CN111929812A - 光学系统、摄像模组和电子设备 - Google Patents
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Abstract
一种光学系统、摄像模组和电子设备，光学系统从物侧至像侧依次包括：第一透镜，具有负曲折力，第一透镜的物侧面于近光轴处为凸面，第一透镜的像侧面于近光轴处为凹面；第二透镜，具有正曲折力，第二透镜的物侧面为平面；第三透镜，具有正曲折力；第四透镜，具有负曲折力；第五透镜，具有正曲折力；第六透镜，具有正曲折力。通过合理配置第一透镜至第六透镜的面型和曲折力，使得光学系统具有较大的视场角，有利于光学系统满足较大角度范围内清晰成像的设计要求，有利于实时准确的判断大角度范围的驾驶环境的安全性。同时，第二透镜的物侧面为平面，降低所述第二透镜的组装偏心敏感度，进而提升组装良率，降低生产成本。
Description
技术领域
本发明属于光学成像领域，尤其涉及一种光学系统以及具有该光学系统的摄像模组和电子设备。
背景技术
随着车载行业的发展，前视、自动巡航、行车记录仪、倒车影像等车载用摄像头的技术要求越来越高。前视摄像头就是装在车前方的车载摄像头，可作为高级驾驶员辅助系统中的摄像头分析视频内容，提供车道偏离警告(Lane Departure Warning，LDW)、自动车道保持辅助(Lane Keep Assistance，LKA)和远光灯/近光灯控制和交通标志识别(TrafficSign Recognition，TSR)等服务。在停车入位时开启，可以很直观的看到车前面的障碍物，使得停车入位更方便。当汽车在通过特殊地方(如路障，停车场等)时打开前视摄像头，可对驾驶环境作出判断并反馈汽车中央系统，以便于作出正确的指令避免驾驶事故的发生。
但现有的前视摄像镜头难以满足大角度范围的清晰成像，而不能实时准确的判断大角度范围的障碍做出规避，而导致驾驶风险的存在。
发明内容
本发明的目的是提供一种光学系统、摄像模组和电子设备，能够满足较大角度范围内清晰成像的设计要求。
为实现本发明的目的，本发明提供了如下的技术方案：
第一方面，本发明提供了一种光学系统，光学系统从物侧至像侧依次包括：第一透镜，具有负曲折力，所述第一透镜的物侧面于近光轴处为凸面，所述第一透镜的像侧面于近光轴处为凹面；第二透镜，具有正曲折力，所述第二透镜的物侧面为平面；第三透镜，具有正曲折力；第四透镜，具有负曲折力；第五透镜，具有正曲折力；第六透镜，具有正曲折力。通过合理配置第一透镜至第六透镜的面型和曲折力，使得光学系统具有较大的视场角，有利于光学系统满足较大角度范围内清晰成像的设计要求，有利于实时准确的判断大角度范围的驾驶环境的安全性。同时，第二透镜的物侧面为平面，降低所述第二透镜的组装偏心敏感度，进而提升组装良率，降低生产成本。
一种实施方式中，所述第四透镜的像侧面为凹面，所述第五透镜的物侧面与像侧面均为凸面，且所述第四透镜的像侧面与所述第五透镜的物侧面胶合形成组合透镜。通过合理配置第四透镜和第五透镜的面型，并将第四透镜和第五透镜胶合成组合透镜，有利于降低光学系统的组装敏感度，从而解决透镜工艺制作及镜头组装问题，提高良率。
一种实施方式中，所述光学系统满足条件式：-4<f1/SAGs2<-3；其中，SAGs2为所述第一透镜的像侧面光学有效径边缘处的矢高，f1为所述第一透镜的有效焦距。可以理解的是，远距离也可能存在障碍或突发事故等而需要预警驾驶人员，因此提升中心视场的分辨率也是必要的降低驾驶风险的手段。通过设置f1/SAGs2的取值在-4和-3之间，合理设计第一透镜像侧面形状，有利于优化光学系统不同视场的像素密度分配，在不影响边缘视场的像素分辨率的同时，提高中心视场的像素密度，实现中心视场高分辨率的目的，有利于实时准确的判断前方远处的驾驶环境的安全性。可以理解的是，f1/SAGs2的取值低于-4时，第一透镜像侧面过于弯曲，镜片加工难度大，不利镜片的工艺生产；f1/SAGs2的取值高于-3时，则第一透镜的有效焦距较大，导致第一透镜曲折力不足，不利于扩大所述光学系统的视场角范围。
一种实施方式中，所述光学系统满足条件式：2<f2/f<3.3；其中，f2为所述第二透镜的有效焦距，f为所述光学系统的有效焦距。通过满足f2/f在2和3.3之间，第二透镜为正透镜，为系统提供正的曲折力，有利于收缩光线宽度，使大角度光线经第一透镜折射后摄入的光线收缩，同时有利于校正大角度光线射入第一透镜差生的像差，从而提升光学系统解像力。可以理解的是，f2/f的取值低于2或者高于3.3时，不利于校正光学系统的像差，从而降低了成像品质。
一种实施方式中，所述光学系统满足条件式：10<f45/(CT5-CT4)<26；其中，f45为所述第四透镜和所述第五透镜的组合有效焦距，CT5为所述第五透镜于光轴上的厚度，CT4为所述第四透镜于光轴上的厚度。通过满足f45/(CT5-CT4)的取值在10和26之间，使所述具有正曲折力的第五透镜和具有负曲折力的第四透镜能够得到合理的搭配，从而进行像差的相互校正，有利于第四透镜与第五透镜为光学系统提供最小的像差贡献比。可以理解的是，f45/(CT5-CT4)的取值低于10时，第四透镜与第五透镜中心厚度差异过大，不利于胶合工艺，且在温差较大的环境下，因厚度差异而产生的冷热变形量差异较大，易产生胶裂或脱胶等现象；f45/(CT5-CT4)的取值高于26时，第四透镜与第五透镜的组合有效焦距过大，则组合透镜易产生较严重的像散现象，不利于提升光学系统的成像品质。
一种实施方式中，所述光学系统满足条件式：EDs9/SAGs9>4.9；其中，SAGs9为所述第四透镜像侧面与所述第五透镜物侧面光学有效径边缘处的矢高，EDs9为所述第四透镜像侧面与所述第五透镜物侧面的光学有效径。通过满足EDs9/SAGs9的取值高于4.9，有利于控制组合透镜胶合面的弯曲程度，降低组合透镜的组装偏心敏感度，从而有利于提升良率。可以理解的是，EDs9/SAGs9的取值低于4.9时，胶合面过于弯曲，不利于胶合工艺，两透镜之间的相对偏心的风险增加；同时还会增加组合透镜的组装偏心敏感度，不利于提升良率。
一种实施方式中，所述光学系统满足条件式：1.5<2*Y/EPD<2.0；其中，Y为所述光学系统成像面的最大像高的一半，EPD为所述光学系统的入瞳直径。通过满足2*Y/EPD的取值在1.5和2.0之间，光学系统在满足大像面，高品质成像的同时，控制所述光学系统入瞳直径的大小，保证所述光学系统成像面亮度的提升。可以理解的是，2*Y/EPD的取值高于2.0时，入瞳直径较小，造成光亮不足，无法满足高清晰拍摄；2*Y/EPD的取值低于1.5时，光学系统成像面尺寸过小，无法获得足够的物空间信息。
一种实施方式中，所述光学系统满足条件式：4.2<TTL/f<5.3；其中，TTL为所述第一透镜物侧面至成像面于光轴上的距离，f为所述光学系统的有效焦距。通过满足TTL/f的取值在4.2和5.3之间，在满足光学系统具有较大的视场角范围的同时，控制所述光学系统的总长，以便于光学系统实现小型化。TTL/f高于5.3时，光学系统的总长过长，不利于小型化；TTL/f低于4.2时，光学系统的有效焦距过长，光学系统的视场角范围过小，无法获得足够的物空间信息。
第二方面，本发明还提供了一种摄像模组，摄像模组包括镜筒、感光元件和第一方面任一项实施方式所述的光学系统，所述光学系统的所述第一透镜至所述第六透镜安装在所述镜筒内，所述感光元件设置在所述光学系统的像侧。通过在摄像模组中加入本发明提供的光学系统，摄像模组能够在较大角度范围内清晰成像，有利于实时准确的判断大角度范围的驾驶环境的安全性。
一种实施方式中，所述光学系统满足条件式：Y10/(FOV10*P)≥26deg-1；其中，Y10为所述光学系统于10°视场角所对应的的像高的一半，FOV10为所述光学系统的10°视场角，P为所述感光元件上单位像素的尺寸。具体的，本实施例中的FOV10的数值为10°，P的数值为0.003mm。通过满足Y10/(FOV10*P)的取值高于26deg-1，优化光学系统中心视场范围内每度视场角的像素数分配，可以保证中心视场范围内有足够高的像素和成像解析能力，从而将视场中心范围内的重要信息清晰地凸显出来，同时也能将小视场长焦的特性体现出来，将远距离拍摄细节清晰呈现出来，以便于对远处的障碍或突发事故进行预警。
一种实施方式中，20deg-1≤(Y50-Y10)/[(1/2)*(FOV50-FOV10)*P]≤26deg-1；其中，Y50为所述光学系统于50°视场角所对应的像高的一半，Y10为所述光学系统10°视场角所对应的像高的一半，FOV50为所述光学系统的50°视场角，FOV10为所述光学系统的10°视场角，P为所述感光元件上单位像素的尺寸。具体的，本实施例中的FOV50的数值为50°，FOV10的数值为10°，P的数值为0.003mm。通过满足(Y50-Y10)/[(1/2)*(FOV50-FOV10)*P]的取值在20deg-1和26deg-1之间，从而控制光学系统靠近中心视场范围的每度视场角的像素数分配，可以保证靠近中心视场范围有足够高的像素和成像解析能力，从而将靠近视场中心范围的重要信息清晰地凸显出来，以便于摄像模组提供更好的视觉效果。
一种实施方式中，所述光学系统满足条件式：9deg-1≤(Y-Y50)/[(1/2)*(FOV-FOV50)*P]≤20deg-1；其中，Y为所述光学系统成像面的最大像高的一半，Y50为所述光学系统于50°视场角所对应的像高的一半，FOV为所述光学系统的最大视场角，FOV50为所述光学系统的50°视场角，P为感光元件上单位像素的尺寸。具体的，本实施例中的FOV50的数值为50°。通过满足(Y-Y50)/(FOV100*P)的取值在9deg-1和20deg-1之间，从而控制光学系统边缘视场范围内每度视场角的像素数分配，可以保证边缘视场的像素和成像解析能力，从而保证大角度边缘视场同样可以清晰成像，将大视场拍摄范围广的特性体现出来，以便于摄像模组提供更好的视觉效果。
第三方面，本发明还提供了一种电子设备，电子设备包括壳体和第二方面任一项实施方式所述的摄像模组，所述摄像模组设于所述壳体内。通过在电子设备中加入本发明提供的光学系统，电子设备能够在较大角度范围内清晰成像，有利于实时准确的判断大角度范围的驾驶环境的安全性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1a是第一实施例的光学系统的结构示意图；
图1b是第一实施例的纵向球差曲线、像散曲线和畸变曲线；
图2a是第二实施例的光学系统的结构示意图；
图2b是第二实施例的纵向球差曲线、像散曲线和畸变曲线；
图3a是第三实施例的光学系统的结构示意图；
图3b是第三实施例的纵向球差曲线、像散曲线和畸变曲线；
图4a是第四实施例的光学系统的结构示意图；
图4b是第四实施例的纵向球差曲线、像散曲线和畸变曲线；
图5a是第五实施例的光学系统的结构示意图；
图5b是第五实施例的纵向球差曲线、像散曲线和畸变曲线。
具体实施方式
下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，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方式，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供了一种电子设备，电子设备包括壳体和本发明实施例提供的摄像模组，摄像模组设于壳体内。该电子设备可以为智能手机、个人数字助理(PDA)、平板电脑、智能手表、无人机、电子书籍阅读器、行车记录仪、可穿戴装置和监控安防设备等。优选应用于高级驾驶员辅助系统。通过在电子设备中加入本发明提供的光学系统，电子设备能够在较大角度范围内清晰成像，有利于实时准确的判断大角度范围的驾驶环境的安全性。
本发明实施例还提供了一种摄像模组，摄像模组包括镜筒、感光元件和本发明实施例提供的光学系统，光学系统的第一透镜至第六透镜安装在镜筒内，感光元件设置在光学系统的像侧，用于将穿过第一透镜至第六透镜入射到感光元件上的物的光线转换成图像的电信号。感光元件可以为互补金属氧化物半导体(Complementary Metal OxideSemiconductor，CMOS)或电荷耦合器件(Charge-coupled Device，CCD)。该摄像模组可以是数码相机的独立的镜头，也可以是集成在如智能手机等电子设备上的成像模块，优选为高级驾驶员辅助系统和监控安防设备中的前视摄像头。通过在摄像模组中加入本发明提供的光学系统，摄像模组能够在较大角度范围内清晰成像，有利于实时准确的判断大角度范围的驾驶环境的安全性。
一种实施方式中，所述光学系统满足条件式：Y10/(FOV10*P)≥26deg-1；其中，Y10为所述光学系统于10°视场角所对应的的像高的一半，FOV10为所述光学系统的10°视场角，P为感光元件上单位像素的尺寸。具体的，本实施例中的FOV10的数值为10°，P的数值为0.003mm。通过满足Y10/(FOV10*P)的取值高于26deg-1，优化光学系统中心视场范围内每度视场角的像素数分配，可以保证中心视场范围内有足够高的像素和成像解析能力，从而将视场中心范围内的重要信息清晰地凸显出来，同时也能将小视场长焦的特性体现出来，将远距离拍摄细节清晰呈现出来，以便于对远处的障碍或突发事故进行预警。具体的，Y10/(FOV10*P)的值可以为26deg-1、28deg-1、30deg-1、36deg-1、48deg-1、65deg-1等。
一种实施方式中，所述光学系统满足条件式：20deg-1≤(Y50-Y10)/[(1/2)*(FOV50-FOV10)*P]≤26deg-1；其中，Y50为所述光学系统于50°视场角所对应的像高的一半，Y10为所述光学系统10°视场角所对应的像高的一半，FOV50为所述光学系统的50°视场角，FOV10为所述光学系统的10°视场角，P为感光元件上单位像素的尺寸。具体的，本实施例中的FOV50的数值为50°，FOV10的数值为10°，P的数值为0.003mm。通过满足(Y50-Y10)/[(1/2)*(FOV50-FOV10)*P]的取值在20deg-1和26deg-1之间，从而控制光学系统靠近中心视场范围的每度视场角的像素数分配，可以保证靠近中心视场范围有足够高的像素和成像解析能力，从而将靠近视场中心范围的重要信息清晰地凸显出来，以便于摄像模组提供更好的视觉效果。具体的，(Y50-Y10)/[(1/2)*(FOV50-FOV10)*P]的值可以为20deg-1、20.5deg-1、21deg-1、22deg-1、23.5deg-1、24.6deg-1、25.2deg-1、26deg-1等。
一种实施方式中，所述光学系统满足条件式：9deg-1≤(Y-Y50)/[(1/2)*(FOV-FOV50)*P]≤20deg-1；其中，Y为所述光学系统成像面的最大像高的一半，Y50为所述光学系统于50°视场角所对应的像高的一半，FOV为所述光学系统的最大视场角，FOV50为所述光学系统的50°视场角，P为感光元件上单位像素的尺寸。具体的，本实施例中的FOV50的数值为50°。通过满足(Y-Y50)/(FOV100*P)的取值在9deg-1和20deg-1之间，从而控制光学系统边缘视场范围内每度视场角的像素数分配，可以保证边缘视场的像素和成像解析能力，从而保证大角度边缘视场同样可以清晰成像，将大视场拍摄范围广的特性体现出来，以便于摄像模组提供更好的视觉效果。具体的，(Y-Y50)/[(1/2)*(FOV-FOV50)*P]的值可以为9deg-1、11deg-1、13deg-1、16deg-1、18deg-1、20deg-1等。
本发明实施例提供了一种光学系统，光学系统从物侧至像侧依次包括第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜和第六透镜。
第一透镜具有负曲折力，所述第一透镜的物侧面于近光轴处为凸面，所述第一透镜的像侧面于近光轴处为凹面；
第二透镜，具有正曲折力，所述第二透镜的物侧面为平面；
第三透镜，具有正曲折力；
第四透镜，具有负曲折力；
第五透镜，具有正曲折力；
第六透镜，具有正曲折力。
通过合理配置第一透镜至第六透镜的面型和曲折力，使得光学系统具有较大的视场角，有利于光学系统满足较大角度范围内清晰成像的设计要求，有利于实时准确的判断大角度范围的驾驶环境的安全性。同时，第二透镜的物侧面为平面，降低所述第二透镜的组装偏心敏感度，进而提升组装良率，降低生产成本。
一种实施方式中，所述第四透镜的像侧面为凹面，所述第五透镜的物侧面与像侧面均为凸面，且所述第四透镜的像侧面与所述第五透镜的物侧面胶合形成组合透镜。通过合理配置第四透镜和第五透镜的面型，并将第四透镜和第五透镜胶合成组合透镜，有利于降低光学系统的组装敏感度，从而解决透镜工艺制作及镜头组装问题，提高良率。
一种实施方式中，所述光学系统满足条件式：-4<f1/SAGs2<-3；其中，SAGs2为所述第一透镜的像侧面光学有效径边缘处的矢高，f1为所述第一透镜的有效焦距。可以理解的是，远距离也可能存在障碍或突发事故等而需要预警驾驶人员，因此提升中心视场的分辨率也是必要的降低驾驶风险的手段。通过设置f1/SAGs2的取值在-4和-3之间，合理设计第一透镜像侧面形状，有利于优化光学系统不同视场的像素密度分配，在不影响边缘视场的像素分辨率的同时，提高中心视场的像素密度，实现中心视场高分辨率的目的，有利于实时准确的判断前方远处的驾驶环境的安全性。可以理解的是，f1/SAGs2的取值低于-4时，第一透镜像侧面过于弯曲，镜片加工难度大，不利镜片的工艺生产；f1/SAGs2的取值高于-3时，则第一透镜的有效焦距较大，导致第一透镜曲折力不足，不利于扩大所述光学系统的视场角范围。具体的，f1/SAGs2的值可以为-3.9、-3.8、-3.7、-3.5、-3.2、-3.0等。
一种实施方式中，所述光学系统满足条件式：2<f2/f<3.3；其中，f2为所述第二透镜的有效焦距，f为所述光学系统的有效焦距。通过满足f2/f在2和3.3之间，第二透镜为正透镜，为系统提供正的曲折力，有利于收缩光线宽度，使大角度光线经第一透镜折射后摄入的光线收缩，同时有利于校正大角度光线射入第一透镜差生的像差，从而提升光学系统解像力。可以理解的是，f2/f的取值低于2或者高于3.3时，不利于校正光学系统的像差，从而降低了成像品质。具体的，f2/f的值可以为2、2.3、2.5、2.9、3.3等。
一种实施方式中，所述光学系统满足条件式：10<f45/(CT5-CT4)<26；其中，f45为所述第四透镜和所述第五透镜的组合有效焦距，CT5为所述第五透镜于光轴上的厚度，CT4为所述第四透镜于光轴上的厚度。通过满足f45/(CT5-CT4)的取值在10和26之间，使所述具有正曲折力的第五透镜和具有负曲折力的第四透镜能够得到合理的搭配，从而进行像差的相互校正，有利于第四透镜与第五透镜为光学系统提供最小的像差贡献比。可以理解的是，f45/(CT5-CT4)的取值低于10时，第四透镜与第五透镜中心厚度差异过大，不利于胶合工艺，且在温差较大的环境下，因厚度差异而产生的冷热变形量差异较大，易产生胶裂或脱胶等现象；f45/(CT5-CT4)的取值高于26时，第四透镜与第五透镜的组合有效焦距过大，则组合透镜易产生较严重的像散现象，不利于提升光学系统的成像品质。具体的，f45/(CT5-CT4)的取值可以为10、13、16、20、26等。
一种实施方式中，所述光学系统满足条件式：EDs9/SAGs9>4.9；其中，SAGs9为所述第四透镜像侧面与所述第五透镜物侧面光学有效径边缘处的矢高，EDs9为所述第四透镜像侧面与所述第五透镜物侧面的光学有效径。通过满足EDs9/SAGs9的取值高于4.9，有利于控制组合透镜胶合面的弯曲程度，降低组合透镜的组装偏心敏感度，从而有利于提升良率。可以理解的是，EDs9/SAGs9的取值低于4.9时，胶合面过于弯曲，不利于胶合工艺，两透镜之间的相对偏心的风险增加；同时还会增加组合透镜的组装偏心敏感度，不利于提升良率。具体的，EDs9/SAGs9的值可以为4.9、5.2、5.9、6.2、7、9.2等。
一种实施方式中，所述光学系统满足条件式：1.5<2*Y/EPD<2.0；其中，Y为所述光学系统成像面的最大像高的一半，EPD为所述光学系统的入瞳直径。通过满足2*Y/EPD的取值在1.5和2.0之间，光学系统在满足大像面，高品质成像的同时，控制所述光学系统入瞳直径的大小，保证所述光学系统成像面亮度的提升。可以理解的是，2*Y/EPD的取值高于2.0时，入瞳直径较小，造成光亮不足，无法满足高清晰拍摄；2*Y/EPD的取值低于1.5时，光学系统成像面尺寸过小，无法获得足够的物空间信息。具体的，2*Y/EPD的值可以为1.5、1.6、1.7、1.8、1.9、2.0等。
一种实施方式中，所述光学系统满足条件式：4.2<TTL/f<5.3；其中，TTL为所述第一透镜物侧面至成像面于光轴上的距离，f为所述光学系统的有效焦距。通过满足TTL/f的取值在4.2和5.3之间，在满足光学系统具有较大的视场角范围的同时，控制所述光学系统的总长，以便于光学系统实现小型化。TTL/f高于5.3时，光学系统的总长过长，不利于小型化；TTL/f低于4.2时，光学系统的有效焦距过长，光学系统的视场角范围过小，无法获得足够的物空间信息。具体的，TTL/f的值可以为4.2、4.3、4.6、4.9、5.0、5.1、5.3等。
现有的前视摄像镜头中的光学系统的分辨率较低，远距离细节的呈现和大角度范围的清晰成像无法同时满足，而不能实时准确的判断远距离拍摄的细节而做出预警或不能大角度范围的障碍做出规避，而导致驾驶风险的存在。本发明实施例提供的光学系统，通过合理配置各透镜的面型和曲折力，以及满足各实施方式中的条件式，具有较高的分辨率，能够同时满足大角度范围的清晰成像和远距离细节的呈现，方便驾驶人员做出准确的判断并规避事故的发生，并在此基础上提升了镜头生产制程方面良率。
第一实施例
请参考图1a和图1b，本实施例的光学系统，沿光轴方向的物侧至像侧依次包括：
第一透镜L1，具有负曲折力，第一透镜L1的物侧面S1于近光轴处为凸面，于圆周处为凹面；第一透镜L1的像侧面S2于近光轴处为凹面，于圆周处为平面；
第二透镜L2，具有正曲折力，第二透镜L2的物侧面S3为平面，像侧面S4为凸面；
第三透镜L3，具有正曲折力，第三透镜L3的物侧面S5为凸面，像侧面S6为凹面；
第四透镜L4，具有负曲折力，第四透镜L4的物侧面S7为凸面，像侧面S8为凹面；
第五透镜L5，具有正曲折力，第五透镜L5的物侧面S8为凸面，像侧面S9为凸面。
第六透镜L6，具有正曲折力，第六透镜L6的物侧面S10为凹面，像侧面S11为凸面。
上述第一透镜L1至第六透镜L6的材质均为玻璃。第四透镜L4的像侧面和第五透镜的物侧面胶合，因此面S8即是第四透镜L4的像侧面，也是第五透镜L5的物侧面。
此外，光学系统还包括光阑ST0、红外滤光片IR、保护玻璃L7,和成像面IMG。光阑ST0设置在第四透镜L4的物侧面S7，用于控制进光量。其他实施例中，光阑ST0还可以设置在相邻两透镜之间，或者是其他透镜的物侧面和像侧面上。红外滤光片IR设置在第六透镜L6的像方侧，其包括物侧面S12和像侧面S13，红外滤光片IR用于过滤掉红外光线，使得射入成像面IMG的光线为可见光，可见光的波长为380nm-780nm。红外滤光片IR的材质为玻璃，并可在玻璃上镀膜。保护玻璃L7设于红外滤光片IR的像侧面S13和成像面IMG之间，其包括物侧面S14和像侧面S15。成像面IMG为光学系统的像面。
表1a示出了本实施例的光学系统的特性的表格，其中的折射率和阿贝数的参考波长为d线587.56nm，焦距的参考波长为546nm，Y半径、厚度和焦距的单位均为毫米(mm)。
表1a
其中，f为光学系统的有效焦距，FNO为光学系统的光圈数，FOV为光学系统的最大视场角。
在本实施例中，第一透镜L1的物侧面S1和像侧面S2，以及第六透镜L6的物侧面S10和像侧面S11均为非球面，各非球面透镜的面型x可利用但不限于以下非球面公式进行限定：
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最大矢高；c为非球面的近轴曲率，c＝1/R(即，近轴曲率c为上表1a中Y半径R的倒数)；k为圆锥系数；Ai是非球面第i-th阶的修正系数。
表1b给出了可用于第一实施例中各非球面镜面的高次项系数A4、A6、A8、A10、A12、A14、A16、A18和A20。
表1b
| 面序号 | S1 | S2 | S10 | S11 |
| K | -3.19E-01 | -7.39E-01 | -7.48E-01 | 5.23E+00 |
| A4 | -1.95E-03 | -7.69E-03 | -7.27E-03 | -6.76E-03 |
| A6 | -4.34E-05 | -5.50E-04 | -1.52E-04 | -9.61E-04 |
| A8 | -3.49E-06 | 9.84E-05 | 1.44E-04 | 1.16E-03 |
| A10 | 4.17E-07 | -8.96E-06 | -2.08E-04 | -5.37E-04 |
| A12 | -1.50E-08 | 6.44E-07 | 1.21E-04 | 1.50E-04 |
| A14 | 2.44E-10 | -5.09E-08 | -4.40E-05 | -2.62E-05 |
| A16 | -1.52E-12 | 3.34E-09 | 9.56E-06 | 2.81E-06 |
| A18 | 0.00E+00 | -1.29E-10 | -1.12E-06 | -1.68E-07 |
| A20 | 0.00E+00 | 2.06E-12 | 5.41E-08 | 0.00E+00 |
图1b示出了第一实施例的光学系统的纵向球差曲线、像散曲线和畸变曲线。像散曲线和畸变曲线的光线参考波长为546nm，其中，纵向球差曲线表示不同波长的光线经由光学系统的各透镜后的会聚焦点偏离；像散曲线子午像面弯曲和弧矢像面弯曲；畸变曲线表示不同视场角对应的畸变大小值。根据图1b可知，第一实施例所给出的光学系统能够实现良好的成像品质。
第二实施例
请参考图2a和图2b，本实施例的光学系统，沿光轴方向的物侧至像侧依次包括：
第一透镜L1，具有负曲折力，第一透镜L1的物侧面S1于近光轴处为凸面，于圆周处为凹面；第一透镜L1的像侧面S2于近光轴处为凹面，于圆周处为平面；
第二透镜L2，具有正曲折力，第二透镜L2的物侧面S3为平面，像侧面S4为凸面；
第三透镜L3，具有正曲折力，第三透镜L3的物侧面S5为凸面，像侧面S6为凹面；
第四透镜L4，具有负曲折力，第四透镜L4的物侧面S7为凸面，像侧面S8为凹面；
第五透镜L5，具有正曲折力，第五透镜L5的物侧面S8为凸面，像侧面S9为凸面。
第六透镜L6，具有正曲折力，第六透镜L6的物侧面S10为凹面，像侧面S11为凸面。
表2a示出了本实施例的光学系统的特性的表格，其中的折射率和阿贝数的参考波长为d线587.56nm，焦距的参考波长为546nm，Y半径、厚度和焦距的单位均为毫米(mm)。
表2a
其中，f为光学系统的有效焦距，FNO为光学系统的光圈数，FOV为光学系统的最大视场角。
表2b给出了可用于第二实施例中各非球面镜面的高次项系数，其中，各非球面面型可由第一实施例中给出的公式限定。
表2b
| 面序号 | S1 | S2 | S10 | S11 |
| K | -3.29E-01 | -7.39E-01 | 1.86E+00 | 5.27E+00 |
| A4 | -1.90E-03 | -7.58E-03 | -7.40E-03 | -7.62E-03 |
| A6 | -5.07E-05 | -7.27E-04 | -4.49E-04 | -3.21E-04 |
| A8 | -3.43E-06 | 1.63E-04 | 5.39E-04 | 7.55E-04 |
| A10 | 4.60E-07 | -2.09E-05 | -5.76E-04 | -3.86E-04 |
| A12 | -1.82E-08 | 1.98E-06 | 3.37E-04 | 1.14E-04 |
| A14 | 3.38E-10 | -1.41E-07 | -1.24E-04 | -2.10E-05 |
| A16 | -2.55E-12 | 6.83E-09 | 2.72E-05 | 2.34E-06 |
| A18 | 0.00E+00 | -1.94E-10 | -3.23E-06 | -1.45E-07 |
| A20 | 0.00E+00 | 2.39E-12 | 1.59E-07 | 0.00E+00 |
图2b示出了第二实施例的光学系统的纵向球差曲线、像散曲线和畸变曲线。像散曲线和畸变曲线的光线参考波长为546nm。根据图2b可知，第二实施例所给出的光学系统能够实现良好的成像品质。
第三实施例
请参考图3a和图3b，本实施例的光学系统，沿光轴方向的物侧至像侧依次包括：
第一透镜L1，具有负曲折力，第一透镜L1的物侧面S1于近光轴处为凸面，于圆周处为凹面；第一透镜L1的像侧面S2于近光轴处为凹面，于圆周处为平面；
第二透镜L2，具有正曲折力，第二透镜L2的物侧面S3为平面，像侧面S4为凸面；
第三透镜L3，具有正曲折力，第三透镜L3的物侧面S5为凸面，像侧面S6为平面；
第四透镜L4，具有负曲折力，第四透镜L4的物侧面S7为凸面，像侧面S8为凹面；
第五透镜L5，具有正曲折力，第五透镜L5的物侧面S8为凸面，像侧面S9为凸面。
第六透镜L6，具有正曲折力，第六透镜L6的物侧面S10为凹面，像侧面S11为凸面。
表3a示出了本实施例的光学系统的特性的表格，其中的折射率和阿贝数的参考波长为d线587.56nm，焦距的参考波长为546nm，Y半径、厚度和焦距的单位均为毫米(mm)。
表3a
其中，f为光学系统的有效焦距，FNO为光学系统的光圈数，FOV为光学系统的最大视场角。
表3b给出了可用于第三实施例中各非球面镜面的高次项系数，其中，各非球面面型可由第一实施例中给出的公式限定。
表3b
| 面序号 | S1 | S2 | S10 | S11 |
| K | -3.20E-01 | -7.38E-01 | 3.26E+00 | 5.17E+00 |
| A4 | -1.91E-03 | -7.56E-03 | -7.42E-03 | -7.78E-03 |
| A6 | -5.04E-05 | -7.24E-04 | -4.90E-04 | -3.11E-04 |
| A8 | -3.42E-06 | 1.62E-04 | 5.45E-04 | 7.55E-04 |
| A10 | 4.60E-07 | -2.09E-05 | -5.77E-04 | -3.86E-04 |
| A12 | -1.82E-08 | 1.98E-06 | 3.37E-04 | 1.14E-04 |
| A14 | 3.37E-10 | -1.41E-07 | -1.24E-04 | -2.10E-05 |
| A16 | -2.55E-12 | 6.83E-09 | 2.72E-05 | 2.34E-06 |
| A18 | 0.00E+00 | -1.94E-10 | -3.23E-06 | -1.45E-07 |
| A20 | 0.00E+00 | 2.39E-12 | 1.59E-07 | 0.00E+00 |
图3b示出了第三实施例的光学系统的纵向球差曲线、像散曲线和畸变曲线。像散曲线和畸变曲线的光线参考波长为546nm。根据图3b可知，第三实施例所给出的光学系统能够实现良好的成像品质。
第四实施例
请参考图4a和图4b，本实施例的光学系统，沿光轴方向的物侧至像侧依次包括：
第一透镜L1，具有负曲折力，第一透镜L1的物侧面S1于近光轴处为凸面，于圆周处为凹面；第一透镜L1的像侧面S2于近光轴处为凹面，于圆周处为平面；
第二透镜L2，具有正曲折力，第二透镜L2的物侧面S3为平面，像侧面S4为凸面；
第三透镜L3，具有正曲折力，第三透镜L3的物侧面S5为凸面，像侧面S6为凸面；
第四透镜L4，具有负曲折力，第四透镜L4的物侧面S7为凹面，像侧面S8为凹面；
第五透镜L5，具有正曲折力，第五透镜L5的物侧面S8为凸面，像侧面S9为凸面。
第六透镜L6，具有正曲折力，第六透镜L6的物侧面S10为凹面，像侧面S11为凸面。
表4a示出了本实施例的光学系统的特性的表格，其中的折射率和阿贝数的参考波长为d线587.56nm，焦距的参考波长为546nm，Y半径、厚度和焦距的单位均为毫米(mm)。
表4a
其中，f为光学系统的有效焦距，FNO为光学系统的光圈数，FOV为光学系统的最大视场角。
表4b给出了可用于第四实施例中各非球面镜面的高次项系数，其中，各非球面面型可由第一实施例中给出的公式限定。
表4b
图4b示出了第四实施例的光学系统的纵向球差曲线、像散曲线和畸变曲线。像散曲线和畸变曲线的光线参考波长为546nm。根据图4b可知，第四实施例所给出的光学系统能够实现良好的成像品质。
第五实施例
请参考图5a和图5b，本实施例的光学系统，沿光轴方向的物侧至像侧依次包括：
第一透镜L1，具有负曲折力，第一透镜L1的物侧面S1于近光轴处为凸面，于圆周处为凹面；第一透镜L1的像侧面S2于近光轴处为凹面，于圆周处为平面；
第二透镜L2，具有正曲折力，第二透镜L2的物侧面S3为平面，像侧面S4为凸面；
第三透镜L3，具有正曲折力，第三透镜L3的物侧面S5为凸面，像侧面S6为凸面；
第四透镜L4，具有负曲折力，第四透镜L4的物侧面S7为凹面，像侧面S8为凹面；
第五透镜L5，具有正曲折力，第五透镜L5的物侧面S8为凸面，像侧面S9为凸面。
第六透镜L6，具有正曲折力，第六透镜L6的物侧面S10为凹面，像侧面S11为凸面。
表5a示出了本实施例的光学系统的特性的表格，其中的折射率和阿贝数的参考波长为d线587.56nm，焦距的参考波长为546nm，Y半径、厚度和焦距的单位均为毫米(mm)。
表5a
其中，f为光学系统的有效焦距，FNO为光学系统的光圈数，FOV为光学系统的最大视场角。
表5b给出了可用于第五实施例中各非球面镜面的高次项系数，其中，各非球面面型可由第一实施例中给出的公式限定。
表5b
| 面序号 | S1 | S2 | S10 | S11 |
| K | -3.62E-01 | -7.36E-01 | 4.69E+00 | 5.20E+00 |
| A4 | -2.01E-03 | -7.84E-03 | -8.08E-03 | -7.06E-03 |
| A6 | -6.50E-05 | -6.34E-04 | 1.17E-03 | -9.58E-04 |
| A8 | -1.61E-06 | 1.41E-04 | -1.88E-03 | 1.08E-03 |
| A10 | 3.16E-07 | -1.81E-05 | 1.57E-03 | -4.85E-04 |
| A12 | -1.05E-08 | 1.86E-06 | -8.54E-04 | 1.30E-04 |
| A14 | 1.16E-10 | -1.55E-07 | 2.87E-04 | -2.18E-05 |
| A16 | 0.00E+00 | 8.87E-09 | -5.82E-05 | 2.24E-06 |
| A18 | 0.00E+00 | -2.97E-10 | 6.52E-06 | -1.29E-07 |
| A20 | 0.00E+00 | 4.29E-12 | -3.11E-07 | 0.00E+00 |
图5b示出了第五实施例的光学系统的纵向球差曲线、像散曲线和畸变曲线。像散曲线和畸变曲线的光线参考波长为546nm。根据图5b可知，第五实施例所给出的光学系统能够实现良好的成像品质。
请参阅表6，表6示出了第一实施例至第六实施例的光学系统中的f1/SAGs2、f2/f、EDs9/SAGs9、f45/(CT5-CT4)、Y10/(FOV10*P)、(Y50-Y10)/[(1/2)*(FOV50-FOV10)*P]、(Y-Y50)/[(1/2)*(FOV-FOV50)*P]、2*Y/EPD和TTL/f的值。其中，Y10/(FOV10*P)、(Y50-Y10)/[(1/2)*(FOV50-FOV10)*P]和(Y-Y50)/[(1/2)*(FOV-FOV50)*P]的单位均为deg-1。
表6
| f1/SAGs2 | f2/f | f45/(CT5-CT4) | |
| 第一实施例 | -3.73 | 2.38 | 11.36 |
| 第二实施例 | -3.75 | 2.21 | 13.61 |
| 第三实施例 | -3.58 | 2.16 | 16.08 |
| 第四实施例 | -3.36 | 2.05 | 20.78 |
| 第五实施例 | -3.40 | 2.10 | 24.59 |
| EDs9/SAGs9 | Y10/(FOV10*P) | (Y50-Y10)/[(1/2)*(FOV50-FOV10)*P] | |
| 第一实施例 | 5.33 | 30 | 24 |
| 第二实施例 | 5.35 | 30 | 24 |
| 第三实施例 | 5.30 | 30 | 24 |
| 第四实施例 | 5.32 | 30 | 24 |
| 第五实施例 | 5.26 | 30 | 24 |
| (Y-Y50)/[(1/2)*(FOV-FOV50)*P] | 2*Y/EPD | TTL/f | |
| 第一实施例 | 13 | 1.77 | 4.60 |
| 第二实施例 | 13 | 1.76 | 4.57 |
| 第三实施例 | 13 | 1.76 | 4.59 |
| 第四实施例 | 13 | 1.77 | 4.59 |
| 第五实施例 | 13 | 1.77 | 4.60 |
由表6可见，第一实施例至第五实施例的光学系统均满足以下条件式：-4<f1/SAGs2<-3、2<f2/f<3.3、10＜f45/(CT5-CT4)＜26、EDs9/SAGs9>4.9、Y10/(FOV10*P)≥26deg-1、20deg-1≤(Y50-Y10)/[(1/2)*(FOV50-FOV10)*P]≤26deg-1、9deg-1≤(Y-Y50)/[(1/2)*(FOV-FOV50)*P]≤20deg-1、1.5<2*Y/EPD<2.0、4.2<TTL/f<5.3。
以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。
Claims (13)
1.一种光学系统，其特征在于，从物侧至像侧依次包括：
第一透镜，具有负曲折力，所述第一透镜的物侧面于近光轴处为凸面，所述第一透镜的像侧面于近光轴处为凹面；
第二透镜，具有正曲折力，所述第二透镜的物侧面为平面；
第三透镜，具有正曲折力；
第四透镜，具有负曲折力；
第五透镜，具有正曲折力；
第六透镜，具有正曲折力。
2.如权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述第四透镜的像侧面为凹面，所述第五透镜的物侧面与像侧面均为凸面，且所述第四透镜的像侧面与所述第五透镜的物侧面胶合形成组合透镜。
3.如权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统满足条件式：
-4<f1/SAGs2<-3；
其中，SAGs2为所述第一透镜的像侧面光学有效径边缘处的矢高，f1为所述第一透镜的有效焦距。
4.如权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统满足条件式：
2<f2/f<3.3；
其中，f2为所述第二透镜的有效焦距，f为所述光学系统的有效焦距。
5.如权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统满足条件式：
10<f45/(CT5-CT4)<26；
其中，f45为所述第四透镜和所述第五透镜的组合有效焦距，CT5为所述第五透镜于光轴上的厚度，CT4为所述第四透镜于光轴上的厚度。
6.如权利要求2所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统满足条件式：
EDs9/SAGs9>4.9；
其中，SAGs9为所述第四透镜像侧面与所述第五透镜物侧面的光学有效径边缘处的矢高，EDs9为所述第四透镜像侧面与所述第五透镜物侧面的光学有效径。
7.如权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统满足条件式：
1.5<2*Y/EPD<2.0；
其中，Y为所述光学系统成最大像高的一半，EPD为所述光学系统的入瞳直径。
8.如权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统满足条件式：4.2<TTL/f<5.3；
其中，TTL为所述第一透镜物侧面至成像面于光轴上的距离，f为所述光学系统的有效焦距。
9.一种摄像模组，其特征在于，包括镜筒、感光元件和如权利要求1至8任一项所述的光学系统，所述光学系统的所述第一透镜至所述第六透镜安装在所述镜筒内，所述感光元件设置在所述光学系统的像侧。
10.如权利要求9所述的摄像模组，其特征在于，所述光学系统满足条件式：
Y10/(FOV10*P)≥26deg-1；
其中，Y10为所述光学系统于10°视场角所对应的的像高的一半，FOV10为所述光学系统的10°视场角，P为所述感光元件上单位像素的尺寸。
11.如权利要求9所述的摄像模组，其特征在于，所述光学系统满足条件式：
20deg-1≤(Y50-Y10)/[(1/2)*(FOV50-FOV10)*P]≤26deg-1；
其中，Y50为所述光学系统于50°视场角所对应的像高的一半，Y10为所述光学系统10°视场角所对应的像高的一半，FOV50为所述光学系统的50°视场角，FOV10为所述光学系统的10°视场角，P为所述感光元件上单位像素的尺寸。
12.如权利要求9所述的摄像模组，其特征在于，所述光学系统满足条件式：
9deg-1≤(Y-Y50)/[(1/2)*(FOV-FOV50)*P]≤20deg-1；
其中，Y为所述光学系统成像面的最大像高的一半，Y50为所述光学系统于50°视场角所对应的像高的一半，FOV为所述光学系统的最大视场角，FOV50为所述光学系统的50°视场角，P为所述感光元件上单位像素的尺寸。
13.一种电子设备，其特征在于，包括壳体和如权利要求9至12任一项所述的摄像模组，所述摄像模组设于所述壳体内。
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|---|---|---|---|---|
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2020
- 2020-08-10 CN CN202010793987.2A patent/CN111929812A/zh active Pending
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