CN113176653A - 光学系统、镜头模组和电子设备 - Google Patents
光学系统、镜头模组和电子设备 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113176653A CN113176653A CN202110466605.XA CN202110466605A CN113176653A CN 113176653 A CN113176653 A CN 113176653A CN 202110466605 A CN202110466605 A CN 202110466605A CN 113176653 A CN113176653 A CN 113176653A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- optical system
- lens
- optical axis
- image
- lens element
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
- G02B13/001—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras
- G02B13/0015—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras characterised by the lens design
- G02B13/002—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras characterised by the lens design having at least one aspherical surface
- G02B13/003—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras characterised by the lens design having at least one aspherical surface having two lenses
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
- G02B13/001—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras
- G02B13/008—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras designed for infrared light
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
- G02B13/14—Optical objectives specially designed for the purposes specified below for use with infrared or ultraviolet radiation
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
- G02B13/18—Optical objectives specially designed for the purposes specified below with lenses having one or more non-spherical faces, e.g. for reducing geometrical aberration
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Lenses (AREA)
Abstract
一种光学系统、镜头模组和电子设备，光学系统沿着光轴由物侧至像侧依次包含：具有屈折力的第一透镜，其物侧面于近光轴处为凸面，像侧面于近光轴处为凹面。以及，具有正屈折力的第二透镜。光学系统满足关系式：2.7<nd1<2.8；2.7<nd2<2.8。通过上述设置，有利于减小光线经过光学系统各透镜时产生的色散、像差，也有利于实现夜间或暗光环境下成像，从而提高光学系统的成像分辨率和成像质量。同时，通过采用二枚非球面透镜，使光学系统结构简单、体积小、重量轻，有利于实现光学系统的轻量化和小型化。
Description
技术领域
本发明属于光学成像技术领域，尤其涉及一种光学系统、镜头模组和电子设备。
背景技术
红外热成像技术是一种将物体表面的温度分布转换成人眼可见的图像，并以不同颜色显示物体表面温度分布的技术。红外热成像技术使人类超越了视觉障碍，由此人们可以看到物体表面的温度分布状况，实现了非接触、远距离的温度检测或成像，再加上其响应速度快，精确度高等优点而在工业检测、疾病诊断、军事探测等领域受到广泛应用。
目前市场上的大多数红外镜头分辨率较低，成像质量不佳。此外，通过使用衍射面提高光学系统的成像质量，使得光学系统结构更加复杂，从而难以实现红外镜头以及红外热成像设备的轻量化和小型化。
发明内容
本发明的目的是提供一种光学系统、镜头模组和电子设备，具有高成像分辨率、易于轻量化和小型化的特点。
为实现本发明的目的，本发明提供了如下的技术方案：
第一方面，本发明提供了一种光学系统，沿光轴方向由物侧至像侧依次包含：具有屈折力的第一透镜，其物侧面于近光轴处为凸面，像侧面于近光轴处为凹面；具有正屈折力的第二透镜；所述光学系统满足关系式：2.7<nd1<2.8；2.7<nd2<2.8；其中，nd1为所述第一透镜在红外波长为10.6um时的折射率，nd2为所述第二透镜在红外波长为10.6um时的折射率。
通过对所述第一透镜和所述第二透镜的面型和屈折力进行合理设计，并使所述光学系统满足上述关系式，有利于减小光线经过光学系统各透镜时产生的色散、像差，也有利于实现夜间或暗光环境下成像，从而提高光学系统的成像分辨率和成像质量。同时，通过采用二枚非球面透镜，使光学系统结构简单、体积小、重量轻，有利于实现光学系统的轻量化和小型化。
一种实施方式中，所述光学系统还包括光阑，所述光学系统满足关系式：1<TTL/EPL<2；其中，TTL为所述第一透镜物侧面至成像面于光轴上的距离，EPL为所述光阑至所述成像面于光轴上的距离。当TTL/EPL满足上述关系式时，不仅能实现光学系统小型化，同时能保证光线更好的汇聚于成像面上，有利于光学系统实现大视角摄像。当TTL/EPL≤1时，透镜组光学长度太短，不利于光线折转及在成像面上的汇聚。当TTL/EPL≥2时，透镜组光学长度太长，不利于实现光学系统的小型化，同时EPL过小，大角度光线束难以射入光学系统，降低了所述光学系统的物空间成像范围，不利于实现广角化。
一种实施方式中，所述光学系统满足关系式：1.5<Rs1/CT1<4.5；其中，Rs1为所述第一透镜物侧面于光轴处的曲率半径，CT1为所述第一透镜于光轴上的厚度。满足上述关系式，有利于折转射入所述第一透镜的光束，扩展光束宽度，使光线充分有效的传递至感光元件上，从而提高光学系统的像素质量和成像分辨率。
一种实施方式中，所述光学系统满足关系式：5deg/mm<FOV/EPD<12deg/mm；其中，FOV为所述光学系统的最大视场角，EPD为所述光学系统的入瞳直径。满足上述关系式，通过参数的设定控制所述光学系统的进光量和光圈数，使所述光学系统具有大光圈的效果以及较远的景深范围，可在实现无限远、大角度清晰成像的同时，对近处景物依然能有清晰的解像力。
一种实施方式中，所述光学系统满足关系式：0.5<f2/f<3.5；其中，f2为所述第二透镜的焦距，f为所述光学系统的有效焦距。光线由具有较强屈折力的所述第一透镜射入所述第二透镜，导致边缘视场光线射入所述成像面时易产生较大的场曲，通过使所述第二透镜具有正屈折力，且使所述第二透镜满足上述关系式，有利于校正光线经所述第一透镜表面折射而产生的像散现象，提升光学系统的成像解析度。当f2/f≥3.5时，则所述第二透镜会出现屈折力强度不足，而导致像差校正不足。当f2/f≤0.5时，第二透镜屈折力过强，边缘视场光线射入成像面时易产生较大的场曲。
一种实施方式中，所述光学系统满足关系式：0.5<|Rs3/Rs4|<2；其中，Rs3为所述第二透镜物侧面于光轴处的曲率半径，Rs4为所述第二透镜像侧面于光轴处的曲率半径。满足上述关系式，通过合理控制所述第二透镜物侧面和像侧面于光轴处的曲率半径，有利于降低鬼影的产生几率，削弱鬼影的强度，从而提高光学系统的成像品质。
一种实施方式中，所述光学系统满足关系式：2<CT2/|Sags4|<11；CT2为所述第二透镜于光轴上的厚度，Sags4为所述第二透镜像侧面最大通光孔径处至所述第二透镜物侧面与光轴的交点处在平行于光轴方向上的距离。满足上述关系式，通过控制所述第二透镜于光轴上的厚度(即中心厚度)与所述第二透镜像侧面最大通光孔径处至所述第二透镜物侧面与光轴的交点平行于光轴的距离(即矢高值)的比值关系，避免所述第二透镜在满足较高屈折力的同时其中心厚度过大或像侧面过于弯曲而增加了镜片制造难度，从而实现降低生产成本。超过条件式下限，所述第二透镜像侧面过于弯曲，镜片加工难度增大，增加镜片的生产成本；同时，透镜表面过于弯曲，易产生边缘视场像差，不利于所述光学系统像质的提升。超过条件式的上限，所述第二透镜厚度值过大，不利于实现光学系统的轻量化和小型化。
一种实施方式中，所述光学系统满足关系式：0.5<CT1/CT2<2；其中，CT1为所述第一透镜于光轴上的厚度，CT2为所述第二透镜于光轴上的厚度。满足上述关系式，通过控制所述第一透镜和所述第二透镜于光轴上的厚度的比值，可以有效的调节所述第一透镜与所述第二透镜之间的屈折力关系，有利于光学系统像差的校正。超过关系式的范围，则会导致镜片过厚，不利于光学系统的轻量化和小型化设计。
一种实施方式中，所述光学系统满足关系式：0.1<d/f<0.45；其中，d为所述第一透镜像侧面至所述第二透镜物侧面于光轴上的空气间隔，f为所述光学系统的有效焦距。满足关系式上限，能够抑制经由所述第一透镜所发散的光束大幅扩展，而不需要加强所述第二透镜的会聚作用，因此能够有效地校正光学系统像差。满足关系式下限，能够使经由所述第一透镜的光束充分发散并入射到拥有正光焦度的所述第二透镜，并充满光瞳，实现光学系统的清晰成像，从而提高光学系统的成像品质。
第二方面，本发明还提供了一种镜头模组，该镜头模组包括感光元件和第一方面任一项实施方式所述的光学系统，所述感光元件设于所述光学系统的像侧。通过在镜头模组中加入本发明提供的光学系统，能够通过对透镜的面型和屈折力进行合理的设计，并合理控制各透镜的折射率，有利于减小镜头模组产生的色散、像差，也有利于实现夜间或暗光环境下成像，从而使得镜头模组具有高成像分辨率和高成像质量，同时，通过采用二枚非球面透镜，结构简单、体积小、重量轻，易于实现镜头模组的小型化和轻量化。
第三方面，本发明还提供了一种电子设备，该电子设备包括壳体和第二方面所述的镜头模组，所述镜头模组设置在所述壳体内。通过在电子设备中加入本发明提供的镜头模组，有利于减小电子设备产生的色散、像差，也有利于实现夜间或暗光环境下成像，使得电子设备在具有更高的成像分辨率和更好的成像质量的同时，兼具小型化和轻量化的特点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，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是第一实施例的光学系统的结构示意图；
图2是第一实施例的纵向球差曲线、像散曲线和畸变曲线；
图3是第二实施例的光学系统的结构示意图；
图4是第二实施例的纵向球差曲线、像散曲线和畸变曲线；
图5是第三实施例的光学系统的结构示意图；
图6是第三实施例的纵向球差曲线、像散曲线和畸变曲线；
图7是第四实施例的光学系统的结构示意图；
图8是第四实施例的纵向球差曲线、像散曲线和畸变曲线；
图9是第五实施例的光学系统的结构示意图；
图10是第五实施例的纵向球差曲线、像散曲线和畸变曲线。
具体实施方式
下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，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方式，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供了一种光学系统，沿光轴方向由物侧至像侧依次包含：具有屈折力的第一透镜，其物侧面于近光轴处为凸面，像侧面于近光轴处为凹面，且其物侧面和像侧面既可以为球面，也可以为非球面；具有正屈折力的第二透镜，类似地，第二透镜的物侧面和像侧面既可以为球面，也可以为非球面。此外，第一透镜和第二透镜的材质可以为玻璃、塑料或玻塑混合材料。保护平板，保护平板设置于光学系统的像侧，便于对光学系统进行保护，该保护平板可以是玻璃板，还可以是透明塑料板等；光学系统满足关系式：2.7<nd1<2.8；2.7<nd2<2.8；其中，nd1为第一透镜在红外波长为10.6um时的折射率，nd2为第二透镜在红外波长为10.6um时的折射率。
通过对所述第一透镜和所述第二透镜的面型和屈折力进行合理设计，并使光学系统满足上述关系式，有利于减小光线经过光学系统各透镜时产生的色散、像差，也有利于实现夜间或暗光环境下成像，从而提高光学系统的成像分辨率和成像质量。同时，通过采用二枚非球面透镜，使光学系统结构简单、体积小、重量轻，有利于实现光学系统的轻量化和小型化。
一种实施方式中，光学系统还包括光阑，光阑可以设置于第一透镜的物侧或第二透镜的像侧，也可以设置于第一透镜和第二透镜之间，也可以设置于第二透镜和保护平板之间，还可以设置于第一透镜或第二透镜的表面。光学系统满足关系式：1<TTL/EPL<2；其中，TTL为第一透镜物侧面至成像面于光轴上的距离，EPL为光阑至成像面于光轴上的距离。当TTL/EPL满足上述关系式时，不仅能实现光学系统小型化，同时能保证光线更好的汇聚于成像面上，有利于光学系统实现大视角摄像。当TTL/EPL≤1时，透镜组光学长度太短，不利于光线转折及在成像面上的汇聚。当TTL/EPL≥2时，透镜组光学长度太长，不利于实现光学系统的小型化，同时EPL过小，大角度光线束难以射入光学系统，降低了所述光学系统的物空间成像范围，不利于实现广角化。
一种实施方式中，光学系统满足关系式：1.5<Rs1/CT1<4.5；其中，Rs1为第一透镜物侧面于光轴处的曲率半径，CT1为第一透镜于光轴上的厚度。满足上述关系式，有利于折转射入第一透镜的光束，扩展光束宽度，使光线充分有效的传递至感光元件上，从而提高光学系统的像素质量和成像分辨率。
一种实施方式中，光学系统满足关系式：5deg/mm<FOV/EPD<12deg/mm；其中，FOV为光学系统的最大视场角，EPD为光学系统的入瞳直径。满足上述关系式，通过参数的设定控制光学系统的进光量和光圈数，使光学系统具有大光圈的效果以及较远的景深范围，可在实现无限远、大角度清晰成像的同时，对近处景物依然能有清晰的解像力。
一种实施方式中，光学系统满足关系式：0.5<f2/f<3.5；其中，f2为第二透镜的焦距，f为光学系统的有效焦距。光线由具有较强屈折力的第一透镜射入第二透镜，导致边缘视场光线射入成像面时易产生较大的场曲，通过使第二透镜具有正屈折力，且使第二透镜满足上述关系式，有利于校正光线经第一透镜表面折射而产生的像散现象，提升光学系统的成像解析度。当f2/f≥3.5时，则第二透镜会出现屈折力强度不足，而导致像差校正不足的现象。当f2/f≤0.5时，第二透镜屈折力过强，边缘视场光线射入成像面时易产生较大的场曲。
一种实施方式中，光学系统满足关系式：0.5<|Rs3/Rs4|<2；其中，Rs3为第二透镜物侧面于光轴处的曲率半径，Rs4为第二透镜像侧面于光轴处的曲率半径。满足上述关系式，通过合理控制第二透镜物侧面和像侧面于光轴处的曲率半径，有利于降低鬼影的产生几率，削弱鬼影的强度，从而提高光学系统的成像品质。
一种实施方式中，光学系统满足关系式：2<CT2/|Sags4|<11；CT2为第二透镜于光轴上的厚度，Sags4为第二透镜像侧面最大通光孔径处至第二透镜物侧面与光轴的交点处在平行于光轴方向上的距离。满足上述关系式，通过控制第二透镜于光轴上的厚度(即中心厚度)与第二透镜像侧面最大通光孔径处至第二透镜物侧面与光轴的交点平行于光轴的距离(即矢高值)的比值关系，避免第二透镜在满足较高屈折力的同时其中心厚度过大或像侧面过于弯曲而增加了镜片制造难度，从而实现降低生产成本。超过条件式下限，第二透镜像侧面过于弯曲，镜片加工难度增大，增加镜片的生产成本；同时，透镜表面过于弯曲，易产生边缘视场像差，不利于光学系统像质的提升。超过条件式的上限，第二透镜厚度值过大,不利于实现光学系统的轻量化和小型化。
一种实施方式中，光学系统满足关系式：0.5<CT1/CT2<2；其中，CT1为第一透镜于光轴上的厚度，CT2为第二透镜于光轴上的厚度。满足上述关系式，通过控制第一透镜和第二透镜于光轴上的厚度的比值，可以有效的调节第一透镜与第二透镜之间的屈折力关系，有利于光学系统像差的校正。超过关系式的范围，则会导致镜片过厚，不利于光学系统的轻量化和小型化设计。
一种实施方式中，光学系统满足关系式：0.1<d/f<0.45；其中，d为第一透镜像侧面至第二透镜物侧面于光轴上的空气间隔，f为光学系统的有效焦距。满足关系式上限，能够抑制经由第一透镜所发散的光束大幅扩展，而不需要加强第二透镜的会聚作用，因此能够有效地校正光学系统像差。满足关系式下限，能够使经由第一透镜的光束充分发散并入射到拥有正光焦度的第二透镜，并充满光瞳，实现光学系统的清晰成像，从而提高光学系统的成像品质。
本发明还提供了一种镜头模组，该镜头模组包括感光元件和本发明实施例提供的光学系统，感光元件设于光学系统的像侧。进一步的，感光元件为电子感光元件，电子感光元件的感光面位于光学系统的成像面，穿过透镜入射到电子感光元件的感光面上的物的光线可转换成图像的电信号。电子感光元件可以为互补金属氧化物半导体(ComplementaryMetal Oxide Semiconductor，CMOS)或电荷耦合器件(Charge-coupled Device，CCD)。通过在镜头模组中加入本发明提供的光学系统，能够通过对透镜的面型和屈折力进行合理的设计，并合理控制各透镜的折射率，有利于减小镜头模组产生的色散、像差，也有利于实现夜间或暗光环境下成像，从而使得镜头模组具有高成像分辨率和高成像质量，同时，通过采用二枚非球面透镜，结构简单、体积小、重量轻，易于实现镜头模组的小型化和轻量化。
本发明实施例提供了一种电子设备，该电子设备包括壳体和本发明实施例提供的镜头模组，镜头模组设置在壳体内。该电子设备可以是用于工业设备检测的热像仪、用于疾病诊断的医疗设备或者用于体温检测的红外测温仪等，还可为军用夜视仪、森林火灾监测仪等任意利用红外热成像技术的电子设备。通过在电子设备中加入本发明提供的镜头模组，有利于减小电子设备产生的色散、像差，也有利于实现夜间或暗光环境下成像，使得电子设备在具有更高的成像分辨率和更好的成像质量的同时，兼具小型化和轻量化的特点。
第一实施例
请参考图1和图2，本实施例的光学系统，沿光轴方向由物侧至像侧依次包括：
第一透镜L1，具有负屈折力，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，且其物侧面S1和像侧面S2均为非球面。
第二透镜L2，具有正屈折力，第二透镜L2的物侧面S3于近光轴处凸面，像侧面S4于近光轴处为凹面，且其物侧面S3和像侧面S4均为非球面。
光阑STO，置于光学系统的像侧。
保护平板P，保护平板P包括光线入射面S5和光线出射面S6，且光线入射面S5和光线出射面S6均为球面。本实施例中，光阑STO用于控制进光量，保护平板P设置于光学系统的像侧，便于对光学系统进行保护。
此外，光学系统还包括成像面IMG。
表1a示出了本实施例的光学系统的特性的表格，其中，焦距的数据采用参考波长为10000nm的红外光获得，材料折射率和阿贝数参考波长为10600nm的可见光获得，Y半径、厚度、焦距和有效焦距的单位均为毫米(mm)。
表1a
其中，f为光学系统的有效焦距，FNO为光学系统的光圈数，FOV为光学系统的最大视场角。
在本实施例中，第一透镜L1和第二透镜L2均为非球面透镜，非球面的面型x可利用但不限于以下非球面公式进行限定：
其中，x为非球面上相应点到与表面顶点相切的平面的距离，h为非球面上相应点到光轴的距离，c为非球面顶点的曲率，k为圆锥系数，Ai为非球面面型公式中与第i项高次项相对应的系数。表1b给出了可用于第一实施例中的非球面镜面S1、S2、S3和S4的高次项系数A4、A6、A8、A10、A12、A14、A16、A18和A20。
表1b
| 面序号 | 1 | 2 | 3 | 4 |
| K | -1.42E+01 | -7.10E+00 | -1.41E+01 | 3.04E+00 |
| A4 | 3.30E-02 | 1.63E-02 | 1.88E-02 | 5.17E-02 |
| A6 | -2.07E-02 | -6.69E-02 | -4.18E-02 | 7.82E-03 |
| A8 | 1.24E-03 | 1.27E-02 | 2.12E-02 | -1.65E-02 |
| A10 | -5.14E-03 | -3.16E-03 | -6.12E-03 | 6.09E-02 |
| A12 | 1.24E-04 | 4.35E-04 | 5.05E-03 | -5.05E-02 |
| A14 | -3.97E-06 | -3.14E-05 | -1.97E-05 | 6.58E-03 |
| A16 | 2.41E-07 | 1.35E-07 | 4.14E-06 | -2.36E-04 |
| A18 | 0.00E+00 | 0.00E+00 | 0.00E+00 | 0.00E+00 |
| A20 | 0.00E+00 | 0.00E+00 | 0.00E+00 | 0.00E+00 |
图2中(a)示出了第一实施例的光学系统在波长为12000.0000nm、11000.0000nm、10000.0000nm、9000.0000nm、8000.0000nm的纵向球差曲线图，其中，沿X轴方向的横坐标表示焦点偏移，沿Y轴方向的纵坐标表示归一化视场，纵向球差曲线表示不同波长的光线经由光学系统的各透镜后的会聚焦点偏离。由图2中(a)可以看出，第一实施例中的光学系统的球差数值较佳，说明本实施例中的光学系统的成像质量较好。
图2中(b)还示出了第一实施例的光学系统在波长为10000.0000nm时的像散曲线图，其中，沿X轴方向的横坐标表示焦点偏移，沿Y轴方向的纵坐标表示像高，其单位为mm。像散曲线表示子午成像面弯曲T和弧矢成像面弯曲S。由图2中(b)可以看出，光学系统的像散得到了很好的补偿。
图2中(c)还示出了第一实施例的光学系统在波长为10000.0000nm时的畸变曲线。其中，沿X轴方向的横坐标表示焦点偏移，沿Y轴方向的纵坐标表示像高，畸变曲线表示不同视场角对应的畸变大小值。由图2中(c)可以看出，在波长为10000.0000nm下，光学系统的畸变得到了很好的矫正。
由图2中(a)、(b)和(c)可以看出，本实施例的光学系统的像差较小、成像质量较好，具有良好的成像品质。
第二实施例
请参考图3和图4，本实施例的光学系统，沿光轴方向由物侧至像侧依次包括：
第一透镜L1，具有负屈折力，第一透镜L1的物侧面S1于近光轴处凸面，像侧面S2于近光轴处为凹面，且其物侧面S1和像侧面S2均为非球面。
光阑STO，光阑STO置于第一透镜L1的像侧。
第二透镜L2，具有正屈折力，第二透镜L2的物侧面S3于近光轴处凸面，像侧面S4于近光轴处为凹面，且其物侧面S3和像侧面S4均为非球面。
保护平板P，保护平板P包括光线入射面S5和光线出射面S6，且光线入射面S5和光线出射面S6均为球面。
表2a示出了本实施例的光学系统的特性的表格，其中，焦距的数据采用参考波长为10000nm的红外光获得，材料折射率和阿贝数参考波长10600nm的可见光获得，Y半径、厚度、焦距和有效焦距的单位均为毫米(mm)，其他各参数含义均与第一实施例各参数含义相同。
表2a
表2b给出了可用于第二实施例中各非球面镜面的高次项系数，其中，各非球面面型可由第一实施例中给出的公式限定。
表2b
图4示出了第二实施例的光学系统的纵向球差曲线、像散曲线和畸变曲线，其中，纵向球差曲线表示不同波长的光线经由光学系统的各透镜后的会聚焦点偏离；像散曲线表示子午成像面弯曲和弧矢成像面弯曲；畸变曲线表示不同视场角对应的畸变大小值。由图4中的像差图可知，光学系统的纵向球差、场曲和畸变均得到良好的控制，从而该实施例的光学系统拥有良好的成像品质。
第三实施例
请参考图5和图6，本实施例的光学系统，沿光轴方向由物侧至像侧依次包括：
光阑STO，光阑STO置于光学系统的物侧。
第一透镜L1，具有正屈折力，第一透镜L1的物侧面S1于近光轴处凸面，像侧面S2于近光轴处为凹面，且其物侧面S1和像侧面S2均为非球面。
第二透镜L2，具有正屈折力，第二透镜L2的物侧面S3于近光轴处凹面，像侧面S4于近光轴处为凸面，且其物侧面S3和像侧面S4均为非球面。
保护平板P，保护平板P包括光线入射面S5和光线出射面S6，且光线入射面S5和光线出射面S6均为球面。
表3a示出了本实施例的光学系统的特性的表格，其中，焦距的数据采用参考波长为10000nm的红外光获得，材料折射率和阿贝数参考波长10600nm的可见光获得，Y半径、厚度、焦距和有效焦距的单位均为毫米(mm)，其他各参数含义均与第一实施例各参数含义相同。
表3a
表3b给出了可用于第三实施例中各非球面镜面的高次项系数，其中，各非球面面型可由第一实施例中给出的公式限定。
表3b
| 面序号 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| K | -1.37E-01 | -1.46E-01 | -2.70E+01 | 1.25E+01 |
| A4 | -6.21E-04 | 3.69E-04 | -4.02E-02 | -1.66E-02 |
| A6 | 1.18E-03 | 5.36E-03 | 6.94E-02 | -3.07E-03 |
| A8 | -5.80E-04 | -1.21E-03 | -1.64E-01 | 3.07E-03 |
| A10 | 1.50E-04 | 1.74E-03 | 1.97E-01 | -2.47E-03 |
| A12 | -2.17E-05 | -7.63E-04 | -1.35E-01 | 9.50E-04 |
| A14 | 1.73E-06 | 3.87E-05 | 4.80E-02 | -1.74E-04 |
| A16 | -6.41E-08 | -1.54E-06 | -7.01E-03 | 1.21E-05 |
| A18 | 0.00E+00 | 0.00E+00 | 0.00E+00 | 0.00E+00 |
| A20 | 0.00E+00 | 0.00E+00 | 0.00E+00 | 0.00E+00 |
图6示出了第三实施例的光学系统的纵向球差曲线、像散曲线和畸变曲线，其中，纵向球差曲线表示不同波长的光线经由光学系统的各透镜后的会聚焦点偏离；像散曲线表示子午成像面弯曲和弧矢成像面弯曲；畸变曲线表示不同视场角对应的畸变大小值。由图6中的像差图可知，光学系统的纵向球差、场曲和畸变均得到良好的控制，从而该实施例的光学系统拥有良好的成像品质。
第四实施例
请参考图7和图8，本实施例的光学系统，沿光轴方向由物侧至像侧依次包括：
光阑STO，光阑STO置于光学系统的物侧。
第一透镜L1，具有正屈折力，第一透镜L1的物侧面S1于近光轴处凸面，像侧面S2于近光轴处为凹面，且其物侧面S1和像侧面S2均为非球面。
第二透镜L2，具有正屈折力，第二透镜L2的物侧面S3于近光轴处凸面，像侧面S4于近光轴处为凹面，且其物侧面S3和像侧面S4均为非球面。
保护平板P，保护平板P包括光线入射面S5和光线出射面S6，且光线入射面S5和光线出射面S6均为球面。
表4a示出了本实施例的光学系统的特性的表格，其中，焦距的数据采用参考波长为10000nm的红外光获得，材料折射率和阿贝数参考波长10600nm的可见光获得，Y半径、厚度、焦距和有效焦距的单位均为毫米(mm)，其他各参数含义均与第一实施例各参数含义相同。
表4a
表4b给出了可用于第四实施例中各非球面镜面的高次项系数，其中，各非球面面型可由第一实施例中给出的公式限定。
表4b
| 面序号 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| K | -2.56E-01 | -4.01E+00 | 0.00E+00 | 0.00E+00 |
| A4 | -5.64E-04 | 1.92E-04 | 3.40E-05 | 2.52E-03 |
| A6 | 1.50E-05 | -4.96E-04 | -4.86E-05 | -1.40E-03 |
| A8 | -2.39E-05 | -1.29E-05 | -1.83E-04 | 1.15E-04 |
| A10 | 1.65E-05 | 4.57E-06 | 6.67E-05 | -1.95E-04 |
| A12 | -2.25E-06 | -5.73E-07 | -6.56E-05 | 1.23E-05 |
| A14 | 6.58E-07 | 5.00E-08 | 1.72E-06 | -2.74E-06 |
| A16 | -4.59E-09 | -1.86E-09 | -7.63E-08 | 1.58E-07 |
| A18 | 0.00E+00 | 0.00E+00 | 0.00E+00 | 0.00E+00 |
| A20 | 0.00E+00 | 0.00E+00 | 0.00E+00 | 0.00E+00 |
图8示出了第四实施例的光学系统的纵向球差曲线、像散曲线和畸变曲线，其中，纵向球差曲线表示不同波长的光线经由光学系统的各透镜后的会聚焦点偏离；像散曲线表示子午成像面弯曲和弧矢成像面弯曲；畸变曲线表示不同视场角对应的畸变大小值。由图8中的像差图可知，光学系统的纵向球差、场曲和畸变均得到良好的控制，从而该实施例的光学系统拥有良好的成像品质。
第五实施例
请参考图9和图10，本实施例的光学系统，沿光轴方向由物侧至像侧依次包括：
光阑STO，光阑STO置于光学系统的物侧。
第一透镜L1，具有正屈折力，第一透镜L1的物侧面S1于近光轴处凸面，像侧面S2于近光轴处为凹面，且其物侧面S1和像侧面S2均为非球面。
第二透镜L2，具有正屈折力，第二透镜L2的物侧面S3于近光轴处凸面，像侧面S4于近光轴处为凸面，且其物侧面S3和像侧面S4均为非球面。
保护平板P，保护平板P包括光线入射面S5和光线出射面S6，且光线入射面S5和光线出射面S6均为球面。
表5a示出了本实施例的光学系统的特性的表格，其中，焦距的数据采用参考波长为10000nm的红外光获得，材料折射率和阿贝数参考波长10600nm的可见光获得，Y半径、厚度、焦距和有效焦距的单位均为毫米(mm)，其中，其他各参数含义均与第一实施例各参数含义相同。
表5a
表5b给出了可用于第五实施例中各非球面镜面的高次项系数，其中，各非球面面型可由第一实施例中给出的公式限定。
表5b
图10示出了第五实施例的光学系统的纵向球差曲线、像散曲线和畸变曲线，其中，纵向球差曲线表示不同波长的光线经由光学系统的各透镜后的会聚焦点偏离；像散曲线表示子午成像面弯曲和弧矢成像面弯曲；畸变曲线表示不同视场角对应的畸变大小值。由图10中的像差图可知，光学系统的纵向球差、场曲和畸变均得到良好的控制，从而该实施例的光学系统拥有良好的成像品质。
表6示出了第一实施例至第五实施例的光学系统中TTL/EPL、Rs1/CT1、FOV/EPD、f2/f、|Rs3/Rs4|、CT2/|Sags4|、CT1/CT2、d/f的值。
表6
| TTL/EPL | Rs1/CT1| | FOV/EPD(deg/mm) | f2/f | |
| 第一实施例 | 1.722 | 3.787 | 7.463 | 0.812 |
| 第二实施例 | 1.239 | 4.156 | 11.621 | 0.696 |
| 第三实施例 | 1.114 | 2.316 | 6.848 | 3.372 |
| 第四实施例 | 1.060 | 3.563 | 5.304 | 1.113 |
| 第五实施例 | 1.080 | 1.866 | 5.357 | 0.940 |
| |Rs3/Rs4| | CT2/|Sags4| | CT1/CT2 | d/f | |
| 第一实施例 | 0.623 | 4.756 | 0.692 | 0.112 |
| 第二实施例 | 0.666 | 6.052 | 1.401 | 0.196 |
| 第三实施例 | 1.834 | 2.043 | 1.288 | 0.373 |
| 第四实施例 | 0.547 | 10.883 | 1.000 | 0.426 |
| 第五实施例 | 1.084 | 4.288 | 1.798 | 0.270 |
由表6可知，第一实施例至第五实施例的光学系统均满足下列关系式：1<TTL/EPL<2、1.5<Rs1/CT1<4.5、5deg/mm<FOV/EPD<12deg/mm、0.5<f2/f<3.5、0.5<|Rs3/Rs4|<2、2<CT2/|Sags4|<11、0.5<CT1/CT2<2、0.1<d/f<0.45。
以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于本发明所涵盖的范围。
Claims (11)
1.一种光学系统，其特征在于，沿着光轴由物侧至像侧包含：
具有屈折力的第一透镜，其物侧面于近光轴处为凸面，像侧面于近光轴处为凹面；
具有正屈折力的第二透镜；
所述光学系统满足关系式：
2.7<nd1<2.8；
2.7<nd2<2.8；
其中，nd1为所述第一透镜在红外波长为10.6um时的折射率，nd2为所述第二透镜在红外波长为10.6um时的折射率。
2.如权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统还包括光阑，且所述光学系统满足关系式：
1<TTL/EPL<2；
其中，TTL为所述第一透镜物侧面至成像面于光轴上的距离，EPL为所述光阑至所述成像面于光轴上的距离。
3.如权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统满足关系式：
1.5<Rs1/CT1<4.5；
其中，Rs1为所述第一透镜物侧面于光轴处的曲率半径，CT1为所述第一透镜于光轴上的厚度。
4.如权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统满足关系式：
5deg/mm<FOV/EPD<12deg/mm；
其中，FOV为所述光学系统的最大视场角，EPD为所述光学系统的入瞳直径。
5.如权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统满足关系式：
0.5<f2/f<3.5；
其中，f2为所述第二透镜的焦距，f为所述光学系统的有效焦距。
6.如权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统满足关系式：
0.5<|Rs3/Rs4|<2；
其中，Rs3为所述第二透镜物侧面于光轴处的曲率半径，Rs4为所述第二透镜像侧面于光轴处的曲率半径。
7.如权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统满足关系式：
2<CT2/|Sags4|<11；
其中，CT2为所述第二透镜于光轴上的厚度，Sags4为所述第二透镜像侧面最大通光孔径处至所述第二透镜物侧面与光轴的交点处在平行于光轴方向上的距离。
8.如权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统满足关系式：
0.5<CT1/CT2<2；
其中，CT1为所述第一透镜于光轴上的厚度，CT2为所述第二透镜于光轴上的厚度。
9.如权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统满足关系式：
0.1<d/f<0.45；
其中，d为所述第一透镜像侧面至所述第二透镜物侧面于光轴上的空气间隔，f为所述光学系统的有效焦距。
10.一种镜头模组，其特征在于，包括感光元件和如权利要求1至9任一项所述的光学系统，所述感光元件设于所述光学系统的像侧。
11.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括壳体和如权利要求10所述的镜头模组，所述镜头模组设置在所述壳体内。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110466605.XA CN113176653B (zh) | 2021-04-28 | 2021-04-28 | 光学系统、镜头模组和电子设备 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110466605.XA CN113176653B (zh) | 2021-04-28 | 2021-04-28 | 光学系统、镜头模组和电子设备 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113176653A true CN113176653A (zh) | 2021-07-27 |
| CN113176653B CN113176653B (zh) | 2022-07-01 |
Family
ID=76926762
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110466605.XA Active CN113176653B (zh) | 2021-04-28 | 2021-04-28 | 光学系统、镜头模组和电子设备 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113176653B (zh) |
Citations (23)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000075203A (ja) * | 1998-08-27 | 2000-03-14 | Fuji Photo Optical Co Ltd | 赤外線レンズ |
| JP2003295052A (ja) * | 2002-03-29 | 2003-10-15 | Fuji Photo Optical Co Ltd | 赤外線レンズ |
| CN1515950A (zh) * | 2002-10-28 | 2004-07-28 | ���Ῠ���ܴ�ع���ʽ���� | 摄像透镜、摄像单元以及便携式终端 |
| US20050002117A1 (en) * | 2002-05-10 | 2005-01-06 | Noboru Ninomiya | Image-pick up lens |
| CN1641396A (zh) * | 2004-01-16 | 2005-07-20 | 里程碑株式会社 | 成像透镜 |
| JP2007241032A (ja) * | 2006-03-10 | 2007-09-20 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 赤外線レンズ及び赤外線カメラ |
| CN101167008A (zh) * | 2006-01-30 | 2008-04-23 | 住友电气工业株式会社 | 红外线透镜、红外线摄像机以及夜视装置 |
| JP2008216765A (ja) * | 2007-03-06 | 2008-09-18 | Technical Research & Development Institute Ministry Of Defence | 赤外線光学系及び赤外線光学装置 |
| US20090027766A1 (en) * | 2006-01-30 | 2009-01-29 | Tatsuya Izumi | Infrared lens, infrared camera and night vision |
| JP2011237669A (ja) * | 2010-05-12 | 2011-11-24 | Fujifilm Corp | 赤外線用結像レンズおよび撮像装置 |
| CN102466861A (zh) * | 2010-11-10 | 2012-05-23 | 株式会社拓普康 | 红外光学系统 |
| KR20120134718A (ko) * | 2011-06-03 | 2012-12-12 | 한국광기술원 | 원적외선 카메라용 렌즈 유니트 |
| JP2014063040A (ja) * | 2012-09-21 | 2014-04-10 | Tamron Co Ltd | 遠赤外線レンズ用テレコンバーターレンズ |
| KR101452404B1 (ko) * | 2013-10-31 | 2014-10-22 | 주식회사 소모홀딩스엔테크놀러지 | 원적외선용 카메라 광학계 |
| CN104459949A (zh) * | 2013-09-20 | 2015-03-25 | 株式会社腾龙 | 红外线光学系统 |
| JP2016018162A (ja) * | 2014-07-10 | 2016-02-01 | 株式会社タムロン | 遠赤外線レンズ及び遠赤外線撮像装置 |
| DE102016004457A1 (de) * | 2016-04-15 | 2017-10-19 | Carl Zeiss Ag | Optisches Linsensystem für einen Makrovorsatz vor ein Kameramodul |
| CN109143539A (zh) * | 2017-06-27 | 2019-01-04 | 佳能株式会社 | 光学系统和包括该光学系统的图像拾取装置 |
| JP2019008271A (ja) * | 2017-06-27 | 2019-01-17 | キヤノン株式会社 | 光学系及びそれを有する撮像装置 |
| CN109445069A (zh) * | 2018-12-18 | 2019-03-08 | 福建福光天瞳光学有限公司 | 经济型红外无热化镜头及成像方法 |
| WO2019142770A1 (ja) * | 2018-01-19 | 2019-07-25 | 住友電気工業株式会社 | 赤外線レンズユニット及び赤外線カメラ |
| KR20190128904A (ko) * | 2018-05-09 | 2019-11-19 | 주식회사 소모에너지엔테크놀러지 | 소형화 장파장 적외선 카메라용 광학계 |
| CN211698385U (zh) * | 2020-03-10 | 2020-10-16 | 天津欧菲光电有限公司 | 光学系统、红外取像模组及电子设备 |
-
2021
- 2021-04-28 CN CN202110466605.XA patent/CN113176653B/zh active Active
Patent Citations (23)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000075203A (ja) * | 1998-08-27 | 2000-03-14 | Fuji Photo Optical Co Ltd | 赤外線レンズ |
| JP2003295052A (ja) * | 2002-03-29 | 2003-10-15 | Fuji Photo Optical Co Ltd | 赤外線レンズ |
| US20050002117A1 (en) * | 2002-05-10 | 2005-01-06 | Noboru Ninomiya | Image-pick up lens |
| CN1515950A (zh) * | 2002-10-28 | 2004-07-28 | ���Ῠ���ܴ�ع���ʽ���� | 摄像透镜、摄像单元以及便携式终端 |
| CN1641396A (zh) * | 2004-01-16 | 2005-07-20 | 里程碑株式会社 | 成像透镜 |
| CN101167008A (zh) * | 2006-01-30 | 2008-04-23 | 住友电气工业株式会社 | 红外线透镜、红外线摄像机以及夜视装置 |
| US20090027766A1 (en) * | 2006-01-30 | 2009-01-29 | Tatsuya Izumi | Infrared lens, infrared camera and night vision |
| JP2007241032A (ja) * | 2006-03-10 | 2007-09-20 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 赤外線レンズ及び赤外線カメラ |
| JP2008216765A (ja) * | 2007-03-06 | 2008-09-18 | Technical Research & Development Institute Ministry Of Defence | 赤外線光学系及び赤外線光学装置 |
| JP2011237669A (ja) * | 2010-05-12 | 2011-11-24 | Fujifilm Corp | 赤外線用結像レンズおよび撮像装置 |
| CN102466861A (zh) * | 2010-11-10 | 2012-05-23 | 株式会社拓普康 | 红外光学系统 |
| KR20120134718A (ko) * | 2011-06-03 | 2012-12-12 | 한국광기술원 | 원적외선 카메라용 렌즈 유니트 |
| JP2014063040A (ja) * | 2012-09-21 | 2014-04-10 | Tamron Co Ltd | 遠赤外線レンズ用テレコンバーターレンズ |
| CN104459949A (zh) * | 2013-09-20 | 2015-03-25 | 株式会社腾龙 | 红外线光学系统 |
| KR101452404B1 (ko) * | 2013-10-31 | 2014-10-22 | 주식회사 소모홀딩스엔테크놀러지 | 원적외선용 카메라 광학계 |
| JP2016018162A (ja) * | 2014-07-10 | 2016-02-01 | 株式会社タムロン | 遠赤外線レンズ及び遠赤外線撮像装置 |
| DE102016004457A1 (de) * | 2016-04-15 | 2017-10-19 | Carl Zeiss Ag | Optisches Linsensystem für einen Makrovorsatz vor ein Kameramodul |
| CN109143539A (zh) * | 2017-06-27 | 2019-01-04 | 佳能株式会社 | 光学系统和包括该光学系统的图像拾取装置 |
| JP2019008271A (ja) * | 2017-06-27 | 2019-01-17 | キヤノン株式会社 | 光学系及びそれを有する撮像装置 |
| WO2019142770A1 (ja) * | 2018-01-19 | 2019-07-25 | 住友電気工業株式会社 | 赤外線レンズユニット及び赤外線カメラ |
| KR20190128904A (ko) * | 2018-05-09 | 2019-11-19 | 주식회사 소모에너지엔테크놀러지 | 소형화 장파장 적외선 카메라용 광학계 |
| CN109445069A (zh) * | 2018-12-18 | 2019-03-08 | 福建福光天瞳光学有限公司 | 经济型红外无热化镜头及成像方法 |
| CN211698385U (zh) * | 2020-03-10 | 2020-10-16 | 天津欧菲光电有限公司 | 光学系统、红外取像模组及电子设备 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN113176653B (zh) | 2022-07-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7911712B2 (en) | Imaging lens and imaging apparatus | |
| CN113625423B (zh) | 一种成像系统、摄像头模组及电子设备 | |
| US20110316969A1 (en) | Wide-viewing-angle imaging lens assembly | |
| CN102566009A (zh) | 广视角光学镜组 | |
| CN113835201B (zh) | 光学系统、摄像模组和电子设备 | |
| CN112504474B (zh) | 光学系统、镜头模组和电子设备 | |
| CN112433349A (zh) | 光学系统、摄像头模组及终端设备 | |
| CN113433659B (zh) | 光学镜头、摄像模组、电子设备及汽车 | |
| CN113189750A (zh) | 光学成像系统、取像模组、电子设备和汽车 | |
| CN112394492A (zh) | 光学系统、摄像头模组及终端设备 | |
| CN112965205B (zh) | 成像透镜组、摄像模组、电子设备以及汽车 | |
| CN115480364B (zh) | 光学镜头、摄像模组及电子设备 | |
| CN114114634B (zh) | 光学系统、摄像模组和汽车 | |
| CN114859508A (zh) | 光学系统、摄像模组和电子设备 | |
| CN214409426U (zh) | 光学成像镜头、成像模组、电子设备及驾驶装置 | |
| CN114815167A (zh) | 光学系统、摄像模组和电子设备 | |
| CN114488473A (zh) | 光学系统、镜头模组和电子设备 | |
| CN110850552B (zh) | 光学成像镜头及成像设备 | |
| CN111722367A (zh) | 光学镜头、取像模组及电子装置 | |
| CN115079380B (zh) | 光学系统、摄像模组和终端 | |
| CN218497241U (zh) | 光学成像系统、摄像头及终端设备 | |
| CN113176653B (zh) | 光学系统、镜头模组和电子设备 | |
| CN214751064U (zh) | 光学成像系统、取像模组、电子设备和汽车 | |
| CN212341572U (zh) | 光学镜头、取像模组及电子装置 | |
| CN114740604A (zh) | 光学系统、摄像模组和电子设备 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20230613 Address after: 330096 No.699 Tianxiang North Avenue, Nanchang hi tech Industrial Development Zone, Nanchang City, Jiangxi Province Patentee after: Jiangxi Oufei Optics Co.,Ltd. Address before: 300385 No.2, Hongyuan Road, Xiqing District, Tianjin Patentee before: Tianjin Oufei photoelectric Co.,Ltd. |