CN111025527A - 一种超广角成像系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种超广角成像系统，在光轴上由物侧至像侧依次包括第一透镜、光阑、第二透镜、第三透镜、第四透镜和滤光片；所述第一透镜的像侧表面为凹面，所述第二透镜的像侧表面为凸面，所述第四透镜的像侧表面为凸面；所述四个透镜的总焦距为f；所述第三透镜的焦距为f3；‑3.5<f3/f<‑0.7。本发明的镜头的涵盖面积大，拍摄的景物范围宽广；能增加摄影画面的空间纵深感；能保证被摄主体的前后景物在画面上均可清晰的再现。
Description
技术领域
本发明属于光学透镜领域，具体涉及到一种超广角成像系统，用于图像拍摄领域。
背景技术
目前，在图像拍摄领域，很难同时满足大视角成像，又能满足不同景深成像要求，且拍照清晰的光学成像透镜。通常，成像范围广，则拍摄出的图像不够清晰；若需要拍出高清晰的图片，则成像范围窄。
发明内容
本发明公布了一种超广角成像系统，其目的在于解决现有的光学成像系统无法同时满足拍摄范围广，空间纵深感强的问题。
本发明的技术方案如下：
一种超广角成像系统，在光轴上由物侧至像侧依次包括第一透镜、光阑、第二透镜、第三透镜、第四透镜和滤光片；所述第一透镜的像侧表面为凹面，所述第二透镜的像侧表面为凸面，所述第四透镜的像侧表面为凸面；所述四个透镜的总焦距为f；所述第三透镜的焦距为f3；-3.5<f3/f<-0.7。
进一步地：所述四个透镜的光学总长为TTL,3.6<TTL/f<5。
进一步地：所述第一透镜的焦距为f1,-4<f1/f<-1.8。
进一步地：所述第二透镜的焦距为f2,0.8<f2/f<1。
进一步地：所述第四透镜的焦距为f4,0.4<f4/f<1.2。
进一步地：-4.1<f1/f2<-1.9。
进一步地：所述第二透镜的物侧表面的曲率半径为R21,像侧表面半径为 R22，-4.1<|R21|/R22<-2.6,其中，|R21|表示曲率半径R21的绝对值。
进一步地，所述每相邻两透镜之间均相隔空气间隙；所述第四透镜和所述滤光片相隔空气间隙。
本发明的优点：本发明所公布的超广角成像系统，通过在光路上依次设置第一透镜、光阑、第二透镜、第三透镜和第四透镜和滤光片，具备如下优点：(1)第二透镜、第三透镜和第四透镜的像侧有效半径逐渐增大，因此，这三个透镜组合在一起构成的广角成像系统的镜头的涵盖面积大，拍摄的景物范围宽广。(2)能增加摄影画面的空间纵深感。(3)4个透镜每相邻两个均相隔一定距离，因此景深较长，能保证被摄主体的前后景物在画面上均可清晰的再现。本发明所使用的超广角成像系统，不但可以使用在手机上用于拍摄照片，还可以使用在其他娱乐设备，比如说电视机、游戏机以及电脑上。
附图说明
图1为实施例1的结构示意图；
图2为实施例1的球差曲线图；
图3为实施例1的像散和畸变曲线图；
图4为实施例1的倍率色差曲线图；
图5为实施例2的结构示意图；
图6为实施例2的球差曲线图；
图7为实施例2的像散和畸变曲线图；
图8为实施例2的倍率色差曲线图；
图9为实施例3的结构示意图；
图10为实施例3的球差曲线图；
图11为实施例3的像散和畸变曲线图；
图12为实施例3的倍率色差曲线图；
图13为实施例4的结构示意图；
图14为实施例4的球差曲线图；
图15为实施例4的像散和畸变曲线图；
图16为实施例4的倍率色差曲线图；
图17为实施例5的结构示意图；
图18为实施例5的球差曲线图；
图19为实施例5的像散和畸变曲线图；
图20为实施例5的倍率色差曲线图；
图21为实施例6的结构示意图；
图22为实施例6的球差曲线图；
图23为实施例6的像散和畸变曲线图；
图24为实施例6的倍率色差曲线图；
图25为实施例7的结构示意图；
图26为实施例7的球差曲线图；
图27为实施例7的像散和畸变曲线图；
图28为实施例7的倍率色差曲线图；
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
实施例1
参考图1，本发明公布了一种超广角成像系统，在光轴上由物侧到像侧依次放置有第一透镜L1、光阑STO、第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4 和滤光片L5。第一透镜L1具有物侧表面S1和像侧表面S2，第二透镜L2具有物侧表面S3和像侧表面S4，第三透镜L3具有物侧表面S5和像侧表面S6，第四透镜L4具有物侧表面S7和像侧表面S8,滤光片L5具有入射光平面S9和出射光平面S10，成像面S11则位于出射光平面S10之后。其中，第一透镜L1的像侧表面S2为凹面，第二透镜L2的像侧表面S4为凸面，第四透镜L4 的像侧表面S8为凸面。光阑STO可以调节由第一透镜L1的像侧表面S2的出光量的大小。若将光阑STO的通光孔径调大，则出光量就增大，反之，若将光阑STO的通光孔径调小，则通光量就变小。因此，光阑STO可以改变本广角系统的成像范围的大小。
定义四个透镜的总焦距为f，定义第三透镜L3的焦距为f3,参考表15，在本实施例中，f3/f等于-1.112。
定义四个透镜的光学总长为TTL,参考表15，在本实施例中，TTL/f为 3.774。
定义第一透镜L1的焦距为f1,参考表15，在本实施例中，f1/f为-1.843。
定义第二透镜L2的焦距为f2,参考表15，在本实施例中，f2/f为0.936。
定义第四透镜L4的焦距为f4,参考表15，在本实施例中，f4/f为1.032。
参考表15，在本实施例中，f1/f2为-1.970。
定义第二透镜L2的物侧表面的曲率半径为R21,像侧表面半径为R22，参考表15，在本实施例中，|R21|/R22为-3.548,其中，|R21|表示曲率半径R21 的绝对值。
参考表15，在本实施例中，f3,f,R21，R22,f1,f4,TTL,像高I MH、f2的值均可以从中得知。因此，f1/f，f2/f，f4/f，f1/f2，|R21|/R22的值均可以计算出来。
表1、表2显示了本实施例中第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3和第四透镜L4、滤光片L5和像平面S11中的面S1-S11的各面的表面类型，曲率半径，厚度，材料折射率以及圆锥系数的具体参数。其中，EFL表示第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3和第四透镜L4的有效焦距，FOV表示全视场角，TTL表示光学总长，Fn0表示光圈。
表1
表2
| 面号 | A4 | A6 | A8 | A10 | A12 | A14 | A16 |
| S1 | 8.51E-01 | -1.47E+00 | 1.28E+00 | 2.33E-01 | 8.05E-01 | -3.92E+00 | 2.63E+00 |
| S2 | 2.18E+00 | 1.46E+00 | -6.91E+01 | 1.78E+02 | 3.13E+03 | -1.71E+04 | 2.61E+04 |
| S3 | -4.48E-01 | -3.42E+01 | 8.34E+02 | -9.49E+03 | -4.10E+04 | 1.46E+06 | -7.68E+06 |
| S4 | -2.74E+00 | 3.36E+00 | 3.86E+01 | -3.62E+02 | 3.45E+01 | 6.59E+03 | -1.73E+04 |
| S5 | -2.11E+00 | 1.32E+00 | 2.90E+01 | -2.21E+02 | 4.45E+02 | 4.15E+02 | -2.55E+03 |
| S6 | -1.13E+00 | 2.03E+00 | -1.63E+00 | -5.50E-01 | 1.41E-01 | 2.00E+00 | -1.57E+00 |
| S7 | -5.22E-02 | -3.07E-01 | 8.83E-02 | 4.73E-02 | 9.05E-02 | -1.27E-01 | 3.75E-02 |
| S8 | 1.18E+00 | -1.00E+00 | 1.63E-01 | 1.93E-01 | -9.85E-02 | 5.66E-03 | 3.95E-03 |
图2显示了实施例1中的广角成像系统的四个透镜的球差曲线，其表示不同孔径角U的光线交光轴于不同点上，相对于理想像点的位置有不同的偏移。
图3显示了实施例1中的广角成像系统的四个透镜像散曲线，表示子午像面弯曲和弧矢像面弯曲。图3还显示了实施例1中的广角成像系统的四个透镜的畸变曲线，表示不同视角下的畸变大小值。图4显示了实施例1中的广角成像系统的四个透镜的倍率色差曲线，其显示了光线经广角成像系统的四个透镜成像后在成像面S11上不同像高的偏差。根据图2到图4可以知道，实施例1中的四个成像透镜能够实现良好的成像品质。
实施例2
参考图5，本发明公布了一种超广角成像系统，在光轴上由物侧到像侧依次放置有第一透镜L1、光阑STO、第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4 和滤光片L5。第一透镜L1具有物侧表面S1和像侧表面S2，第二透镜L2具有物侧表面S3和像侧表面S4，第三透镜L3具有物侧表面S5和像侧表面S6，第四透镜L4具有物侧表面S7和像侧表面S8,滤光片L5具有入射光平面S9和出射光平面S10，成像面S11则位于出射光平面S10之后。其中，第一透镜 L1的像侧表面S2为凹面，第二透镜L2的像侧表面S4为凸面，第四透镜L4 的像侧表面S8为凸面。光阑STO可以调节由第一透镜L1的像侧表面S2的出光量的大小。若将光阑STO的通光孔径调大，则出光量就增大，反之，若将光阑STO的通光孔径调小，则通光量就变小。因此，光阑STO可以改变本广角系统的成像范围的大小。
参考表15，在本实施例中，f3/f等于-0.736，TTL/f为3.816，f1/f为 -1.908，f2/f为0.839，f4/f为0.943，f1/f2为-2.274，|R21|/R22为-3.983。
参考表15，在本实施例中，f3,f,R21，R22,f1,f4,TTL,像高I MH、f2的值均可以从中得知。因此，f1/f，f2/f，f4/f，f1/f2，|R21|/R22的值均可以计算出来。
表3、表4显示了本实施例中第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3和第四透镜L4、滤光片L5和像平面S11中的面S1-S11的各面的表面类型，曲率半径，厚度，材料折射率以及圆锥系数的具体参数。其中，EFL表示第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3和第四透镜L4的有效焦距，FOV表示全视场角,TTL表示光学总长,FnO表示光圈。
表3
表4
| 面号 | A4 | A6 | A8 | A10 | A12 | A14 | A16 |
| S1 | 9.06E-01 | -1.60E+00 | 1.30E+00 | 2.28E-01 | 7.75E-01 | -3.69E+00 | 2.56E+00 |
| S2 | 2.06E+00 | 3.25E+00 | -7.22E+01 | 1.69E+02 | 3.18E+03 | -1.77E+04 | 3.09E+04 |
| S3 | -2.75E-01 | -4.16E+01 | 7.95E+02 | -9.20E+03 | -2.79E+04 | 1.39E+06 | -8.58E+06 |
| S4 | -2.79E+00 | 3.63E+00 | 3.69E+01 | -3.83E+02 | 8.98E+01 | 6.82E+03 | -1.91E+04 |
| S5 | -1.76E+00 | 2.04E+00 | 2.69E+01 | -2.29E+02 | 4.44E+02 | 4.29E+02 | -2.43E+03 |
| S6 | -1.07E+00 | 2.01E+00 | -1.66E+00 | -5.25E-01 | 1.05E-01 | 1.95E+00 | -1.55E+00 |
| S7 | -2.29E-01 | -2.74E-01 | 8.85E-02 | 3.88E-02 | 8.03E-02 | -1.31E-01 | 4.15E-02 |
| S8 | 1.05E+00 | -1.05E+00 | 1.79E-01 | 2.11E-01 | -1.03E-01 | 7.90E-03 | 5.30E-03 |
图6显示了实施例2中的广角成像系统的四个透镜的球差曲线，其表示不同孔径角U的光线交光轴于不同点上，相对于理想像点的位置有不同的偏移。
图7显示了实施例2中的广角成像系统的四个透镜像散曲线，表示子午像面弯曲和弧矢像面弯曲。图7还显示了实施例2中的广角成像系统的四个透镜的畸变曲线，表示不同视角下的畸变大小值。图8显示了实施例2中的广角成像系统的四个透镜的倍率色差曲线，其显示了光线经广角成像系统的四个透镜成像后在成像面S11上不同像高的偏差。根据图6到图8可以知道，实施例2中的四个成像透镜能够实现良好的成像品质。
实施例3
参考图9，本发明公布了一种超广角成像系统，在光轴上由物侧到像侧依次放置有第一透镜L1、光阑STO、第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4 和滤光片L5。第一透镜L1具有物侧表面S1和像侧表面S2，第二透镜L2具有物侧表面S3和像侧表面S4.第三透镜L3具有物侧表面S5和像侧表面S6，第四透镜L4具有物侧表面S7和像侧表面S8,滤光片L5具有入射光平面S9和出射光平面S10，成像面S11则位于出射光平面S10之后。其中，第一透镜 L1的像侧表面S2为凹面，第二透镜L2的像侧表面S4为凸面，第四透镜L4 的像侧表面S8为凸面。光阑STO可以调节由第一透镜L1的像侧表面S2的出光量的大小。若将光阑STO的通光孔径调大，则出光量就增大，反之，若将光阑STO的通光孔径调小，则通光量就变小。因此，光阑STO可以改变本广角系统的成像范围的大小。
参考表15，在本实施例中，f3/f等于-3.424，TTL/f为3.627，f1/f为 -2.414，f2/f为0.977，f4/f为0.475，f1/f2为-2.472，|R21|/R22为-2.616。
参考表15，在本实施例中，f3,f,R21，R22,f1,f4,TTL,像高I MH、f2的值均可以从中得知。因此，f1/f，f2/f，f4/f，f1/f2，|R21|/R22的值均可以计算出来。
表5、表6显示了本实施例中第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3和第四透镜L4、滤光片L5和像平面S11中的面S1-S11的各面的表面类型，曲率半径，厚度，材料折射率以及圆锥系数的具体参数。其中，EFL表示第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3和第四透镜L4的有效焦距，FOV表示全视场角,TTL表示光学总长,FnO表示光圈。
表5
表6
| 面号 | A4 | A6 | A8 | A10 | A12 | A14 | A16 |
| S1 | 8.70E-01 | -1.40E+00 | 1.12E+00 | 9.67E-02 | 8.34E-01 | -4.00E+00 | 2.98E+00 |
| S2 | 2.52E+00 | -6.21E-01 | -5.49E+01 | 9.52E+01 | 2.89E+03 | -1.55E+04 | 2.02E+04 |
| S3 | -3.48E-01 | -6.84E+01 | 1.12E+03 | -6.60E+03 | -5.55E+04 | 6.01E+05 | -5.22E+06 |
| S4 | -2.77E+00 | 3.31E+00 | 3.21E+01 | -3.53E+02 | 6.34E+02 | 7.26E+03 | -2.99E+04 |
| S5 | -2.23E+00 | 3.90E-01 | 2.49E+01 | -2.03E+02 | 4.49E+02 | 4.54E+02 | -2.18E+03 |
| S6 | -1.24E+00 | 2.19E+00 | -1.51E+00 | -5.12E-01 | 3.79E-01 | 2.37E+00 | -2.13E+00 |
| S7 | 3.10E-01 | -5.43E-01 | 1.23E-01 | 1.04E-01 | 1.02E-01 | -1.17E-01 | 1.80E-02 |
| S8 | 8.69E-01 | -1.10E+00 | 2.97E-01 | 2.08E-01 | -1.08E-01 | -9.94E-03 | -2.56E-03 |
图10显示了实施例3中的广角成像系统的四个透镜的球差曲线，其表示不同孔径角U的光线交光轴于不同点上，相对于理想像点的位置有不同的偏移。
图11显示了实施例3中的广角成像系统的四个透镜像散曲线，表示子午像面弯曲和弧矢像面弯曲。图11还显示了实施例3中的广角成像系统的四个透镜的畸变曲线，表示不同视角下的畸变大小值。图12显示了实施例3中的广角成像系统的四个透镜的倍率色差曲线，其显示了光线经广角成像系统的四个透镜成像后在成像面S11上不同像高的偏差。根据图10到图12可以知道，实施例3中的四个成像透镜能够实现良好的成像品质。
实施例4
参考图13，本发明公布了一种超广角成像系统，在光轴上由物侧到像侧依次放置有第一透镜L1、光阑STO、第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4 和滤光片L5。第一透镜L1具有物侧表面S1和像侧表面S2，第二透镜L2具有物侧表面S3和像侧表面S4，第三透镜L3具有物侧表面S5和像侧表面S6，第四透镜L4具有物侧表面S7和像侧表面S8，滤光片L5具有入射光平面S9和出射光平面S10，成像面S11则位于出射光平面S10之后。其中，第一透镜 L1的像侧表面S2为凹面，第二透镜L2的像侧表面S4为凸面，第四透镜L4 的像侧表面S8为凸面。光阑STO可以调节由第一透镜L1的像侧表面S2的出光量的大小。若将光阑STO的通光孔径调大，则出光量就增大，反之，若将光阑STO的通光孔径调小，则通光量就变小。因此，光阑STO可以改变本广角系统的成像范围的大小。
参考表15，在本实施例中，f3/f等于-1.097，TTL/f为4.897，f1/f为-1.869，f2/f为0.981，f4/f为1.062，f1/f2为-1.906，|R21|/R22为-3.933。
参考表15，在本实施例中，f3，f，R21，R22，f1，f4，不L，像高IMH、f2的值均可以从中得知。因此，f1/f，f2/f，f4/f，f1/f2，|R21|/R22的值均可以计算出来。
表7、表8显示了本实施例中第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3和第四透镜L4、滤光片L5和像平面S11中的面S1-S11的各面的表面类型，曲率半径，厚度，材料折射率以及圆锥系数的具体参数。其中，EFL表示第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3和第四透镜L4的有效焦距，FOV表示全视场角，TTL表示光学总长，Fn0表示光圈。
表7
表8
| 面号 | A4 | A6 | A8 | A10 | A12 | A14 | A16 |
| S1 | 9.28E-01 | -1.71E+00 | 1.44E+00 | 2.31E-01 | 8.49E-01 | -3.75E+00 | 2.42E+00 |
| S2 | 1.83E+00 | 6.71E+00 | -7.96E+01 | 8.79E+01 | 3.15E+03 | -1.55E+04 | 2.59E+04 |
| S3 | -1.46E-01 | -3.76E+01 | 7.11E+02 | -9.56E+03 | 1.43E+04 | 8.16E+05 | -6.04E+06 |
| S4 | -2.69E+00 | 4.23E+00 | 3.31E+01 | -3.67E+02 | 3.12E+01 | 6.97E+03 | -1.80E+04 |
| S5 | -2.26E+00 | 1.54E+00 | 3.04E+01 | -2.45E+02 | 4.59E+02 | 3.49E+02 | -2.80E+03 |
| S6 | -1.02E+00 | 1.86E+00 | -1.80E+00 | -5.38E-01 | 3.37E-01 | 2.20E+00 | -1.77E+00 |
| S7 | 1.54E-01 | -3.59E-01 | 1.01E-01 | 5.32E-02 | 9.05E-02 | -1.36E-01 | 4.16E-02 |
| S8 | 1.21E+00 | -1.06E+00 | 1.89E-01 | 1.90E-01 | -1.01E-01 | 7.84E-03 | 4.19E-03 |
图14显示了实施例4中的广角成像系统的四个透镜的球差曲线，其表示不同孔径角U的光线交光轴于不同点上，相对于理想像点的位置有不同的偏移。
图15显示了实施例4中的广角成像系统的四个透镜像散曲线，表示子午像面弯曲和弧矢像面弯曲。图15还显示了实施例4中的广角成像系统的四个透镜的畸变曲线，表示不同视角下的畸变大小值。图16显示了实施例4中的广角成像系统的四个透镜的倍率色差曲线，其显示了光线经广角成像系统的四个透镜成像后在成像面S11上不同像高的偏差。根据图14到图16可以知道，实施例4中的四个成像透镜能够实现良好的成像品质。
实施例5
参考图17，本发明公布了一种超广角成像系统，在光轴上由物侧到像侧依次放置有第一透镜L1、光阑STO、第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4 和滤光片L5。第一透镜L1具有物侧表面S1和像侧表面S2，第二透镜L2具有物侧表面S3和像侧表面S4，第三透镜L3具有物侧表面S5和像侧表面S6，第四透镜L4具有物侧表面S7和像侧表面S8,滤光片L5具有入射光平面S9和出射光平面S10，成像面S11则位于出射光平面S10之后。其中，第一透镜 L1的像侧表面S2为凹面，第二透镜L2的像侧表面S4为凸面，第四透镜L4 的像侧表面S8为凸面。光阑STO可以调节由第一透镜L1的像侧表面S2的出光量的大小。若将光阑STO的通光孔径调大，则出光量就增大，反之，若将光阑STO的通光孔径调小，则通光量就变小。因此，光阑STO可以改变本广角系统的成像范围的大小。
参考表15，在本实施例中，f3/f等于-1.131，TTL/f为3.606，f1/f为 -1.899，f2/f为0.945，f4/f为0.975，f1/f2为-2.010，|R21|/R22为-3.662。
参考表15，在本实施例中，f3,f,R21，R22,f1,f4,TTL,像高I MH、f2的值均可以从中得知。因此，f1/f，f2/f，f4/f，f1/f2，|R21|/R22的值均可以计算出来。
表9、表10显示了本实施例中第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3 和第四透镜L4、滤光片L5和像平面S11中的面S1-S11的各面的表面类型，曲率半径，厚度，材料折射率以及圆锥系数的具体参数。其中，EFL表示第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3和第四透镜L4的有效焦距，FOV表示全视场角，TTL表示光学总长，Fn0表示光圈。
表9
表10
| 面号 | A4 | A6 | A8 | A10 | A12 | A14 | A16 |
| S1 | 7.91E-01 | -1.46E+00 | 1.26E+00 | 1.86E-01 | 7.42E-01 | -3.99E+00 | 2.84E+00 |
| S2 | 2.18E+00 | 3.37E-01 | -6.28E+01 | 1.64E+02 | 2.74E+03 | -1.68E+04 | 2.73E+04 |
| S3 | -8.16E-02 | -4.62E+01 | 9.81E+02 | -8.49E+03 | -5.49E+04 | 1.28E+06 | -5.87E+06 |
| S4 | -2.78E+00 | 3.57E+00 | 4.18E+01 | -3.55E+02 | 1.73E+01 | 5.76E+03 | -1.35E+04 |
| S5 | -2.21E+00 | 1.88E+00 | 2.93E+01 | -2.19E+02 | 4.22E+02 | 3.91E+02 | -2.28E+03 |
| S6 | -1.05E+00 | 1.93E+00 | -1.61E+00 | -5.45E-01 | 1.46E-01 | 1.98E+00 | -1.44E+00 |
| S7 | -6.85E-02 | -3.33E-01 | 9.69E-02 | 4.71E-02 | 8.62E-02 | -1.29E-01 | 3.72E-02 |
| S8 | 1.24E+00 | -1.04E+00 | 1.80E-01 | 2.00E-01 | -1.06E-01 | 4.95E-03 | 3.90E-03 |
图18显示了实施例5中的广角成像系统的四个透镜的球差曲线，其表示不同孔径角U的光线交光轴于不同点上，相对于理想像点的位置有不同的偏移。
图19显示了实施例5中的广角成像系统的四个透镜像散曲线，表示子午像面弯曲和弧矢像面弯曲。图19还显示了实施例5中的广角成像系统的四个透镜的畸变曲线，表示不同视角下的畸变大小值。图20显示了实施例5中的广角成像系统的四个透镜的倍率色差曲线，其显示了光线经广角成像系统的四个透镜成像后在成像面S11上不同像高的偏差。根据图18到图20可以知道，实施例5中的四个成像透镜能够实现良好的成像品质。
实施例6
参考图21，本发明公布了一种超广角成像系统，在光轴上由物侧到像侧依次放置有第一透镜L1、光阑STO、第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4 和滤光片L5。第一透镜L1具有物侧表面S1和像侧表面S2，第二透镜L2具有物侧表面S3和像侧表面S4，第三透镜L3具有物侧表面S5和像侧表面S6，第四透镜L4具有物侧表面S7和像侧表面S8,滤光片L5具有入射光平面S9和出射光平面S10，成像面S11则位于出射光平面S10之后。其中，第一透镜 L1的像侧表面S2为凹面，第二透镜L2的像侧表面S4为凸面，第四透镜L4 的像侧表面S8为凸面。光阑STO可以调节由第一透镜L1的像侧表面S2的出光量的大小。若将光阑STO的通光孔径调大，则出光量就增大，反之，若将光阑STO的通光孔径调小，则通光量就变小。因此，光阑STO可以改变本广角系统的成像范围的大小。
参考表15，在本实施例中，f3/f等于-1.085，TTL/f为3.809，f1/f为 -3.997，f2/f为0.991，f4/f为0.920，f1/f2为-4.034，|R21|/R22为-4.067。
参考表15，在本实施例中，f3,f,R21，R22,f1,f4,TTL,像高I MH、f2的值均可以从中得知。因此，f1/f，f2/f，f4/f，f1/f2，|R21|/R22的值均可以计算出来。
表11、表12显示了本实施例中第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3 和第四透镜L4、滤光片L5和像平面S11中的面S1-S11的各面的表面类型，曲率半径，厚度，材料折射率以及圆锥系数的具体参数。其中，EFL表示第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3和第四透镜L4的有效焦距，FOV表示全视场角，TTL表示光学总长，Fn0表示光圈。
表11
表12
| 面号 | A4 | A6 | A8 | A10 | A12 | A14 | A16 |
| S1 | 7.86E-01 | -1.43E+00 | 1.38E+00 | 1.94E-01 | 7.39E-01 | -3.94E+00 | 2.71E+00 |
| S2 | 2.12E+00 | 3.92E-01 | -6.75E+01 | 1.43E+02 | 2.98E+03 | -1.70E+04 | 2.74E+04 |
| S3 | 1.08E-01 | -5.78E+01 | 1.03E+03 | -8.52E+03 | -7.30E+04 | 1.91E+06 | -1.26E+07 |
| S4 | -2.47E+00 | 3.48E+00 | 3.82E+01 | -3.58E+02 | -5.31E+01 | 6.75E+03 | -1.77E+04 |
| S5 | -2.00E+00 | 9.32E-01 | 2.78E+01 | -1.95E+02 | 4.07E+02 | 3.58E+02 | -2.53E+03 |
| S6 | -1.13E+00 | 1.93E+00 | -1.45E+00 | -4.30E-01 | 3.37E-01 | 1.81E+00 | -2.49E+00 |
| S7 | 1.48E-01 | -3.43E-01 | 8.93E-02 | -1.52E-02 | 6.16E-02 | -1.27E-01 | 3.95E-02 |
| S8 | 1.09E+00 | -9.82E-01 | 1.99E-01 | 1.98E-01 | -1.22E-01 | 1.94E-03 | 6.60E-03 |
图22显示了实施例6中的广角成像系统的四个透镜的球差曲线，其表示不同孔径角U的光线交光轴于不同点上，相对于理想像点的位置有不同的偏移。
图23显示了实施例6中的广角成像系统的四个透镜像散曲线，表示子午像面弯曲和弧矢像面弯曲。图23还显示了实施例6中的广角成像系统的四个透镜的畸变曲线，表示不同视角下的畸变大小值。图24显示了实施例6中的广角成像系统的四个透镜的倍率色差曲线，其显示了光线经广角成像系统的四个透镜成像后在成像面S11上不同像高的偏差。根据图22到图24可以知道，实施例6中的四个成像透镜能够实现良好的成像品质。
实施例7
参考图25，本发明公布了一种超广角成像系统，在光轴上由物侧到像侧依次放置有第一透镜L1、光阑STO、第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4 和滤光片L5。第一透镜L1具有物侧表面S1和像侧表面S2，第二透镜L2具有物侧表面S3和像侧表面S4，第三透镜L3具有物侧表面S5和像侧表面S6，第四透镜L4具有物侧表面S7和像侧表面S8,滤光片L5具有入射光平面S9和出射光平面S10，成像面S11则位于出射光平面S10之后。其中，第一透镜 L1的像侧表面S2为凹面，第二透镜L2的像侧表面S4为凸面，第四透镜L4 的像侧表面S8为凸面。光阑STO可以调节由第一透镜L1的像侧表面S2的出光量的大小。若将光阑STO的通光孔径调大，则出光量就增大，反之，若将光阑STO的通光孔径调小，则通光量就变小。因此，光阑STO可以改变本广角系统的成像范围的大小。
参考表15，在本实施例中，f3/f等于-1.088，TTL/f为4.674，f1/f为 -1.925，f2/f为0.982，f4/f为1.108，f1/f2为-1.960，|R21|/R22为-3.939。
参考表15，在本实施例中，f3,f,R21，R22,f1,f4,TTL,像高I MH、f2的值均可以从中得知。因此，f1/f，f2/f，f4/f，f1/f2，|R21|/R22的值均可以计算出来。
表13、表14显示了本实施例中第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3 和第四透镜L4、滤光片L5和像平面S11中的面S1-S11的各面的表面类型，曲率半径，厚度，材料折射率以及圆锥系数的具体参数。其中，EFL表示第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3和第四透镜L4的有效焦距，FOV表示全视场角,TTL表示光学总长,FnO表示光圈。
表13
表14
| 面号 | A4 | A6 | A8 | A10 | A12 | A14 | A16 |
| S1 | 8.08E-01 | -1.37E+00 | 1.15E+00 | 2.35E-01 | 8.57E-01 | -3.71E+00 | 2.51E+00 |
| S2 | 2.47E+00 | 1.26E+00 | -7.60E+01 | 2.15E+02 | 3.28E+03 | -1.59E+04 | 2.91E+04 |
| S3 | -1.73E-01 | -2.95E+01 | 3.48E+02 | -8.71E+03 | 6.33E+04 | 9.06E+05 | -1.24E+07 |
| S4 | -2.74E+00 | 2.94E+00 | 3.76E+01 | -3.55E+02 | 8.91E+00 | 5.73E+03 | -1.82E+04 |
| S5 | -2.12E+00 | 1.55E+00 | 2.64E+01 | -2.13E+02 | 4.17E+02 | 4.39E+02 | -2.90E+03 |
| S6 | -1.03E+00 | 2.01E+00 | -1.66E+00 | -5.16E-01 | 2.21E-01 | 2.35E+00 | -1.35E+00 |
| S7 | 2.84E-02 | -3.06E-01 | 1.20E-01 | 3.90E-02 | 7.33E-02 | -1.35E-01 | 3.36E-02 |
| S8 | 1.34E+00 | -1.06E+00 | 1.66E-01 | 2.08E-01 | -1.05E-01 | 6.03E-03 | 4.37E-03 |
表15
| 实施例/公式 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
| f3/f | -1.112 | -0.736 | -3.424 | -1.097 | -1.131 | -1.085 | -1.088 |
| TTL/f | 3.774 | 3.816 | 3.627 | 4.897 | 3.606 | 3.809 | 4.674 |
| IMH/f | 3.762 | 4.088 | 3.833 | 4.395 | 3.407 | 4.217 | 4.977 |
| f1/f | -1.843 | -1.908 | -2.414 | -1.869 | -1.899 | -3.997 | -1.925 |
| f2/f | 0.936 | 0.839 | 0.977 | 0.981 | 0.945 | 0.991 | 0.982 |
| f4/f | 1.032 | 0.943 | 0.475 | 1.062 | 0.975 | 0.920 | 1.108 |
| f1/f2 | -1.970 | -2.274 | -2.472 | -1.906 | -2.010 | -4.034 | -1.960 |
| |R21|/R22 | -3.548 | -3.983 | -2.616 | -3.933 | -3.662 | -4.067 | -3.939 |
| f3 | -1.0710 | -0.6530 | -3.2390 | -0.9050 | -1.2040 | -0.9330 | -0.7940 |
| f | 0.9630 | 0.8870 | 0.9460 | 0.8250 | 1.0650 | 0.8600 | 0.7300 |
| R21 | 2.1069 | 1.8860 | 1.6845 | 2.0197 | 2.4172 | 2.2150 | 1.8016 |
| R22 | -0.5938 | -0.4736 | -0.6439 | -0.5135 | -0.6601 | -0.5447 | -0.4574 |
| f1 | -1.7750 | -1.6920 | -2.2840 | -1.5420 | -2.0220 | -3.4370 | -1.4050 |
| f4 | 0.9940 | 0.8360 | 0.4490 | 0.8760 | 1.0380 | 0.7910 | 0.8090 |
| tt1 | 3.6340 | 3.3850 | 3.4310 | 4.0400 | 3.8400 | 3.2760 | 3.4120 |
| IMH | 3.6230 | 3.6260 | 3.6260 | 3.6260 | 3.6280 | 3.6270 | 3.6330 |
| f2 | 0.9010 | 0.7440 | 0.9240 | 0.8090 | 1.0060 | 0.8520 | 0.7170 |
图26显示了实施例7中的广角成像系统的四个透镜的球差曲线，其表示不同孔径角U的光线交光轴于不同点上，相对于理想像点的位置有不同的偏移。
图27显示了实施例7中的广角成像系统的四个透镜像散曲线，表示子午像面弯曲和弧矢像面弯曲。图27还显示了实施例7中的广角成像系统的四个透镜的畸变曲线，表示不同视角下的畸变大小值。图28显示了实施例7中的广角成像系统的四个透镜的倍率色差曲线，其显示了光线经广角成像系统的四个透镜成像后在成像面S11上不同像高的偏差。根据图26到图28可以知道，实施例7中的四个成像透镜能够实现良好的成像品质。
综合上述7个实施例可以合理归纳如下：-3.5<f3/f<-0.7；3.6<TTL/f<5； -4<f1/f<-1.8；0.8<f2/f<1；0.4<f4/f<1.2；-4.1<f1/f2<-1.9； -4.1<|R21|/R22<-2.6。
另外，从图1，图5，图9，图13，图17，图21，图25可以看出，第一透镜L1与第二透镜L2之间、第二透镜L2与第三透镜L3之间，第三透镜L3 与第四透镜L4之间以及第四透镜L4与滤光片L5之间均间隔有一定间隙。
本发明的优点：(1)、第二透镜、第三透镜和第四透镜的像侧有效半径逐渐增大，因此，这三个透镜组合在一起构成的广角成像系统的镜头的涵盖面积大，拍摄的景物范围宽广。(2)、能增加摄影画面的空间纵深感。(3)、 4个透镜每相邻两个均相隔一定距离，因此景深较长，能保证被摄主体的前后景物在画面上均可清晰的再现。本发明所使用的光学成像装置，不但可以使用在手机上用于拍摄照片，还可以使用在其他娱乐设备，比如说电视机、游戏机以及电脑上。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神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，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (8)
1.一种超广角成像系统，其特征在于：在光轴上由物侧至像侧依次包括第一透镜、光阑、第二透镜、第三透镜、第四透镜和滤光片；所述第一透镜的像侧表面为凹面，所述第二透镜的像侧表面为凸面，所述第四透镜的像侧表面为凸面；所述四个透镜的总焦距为f；所述第三透镜的焦距为f3；-3.5<f3/f<-0.7。
2.如权利要求1所述的超广角成像系统，其特征在于：所述四个透镜的光学总长为TTL,3.6<TTL/f<5。
3.如权利要求1所述的超广角成像系统，其特征在于：所述第一透镜的焦距为f1,-4<f1/f<-1.8。
4.如权利要求3所述的超广角成像系统，其特征在于：所述第二透镜的焦距为f2,0.8<f2/f<1。
5.如权利要求1所述的超广角成像系统，其特征在于：所述第四透镜的焦距为f4,0.4<f4/f<1.2。
6.如权利要求4所述的超广角成像系统，其特征在于：-4.1<f1/f2<-1.9。
7.如权利要求1所述的超广角成像系统，其特征在于：所述第二透镜的物侧表面的曲率半径为R21,像侧表面半径为R22，-4.1<|R21|/R22<-2.6,其中，|R21|表示曲率半径R21的绝对值。
8.如权利要求1-7中任一项所述的超广角成像系统，其特征在于：所述每相邻两透镜之间均间隔有空气间隙；所述第四透镜和所述滤光片间隔有空气间隙。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20200417 |