[0070] 通过设置光学系统100满足条件式(8),可防止第四透镜L4物侧面的面型过弯,进而可减小第四透镜L4的加工难度,同时可减小光线经过第四透镜L4的边缘位置时的像差,有利于光学系统100的像质的提升;CT4/SAGs6≥5,第四透镜L4厚度值过大,不利于成像镜头的轻量化和小型化;CT4/SAGs6≤3,第四透镜L4物侧面过于弯曲,镜片加工难度增大,增加镜片的生产成本;同时第四透镜L4的物侧面过于弯曲,易产生边缘像差,不利于光学系统100的像质的提升。
[0071] 在一些示例性的实施例中,第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、第五透镜L5、第六透镜L6、第七透镜L7、第八透镜L8以及第九透镜L9的物侧面和/或像侧面可为球面,球面透镜则制作工艺简单,生产成本低以及便于灵活设计各透镜面型,提升各透镜的成像解析能力。第四透镜L4的物侧面和/或像侧面可为非球面,非球面设计能够使透镜的物侧面及/或像侧面拥有更灵活的设计,使透镜在较小、较薄的情况下便能良好地解决成像不清,视界歪曲、视野狭小等不良现象,无需设置过多的透镜便能使透镜组拥有良好的成像品质,且有助于缩短光学系统100的长度。通过球面与非球面的配合也可有效消除系统的像差,使光学系统100具有良好的成像品质,且同时提高光学系统100内各透镜的设计及组装的灵活性。其中,光学系统100中各透镜的表面也可以是球面和非球面的任意组合,并不一定是均为球面或均为非球面。
[0072] 光学系统100中各透镜的材质可均为玻璃,也可均为塑料,或者可为玻璃与塑料的组合搭配,玻璃材质的透镜能够耐受较高的温度且具有优良的光学效果,而塑料材质的透镜能够减少光学系统100的重量并降低制备成本。
[0073] 具体地,在本申请的示例性的实施例中,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、第八透镜L8以及第九透镜L9的材质均为玻璃,能够耐受较高的温度且具有优良的光学效果。当然,光学系统100中透镜材质配置关系并不限于上述实施例,任意一个透镜的材质可以为塑料,也可以为玻璃,具体配置关系根据实际设计需求而定,此处不加以赘述。
[0074] 光学系统100还包括滤光片L10,滤光片L10设置于第九透镜L9的像侧面和成像面IMG之间。滤光片L10为用于滤除红外光的红外截止滤光片L10,防止红外光到达光学系统100的成像面IMG,从而防止红外光干扰正常成像。滤光片L10可与各透镜一同装配以作为光学系统100中的一部分。例如,在一些实施例中,光学系统100中的各透镜安装于镜筒内,滤光片L10安装于镜筒的像端。在另一些实施例中,滤光片L10并不属于光学系统100的元件,此时滤光片L10可以在光学系统100与感光元件装配成取像模组时,一并安装至光学系统
100与感光元件之间。在一些实施例中,滤光片L10也可设置在第一透镜L1的物侧。另外,在一些实施例中也可不设置滤光片L10,而是通过在第一透镜L1至第九透镜L9中的至少一个透镜的物侧面或像侧面上设置红外滤光膜,以实现滤除红外光的作用。
[0075] 本申请的上述实施方式的光学系统100可采用多片透镜,通过合理分配各透镜焦距、屈折力、面型、厚度以及各透镜之间的轴上间距等,可以保证光学系统100能够具备大光圈、大广角以及长焦距的特点。
[0076] 以下将参照附图及表格,结合具体数值介绍本技术方案的光学系统100在各具体实施方式中的组装结构以及对应的实施结果。
[0077] 各实施例中示出的标记意义如下所示:
[0078] S1、S3、S5、S7、S9、S11、S13、S15、S17以及S19分别为第一透镜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、第八透镜L8、第九透镜L9以及滤光片L10物侧面的编号,S2、S4、S6、S8、S10、S12、S14、S16、S18以及S20分别为第一透镜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、第八透镜L8、第九透镜L9以及滤光片L10像侧面的编号。
[0079] “K”表示圆锥常数(Conic Constant),“A4”、“A6”、“A8”、……、“A20”分别表示4阶、6阶、8阶、……、20阶非球面系数。
[0080] 另外,在以下示出圆锥常数及非球面系数的各表中,数值的表达采用以10为底的指数表达。例如,“0.12E‑05”表示“0.12×(10的负5次方)”,“9.87E+03”表示“9.87×(10的3次方)”。
[0081] 在各实施方式中使用的光学系统100中,具体地,若将垂直于光轴H的方向上的距离设为“r”,将透镜原点处的近轴曲率设为“c”(近轴曲率c为上透镜曲率半径R的倒数,即c=1/R),将圆锥常数设为“K”,将4阶、6阶、8阶、……、i阶的非球面系数分别设为“A4”、“A6”、“A8”、……、“Ai”,则非球面形状x由以下的数学式1定义, 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。
[0082] 数学式1:
[0083]
[0084] 实施例一
[0085] 本实施例中的光学系统100的结构示意图参见图1所示,光学系统100包括沿光轴H由物侧至像侧依次设置的第一透镜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、第八透镜L8、第九透镜L9以及滤光片L10,光阑ST设于第四透镜L4的像侧面S8与第五透镜L5的物侧面S9之间,光学系统100的成像面IMG位于滤光片L10远离第九透镜L9的一侧。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、第八透镜L8、第九透镜L9的材质均为玻璃,滤光片L10为玻璃材质的红外截止滤光片。
[0086] 其中,第一透镜L1具有负屈折力,第一透镜L1物侧面S1于近光轴H处为凸面、像侧面S2于近光轴H处为凹面;第二透镜L2具有负屈折力,第二透镜L2物侧面S3于近光轴H处为凹面、像侧面S4于近光轴H处为凹面;第三透镜L3具有正屈折力,第三透镜L3物侧面S5于近光轴H处为凸面、像侧面S6于近光轴H处为凸面;第四透镜L4具有正屈折力,第四透镜L4物侧面S7于近光轴H处为凸面、像侧面S8于近光轴H处为凸面;第五透镜L5具有负屈折力,第五透镜L5物侧面S9于近光轴H处为凸面、像侧面S10于近光轴H处为凹面;第六透镜L6具有正屈折力,第六透镜L6物侧面S11于近光轴H处为凸面、像侧面S12于近光轴H处为凸面;第七透镜L7具有负屈折力,第七透镜L7物侧面S13于近光轴H处为凸面、像侧面S14于近光轴H处为凹面;第八透镜L8具有正屈折力,第八透镜L8物侧面S15于近光轴H处为凸面、像侧面S16于近光轴H处为凸面;第九透镜L9具有负屈折力,第九透镜L9物侧面S17于近光轴H处为凹面、像侧面S18于近光轴H处为凸面。
[0087] 实施例一中光学系统100的折射率以及阿贝数是以波长为587.56nm的光线为参考,焦距是以波长为546.07nm的光线为参考,光学系统100的相关参数如表1所示。其中,f为光学系统100的有效焦距,FNO表示光圈数,FOV为光学系统100的最大视场角,各透镜的像侧面以及物侧面两者于光轴H处的曲率半径、各透镜于光轴H上的厚度以及有效焦距的单位均为毫米。
[0088] 表1
[0089]
[0090] 根据表1中的参数得出本实施例中光学系统100中的各透镜相关参数之间的数值关系计算结果如表2所示。
[0091] 表2
[0092]
[0093] 根据表2中结果可知,本实施例中光学系统100中的各透镜相关参数之间的数值关系计算结果分别一一对应满足条件式(1)至条件式(8)。
[0094] 实施例一中各透镜的表面对应的圆锥常数K和非球面系数如表3所示。
[0095] 表3
[0096]
[0097] 图2中的(A)、(B)以及(C)分别为实施例一中球差曲线图、像散曲线图以及畸变曲线图。
[0098] 球差曲线图的横坐标表示焦点偏移量、纵坐标表示归一化视场,图2中的(A)给出的波长分别在656.27nm、587.56nm、546.07nm、486.13nm以及435.84nm时,不同视场的焦点偏移均在±0.050mm以内,说明本实施例中光学系统100的球差较小、成像质量较好。
[0099] 像散曲线图横坐标表示焦点偏移,纵坐标表示视场角,图2中的(B)给出的像散曲线表示波长在546.07nm时,子午像面和弧矢像面的焦点偏移量均在±0.050mm以内,说明本实施例中光学系统100的像散较小、成像质量较好。
[0100] 畸变曲线图横坐标表示畸变率,纵坐标表示视场角,图2中的(C)给出的畸变曲线表示波长在546.07nm时的畸变在±80%以内,说明本实施例中光学系统100的畸变得到了较好的矫正、成像质量较好。
[0101] 根据图2中的(A)、(B)以及(C)可知,实施例一中给出的光学系统100能够实现良好的成像效果。
[0102] 实施例二
[0103] 本实施例中的光学系统100的结构示意图参见图3所示,光学系统100包括沿光轴H由物侧至像侧依次设置的第一透镜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、第八透镜L8、第九透镜L9以及滤光片L10,光阑ST设于第四透镜L4的像侧面S8与第五透镜L5的物侧面S9之间,光学系统100的成像面IMG位于滤光片L10远离第九透镜L9的一侧。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、第八透镜L8、第九透镜L9的材质均为玻璃,滤光片L10为玻璃材质的红外截止滤光片。
[0104] 进一步地,在第二实施例中,各个透镜的面型可参见上述第一实施例中的各个透镜的面型,此处不再赘述。第二实施例中的光学系统100的相关参数如表4所示,且其中各参数的定义可由前述施例的说明中得出,此处不加以赘述。
[0105] 表4
[0106]
[0107] 根据表4中的参数得出本实施例中光学系统100中的各透镜相关参数之间的数值关系计算结果如表5所示。
[0108] 表5
[0109]
[0110] 根据表5中结果可知,本实施例中光学系统100中的各透镜相关参数之间的数值关系计算结果分别一一对应满足条件式(1)至条件式(8)。
[0111] 实施例二中各透镜的表面对应的圆锥常数K和非球面系数如表6所示。
[0112] 表6
[0113]
[0114] 图4中的(A)、(B)以及(C)分别为实施例二中球差曲线图、像散曲线图以及畸变曲线图。
[0115] 球差曲线图的横坐标表示焦点偏移量、纵坐标表示归一化视场,图4中的(A)中给出的波长分别在656.27nm、587.56nm、546.07nm、486.13nm以及435.84nm时,不同视场的焦点偏移均在±0.050mm以内,说明本实施例中光学系统100的球差较小、成像质量较好。
[0116] 像散曲线图横坐标表示焦点偏移,纵坐标表示像高,图4中的(B)给出的像散曲线表示波长在546.07nm时,子午像面和弧矢像面的焦点偏移量均在±0.050mm以内,说明本实施例中光学系统100的像散较小、成像质量较好。
[0117] 畸变曲线图横坐标表示畸变率,纵坐标表示像高,图4中的(C)给出的畸变曲线表示波长在546.07nm时的畸变在±80%以内,说明本实施例中光学系统100的畸变得到了较好的矫正、成像质量较好。
[0118] 根据图4中的(A)、(B)以及(C)可知,实施例二中给出的光学系统100能够实现良好的成像效果。
[0119] 实施例三
[0120] 本实施例中的光学系统100的结构示意图参见图5所示,光学系统100包括沿光轴H由物侧至像侧依次设置的第一透镜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、第八透镜L8、第九透镜L9以及滤光片L10,光阑ST设于第四透镜L4的像侧面S8与第五透镜L5的物侧面S9之间,光学系统100的成像面IMG位于滤光片L10远离第九透镜L9的一侧。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、第八透镜L8、第九透镜L9的材质均为玻璃,滤光片L10为玻璃材质的红外截止滤光片。
[0121] 进一步地,在第三实施例中,各个透镜的面型可参见上述第一实施例中的各个透镜的面型,此处不再赘述。第三实施例中的光学系统100的相关参数如表7所示,且其中各参数的定义可由前述施例的说明中得出,此处不加以赘述。
[0122] 表7
[0123]
[0124] 根据表7中的参数得出本实施例中光学系统100中的各透镜相关参数之间的数值关系计算结果如表8所示。
[0125] 表8
[0126]
[0127] 根据表8中结果可知,本实施例中光学系统100中的各透镜相关参数之间的数值关系计算结果分别一一对应满足条件式(1)至条件式(8)。
[0128] 实施例三中各透镜的表面对应的圆锥常数K和非球面系数如表9所示。
[0129] 表9
[0130]
[0131] 图6中的(A)、(B)以及(C)分别为实施例三中球差曲线图、像散曲线图以及畸变曲线图。
[0132] 球差曲线图的横坐标表示焦点偏移量、纵坐标表示归一化视场,图6中的(A)中给出的波长分别在656.27nm、587.56nm、546.07nm、486.13nm以及435.84nm时,不同视场的焦点偏移均在±0.050mm以内,说明本实施例中光学系统100的球差较小、成像质量较好。
[0133] 像散曲线图横坐标表示焦点偏移,纵坐标表示像高,图6中的(B)给出的像散曲线表示波长在546.07nm时,子午像面和弧矢像面的焦点偏移量均在±0.050mm以内,说明本实施例中光学系统100的像散较小、成像质量较好。
[0134] 畸变曲线图横坐标表示畸变率,纵坐标表示像高,图6中的(C)给出的畸变曲线表示波长在546.07nm时的畸变在±80%以内,说明本实施例中光学系统100的畸变得到了较好的矫正、成像质量较好。
[0135] 根据图6中的(A)、(B)以及(C)可知,实施例三中给出的光学系统100能够实现良好的成像效果。
[0136] 实施例四
[0137] 本实施例中的光学系统100的结构示意图参见图7所示,光学系统100包括沿光轴H由物侧至像侧依次设置的第一透镜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、第八透镜L8、第九透镜L9以及滤光片L10,光阑ST设于第四透镜L4的像侧面S8与第五透镜L5的物侧面S9之间,光学系统100的成像面IMG位于滤光片L10远离第九透镜L9的一侧。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、第八透镜L8、第九透镜L9的材质均为玻璃,滤光片L10为玻璃材质的红外截止滤光片。
[0138] 进一步地,在第四实施例中,各个透镜的面型可参见上述第一实施例中的各个透镜的面型,此处不再赘述。第四实施例中的光学系统100的相关参数如表10所示,且其中各参数的定义可由前述施例的说明中得出,此处不加以赘述。
[0139] 表10
[0140]
[0141] 根据表10中的参数得出本实施例中光学系统100中的各透镜相关参数之间的数值关系计算结果如表11所示。
[0142] 表11
[0143]
[0144] 根据表11中结果可知,本实施例中光学系统100中的各透镜相关参数之间的数值关系计算结果分别一一对应满足条件式(1)至条件式(8)。
[0145] 实施例四中各透镜的表面对应的圆锥常数K和非球面系数如表12所示。
[0146] 表12
[0147]
[0148] 图8中的(A)、(B)以及(C)分别为实施例四中球差曲线图、像散曲线图以及畸变曲线图。
[0149] 球差曲线图的横坐标表示焦点偏移量、纵坐标表示归一化视场,图8中的(A)中给出的波长分别在656.27nm、587.56nm、546.07nm、486.13nm以及435.84nm时,不同视场的焦点偏移均在±0.050mm以内,说明本实施例中光学系统100的球差较小、成像质量较好。
[0150] 像散曲线图横坐标表示焦点偏移,纵坐标表示视场角,图8中的(B)给出的像散曲线表示波长在546.07nm时,子午像面和弧矢像面的焦点偏移量均在±0.050mm以内,说明本实施例中光学系统100的像散较小、成像质量较好。
[0151] 畸变曲线图横坐标表示畸变率,纵坐标表示视场角,图8中的(C)给出的畸变曲线表示波长在546.07nm时的畸变在±80%以内,说明本实施例中光学系统100的畸变得到了较好的矫正、成像质量较好。
[0152] 根据图8中的(A)、(B)以及(C)可知,实施例四中给出的光学系统100能够实现良好的成像效果。
[0153] 实施例五
[0154] 本实施例中的光学系统100的结构示意图参见图9所示,光学系统100包括沿光轴H由物侧至像侧依次设置的第一透镜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、第八透镜L8、第九透镜L9以及滤光片L10,光阑ST设于第四透镜L4的像侧面S8与第五透镜L5的物侧面S9之间,光学系统100的成像面IMG位于滤光片L10远离第九透镜L9的一侧。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、第八透镜L8、第九透镜L9的材质均为玻璃,滤光片L10为玻璃材质的红外截止滤光片。
[0155] 进一步地,在第五实施例中,各个透镜的面型可参见上述第一实施例中的各个透镜的面型,此处不再赘述。第五实施例中的光学系统100的相关参数如表13所示,且其中各参数的定义可由前述施例的说明中得出,此处不加以赘述。
[0156] 表13
[0157]
[0158] 根据表13中的参数得出本实施例中光学系统100中的各透镜相关参数之间的数值关系计算结果如表14所示。
[0159] 表14
[0160]
[0161] 根据表14中结果可知,本实施例中光学系统100中的各透镜相关参数之间的数值关系计算结果分别一一对应满足条件式(1)至条件式(8)。
[0162] 实施例五中各透镜的表面对应的圆锥常数K和非球面系数如表15所示。
[0163] 表15
[0164]
[0165] 图10中的(A)、(B)以及(C)分别为实施例五中球差曲线图、像散曲线图以及畸变曲线图。
[0166] 球差曲线图的横坐标表示焦点偏移量、纵坐标表示归一化视场,图10中的(A)中给出的波长分别在656.27nm、587.56nm、546.07nm、486.13nm以及435.84nm时,不同视场的焦点偏移均在±0.050mm以内,说明本实施例中光学系统100的球差较小、成像质量较好。
[0167] 像散曲线图横坐标表示焦点偏移,纵坐标表示像高,图10中的(B)给出的像散曲线表示波长在546.07nm时,子午像面和弧矢像面的焦点偏移量均在±0.050mm以内,说明本实施例中光学系统100的像散较小、成像质量较好。
[0168] 畸变曲线图横坐标表示畸变率,纵坐标表示像高,图10中的(C)给出的畸变曲线表示波长在546.07nm时的畸变在±80%以内,说明本实施例中光学系统100的畸变得到了较好的矫正、成像质量较好。
[0169] 根据图10中的(A)、(B)以及(C)可知,实施例四中给出的光学系统100能够实现良好的成像效果。
[0170] 如图11所示,本申请的一些实施例中还提供了一种取像模组200,取像模组200包括感光元件210以及如上所述的光学系统100。感光元件210具有感光表面211,感光表面211位于光学系统100的成像面内,以接收由所述光学系统100形成的图像的光线。感光元件210可以为CCD(Charge Coupled Device,电荷耦合器件)或CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor,互补金属氧化物半导体)。在装配时,光学系统100的成像面与感光元件210的感光表面211重叠。
[0171] 如图12所示,本申请的一些实施例中还提供了一种电子设备300,取像模组200应用于电子设备300以使电子设备300具备摄像功能。具体地,电子设备300包括固定件310以及如上所述的取像模组200,取像模组200安装在固定件310上用以获取图像。固定件310可以为电路板、中框、保护壳体等部件。电子设备300可以为但不限于便携式的智能手机、电话机、视频电话、电子书籍阅读器、行车记录仪、可穿戴装置等。以电子设备300为智能手机为例,取像模组200可安装智能手机的壳体内,如图12所示,为取像模组200安装于智能手机壳体的主视图。
[0172] 在本申请的描述中,需要理解的是,术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。此外,在本申请的描述中,除非另有说明,“多个”是指两个或两个以上。“和/或”,描述关联对象的关联关系,表示可以存在三种关系,例如,A和/或B,可以表示:单独存在A,同时存在A和B,单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
[0173] 以上所揭露的仅为本申请较佳实施例而已,当然不能以此来限定本申请之权利范围,因此依本申请权利要求所作的等同变化,仍属本申请所涵盖的范围。