CN218601562U - 一种光学成像系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种光学成像系统，该光学成像系统包括：沿光轴从物面到像面依次排列的负光焦度的第一透镜、负光焦度的第二透镜、正光焦度的第三透镜、正光焦度第四透镜、负光焦度的第五透镜和正光焦度的第六透镜；第一透镜的物侧面为凸面，第一透镜的像侧面为凹面；第六透镜的物面侧和像侧面均为凸面；其中，2.24≤R11/R12≤2.30，‑0.59≤φ1/φ≤‑0.51，REY/IC≤0.77；R11为第一透镜物侧面的曲率半径，R12为第一透镜像侧面的曲率半径，φ1为第一透镜的光焦度，φ为光学成像系统的光焦度，REY为第六透镜像侧面的光线有效半径，IC为光学成像系统的成像面上有效成像圆的半径。本实用新型的光学成像系统满足大视角、低畸变、小体积、以及小CRA的性能。

Description

一种光学成像系统

技术领域

本实用新型涉及光学成像技术领域，尤其涉及一种光学成像系统。

背景技术

广角镜头的视场角在90°以上，使得其具有较广的拍摄范围，而被广泛应用于智能手机、平板电脑、视频会议、行车记录、安防摄像头等电子设备中。

但是，通常光学成像镜头存在视场角越大，其畸变越大的缺陷。现有技术中，广角镜头的光学成像系统的光学畸变普遍在-30％以上，导致画面形变量大，画面成像不真实，从而使得其应用范围受到限制。为了降低广角镜头的光学成像系统的畸变，通常会加入更多的镜片，这将导致其光学成像系统的体积较大，成本较高；或者，为了保证广角镜头具有大视场角和小体积的效果，通常会牺牲光线进入像面的入射角，不利于光学成像系统与图像传感器的匹配性，导致画面出现偏色问题。

实用新型内容

本实用新型提供了一种光学成像系统，以在实现大视场角范围的同时，满足低畸变、小体积、高成像质量的要求。

本实用新型的提供了一种光学成像系统，包括：沿光轴从物面到像面依次排列的负光焦度的第一透镜、负光焦度的第二透镜、正光焦度的第三透镜、正光焦度第四透镜、负光焦度的第五透镜和正光焦度的第六透镜；

所述第一透镜的物侧面为凸面，所述第一透镜的像侧面为凹面；所述第六透镜的物面侧和像侧面均为凸面；

其中，2.24≤R11/R12≤2.30，-0.59≤φ1/φ≤-0.51，REY/IC≤0.77；

R11为所述第一透镜物侧面的曲率半径，R12为所述第一透镜像侧面的曲率半径，φ1为所述第一透镜的光焦度，φ为所述光学成像系统的光焦度，REY为所述第六透镜像侧面的光线有效半径，IC为所述光学成像系统的成像面上有效成像圆的半径。

可选的，R61/R62≤-1.55，0.74≤φ6/φ≤0.81；

其中，R61为所述第六透镜物侧面的曲率半径，R62为所述第六透镜像侧面的曲率半径，φ6为所述第六透镜的光焦度。

可选的，所述第六透镜像侧面的光线有效半径REY小于或等于2.68mm。

可选的，所述第二透镜的物侧面为凹面，所述第二透镜的像侧面为凸面；所述第三透镜的物侧面为凸面；所述第四透镜的物侧面和像侧面均为凸面；第五透镜的物侧面和像侧面均为凹面。

可选的，所述第一透镜、所述第二透镜、所述第四透镜、所述第五透镜和所述第六透镜均为非球面透镜；所述第三透镜为球面透镜。

可选的，-0.25≤φ2/φ≤-0.17

0.46≤φ3/φ≤0.56

0.71≤φ4/φ≤0.84

-1.06≤φ5/φ≤-0.82

其中，φ2为所述第二透镜的光焦度，φ3为所述第三透镜的光焦度，φ4为所述第四透镜的光焦度，φ5为所述第五透镜的光焦度。

可选的，1.49≤n1≤1.59；49.20≤v1≤58.80；

1.50≤n2≤1.65；20.60≤v2≤61.40；

1.74≤n3≤1.92；22.80≤v3≤25.20；

1.48≤n4≤1.59；41.70≤v4≤57.30；

1.66≤n5≤1.68；18.90≤v5≤20.10；

1.49≤n6≤1.59；49.20≤v6≤58.80；

其中,n1和v1分别为所述第一透镜的折射率和阿贝常数；n2和v2分别为所述第二透镜的折射率和阿贝常数；n3和v3分别为所述第三透镜的折射率和阿贝常数；n4和v4分别为所述第四透镜的折射率和阿贝常数；n5和v5分别为所述第五透镜的折射率和阿贝常数；n6和v6分别为所述第六透镜的折射率和阿贝常数。

可选的，所述第四透镜和所述第五透镜构成胶合透镜。

可选的，还包括：光阑；

所述光阑位于所述第三透镜与所述第四透镜之间的光路中。

可选的，IC/THL≥0.20；

其中，THL为所述第一透镜物侧面至所述光学成像系统的像面在所述光轴上的距离。

本实用新型的技术方案，通过将第一透镜设置为负光焦度，且将第一透镜的物侧面设置为凸面，像侧面设置为凹面，能够有效进行聚光，确保光学成像系统具有较大的视场角；通过将第六透镜设置为正光焦度，且将第六透镜物侧面和像侧面均设置为凸面，有利于减小光线进入像面的入射角(CRA)；通过设置第一透镜物侧面和像侧面的曲率半径关系以及光焦度取值范围，有助于中和其他透镜产生的畸变，从而有利于光学成像系统的小畸变；通过限制第六透镜像侧面的光线有效半径与成像面上有效成像圆半径的比值关系，有效减小光学成像系统的体积，有利于保证结构M8螺牙的实现,有效减小镜头体积；同时，通过合理搭配第一透镜至第六透镜的光焦度，能够有效矫正光学成像系统的高阶像差，保证光学成像系统具有较好的性能。

应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本实用新型的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本实用新型的范围。本实用新型的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例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实用新型的一些实施例，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是本实用新型实施例提供的一种光学成像系统的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的另一种光学成像系统的结构示意图；

图3是本实用新型实施例提供的又一种光学成像系统的结构示意图；

图4为与图1对应的一种光学成像系统的球差曲线图；

图5为与图1对应的一种光学成像系统的场曲畸变图；

图6为与图1对应的一种光学成像系统的垂轴色差图；

图7为与图1对应的一种光学成像系统的CRA图；

图8为与图2对应的一种光学成像系统的球差曲线图；

图9为与图2对应的一种光学成像系统的场曲畸变图；

图10为与图2对应的一种光学成像系统的垂轴色差图；

图11为与图2对应的一种光学成像系统的CRA图；

图12为与图3对应的一种光学成像系统的球差曲线图；

图13为与图3对应的一种光学成像系统的场曲畸变图；

图14为与图3对应的一种光学成像系统的垂轴色差图；

图15为与图3对应的一种光学成像系统的CRA图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，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清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，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前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列单元的系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些产品或设备固有的其它单元。

本实用新型提供了一种光学成像系统，可以集成于任何广角镜头的镜筒中，以在实现大视场角范围的同时，满足低畸变、小体积、小CRA、以及高成像质量的要求。

图1是本实用新型实施例提供的一种光学成像系统的结构示意图，图2是本实用新型实施例提供的另一种光学成像系统的结构示意图，图3是本实用新型实施例提供的又一种光学成像系统的结构示意图，参考图1-3任一附图，本实用新型的光学成像系统包括：沿光轴从物面到像面依次排列的负光焦度的第一透镜10、负光焦度的第二透镜20、正光焦度的第三透镜30、正光焦度第四透镜40、负光焦度的第五透镜50和正光焦度的第六透镜60；第一透镜10的物侧面为凸面，第一透镜10的像侧面为凹面；第六透镜60的物面侧和像侧面均为凸面。

具体的，光焦度等于像方光束汇聚度与物方光束汇聚度之差，它表征光学系统对光线的屈折能力，光焦度的绝对值越大，对光线的屈折能力越强，光焦度的绝对值越小，对光线的屈折能力越弱。光焦度为正数时，光线的屈折是汇聚性的；光焦度为负数时，光线的屈折是发散性的。光焦度可以适用于表征一个透镜的某一个折射面(即透镜的一个表面)，也可以适用于表征某一个透镜，还可以适用于表征多个透镜共同形成的光学成像系统。本实用新型实施例中，通过将最靠近物方的第一透镜10设置为负的光焦度，并将第一透镜10的物侧面设置为凸面，像侧面设置为凹面，能够有效进行聚光，确保光学成像系统具有较大的视场角，例如可使其视场角大于90°；通过将第六透镜60设置为正光焦度，且将第六透镜60物侧面和像侧面均设置为凸面，有利于减小光线进入像面的入射角，例如其光线进入像面的入射角CRA可以小于16°；通过合理搭配第一透镜10至第六透镜60的光焦度，能够有效矫正光学成像系统的高阶像差，保证光学成像系统具有较好的性能。

此外，光学成像系统中第一透镜10物侧面的曲率半径R11和像侧面的曲率半径R12满足：2.24≤R11/R12≤2.30，第一透镜10的光焦度φ1与整个光学成像系统的光焦度φ满足-0.59≤φ1/φ≤-0.51，如此，能够有助于中和其他透镜产生的畸变，从而有利于光学成像系统的小畸变，例如其光学畸变的绝对值可以小于2.5％。

相应的，第六透镜60像侧面的光线有效半径REY与整个光学成像系统的成像面上有效成像圆的半径IC满足REY/IC≤0.77，能够有效减小光学成像系统的体积，有利于光学成像系统的装配，例如可以满足能够使光学成像系统搭配M8螺牙底座，可以搭配1/2.7′成像传感器使用。

可选的，R61/R62≤-1.55，0.74≤φ6/φ≤0.81；其中，R61为第六透镜60物侧面的曲率半径，R62为第六透镜60像侧面的曲率半径，φ6为第六透镜60的光焦度。

如此，通过限制第六透镜60的物侧面和像侧面的曲率半径关系以及光焦度的取值范围，能够在减小光学成像系统的体积的同时，有效减小光线进入像面的入射角，使得光线进入像面的入射角CRA能够小于16°，从而能够满足1/2.7′图像传感器使用需求，保证光学成像系统与图像传感器的匹配性。

可选的，第六透镜60像侧面的光线有效半径REY小于或等于2.68mm。如此，能够进一步使光学成像系统具有满足较小体积要求的前提下，确保光学成像系统可以搭配M8螺牙底座。

可选的，第二透镜20的物侧面为凹面，第二透镜20的像侧面为凸面；第三透镜30的物侧面为凸面；第四透镜40的物侧面和像侧面均为凸面；第五透镜50的物侧面和像侧面均为凹面。其中，第三透镜30的像侧面可以为凸面或凹面，本发明实施例对此不做具体限定。

如此，通过进一步限定第二透镜20、第三透镜30、第四透镜40和第五透镜50的物侧面和像侧面的形状，能够使第二透镜20、第三透镜30、第四透镜40和第五透镜50与第一透镜10和第六透镜60相互配合，实现大视场角，小体积，低畸变，高成像质量的光学成像系统。

可选的，第一透镜10、第二透镜20、第四透镜40、第五透镜50和第六透镜60均为非球面透镜；第三透镜30为球面透镜。

具体的，球面透镜的光学有效面积可以通过仅指定一个参数来实现，使得球面透镜的制造过程简单，生产效率更高，并且球面透镜的材质一般为玻璃材料，其具有良好的高低温性能。非球面透镜是旋转对称的光学元件，其曲率半径从透镜中心呈放射状偏离，使得非球面透镜可以显著提高光学成像系统的成像质量，并且通常非球面透镜的材质较轻，有利于减小光学成像系统的重量。本实用新型实施例通过将第一透镜10、第二透镜20、第四透镜40、第五透镜50和第六透镜60均设置为非球面透镜，以及将第三透镜30设置为球面透镜，能够减小光学成像系统的重量，提高光学成像系统的成像质量的同时，保证光学成像系统具有稳定的高低温性能。

可选的，光学成像系统中除第一透镜10和第六透镜60外的其它各透镜的光焦度满足以下条件：

-0.25≤φ2/φ≤-0.17

0.46≤φ3/φ≤0.56

0.71≤φ4/φ≤0.84

-1.06≤φ5/φ≤-0.82

其中，φ2为第二透镜20的光焦度，φ3为第三透镜30的光焦度，φ4为第四透镜40的光焦度，φ5为第五透镜50的光焦度。

如此，通过合理设置光学成像系统中各透镜的光焦度在整个光学成像系统中的占比，有助于光学成像系统中各透镜的正负光焦度搭配方式的实现。同时，通过合理的分配各透镜的光焦度，能够在使光学成像系统满足大视场角、低畸变、小体积、以及小CRA的前提下，有利于保证系统公差平衡，降低组装敏感度。

可选的，光学成像系统中各透镜的折射率和阿贝常数满足以下条件：

1.49≤n1≤1.59；49.20≤v1≤58.80；

1.50≤n2≤1.65；20.60≤v2≤61.40；

1.74≤n3≤1.92；22.80≤v3≤25.20；

1.48≤n4≤1.59；41.70≤v4≤57.30；

1.66≤n5≤1.68；18.90≤v5≤20.10；

1.49≤n6≤1.59；49.20≤v6≤58.80；

其中,n1和v1分别为第一透镜10的折射率和阿贝常数；n2和v2分别为第二透镜20的折射率和阿贝常数；n3和v3分别为第三透镜30的折射率和阿贝常数；n4和v4分别为第四透镜40的折射率和阿贝常数；n5和v5分别为第五透镜50的折射率和阿贝常数；n6和v6分别为第六透镜60的折射率和阿贝常数。

其中，折射率是光在真空中的传播速度与光在该介质中的传播速度之比，主要用来描述材料对光的折射能力，不同的材料的折射率不同。阿贝数是用以表示透明介质色散能力的指数，介质色散越严重，阿贝数越小；反之，介质的色散越轻微，阿贝数越大。如此，通过合理设置光学成像系统中各透镜的折射率和阿贝数，在实现光学成像系统的小型化设计的同时，有利于矫正系统的球差、场曲、像差、慧差，降低组装公差敏感度，从而获得更高分辨率和更好的成像性能。

可选的，第四透镜40和第五透镜50构成胶合透镜。

具体的，胶合透镜可用于最大限度地减少色差或者消除色差。在光学成像系统中使用胶合透镜能够改善像质、减少光能量的反射损失，从而提升光学成像系统成像的清晰度。另外，胶合透镜的使用还可以简化光学成像系统制造过程中的装配程序，提升装备效率。示例性的，可以通过将第四透镜40的像侧面与第五透镜50的物侧面胶合，即第四透镜40和第五透镜50胶合设置。通过引入有第四透镜40和第五透镜50组成的胶合透镜，可有助于消除色差影响，减小公差敏感度；同时，胶合透镜还可以平衡光学系统的整体色差。透镜的胶合省略了两镜片之间的空气间隔，使得光学系统整体紧凑，满足系统小型化需求。并且，透镜的胶合会降低透镜在组装过程中产生的倾斜/偏芯等公差敏感度问题。进一步的，第四透镜40和第五透镜50可以通过垫片承靠，或者可以通过胶水粘接实现胶合。

可选的，光学成像系统还可包括光阑70；光阑70位于第三透镜30与第四透镜40之间的光路中。

如此，通过在光学成像系统中设置光阑70，可以调节光束的传播方向，有利于提高成像质量。光阑70可以位于第三透镜30与第四透镜40之间的光路中，但本实用新型实施例对光阑70的具体设置位置不做限定。

可选的，光学成像系统的成像面上有效成像圆的半径IC和光学成像系统的像面在光轴上的距离THL满足IC/THL≥0.20。如此，能够有效控制光学成像系统的总长，缩短镜头体积。

可选的，光学成像系统还可以包括滤光片80，滤光片80位于第六透镜60与像面之间的光路中，可以在白天滤除红外光，提升成像效果。

本实用新型实施例提供的光学成像系统能够在具有较大的视场角、较小的畸变，较低的装配要求，同时，满足小体积、低成本和较好的成像效果，可广泛应用于智能手机、平板电脑、视频会议、行车记录、安防摄像头等电子设备中。

下面对光学成像系统中各透镜的设计参数进行示例性的说明。

在一示例性的实施例中，表1为与图1对应的光学成像系统中各透镜的一种具体参数设计。

表1光学成像系统中各透镜的一种具体参数设计

	实施例一	下限	上限
				φ1/φ	-0.514	-0.59	-0.51
φ2/φ	-0.241	-0.25	-0.17
				φ3/φ	0.524	0.46	0.56
φ4/φ	0.718	0.71	0.84
				φ5/φ	-0.839	-1.06	-0.82
φ6/φ	0.744	0.74	0.81
				n1	1.50	1.49	1.59
n2	1.51	1.50	1.65
				n3	1.85	1.74	1.92
n4	1.54	1.48	1.59
				n5	1.66	1.66	1.68
n6	1.50	1.49	1.59
				v1	58.0	49.20	58.80
v2	58.0	20.60	61.40
				v3	25.0	22.80	25.20
v4	54.0	41.70	57.30
				v5	19.0	18.90	20.10
v6	58.0	49.20	58.80
				R11/R12	2.241	2.24	2.30
REY/IC	0.757		0.77
				IC/THL	0.229	0.20
R61/R62	-1.66	-1.70	-1.55

本实施例中，光学成像系统的对角视场角可达95.97°，光学畸变可低至-2.23％，光学总长可小至14.38mm，第六透镜60像侧面的光线有效半径为2.5，光线进入像面的入射角可小至15.7°。

表2为与表1对应的一种光学成像系统中各个透镜的表面类型、曲率半径、厚度、材料、半直径和圆锥系数的设计参数

表2光学成像系统中各透镜的一种设计参数

参考图1，本实施例提供的光学成像系统包括沿光轴从物面到像面依次排列的第一透镜10、第二透镜20、第三透镜30、第四透镜40、第五透镜50和第六透镜60；此外，在第三透镜30与第四透镜40之间的光路中还设置有光阑70，在像面与第六透镜60之间还可设置滤光片80。表2示出了本实施例提供的光学成像系统中各透镜的表面类型、曲率半径、厚度、材料和圆锥系数等光学物理参数。其中，面序号根据各个透镜的表面顺序来进行编号，例如，“1”代表第一透镜10朝向物方的表面，即第一透镜10的物侧面，“2”代表第一透镜10朝向像方的表面，即第一透镜10的像侧面，“4”代表第二透镜20朝向物方的表面，即第二透镜20的物侧面，“5”代表第二透镜20朝向像方的表面，即第二透镜20的像侧面，依次类推，“16”代表滤光片80朝向物方的表面，“17”代表滤光片80朝向像方的表面，“18”代表像面；曲率半径代表透镜表面的弯曲程度，正值代表该表面弯向像面一侧，负值代表该表面弯向物面一侧；厚度代表当前表面到下一表面的中心轴向距离，曲率半径和厚度的单位均为毫米(mm)。

本实施例的光学成像系统中各透镜的非球面表面形状方程为：

其中，Z表示非球面沿光轴方向在高度为r的位置时，距非球面顶点的距离矢高；c顶点处的基本曲率，C＝1/R，R表示非球面表面形状的近轴曲率半径；K表示圆锥系数；a₂、a₃、a₄、a₅、a₆、a₇、a₈表示高次非球面系数。示例性的，表3中示出了与图1所示的光学成像系统中各透镜对应的非球面面型参数。

表3光学成像系统中各透镜的一种非球面面型参数

其中，-1.028056E-04表示面序号为1的系数a₂为-1.028056×10^-4。

图4为与图1对应的一种光学成像系统的球差曲线图，图5为与图1对应的一种光学成像系统的场曲畸变图，图6为与图1对应的一种光学成像系统的垂轴色差图，图7为与图1对应的一种光学成像系统的CRA图；如图4所示，图中纵轴为无量纲量，表示的是归一化入瞳半径，横坐标表示从图像传感器表面到各个波长轴上焦点的距离，所有波长的横坐标值均在±0.1mm范围内，且曲线相对集中，表明该光学成像系统轴向色差矫正良好。如图5所示，图中左侧坐标系中，水平坐标表示场曲的大小，单位为mm；垂直坐标表示归一化像高，没有单位；其中T表示子午，S表示弧失；由图可以看出，本实施例提供的光学成像系统的主波长为546nm，在场曲上被有效地控制，即在成像时，中心的像质和周边的像质差距较小；右侧坐标系中，水平坐标表示光学畸变的大小，单位为％；垂直坐标表示归一化像高，没有单位；本实施例视场角95.97°，光学畸变＜-2.5％，符合广角、小畸变的性能特征。如图6所示，图中垂直方向表示视场角的归一化，0表示在光轴上，垂直方向顶点表示最大的视场半径；水平方向为以0.546μm为基准子午范围的偏移量，单位微米(μm)；图中曲线表示垂直方向最大波长与最小波长的差值，单位微米(μm)，由图可以看出，最大波长与最小波长垂轴色差差值可控制在(-1μm，6μm)范围内，说明该光学成像系统在宽光谱下的色差得到了较好的控制，可以满足宽光谱应用需求。如图7所示，图中水平方向代表像高，垂直方向代表光线进入像面的入射角度，从图中可以看出，主光线入射角在16°以内，符合小CRA的性能特征。综上，本实施例提供的光学成像系统具有大视场角、小体积、低畸变、小CRA、高成像质量的性能。

在另一示例性的实施例中，表4为与图2对应的光学成像系统中各透镜的一种具体参数设计。

表4光学成像系统中各透镜的另一种具体参数设计

	实施例二	下限	上限
				φ1/φ	-0.586	-0.59	-0.51
φ2/φ	-0.172	-0.25	-0.17
				φ3/φ	0.463	0.46	0.56
φ4/φ	0.828	0.71	0.84
				φ5/φ	-1.035	-1.06	-0.82
φ6/φ	0.808	0.74	0.81
				n1	1.58	1.49	1.59
n2	1.64	1.50	1.65
				n3	1.75	1.74	1.92
n4	1.58	1.48	1.59
				n5	1.68	1.66	1.68
n6	1.58	1.49	1.59
				v1	50.0	49.20	58.80
v2	24.0	20.60	61.40
				v3	23.0	22.80	25.20
v4	43.0	41.70	57.30
				v5	20.0	18.90	20.10
v6	52.0	49.20	58.80
				R11/R12	2.253	2.24	2.30
REY/IC	0.752		0.77
				IC/THL	0.229	0.20
R61/R62	-1.56	-1.70	-1.55

本实施例中，光学成像系统的对角视场角可达96.03°，光学畸变可低至-2.21％，光学总长可小至14.38mm，第六透镜60像侧面的光线有效半径为2.48，光线进入像面的入射角可小至15.67°。

表5为与表4对应的一种光学成像系统中各个透镜的表面类型、曲率半径、厚度、材料、半直径和圆锥系数的设计参数

表5光学成像系统中各透镜的另一种设计参数

参考图2，本实施例提供的光学成像系统包括沿光轴从物面到像面依次排列的第一透镜10、第二透镜20、第三透镜30、第四透镜40、第五透镜50和第六透镜60；此外，在第三透镜30与第四透镜40之间的光路中还设置有光阑70，在像面与第六透镜60之间还可设置滤光片80。表2示出了本实施例提供的光学成像系统中各透镜的表面类型、曲率半径、厚度、材料和圆锥系数等光学物理参数。其中，面序号根据各个透镜的表面顺序来进行编号，例如，“1”代表第一透镜10朝向物方的表面，即第一透镜10的物侧面，“2”代表第一透镜10朝向像方的表面，即第一透镜10的像侧面，“4”代表第二透镜20朝向物方的表面，即第二透镜20的物侧面，“5”代表第二透镜20朝向像方的表面，即第二透镜20的像侧面，依次类推，“16”代表滤光片80朝向物方的表面，“17”代表滤光片80朝向像方的表面，“18”代表像面；曲率半径代表透镜表面的弯曲程度，正值代表该表面弯向像面一侧，负值代表该表面弯向物面一侧；厚度代表当前表面到下一表面的中心轴向距离，曲率半径和厚度的单位均为毫米(mm)。

本实施例的光学成像系统中各透镜的非球面表面形状方程为：

其中，Z表示非球面沿光轴方向在高度为r的位置时，距非球面顶点的距离矢高；c顶点处的基本曲率，C＝1/R，R表示非球面表面形状的近轴曲率半径；K表示圆锥系数；a₂、a₃、a₄、a₅、a₆、a₇、a₈表示高次非球面系数。示例性的，表6中示出了与图2所示的光学成像系统中各透镜对应的非球面面型参数。

表6光学成像系统中各透镜的另一种非球面面型参数

其中，4.353488E-05表示面序号为1的系数a₂为4.353488×10^-5。

图8为与图2对应的一种光学成像系统的球差曲线图，图9为与图2对应的一种光学成像系统的场曲畸变图，图10为与图2对应的一种光学成像系统的垂轴色差图，图11为与图2对应的一种光学成像系统的CRA图；如图8所示，图中纵轴为无量纲量，表示的是归一化入瞳半径，横坐标表示从图像传感器表面到各个波长轴上焦点的距离，所有波长的横坐标值均在±0.1mm范围内，且曲线相对集中，表明该光学成像系统轴向色差矫正良好。如图9所示，图中左侧坐标系中，水平坐标表示场曲的大小，单位为mm；垂直坐标表示归一化像高，没有单位；其中T表示子午，S表示弧失；由图可以看出，本实施例提供的光学成像系统的主波长为546nm，在场曲上被有效地控制，即在成像时，中心的像质和周边的像质差距较小；右侧坐标系中，水平坐标表示光学畸变的大小，单位为

％；垂直坐标表示归一化像高，没有单位；本实施例视场角96.03°，光学畸变＜-2.5％，符合广角、小畸变的性能特征。如图10所示，图中垂直方向表示视场角的归一化，0表示在光轴上，垂直方向顶点表示最大的视场半径；水平方向为以0.546μm为基准子午范围的偏移量，单位微米(μm)；图中曲线表示垂直方向最大波长与最小波长的差值，单位微米(μm)，由图可以看出，最大波长与最小波长垂轴色差差值可控制在(-4μm，4μm)范围内，说明该光学成像系统在宽光谱下的色差得到了较好的控制，可以满足宽光谱应用需求。如图11所示，图中水平方向代表像高，垂直方向代表光线进入像面的入射角度，从图中可以看出，主光线入射角在16°以内，符合小CRA的性能特征。综上，本实施例提供的光学成像系统具有大视场角、小体积、低畸变、小CRA、高成像质量的性能。

在又一示例性的实施例中，表7为与图3对应的光学成像系统中各透镜的一种具体参数设计。

表7光学成像系统中各透镜的又一种具体参数设计

	实施例三	下限	上限
				φ1/φ	-0.532	-0.59	-0.51
φ2/φ	-0.242	-0.25	-0.17
				φ3/φ	0.547	0.46	0.56
φ4/φ	0.759	0.71	0.84
				φ5/φ	-0.955	-1.06	-0.82
φ6/φ	0.764	0.74	0.81
				n1	1.52	1.49	1.59
n2	1.54	1.50	1.65
				n3	1.90	1.74	1.92
n4	1.49	1.48	1.59
				n5	1.68	1.66	1.68
n6	1.57	1.49	1.59
				v1	55.0	49.20	58.80
v2	40.0	20.60	61.40
				v3	24.0	22.80	25.20
v4	56.0	41.70	57.30
				v5	19.0	18.90	20.10
v6	50.0	49.20	58.80
				R11/R12	2.297	2.24	2.30
REY/IC	0.766		0.77
				IC/THL	0.229	0.20
R61/R62	-1.69	-1.70	-1.55

本实施例中，光学成像系统的对角视场角可达95.98°，光学畸变可低至-2.19％，光学总长可小至14.38mm，第六透镜60像侧面的光线有效半径为2.53，光线进入像面的入射角可小至15.48°。

表8为与表7对应的一种光学成像系统中各个透镜的表面类型、曲率半径、厚度、材料、半直径和圆锥系数的设计参数

表8光学成像系统中各透镜的又一种设计参数

参考图3，本实施例提供的光学成像系统包括沿光轴从物面到像面依次排列的第一透镜10、第二透镜20、第三透镜30、第四透镜40、第五透镜50和第六透镜60，第四透镜40和第五透镜50构成胶合透镜；此外，在第三透镜30与第四透镜40之间的光路中还设置有光阑70，在像面与第六透镜60之间还可设置滤光片80。表2示出了本实施例提供的光学成像系统中各透镜的表面类型、曲率半径、厚度、材料和圆锥系数等光学物理参数。其中，面序号根据各个透镜的表面顺序来进行编号，例如，“1”代表第一透镜10朝向物方的表面，即第一透镜10的物侧面，“2”代表第一透镜10朝向像方的表面，即第一透镜10的像侧面，“4”代表第二透镜20朝向物方的表面，即第二透镜20的物侧面，“5”代表第二透镜20朝向像方的表面，即第二透镜20的像侧面，依次类推，“15”代表滤光片80朝向物方的表面，“16”代表滤光片80朝向像方的表面，“17”代表像面；曲率半径代表透镜表面的弯曲程度，正值代表该表面弯向像面一侧，负值代表该表面弯向物面一侧；厚度代表当前表面到下一表面的中心轴向距离，曲率半径和厚度的单位均为毫米(mm)。

本实施例的光学成像系统中各透镜的非球面表面形状方程为：

其中，Z表示非球面沿光轴方向在高度为r的位置时，距非球面顶点的距离矢高；c顶点处的基本曲率，C＝1/R，R表示非球面表面形状的近轴曲率半径；K表示圆锥系数；a₂、a₃、a₄、a₅、a₆、a₇、a₈表示高次非球面系数。示例性的，表9中示出了与图3所示的光学成像系统中各透镜对应的非球面面型参数。

表9光学成像系统中各透镜的又一种非球面面型参数

其中，7.102734E-04表示面序号为1的系数a₂为7.102734×10^-4。

图12为与图3对应的一种光学成像系统的球差曲线图，图13为与图3对应的一种光学成像系统的场曲畸变图，图14为与图3对应的一种光学成像系统的垂轴色差图，图15为与图3对应的一种光学成像系统的CRA图；如图12所示，图中纵轴为无量纲量，表示的是归一化入瞳半径，横坐标表示从图像传感器表面到各个波长轴上焦点的距离，所有波长的横坐标值均在±0.1mm范围内，且曲线相对集中，表明该光学成像系统轴向色差矫正良好。如图13所示，图中左侧坐标系中，水平坐标表示场曲的大小，单位为mm；垂直坐标表示归一化像高，没有单位；其中T表示子午，S表示弧失；由图可以看出，本实施例提供的光学成像系统的主波长为546nm，在场曲上被有效地控制，即在成像时，中心的像质和周边的像质差距较小；右侧坐标系中，水平坐标表示光学畸变的大小，单位为％；垂直坐标表示归一化像高，没有单位；本实施例视场角95.98°，光学畸变＜-2.5％，符合广角、小畸变的性能特征。如图14所示，图中垂直方向表示视场角的归一化，0表示在光轴上，垂直方向顶点表示最大的视场半径；水平方向为以0.546μm为基准子午范围的偏移量，单位微米(μm)；图中曲线表示垂直方向最大波长与最小波长的差值，单位微米(μm)，由图可以看出，最大波长与最小波长垂轴色差差值可控制在(-1μm，6μm)范围内，说明该光学成像系统在宽光谱下的色差得到了较好的控制，可以满足宽光谱应用需求。如图15所示，图中水平方向代表像高，垂直方向代表光线进入像面的入射角度，从图中可以看出，主光线入射角在16°以内，符合小CRA的性能特征。综上，本实施例提供的光学成像系统具有大视场角、小体积、低畸变、小CRA、高成像质量的性能。

应该理解，可以使用上面所示的各种形式的结构，重新排序、增加或删除模块、单元等结构。例如，本实用新型中记载的各结构可以并行地存在也可以存在某些或全部，只要能够实现本实用新型的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。

上述具体实施方式，并不构成对本实用新型保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本实用新型的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型保护范围之内。

Claims (10)

1.一种光学成像系统，其特征在于，包括：沿光轴从物面到像面依次排列的负光焦度的第一透镜、负光焦度的第二透镜、正光焦度的第三透镜、正光焦度第四透镜、负光焦度的第五透镜和正光焦度的第六透镜；

所述第一透镜的物侧面为凸面，所述第一透镜的像侧面为凹面；所述第六透镜的物面侧和像侧面均为凸面；

其中，2.24≤R11/R12≤2.30，-0.59≤φ1/φ≤-0.51，REY/IC≤0.77；

R11为所述第一透镜物侧面的曲率半径，R12为所述第一透镜像侧面的曲率半径，φ1为所述第一透镜的光焦度，φ为所述光学成像系统的光焦度，REY为所述第六透镜像侧面的光线有效半径，IC为所述光学成像系统的成像面上有效成像圆的半径。

2.根据权利要求1所述的光学成像系统，其特征在于，R61/R62≤-1.55，0.74≤φ6/φ≤0.81；

其中，R61为所述第六透镜物侧面的曲率半径，R62为所述第六透镜像侧面的曲率半径，φ6为所述第六透镜的光焦度。

3.根据权利要求1所述的光学成像系统，其特征在于，所述第六透镜像侧面的光线有效半径REY小于或等于2.68mm。

4.根据权利要求1所述的光学成像系统，其特征在于，所述第二透镜的物侧面为凹面，所述第二透镜的像侧面为凸面；所述第三透镜的物侧面为凸面；所述第四透镜的物侧面和像侧面均为凸面；第五透镜的物侧面和像侧面均为凹面。

5.根据权利要求1所述的光学成像系统，其特征在于，所述第一透镜、所述第二透镜、所述第四透镜、所述第五透镜和所述第六透镜均为非球面透镜；所述第三透镜为球面透镜。

6.根据权利要求1所述的光学成像系统，其特征在于，

-0.25≤φ2/φ≤-0.17

0.46≤φ3/φ≤0.56

0.71≤φ4/φ≤0.84

-1.06≤φ5/φ≤-0.82

其中，φ2为所述第二透镜的光焦度，φ3为所述第三透镜的光焦度，φ4为所述第四透镜的光焦度，φ5为所述第五透镜的光焦度。

7.根据权利要求1所述的光学成像系统，其特征在于，

1.49≤n1≤1.59；49.20≤v1≤58.80；

1.50≤n2≤1.65；20.60≤v2≤61.40；

1.74≤n3≤1.92；22.80≤v3≤25.20；

1.48≤n4≤1.59；41.70≤v4≤57.30；

1.66≤n5≤1.68；18.90≤v5≤20.10；

1.49≤n6≤1.59；49.20≤v6≤58.80；

其中,n1和v1分别为所述第一透镜的折射率和阿贝常数；n2和v2分别为所述第二透镜的折射率和阿贝常数；n3和v3分别为所述第三透镜的折射率和阿贝常数；n4和v4分别为所述第四透镜的折射率和阿贝常数；n5和v5分别为所述第五透镜的折射率和阿贝常数；n6和v6分别为所述第六透镜的折射率和阿贝常数。

8.根据权利要求1所述的光学成像系统，其特征在于，所述第四透镜和所述第五透镜构成胶合透镜。

9.根据权利要求1所述的光学成像系统，其特征在于，还包括：光阑；

所述光阑位于所述第三透镜与所述第四透镜之间的光路中。

10.根据权利要求1所述的光学成像系统，其特征在于，IC/THL≥0.20；

其中，THL为所述第一透镜物侧面至所述光学成像系统的像面在所述光轴上的距离。

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