CN218272885U - 光学系统、摄像模组及电子设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种光学系统、摄像模组及电子设备。光学系统包括:具有负屈折力的第一透镜,具有负屈折力的第二透镜,具有负屈折力的第三透镜;具有正屈折力的第四透镜;具有正屈折力的第五透镜,具有正屈折力的第六透镜,具有负屈折力的第七透镜;具有正屈折力的第八透镜,具有负屈折力的第九透镜,光学系统满足关系:1.9<(Rlast)/(fall)<5.8。根据本实用新型实施例的光学系统,能够实现大像面、广角化设计的同时兼顾良好的成像品质。
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
随着手机、平板电脑、无人机、计算机等电子产品在生活中的广泛应用,各种科技改进推陈出新。其中,新型电子产品改进中摄像镜头拍摄效果的改进创新成为人们关注的重心之一,同时成为科技改进的一项重要内容,能否使用微型摄像元件拍摄出高画质感、高分辨率、高清晰度,的图片成为现代人选择何种电子产品的关键因素。另一方面,光电耦合器CCD及CMOS等感光元件伴随着科技进步在性能上的改进,为拍摄高质量的像质提供了可能,给人们带来了更高画质感的拍摄体验。但是,目前相关技术中的摄像镜头,其视场角较小,所成的影像的清晰度也较差,因此,如何实现摄像镜头的广角化的同时兼顾良好的成像质量,成为业界迫切想要解决的技术问题之一。
实用新型内容
本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此,本申请第一方面提出一种光学系统,能够有效解决在实现小型化设计的同时兼顾良好的成像品质的问题。
根据本申请的第一方面的实施例的所述光学系统,由具有屈折力的九片透镜构成,沿光轴由物侧至像侧依次包括:具有负屈折力的第一透镜,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凹面,像侧面于近光轴处为凹面;具有负屈折力的第三透镜;所述第三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;具有正屈折力的第四透镜;所述第四透镜的物侧面于近光轴处为凸面,像侧面于近光轴处为凸面;具有正屈折力的第五透镜,所述第五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;具有正屈折力的第六透镜,所述第六透镜的物侧面于近光轴处为凸面,像侧面于近光轴处为凸面;具有负屈折力的第七透镜;所述第七透镜的物侧面于近光轴处为凹面;具有正屈折力的第八透镜,所述第八透镜的物侧面于近光轴处为凸面;具有负屈折力的第九透镜,所述第九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,其中,光阑位于所述第七透镜的像侧面和所述第八透镜的物侧面之间。
上述光学系统中,通过使第一透镜具有负屈折力,且物侧面于近光轴处为凸面,像侧面于近光轴处为凹面,有利于抓住射入第一透镜的大角度光线,从而实现大广角摄像的效果,利于光学系统覆盖大视角范围。第二透镜于近光轴处设置为凹凹面型设计,即物侧面为凹面、像侧面为凹面,且具有负屈折力有利于分担第一透镜的负屈折力压力,使得第一透镜的大角度光线以合理的角度平滑地射入第二透镜,同时可以修正第一透镜因大视场角光线所产生的像差。第三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,可以使中心和边缘视场光线汇聚,为光学系统各视场光线提供了汇聚能力,利于收缩光线,从而有利于压缩光学系统的总长,且具有的负屈折力的第三透镜能进一步地分担第一透镜和第二透镜的负屈折力压力,使得第一透镜的大角度光线以合理的角度平滑地射入第三透镜。第四透镜的物侧面和像侧面于近光轴处均为凸面,可以进一步汇聚光线,压缩光学系统的总长,且具有的正屈折力的第四透镜,可以抵消负屈折力的物方透镜(即第一透镜至第三透镜)所产生的像差,同时,通过第三透镜和第四透镜的正负屈折力的透镜搭配可相互抵消彼此产生的相差,即具有正屈折力的第四透镜有利于矫正第三透镜产生的像差,从而减小光学系统的场曲。第五透镜具有正屈折力,搭配物侧面于近光轴处的凸面的面型设计、像侧面于近光轴处的凹面的面型设计,可以有利于增强第五透镜的正屈折力,便于大角度入射光线的汇聚,以有利于缩短光学系统的系统总长。具有正屈折力的第六透镜和具有负屈折力的第七透镜,有利于矫正光学系统的慧差,降低像侧透镜(即第八透镜和第九透镜)的校正压力,另外,第六透镜的物侧面为凸面、像侧面为凸面、第七透镜物侧面为凹面,有利于矫正光学系统球面像差、像散、场曲和畸变,正负屈折力的透镜搭配可相互抵消彼此产生的相差,即具有负屈折力的第七透镜有利于矫正第六透镜产生的像差,从而减小光学系统的场曲。具有正屈折力的第八透镜,其物侧面为凸面,可以有效控制经过光阑后的光线进光量,从而增加相对照度,提升成像面的亮度。此外,最靠近成像面的第九透镜具有负屈折力,搭配物侧面和像侧面均为凹面的面型设计,有利于合理控制成像面上各视场的主光线入射角,降低了色差的产生,从而提高了光学系统的成像品质。
在其中一个实施例中,所述光学系统满足关系:1.9<(Rlast)/(fall)<5.8;Rlast为所述第九透镜的像侧面于光轴处的曲率半径;fall为所述光学系统的有效焦距。满足上述关系式,通过合理配置光学系统的有效焦距和第九透镜的像侧面的曲率半径,可以合理控制经过第九透镜的主光线投射在成像面上的最大视场角,成像面上的最大视场角控制在合理范围内,有利于在满足成像质量的同时,使得镜头能匹配较大的图像传感器;当(Rlast)/(fall)≥5.8时,第九透镜曲率半径过大;(Rlast)/(fall)≤1.9时,第九透镜曲率半径过小,而第九透镜曲率半径过大或过小,均不利于使得主光线在成像面上的最大视场角控制在合理范围,从而影响成像质量。另外,第九透镜曲率半径过大或过小,均会增加第九透镜的像侧面的面型复杂度,进而增加透镜的成型难度。
在其中一个实施例中,所述光学系统满足关系:0.4<|(CRH)/(Ymax)|<0.85;所述光阑至成像面于光轴方向的距离为指定距离,最大视场的主光线在光阑物侧指定距离处的高度为CRH,其中,指定距离处的高度为CRH指的是最大视场的主光线在指定距离处的点至光轴的距离;所述光学系统的最大成像圆的半径为Ymax。可以理解的是,当Ymax越大时,意味着匹配的图像传感器的尺寸越大,同时,越大的图像传感器,所能容纳像素越高,能获取光线数量越高,分辨率越高,满足上述关系式,有利于在满足成像质量的同时,使得镜头能匹配较大的图像传感器;当 |(CRH)/(Ymax)|≤0.4时,Ymax过大,需透镜间具有较大的偏折角度,易增加光学系统的边缘视场像差;当|(CRH)/(Ymax)|≥0.85时,Ymax较小,不利于镜头匹配较大的图像传感器。
在其中一个实施例中,所述光学系统满足关系:0.3<|((Ymax)/(fall))/((TTL)/(fL1))|<0.7; fall为所述光学系统的有效焦距;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;fL1为所述第一透镜的有效焦距。满足上述关系式,有利于实现大像面效果,从而利于匹配高像素的感光芯片,提升了光学系统的像面清晰度,同时满足条件式也利于实现大视角摄像,大角度的光线射入可使得光学系统具有广角特性,进而可提高成像品质。当 |((Ymax)/(fall))/((TTL)/(fL1))|≥0.7时,Ymax较小,不利于不利于光学系统的大像面设计;当|((Ymax)/(fall))/((TTL)/(fL1))|≤0.3时,则Ymax较大,不利于实现大像面效果,降低了成像品质。
在其中一个实施例中,所述光学系统满足关系:0.7<(fall)/(flF)<1.25;fall为所述光学系统的有效焦距;flF为所述第一透镜至第七透镜的组合焦距。满足上述关系式,合理控制第一透镜至第七透镜的组合焦距与光学系统的有效焦距的比值关系,可使物侧透镜组的屈折力在整个光学系统中的分配合理,有利于控制光学系统物侧透镜组光束的汇聚,便于大角度视场光线射入光学系统,确保光学系统的广角化特性。当(fall)/(flF)≥1.25时,第一透镜至第七透镜的屈折力不足,则大角度的光线难以入射至光学系统,不利于扩大光学系统的视场角范围;当(fall)/(flF) ≤0.7时,第一透镜至第七透镜的屈折力过强,易产生较强的像散和色差,不利于实现光学系统的高分辨率成像。
在其中一个实施例中,所述光学系统满足关系:1.5<(fLP1)/(fall)<3.3;fLP1为所述第五透镜的有效焦距;fall为所述光学系统的有效焦距。满足上述关系式,第五透镜为光学系统提供正屈折力,通过控制第五透镜的有效焦距与光学系统的有效焦距的比值关系,有利于光学系统实现广角化、高像质成像,能有效地校正球面像差、像面弯曲。(fLP1)/(fall)≥3.3,第五透镜的有效焦距过大,光学系统中部的屈折力不足,则捕捉的大角度光线难以平滑入射至光学系统的后透镜组,从而不利于扩大光学系统的视场角范围;(fLP1)/(fall)≤1.5,第五透镜的屈折力过强,导致透镜面型过于弯曲,易产生较强的像散和色差,从而不利于实现光学系统的高分辨成像特性。
在其中一个实施例中,所述光学系统满足关系:0.75<|(fLBS1)/(fLBS2)|<1.3;fLBS1为所述第六透镜的有效焦距,fLBS2为所述第七透镜的有效焦距。满足上述关系式,通过合理搭配第六透镜和第七透镜的焦距,有利于第六透镜和第七透镜胶合后消除像差,有利于校正光线经物侧透镜(第一透镜至第五透镜)的折转而产生的像散现象。当|(fLBS1)/(fLBS2)|≤0.75时,第七透镜的有效焦距过大,当|(fLBS1)/(fLBS2)|≥1.3时,第七透镜的有效焦距过小,第七透镜的有效焦距过大或者过小,均不利于抑制像散,还降低了边缘视场的高分辨性能。
在其中一个实施例中,所述光学系统满足关系:34<(vdBS1)-(vdBS2)<60;vdBS1为所述第六透镜的阿贝数;vdBS2为所述第七透镜的阿贝数。满足上述关系式,有利于所述光学系统校正色差,使得光学系统不易出现紫边等色彩失真的问题
在其中一个实施例中,所述光学系统满足关系:3.5<|(fL2)/(fall)|<1.75;fL2为所述第二透镜的有效焦距;fall为所述光学系统的有效焦距。满足上述关系式,通过控制第二透镜的有效焦距和整个光学系统的有效焦距比值在一定的范围,从而第二透镜可提供足够的光焦度,可减轻后面透镜(即第三透镜至第九透镜)的屈光力负担,使整个光学系统的有效焦距控制在合理范围内,同时,第二透镜作为靠近物侧的透镜,第二透镜的光焦度不会过强,当光学系统外的光线投射到第二透镜时,还能校正光线所形成的高级球差,使得光学系统具有良好的成像质量。
根据本申请第二方面实施例的摄像模组,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,摄像模组能够实现大像面、广角化设计的同时兼顾良好的成像品质
根据本申请第三方面实施例的电子设备,包括固定件及上述的摄像模组,所述摄像模组设于所述固定件。上述摄像模组能够为电子设备提供良好摄像品质的同时,实现大像面、广角化设计。
本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本实用新型的实践了解到。
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、像散场曲图和畸变图;
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、像散场曲图和畸变图;
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、像散场曲图和畸变图;
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、像散场曲图和畸变图;
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、像散场曲图和畸变图;
图11为本申请一实施例提供的摄像模组的示意图;
图12为本申请一实施例提供的电子设备的结构示意图;
图13为本申请一实施例提供的光学系统的结构示意图。
附图标记
光学系统10,摄像模组20,电子设备30,
光轴101,滤光片110,图像传感器210,固定件310,
光阑STO,
第一透镜L1:物侧面S1,像侧面S2;
第二透镜L2:物侧面S3,像侧面S4;
第三透镜L3:物侧面S5,像侧面S6;
第四透镜L4:物侧面S7,像侧面S8;
第五透镜L5:物侧面S9,像侧面S10;
第六透镜L6:物侧面S11,像侧面S12;
第七透镜L7:物侧面S13,像侧面S14;
第八透镜L8:物侧面S15,像侧面S16;
第九透镜L9:物侧面S17,像侧面S18;
滤光片110:物侧面S19,像侧面S20;
成像面S21;
最大视场的主光线L。
具体实施方式
下面详细描述本实用新型的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,旨在用于解释本实用新型,而不能理解为对本实用新型的限制。
下面将参考附图描述根据本实用新型一个具体实施例的光学系统10。
参考图1,本申请的实施例提供一种由具有屈折力的九片透镜设计的光学系统10,光学系统 10沿光轴101由物侧至像侧依次包括具有负屈折力的第一透镜L1、具有负屈折力的第二透镜L2、具有负屈折力的第三透镜L3、具有正屈折力的第四透镜L4、具有正屈折力的第五透镜L5、具有正屈折力的第六透镜L6、具有负屈折力的第七透镜L7、具有正屈折力的第八透镜L8和具有负屈折力的第九透镜L9。光学系统10中的各透镜应同轴设置,且各透镜能够安装于镜筒内以形成摄像镜头。
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和像侧面S12,第七透镜L7具有物侧面S13和像侧面S14,第八透镜L8具有物侧面S15和像侧面S16,第九透镜L9具有物侧面S17和像侧面 S18。同时,光学系统10还存在滤光片110和成像面S21,滤光片110位于第九透镜L9的物侧,滤光片110具有物侧面S19和像侧面S20,成像面S21位于滤光片110的像侧,相应物距处的轴上物点发出的光线经光学系统10各透镜调节后能够于成像面S21成像。
一般地,光学系统10的成像面S21与图像传感器的感光面重合。需要说明的是,在一些实施例中,光学系统10可以匹配具有矩形感光面的图像传感器,光学系统10的成像面S21与图像传感器的矩形感光面重合。此时,光学系统10成像面S21上有效像素区域具有水平方向、垂直方向以及对角线方向,本申请中光学系统10的最大视场角可以理解为光学系统10对角线方向的最大视场角。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于近光轴处为凹面,像侧面S4于近光轴处为凹面;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于近光轴处为凸面;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;第六透镜L6的物侧面S11于近光轴处为凸面,像侧面S12于近光轴处为凸面;第七透镜L7的物侧面S13于近光轴处为凹面,像侧面S14于近光轴处可以为凸面,也可以为凹面;第八透镜L8的物侧面S15于近光轴处为凸面,像侧面S16于近光轴处可以为凸面,也可以为凹面;第九透镜L9的物侧面S17于近光轴处为凹面,像侧面S18与近光轴处为凹面。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;当描述透镜表面于近圆周处或近最大有效口径处具有某种面型时,即该透镜表面沿径向且在靠近最大有效通光口径处具有该种面型。
上述光学系统10中,通过使第一透镜L1具有负屈折力,且物侧面S1于近光轴处为凸面,像侧面于近光轴101处为凹面,有利于抓住射入第一透镜L1的大角度光线,从而实现大广角摄像的效果,利于光学系统10覆盖大视角范围。第二透镜L2于近光轴处设置为凹凹面型设计,即物侧面S3为凹面、像侧面S4为凹面,且具有负屈折力有利于分担第一透镜L1的负屈折力压力,使得第一透镜L1的大角度光线以合理的角度平滑地射入第二透镜L2,同时可以修正第一透镜L1因大视场角光线所产生的像差。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101 处为凹面,可以使中心和边缘视场光线汇聚,为光学系统10各视场光线提供了汇聚能力,利于收缩光线,从而有利于压缩光学系统10的总长,且具有的负屈折力的第三透镜L3能进一步地分担第一透镜L1和第二透镜L2的负屈折力压力,使得第一透镜L1的大角度光线以合理的角度平滑地射入第三透镜L3。第四透镜L4的物侧面S7和像侧面S8于近光轴101处均为凸面,可以进一步汇聚光线,压缩光学系统10的总长,且具有的正屈折力的第四透镜L4,可以抵消负屈折力的物方透镜(即第一透镜L1至第三透镜L3)所产生的像差,同时,通过第三透镜L3和第四透镜L4的正负屈折力的透镜搭配可相互抵消彼此产生的相差,即具有正屈折力的第四透镜L4有利于矫正第三透镜L3产生的像差,从而减小光学系统10的场曲。第五透镜L5具有正屈折力,搭配物侧面 S9于近光轴处的凸面的面型设计、像侧面S10于近光轴处的凹面的面型设计,可以有利于增强第五透镜L5的正屈折力,便于大角度入射光线的汇聚,以有利于缩短光学系统10的系统总长。具有正屈折力的第六透镜L6和具有负屈折力的第七透镜L7,有利于矫正光学系统10的慧差,降低像侧透镜(即第八透镜L8和第九透镜L9)的校正压力,另外,第六透镜L6的物侧面S11为凸面、像侧面S12为凸面、第七透镜L7物侧面S13为凹面,有利于矫正光学系统10球面像差、像散、场曲和畸变,正负屈折力的透镜搭配可相互抵消彼此产生的相差,即具有负屈折力的第七透镜L7 有利于矫正第六透镜L6产生的像差,从而减小光学系统10的场曲。具有正屈折力的第八透镜L8,其物侧面S15为凸面,可以有效控制经过光阑STO后的光线进光量,从而增加相对照度,提升成像面S21的亮度。此外,最靠近成像面S21的第九透镜L9具有负屈折力,搭配物侧面S17和像侧面S18均为凹面的面型设计,有利于合理控制成像面S21上各视场的主光线入射角,降低了色差的产生,从而提高了光学系统10的成像品质。
在本申请的实施例中,光学系统10还满足关系式条件:1.9<(Rlast)/(fall)<5.8;Rlast为第九透镜L9的像侧面S18于光轴101处的曲率半径;fall为光学系统10的有效焦距;满足上述关系式,通过合理配置光学系统10的有效焦距和第九透镜L9的像侧面S18的曲率半径,可以合理控制经过第九透镜L9的主光线投射在成像面S21上的最大视场角,成像面S21上的最大视场角控制在合理范围内,有利于在满足成像质量的同时,使得镜头能匹配较大的图像传感器210;当 (Rlast)/(fall)≥5.8时,第九透镜L9曲率半径过大;(Rlast)/(fall)≤1.9时,第九透镜L9 曲率半径过小,而第九透镜L9曲率半径过大或过小,均不利于使得主光线在成像面S21上的最大视场角控制在合理范围,从而影响成像质量。另外,第九透镜L9曲率半径过大或过小,均会增加第九透镜L9的像侧面S18的面型复杂度,进而增加透镜的成型难度。
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,且当满足任一关系时均可拥有相应的技术效果:
0.4<|(CRH)/(Ymax)|<0.85;参考附图13,光阑STO至成像面S21于光轴方向的距离为指定距离+X,最大视场的主光线L在光阑STO物侧指定距离-X处的高度为CRH,其中,指定距离-X处的高度为CRH指的是最大视场的主光线L在指定距离处的点至光轴101的距离;光学系统10的最大视场角所对应的像高的一半为Ymax。可以理解的是,当Ymax越大时,意味着匹配的图像传感器210的尺寸越大,同时,越大的图像传感器210,所能容纳像素越高,能获取光线数量越高,分辨率越高,满足上述关系式,有利于在满足成像质量的同时,使得镜头能匹配较大的图像传感器210;当|(CRH)/(Ymax)|≤0.4时,Ymax过大,需透镜间具有较大的偏折角度,易增加光学系统.10的边缘视场像差;当|(CRH)/(Ymax)|≥0.85时,Ymax较小,不利于镜头匹配较大的图像传感器210。
其中,需要说明的是,视场角指的是成像面S21上最边缘光线构成的夹角,视场即为成像面 S21上视场角内的成像区域,最大视场的光线即为成像面S21上最边缘光线,最大视场的主光线L 可以参考附图13所示。
0.3<|((Ymax)/(fall))/((TTL)/(fL1))|<0.7;fall为光学系统的有效焦距;TTL为第一透镜的物侧面至光学系统的成像面于光轴上的距离;fL1为第一透镜的有效焦距;满足上述关系式,有利于实现大像面效果,从而利于匹配高像素的图像传感器210,提升了光学系统10的像面清晰度,同时满足条件式也利于实现大视角摄像,大角度的光线射入可使得光学系统10具有广角特性,进而可提高成像品质。当|((Ymax)/(fall))/((TTL)/(fL1))|≥0.7时,Ymax较小,不利于不利于光学系统10的大像面设计;当|((Ymax)/(fall))/((TTL)/(fL1))|≤0.3时,则Ymax较大,不利于实现大像面效果,降低了成像品质。
0.7<(fall)/(flF)<1.25;fall为光学系统的有效焦距;flF为第一透镜至第七透镜的组合焦距;满足上述关系式,合理控制第一透镜L1至第七透镜L7的组合焦距与光学系统10的有效焦距的比值关系,可使物侧透镜组的屈折力在整个光学系统中的分配合理,有利于控制光学系统物侧透镜组光束的汇聚,便于大角度视场光线射入光学系统,确保光学系统的广角化特性。当 (fall)/(flF)≥1.25时,第一透镜L1至第七透镜L7的屈折力不足,则大角度的光线难以入射至光学系统10,不利于扩大光学系统10的视场角范围;当(fall)/(flF)≤0.7时,第一透镜L1至第七透镜L7的屈折力过强,易产生较强的像散和色差,不利于实现光学系统10的高分辨率成像。
1.5<(fLP1)/(fall)<3.3;fLP1为第五透镜的有效焦距;fall为光学系统的有效焦距;满足上述关系式,第五透镜L5为光学系统10提供正屈折力,通过控制第五透镜L5的有效焦距与光学系统10的有效焦距的比值关系,有利于光学系统10实现广角化、高像质成像。(fLP1)/(fall) ≥3.3,第五透镜L5的有效焦距过大,光学系统10中部的屈折力不足,则捕捉的大角度光线难以平滑入射至光学系统10的后透镜组,从而不利于扩大光学系统10的视场角范围;(fLP1)/(fall) ≤1.5,第五透镜L5的屈折力过强,导致透镜面型过于弯曲,易产生较强的像散和色差,从而不利于实现光学系统的高分辨成像特性。
0.75<|(fLBS1)/(fLBS2)|<1.3;fLBS1为第六透镜的有效焦距,fLBS2为第七透镜的有效焦距;满足上述关系式,通过合理搭配第六透镜L6和第七透镜L7的焦距,有利于第六透镜L6和第七透镜L7胶合后消除像差,有利于校正光线经物侧透镜(第一透镜L1至第五透镜L5)的折转而产生的像散现象。当|(fLBS1)/(fLBS2)|≤0.75时,第七透镜L7的有效焦距过大,当|(fLBS1)/(fLBS2)| ≥1.3时,第七透镜L7的有效焦距过小,第七透镜L7的有效焦距过大或者过小,均不利于抑制像散,还降低了边缘视场的高分辨性能。
34<(vdBS1)-(vdBS2)<60;vdBS1为第六透镜的阿贝数;vdBS2为第七透镜的阿贝数;满足上述关系式,有利于光学系统10校正色差,使得光学系统10不易出现紫边等色彩失真的问题。
3.5<|(fL2)/(fall)|<1.75;fL2为第二透镜的有效焦距;fall为光学系统的有效焦距;满足上述关系式,通过控制第二透镜L2的有效焦距和整个光学系统10的有效焦距比值在一定的范围,从而第二透镜L2可提供足够的光焦度,可减轻后面透镜(即第三透镜L3至第九透镜L9)的屈光力负担,使整个光学系统10的有效焦距控制在合理范围内,同时,第二透镜L2作为靠近物侧的透镜,第二透镜L2的光焦度不会过强,当光学系统10外的光线投射到第二透镜L2时,还能校正光线所形成的高级球差,使得光学系统10具有良好的成像质量。
以上各关系式条件中的焦距的数值参考波长为555nm,焦距至少是指相应透镜于光轴101处的数值,透镜的屈折力至少是指于光轴101处的情况。且以上各关系式条件及其所带来的技术效果针对的是具有上述透镜设计的光学系统10。在无法确保拥有前述光学系统10的透镜设计(透镜数量、屈折力配置、面型配置等)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显著下降。
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中的至少一个透镜也可具有球面面型,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,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。在一些实施例中,光学系统10中靠近物侧的透镜可以至少配置两个具有负屈折力的透镜,至少两个具有负屈折力的透镜的至少一个面为非球面,可以有利于使光学系统10具备小头部的特点;例如本申请中,第一透镜L1至第三透镜L3均具有负屈折力,而第二透镜L2的物侧面S3和像侧面S4均为非球面,如此,有利于使得本申请的光学系统10具备小头部的特点。
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101处的切平面的距离,r为非球面上相应点到光轴 101的距离,c为非球面于光轴101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。
另外应注意的是,当某个透镜表面为非球面时,该透镜表面可以存在反曲点,此时该面沿径向将发生面型种类的改变,例如一个透镜表面在光轴101处为凸面,而在靠近最大有效口径处则为凹面。具体地,在一些实施例中,第七透镜L7的像侧面S14、第八透镜L8的像侧面S16中均设置有至少一个反曲点,此时配合上述第七透镜L7的像侧面S14及第八透镜L8的像侧面S16于光轴101处的面型设计,从而能够对广角系统中的边缘视场的场曲、畸变像差实现良好的校正,改善成像质量。此外,第九透镜L9的物侧面S17和像侧面S18中均设置有至少一个反曲点。
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)。具有塑料材质的透镜能够降低光学系统10的生产成本,而具有玻璃材质的透镜能够耐受较高或较低的温度且具有优良的光学效果及较佳的稳定性。在一些实施例中,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。
在一些实施例中,光学系统10还包括光阑STO,本申请的光阑STO也可以为视场光阑,光阑 STO用于控制光学系统10的入光量及景深,同时也能对非有效光线实现良好的拦截以改善光学系统10的成像质量,其可设置在第七透镜L7的像侧面S14与第八透镜L8的物侧面S15之间。可以理解的是,在其他实施例中,该光阑STO也可设置在其相邻的两个透镜之间,根据实际情况调整设置,本实施例对此不作具体限定。光阑STO也可以由固定透镜的夹持件形成。
以下通过更具体的实施例以对本申请的光学系统10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具有负屈折力的第一透镜L1、具有负屈折力的第二透镜L2、具有负屈折力的第三透镜L3、具有正屈折力的第四透镜L4、具有正屈折力的第五透镜L5、具有正屈折力的第六透镜L6、具有负屈折力的第七透镜 L7、具有正屈折力的第八透镜L8、具有负屈折力的第九透镜L9。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于圆周处为凸面,像侧面S2于圆周处为凹面。
第二透镜L2的物侧面S3于近光轴处为凹面,像侧面S4于近光轴处为凹面;物侧面S3于圆周处为凹面,像侧面S4于圆周处为凹面。
第三透镜L3的物侧面S5于近光轴处为凸面,像侧面S6于近光轴处为凹面;物侧面S5于圆周处为凸面,像侧面S6于圆周处为凹面。
第四透镜L4的物侧面S7于近光轴处为凸面,像侧面S8于近光轴处为凸面;物侧面S7于圆周处为凸面,像侧面S8于圆周处为凸面。
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于圆周处为凸面,像侧面S10于圆周处为凹面。
第六透镜L6的物侧面S11于近光轴处为凸面,像侧面S12于近光轴处为凸面;物侧面S11 于圆周处为凸面,像侧面S12于圆周处为凸面。
第七透镜L7的物侧面S13于近光轴处为凹面,像侧面S14于近光轴处为凹面;物侧面S13 于圆周处为凹面,像侧面S14于圆周处为凹面。
第八透镜L8的物侧面S15于近光轴处为凸面,像侧面S16于近光轴处为凸面;物侧面S15 于圆周处为凸面,像侧面S16于圆周处为凸面。
第九透镜L9的物侧面S17于近光轴处为凹面,像侧面S18于近光轴处为凹面;物侧面S17 于圆周处为凹面,像侧面S18于圆周处为凸面。
其中,第三透镜L3和第四透镜L4为胶合透镜,第六透镜L6和第七透镜L7为胶合透镜。
在第一实施例中,第一透镜L1至第六透镜L6中的各透镜表面均为非球面,且第六透镜L6 的物侧面S11和像侧面S12均存在反曲点,第一透镜L1至第六透镜L6中的各透镜的材质均为玻璃(GL)。光学系统10还包括滤光片110,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,但当去除滤光片110后,光学系统10的光学总长TTL保持不变;本实施例中滤光片110为红外截止滤光片,红外截止滤光片设于第九透镜L9的像侧面S18与光学系统10的成像面S21之间,从而可滤除如红外光等不可见波段的光线,而仅让可见光通过,以获得较好的影像效果;可以理解的是,滤光片110也可滤除诸如可见光等其他波段的光线,而仅让红外光通过,光学系统10可作为红外光学镜头使用,即,光学系统10在昏暗的环境及其他特殊的应用场景下也能成像并能获得较好的影像效果。
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,其中光阑STO表征孔径光阑。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,以此类推。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STO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587.56nm,焦距的参考波长为555nm,且Y半径、厚度、焦距的数值单位均为毫米(mm)。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的焦距fall为3.05mm,光圈数FNO为2.45,光学总长TTL为25.00mm,以下各实施例中的光学总长TTL数值为面序号S1至S21所对应的厚度值之和,光学系统10的最大视场角FOV为150°,可知该实施例光学系统10拥有较大的视场角。
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 | S3 | S4 | S16 | S17 | S18 | S19 |
K | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 |
A4 | -8.605E-04 | -4.836E-04 | -5.591E-03 | -2.155E-02 | -3.383E-02 | -1.586E-02 |
A6 | 1.778E-04 | 1.835E-04 | 1.668E-03 | 5.970E-03 | 5.465E-03 | 2.324E-03 |
A8 | -1.826E-05 | -2.257E-05 | -3.220E-03 | -3.017E-03 | -4.134E-03 | -3.710E-04 |
A10 | 1.313E-06 | 2.104E-06 | 3.970E-03 | 1.004E-03 | 2.937E-03 | 4.407E-05 |
A12 | -6.974E-08 | -1.715E-07 | -3.255E-03 | -3.391E-04 | -1.789E-03 | -3.674E-06 |
A14 | 2.598E-09 | 1.005E-08 | 1.604E-03 | 8.444E-05 | 6.420E-04 | 1.867E-07 |
A16 | -5.856E-11 | -3.377E-10 | -4.326E-04 | -1.921E-05 | -1.274E-04 | -4.899E-09 |
A20 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 |
图2包括了第一实施例中光学系统10的纵向球差图、像散场曲图和畸变图。其中像散场曲图和畸变图的参考波长为546nm。纵向球差图(Longitudinal SphericalAberration)展现了不同波长的光线经由镜头后的汇聚焦点偏离。纵向球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S21到光线与光轴交点的距离 (单位为mm)。由纵向球差图可知,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±0.0125mm以内,对于广角系统而言,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的像散场曲图(Astigmatic Field Curves),其中S曲线代表546nm下的弧矢场曲,T曲线代表546nm下的子午场曲。由图中可知,光学系统10 的场曲较小,最大场曲被控制在±0.0125mm以内,对于广角系统而言,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,具有广角特性的光学系统10的畸变程度也得到了良好的控制。
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具有负屈折力的第一透镜L1、具有负屈折力的第二透镜L2、具有负屈折力的第三透镜L3、具有正屈折力的第四透镜L4、具有正屈折力的第五透镜L5、具有正屈折力的第六透镜L6、具有负屈折力的第七透镜 L7、具有正屈折力的第八透镜L8、具有负屈折力的第九透镜L9。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于圆周处为凸面,像侧面S2于圆周处为凹面。
第二透镜L2的物侧面S3于近光轴处为凹面,像侧面S4于近光轴处为凹面;物侧面S3于圆周处为凹面,像侧面S4于圆周处为凹面。
第三透镜L3的物侧面S5于近光轴处为凸面,像侧面S6于近光轴处为凹面;物侧面S5于圆周处为凸面,像侧面S6于圆周处为凹面。
第四透镜L4的物侧面S7于近光轴处为凸面,像侧面S8于近光轴处为凸面;物侧面S7于圆周处为凸面,像侧面S8于圆周处为凸面。
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于圆周处为凸面,像侧面S10于圆周处为凹面。
第六透镜L6的物侧面S11于近光轴处为凸面,像侧面S12于近光轴处为凸面;物侧面S11 于圆周处为凸面,像侧面S12于圆周处为凸面。
第七透镜L7的物侧面S13于近光轴处为凹面,像侧面S14于近光轴处为凹面;物侧面S13 于圆周处为凹面,像侧面S14于圆周处为凹面。
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 于圆周处为凸面,像侧面S16于圆周处为凸面。
第九透镜L9的物侧面S17于近光轴处为凸面,像侧面S18于近光轴处为凹面;物侧面S17 于圆周处为凹面,像侧面S18于圆周处为凸面。
其中,第三透镜L3和第四透镜L4为胶合透镜,第六透镜L6和第七透镜L7为胶合透镜。
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 | S3 | S4 | S16 | S17 | S18 | S19 |
K | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 |
A4 | 5.188E-04 | 4.361E-04 | -4.243E-03 | -2.197E-02 | -3.392E-02 | -2.056E-02 |
A6 | 1.168E-05 | 2.259E-05 | 2.262E-03 | 7.734E-03 | 2.201E-03 | 2.932E-03 |
A8 | -7.160E-06 | -1.974E-05 | -2.840E-03 | -5.210E-03 | 1.436E-03 | -3.415E-04 |
A10 | 9.471E-07 | 3.327E-06 | 1.769E-03 | 2.573E-03 | -2.659E-03 | -8.109E-06 |
A12 | -7.376E-08 | -3.494E-07 | -5.889E-04 | -1.078E-03 | 1.574E-03 | 1.049E-05 |
A14 | 3.402E-09 | 2.177E-08 | 3.870E-05 | 2.929E-04 | -5.339E-04 | -1.720E-06 |
A16 | -8.498E-11 | -7.297E-10 | 2.899E-05 | -4.707E-05 | 9.614E-05 | 1.260E-07 |
A20 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 |
由图4中的各像差图可知,拥有广角特性的光学系统10的纵向球差、场曲、像散、畸变均得到良好的控制,该实施例的光学系统10可拥有良好的成像品质。
第三实施例
参考图5,在第三施例中,光学系统10沿光轴101由物侧至像侧依次包括具有负屈折力的第一透镜L1、具有负屈折力的第二透镜L2、具有负屈折力的第三透镜L3、具有正屈折力的第四透镜L4、具有正屈折力的第五透镜L5、具有正屈折力的第六透镜L6、具有负屈折力的第七透镜L7、具有正屈折力的第八透镜L8、具有负屈折力的第九透镜L9。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于圆周处为凸面,像侧面S2于圆周处为凹面。
第二透镜L2的物侧面S3于近光轴处为凹面,像侧面S4于近光轴处为凹面;物侧面S3于圆周处为凹面,像侧面S4于圆周处为凹面。
第三透镜L3的物侧面S5于近光轴处为凸面,像侧面S6于近光轴处为凹面;物侧面S5于圆周处为凸面,像侧面S6于圆周处为凹面。
第四透镜L4的物侧面S7于近光轴处为凸面,像侧面S8于近光轴处为凸面;物侧面S7于圆周处为凸面,像侧面S8于圆周处为凸面。
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于圆周处为凸面,像侧面S10于圆周处为凹面。
第六透镜L6的物侧面S11于近光轴处为凸面,像侧面S12于近光轴处为凸面;物侧面S11 于圆周处为凸面,像侧面S12于圆周处为凸面。
第七透镜L7的物侧面S13于近光轴处为凹面,像侧面S14于近光轴处为凹面;物侧面S13 于圆周处为凹面,像侧面S14于圆周处为凹面。
第八透镜L8的物侧面S15于近光轴处为凸面,像侧面S16于近光轴处为凸面;物侧面S15 于圆周处为凸面,像侧面S16于圆周处为凸面。
其中,第三透镜L3和第四透镜L4为胶合透镜,第六透镜L6和第七透镜L7为胶合透镜。
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 | S3 | S4 | S16 | S17 | S18 | S19 |
K | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 |
A4 | -9.522E-04 | -4.790E-04 | -7.091E-03 | -3.587E-02 | -4.546E-02 | -1.739E-02 |
A6 | 2.821E-04 | 3.088E-04 | 2.117E-03 | 1.134E-02 | 1.214E-02 | 3.046E-03 |
A8 | -4.261E-05 | -6.049E-05 | -8.581E-03 | -4.495E-03 | -1.283E-02 | -6.843E-04 |
A10 | 4.828E-06 | 9.141E-06 | 1.481E-02 | 3.054E-04 | 1.355E-02 | 1.344E-04 |
A12 | -4.050E-07 | -1.041E-06 | -1.505E-02 | 2.249E-04 | -1.020E-02 | -2.030E-05 |
A14 | 2.311E-08 | 7.755E-08 | 8.605E-03 | 3.837E-05 | 4.537E-03 | 2.038E-06 |
A16 | -7.750E-10 | -3.250E-09 | -2.635E-03 | -9.131E-05 | -1.095E-03 | -1.184E-07 |
A20 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 |
由图6中的各像差图可知,拥有广角特性的光学系统10的纵向球差、场曲、像散、畸变均得到良好的控制,该实施例的光学系统10可拥有良好的成像品质。
第四实施例
参考图7,在第四施例中,光学系统10沿光轴101由物侧至像侧依次包括具有负屈折力的第一透镜L1、具有负屈折力的第二透镜L2、具有负屈折力的第三透镜L3、具有正屈折力的第四透镜L4、具有正屈折力的第五透镜L5、具有正屈折力的第六透镜L6、具有负屈折力的第七透镜L7、具有正屈折力的第八透镜L8、具有负屈折力的第九透镜L9。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于圆周处为凸面,像侧面S2于圆周处为凹面。
第二透镜L2的物侧面S3于近光轴处为凹面,像侧面S4于近光轴处为凹面;物侧面S3于圆周处为凹面,像侧面S4于圆周处为凹面。
第三透镜L3的物侧面S5于近光轴处为凸面,像侧面S6于近光轴处为凹面;物侧面S5于圆周处为凸面,像侧面S6于圆周处为凹面。
第四透镜L4的物侧面S7于近光轴处为凸面,像侧面S8于近光轴处为凸面;物侧面S7于圆周处为凸面,像侧面S8于圆周处为凸面。
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于圆周处为凸面,像侧面S10于圆周处为凹面。
第六透镜L6的物侧面S11于近光轴处为凸面,像侧面S12于近光轴处为凸面;物侧面S11 于圆周处为凸面,像侧面S12于圆周处为凸面。
第七透镜L7的物侧面S13于近光轴处为凹面,像侧面S14于近光轴处为凹面;物侧面S13 于圆周处为凹面,像侧面S14于圆周处为凹面。
第八透镜L8的物侧面S15于近光轴处为凸面,像侧面S16于近光轴处为凸面;物侧面S15 于圆周处为凸面,像侧面S16于圆周处为凸面。
其中,第三透镜L3和第四透镜L4为胶合透镜,第六透镜L6和第七透镜L7为胶合透镜。
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
面序号 | S3 | S4 | S16 | S17 | S18 | S19 |
K | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 |
A4 | -4.981E-04 | -1.108E-04 | -5.582E-03 | -3.135E-02 | -4.223E-02 | -1.668E-02 |
A6 | 1.048E-04 | 1.146E-04 | 2.386E-03 | 8.469E-03 | 1.016E-02 | 2.586E-03 |
A8 | -1.004E-05 | -1.684E-05 | -6.729E-03 | -1.087E-03 | -1.086E-02 | -4.774E-04 |
A10 | 7.078E-07 | 2.270E-06 | 1.004E-02 | -2.532E-03 | 1.151E-02 | 7.492E-05 |
A12 | -4.566E-08 | -2.715E-07 | -9.138E-03 | 1.853E-03 | -8.684E-03 | -9.803E-06 |
A14 | 2.317E-09 | 2.014E-08 | 4.890E-03 | -5.565E-04 | 3.813E-03 | 9.252E-07 |
A16 | -6.933E-11 | -7.824E-10 | -1.418E-03 | 4.198E-05 | -9.017E-04 | -5.364E-08 |
A20 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 |
由图8中的各像差图可知,拥有广角特性的光学系统10的纵向球差、场曲、像散、畸变均得到良好的控制,该实施例的光学系统10可拥有良好的成像品质。
第五实施例
参考图9,在第五施例中,
光学系统10沿光轴101由物侧至像侧依次包括具有负屈折力的第一透镜L1、具有负屈折力的第二透镜L2、具有负屈折力的第三透镜L3、具有正屈折力的第四透镜L4、具有正屈折力的第五透镜L5、具有正屈折力的第六透镜L6、具有负屈折力的第七透镜L7、具有正屈折力的第八透镜L8、具有负屈折力的第九透镜L9。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于圆周处为凸面,像侧面S2于圆周处为凹面。
第二透镜L2的物侧面S3于近光轴处为凹面,像侧面S4于近光轴处为凹面;物侧面S3于圆周处为凹面,像侧面S4于圆周处为凹面。
第三透镜L3的物侧面S5于近光轴处为凸面,像侧面S6于近光轴处为凹面;物侧面S5于圆周处为凸面,像侧面S6于圆周处为凹面。
第四透镜L4的物侧面S7于近光轴处为凸面,像侧面S8于近光轴处为凸面;物侧面S7于圆周处为凸面,像侧面S8于圆周处为凸面。
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于圆周处为凸面,像侧面S10于圆周处为凹面。
第六透镜L6的物侧面S11于近光轴处为凸面,像侧面S12于近光轴处为凸面;物侧面S11 于圆周处为凸面,像侧面S12于圆周处为凸面。
第七透镜L7的物侧面S13于近光轴处为凹面,像侧面S14于近光轴处为凸面;物侧面S13 于圆周处为凹面,像侧面S14于圆周处为凸面。
第八透镜L8的物侧面S15于近光轴处为凸面,像侧面S16于近光轴处为凸面;物侧面S15 于圆周处为凸面,像侧面S16于圆周处为凸面。
其中,第三透镜L3和第四透镜L4为胶合透镜,第六透镜L6和第七透镜L7为胶合透镜。
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
面序号 | S3 | S4 | S16 | S17 |
K | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 |
A4 | -2.737E-04 | 2.724E-04 | -1.691E-02 | -1.338E-02 |
A6 | 8.554E-05 | 3.306E-05 | -1.907E-04 | 1.818E-03 |
A8 | -5.251E-06 | 9.881E-06 | 1.884E-03 | -2.892E-04 |
A10 | -1.627E-07 | -2.876E-06 | -1.936E-03 | 3.151E-05 |
A12 | 3.097E-08 | 2.765E-07 | 8.933E-04 | -2.926E-06 |
A14 | -1.293E-09 | -1.316E-08 | -2.290E-04 | 2.497E-07 |
A16 | 1.859E-11 | 3.027E-10 | 3.010E-05 | -1.616E-08 |
A20 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 |
由图10中的各像差图可知,拥有广角特性的光学系统10的纵向球差、场曲、像散、畸变均得到良好的控制,该实施例的光学系统10可拥有良好的成像品质。
请参阅表11,表11为本申请第一实施例至第五实施例中各关系式的比值汇总。
表11
相较于一般的光学系统,上述各实施例中的光学系统10能够在压缩总长以实现小型化设计的同时保持良好的成像质量,且还能够拥有较大成像范围。
参考图11,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S21 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能够在保持小型化设计的同时拥有良好的成像质量。
参考图12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、PDA(Personal Digital Assistant,个人数字助理)等。上述摄像模组20能够为电子设备30提供良好摄像品质的同时,保持较小的占据体积,从而可减少对设备的小型化设计造成阻碍。
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”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中,“多个”的含义是两个或两个以上,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,还可以是通信;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。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。
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外,在不相互矛盾的情况下,本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例,本领域的普通技术人员可以理解:在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种光学系统,其特征在于,由具有屈折力的九片透镜构成,沿光轴由物侧至像侧依次包括:
具有负屈折力的第一透镜,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凹面,像侧面于近光轴处为凹面;
具有负屈折力的第三透镜;所述第三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;
具有正屈折力的第四透镜;所述第四透镜的物侧面于近光轴处为凸面,像侧面于近光轴处为凸面;
具有正屈折力的第五透镜,所述第五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;
具有正屈折力的第六透镜,所述第六透镜的物侧面于近光轴处为凸面,像侧面于近光轴处为凸面;
具有负屈折力的第七透镜,所述第七透镜的物侧面于近光轴处为凹面;
具有正屈折力的第八透镜,所述第八透镜的物侧面于近光轴处为凸面;
具有负屈折力的第九透镜,所述第九透镜的像侧面于近光轴处为凹面;
所述光学系统满足关系:
1.9<(Rlast)/(fall)<5.8;
Rlast为所述第九透镜的像侧面于光轴处的曲率半径;fall为所述光学系统的有效焦距。
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:
0.4<|(CRH)/(Ymax)|<0.85;
光阑位于所述第七透镜的像侧面和所述第八透镜的物侧面之间,所述光阑至成像面于光轴方向的距离为指定距离,最大视场的主光线在光阑物侧指定距离处的高度为CRH;所述光学系统的最大成像圆的半径为Ymax。
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:
0.3<|((Ymax)/(fall))/((TTL)/(fL1))|<0.7;
fall为所述光学系统的有效焦距;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;fL1为所述第一透镜的有效焦距。
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:
0.7<(fall)/(flF)<1.25;
fall为所述光学系统的有效焦距;flF为所述第一透镜至第七透镜的组合焦距。
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<(fLP1)/(fall)<3.3;
fLP1为所述第五透镜的有效焦距;fall为所述光学系统的有效焦距。
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:
0.75<|(fLBS1)/(fLBS2)|<1.3;
fLBS1为所述第六透镜的有效焦距,fLBS2为所述第七透镜的有效焦距。
7.根据权利要求1所述的光学系统,其特征在于,所述光学系统满足关系:
34<(vdBS1)-(vdBS2)<60;
vdBS1为所述第六透镜的阿贝数;vdBS2为所述第七透镜的阿贝数。
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:
3.5<|(fL2)/(fall)|<1.75;
fL2为所述第二透镜的有效焦距;fall为所述光学系统的有效焦距。
9.一种摄像模组,其特征在于,包括图像传感器及权利要求1至8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。
10.一种电子设备,其特征在于,包括固定件及权利要求9所述的摄像模组,所述摄像模组设于所述固定件。
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