CN111367057A - 光学系统、摄像模组、电子设备及汽车 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种光学系统、摄像模组、电子设备及汽车。光学系统由物侧至像侧依次包括：具有负屈折力的第一透镜；具有负屈折力的第二透镜；具有正屈折力的第三透镜；具有正屈折力的第四透镜，所述第四透镜的物侧面和像侧面均为凸面；具有负屈折力的第五透镜，所述第五透镜的物侧面和像侧面均为凹面；具有正屈折力的第六透镜，所述第六透镜的物侧面和像侧面均为凸面；且所述光学系统满足以下关系：‑47＜f45/f＜27；f45为所述第四透镜与所述第五透镜的组合焦距，f为所述光学系统的有效焦距。满足上述透镜配置及关系式条件时，所述光学系统能够良好地抑制边缘光束所造成的高阶像差，从而有效提高所述光学系统的分辨性能。
Description
技术领域
本发明涉及摄像领域，特别是涉及一种光学系统、摄像模组、电子设备及汽车。
背景技术
在摄像镜头应用至智能手机、平板电脑等电子设备以来，设备的拍摄性能也随着用户对高品质摄像需求的提高而发生翻天覆地的变化。而在摄像过程中，常常会因为高阶像差的存在而导致成像质量下降，无法获得清晰的成像画面。特别是对于汽车而言，当摄像镜头应用于汽车以监测汽车周边的道路信息时，摄像画面的优劣将直接影响驾驶者在借住摄像画面进行变道、倒车甚至自动驾驶等方面的安全系数。
发明内容
基于此，有必要针对如何良好地抑制高阶像差产生的问题，提供一种光学系统、摄像模组、电子设备及汽车。
一种光学系统，由物侧至像侧依次包括：
具有负屈折力的第一透镜；
具有负屈折力的第二透镜；
具有正屈折力的第三透镜；
具有正屈折力的第四透镜，所述第四透镜的物侧面和像侧面均为凸面；
具有负屈折力的第五透镜，所述第五透镜的物侧面和像侧面均为凹面；
具有正屈折力的第六透镜，所述第六透镜的物侧面和像侧面均为凸面；
且所述光学系统满足以下关系：
-47＜f45/f＜27；
其中，f45为所述第四透镜与所述第五透镜的组合焦距，f为所述光学系统的有效焦距。满足上述透镜配置及关系式条件时，有利于抑制边缘光束所造成的高阶像差，从而有效提高所述光学系统的分辨性能。超出关系式范围时，则所述第四透镜和所述第五透镜的屈折力不足以抑制高阶像差、慧差等现象，从而会降低所述光学系统的分辨率和成像品质。
在其中一个实施例中，所述光学系统满足以下关系：
-6.5＜f1/f＜-3；
其中，f1为所述第一透镜的有效焦距，f为所述光学系统的有效焦距。满足上述关系时，可获得大角度进入系统的光线，扩大所述光学系统的视场角范围。超过关系式上限时，则所述第一透镜的焦距过小，屈折力过强，则系统的成像会因所述第一透镜的变化而变得敏感，从而容易产生较大的像差；超过关系式下限时，则所述第一透镜的屈折力不足，不利于大角度光线进入所述光学系统，从而不利于系统的广角化设计，同时也不利于系统的小型化。
在其中一个实施例中，所述光学系统满足以下关系：
2＜R4/CT2＜5；
其中，R4为所述第二透镜的像侧面于光轴处的曲率半径，CT2为所述第二透镜于光轴上的厚度。满足上述关系时，有利于控制所述第二透镜的厚度及像侧面的曲率半径，以降低鬼影的产生，另外也有利于提高成像质量，且有利于使系统的结构紧凑。
在其中一个实施例中，所述光学系统满足以下关系：
4＜f3/f＜6.5；
其中，f3为所述第三透镜的有效焦距，f为所述光学系统的有效焦距。满足上述关系时，能够将被所述第一透镜和所述第二透镜所发散的光束会聚，并使所述第三透镜与所述光阑之间的距离减小，从而容易实现系统的小型化。此外，所述第四透镜能够分担所述第三透镜对光线的会聚作用，使所述第三透镜的面型不会过于弯曲，从而入射光线在所述第三透镜的物侧面和像侧面上的入射角不会过大，从而容易抑制高阶像差的产生。另一方面，入射光线在依次经过具有较强负屈折力的所述第一透镜和所述第二透镜后，会导致边缘光线射入成像面时易产生较大的场曲，而通过设置满足上述关系的所述第三透镜，将有利于校正边缘像差，提升成像解析度。超过关系式范围时，则不利校正所述光学系统的像差，从而导致成像品质的下降。
在其中一个实施例中，所述光学系统满足以下关系：
10＜f45/f。满足上述关系时，能够进一步抑制系统的高阶像差，使系统拥有良好的分辨率及成像品质。
在其中一个实施例中，所述光学系统满足以下关系：
1.5＜f6/f＜3；
其中，f6为所述第六透镜的有效焦距，f为所述光学系统的有效焦距。满足上述关系时，能够强化系统的成像能力，其中可良好地校正系统像差，降低温度敏感度。另外，满足上述关系时还能够减小由温度引起的后焦变化量，从而有利于避免因温度差异而造成的离焦现象，进而提升成像质量，使画面更清晰。
在其中一个实施例中，所述光学系统满足以下关系：
-11＜d23/(1/f2+1/f3)＜-7；
其中，d23为所述第二透镜的像侧面至所述第三透镜的物侧面于光轴上的距离，f2为所述第二透镜的有效焦距，f3为所述第三透镜的有效焦距，d23、f2及f3的单位均为mm。满足上述关系时，可避免所述第二透镜与所述第三透镜于光轴上的空气间隔过大，从而可有效降低系统的偏心敏感度，减少杂光的产生，同时也有利于对系统像差的修正，提高系统成像品质。当所述第二透镜与所述第三透镜之间的空气间隔越大时，则易产生杂光，并增加光学系统的偏心敏感度，且不利于实现系统小型化。
在其中一个实施例中，所述光学系统满足以下关系：
-8＜(R9-R10)/(R9+R10)＜6；
其中，R9为所述第五透镜的物侧面于光轴处的曲率半径，R10为所述第五透镜的像侧面于光轴处的曲率半径。满足上述关系时，能够使所述第五透镜的物侧面和像侧面的曲率半径得到合理配置，从而能够降低鬼影产生的风险，提升系统的解像能力。
在其中一个实施例中，所述光学系统包括光阑，所述光阑设置于所述第三透镜与所述第四透镜之间，且所述光学系统满足以下关系：
12＜TTL/d34＜22；
其中，TTL为所述光学系统的光学总长，d34为所述第三透镜的像侧面至所述第四透镜的物侧面于光轴上的距离。满足上述关系时，所述光阑至前后透镜的空气间隔之和能够得到合理配置，从而可保证系统成像性质均匀，减轻场曲的现象，提高成像的解析能力。其中，成像性质是否均匀跟像差大小有直接联系，像差越大，成像性质越不均匀，进而影响成像的解析能力，不利于系统的高像素实现。
在其中一个实施例中，所述光学系统满足以下关系：
12＜TTL/f＜14；
其中，TTL为所述光学系统的光学总长，f为所述光学系统的有效焦距。满足上述关系时，可以避免系统的总长过长或系统的焦距过长，从而有利于系统小型化的设计。
在其中一个实施例中，所述光学系统满足以下关系：
40＜(FOV*f)/Imgh≤50；
其中，FOV为所述光学系统的最大视场角，f为所述光学系统的有效焦距，Imgh为所述光学系统的最大视场角所对应的像高，FOV的单位为度，f及Imgh的单位为mm。满足上述关系时，有利于提高系统的解像能力，提升像素质量。
在其中一个实施例中，所述光学系统满足以下关系：
Vd4-Vd5＞30；
其中，Vd4为所述第四透镜于d光下的阿贝数，Vd5为所述第五透镜于d光下的阿贝数。满足上述关系时，有利于校正轴外色差，从而提高系统分辨率，提升像面的清晰度。
在其中一个实施例中，所述光学系统满足以下关系：
FOV＞195°；
其中，FOV为所述光学系统的最大视场角。满足上述关系时，可提供充足的视场角，以满足产品对高视场角的需求。
一种摄像模组，包括感光元件及上述任意一个实施例所述的光学系统，所述感光元件设置于所述光学系统的像侧。通过采用上述光学系统，所述摄像模组同样能够良好地抑制高阶像差的产生，从而拥有良好的成像品质。
一种电子设备，包括固定件及上述的摄像模组，所述摄像模组设置于所述固定件。通过采用上述摄像模组，所述电子设备能够拥有良好的成像品质。
一种汽车，包括安装部及上述的电子设备，所述电子设备设置于所述安装部。通过采用上述电子设备，能够有效减小高阶像差对所述汽车所获得的成像画面的影响，从而使汽车在行驶时依然能够获得高质量的成像画面，进而提升驾驶的安全性。
附图说明
图1为本申请第一实施例提供的光学系统的结构示意图；
图2包括第一实施例中光学系统的纵向球差图、像散图和畸变图；
图3为本申请第二实施例提供的光学系统的结构示意图；
图4包括第二实施例中光学系统的纵向球差图、像散图和畸变图；
图5为本申请第三实施例提供的光学系统的结构示意图；
图6包括第三实施例中光学系统的纵向球差图、像散图和畸变图；
图7为本申请第四实施例提供的光学系统的结构示意图；
图8包括第四实施例中光学系统的纵向球差图、像散图和畸变图；
图9为本申请第五实施例提供的光学系统的结构示意图；
图10包括第五实施例中光学系统的纵向球差图、像散图和畸变图；
图11为本申请一实施例提供的摄像模组的示意图；
图12为本申请一实施例提供的电子设备的示意图；
图13为本申请一实施例提供的汽车的示意图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的首选实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使本发明的公开内容更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个原件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个原件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。相反，当元件被称作“直接在”另一原件“上”时，不存在中间元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
参考图1，本申请的一些实施例提供了一种光学系统10，光学系统10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、光阑STO、第四透镜L4、第五透镜L5及第六透镜L6。其中，第一透镜L1具有负屈折力，第二透镜L2具有负屈折力，第三透镜L3具有正屈折力，第四透镜L4具有正屈折力，第五透镜L5具有负屈折力，第六透镜L6具有正屈折力。光学系统10中各透镜与光阑STO同轴设置，即各透镜的光轴与光阑STO的中心均位于同一直线，该直线可称为光学系统10的光轴。光学系统10的各透镜及光阑STO可安装于镜筒。
第一透镜L1包括物侧面S1和像侧面S2，第二透镜L2包括物侧面S3和像侧面S4，第三透镜L3包括物侧面S5和像侧面S6，第四透镜L4包括物侧面S7和像侧面S8，第五透镜L5包括物侧面S9及像侧面S10，第六透镜L6包括物侧面S11和像侧面S12。另外，光学系统10还有一虚拟的成像面S13，成像面S13位于第六透镜L6的像侧。一般地，光学系统10的成像面S13与感光元件的感光表面重合，为方便理解，可将感光元件的感光表面视为光学系统10的成像面S13。
在这些实施例中，第四透镜L4的物侧面S7为凸面，像侧面S8为凸面。第五透镜L5的物侧面S9为凹面，像侧面S10为凹面。第六透镜L6的物侧面S11为凸面，像侧面S12为凸面。
另外，光学系统10满足关系：-47＜f45/f＜27；其中，f45为第四透镜L4与第五透镜L5的组合焦距，f为光学系统10的有效焦距。一些实施例中的f45/f可以为-45、-43、-40、-35、-30、-10、15、16、20、21、23、25或26。满足上述透镜屈折力配置、面型配置及关系式条件时，有利于抑制边缘光束所造成的高阶像差，从而有效提高光学系统10的分辨性能。超出关系式范围时，则第四透镜L4和第五透镜L5的屈折力不足以抑制高阶像差、慧差等现象，从而会降低光学系统10的分辨率和成像品质。
在一些实施例中，光学系统10中各透镜的物侧面和像侧面均为非球面，非球面设计能够使透镜的物侧面及/或像侧面拥有更灵活的设计，使透镜在较小、较薄的情况下便能良好地解决成像不清，视界歪曲、视野狭小等不良现象，这样无需设置过多的透镜便能使系统拥有良好的成像品质，且有助于缩短光学系统10的长度。在一些实施例中，光学系统10中各透镜的物侧面和像侧面均为球面，球面透镜的制作工艺简单，生产成本较低。具体地，在一些实施例中，第二透镜L2、第三透镜L3及第六透镜L6的物侧面和像侧面均为非球面。在另一些实施例中，具体的球面及非球面的配置根据实际设计需求而定，此处不加以赘述。通过球面与非球面的配合也可有效消除系统的像差，使光学系统10具有良好的成像品质，且同时提高透镜设计及组装的灵活性，使系统在高像质与低成本之间取得平衡。需注意的是，实施例中的球面和非球面的具体形状并不限于附图中示出的球面和非球面的形状，附图主要为示例参考而非严格按比例绘制。
非球面的面型计算可参考非球面公式：
其中，Z为非球面上相应点到与表面顶点相切的平面的距离，r为非球面上相应点到光轴的距离，c为非球面顶点的曲率，k为圆锥系数，Ai为非球面面型公式中与第i项高次项相对应的系数。
在一些实施例中，光学系统10中各透镜的材质均为塑料。在另一些实施例中，光学系统10中各透镜的材质均为玻璃。塑料材质的透镜能够减少光学系统10的重量并降低制备成本，而玻璃材质的透镜能够耐受较高的温度且具有优良的光学效果。在另一些实施例中，第一透镜L1和第四透镜L4的材质均为玻璃，而光学系统10中其他透镜的材质均为塑料，此时，由于光学系统10中位于物方的透镜的材质为玻璃，因此这些位于物方的玻璃透镜对极端环境具有很好耐受效果，不易受物方环境的影响而出现老化等情况，从而当光学系统10处于暴晒高温等极端环境下时，这种结构能够较好地平衡系统的光学性能与成本。当然，光学系统10中透镜材质配置关系并不限于上述实施例，任意一个透镜的材质可以为塑料，也可以为玻璃，具体配置关系根据实际设计需求而定，此处不加以赘述。
在一些实施例中，光学系统10包括滤光片110，滤光片110设置于第六透镜L6的像侧，并与光学系统10中的各透镜相对固定设置。滤光片110为用于滤除红外光的红外截止滤光片，防止红外光到达系统的成像面S13，从而防止红外光干扰正常成像。滤光片110可与各透镜一同装配以作为光学系统10中的一部分。例如，在一些实施例中，光学系统10中的各透镜安装于镜筒内，滤光片110安装于镜筒的像端。在另一些实施例中，滤光片110并不属于光学系统10的元件，此时滤光片110可以在光学系统10与感光元件装配成摄像模组时，一并安装至光学系统10与感光元件之间。在一些实施例中，滤光片110也可设置在第一透镜L1的物侧。另外，在一些实施例中也可不设置滤光片110，而是通过在第一透镜L1至第六透镜L6中的其中一个透镜的物侧面或像侧面上设置红外滤光膜，以实现滤除红外光的作用。
在一些实施例中，光学系统10还满足以下至少一个关系，当光学系统10满足以下任一关系时，均能拥有相应的效果：
当光学系统10进一步满足10＜f45/f时，能够进一步抑制系统的高阶像差，使系统拥有良好的分辨率及成像品质，例如，光学系统10满足15.6≤f45/f≤26.77。
-6.5＜f1/f＜-3；其中，f1为第一透镜L1的有效焦距，f为光学系统10的有效焦距。一些实施例中的f1/f可以为-6、-5.9、-5.7、-5.5、-5、-4.8、-4.6或-4.5。满足上述关系时，可获得大角度进入系统的光线，扩大光学系统10的视场角范围。超过关系式上限时，则第一透镜L1的焦距过小，屈折力过强，则系统的成像会因所述第一透镜的变化而变得敏感，从而容易产生较大的像差；超过关系式下限时，则第一透镜L1的屈折力不足，不利于大角度光线进入光学系统10，从而不利于系统的广角化设计，同时也不利于系统的小型化。
2＜R4/CT2＜5；其中，R4为第二透镜L2的像侧面S4于光轴处的曲率半径，CT2为第二透镜L2于光轴上的厚度。一些实施例中的R4/CT2可以为2.3、2.4、2.5、2.6、2.7、3、3.5、4、4.1或4.2。满足上述关系时，有利于控制第二透镜L2的厚度及像侧面S4的曲率半径，以降低鬼影的产生，另外也有利于提高成像质量，且有利于使系统的结构紧凑。
4＜f3/f＜6.5；其中，f3为第三透镜L3的有效焦距，f为光学系统10的有效焦距。一些实施例中的f3/f可以为4.7、4.8、4.9、5、5.5、5.8、5.9、6或6.1。满足上述关系时，能够将被第一透镜L1和第二透镜L2所发散的光束会聚，并使第三透镜L3与光阑STO之间的距离减小，从而容易实现系统的小型化。此外，第四透镜L4能够分担第三透镜L3对光线的会聚作用，使第三透镜L3的面型不会过于弯曲，从而入射光线在第三透镜L3的物侧面S5和像侧面S6上的入射角不会过大，从而容易抑制高阶像差的产生。另一方面，入射光线在依次经过具有较强负屈折力的第一透镜L1和第二透镜L2后，会导致边缘光线射入成像面S13时易产生较大的场曲，而通过设置满足上述关系的第三透镜L3，将有利于校正边缘像差，提升成像解析度。超过关系式范围时，则不利校正光学系统10的像差，从而导致成像品质的下降。
1.5＜f6/f＜3；其中，f6为第六透镜L6的有效焦距，f为光学系统10的有效焦距。一些实施例中的f6/f可以为2.1、2.2、2.3或2.4。满足上述关系时，能够强化系统的成像能力，其中可良好地校正系统像差，降低温度敏感度。另外，满足上述关系时还能够减小由温度引起的后焦变化量，从而有利于避免因温度差异而造成的离焦现象，进而提升成像质量，使画面更清晰。
-11＜d23/(1/f2+1/f3)＜-7；其中，d23为第二透镜L2的像侧面S4至第三透镜L3的物侧面S5于光轴上的距离，f2为第二透镜L2的有效焦距，f3为第三透镜L3的有效焦距，d23、f2及f3的单位均为mm。一些实施例中的d23/(1/f2+1/f3)可以为-10.3、-10.2、-10、-9.5、-9、-8.5、-8.3、-8.1、-8或-7.9，数值单位为mm2。满足上述关系时，可避免第二透镜L2与第三透镜L3于光轴上的空气间隔过大，从而可有效降低系统的偏心敏感度，减少杂光的产生，同时也有利于对系统像差的修正，提高系统成像品质。当第二透镜L2与第三透镜L3之间的空气间隔越大时，则易产生杂光，并增加光学系统的偏心敏感度，且不利于实现系统小型化。
-8＜(R9-R10)/(R9+R10)＜6；其中，R9为第五透镜L5的物侧面S9于光轴处的曲率半径，R10为第五透镜L5的像侧面S10于光轴处的曲率半径。一些实施例中的(R9-R10)/(R9+R10)可以为-7.2、-7、-6.5、-6、-5.5、-4、-3.5、2、2.5、3、5、5.5或5.8。满足上述关系时，能够使第五透镜L5的物侧面S9和像侧面S10的曲率半径得到合理配置，从而能够降低鬼影产生的风险，提升系统的解像能力。
当一些实施例中的光阑STO设置于第三透镜L3与第四透镜L4之间时，光学系统10满足关系：12＜TTL/d34＜22；其中，TTL为光学系统10的光学总长，d34为第三透镜L3的像侧面S6至第四透镜L4的物侧面S7于光轴上的距离。一些实施例中的TTL/d34可以为13.5、14、15、16、17、18、19、20或21。满足上述关系时，光阑STO至前后透镜的空气间隔之和能够得到合理配置，从而可保证系统成像性质均匀，减轻场曲的现象，提高成像的解析能力。其中，成像性质是否均匀跟像差大小有直接联系，像差越大，成像性质越不均匀，进而影响成像的解析能力，不利于系统的高像素实现。
12＜TTL/f＜14；其中，TTL为光学系统10的光学总长，f为光学系统10的有效焦距。一些实施例中的TTL/f可以为12.5、12.6、12.8、13、13.2、13.3、13.4或13.5。满足上述关系时，可以避免系统的总长过长或系统的焦距过长，从而有利于系统小型化的设计。
40＜(FOV*f)/Imgh≤50；其中，FOV为光学系统10的最大视场角，f为光学系统10的有效焦距，Imgh为光学系统10的最大视场角所对应的像高，FOV的单位为度，f及Imgh的单位为mm。一些实施例中的(FOV*f)/Imgh可以为46、47、48、49或50，数值单位为度。满足上述关系时，有利于提高系统的解像能力，提升像素质量。
Vd4-Vd5＞30；其中，Vd4为第四透镜L4于d光下的阿贝数，Vd5为第五透镜L5于d光下的阿贝数。一些实施例中的Vd4-Vd5可以为33、35、36、37、40、43、45、48或49。满足上述关系时，有利于校正轴外色差，从而提高系统分辨率，提升像面的清晰度。
FOV＞195°；其中，FOV为光学系统10的最大视场角。满足上述关系时，可提供充足的视场角，以满足产品对高视场角的需求。
需要注意的是，当满足上述任一关系时，光学系统10均能够拥有相应关系所描述的效果。
接下来以更为具体详细的实施例来对本申请的光学系统10进行说明：
第一实施例
参考图1，在第一实施例中，光学系统10由物侧至像侧依次包括具有负屈折力的第一透镜L1、具有负屈折力的第二透镜L2、具有正屈折力的第三透镜L3、光阑STO、具有正屈折力的第四透镜L4、具有负屈折力的第五透镜L5以及具有正屈折力的第六透镜L6。图2包括第一实施例中光学系统10的纵向球差图、像散图和畸变图。以下各实施例(第一实施例至第五实施例)的像散图和畸变图的参考波长均为546.07nm。
第一透镜L1的物侧面S1为凸面，像侧面S2为凹面。
第二透镜L2的物侧面S3为凹面，像侧面S4为凹面。
第三透镜L3的物侧面S5为凹面，像侧面S6为凸面。
第四透镜L4的物侧面S7为凸面，像侧面S8为凸面。
第五透镜L5的物侧面S9为凹面，像侧面S10为凹面。
第六透镜L6的物侧面S11为凸面，像侧面S12为凸面。
第一透镜L1和第四透镜L4的物侧面和像侧面均为球面，第二透镜L2、第三透镜L3、第五透镜L5及第六透镜L6的物侧面和像侧面均为非球面。通过球面与非球面的配合也可有效消除系统的像差，使光学系统10具有良好的成像品质，且同时提高透镜设计及组装的灵活性，使系统在高像质与低成本之间取得平衡。另外，第一透镜L1和第四透镜L4的材质均为玻璃，第二透镜L2、第三透镜L3、第五透镜L5及第六透镜L6的材质均为塑料。
在第一实施例中，光学系统10满足以下各关系：
f45/f＝15.6；满足关系时有利于抑制边缘光束所造成的高阶像差，从而有效提高光学系统10的分辨性能。
f1/f＝-6.01；其中，f1为第一透镜L1的有效焦距，f为光学系统10的有效焦距。满足上述关系时，可获得大角度进入系统的光线，扩大光学系统10的视场角范围。
R4/CT2＝2.695；其中，R4为第二透镜L2的像侧面S4于光轴处的曲率半径，CT2为第二透镜L2于光轴上的厚度。满足上述关系时，有利于控制第二透镜L2的厚度及像侧面S4的曲率半径，以降低鬼影的产生，另外也有利于提高成像质量，且有利于使系统的结构紧凑。
f3/f＝6.118；其中，f3为第三透镜L3的有效焦距，f为光学系统10的有效焦距。满足上述关系时，能够将被第一透镜L1和第二透镜L2所发散的光束会聚，并使第三透镜L3与光阑STO之间的距离减小，从而容易实现系统的小型化。此外，第四透镜L4能够分担第三透镜L3对光线的会聚作用，使第三透镜L3的面型不会过于弯曲，从而入射光线在第三透镜L3的物侧面S5和像侧面S6上的入射角不会过大，从而容易抑制高阶像差的产生。另一方面，入射光线在依次经过具有较强负屈折力的第一透镜L1和第二透镜L2后，会导致边缘光线射入成像面S13时易产生较大的场曲，而通过设置满足上述关系的第三透镜L3，将有利于校正边缘像差，提升成像解析度。
f6/f＝2.413；其中，f6为第六透镜L6的有效焦距，f为光学系统10的有效焦距。满足上述关系时，能够强化系统的成像能力，其中可良好地校正系统像差，降低温度敏感度。另外，满足上述关系时还能够减小由温度引起的后焦变化量，从而有利于避免因温度差异而造成的离焦现象，进而提升成像质量，使画面更清晰。
d23/(1/f2+1/f3)＝-9.007mm2；其中，d23为第二透镜L2的像侧面S4至第三透镜L3的物侧面S5于光轴上的距离，f2为第二透镜L2的有效焦距，f3为第三透镜L3的有效焦距，d23、f2及f3的单位均为mm。满足上述关系时，可避免第二透镜L2与第三透镜L3于光轴上的空气间隔过大，从而可有效降低系统的偏心敏感度，减少杂光的产生，同时也有利于对系统像差的修正，提高系统成像品质。当第二透镜L2与第三透镜L3之间的空气间隔越大时，则易产生杂光，并增加光学系统的偏心敏感度，且不利于实现系统小型化。
(R9-R10)/(R9+R10)＝5.921；其中，R9为第五透镜L5的物侧面S9于光轴处的曲率半径，R10为第五透镜L5的像侧面S10于光轴处的曲率半径。满足上述关系时，能够使第五透镜L5的物侧面S9和像侧面S10的曲率半径得到合理配置，从而能够降低鬼影产生的风险，提升系统的解像能力。
TTL/d34＝17.593；其中，TTL为光学系统10的光学总长，d34为第三透镜L3的像侧面S6至第四透镜L4的物侧面S7于光轴上的距离。满足上述关系时，光阑STO至前后透镜的空气间隔之和能够得到合理配置，从而可保证系统成像性质均匀，减轻场曲的现象，提高成像的解析能力。
TTL/f＝13.36；其中，TTL为光学系统10的光学总长，f为光学系统10的有效焦距。满足上述关系时，可以避免系统的总长过长或系统的焦距过长，从而有利于系统小型化的设计。
(FOV*f)/Imgh＝45.714°；其中，FOV为光学系统10的最大视场角，f为光学系统10的有效焦距，Imgh为光学系统10的最大视场角所对应的像高，FOV的单位为度，f及Imgh的单位为mm。满足上述关系时，有利于提高系统的解像能力，提升像素质量。
Vd4-Vd5＝32.805；其中，Vd4为第四透镜L4于d光下的阿贝数，Vd5为第五透镜L5于d光下的阿贝数。一些实施例中的Vd4-Vd5可以为33、35、36、37、40、43、45、48或49。满足上述关系时，有利于校正轴外色差，从而提高系统分辨率，提升像面的清晰度。
FOV＝200°；其中，FOV为光学系统10的最大视场角。满足上述关系时，可提供充足的视场角，以满足产品对高视场角的需求。
另外，光学系统10的各透镜参数由表1和表2给出。表2为表1中相应透镜表面的非球面系数，其中K为圆锥系数，Ai为非球面面型公式中与第i项高次项相对应的系数。由物侧至像侧的各元件依次按照表1从上至下的各元件的顺序排列，像面(成像面S13)可理解为后期与感光元件装配时的感光元件的感光表面。面序号1和2分别对应第一透镜L1的物侧面S1和像侧面S2，即同一透镜中，面序号较小的表面为物侧面，面序号较大的表面为像侧面。表1中的Y半径为相应面序号的物侧面或像侧面于光轴处的曲率半径。透镜于“厚度”参数列中的第一个数值为该透镜于光轴上的厚度，第二个数值为该透镜的像侧面至后一光学元件的物侧面于光轴上的距离，当该透镜的后一光学元件为光阑时，该第二个数值则代表透镜的像侧面至光阑STO的中心于光轴上的距离。光阑ST0于“厚度”参数列中的数值为光阑STO的中心至后一透镜的物侧面于光轴上的距离。本申请实施例中的各透镜的光轴处于同一直线上，该直线作为光学系统10的光轴。以下各实施例中的折射率、阿贝数及焦距的参考波长为546.07nm。另外，各实施例的关系式计算和透镜结构以参数表格(表1、表2、表3、表4等)中的数据为准。
在第一实施例中，光学系统10的有效焦距f＝1.28mm，光圈数FNO＝2.1，对角线方向最大视角FOV＝200°，光学总长TTL＝17.1mm，光学总长即第一透镜L1的物侧面S1至系统的成像面S13于光轴上的距离。
表1
表2
第二实施例
参考图3，在第二实施例中，光学系统10由物侧至像侧依次包括具有负屈折力的第一透镜L1、具有负屈折力的第二透镜L2、具有正屈折力的第三透镜L3、光阑STO、具有正屈折力的第四透镜L4、具有负屈折力的第五透镜L5以及具有正屈折力的第六透镜L6。图4包括第二实施例中光学系统10的纵向球差图、像散图和畸变图。
第一透镜L1的物侧面S1为凸面，像侧面S2为凹面。
第二透镜L2的物侧面S3为凹面，像侧面S4为凹面。
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的物侧面S7为凸面，像侧面S8为凸面。
第五透镜L5的物侧面S9为凹面，像侧面S10为凹面。
第六透镜L6的物侧面S11为凸面，像侧面S12为凸面。
另外，第二实施例中的各透镜参数由表3和表4给出，其中各结构和参数的定义可由第一实施例中得出，此处不加以赘述。
表3
表4
| 面序号 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| K | 0.00E+00 | 0.00E+00 | 9.75E+01 | 7.62E+00 |
| A4 | 3.11E-02 | 2.18E-02 | -5.26E-03 | 5.76E-03 |
| A6 | -5.83E-03 | 1.96E-02 | 5.65E-03 | 4.74E-04 |
| A8 | 4.49E-04 | -1.34E-02 | -3.98E-03 | 9.16E-04 |
| A10 | -1.26E-05 | 1.48E-03 | 7.15E-04 | 1.91E-04 |
| A12 | 0.00E+00 | 0.00E+00 | 0.00E+00 | 0.00E+00 |
| A14 | 0.00E+00 | 0.00E+00 | 0.00E+00 | 0.00E+00 |
| A16 | 0.00E+00 | 0.00E+00 | 0.00E+00 | 0.00E+00 |
| A18 | 0.00E+00 | 0.00E+00 | 0.00E+00 | 0.00E+00 |
| A20 | 0.00E+00 | 0.00E+00 | 0.00E+00 | 0.00E+00 |
| 面序号 | 10 | 11 | 12 | 13 |
| K | 0.00E+00 | 0.00E+00 | 0.00E+00 | 0.00E+00 |
| A4 | -6.10E-02 | -7.96E-02 | -4.21E-02 | 1.16E-02 |
| A6 | 1.51E-02 | 2.13E-02 | 7.45E-03 | 4.24E-03 |
| A8 | -3.31E-03 | -3.93E-03 | -8.12E-04 | -1.14E-03 |
| A10 | 1.67E-04 | 1.53E-04 | -8.47E-06 | 1.55E-04 |
| A12 | 0.00E+00 | 0.00E+00 | 0.00E+00 | 0.00E+00 |
| A14 | 0.00E+00 | 0.00E+00 | 0.00E+00 | 0.00E+00 |
| A16 | 0.00E+00 | 0.00E+00 | 0.00E+00 | 0.00E+00 |
| A18 | 0.00E+00 | 0.00E+00 | 0.00E+00 | 0.00E+00 |
| A20 | 0.00E+00 | 0.00E+00 | 0.00E+00 | 0.00E+00 |
该实施例中的摄像模组10满足以下关系：
| f1/f | -6.009 | (R9-R10)/(R9+R10) | 2.546 |
| R4/CT2 | 2.446 | TTL/d34 | 18.636 |
| f3/f | 5.87 | TTL/f | 13.55 |
| f45/f | 20.42 | (FOV*f)/Imgh | 45.714 |
| f6/f | 2.288 | Vd4-Vd5 | 49.462 |
| d23/(1/f2+1/f3) | -7.899 |
第三实施例
参考图5，在第三实施例中，光学系统10由物侧至像侧依次包括具有负屈折力的第一透镜L1、具有负屈折力的第二透镜L2、具有正屈折力的第三透镜L3、光阑STO、具有正屈折力的第四透镜L4、具有负屈折力的第五透镜L5以及具有正屈折力的第六透镜L6。图6包括第三实施例中光学系统10的纵向球差图、像散图和畸变图。
第一透镜L1的物侧面S1为凸面，像侧面S2为凹面。
第二透镜L2的物侧面S3为凹面，像侧面S4为凹面。
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的物侧面S7为凸面，像侧面S8为凸面。
第五透镜L5的物侧面S9为凹面，像侧面S10为凹面。
第六透镜L6的物侧面S11为凸面，像侧面S12为凸面。
另外，第三实施例中的各透镜参数由表5和表6给出，其中各结构和参数的定义可由第一实施例中得出，此处不加以赘述。
表5
表6
该实施例中的摄像模组10满足以下关系：
| f1/f | -4.469 | (R9-R10)/(R9+R10) | -3.672 |
| R4/CT2 | 2.291 | TTL/d34 | 20.482 |
| f3/f | 4.74 | TTL/f | 12.33 |
| f45/f | 21.94 | (FOV*f)/Imgh | 50 |
| f6/f | 2.207 | Vd4-Vd5 | 32.6 |
| d23/(1/f2+1/f3) | -8.336 |
第四实施例
参考图7，在第四实施例中，光学系统10由物侧至像侧依次包括具有负屈折力的第一透镜L1、具有负屈折力的第二透镜L2、具有正屈折力的第三透镜L3、光阑STO、具有正屈折力的第四透镜L4、具有负屈折力的第五透镜L5以及具有正屈折力的第六透镜L6。图8包括第四实施例中光学系统10的纵向球差图、像散图和畸变图。
第一透镜L1的物侧面S1为凸面，像侧面S2为凹面。
第二透镜L2的物侧面S3为凹面，像侧面S4为凹面。
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的物侧面S7为凸面，像侧面S8为凸面。
第五透镜L5的物侧面S9为凹面，像侧面S10为凹面。
第六透镜L6的物侧面S11为凸面，像侧面S12为凸面。
另外，第四实施例中的各透镜参数由表7和表8给出，其中各结构和参数的定义可由第一实施例中得出，此处不加以赘述。
表7
表8
| 面序号 | 3 | 4 | 5 | 6 | 8 |
| K | 0.00E+00 | 0.00E+00 | 0.00E+00 | 0.00E+00 | 0.00E+00 |
| A4 | -8.04E-06 | -3.37E-02 | -1.53E-02 | 4.20E-03 | 5.84E-03 |
| A6 | 0.00E+00 | 4.30E-03 | 4.63E-03 | -6.65E-04 | 3.02E-05 |
| A8 | 0.00E+00 | -1.65E-03 | -1.23E-03 | 1.73E-03 | 0.00E+00 |
| A10 | 0.00E+00 | 1.44E-04 | 2.48E-04 | -5.87E-04 | 0.00E+00 |
| A12 | 0.00E+00 | 0.00E+00 | 0.00E+00 | 0.00E+00 | 0.00E+00 |
| A14 | 0.00E+00 | 0.00E+00 | 0.00E+00 | 0.00E+00 | 0.00E+00 |
| A16 | 0.00E+00 | 0.00E+00 | 0.00E+00 | 0.00E+00 | 0.00E+00 |
| A18 | 0.00E+00 | 0.00E+00 | 0.00E+00 | 0.00E+00 | 0.00E+00 |
| A20 | 0.00E+00 | 0.00E+00 | 0.00E+00 | 0.00E+00 | 0.00E+00 |
| 面序号 | 10 | 11 | 12 | 13 | |
| K | 0.00E+00 | 0.00E+00 | 0.00E+00 | 0.00E+00 | |
| A4 | -6.49E-03 | -1.84E-02 | -2.82E-02 | 1.66E-02 | |
| A6 | 0.00E+00 | 2.74E-03 | 2.71E-03 | -4.52E-04 | |
| A8 | 0.00E+00 | 0.00E+00 | -4.68E-04 | 0.00E+00 | |
| A10 | 0.00E+00 | 0.00E+00 | 0.00E+00 | 0.00E+00 | |
| A12 | 0.00E+00 | 0.00E+00 | 0.00E+00 | 0.00E+00 | |
| A14 | 0.00E+00 | 0.00E+00 | 0.00E+00 | 0.00E+00 | |
| A16 | 0.00E+00 | 0.00E+00 | 0.00E+00 | 0.00E+00 | |
| A18 | 0.00E+00 | 0.00E+00 | 0.00E+00 | 0.00E+00 | |
| A20 | 0.00E+00 | 0.00E+00 | 0.00E+00 | 0.00E+00 |
该实施例中的摄像模组10满足以下关系：
| f1/f | -4.477 | (R9-R10)/(R9+R10) | -4.096 |
| R4/CT2 | 2.266 | TTL/d34 | 21.073 |
| f3/f | 4.726 | TTL/f | 12.33 |
| f45/f | 26.77 | (FOV*f)/Imgh | 50 |
| f6/f | 2.189 | Vd4-Vd5 | 32.6 |
| d23/(1/f2+1/f3) | -8.479 |
第五实施例
参考图9，在第五实施例中，光学系统10由物侧至像侧依次包括具有负屈折力的第一透镜L1、具有负屈折力的第二透镜L2、具有正屈折力的第三透镜L3、光阑STO、具有正屈折力的第四透镜L4、具有负屈折力的第五透镜L5以及具有正屈折力的第六透镜L6。图10包括第五实施例中光学系统10的纵向球差图、像散图和畸变图。
第一透镜L1的物侧面S1为凸面，像侧面S2为凹面。
第二透镜L2的物侧面S3为凹面，像侧面S4为凹面。
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的物侧面S7为凸面，像侧面S8为凸面。
第五透镜L5的物侧面S9为凹面，像侧面S10为凹面。
第六透镜L6的物侧面S11为凸面，像侧面S12为凸面。
另外，第五实施例中的各透镜参数由表9和表10给出，其中各结构和参数的定义可由第一实施例中得出，此处不加以赘述。
表9
表10
该实施例中的摄像模组10满足以下关系：
| f1/f | -5.69 | (R9-R10)/(R9+R10) | -7.255 |
| R4/CT2 | 4.288 | TTL/d34 | 13.085 |
| f3/f | 4.686 | TTL/f | 12.31 |
| f45/f | -46.99 | (FOV*f)/Imgh | 50 |
| f6/f | 2.077 | Vd4-Vd5 | 36.824 |
| d23/(1/f2+1/f3) | -10.463 |
参考图11，本申请的一些实施例还提供了一种摄像模组20，光学系统10与感光元件210组装以形成摄像模组20，感光元件210设置于光学系统10的像侧。感光元件210可以为CCD(Charge Coupled Device，电荷耦合器件)或CMOS(Complementary Metal OxideSemiconductor，互补金属氧化物半导体)。一般地，在装配时，光学系统10的成像面S13与感光元件210的感光表面重叠。
在一些实施例中，摄像模组20包括设于第六透镜L6与感光元件210之间的滤光片110，滤光片110用于滤除红外光。在一些实施例中，滤光片110能够安装至镜头的像端。在一些实施例中，摄像模组20还包括保护玻璃120，保护玻璃120设于滤光片110与感光元件210之间，保护玻璃120用于保护感光元件210。
通过采用上述光学系统10，摄像模组20同样能够良好地抑制高阶像差的产生，从而拥有良好的成像品质。
参考图12，本申请的一些实施例还提供了一种电子设备30，摄像模组20应用于电子设备30以使电子设备30具备摄像功能。具体地，电子设备30包括固定件310，摄像模组20安装于固定件310，固定件310可以为电路板、中框、保护壳等部件。电子设备30可以为但不限于智能手机、智能手表、电子书阅读器、车载摄像设备、监控设备、医疗设备(如内窥镜)、平板电脑、生物识别设备(如指纹识别设备或瞳孔识别设备等)、PDA(Personal DigitalAssistant，个人数字助理)、无人机等。具体地，在一些实施例中，电子设备30为智能手机，智能手机包括中框和电路板，电路板设置于中框，摄像模组20安装于智能手机的中框，且其中的感光元件210与电路板电性连接。在另一些实施例中，电子设备30为车载摄像设备(具体结构可参考图12)，摄像模组20设置于车载摄像设备的壳体内，该壳体即为固定件310，固定件310与安装板320转动连接，安装板320用于固定在汽车的车体上。通过采用上述摄像模组20，电子设备30能够拥有良好的成像品质。
参考图13，本申请的一些实施例还提供了一种汽车40。当电子设备30为车载摄像设备时，电子设备30可作为汽车40的前视摄像设备、后视摄像设备或侧视摄像设备。具体地，汽车40包括安装部410，电子设备30的固定件310安装于安装部410上，安装部410可以是车体的一部分，如进气格栅、侧视镜、后视镜、后尾箱盖板、车顶、中控台。当电子设备30设有可转动的安装板320时，电子设备30通过安装板320安装至汽车40的安装部410上。电子设备30可安装于车体的前侧(如进气格栅处)、左前大灯、右前大灯、左后视镜、右后视镜、车尾箱盖板、车顶等任意位置。其次，也可在汽车40内设置显示设备，电子设备30与显示设备通信连接，从而，安装部410上的电子设备30所获得的影像能够在显示设备上实时显示，让驾驶者能够获得安装部410四周更大范围的环境信息，使驾驶者在驾驶时更为方便及安全。通过采用上述电子设备30，能够有效减小高阶像差对汽车40所获得的成像画面的影响，从而使汽车40在行驶时依然能够获得高质量的成像画面，从而提升驾驶的安全性。特别地，对于自动驾驶等需要对成像画面进行自动分析处理的驾驶方式而言，高阶像差的减少能够极大地提高系统分析的准确性，为汽车40做出更准确的引导，以此有效提升自动驾驶等驾驶方式的安全系数。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (16)
1.一种光学系统，其特征在于，由物侧至像侧依次包括：
具有负屈折力的第一透镜；
具有负屈折力的第二透镜；
具有正屈折力的第三透镜；
具有正屈折力的第四透镜，所述第四透镜的物侧面和像侧面均为凸面；
具有负屈折力的第五透镜，所述第五透镜的物侧面和像侧面均为凹面；
具有正屈折力的第六透镜，所述第六透镜的物侧面和像侧面均为凸面；
且所述光学系统满足以下关系：
-47＜f45/f＜27；
其中，f45为所述第四透镜与所述第五透镜的组合焦距，f为所述光学系统的有效焦距。
2.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，满足以下关系：
-6.5＜f1/f＜-3；
其中，f1为所述第一透镜的有效焦距。
3.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，满足以下关系：
2＜R4/CT2＜5；
其中，R4为所述第二透镜的像侧面于光轴处的曲率半径，CT2为所述第二透镜于光轴上的厚度。
4.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，满足以下关系：
4＜f3/f＜6.5；
其中，f3为所述第三透镜的有效焦距。
5.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，满足以下关系：
10＜f45/f。
6.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，满足以下关系：
1.5＜f6/f＜3；
其中，f6为所述第六透镜的有效焦距。
7.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，满足以下关系：
-11＜d23/(1/f2+1/f3)＜-7；
其中，d23为所述第二透镜的像侧面至所述第三透镜的物侧面于光轴上的距离，f2为所述第二透镜的有效焦距，f3为所述第三透镜的有效焦距，d23、f2及f3的单位均为mm。
8.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，满足以下关系：
-8＜(R9-R10)/(R9+R10)＜6；
其中，R9为所述第五透镜的物侧面于光轴处的曲率半径，R10为所述第五透镜的像侧面于光轴处的曲率半径。
9.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，包括光阑，所述光阑设置于所述第三透镜与所述第四透镜之间，且所述光学系统满足以下关系：
12＜TTL/d34＜22；
其中，TTL为所述光学系统的光学总长，d34为所述第三透镜的像侧面至所述第四透镜的物侧面于光轴上的距离。
10.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，满足以下关系：
12＜TTL/f＜14；
其中，TTL为所述光学系统的光学总长。
11.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，满足以下关系：
40＜(FOV*f)/Imgh≤50；
其中，FOV为所述光学系统的最大视场角，Imgh为所述光学系统的最大视场角所对应的像高，FOV的单位为度，f及Imgh的单位均为mm。
12.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，满足以下关系：
Vd4-Vd5＞30；
其中，Vd4为所述第四透镜于d光下的阿贝数，Vd5为所述第五透镜于d光下的阿贝数。
13.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，满足以下关系：
FOV＞195°；
其中，FOV为所述光学系统的最大视场角。
14.一种摄像模组，其特征在于，包括感光元件及权利要求1至13任意一项所述的光学系统，所述感光元件设置于所述光学系统的像侧。
15.一种电子设备，其特征在于，包括固定件及权利要求14所述的摄像模组，所述摄像模组设置于所述固定件。
16.一种汽车，其特征在于，包括安装部及权利要求15所述的电子设备，所述电子设备设置于所述安装部。
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- 2020-04-30 CN CN202010365466.7A patent/CN111367057A/zh active Pending
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