CN107179599A - 光学成像*** - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种光学成像***，由物侧至像侧依次包括第一透镜组和第二透镜组。其中，第一透镜组至少包括具有负光焦度的第一透镜和具有光焦度的第二透镜；第二透镜组至少包括具有正光焦度的第三透镜、具有光焦度的第四透镜以及具有光焦度的第五透镜。第三透镜像侧面为凸面，第五透镜物侧面为凸面。第三透镜像侧面的有效半口径DT32与第三透镜的焦距f3之间满足0<DT32/f3<0.6。
Description
技术领域
本发明涉及一种光学成像***，特别是由五片镜片组成的具有大视场和大孔径的光学成像***。
背景技术
现代光学***的发展，除了向高分辨率发展，还不断地向大视场和大孔径发展。因为大视场和大孔径能够包含更多的物方信息。因此，大视场和大孔径的相机镜头已成为一种趋势。特别是近年来，在VR/AR(虚拟现实/增强现实)、机器人、安防、自动驾驶等前沿运用领域，三维深度摄像头备受依赖。与普通摄像头相比，三维深度摄像头除了能够获取平面图像，还可以获得拍摄对象的深度信息，包括三维位置和尺寸信息，于是整个计算***就获得了环境和对象的三维立体数据，这些数据可以运用在人体跟踪、三维重建、人机交互、SLAM(即时定位与地图构建)等技术领域。
目前，三维深度测量一般有三种技术方案，分别是双摄、结构光以及TOF(Time ofFlight；飞行时间)技术。TOF技术因其具有响应速度快、深度信息精度高、结构尺寸小、不容易受环境光线干扰等优点，而被广泛运用。
此本发明旨在提供一种可应用于多领域，特别是三维深度测量领域的大孔径、大视场角、高成像品质的光学成像***。
发明内容
为了解决现有技术中的至少一些问题，本发明提供了一种光学成像***。
本发明的一个方面提供了一种光学成像***，由物侧至像侧依次包括：第一透镜组和第二透镜组。其中，第一透镜组至少包括具有负光焦度的第一透镜和具有光焦度的第二透镜；第二透镜组至少包括具有正光焦度的第三透镜、具有光焦度的第四透镜以及具有光焦度的第五透镜。第三透镜的像侧面为凸面，第五透镜的物侧面为凸面。第三透镜像侧面的有效半口径DT32与第三透镜的焦距f3之间满足0<DT32/f3<0.6。
根据本发明的一实施方式，光学成像***的有效焦距f与光学成像***的入瞳直径EPD之间满足f/EPD<1.6。
根据本发明的一实施方式，第五透镜物侧面的有效半口径DT51与电子光感元件有效像素区域对角线长的一半ImgH之间满足0.8<DT51/ImgH<1.2。
根据本发明的一实施方式，第一透镜像侧面的有效半口径DT12与第五透镜物侧面的有效半口径DT51之间满足0.7<DT12/DT51<1.7。
根据本发明的一实施方式，第五透镜具有正光焦度。
根据本发明的一实施方式，第二透镜的有效焦距f2与第五透镜的有效焦距f5之间满足f2/f5>0。
根据本发明的一实施方式，第一透镜的有效焦距f1与光学成像***的有效焦距f之间满足-3<f1/f<0。
根据本发明的一实施方式，第一透镜组具有负光焦度。
根据本发明的一实施方式，第一透镜与第二透镜的组合焦距f12与光学成像***的有效焦距f之间满足-4<f12/f<-2。
根据本发明的一实施方式，第二透镜组具有正光焦度。
根据本发明的一实施方式，第三透镜、第四透镜与第五透镜的组合焦距f345与光学成像***的有效焦距f之间满足1≤f345/f<2。
根据本发明的一实施方式，电子光感元件有效像素区域对角线长的一半ImgH与光学成像***的有效焦距f之间满足1<ImgH/f<2.5。
根据本发明的一实施方式，第一透镜物侧面至成像面的轴上距离TTL与电子光感元件有效像素区域对角线长的一半ImgH之间满足TTL/ImgH<4.5。
根据本发明的一实施方式，第三透镜像侧面的曲率半径R6与光学成像***的有效焦距f之间满足-4<R6/f<-0.7。
根据本发明的一实施方式，第一透镜至第四透镜分别于光轴上的厚度总和∑CT与第一透镜物侧面至成像面的轴上距离TTL之间满足0.4<∑CT/TTL<0.7。
根据本发明的一实施方式，第五透镜与成像面之间设置有红外带通滤光片。
本发明的又一方面提供了一种光学成像***，由物侧至像侧依次包括：第一透镜组和第二透镜组。其中，第一透镜组至少包括具有负光焦度的第一透镜和具有光焦度的第二透镜；第二透镜组至少包括具有正光焦度的第三透镜、具有光焦度的第四透镜以及具有光焦度的第五透镜。第三透镜的像侧面为凸面，第五透镜的物侧面为凸面。第五透镜物侧面的有效半口径DT51与电子光感元件有效像素区域对角线长的一半ImgH之间满足0.8<DT51/ImgH<1.2。
本发明的又一方面提供了一种光学成像***，由物侧至像侧依次包括：第一透镜组和第二透镜组。其中，第一透镜组至少包括具有负光焦度的第一透镜和具有光焦度的第二透镜；第二透镜组至少包括具有正光焦度的第三透镜、具有光焦度的第四透镜以及具有光焦度的第五透镜。第三透镜的像侧面为凸面，第五透镜的物侧面为凸面。第一透镜像侧面的有效半口径DT12与第五透镜物侧面的有效半口径DT51之间满足0.7<DT12/DT51<1.7。
根据本发明的光学成像***采用5片镜片，可应用于多领域，尤其是三维深度测量领域，具有大孔径、大视场角、高成像品质中的至少一个特点。
附图说明
结合附图，通过以下非限制性实施方式的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将变得更加明显。在附图中：
图1示出了实施例1的光学成像***的结构示意图；
图2至图5分别示出了实施例1的光学成像***的轴上色差曲线、象散曲线、畸变曲线和相对照度曲线；
图6示出了实施例2的光学成像***的结构示意图；
图7至图10分别示出了实施例2的光学成像***的轴上色差曲线、象散曲线、畸变曲线和相对照度曲线；
图11示出了实施例3的光学成像***的结构示意图；
图12至图15分别示出了实施例3的光学成像***的轴上色差曲线、象散曲线、畸变曲线和相对照度曲线；
图16示出了实施例4的光学成像***的结构示意图；
图17至图20分别示出了实施例4的光学成像***的轴上色差曲线、象散曲线、畸变曲线和相对照度曲线；
图21示出了实施例5的光学成像***的结构示意图；
图22至图25分别示出了实施例5的光学成像***的轴上色差曲线、象散曲线、畸变曲线和相对照度曲线；
图26示出了实施例6的光学成像***的结构示意图；
图27至图30分别示出了实施例6的光学成像***的轴上色差曲线、象散曲线、畸变曲线和相对照度曲线；
图31示出了实施例7的光学成像***的结构示意图；以及
图32至图35分别示出了实施例7的光学成像***的轴上色差曲线、象散曲线、畸变曲线和相对照度曲线。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关发明相关的部分。
应理解的是，在本申请中，当元件或层被描述为在另一元件或层“上”、“连接至”或“联接至”另一元件或层时，其可直接在另一元件或层上、直接连接至或联接至另一元件或层，或者可存在介于中间的元件或层。当元件称为“直接位于”另一元件或层“上”、“直接连接至”或“直接联接至”另一元件或层时，不存在介于中间的元件或层。在说明书全文中，相同的标号指代相同的元件。如本文中使用的，用语“和/或”包括相关联的所列项目中的一个或多个的任何和全部组合。
应理解的是，虽然用语第1、第2或第一、第二等在本文中可以用来描述各种元件、部件、区域、层和/或段，但是这些元件、部件、区域、层和/或段不应被这些用语限制。这些用语仅用于将一个元件、部件、区域、层或段与另一个元件、部件、区域、层或段区分开。因此，在不背离本申请的教导的情况下，下文中讨论的第一元件、部件、区域、层或段可被称作第二元件、部件、区域、层或段。
本文中使用的用辞仅用于描述具体实施方式的目的，并不旨在限制本申请。如在本文中使用的，除非上下文中明确地另有指示，否则没有限定单复数形式的特征也意在包括复数形式的特征。还应理解的是，用语“包括”、“包括有”、“具有”、“包含”和/或“包含有”，当在本说明书中使用时表示存在所陈述的特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件，但不排除存在或添加一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或它们的组。如在本文中使用的，用语“和/或”包括相关联的所列项目中的一个或多个的任何和全部组合。诸如“...中的至少一个”的表述当出现在元件的列表之后时，修饰整个元件列表，而不是修饰列表中的单独元件。此外，当描述本申请的实施方式时，使用“可以”表示“本申请的一个或多个实施方式”。并且，用语“示例性的”旨在指代示例或举例说明。
除非另外限定，否则本文中使用的所有用语(包括技术用语和科学用语)均具有与本申请所属领域普通技术人员的通常理解相同的含义。还应理解的是，用语(例如在常用词典中定义的用语)应被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义一致的含义，并且将不被以理想化或过度正式意义解释，除非本文中明确如此限定。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
本申请提供了一种光学成像***，由物侧至像侧依次包括：第一透镜组和第二透镜组。其中，第一透镜组至少包括具有负光焦度的第一透镜和具有光焦度的第二透镜；第二透镜组至少包括具有正光焦度的第三透镜、具有光焦度的第四透镜以及具有光焦度的第五透镜。第三透镜的像侧面为凸面，第五透镜的物侧面为凸面。
在本申请的实施例中，第三透镜像侧面的有效半口径DT32与第三透镜的焦距f3之间满足0<DT32/f3<0.6，更具体地，满足0.21≤DT32/f3≤0.53。满足上述关系有利于提高第三透镜对全视场口径像差的校正，提高光学成像***的成像质量。
在本申请的实施例中，光学成像***的有效焦距f与光学成像***的入瞳直径EPD之间满足f/EPD<1.6，更具体地，满足f/EPD≤1.20。满足上述关系的光学成像***能够实现大孔径、大视场角、高成像品质。
在本申请的实施例中，第五透镜物侧面的有效半口径DT51与电子光感元件有效像素区域对角线长的一半ImgH之间满足0.8<DT51/ImgH<1.2，更具体地，满足0.89≤DT51/ImgH≤1.10。满足上述关系有利于减小第五透镜的口径，同时保证进入传感器的主光线具有较小的角度，增大能量的接收。
在本申请的实施例中，第一透镜像侧面的有效半口径DT12与第五透镜物侧面的有效半口径DT51之间满足0.7<DT12/DT51<1.7，更具体地，满足0.74≤DT12/DT51≤1.63。满足上述关系有利于保证镜片口径大小的一致性，便于镜头实现从像方到物方一头装配，保证装配精度。
在本申请的实施例中，第五透镜具有正光焦度。
在本申请的实施例中，第二透镜的有效焦距f2与第五透镜的有效焦距f5之间满足f2/f5>0，更具体地，满足f2/f5≥0.43。通过满足上述关系，第二透镜与第五透镜的光焦度同为正或同为负，在广角大孔径的***中，合理的光焦度分布，能有效的校正像差提高成像品质。
在本申请的实施例中，第一透镜的有效焦距f1与光学成像***的有效焦距f之间满足-3<f1/f<0，更具体地，满足-2.87≤f1/f≤-1.05。通过满足上述关系，有利于提高第一透镜对视场的分担，减小后续透镜光线倾角，有利于像差校正。
在本申请的实施例中，第一透镜组具有负光焦度。
在本申请的实施例中，第一透镜与第二透镜的组合焦距f12与光学成像***的有效焦距f之间满足-4<f12/f<-2，更具体地，满足-3.87≤f12/f≤-2.50。通过满足上述关系，轴外大视场光线经过第一透镜组的发散之后，使得后续透镜通过的光线倾角明显变小，有利于轴外像差校正
在本申请的实施例中，第二透镜组具有正光焦度。
在本申请的实施例中，第三透镜、第四透镜与第五透镜的组合焦距f345与光学成像***的有效焦距f之间满足1≤f345/f<2，更具体地，满足1.03≤f345/f≤1.58。广角镜头的焦距短，而后工作距较大，给第二透镜组分配较大的正光焦度，增大光线的汇聚度，使得广角镜头像方主平面大大后移，有利保证后工作距离。
在本申请的实施例中，电子光感元件有效像素区域对角线长的一半ImgH与光学成像***的有效焦距f之间满足1<ImgH/f<2.5，更具体地，满足1.07≤ImgH/f≤1.80。通过满足上述关系，有利于在保证小型化的同时提高视场角，实现广角的特性，提高深度测量范围，并有效修正各类像差，提升成像品质。
在本申请的实施例中，第一透镜物侧面至成像面的轴上距离TTL与电子光感元件有效像素区域对角线长的一半ImgH之间满足TTL/ImgH<4.5，更具体地，满足TTL/ImgH≤4.31。通过满足上述关系，能够合理分配各镜片中心厚度以及各镜片之间空气间隙，有利于保证镜头的加工性以及降低公差的敏感性，同时也有利于减小镜头的体积。
在本申请的实施例中，第三透镜像侧面的曲率半径R6与光学成像***的有效焦距f之间满足-4<R6/f<-0.7，更具体地，满足-3.83≤R6/f≤-0.82。满足上述条件的第三透镜物侧面曲率半径为负值，弯向物侧面，提高光线汇聚度，有利于像差的校正。
在本申请的实施例中，第一透镜至第四透镜分别于光轴上的厚度总和∑CT与第一透镜物侧面至成像面的轴上距离TTL之间满足0.4<∑CT/TTL<0.7，更具体地，满足0.49≤∑CT/TTL≤0.60。通过满足上述关系，有利于降低模组整体长度，同时增加透镜之间距离，有利于降低公差敏感性，提升批量生产镜头的品质与一致性。
在本申请的实施例中，第五透镜与成像面之间设置有红外带通滤光片。红外波段有利于***不引入色差，控制弥散斑直径，同时红外波段有利于减少环境可见光的干扰，提高像方传感器输出信号信躁比。
根据本申请实施例1至实施例7的光学成像***包括5片透镜。这5片透镜分别为具有物侧面S1和像侧面S2的第一透镜L1、具有物侧面S3和像侧面S4的第二透镜L2、具有物侧面S5和像侧面S6的第三透镜L3、具有物侧面S7和像侧面S8的第四透镜L4以及具有物侧面S9和像侧面S10的第五透镜L5。第一透镜L1至第五透镜L5从光学成像***的物侧到像侧依次设置。第一透镜L1可具有负光焦度；第二透镜L2可具有正光焦度或负光焦度；第三透镜L3可具有正光焦度，其像侧面S6为凸面；第四透镜L4可具有正光焦度；第五透镜可具有正光焦度或负光焦度，其物侧面为凸面。该光学成像***还包括用于滤除红外光的具有物侧面S11和像侧面S12的滤光片L6。该光学成像***还包括位于第二透镜L2与第三透镜L3之间的光阑。在实施例中，来自物体的光依次穿过各表面S1至S12并最终成像在成像表面S13上。
| 参数\实施例 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
| ImgH(mm) | 2.32 | 2.32 | 2.32 | 2.32 | 2.47 | 2.32 | 2.32 |
| HFOV(°) | 60.84 | 52.86 | 52.93 | 52.56 | 57.50 | 54.61 | 54.54 |
| Fno | 1.20 | 1.18 | 1.20 | 1.20 | 1.21 | 1.20 | 1.20 |
| f(mm) | 1.62 | 2.10 | 2.14 | 2.16 | 2.09 | 2.12 | 1.29 |
| f1(mm) | -2.77 | -4.08 | -2.95 | -12.79 | -2.19 | -3.61 | -3.70 |
| f2(mm) | 7.74 | 8.40 | 4.98 | -39.37 | 3.65 | 10.81 | 44.90 |
| f3(mm) | 3.93 | 3.67 | 3.87 | 3.68 | 3.11 | 8.29 | 4.08 |
| f4(mm) | 5.65 | 6.90 | 112.71 | 3.68 | 1440.29 | 4.56 | 3.91 |
| f5(mm) | 17.87 | 14.27 | 4.99 | -10.51 | 5.98 | 13.32 | 7.62 |
| TTL(mm) | 8.00 | 7.92 | 7.92 | 7.72 | 7.90 | 10.00 | 9.25 |
表1
在本申请的实施例中，第一透镜L1至第五透镜L5分别具有各自的有效焦距f1至f5。第一透镜L1至第五透镜L5沿着光轴依次排列并共同决定了光学成像***的总有效焦距f。实施例1至实施例7中的第一透镜L1至第五透镜L5的有效焦距f1至f5、光学成像***的总有效焦距f、光学成像***的光圈数Fno、光学成像***的总长度TTL、光学成像***的最大视场角的一半HFOV和电子光感元件有效像素区域对角线长的一半ImgH可例如如上表1所示。
以下结合具体实施例进一步描述本申请。
实施例1
图1为示出了实施例1的光学成像***的结构示意图。如上文所描述的以及参照图1，根据实施例1的光学成像***包括5片透镜。这5片透镜分别为具有物侧面S1和像侧面S2的第一透镜L1、具有物侧面S3和像侧面S4的第二透镜L2、具有物侧面S5和像侧面S6的第三透镜L3、具有物侧面S7和像侧面S8的第四透镜L4以及具有物侧面S9和像侧面S10的第五透镜L5。
表2示出了该实施例中的光学成像***中各透镜的表面类型、曲率半径、厚度、折射率、色散系数和圆锥系数。其中，曲率半径和厚度的单位均为毫米。
表2
在本实施例中，各非球面面型x由以下公式(1)限定：
其中，x为非球面沿光轴方向在高度为h的位置时，距非球面顶点的距离矢高；c为非球面的近轴曲率，c＝1/R(即，近轴曲率c为上表2中曲率半径R的倒数)；k为圆锥系数(在表2中已给出)；Ai是非球面第i-th阶的修正系数。下表3示出了可用于该实施例中的各非球面透镜的各非球面S1-S10的高次项系数A4、A6、A8、A10、A12、A14和A16。
表3
图2示出了实施例1的光学成像***的轴上色差曲线，其表示不同波长的光线经由光学***后的会聚焦点偏离。图3示出了实施例1的光学成像***的象散曲线，其表示子午像面弯曲和弧矢像面弯曲。图4示出了实施例1的光学成像***的畸变曲线，其表示不同视角情况下的畸变大小值。图5示出了实施例1的光学成像***的相对照度曲线，其表示周边画面光亮与中心画面光亮比，反映了画面光亮均匀性。综上所述并参照图2至图5可以看出，根据实施例1的光学成像***是一种可应用于多领域，尤其是三维深度测量领域的大孔径、大视场角、高成像品质的光学成像***。
实施例2
图6为示出了实施例2的光学成像***的结构示意图。参照图6以及根据上文所描述的，根据实施例2的光学成像***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以及第五透镜L5。
表4示出了该实施例中的光学成像***中各透镜的表面类型、曲率半径、厚度、折射率、色散系数和圆锥系数。其中，曲率半径和厚度的单位均为毫米。
表4
下表5示出了可用于该实施例中的各非球面透镜的各非球面S1-S10的高次项系数A4、A6、A8、A10、A12、A14和A16。其中，各非球面面型可由上述实施例1中给出的公式(1)限定。
| 面号 | A4 | A6 | A8 | A10 | A12 | A14 | A16 |
| S1 | 2.4683E-02 | -4.2011E-03 | 5.1507E-04 | -7.1178E-06 | -6.1646E-06 | 7.4331E-07 | -2.7805E-08 |
| S2 | 6.2146E-03 | -2.7958E-03 | -1.2397E-03 | 4.8935E-04 | -7.3669E-05 | 5.3542E-06 | -1.5955E-07 |
| S3 | 1.0963E-03 | -1.8286E-03 | -6.4473E-03 | 9.9287E-04 | 5.3262E-04 | -1.0391E-04 | -1.6135E-06 |
| S4 | 2.8387E-02 | -1.5541E-01 | 5.1685E-01 | -1.0268E+00 | 1.1383E+00 | -6.6264E-01 | 1.5947E-01 |
| S5 | -2.2761E-02 | 5.4498E-02 | -1.5992E-01 | 2.6747E-01 | -2.5740E-01 | 1.3010E-01 | -2.5768E-02 |
| S6 | 2.9664E-02 | -1.0031E-01 | 1.4563E-01 | -1.5148E-01 | 9.0733E-02 | -2.8944E-02 | 3.7650E-03 |
| S7 | 1.7854E-02 | 1.2740E-02 | -2.5722E-02 | 1.5463E-02 | -4.8857E-03 | 7.8749E-04 | -4.9453E-05 |
| S8 | 1.8613E-02 | -2.8378E-02 | 2.4670E-02 | -1.2972E-02 | 3.9123E-03 | -6.3500E-04 | 4.3029E-05 |
| S9 | 6.5258E-03 | -4.9568E-03 | 1.7512E-04 | 2.1120E-04 | -5.8944E-05 | 7.3347E-06 | -3.4448E-07 |
| S10 | -4.9719E-03 | -1.6156E-03 | -1.3133E-03 | 7.2341E-04 | -1.7030E-04 | 1.9606E-05 | -8.6439E-07 |
表5
图7示出了实施例2的光学成像***的轴上色差曲线，其表示不同波长的光线经由光学***后的会聚焦点偏离。图8示出了实施例2的光学成像***的象散曲线，其表示子午像面弯曲和弧矢像面弯曲。图9示出了实施例2的光学成像***的畸变曲线，其表示不同视角情况下的畸变大小值。图10示出了实施例2的光学成像***的相对照度曲线，其表示周边画面光亮与中心画面光亮比，反映了画面光亮均匀性。综上所述并参照图7至图10可以看出，根据实施例2的光学成像***是一种可应用于多领域，尤其是三维深度测量领域的大孔径、大视场角、高成像品质的光学成像***。
实施例3
图11为示出了实施例3的光学成像***的结构示意图。参照图11以及根据上文所描述的，光学成像***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以及第五透镜L5。
表6示出了该实施例中的光学成像***中各透镜的表面类型、曲率半径、厚度、折射率、色散系数和圆锥系数。其中，曲率半径和厚度的单位均为毫米。
表6
下表7示出了可用于该实施例中的各非球面透镜的各非球面S1-S10的高次项系数A4、A6、A8、A10、A12、A14和A16。其中，各非球面面型可由上述实施例1中给出的公式(1)限定。
| 面号 | A4 | A6 | A8 | A10 | A12 | A14 | A16 |
| S1 | 4.7558E-02 | -1.2995E-02 | 2.9353E-03 | -4.1870E-04 | 3.3606E-05 | -1.0802E-06 | -2.6541E-09 |
| S2 | -1.5252E-02 | 3.9968E-04 | -3.3937E-03 | 1.1143E-03 | -1.8647E-04 | 1.7727E-05 | -7.4275E-07 |
| S3 | -4.1379E-02 | -1.2346E-02 | -4.1370E-03 | 4.4015E-03 | -1.2466E-03 | 1.5483E-04 | -7.7413E-06 |
| S4 | 2.4906E-02 | -4.0372E-02 | 7.1496E-02 | -1.2208E-01 | 1.2484E-01 | -6.1124E-02 | 1.1770E-02 |
| S5 | 6.5377E-03 | -8.4109E-03 | 3.4949E-03 | -4.4050E-04 | -3.4876E-04 | 1.6778E-04 | -2.0465E-05 |
| S6 | 1.6066E-03 | -2.0761E-02 | 1.8881E-02 | -1.0924E-02 | 3.7867E-03 | -7.1623E-04 | 5.6578E-05 |
| S7 | -1.0104E-02 | -3.1811E-04 | -3.2608E-04 | 3.2361E-04 | -1.4970E-04 | 2.3594E-05 | -1.3832E-06 |
| S8 | -4.4614E-02 | 2.1906E-02 | -1.2828E-02 | 4.9478E-03 | -1.2471E-03 | 1.6587E-04 | -8.8308E-06 |
| S9 | -2.5842E-02 | 3.0389E-03 | -5.0075E-03 | 2.4667E-03 | -7.9064E-04 | 1.2756E-04 | -7.7842E-06 |
| S10 | 3.9773E-02 | -2.1264E-02 | 6.3970E-03 | -2.1231E-03 | 4.3609E-04 | -4.3550E-05 | 1.6165E-06 |
表7
图12示出了实施例3的光学成像***的轴上色差曲线，其表示不同波长的光线经由光学***后的会聚焦点偏离。图13示出了实施例3的光学成像***的象散曲线，其表示子午像面弯曲和弧矢像面弯曲。图14示出了实施例3的光学成像***的畸变曲线，其表示不同视角情况下的畸变大小值。图15示出了实施例3的光学成像***的相对照度曲线，其表示周边画面光亮与中心画面光亮比，反映了画面光亮均匀性。综上所述并参照图12至图15可以看出，根据实施例3的光学成像***是一种可应用于多领域，尤其是三维深度测量领域的大孔径、大视场角、高成像品质的光学成像***。
实施例4
图16为示出了实施例4的光学成像***的结构示意图。参照图16以及根据上文所描述的，根据实施例4的光学成像***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以及第五透镜L5。
下表8示出了该实施例中的光学成像***中各透镜的表面类型、曲率半径、厚度、折射率、色散系数和圆锥系数。其中，曲率半径和厚度的单位均为毫米。
表8
下表9示出了可用于该实施例中的各非球面透镜的各非球面S1-S10的高次项系数A4、A6、A8、A10、A12、A14和A16。其中，各非球面面型可由上述实施例1中给出的公式(1)限定。
| 面号 | A4 | A6 | A8 | A10 | A12 | A14 | A16 |
| S1 | 2.3031E-02 | -3.7633E-03 | 4.4162E-04 | -3.0932E-05 | 1.2558E-06 | -2.4911E-08 | 1.6997E-10 |
| S2 | 8.6137E-02 | -3.7674E-02 | 1.0578E-02 | -1.7890E-03 | 1.7560E-04 | -9.2288E-06 | 2.0000E-07 |
| S3 | -5.9641E-02 | 1.1107E-01 | -1.2126E-01 | 7.1191E-02 | -2.3142E-02 | 4.0630E-03 | -3.1898E-04 |
| S4 | 3.9714E-02 | 3.9751E-02 | 1.9432E-01 | -5.6890E-01 | 6.8113E-01 | -3.8911E-01 | 9.2328E-02 |
| S5 | -1.5049E-02 | 1.5345E-02 | -2.6417E-02 | 2.2410E-02 | -1.0740E-02 | 3.0165E-03 | -3.6413E-04 |
| S6 | 5.3838E-02 | -3.1682E-02 | 1.5938E-02 | -1.8051E-02 | 1.1816E-02 | -3.5841E-03 | 4.1644E-04 |
| S7 | 5.8065E-03 | 2.4971E-02 | -3.7127E-02 | 1.9493E-02 | -5.7356E-03 | 9.1883E-04 | -6.0908E-05 |
| S8 | -1.8392E-02 | 1.9006E-02 | -1.2985E-02 | 4.2186E-03 | -8.2252E-04 | 8.6818E-05 | -3.1454E-06 |
| S9 | -9.6699E-03 | 2.9312E-02 | -2.0053E-02 | 6.7606E-03 | -1.2687E-03 | 1.2555E-04 | -5.0707E-06 |
| S10 | -6.8645E-02 | 6.6068E-02 | -3.4322E-02 | 1.0263E-02 | -1.8066E-03 | 1.7158E-04 | -6.7221E-06 |
表9
图17示出了实施例4的光学成像***的轴上色差曲线，其表示不同波长的光线经由光学***后的会聚焦点偏离。图18示出了实施例4的光学成像***的象散曲线，其表示子午像面弯曲和弧矢像面弯曲。图19示出了实施例4的光学成像***的畸变曲线，其表示不同视角情况下的畸变大小值。图20示出了实施例4的光学成像***的相对照度曲线，其表示周边画面光亮与中心画面光亮比，反映了画面光亮均匀性。综上所述并参照图17至图20可以看出，根据实施例4的光学成像***是一种可应用于多领域，尤其是三维深度测量领域的大孔径、大视场角、高成像品质的光学成像***。
实施例5
图21为示出了实施例5的光学成像***的结构示意图。参照图21以及根据上文所描述的，根据实施例5的光学成像***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以及第五透镜L5。
下表10示出了该实施例中的光学成像***中各透镜的表面类型、曲率半径、厚度、折射率、色散系数和圆锥系数。其中，曲率半径和厚度的单位均为毫米。
表10
下表11示出了可用于该实施例中的各非球面透镜的各非球面S1-S10的高次项系数A4、A6、A8、A10、A12、A14和A16。其中，各非球面面型可由上述实施例1中给出的公式(1)限定。
| 面号 | A4 | A6 | A8 | A10 | A12 | A14 | A16 |
| S1 | 5.2829E-02 | -1.7404E-02 | 4.7049E-03 | -8.8182E-04 | 1.0450E-04 | -6.7098E-06 | 1.6618E-07 |
| S2 | -5.6451E-02 | 9.5019E-02 | -6.6068E-02 | 2.5697E-02 | -2.4888E-03 | -2.1433E-03 | 5.1680E-04 |
| S3 | -1.6071E-02 | 2.8992E-02 | -2.1920E-02 | 2.0477E-02 | -1.7997E-02 | 6.4178E-03 | -7.4298E-04 |
| S4 | 1.5970E-02 | -1.3857E-01 | 3.7655E-01 | -6.0937E-01 | 5.5914E-01 | -2.7858E-01 | 5.7666E-02 |
| S5 | 1.3985E-02 | -1.9962E-02 | 1.0062E-02 | -2.2129E-03 | -5.3789E-04 | 3.6688E-04 | -4.9316E-05 |
| S6 | -6.5393E-03 | -1.1355E-03 | 1.0215E-02 | -1.0526E-02 | 4.8559E-03 | -1.1048E-03 | 9.9115E-05 |
| S7 | -3.0604E-02 | 1.4920E-02 | -5.8318E-03 | 1.7501E-03 | -5.4870E-04 | 9.6762E-05 | -6.8051E-06 |
| S8 | -2.7417E-02 | 3.2874E-03 | 4.2498E-03 | -2.7933E-03 | 5.5672E-04 | -4.0501E-05 | 2.7929E-07 |
| S9 | -1.4104E-02 | -2.1365E-03 | -4.9526E-03 | 3.3118E-03 | -1.1775E-03 | 1.9880E-04 | -1.2598E-05 |
| S10 | 2.9614E-02 | -2.2896E-02 | 8.0483E-03 | -2.3557E-03 | 3.9408E-04 | -3.3940E-05 | 1.3216E-06 |
表11
图22示出了实施例5的光学成像***的轴上色差曲线，其表示不同波长的光线经由光学***后的会聚焦点偏离。图23示出了实施例5的光学成像***的象散曲线，其表示子午像面弯曲和弧矢像面弯曲。图24示出了实施例5的光学成像***的畸变曲线，其表示不同视角情况下的畸变大小值。图25示出了实施例5的光学成像***的相对照度曲线，其表示周边画面光亮与中心画面光亮比，反映了画面光亮均匀性。综上所述并参照图22至图25可以看出，根据实施例5的光学成像***是一种可应用于多领域，尤其是三维深度测量领域的大孔径、大视场角、高成像品质的光学成像***。
实施例6
图26为示出了实施例6的光学成像***的结构示意图。参照图26以及根据上文所描述的，实施例6的光学成像***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以及第五透镜L5。
下表12示出了该实施例中的光学成像***中各透镜的表面类型、曲率半径、厚度、折射率、色散系数和圆锥系数。其中，曲率半径和厚度的单位均为毫米。
表12
下表13示出了可用于该实施例中的各非球面透镜的各非球面S1-S10的高次项系数A4、A6、A8、A10、A12、A14和A16。其中，各非球面面型可由上述实施例1中给出的公式(1)限定。
| 面号 | A4 | A6 | A8 | A10 | A12 | A14 | A16 |
| S3 | -1.1173E-02 | 1.1860E-02 | 7.3129E-04 | -8.5333E-04 | -1.6490E-14 | -1.4689E-17 | -2.9501E-20 |
| S4 | 2.6365E-02 | 2.9082E-03 | 2.8369E-03 | -8.9403E-04 | -6.2967E-15 | -1.4736E-17 | -2.9501E-20 |
| S5 | 8.9459E-03 | -3.4211E-03 | 2.7402E-04 | 1.4085E-05 | -6.3011E-15 | -1.4689E-17 | -2.9501E-20 |
| S6 | -4.8954E-02 | 1.1523E-02 | -3.2621E-03 | 6.1933E-04 | -6.1590E-05 | 2.9719E-06 | -5.5218E-08 |
| S7 | -2.8720E-02 | 6.1217E-03 | -3.4740E-03 | 1.0532E-03 | -2.1596E-04 | 2.6160E-05 | -1.3090E-06 |
| S8 | -2.7615E-02 | 6.2946E-03 | -2.0857E-03 | 4.4798E-04 | -5.8126E-05 | 3.8102E-06 | -6.5256E-08 |
| S9 | -3.5977E-02 | -6.7385E-03 | -7.4306E-03 | 4.3796E-03 | -1.3628E-03 | 2.6045E-04 | -2.2727E-05 |
| S10 | 3.7837E-02 | -5.9554E-02 | 2.3913E-02 | -6.3883E-03 | 1.0798E-03 | -1.0099E-04 | 3.7690E-06 |
表13
图27示出了实施例6的光学成像***的轴上色差曲线，其表示不同波长的光线经由光学***后的会聚焦点偏离。图28示出了实施例6的光学成像***的象散曲线，其表示子午像面弯曲和弧矢像面弯曲。图29示出了实施例6的光学成像***的畸变曲线，其表示不同视角情况下的畸变大小值。图30示出了实施例6的光学成像***的相对照度曲线，其表示周边画面光亮与中心画面光亮比，反映了画面光亮均匀性。综上所述并参照图27至图30可以看出，根据实施例6的光学成像***是一种可应用于多领域，尤其是三维深度测量领域的大孔径、大视场角、高成像品质的光学成像***。
实施例7
图31为示出了实施例7的光学成像***的结构示意图。参照图31以及根据上文所描述的，实施例7的光学成像***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以及第五透镜L5。
下表14示出了该实施例中的光学成像***中各透镜的表面类型、曲率半径、厚度、折射率、色散系数和圆锥系数。其中，曲率半径和厚度的单位均为毫米。
表14
下表15示出了可用于该实施例中的各非球面透镜的各非球面S1-S10的高次项系数A4、A6、A8、A10、A12、A14和A16。其中，各非球面面型可由上述实施例1中给出的公式(1)限定。
| 面号 | A4 | A6 | A8 | A10 | A12 | A14 | A16 |
| S1 | 7.8258E-02 | -1.9645E-02 | 3.8794E-03 | -6.1874E-04 | 6.5664E-05 | -3.8510E-06 | 9.4008E-08 |
| S2 | 8.3174E-02 | 8.6592E-02 | -8.3818E-02 | 3.0305E-02 | -6.2080E-03 | 6.8937E-04 | -3.1062E-05 |
| S3 | 4.5106E-02 | -4.7925E-02 | 4.3939E-02 | -2.5429E-02 | 6.6603E-03 | -5.9794E-04 | -6.8345E-06 |
| S4 | 2.2720E-02 | 1.4016E-01 | -2.6505E-01 | 2.5150E-01 | -1.1061E-01 | 2.2463E-02 | -1.7219E-03 |
| S7 | -6.8052E-03 | 6.4999E-03 | -5.8859E-03 | 1.9981E-03 | -3.0817E-04 | 1.3962E-05 | 6.8380E-07 |
| S8 | -3.5563E-02 | 2.9331E-02 | -9.6408E-03 | 1.0213E-03 | 1.9103E-04 | -5.5882E-05 | 3.8195E-06 |
| S9 | -1.0042E-01 | -7.6239E-03 | 2.2099E-02 | -2.3896E-02 | 1.0115E-02 | -1.8305E-03 | 1.1977E-04 |
| S10 | 2.9124E-02 | -1.6555E-04 | -7.1840E-03 | -1.6148E-03 | 1.5118E-03 | -2.7693E-04 | 1.6044E-05 |
表15
图32示出了实施例7的光学成像***的轴上色差曲线，其表示不同波长的光线经由光学***后的会聚焦点偏离。图33示出了实施例7的光学成像***的象散曲线，其表示子午像面弯曲和弧矢像面弯曲。图34示出了实施例7的光学成像***的畸变曲线，其表示不同视角情况下的畸变大小值。图35示出了实施例7的光学成像***的相对照度曲线，其表示周边画面光亮与中心画面光亮比，反映了画面光亮均匀性。综上所述并参照图32至图35可以看出，根据实施例7的光学成像***是一种可应用于多领域，尤其是三维深度测量领域的大孔径、大视场角、高成像品质的光学成像***。
概括地说，在上述实施例1至7中，各条件式满足下面表16的条件。
| 条件式\实施例 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
| f/EPD | 1.20 | 1.18 | 1.20 | 1.20 | 1.21 | 1.20 | 1.20 |
| f2/f5 | 0.43 | 0.59 | 1.00 | 3.74 | 0.61 | 0.81 | 5.89 |
| f1/f | -1.71 | -1.95 | -1.38 | -- | -1.05 | -1.70 | -2.87 |
| f12/f | -2.90 | -3.49 | -3.35 | -3.87 | -2.50 | -3.49 | -3.01 |
| f345/f | 1.30 | 1.06 | 1.09 | 1.03 | 1.12 | 1.32 | 1.58 |
| ImgH/f | 1.43 | 1.11 | 1.08 | 1.07 | 1.18 | 1.09 | 1.80 |
| TTL/ImgH | 3.45 | 3.42 | 3.42 | 3.33 | 3.20 | 4.31 | 3.99 |
| R6/f | -1.51 | -0.82 | -1.11 | -1.02 | -0.89 | -3.83 | -1.90 |
| ∑CT/TTL | 0.49 | 0.55 | 0.54 | 0.60 | 0.54 | 0.52 | 0.57 |
| DT32/f3 | 0.41 | 0.40 | 0.48 | 0.47 | 0.53 | 0.21 | 0.41 |
| DT51/ImgH | 0.94 | 1.10 | 1.06 | 1.09 | 0.89 | 0.90 | 0.92 |
| DT52/ImgH | 1.04 | 1.09 | 1.12 | 1.09 | 0.96 | 1.03 | 1.04 |
| DT21/DT41 | 0.97 | 0.92 | 0.81 | 0.85 | 0.78 | 0.64 | 0.84 |
| DT12/DT51 | 1.63 | 1.16 | 0.89 | 1.06 | 0.76 | 0.74 | 0.96 |
表16
以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。
Claims (18)
1.一种光学成像***，由物侧至像侧依次包括第一透镜组和第二透镜组，其特征在于，
所述第一透镜组至少包括具有负光焦度的第一透镜，以及具有光焦度的第二透镜；
所述第二透镜组至少包括：
具有正光焦度的第三透镜，其像侧面为凸面；
具有光焦度的第四透镜；以及
具有光焦度的第五透镜，其物侧面为凸面；
所述第三透镜像侧面的有效半口径DT32与所述第三透镜的焦距f3之间满足0<DT32/f3<0.6。
2.根据权利要求1所述的光学成像***，其特征在于，所述光学成像***的有效焦距f与所述光学成像***的入瞳直径EPD之间满足f/EPD<1.6。
3.根据权利要求1所述的光学成像***，其特征在于，所述第五透镜物侧面的有效半口径DT51与电子光感元件有效像素区域对角线长的一半ImgH之间满足0.8<DT51/ImgH<1.2。
4.根据权利要求1所述的光学成像***，其特征在于，所述第一透镜像侧面的有效半口径DT12与所述第五透镜物侧面的有效半口径DT51之间满足0.7<DT12/DT51<1.7。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的光学成像***，其特征在于，所述第五透镜具有正光焦度。
6.根据权利要求1-4中任一项所述的光学成像***，其特征在于，所述第二透镜的有效焦距f2与所述第五透镜的有效焦距f5之间满足f2/f5>0。
7.根据权利要求1-4中任一项所述的光学成像***，其特征在于，所述第一透镜的有效焦距f1与所述光学成像***的有效焦距f之间满足-3<f1/f<0。
8.根据权利要求7所述的光学成像***，其特征在于，所述第一透镜组具有负光焦度。
9.根据权利要求8所述的光学成像***，其特征在于，所述第一透镜与所述第二透镜的组合焦距f12与所述光学成像***的有效焦距f之间满足-4<f12/f<-2。
10.根据权利要求7所述的光学成像***，其特征在于，所述第二透镜组具有正光焦度。
11.根据权利要求10所述的光学成像***，其特征在于，所述第三透镜、所述第四透镜与所述第五透镜的组合焦距f345与所述光学成像***的有效焦距f之间满足1≤f345/f<2。
12.根据权利要求11所述的光学成像***，其特征在于，电子光感元件有效像素区域对角线长的一半ImgH与所述光学成像***的有效焦距f之间满足1<ImgH/f<2.5。
13.根据权利要求11所述的光学成像***，其特征在于，所述第一透镜物侧面至成像面的轴上距离TTL与电子光感元件有效像素区域对角线长的一半ImgH之间满足TTL/ImgH<4.5。
14.根据权利要求11所述的光学成像***，其特征在于，所述第三透镜像侧面的曲率半径R6与所述光学成像***的有效焦距f之间满足-4<R6/f<-0.7。
15.根据权利要求11所述的光学成像***，其特征在于，所述第一透镜至所述第四透镜分别于光轴上的厚度总和∑CT与所述第一透镜物侧面至成像面的轴上距离TTL之间满足0.4<∑CT/TTL<0.7。
16.根据权利要求15所述的光学成像***，其特征在于，所述第五透镜与成像面之间设置有红外带通滤光片。
17.一种光学成像***，由物侧至像侧依次包括第一透镜组和第二透镜组，其特征在于，
所述第一透镜组至少包括具有负光焦度的第一透镜，以及具有光焦度的第二透镜；
所述第二透镜组至少包括：
具有正光焦度的第三透镜，其像侧面为凸面；
具有光焦度的第四透镜；以及
具有光焦度的第五透镜，其物侧面为凸面；
所述第五透镜物侧面的有效半口径DT51与电子光感元件有效像素区域对角线长的一半ImgH之间满足0.8<DT51/ImgH<1.2。
18.一种光学成像***，由物侧至像侧依次包括第一透镜组和第二透镜组，其特征在于，
所述第一透镜组至少包括具有负光焦度的第一透镜，以及具有光焦度的第二透镜；
所述第二透镜组至少包括：
具有正光焦度的第三透镜，其像侧面为凸面；
具有光焦度的第四透镜；以及
具有光焦度的第五透镜，其物侧面为凸面；
所述第一透镜像侧面的有效半口径DT12与所述第五透镜物侧面的有效半口径DT51之间满足0.7<DT12/DT51<1.7。
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