光学透镜系统的制作方法

本实用新型提供一种光学透镜系统。

背景技术：

近年来，在CCD(Charge Coupled Devices：电荷耦合器件)、 C-MOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor：互补金属氧化物半导体) 等摄像元件中，由于微细化技术的进步，而像素的微细化和元件自身的小型化正在发展。

通过使用多像素且小型的摄像元件，能够实现图像的高图像质量化和小型化。与此同时，对于光学透镜系统，寻求高性能且小型的光学透镜系统。高性能的光学透镜系统是指例如分辨率高且良好地校正了像差的光学透镜系统。

技术实现要素：

实用新型要解决的问题

本实用新型的目的在于解决上述问题，提供一种高性能且小型化的光学透镜系统。

用于解决问题的方案

本实用新型提供一种光学透镜系统，从物体侧起依次包括：第一透镜，其具有负折射力，物体侧面为凸面，像侧面为凸面或凹面；第二透镜，其具有正折射力，物体侧面为凸面，像侧面为凹面；第三透镜，其具有正折射力，物体侧面为凹面，像侧面为凸面；第四透镜，其物体侧面为凹面，像侧面为凸面；以及第五透镜，其物体侧面为非球面，像侧面为凹面且为非球面，在所述第五透镜的像侧面设置有至少一个反曲点。其中，所述第四透镜具有正折射力并且所述第五透镜具有负折射力，或者，所述第四透镜具有负折射力并且所述第五透镜具有正折射力，或者，所述第四透镜和所述第五透镜均具有负折射力。

所述光学透镜系统还包括光圈，该光圈设置于所述第二透镜与所述第三透镜之间。

所述第一透镜、所述第二透镜、所述第四透镜以及所述第五透镜为塑胶透镜，所述第三透镜为玻璃透镜。

优选的是，所述光学透镜系统还包括电子感光元件，该电子感光元件设置于成像面处，用于进行被摄物的成像，所述光学透镜系统满足以下的条件式(1)和(2)。

1.5＜|f1/f|＜2.10 (1)

0.6＜SL/TTL＜0.8 (2)

其中，f为所述光学透镜系统整体的焦距，f1为所述第一透镜的焦距，SL 为所述光圈与所述电子感光元件之间在所述光学透镜系统的光轴上的距离，TTL为所述第一透镜的物体侧面与所述电子感光元件之间在所述光轴上的距离。

优选的是，所述第一透镜的焦距是-9.42mm，所述第二透镜的焦距是 8.04mm，所述第三透镜的焦距是4.49mm，所述第四透镜的焦距是6.80mm，所述第五透镜的焦距是-3.02mm。

实用新型的效果

根据本实用新型，能够有效地使光学透镜系统整体小型化，降低光学透镜系统的误差灵敏度，获得高分辨率，从而能够提供一种高性能且小型化的光学透镜系统。

附图说明

图1是表示本实用新型的一个实施方式所涉及的光学透镜系统的截面结构的图。

图2是表示本实用新型的一个实施方式所涉及的光学透镜系统的光路图。

图3是表示由本实施方式的光学透镜系统得到的像场弯曲和失真的图。

图4是表示由本实施方式的光学透镜系统得到的相对照度图。

图5是表示本实施方式的光学透镜系统的瞳孔半径0.799mm时的纵向像差图。

图6是表示本实施方式的光学透镜系统在25℃时的MTF的峰位置的图。

图7是表示本实施方式的光学透镜系统在25℃时两种频率下的MTF的峰位置的对比图。

图8是表示本实施方式的光学透镜系统在-20℃时的MTF的峰位置的图。

图9是表示本实施方式的光学透镜系统在-20℃时两种频率下的的MTF 的峰位置的对比图。

图10是表示本实施方式的光学透镜系统在85℃时的MTF的峰位置的图。

图11是表示本实施方式的光学透镜系统在85℃时两种频率下的的MTF 的峰位置的对比图。

附图标记说明

L1～L5：透镜；S：光圈；1：光学透镜系统；F：电子感光元件。

具体实施方式

以下，针对本实用新型的实施方式所涉及的光学透镜系统，使用附图来说明采用这种结构的理由和作用。此外，本实用新型并不限定于以下的实施方式。

图1是表示本实施方式所涉及的光学透镜系统1的截面结构的图。图2是该光学透镜系统1的光路图。

本实施方式所涉及的光学透镜系统1从物体侧起依次包括具有负折射力且物体侧面为凸面的第一透镜L1、具有正折射力的第二透镜L2、具有正折射力的第三透镜L3、第四透镜L4以及像侧面为凹面且物体侧面和像侧面均为非球面且像侧面设置有至少一个反曲点的第五透镜L5。

首先，为了构成小型且具有良好的光学性能的光学透镜系统，在最靠近物体侧的位置配置了具有负折射力的第一透镜L1。由此，提供光学透镜系统的负折射力，有助于缩短该光学透镜系统的总长度。

而且，在第一透镜L1的像侧配置有具有正折射力的第二透镜L2。通过这样配置，能够有效地对具有负折射力的第一透镜所产生的像差进行校正，并且有利于校正光学透镜系统的色差。

在第二透镜L2的像侧配置有具有正折射力的第三透镜L3。通过第三透镜 L3的正折射力，能够有效地分配第一透镜L1的折射力，以降低光学透镜系统的误差灵敏度。

第三透镜L3的像侧配置了第四透镜L4以及像侧面为凹面且物体侧面和像侧面均为非球面且像侧面设置有至少一个反曲点的第五透镜L5。通过使第五透镜L5的像侧面为凹面，能够使光学透镜系统的主点(Principal Point)更远离成像面，有利于缩短光学透镜系统的光学总长度，以实现镜头的小型化。另外，通过在第五透镜L5的像侧面上设置有反曲点，能够更加有效地压制离轴视场的光线入射到感光元件的角度，并且能够进一步校正离轴视场的像差。

如图1所示，第一透镜L1是物体侧面为凸面，像侧面为凹面的新月形透镜。当第一透镜L1为这种凸凹的新月形透镜时，有利于校正光学透镜系统的像散(Astigmatism)。另外，第一透镜L1也可以为双凸透镜。当第一透镜L1为双凸透镜时，能够有效地加强第一透镜L1的折射力配置，从而使得光学透镜系统的总长度变得更短。

如图1所示，第二透镜L2的物体侧面为凸面，像侧面为凹面。通过使第二透镜L2的像侧面为凹面，能够有效地增大光学透镜系统的后焦距，以确保光学透镜系统有足够的后焦距来放置其它构件。另外，通过进行第二透镜L2 的物体侧面为凸面且像侧面为凹面这样的设定，能够有效地校正光学透镜系统的匹兹凡和(PetzvalSum)，并且能够增大光学透镜系统的后焦距，以确保光学透镜系统有足够的后焦距来放置其它构件，因此该设定是优选的。另外，第二透镜L2也可以是其它形状的具有正折射力的透镜。

如图1所示，第四透镜L4的物体侧面为凹面，像侧面为凸面。如果设为第四透镜L4的物体侧面为凹面且像侧面为凸面，则对于校正光学透镜系统的像散(Astigmatism)较为有利。

如图1所示，第三透镜L3的物体侧面为凹面，像侧面为凸面。通过将第三透镜L3设为物体侧面为凹面、像侧面为凸面，能够有助于加强第三透镜L3 的正折射力，有利于分配第二透镜L2的折射力，进一步缩短光学透镜系统的光学总长度，且降低光学透镜系统的误差灵敏度。

如图1所示，第四透镜L4具有正折射力，第五透镜L5具有负折射力。在该情况下，形成一正、一负的望远(Telephoto)结构，有利于缩短光学透镜系统的后焦距，以降低该光学透镜系统的光学总长度。另外，第四透镜L4以及第五透镜L5的折射力并不限定于此，可以为正折射力或负折射力的透镜。例如，当第四透镜L4具有负折射力且第五透镜L5具有正折射力时，能够有效地校正慧差，同时避免其它像差的过度增大。当第四透镜L4且第五透镜L5均具有负折射力时，能够使光学透镜系统的主点远离成像面，能够更加有效地缩短光学透镜系统的光学总长度。

另外，也可以如图1所示那样在第二透镜L2与第三透镜L3之间设置有光圈S。这样，借由第二透镜L2提供正折射力，并且将光圈S置于接近光学透镜系统1的被摄物侧，能够有效地缩短光学透镜系统1的光学总长度。另外，这样的配置能够使光学透镜系统1的出射光瞳(ExitPupil)远离成像面，因此，有效地匹配扫描成像器(sensorCRA)。另一方面，当将光圈S置于接近第三透镜L3处时，有利于广视场角的特性，有助于对畸变(Distortion)及倍率色像差 (Chromatic Aberration of Magnification)的校正。这样的配置可以有效地降低系统的误差灵敏度。另外，也可以将光圈S设置于被摄物与第三透镜L3之间，以在远心特性与广视场角之间取得平衡。

另外，也可以在成像面处设置电子感光元件F，以进行被摄物的成像。并且，光学透镜系统1满足以下的条件式(1)和(2)。

1.5＜|f1/f|＜2.10 (1)

0.6＜SL/TTL＜0.8 (2)

其中，f为所述光学透镜系统整体的焦距，f1为所述第一透镜的焦距，SL 为所述光圈与所述电子感光元件之间在所述光学透镜系统的光轴上的距离，TTL为所述第一透镜的物体侧面与所述电子感光元件之间在所述光轴上的距离。

另外，由于玻璃比塑胶成本要高，因此从成本考虑，光学透镜系统的透镜通常采用塑胶材料。然而，如果光学透镜系统的透镜全部是塑胶透镜的话，焦点位置会因温度变化而变化。以常温25℃为基准，在-20℃～85℃时焦点位置会发生30μ～40μ程度的变化。虽然能够通过自动调焦来校正焦点位置的变化，但是自动调焦会导致成本上涨，特别是在存在振动大的无人机用透镜的情况下自动调焦会因其振动而不稳定，导致焦点位置不正确。

因此，在本实施方式中，优选使第一透镜L1、第二透镜L2、第四透镜 L4以及第五透镜L5为塑胶透镜，第三透镜L3为玻璃透镜。图6～11示出了本实施方式的光学透镜系统的由温度导致的MTF的峰位置变化。以图25℃为基准，如图8所示，-20℃时的后焦偏移量为0.004mm，如图10所示，85℃时的后焦偏移量为0.003mm，由此可知，由温度导致的MTF的峰位置变化相比于现有技术非常少，大约为3μ～4μ的程度。

通过使构成本实施方式的光学透镜系统的透镜中的、特别是作为焦度强的凸透镜的第三透镜L3由玻璃透镜构成，能够得到即使存在温度变化、焦点位置也变化极少的光学透镜系统。并且，通过使第一透镜L1、第二透镜L2、第四透镜L4以及第五透镜L5为塑胶透镜，能够节约成本。

根据本实用新型，能够有效地使光学透镜系统整体小型化，降低光学透镜系统的误差灵敏度，获得高分辨率，从而能够提供一种高性能且小型化的光学透镜系统。

图3的左侧图表示由本实施方式的光学透镜系统得到的像场弯曲，右侧图表示由本实施方式的光学透镜系统得到的失真。图4表示由本实施方式的光学透镜系统得到的相对照度。图5是表示本实施方式的光学透镜系统的瞳孔半径0.799mm时的纵向像差图。

以下示出上述实施方式的数值数据。记号R为各透镜面的曲率半径，记号D为各透镜的中心厚度，记号Nd为各透镜的针对d线的折射率，记号Vd为各透镜的阿贝数。

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