一种具有大光圈的光学系统技术方案

本申请提供一种具有大光圈的光学系统，涉及光学系统的技术领域。该光学系统包括：从物方到像方依次同轴设置的第一透镜、第二透镜和第三透镜，其中，所述第一透镜和第三透镜为折射透镜，所述第二透镜为超透镜；以及光阑，所述光阑设置在：从所述第一透镜的像侧表面到所述第二透镜的物侧表面之间的任意位置，或者，设置在从所述第二透镜的像侧表面到所述第三透镜的物侧表面之间的任意位置。该光学系统取得了F数和超透镜口径的良好折中。了F数和超透镜口径的良好折中。了F数和超透镜口径的良好折中。

【技术实现步骤摘要】
一种具有大光圈的光学系统


[0001]本申请涉及光学系统的
，具体地，本申请涉及一种具有大光圈的光学系统。

技术介绍

[0002]超透镜是一种超表面，超表面为一层亚波长的人工纳米结构膜，可通过其上设置的纳米结构单元来对入射光的振幅、相位和偏振进行调制。超透镜相较于传统的折射透镜具有重量轻、厚度薄、结构及工艺简单、成本低及量产一致性高等优点。随着超透镜技术的发展，在光学系统设计的
中逐渐形成了超透镜与传统折射透镜进行混合设计的趋势。
[0003]然而，现有技术中的超透镜的焦距与其口径正相关。超透镜的口径越大，其焦距越小，对光线的会聚能力越弱，超透镜在光学系统中所起的作用越小。而为了增加超透镜在光学系统中的权重而减小超透镜的口径又会使得光学系统的F数增加。在光学领域中，光学镜头的光圈数(F数)表征着该系统的进光量大小，F数越小则系统的进光量越多，成像画面越亮；反之，系统的进光量越少，成像画面越暗。因此，F数较小的光学镜头有利于提高成像质量。通常，在保持焦距不变的情况下，为了保持小F数，需要增加入瞳直径(即镜片尺寸)。
[0004]为了促进超透镜的推广应用，解决光学系统的小F数与超透镜小口径之间的矛盾刻不容缓。

技术实现思路

[0005]为了解决现有技术中的光学系统的小F数与超透镜小口径矛盾的问题，本申请第一方面提供了一种具有大光圈的光学系统。该光学系统包括：
[0006]从物方到像方依次同轴设置的第一透镜、第二透镜和第三透镜，其中，第一透镜和第三透镜为折射透镜，第二透镜为超透镜；以及
[0007]光阑，光阑设置在第一透镜的像侧表面与第二透镜的物侧表面之间的任意位置，或者设置在第二透镜的像侧表面与第三透镜的物侧表面之间的任意位置，以保持小F数的同时减小光学系统的口径。
[0008]可选地，第一透镜物侧表面为凸面，像侧表面为凹面；
[0009]第三透镜像侧表面为凸面，物侧表面为凹面。
[0010]可选地，光学系统满足：
[0011][0012]f1‑
d>0；
[0013]d＝CT1+d1；
[0014]其中，f1为第一透镜的焦距，d为第一透镜的物侧表面与第二透镜的物侧表面之间的距离，CT1为第一透镜的中心厚度，d1为所述第一透镜的像侧表面与第二透镜的物侧表面
的距离。
[0015]可选地，光阑设置在第二透镜的物侧表面上或第二透镜的像侧表面上。
[0016]可选地，光学系统还满足：
[0017][0018]其中，f1为第一透镜的焦距，f
m
为第二透镜的焦距，f3为第三透镜的焦距。
[0019]可选地，光学系统还满足：
[0020][0021]其中，f
m
为第二透镜的焦距，D
m
为第二透镜的有效口径。
[0022]可选地，光学系统还满足：
[0023][0024]其中，D
m
为第二透镜的有效口径，D为光学系统的入瞳直径。
[0025]可选地，所述光学系统还满足：
[0026]5.4<D
m
*F#<12.1
[0027]其中，D
m
为所述第二透镜的有效口径，F#为所述光学系统的F数。
[0028]可选地，所述光学系统还满足：
[0029]6.46<D
m
*F#≤10
[0030]其中，D
m
为所述第二透镜的有效口径，F#为所述光学系统的F数。
[0031]可选地，第二透镜包括纳米结构和基底，纳米结构位于基底的朝向物方的一侧。
[0032]本申请中的技术方案能够通过对光阑和超透镜相对位置的设计保证了足够大的入瞳直径，以至于保证了第一透镜能够提供足够的放大倍数，使得系统的进光量增加，从而能够减小光阑尺寸，缩小了超透镜的口径，降低了整个光学系统的加工难度。
[0033]此外，由于超透镜口径的缩小使得超透镜能够在系统中提供更大的光焦度来释放更多的性能。
附图说明
[0034]所包括的附图用于提供本申请的进一步理解，并且被并入本说明书中构成本说明书的一部分。附图示出了本申请的实施方式，连同下面的描述一起用于说明本申请的原理。
[0035]图1示出了本申请实施例提供的一种可选的具有大光圈的光学系统结构示意图；
[0036]图2示出了本申请实施例1提供的一种具有大光圈的光学系统结构示意图；
[0037]图3示出了本申请实施例1提供的具有大光圈的光学系统的调制传递函数图；
[0038]图4示出了本申请实施例2提供的一种具有大光圈的光学系统结构示意图；
[0039]图5示出了本申请实施例2提供的具有大光圈的光学系统的调制传递函数图；
[0040]图6示出了本申请实施例3提供的一种具有大光圈的光学系统结构示意图；
[0041]图7示出了本申请实施例3提供的具有大光圈的光学系统的调制传递函数图；
[0042]图8示出了本申请实施例4提供的一种具有大光圈的光学系统结构示意图；
[0043]图9示出了本申请实施例4提供的具有大光圈的光学系统的调制传递函数图。
[0044]图中附图标记分别表示：
[0045]1：第一透镜；2：第二透镜；201：纳米结构；202：基底；3：第三透镜；4：像面；5：光阑；6：滤光片。
具体实施方式
[0046]现将在下文中参照附图更全面地描述本申请，在附图中示出了各实施方式。然而，本申请可以以许多不同的方式实施，并且不应被解释为限于本文阐述的实施方式。相反，这些实施方式被提供使得本申请将是详尽的和完整的，并且将向本领域技术人员全面传达本申请的范围。通篇相同的附图标记表示相同的部件。再者，在附图中，为了清楚地说明，部件的厚度、比率和尺寸被放大。
[0047]本文使用的术语仅用于描述具体实施方式的目的，而非旨在成为限制。除非上下文清楚地另有所指，否则如本文使用的“一”、“一个”、“该”和“至少之一”并非表示对数量的限制，而是旨在包括单数和复数二者。例如，除非上下文清楚地另有所指，否则“一个部件”的含义与“至少一个部件”相同。“至少之一”不应被解释为限制于数量“一”。“或”意指“和/或”。术语“和/或”包括相关联的列出项中的一个或更多个的任何和全部组合。
[0048]除非另有限定，否则本文使用的所有术语，包括技术术语和科学术语，具有与本领域技术人员所通常理解的含义相同的含义。如共同使用的词典中限定的术语应被解释为具有与相关的技术上下文中的含义相同的含义，并且除非在说明书中明确限定，否则不在理想化的或者过于正式的意义上将这些术语解释为具有正式的含义。
[0049]“包括”或“包含”的含义指明了性质、数量、步骤、操作、部件、部件或它们的组合，但是并未排除其他的性质、数量、步骤、操作、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有大光圈的光学系统，其特征在于，所述光学系统包括：从物方到像方依次同轴设置的第一透镜(1)、第二透镜(2)和第三透镜(3)，其中，所述第一透镜(1)和第三透镜(3)为折射透镜，所述第二透镜(2)为超透镜；以及光阑(5)，所述光阑(5)设置在：从所述第一透镜(1)的像侧表面到所述第二透镜(2)的物侧表面之间的任意位置，或者，设置在从所述第二透镜(2)的像侧表面到所述第三透镜(3)的物侧表面之间的任意位置。2.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述第一透镜(1)的物侧表面为凸面，像侧表面为凹面；所述第三透镜(3)的像侧表面为凸面，物侧表面为凹面。3.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统满足：f1‑
d>0；d＝CT1+d1；其中，f1为所述第一透镜(1)的焦距，d为所述第一透镜(1)的物侧表面与所述第二透镜(2)的物侧表面之间的距离，CT1为所述第一透镜(1)的中心厚度，d1为所述第一透镜(1)的像侧表面与所述第二透镜(2)的物侧表面的间距。4.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光阑(5)设置在所述第二透镜的物侧表面上或所述第二透镜的像侧表面上。5.根据权利要求1至4中任一所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统满足：其中，f1为所述第一透镜(1)的焦距，f

【专利技术属性】
技术研发人员：赵小波，郝成龙，谭凤泽，朱健，
申请(专利权)人：深圳迈塔兰斯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：