统10的结构配置及成像质量进行说明:
第一实施例
参考图1,在第一实施例中,光学系统10沿光轴101由物侧至像侧依次包括孔径光阑STO1、具有正屈折力的第一透镜L1、具有负屈折力的第二透镜L2、渐晕光阑STO2、具有正屈折力的第三透镜L3、具有负屈折力的第四透镜L4、具有负屈折力的第五透镜L5、具有负屈折力的第六透镜L6、具有正屈折力的第七透镜L7以及具有负屈折力的第八透镜L8,且光学系统10的各透镜面型如下:
第一透镜L1的物侧面S1于近光轴处为凸面,像侧面S2于近光轴处为凹面;物侧面S1于近最大有效口径处为凹面,像侧面S2于近最大有效口径处为凸面。
第二透镜L2的物侧面S3于近光轴处为凸面,像侧面S4于近光轴处为凹面;物侧面S3于近最大有效口径处为凸面,像侧面S4于近最大有效口径处为凹面。
第三透镜L3的物侧面S5于近光轴处为凸面,像侧面S6于近光轴处为凸面;物侧面S5于近最大有效口径处为凹面,像侧面S6于近最大有效口径处为凸面。
第四透镜L4的物侧面S7于近光轴处为凸面,像侧面S8于近光轴处为凹面;物侧面S7于近最大有效口径处为凸面,像侧面S8于近最大有效口径处为凹面。
第五透镜L5的物侧面S9于近光轴处为凹面,像侧面S10于近光轴处为凸面;物侧面S9于近最大有效口径处为凹面,像侧面S10于近最大有效口径处为凹面。
第六透镜L6的物侧面S11于近光轴处为凸面,像侧面S12于近光轴处为凹面;物侧面S11于近最大有效口径处为凸面,像侧面S12于近最大有效口径处为凸面。
第七透镜L7的物侧面S13于近光轴处为凸面,像侧面S14于近光轴处为凹面;物侧面S13于近最大有效口径处为凹面,像侧面S14于近最大有效口径处为凹面。
第八透镜L8的物侧面S15于近光轴处为凹面,像侧面S16于近光轴处为凹面;物侧面S15于近最大有效口径处为凹面,像侧面S16于近最大有效口径处为凸面。
第一实施例中光学系统10的各透镜参数由以下表1所展现。由光学系统10的物侧至像侧的各元件依次按照表1从上至下的顺序排列。红外截止滤光片110可作为光学系统10的一部分,也可从光学系统10中去除,但当去除红外截止滤光片110后,光学系统10的光学总长TTL应保持不变。表1中Y半径为透镜相应表面于光轴101处的曲率半径。表1中面序号为S1的表面代表第一透镜L1的物侧面,面序号为S2的表面代表第一透镜L1的像侧面,而每一透镜于“厚度”参数列中的第一个数值的绝对值为该透镜于光轴101上的厚度,第二个数值的绝对值为该透镜的像侧面至后一光学面(后一透镜的物侧面或光阑面)于光轴101上的距离,其中光阑的厚度参数表示光阑面至像方相邻透镜的物侧面于光轴101上的距离。表格中各透镜的折射率、阿贝数的参考波长均为587.6nm,焦距(有效焦距)的参考波长为555nm,且Y半径、厚度、焦距(有效焦距)的数值单位均为毫米(mm)。另外,以下各实施例中用于关系式计算的参数数据和透镜面型结构以相应实施例中的透镜参数表格中的数据为准。
表1
由表1可知,第一实施例中的光学系统10的有效焦距f为6.126mm,光圈数FNO为1.59,最大视场角FOV为82.767°,光学总长TTL为7.59mm。另外,以下表2展现了表1中相应透镜表面的非球面系数,其中K为圆锥系数,Ai为非球面面型公式中与第i阶高次项相对应的系数。
表2
面序号 | S1 | S2 | S3 | S4 | S5 | S6 | S7 | S8 |
K | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 1.800E+01 |
A4 | -4.211E-04 | -2.286E-02 | -3.686E-02 | -1.712E-02 | -3.938E-03 | 3.445E-02 | 9.829E-03 | -1.489E-02 |
A6 | 3.039E-03 | 8.110E-03 | 9.111E-03 | 1.417E-03 | -7.982E-03 | -8.313E-02 | -4.815E-02 | -3.502E-03 |
A8 | -4.210E-03 | 1.805E-03 | 1.190E-02 | 1.361E-02 | 5.281E-03 | 8.915E-02 | 2.079E-02 | -1.515E-03 |
A10 | 3.699E-03 | -4.167E-03 | -1.610E-02 | -1.514E-02 | -7.352E-03 | -8.196E-02 | 7.947E-03 | 3.116E-03 |
A12 | -1.976E-03 | 2.661E-03 | 1.093E-02 | 9.045E-03 | 6.129E-03 | 5.263E-02 | -2.343E-02 | -1.991E-03 |
A14 | 6.451E-04 | -9.959E-04 | -4.657E-03 | -3.009E-03 | -2.960E-03 | -2.141E-02 | 1.926E-02 | 7.455E-04 |
A16 | -1.254E-04 | 2.236E-04 | 1.241E-03 | 4.796E-04 | 7.807E-04 | 5.289E-03 | -7.935E-03 | -1.899E-04 |
A18 | 1.324E-05 | -2.752E-05 | -1.869E-04 | -5.970E-06 | -8.720E-05 | -7.386E-04 | 1.637E-03 | 2.978E-05 |
A20 | -6.460E-07 | 1.402E-06 | 1.218E-05 | -4.357E-06 | 0.000E+00 | 4.589E-05 | -1.338E-04 | -1.849E-06 |
面序号 | S9 | S10 | S11 | S12 | S13 | S14 | S15 | S16 |
K | 0.000E+00 | 3.431E+00 | 1.239E+01 | -4.879E+00 | -1.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | -7.645E-01 |
A4 | -1.453E-02 | -1.448E-02 | -5.561E-03 | -1.202E-01 | -7.822E-02 | 6.491E-02 | -5.656E-02 | -7.198E-02 |
A6 | -9.683E-04 | 3.403E-03 | 2.406E-02 | 8.224E-02 | 4.047E-02 | -3.672E-02 | 1.125E-02 | 1.835E-02 |
A8 | -2.471E-03 | -1.112E-02 | -2.436E-02 | -3.918E-02 | -2.343E-02 | 9.899E-03 | -2.397E-03 | -4.033E-03 |
A10 | 6.000E-03 | 9.111E-03 | 1.245E-02 | 1.277E-02 | 8.860E-03 | -1.733E-03 | 5.990E-04 | 6.255E-04 |
A12 | -3.737E-03 | -3.481E-03 | -4.076E-03 | -2.920E-03 | -2.248E-03 | 1.743E-04 | -9.540E-05 | -6.372E-05 |
A14 | 1.058E-03 | 6.630E-04 | 8.630E-04 | 4.539E-04 | 3.668E-04 | -5.441E-06 | 8.753E-06 | 4.142E-06 |
A16 | -1.419E-04 | -4.330E-05 | -1.142E-04 | -4.462E-05 | -3.600E-05 | -6.182E-07 | -4.603E-07 | -1.654E-07 |
A18 | 7.665E-06 | -3.502E-06 | 8.577E-06 | 2.466E-06 | 1.920E-06 | 6.225E-08 | 1.300E-08 | 3.703E-09 |
A20 | -8.522E-08 | 4.660E-07 | -2.777E-07 | -5.798E-08 | -4.267E-08 | -1.639E-09 | -1.535E-10 | -3.562E-11 |
在第一实施例中,光学系统10满足以下各关系:
f678/f6=3.069;当光学系统10满足该关系时,作为光学系统10最靠近像侧的第六透镜L6、第七透镜L7和第八透镜L8的组合焦距与第六透镜L6的有效焦距之间能够得到合理配置,从而可利于减缓边缘视场的光线的偏转角,降低入射光线对第六透镜L6至第八透镜L8的敏感度,从而可合理矫正物方透镜所产生的像差,提高光学系统10的成像质量;另外,由于第六透镜L6的屈折力强度能够得到合理配置,不仅有利于压缩光学系统10的长度,同时也可降低第六透镜L6的屈折力负担,降低第六透镜L6的成型难度,提高第六透镜L6的可加工性。
ImgH/FNO=3.464mm;满足该关系时,不仅有利于光学系统10获得较大像面,同时还有利于光学系统10获得紧凑的结构,从而可以兼顾小型化、大像面、高像素的成像特性。
TTL/ImgH=1.377;满足该关系时,一方面有利于降低光学系统10的总长度,降低感度;另一方面,还可使光学系统10在满足小型化设计的同时兼顾大像面特性,以匹配更高像素的图像传感器以拍摄出更清晰的细节。
f345/f12=11.986及f12=7.964mm;满足该关系时,将有利于改善光学系统10的场曲和畸变像差,平衡光学系统10的像差,以使光学系统10获得良好的成像品质。
(f1+|f2|)/(r12+r22)=2.133;满足该关系时,可合理约束第一透镜L1和第二透镜L2的形状和屈折力贡献量,一方面有利于防止透镜面型过于弯曲,从而提高像差平衡的能力,另一方面也有利于缩短系统总长和实现大光圈特性。
ct37/et37=1.23;满足该关系时,有利于缩短系统总长,实现第三透镜L3到第七透镜L7之间的紧凑型结构,同时各透镜的中心厚度与边缘厚度配置合理,有利于各透镜的尺寸分布均匀,保证后期镜头组装稳定性。
f/(sd82-sd11)=2.439;满足该关系时,第一透镜L1和第八透镜L8的口径差异能够得到合理约束,使得光学系统10能够获得更大的像面,另外也有利于缩短系统总长,同时实现小头部设计。
(r62+r71)/(|sag62|+|sag71|)=6.771;满足该关系时,有利于约束第六透镜L6的像侧面S12和第七透镜L7的物侧面S13的形状,使得两个光学面之间的中心面型与边缘面型之间能够得到合理匹配,从而有利于平衡系统慧差,提高两片透镜的加工成型的工艺性,提升光学系统10的成像质量。
ct78/ct23=1.860;满足该关系时,可将第二透镜L2与第三透镜L3之间的间隙以及第七透镜L7与第八透镜L8之间的间隙实现合理约束,从而提升光学系统10的加工组装可行性,同时也有利于缩短系统总长,提升中心视场的成像质量。
(|sag81|-|sag72|)/et78=0.854;满足该关系时,有利于控制第七透镜L7的像侧面S14和第八透镜L8的物侧面S15的矢高以及两者之间的间隙,进而使边缘光线在经过两个光学面时具有较小的偏转角,以利于边缘视场光线平缓过渡到像面,同时抑制像面边缘的暗角现象,提高光学系统10的解像力。
sds/(sd81-sd31)=0.633;sd81-sd31表示为第三透镜L3至第八透镜L8的段差,满足该关系时,位于第二透镜L2与第三透镜L3之间的渐晕光阑STO2的孔径与该段差的配置合理,使边缘视场的光线在经过渐晕光阑STO2之后能够以合理的传播角度到达第八透镜L8并进一步到达成像面S17,上述设计不仅有利于增大光学系统10的像面大小并缩短总长,另外还有利于增大光圈,增加光通量,提升光学系统10在较阴暗环境下的成像质量;另外还有利于控制透镜之间的口径差值,避免相邻透镜口径变化过大,降低镜筒设计压力。
zh78/zb78=10.387;满足该关系时,第七透镜L7与第八透镜L8之间的弯曲程度能够得到合理控制,一方面有利于使第八透镜L8具有足够的与第七透镜L7匹配扭曲度来矫正系统像差,促使边缘光线在经过第七透镜L7和第八透镜L8时具有较小的偏转角,进而提高成像质量;另一方面又能够使第七透镜L7与第八透镜L8之间留有足够的空气间隙,以达到成型组装的要求。
zh67/zb67=4.622;满足该关系时,可使第六透镜L6与第七透镜L7之间的间隙分配合理,最大间隙与最小间隙的差异不会过大也不会过小,一方面能够使第六透镜L6的像侧面S12与第七透镜L7的物侧面S13的面型适配,以促进光学系统的像差平衡,提高系统的解像力,同时也有利于减少鬼像和杂光的产生;另一方面也有利于缩短系统总长,避免透镜之间距离太近引起组装不良的发生。
|jd22|/45°=0.657;第二透镜L2的像侧面S4为位于渐晕光阑STO2物方的相邻光学面,入射光线对该面的面型敏感度较高,将上述比值控制在合理范围内可以有效控制该面的面型复杂度,降低敏感度,提升光学系统10的成像品质,同时也能降低第二透片的成型加工难度,提升良率。
|jd31|/45°=0.434;第三透镜L3的物侧面S5为位于渐晕光阑STO2像方的相邻光学面,光线在该面发生偏转,中心视场和边缘视场的光线在空间中开始分离,因此入射光线对该面的敏感度也会较高,因此通过满足该关系条件,降低第三透镜L3的物侧面S5的最大倾角,降低该面面型的复杂度,从而有利于提升光学系统10的整体良率和成像质量,另外也降低透镜的成型难度。
进一步参考图2,图2包括了第一实施例中光学系统10的纵向球差图、像散图和畸变图,其中像散图和畸变图的参考波长均为555nm,且以下各实施例的像散图和畸变图一样。纵向球面像差图(Longitudinal Spherical Aberration)展现了不同波长的光线经由镜头后的焦点偏离程度。纵向球面像差图的纵坐标表示归一化的由光瞳中心至光瞳边缘的光瞳坐标(Normalized Pupil Coordinator),横坐标表示成像面到光线与光轴交点的距离(单位为mm)。由纵向球面像差图可知,第一实施例中的各波长光线的汇聚焦点偏离程度趋于一致,各参考波长的最大焦点偏移均被控制在±0.05mm以内,成像画面中的弥散斑或色晕得到有效抑制。图2还包括光学系统10的场曲像散图(Astigmatic Field Curves),其中S曲线代表555nm下的弧矢场曲,T曲线代表555nm下的子午场曲。由图中可知,光学系统的场曲较小,最大场曲被控制在±0.025mm以内,像面弯曲程度得到有效抑制,且各视场下的弧矢场曲及子午场曲趋于一致,各视场的像散得到较佳的控制,因此可知光学系统10的视场中心至边缘均拥有清晰的成像。另外根据畸变图可知,光学系统10的最大畸变被控制在2.5%以内,从而可知成像画面的畸变程度得到了优良的控制。
第二实施例
参考图3,在第二实施例中,光学系统10沿光轴101由物侧至像侧依次包括孔径光阑STO1、具有正屈折力的第一透镜L1、具有负屈折力的第二透镜L2、渐晕光阑STO2、具有正屈折力的第三透镜L3、具有负屈折力的第四透镜L4、具有正屈折力的第五透镜L5、具有负屈折力的第六透镜L6、具有正屈折力的第七透镜L7以及具有负屈折力的第八透镜L8,且光学系统10的各透镜面型如下:
第一透镜L1的物侧面S1于近光轴处为凸面,像侧面S2于近光轴处为凹面;物侧面S1于近最大有效口径处为凹面,像侧面S2于近最大有效口径处为凸面。
第二透镜L2的物侧面S3于近光轴处为凸面,像侧面S4于近光轴处为凹面;物侧面S3于近最大有效口径处为凸面,像侧面S4于近最大有效口径处为凹面。
第三透镜L3的物侧面S5于近光轴处为凹面,像侧面S6于近光轴处为凸面;物侧面S5于近最大有效口径处为凹面,像侧面S6于近最大有效口径处为凸面。
第四透镜L4的物侧面S7于近光轴处为凹面,像侧面S8于近光轴处为凹面;物侧面S7于近最大有效口径处为凸面,像侧面S8于近最大有效口径处为凹面。
第五透镜L5的物侧面S9于近光轴处为凹面,像侧面S10于近光轴处为凸面;物侧面S9于近最大有效口径处为凹面,像侧面S10于近最大有效口径处为凹面。
第六透镜L6的物侧面S11于近光轴处为凸面,像侧面S12于近光轴处为凹面;物侧面S11于近最大有效口径处为凸面,像侧面S12于近最大有效口径处为凸面。
第七透镜L7的物侧面S13于近光轴处为凸面,像侧面S14于近光轴处为凸面;物侧面S13于近最大有效口径处为凹面,像侧面S14于近最大有效口径处为凹面。
第八透镜L8的物侧面S15于近光轴处为凹面,像侧面S16于近光轴处为凹面;物侧面S15于近最大有效口径处为凹面,像侧面S16于近最大有效口径处为凸面。
该实施例中光学系统10的各透镜参数由表3和表4给出,其中各元件名称和参数的定义可由第一实施例中得出,此处不加以赘述。
表3
表4
面序号 | S1 | S2 | S3 | S4 | S5 | S6 | S7 | S8 |
K | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 1.800E+01 |
A4 | -3.444E-04 | -2.388E-02 | -3.879E-02 | -1.818E-02 | -5.608E-03 | 3.250E-02 | 1.219E-02 | -1.171E-02 |
A6 | 3.432E-03 | 9.415E-03 | 1.120E-02 | 2.650E-03 | -5.393E-03 | -8.143E-02 | -5.680E-02 | -1.209E-02 |
A8 | -4.846E-03 | 2.639E-03 | 1.184E-02 | 1.275E-02 | 2.020E-03 | 8.803E-02 | 3.606E-02 | 1.030E-02 |
A10 | 4.423E-03 | -6.322E-03 | -1.781E-02 | -1.465E-02 | -3.629E-03 | -8.042E-02 | -1.061E-02 | -8.083E-03 |
A12 | -2.501E-03 | 4.385E-03 | 1.260E-02 | 8.426E-03 | 3.452E-03 | 5.278E-02 | -7.425E-03 | 4.959E-03 |
A14 | 8.870E-04 | -1.750E-03 | -5.469E-03 | -2.350E-03 | -1.780E-03 | -2.249E-02 | 1.045E-02 | -2.000E-03 |
A16 | -1.928E-04 | 4.159E-04 | 1.467E-03 | 1.162E-04 | 4.917E-04 | 5.903E-03 | -5.074E-03 | 4.833E-04 |
A18 | 2.359E-05 | -5.434E-05 | -2.212E-04 | 9.364E-05 | -5.746E-05 | -8.807E-04 | 1.140E-03 | -6.318E-05 |
A20 | -1.320E-06 | 2.975E-06 | 1.439E-05 | -1.526E-05 | 0.000E+00 | 5.819E-05 | -9.826E-05 | 3.605E-06 |
面序号 | S9 | S10 | S11 | S12 | S13 | S14 | S15 | S16 |
K | 0.000E+00 | 3.431E+00 | -3.010E-01 | -5.747E+00 | -1.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | -7.679E-01 |
A4 | -1.132E-02 | -8.230E-03 | 3.460E-03 | -1.092E-01 | -7.635E-02 | 6.304E-02 | -5.113E-02 | -6.893E-02 |
A6 | -1.123E-02 | -9.550E-03 | 1.260E-02 | 7.145E-02 | 3.672E-02 | -3.620E-02 | 4.695E-03 | 1.560E-02 |
A8 | 1.231E-02 | 2.773E-03 | -1.618E-02 | -3.338E-02 | -2.027E-02 | 1.021E-02 | 2.055E-05 | -3.026E-03 |
A10 | -6.341E-03 | 6.976E-05 | 8.405E-03 | 1.050E-02 | 7.609E-03 | -1.850E-03 | 1.499E-04 | 4.368E-04 |
A12 | 2.504E-03 | 2.892E-04 | -2.696E-03 | -2.302E-03 | -1.943E-03 | 1.872E-04 | -4.693E-05 | -4.299E-05 |
A14 | -9.073E-04 | -3.403E-04 | 5.571E-04 | 3.450E-04 | 3.179E-04 | -5.364E-06 | 5.596E-06 | 2.750E-06 |
A16 | 2.430E-04 | 1.184E-04 | -7.248E-05 | -3.303E-05 | -3.113E-05 | -7.511E-07 | -3.390E-07 | -1.091E-07 |
A18 | -3.602E-05 | -1.766E-05 | 5.410E-06 | 1.790E-06 | 1.649E-06 | 7.289E-08 | 1.050E-08 | 2.436E-09 |
A20 | 2.133E-06 | 9.746E-07 | -1.752E-07 | -4.141E-08 | -3.634E-08 | -1.915E-09 | -1.329E-10 | -2.345E-11 |
该实施例中的光学系统10满足以下关系:
f678/f6 | 3.343 | f/(sd82-sd11) | 2.361 |
ImgH/FNO(mm) | 3.444 | (r62+r71)/(|sag62|+|sag71|) | 6.643 |
TTL/ImgH | 1.376 | ct78/ct23 | 1.754 |
f345/f12 | 10.999 | (|sag81|-|sag72|)/et78 | 0.984 |
(f1+|f2|)/(r12+r22) | 2.376 | sds/(sd81-sd31) | 0.647 |
ct37/et37 | 1.304 | zh78/zb78 | 10.186 |
zh67/zb67 | 4.578 | |jd22|/45° | 0.657 |
|jd31|/45° | 0.428 |
由图4中的各像差图可知,光学系统10的纵向球差、场曲、像散、畸变均得到良好的控制,其中各参考波长下的焦点偏移均被控制在±0.05mm以内,同时各视场下的子午场曲和弧矢场曲均被控制在±0.025mm以内,像面弯曲程度受到有效抑制,且像散得到优良的调节,最大畸变也被控制在2.5%以内,因此可判断该实施例的光学系统10可拥有清晰成像。
第三实施例
参考图5,在第三实施例中,光学系统10沿光轴101由物侧至像侧依次包括孔径光阑STO1、具有正屈折力的第一透镜L1、具有负屈折力的第二透镜L2、渐晕光阑STO2、具有正屈折力的第三透镜L3、具有负屈折力的第四透镜L4、具有正屈折力的第五透镜L5、具有负屈折力的第六透镜L6、具有正屈折力的第七透镜L7以及具有负屈折力的第八透镜L8,且光学系统10的各透镜面型如下:
第一透镜L1的物侧面S1于近光轴处为凸面,像侧面S2于近光轴处为凹面;物侧面S1于近最大有效口径处为凹面,像侧面S2于近最大有效口径处为凸面。
第二透镜L2的物侧面S3于近光轴处为凸面,像侧面S4于近光轴处为凹面;物侧面S3于近最大有效口径处为凸面,像侧面S4于近最大有效口径处为凹面。
第三透镜L3的物侧面S5于近光轴处为凹面,像侧面S6于近光轴处为凸面;物侧面S5于近最大有效口径处为凹面,像侧面S6于近最大有效口径处为凸面。
第四透镜L4的物侧面S7于近光轴处为凹面,像侧面S8于近光轴处为凹面;物侧面S7于近最大有效口径处为凸面,像侧面S8于近最大有效口径处为凹面。
第五透镜L5的物侧面S9于近光轴处为凸面,像侧面S10于近光轴处为凹面;物侧面S9于近最大有效口径处为凸面,像侧面S10于近最大有效口径处为凹面。
第六透镜L6的物侧面S11于近光轴处为凹面,像侧面S12于近光轴处为凹面;物侧面S11于近最大有效口径处为凸面,像侧面S12于近最大有效口径处为凹面。
第七透镜L7的物侧面S13于近光轴处为凸面,像侧面S14于近光轴处为凹面;物侧面S13于近最大有效口径处为凹面,像侧面S14于近最大有效口径处为凹面。
第八透镜L8的物侧面S15于近光轴处为凸面,像侧面S16于近光轴处为凹面;物侧面S15于近最大有效口径处为凹面,像侧面S16于近最大有效口径处为凸面。
该实施例中光学系统10的各透镜参数由表5和表6给出,其中各元件名称和参数的定义可由第一实施例中得出,此处不加以赘述。
表5
表6
面序号 | S1 | S2 | S3 | S4 | S5 | S6 | S7 | S8 |
K | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 1.281E+01 |
A4 | -3.670E-04 | -2.477E-02 | -4.097E-02 | -2.004E-02 | -6.220E-03 | 4.541E-02 | 2.685E-02 | -8.403E-03 |
A6 | 3.616E-03 | 1.233E-02 | 1.488E-02 | 4.756E-03 | -8.837E-03 | -1.462E-01 | -1.225E-01 | -3.047E-02 |
A8 | -5.678E-03 | 9.710E-04 | 1.119E-02 | 1.325E-02 | 1.077E-02 | 2.124E-01 | 1.594E-01 | 4.037E-02 |
A10 | 5.662E-03 | -6.909E-03 | -2.147E-02 | -1.892E-02 | -1.485E-02 | -2.192E-01 | -1.438E-01 | -3.529E-02 |
A12 | -3.509E-03 | 5.808E-03 | 1.744E-02 | 1.377E-02 | 1.209E-02 | 1.511E-01 | 8.356E-02 | 1.993E-02 |
A14 | 1.369E-03 | -2.676E-03 | -8.518E-03 | -5.799E-03 | -5.742E-03 | -6.705E-02 | -2.930E-02 | -7.160E-03 |
A16 | -3.283E-04 | 7.277E-04 | 2.549E-03 | 1.353E-03 | 1.484E-03 | 1.835E-02 | 5.604E-03 | 1.576E-03 |
A18 | 4.423E-05 | -1.090E-04 | -4.275E-04 | -1.361E-04 | -1.616E-04 | -2.824E-03 | -4.554E-04 | -1.926E-04 |
A20 | -2.629E-06 | 6.926E-06 | 3.080E-05 | 1.464E-06 | 0.000E+00 | 1.876E-04 | 2.806E-06 | 1.018E-05 |
面序号 | S9 | S10 | S11 | S12 | S13 | S14 | S15 | S16 |
K | 0.000E+00 | -1.657E+01 | -6.647E+00 | -6.624E+00 | -1.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | -7.873E-01 |
A4 | -1.055E-02 | -1.104E-02 | 4.754E-03 | -1.150E-01 | -7.703E-02 | 7.269E-02 | -5.767E-02 | -7.664E-02 |
A6 | -1.647E-02 | -5.938E-03 | 1.330E-02 | 7.690E-02 | 3.903E-02 | -4.304E-02 | 3.780E-03 | 1.739E-02 |
A8 | 1.821E-02 | -1.497E-03 | -1.919E-02 | -3.970E-02 | -2.333E-02 | 1.255E-02 | 1.465E-03 | -3.330E-03 |
A10 | -9.443E-03 | 4.477E-03 | 1.110E-02 | 1.447E-02 | 9.015E-03 | -2.388E-03 | -2.987E-04 | 4.716E-04 |
A12 | 2.665E-03 | -2.628E-03 | -3.873E-03 | -3.643E-03 | -2.274E-03 | 2.844E-04 | 2.367E-05 | -4.541E-05 |
A14 | -3.899E-04 | 7.735E-04 | 8.399E-04 | 6.052E-04 | 3.634E-04 | -1.869E-05 | -8.258E-07 | 2.829E-06 |
A16 | 2.617E-05 | -1.215E-04 | -1.112E-04 | -6.204E-05 | -3.485E-05 | 4.538E-07 | 2.923E-09 | -1.086E-07 |
A18 | -6.694E-07 | 9.538E-06 | 8.275E-06 | 3.519E-06 | 1.822E-06 | 1.173E-08 | 5.829E-10 | 2.333E-09 |
A20 | 2.153E-08 | -2.881E-07 | -2.651E-07 | -8.401E-08 | -3.984E-08 | -6.190E-10 | -1.153E-11 | -2.148E-11 |
该实施例中的光学系统10满足以下关系:
f678/f6 | 3.313 | f/(sd82-sd11) | 2.285 |
ImgH/FNO(mm) | 3.380 | (r62+r71)/(|sag62|+|sag71|) | 6.910 |
TTL/ImgH | 1.368 | ct78/ct23 | 1.719 |
f345/f12 | 8.813 | (|sag81|-|sag72|)/et78 | 0.782 |
(f1+|f2|)/(r12+r22) | 2.104 | sds/(sd81-sd31) | 0.605 |
ct37/et37 | 1.248 | zh78/zb78 | 10.647 |
zh67/zb67 | 7.477 | |jd22|/45° | 0.658 |
|jd31|/45° | 0.424 |
由图6中的各像差图可知,光学系统10的纵向球差、场曲、像散、畸变均得到良好的控制,其中各参考波长下的焦点偏移均被控制在±0.05mm以内,同时各视场下的子午场曲和弧矢场曲均被控制在±0.025mm以内,像面弯曲程度受到有效抑制,且像散得到优良的调节,最大畸变也被控制在2.5%以内,因此可判断该实施例的光学系统10可拥有清晰成像。
第四实施例
参考图7,在第四实施例中,光学系统10沿光轴101由物侧至像侧依次包括孔径光阑STO1、具有正屈折力的第一透镜L1、具有负屈折力的第二透镜L2、渐晕光阑STO2、具有负屈折力的第三透镜L3、具有正屈折力的第四透镜L4、具有负屈折力的第五透镜L5、具有负屈折力的第六透镜L6、具有正屈折力的第七透镜L7以及具有负屈折力的第八透镜L8,且光学系统10的各透镜面型如下:
第一透镜L1的物侧面S1于近光轴处为凸面,像侧面S2于近光轴处为凹面;物侧面S1于近最大有效口径处为凹面,像侧面S2于近最大有效口径处为凸面。
第二透镜L2的物侧面S3于近光轴处为凸面,像侧面S4于近光轴处为凹面;物侧面S3于近最大有效口径处为凸面,像侧面S4于近最大有效口径处为凹面。
第三透镜L3的物侧面S5于近光轴处为凹面,像侧面S6于近光轴处为凹面;物侧面S5于近最大有效口径处为凹面,像侧面S6于近最大有效口径处为凸面。
第四透镜L4的物侧面S7于近光轴处为凸面,像侧面S8于近光轴处为凹面;物侧面S7于近最大有效口径处为凸面,像侧面S8于近最大有效口径处为凹面。
第五透镜L5的物侧面S9于近光轴处为凸面,像侧面S10于近光轴处为凹面;物侧面S9于近最大有效口径处为凸面,像侧面S10于近最大有效口径处为凹面。
第六透镜L6的物侧面S11于近光轴处为凸面,像侧面S12于近光轴处为凹面;物侧面S11于近最大有效口径处为凸面,像侧面S12于近最大有效口径处为凹面。
第七透镜L7的物侧面S13于近光轴处为凸面,像侧面S14于近光轴处为凹面;物侧面S13于近最大有效口径处为凹面,像侧面S14于近最大有效口径处为凸面。
第八透镜L8的物侧面S15于近光轴处为凹面,像侧面S16于近光轴处为凹面;物侧面S15于近最大有效口径处为凹面,像侧面S16于近最大有效口径处为凸面。
该实施例中光学系统10的各透镜参数由表7和表8给出,其中各元件名称和参数的定义可由第一实施例中得出,此处不加以赘述。
表7
表8
该实施例中的光学系统10满足以下关系:
f678/f6 | 3.502 | f/(sd82-sd11) | 2.343 |
ImgH/FNO(mm) | 3.339 | (r62+r71)/(|sag62|+|sag71|) | 7.277 |
TTL/ImgH | 1.377 | ct78/ct23 | 1.791 |
f345/f12 | 13.499 | (|sag81|-|sag72|)/et78 | 1.286 |
(f1+|f2|)/(r12+r22) | 1.750 | sds/(sd81-sd31) | 0.617 |
ct37/et37 | 1.292 | zh78/zb78 | 10.281 |
zh67/zb67 | 4.354 | |jd22|/45° | 0.660 |
|jd31|/45° | 0.432 |
由图8中的各像差图可知,光学系统10的纵向球差、场曲、像散、畸变均得到良好的控制,其中各参考波长下的焦点偏移均被控制在±0.05mm以内,同时各视场下的子午场曲和弧矢场曲均被控制在±0.025mm以内,像面弯曲程度受到有效抑制,且像散得到优良的调节,最大畸变也被控制在2.5%以内,因此可判断该实施例的光学系统10可拥有清晰成像。
第五实施例
参考图9,在第五实施例中,光学系统10沿光轴101由物侧至像侧依次包括孔径光阑STO1、具有正屈折力的第一透镜L1、具有负屈折力的第二透镜L2、渐晕光阑STO2、具有正屈折力的第三透镜L3、具有负屈折力的第四透镜L4、具有负屈折力的第五透镜L5、具有负屈折力的第六透镜L6、具有正屈折力的第七透镜L7以及具有负屈折力的第八透镜L8,且光学系统10的各透镜面型如下:
第一透镜L1的物侧面S1于近光轴处为凸面,像侧面S2于近光轴处为凹面;物侧面S1于近最大有效口径处为凹面,像侧面S2于近最大有效口径处为凸面。
第二透镜L2的物侧面S3于近光轴处为凸面,像侧面S4于近光轴处为凹面;物侧面S3于近最大有效口径处为凸面,像侧面S4于近最大有效口径处为凹面。
第三透镜L3的物侧面S5于近光轴处为凸面,像侧面S6于近光轴处为凸面;物侧面S5于近最大有效口径处为凹面,像侧面S6于近最大有效口径处为凸面。
第四透镜L4的物侧面S7于近光轴处为凹面,像侧面S8于近光轴处为凸面;物侧面S7于近最大有效口径处为凸面,像侧面S8于近最大有效口径处为凹面。
第五透镜L5的物侧面S9于近光轴处为凹面,像侧面S10于近光轴处为凸面;物侧面S9于近最大有效口径处为凸面,像侧面S10于近最大有效口径处为凹面。
第六透镜L6的物侧面S11于近光轴处为凹面,像侧面S12于近光轴处为凹面;物侧面S11于近最大有效口径处为凸面,像侧面S12于近最大有效口径处为凹面。
第七透镜L7的物侧面S13于近光轴处为凸面,像侧面S14于近光轴处为凹面;物侧面S13于近最大有效口径处为凹面,像侧面S14于近最大有效口径处为凸面。
第八透镜L8的物侧面S15于近光轴处为凹面,像侧面S16于近光轴处为凹面;物侧面S15于近最大有效口径处为凹面,像侧面S16于近最大有效口径处为凸面。
该实施例中光学系统10的各透镜参数由表9和表10给出,其中各元件名称和参数的定义可由第一实施例中得出,此处不加以赘述。
表9
表10
该实施例中的光学系统10满足以下关系:
f678/f6 | 2.775 | f/(sd82-sd11) | 2.204 |
ImgH/FNO(mm) | 3.232 | (r62+r71)/(|sag62|+|sag71|) | 5.854 |
TTL/ImgH | 1.275 | ct78/ct23 | 1.985 |
f345/f12 | 6.985 | (|sag81|-|sag72|)/et78 | 1.094 |
(f1+|f2|)/(r12+r22) | 2.826 | sds/(sd81-sd31) | 0.573 |
ct37/et37 | 1.263 | zh78/zb78 | 9.546 |
zh67/zb67 | 4.768 | |jd22|/45° | 0.649 |
|jd31|/45° | 0.425 |
由图10中的各像差图可知,光学系统10的纵向球差、场曲、像散、畸变均得到良好的控制,其中各参考波长下的焦点偏移均被控制在±0.05mm以内,同时各视场下的子午场曲和弧矢场曲均被控制在±0.025mm以内,像面弯曲程度受到有效抑制,且像散得到优良的调节,最大畸变也被控制在2.5%以内,因此可判断该实施例的光学系统10可拥有清晰成像。
第六实施例
参考图11,在第六实施例中,光学系统10沿光轴101由物侧至像侧依次包括孔径光阑STO1、具有正屈折力的第一透镜L1、具有负屈折力的第二透镜L2、渐晕光阑STO2、具有正屈折力的第三透镜L3、具有负屈折力的第四透镜L4、具有负屈折力的第五透镜L5、具有负屈折力的第六透镜L6、具有正屈折力的第七透镜L7以及具有负屈折力的第八透镜L8,且光学系统10的各透镜面型如下:
第一透镜L1的物侧面S1于近光轴处为凸面,像侧面S2于近光轴处为凹面;物侧面S1于近最大有效口径处为凸面,像侧面S2于近最大有效口径处为凸面。
第二透镜L2的物侧面S3于近光轴处为凸面,像侧面S4于近光轴处为凹面;物侧面S3于近最大有效口径处为凸面,像侧面S4于近最大有效口径处为凹面。
第三透镜L3的物侧面S5于近光轴处为凸面,像侧面S6于近光轴处为凸面;物侧面S5于近最大有效口径处为凹面,像侧面S6于近最大有效口径处为凸面。
第四透镜L4的物侧面S7于近光轴处为凹面,像侧面S8于近光轴处为凸面;物侧面S7于近最大有效口径处为凸面,像侧面S8于近最大有效口径处为凹面。
第五透镜L5的物侧面S9于近光轴处为凹面,像侧面S10于近光轴处为凸面;物侧面S9于近最大有效口径处为凸面,像侧面S10于近最大有效口径处为凹面。
第六透镜L6的物侧面S11于近光轴处为凹面,像侧面S12于近光轴处为凹面;物侧面S11于近最大有效口径处为凸面,像侧面S12于近最大有效口径处为凹面。
第七透镜L7的物侧面S13于近光轴处为凸面,像侧面S14于近光轴处为凹面;物侧面S13于近最大有效口径处为凹面,像侧面S14于近最大有效口径处为凸面。
第八透镜L8的物侧面S15于近光轴处为凹面,像侧面S16于近光轴处为凹面;物侧面S15于近最大有效口径处为凹面,像侧面S16于近最大有效口径处为凸面。
该实施例中光学系统10的各透镜参数由表11和表12给出,其中各元件名称和参数的定义可由第一实施例中得出,此处不加以赘述。
表11
表12
面序号 | S1 | S2 | S3 | S4 | S5 | S6 | S7 | S8 |
K | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | -2.000E+00 |
A4 | 1.027E-04 | -2.947E-02 | -4.910E-02 | -2.298E-02 | -1.221E-02 | 2.676E-02 | 2.726E-02 | 1.321E-02 |
A6 | 5.557E-03 | 1.273E-02 | 2.319E-02 | 9.319E-03 | -4.837E-03 | -1.749E-01 | -2.021E-01 | -1.245E-01 |
A8 | -1.154E-02 | 9.312E-03 | 6.329E-03 | 1.979E-02 | 1.368E-03 | 3.615E-01 | 4.049E-01 | 2.261E-01 |
A10 | 1.621E-02 | -2.539E-02 | -1.949E-02 | -3.887E-02 | -4.771E-03 | -5.184E-01 | -5.529E-01 | -2.573E-01 |
A12 | -1.443E-02 | 2.682E-02 | 1.832E-02 | 4.140E-02 | 5.616E-03 | 4.787E-01 | 4.806E-01 | 1.850E-01 |
A14 | 8.231E-03 | -1.685E-02 | -1.038E-02 | -2.765E-02 | -3.996E-03 | -2.774E-01 | -2.588E-01 | -8.416E-02 |
A16 | -2.926E-03 | 6.347E-03 | 3.686E-03 | 1.146E-02 | 1.475E-03 | 9.729E-02 | 8.300E-02 | 2.350E-02 |
A18 | 5.893E-04 | -1.314E-03 | -7.272E-04 | -2.633E-03 | -2.173E-04 | -1.889E-02 | -1.443E-02 | -3.674E-03 |
A20 | -5.200E-05 | 1.142E-04 | 5.976E-05 | 2.606E-04 | 0.000E+00 | 1.560E-03 | 1.040E-03 | 2.466E-04 |
面序号 | S9 | S10 | S11 | S12 | S13 | S14 | S15 | S16 |
K | 0.000E+00 | -1.657E+01 | -6.647E+00 | -5.960E+00 | -1.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | -7.309E-01 |
A4 | 7.760E-03 | 2.257E-03 | 1.455E-02 | -1.465E-01 | -1.036E-01 | 8.195E-02 | -6.821E-02 | -8.844E-02 |
A6 | -1.274E-01 | -7.047E-02 | -1.399E-02 | 9.691E-02 | 5.029E-02 | -5.916E-02 | 1.296E-02 | 2.543E-02 |
A8 | 1.954E-01 | 7.652E-02 | 5.162E-03 | -4.699E-02 | -2.832E-02 | 2.193E-02 | -1.484E-03 | -6.031E-03 |
A10 | -1.666E-01 | -4.571E-02 | -1.984E-03 | 1.646E-02 | 1.135E-02 | -5.492E-03 | 2.765E-04 | 1.007E-03 |
A12 | 8.719E-02 | 1.622E-02 | 5.729E-04 | -4.223E-03 | -3.157E-03 | 8.835E-04 | -4.881E-05 | -1.112E-04 |
A14 | -2.821E-02 | -3.151E-03 | -1.447E-04 | 7.535E-04 | 5.668E-04 | -8.591E-05 | 5.018E-06 | 7.842E-06 |
A16 | 5.553E-03 | 2.758E-04 | 2.822E-05 | -8.531E-05 | -6.085E-05 | 4.695E-06 | -2.864E-07 | -3.393E-07 |
A18 | -6.170E-04 | -1.549E-06 | -3.018E-06 | 5.395E-06 | 3.527E-06 | -1.234E-07 | 8.583E-09 | 8.208E-09 |
A20 | 2.997E-05 | -8.449E-07 | 1.257E-07 | -1.437E-07 | -8.478E-08 | 9.549E-10 | -1.062E-10 | -8.504E-11 |
该实施例中的光学系统10满足以下关系:
由图12中的各像差图可知,光学系统10的纵向球差、场曲、像散、畸变均得到良好的控制,其中各参考波长下的焦点偏移均被控制在±0.05mm以内,同时各视场下的子午场曲和弧矢场曲均被控制在±0.025mm以内,像面弯曲程度受到有效抑制,且像散得到优良的调节,最大畸变也被控制在2.5%以内,因此可判断该实施例的光学系统10可拥有清晰成像。
第七实施例
参考图13,在第七实施例中,光学系统10沿光轴101由物侧至像侧依次包括孔径光阑STO1、具有正屈折力的第一透镜L1、具有负屈折力的第二透镜L2、渐晕光阑STO2、具有正屈折力的第三透镜L3、具有负屈折力的第四透镜L4、具有负屈折力的第五透镜L5、具有负屈折力的第六透镜L6、具有正屈折力的第七透镜L7以及具有负屈折力的第八透镜L8,且光学系统10的各透镜面型如下:
第一透镜L1的物侧面S1于近光轴处为凸面,像侧面S2于近光轴处为凹面;物侧面S1于近最大有效口径处为凹面,像侧面S2于近最大有效口径处为凸面。
第二透镜L2的物侧面S3于近光轴处为凸面,像侧面S4于近光轴处为凹面;物侧面S3于近最大有效口径处为凸面,像侧面S4于近最大有效口径处为凹面。
第三透镜L3的物侧面S5于近光轴处为凸面,像侧面S6于近光轴处为凸面;物侧面S5于近最大有效口径处为凹面,像侧面S6于近最大有效口径处为凹面。
第四透镜L4的物侧面S7于近光轴处为凸面,像侧面S8于近光轴处为凹面;物侧面S7于近最大有效口径处为凸面,像侧面S8于近最大有效口径处为凹面。
第五透镜L5的物侧面S9于近光轴处为凹面,像侧面S10于近光轴处为凸面;物侧面S9于近最大有效口径处为凸面,像侧面S10于近最大有效口径处为凸面。
第六透镜L6的物侧面S11于近光轴处为凸面,像侧面S12于近光轴处为凹面;物侧面S11于近最大有效口径处为凸面,像侧面S12于近最大有效口径处为凹面。
第七透镜L7的物侧面S13于近光轴处为凸面,像侧面S14于近光轴处为凸面;物侧面S13于近最大有效口径处为凹面,像侧面S14于近最大有效口径处为凸面。
第八透镜L8的物侧面S15于近光轴处为凹面,像侧面S16于近光轴处为凹面;物侧面S15于近最大有效口径处为凹面,像侧面S16于近最大有效口径处为凸面。
该实施例中光学系统10的各透镜参数由表13和表14给出,其中各元件名称和参数的定义可由第一实施例中得出,此处不加以赘述。
表13
表14
面序号 | S1 | S2 | S3 | S4 | S5 | S6 | S7 | S8 |
K | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 1.800E+01 |
A4 | -3.287E-04 | -1.758E-02 | -3.851E-02 | -2.471E-02 | -9.033E-03 | 2.080E-02 | 7.684E-03 | -8.315E-03 |
A6 | 2.609E-03 | 8.015E-03 | 1.400E-02 | 7.821E-03 | -1.911E-03 | -8.659E-02 | -6.823E-02 | -1.826E-02 |
A8 | -3.245E-03 | -1.953E-03 | 4.679E-04 | 4.134E-03 | -3.111E-04 | 1.188E-01 | 7.963E-02 | 2.141E-02 |
A10 | 2.805E-03 | 4.687E-05 | -3.002E-03 | -5.422E-03 | -1.190E-03 | -1.192E-01 | -6.909E-02 | -1.808E-02 |
A12 | -1.528E-03 | 7.534E-05 | 1.582E-03 | 2.794E-03 | 1.117E-03 | 7.800E-02 | 3.695E-02 | 9.694E-03 |
A14 | 5.346E-04 | 9.008E-06 | -4.120E-04 | -7.497E-04 | -5.061E-04 | -3.191E-02 | -1.064E-02 | -3.255E-03 |
A16 | -1.171E-04 | -1.679E-05 | 5.338E-05 | 1.071E-04 | 1.219E-04 | 7.895E-03 | 1.244E-03 | 6.827E-04 |
A18 | 1.481E-05 | 4.388E-06 | -1.572E-06 | -9.181E-06 | -1.242E-05 | -1.091E-03 | 4.767E-05 | -8.262E-05 |
A20 | -8.499E-07 | -3.767E-07 | -1.655E-07 | 1.273E-06 | 0.000E+00 | 6.539E-05 | -1.609E-05 | 4.438E-06 |
面序号 | S9 | S10 | S11 | S12 | S13 | S14 | S15 | S16 |
K | 0.000E+00 | 3.431E+00 | 1.246E+01 | -7.764E+00 | -1.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | -7.185E-01 |
A4 | -1.402E-02 | -9.707E-03 | 1.700E-02 | -1.113E-01 | -9.135E-02 | 6.188E-02 | -5.611E-02 | -6.735E-02 |
A6 | -7.724E-03 | -1.313E-02 | -2.463E-03 | 7.120E-02 | 4.148E-02 | -4.344E-02 | 1.889E-03 | 1.421E-02 |
A8 | 2.365E-03 | 6.104E-03 | -6.070E-03 | -3.117E-02 | -2.125E-02 | 1.476E-02 | 2.560E-03 | -2.250E-03 |
A10 | 7.590E-03 | -1.587E-03 | 4.031E-03 | 8.884E-03 | 7.902E-03 | -3.205E-03 | -5.418E-04 | 2.640E-04 |
A12 | -8.393E-03 | 4.801E-04 | -1.494E-03 | -1.763E-03 | -2.055E-03 | 4.278E-04 | 4.937E-05 | -2.265E-05 |
A14 | 3.940E-03 | -1.715E-04 | 3.525E-04 | 2.462E-04 | 3.466E-04 | -3.185E-05 | -2.010E-06 | 1.355E-06 |
A16 | -9.569E-04 | 4.166E-05 | -5.137E-05 | -2.264E-05 | -3.524E-05 | 9.784E-07 | 2.781E-09 | -5.294E-08 |
A18 | 1.179E-04 | -5.157E-06 | 4.149E-06 | 1.197E-06 | 1.951E-06 | 1.389E-08 | 2.469E-09 | 1.206E-09 |
A20 | -5.857E-06 | 2.451E-07 | -1.400E-07 | -2.706E-08 | -4.511E-08 | -1.162E-09 | -5.836E-11 | -1.211E-11 |
该实施例中的光学系统10满足以下关系:
f678/f6 | 8.179 | f/(sd82-sd11) | 2.465 |
ImgH/FNO(mm) | 3.720 | (r62+r71)/(|sag62|+|sag71|) | 6.048 |
TTL/ImgH | 1.397 | ct78/ct23 | 1.859 |
f345/f12 | 11.354 | (|sag81|-|sag72|)/et78 | 1.585 |
(f1+|f2|)/(r12+r22) | 2.428 | sds/(sd81-sd31) | 0.749 |
ct37/et37 | 1.373 | zh78/zb78 | 12.152 |
zh67/zb67 | 5.591 | |jd22|/45° | 0.667 |
|jd31|/45° | 0.502 |
由图14中的各像差图可知,光学系统10的纵向球差、场曲、像散、畸变均得到良好的控制,其中各参考波长下的焦点偏移均被控制在±0.05mm以内,同时各视场下的子午场曲和弧矢场曲均被控制在±0.025mm以内,像面弯曲程度受到有效抑制,且像散得到优良的调节,最大畸变也被控制在2.5%以内,因此可判断该实施例的光学系统10可拥有清晰成像。
上述各实施例所提供的光学系统10能够在实现结构小型化设计的同时保持良好的成像质量。
参考图15,本申请的实施例还提供了一种摄像模组20,摄像模组20包括光学系统10及图像传感器210,图像传感器210设置于光学系统10的像侧,两者可通过支架固定。图像传感器210可以为CCD传感器(Charge Coupled Device,电荷耦合器件)或CMOS传感器(Complementary Metal Oxide Semiconductor,互补金属氧化物半导体)。一般地,在装配时,光学系统10的成像面S17与图像传感器210的感光表面重叠。通过采用上述光学系统10,摄像模组20能够实现结构小型化设计的同时保持良好的成像质量。
参考图16,本申请的一些实施例还提供了一种电子设备30。电子设备30包括固定件310,摄像模组20安装于固定件310,固定件310可以为显示屏、电路板、中框、后盖等部件。电子设备30可以为但不限于智能手机、智能手表、智能眼镜、电子书阅读器、平板电脑、生物识别设备(如指纹识别设备或瞳孔识别设备等)、PDA(Personal Digital Assistant,个人数字助理)等。由于上述摄像模组20能够在总长得到压缩的同时维持良好的成像质量,从而当采用上述摄像模组20时,电子设备30可用更小的空间装配上述摄像模组20,从而使得设备的厚度能够得到压缩,同时也能保持良好的摄像性能。
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 (17)
1.一种光学系统,其特征在于,沿光轴由物侧至像侧依次包括:
具有正屈折力的第一透镜,所述第一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;
具有负屈折力的第二透镜,所述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;
具有屈折力的第三透镜;
具有屈折力的第四透镜;
具有屈折力的第五透镜;
具有负屈折力的第六透镜,所述第六透镜的像侧面于近光轴处为凹面;
具有正屈折力的第七透镜,所述第七透镜的物侧面于近光轴处为凸面,所述第七透镜的物侧面和像侧面皆为非球面,且其中至少一个面存在反曲;
具有负屈折力的第八透镜,所述第八透镜的像侧面于近光轴处为凹面,所述第八透镜的物侧面和像侧面皆为非球面,且其中至少一个面存在反曲;
所述光学系统还满足关系:
2.5<f678/f6<8.5;
f678为所述第六透镜、所述第七透镜和所述第八透镜的组合焦距,f6为所述第六透镜的有效焦距。
2.根据权利要求1所述的光学系统,其特征在于,所述光学系统满足关系:
ImgH/FNO>2.9mm;
ImgH为所述光学系统的最大视场角所对应的像高的一半,FNO为所述光学系统的光圈数。
3.根据权利要求1所述的光学系统,其特征在于,所述光学系统满足关系:
TTL/ImgH<1.4;
TTL为所述第一透镜的物侧面至所述光学系统的成像面于光轴上的距离,ImgH为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,所述光学系统满足关系:
5<f345/f12<15;
f345为所述第三透镜、所述第四透镜和所述第五透镜的组合焦距,f12为所述第一透镜和所述第二透镜的组合焦距。
5.根据权利要求1所述的光学系统,其特征在于,所述光学系统满足关系:
1.5<(f1+|f2|)/(r12+r22)<3;
f1为所述第一透镜的有效焦距,f2为所述第二透镜的有效焦距,r12为所述第一透镜的像侧面于光轴处为曲率半径,r22为所述第二透镜的像侧面于光轴处的曲率半径。
6.根据权利要求1所述的光学系统,其特征在于,所述光学系统满足关系:
ct37/et37<1.4;
ct37为所述第三透镜至所述第七透镜中各透镜于光轴上的厚度之和,et37为所述第三透镜至所述第七透镜中各透镜于物侧面最大有效口径处至像侧面最大有效口径处于光轴方向上的距离之和。
7.根据权利要求1所述的光学系统,其特征在于,所述光学系统满足关系:
2<f/(sd82-sd11)<2.5;
f为所述光学系统的有效焦距,sd11为所述第一透镜的物侧面的最大有效口径的一半,sd82为所述第八透镜的像侧面的最大有效口径的一半。
8.根据权利要求1所述的光学系统,其特征在于,所述光学系统满足关系:
5.5<(r62+r71)/(|sag62|+|sag71|)<7.5;
r62为所述第六透镜的像侧面于光轴处的曲率半径,r71为所述第七透镜的物侧面于光轴处的曲率半径,sag62为所述第六透镜的像侧面于最大有效口径处的矢高,sag71为所述第七透镜的物侧面于最大有效口径处的矢高。
9.根据权利要求1所述的光学系统,其特征在于,所述光学系统满足关系:
1.7<ct78/ct23<2.0;
ct23为所述第二透镜的像侧面至所述第三透镜的物侧面于光轴上的距离,ct78为所述第七透镜的像侧面至所述第八透镜的物侧面于光轴上的距离。
10.根据权利要求1所述的光学系统,其特征在于,所述光学系统满足关系:
0.6<(|sag81|-|sag72|)/et78<1.6;
sag72为所述第七透镜的像侧面于最大有效口径处的矢高,sag81为所述第八透镜的物侧面于最大有效口径处的矢高,et78为所述第七透镜的像侧面最大有效口径处至所述第八透镜的物侧面最大有效口径处于光轴方向上的距离。
11.根据权利要求1所述的光学系统,其特征在于,所述光学系统包括设于所述第二透镜与所述第三透镜之间的渐晕光阑,且所述光学系统满足关系:
0.5<sds/(sd81-sd31)<0.8;
sds为所述渐晕光阑的最大有效口径,sd31为所述第三透镜的物侧面的最大有效口径,sd81为所述第八透镜的物侧面的最大有效口径。
12.根据权利要求1所述的光学系统,其特征在于,所述光学系统满足关系:
9.5<zh78/zb78<12.2;
zh78为所述第七透镜的像侧面至所述第八透镜的物侧面于光轴方向上的最大距离,zb78为所述第七透镜的像侧面至所述第八透镜的物侧面于光轴方向上的最短距离。
13.根据权利要求1所述的光学系统,其特征在于,所述光学系统满足关系:
4.2<zh67/zb67<7.5;
zh67为所述第六透镜的像侧面至所述第七透镜的物侧面于光轴方向上的最大距离,zb67为所述第六透镜的像侧面至所述第七透镜的物侧面于光轴方向上的最短距离。
14.根据权利要求1所述的光学系统,其特征在于,所述光学系统包括设于所述第二透镜与所述第三透镜之间的渐晕光阑,且所述光学系统满足关系:
0.64<|jd22|/45°<0.67;
jd22为所述第二透镜的像侧面各位置的切面与垂直光轴的平面所成的最大锐角夹角。
15.根据权利要求1所述的光学系统,其特征在于,所述光学系统包括设于所述第二透镜与所述第三透镜之间的渐晕光阑,且所述光学系统满足关系:
0.41<|jd31|/45°<0.51;
jd31为所述第三透镜的物侧面各位置的切面与垂直光轴的平面所成的最大锐角夹角。
16.一种摄像模组,其特征在于,包括图像传感器及权利要求1至15任意一项所述的光学系统,所述图像传感器设于所述光学系统的像侧。
17.一种电子设备,其特征在于,包括固定件及权利要求16所述的摄像模组,所述摄像模组设于所述固定件。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202120914773.6U CN214845997U (zh) | 2021-04-29 | 2021-04-29 | 光学系统、摄像模组及电子设备 |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN114994880A (zh) * | 2022-08-08 | 2022-09-02 | 江西晶超光学有限公司 | 光学系统、镜头模组及电子设备 |
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- 2021-04-29 CN CN202120914773.6U patent/CN214845997U/zh active Active
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