CN112505893A - 光学系统、摄像头模组及终端 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例公开了一种光学系统、摄像头模组及终端。所述光学系统，包括沿光轴方向由物侧至像侧依次设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜和第六透镜；其中，所述第一透镜具有负屈折力；所述第二透镜具有负屈折力，所述第二透镜的物侧面和像侧面均为凹面；所述第三透镜具有正屈折力，所述第三透镜的物侧面和像侧面均为凸面；所述第四透镜具有负屈折力；所述第五透镜具有正屈折力；所述第六透镜具有正屈折力，所述第六透镜的物侧面和像侧面均为凸面。本申请实施例的光学系统，可以满足高清晰度、高成像质量以及小型化的应用需求。
Description
技术领域
本申请涉及光学成像技术领域，尤其涉及一种光学系统、摄像头模组及终 端。
背景技术
本部分提供的仅仅是与本公开相关的背景信息，其并不必然是现有技术。
随着车载行业的发展，ADAS(Advanced Driving Assistant System，高级驾驶 辅助系统)、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。不仅 要求小型化、轻量化，对像素像质也提出了更高的要求。因此，亟需一种具有 高清晰度和高成像质量的摄像装置，以满足车载用摄像头的应用需求。
发明内容
本申请实施例提供了一种光学系统、摄像头模组及终端，能够满足具有高 清晰度和高成像质量的要求。技术方案如下：
第一方面，本申请实施例提供了一种光学系统，包括沿光轴方向由物侧至 像侧依次设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜和第六 透镜；其中，
第一透镜具有负屈折力；
第二透镜具有负屈折力，第二透镜的物侧面和像侧面均为凹面；
第三透镜具有正屈折力，第三透镜的物侧面和像侧面均为凸面；
第四透镜具有负屈折力；
第五透镜具有正屈折力；
第六透镜具有正屈折力，第六透镜的物侧面和像侧面均为凸面。
在本申请实施例的光学系统中，第一透镜具有负屈折力，有利于使大角度 光线进入光学系统，以扩大收光范围，第二透镜具有负屈折力，有利于扩大光 线宽度，使大角度光线经第一透镜折射后摄入的光线扩宽，并充满光瞳，充分 传递至高像素成像面上，从而获得更宽的视场范围。第三透镜具有正屈折力， 一方面能够将被第一透镜和第二透镜所发散的光束加以会聚，有利于实现光学 系统的小型化，另一方面有利于校正光学系统的边缘像差，以提升成像解析度。 第四透镜具有负屈折力，有利于抑制光学系统的像散。第六透镜为正屈折力， 有利于降低光线束射出光学系统的出射角度，进而降低光束射入感光元件的角度，提高成像感光元件的感光性能，进而提高成像质量。由此可见，本申请实 施例的光学系统可以满足高清晰度、高成像质量以及小型化的应用需求。
在其中一些实施例中，第一透镜的焦距为f1，第二透镜的焦距为f2，光学 系统的有效焦距为f，f1、f2和f满足条件式：
17mm<f1*f2/f<21mm。
基于上述实施例，满足上透镜屈折力配置、面型关系及关系式条件时，有 利于抑制高阶像差，从而提高光学系统的分辨性能和成像品质。具体地，超过 上述关系式上限，第一透镜、第二透镜的焦距过小，则第一透镜、第二透镜的 各自曲折力不足，不利于抑制高阶像差，从而出现高阶球差、彗差等现象影响 光学系统的分辨率和成像品质。超过上述关系式下限，第一透镜、第二透镜的 曲折力过强，则导致扩散的光束收缩过大，从而不利于使大角度光线经第一透 镜折射后充满光瞳，充分传递至高像素成像面上，不利于实现系统高像素的特 点。
在其中一些实施例中，第二透镜的焦距为f2，第二透镜于光轴上的厚度为 CT2，f2和CT2满足条件式：
-16.5<f2/CT2<-4.5。
基于上述实施例，第二透镜为光学系统提供负的屈折力，有利于扩大光线 宽度，使大角度光线经第一透镜折射后摄入的光线扩宽，并充满光瞳，充分传 递至高像素成像面上，从而获得更宽的视场范围，有利于体现系统高像素的特 点。超过上述关系式范围则不利光学系统像差的校正，从而降低成像品质。
在其中一些实施例中，第三透镜的焦距为f3，第三透镜于光轴上的厚度为 CT3，f3和CT3满足条件式：
1<f3/CT3<3。
基于上述实施例，满足上述关系时，能够将被第一透镜和第二透镜所发散 的光束加以会聚，同时有利于实现光学系统的小型化。具体地，光线由具有较 强负屈折力的第一透镜和第二透镜射出，会导致边缘光线射入成像面13时易产 生较大的场曲，因此，通过设置一具有正屈折力的第三透镜，有利于校正边缘 像差，提升成像解析度。超过上述关系式上限，光学系统对于第三透镜的中心 厚度过于敏感，这样就会导致单透镜的加工很难满足所需的公差要求，从而降 低光学系统的组装良率，不利于控制生产成本；超过上述满足条件式下限，在 满足光学性能的前提下，会致使第三透镜中心厚度过大，从而导致第三透镜的 重量较大，不利于光学系统的轻量化。
在其中一些实施例中，第一透镜和第二透镜于光轴上的空气间隙为d12，第 二透镜于光轴上的厚度为CT2，第三透镜于光轴上的厚度为CT3，第三透镜和 第四透镜于光轴上的空气间隙为d34，d12、CT2、CT3和d34满足条件式：
0.5<(CT3+d34)/(d12+CT2)<2.5。
基于上述实施例，通过上述关系式限定，有利于校正系统像差，提升成像 解析度，同时保证成像系统结构紧凑，满足小型化的特征。超过上述关系式范 围，则不利光学系统像差的校正，从而降低成像品质，同时过大的空气间隔与 镜片厚度的设置会增加光学系统的总长负担，不利于系统小型化。
在其中一些实施例中，第六透镜的焦距为f6，第六透镜于光轴上的厚度为 CT6，f6和CT6满足条件式：
2<f6/CT6<6。
基于上述实施例，通过上述关系式限定，可以使第六透镜具有足够的屈折 力，有利于降低光线束射出光学系统的出射角度，进而降低光束射入感光元件 的角度，提高成像感光元件的感光性能。超过上述关系式上限，会导致第六透 镜焦距过长，屈折力不足，从而使光线束射入感光元件的角度较大，进而导致 感光元件识别被摄物信息不足而照成成像失真的现象；超过上述条件式下限， 会致使在满足光学性能的前提下，第六透镜中心厚度过大，塑胶镜片的热变形 敏感，进而造成光学系统热稳定性下降。
在其中一些实施例中，第四透镜的物侧面于光轴处的曲率半径为Rs8，第四 透镜的像侧面于光轴处的曲率半径为Rs9，Rs8和Rs9满足条件式：
1<(Rs8-Rs9)/(Rs8+Rs9)<5。
基于上述实施例，通过上述关系式限定，可以减小周边视角的主光线入射 像面的角度，抑制像散的产生。
在其中一些实施例中，光学系统还包括光阑，第一透镜的物侧面与光阑于 光轴上的距离为DOS，光学系统总长为TTL，DOS和TTL满足条件式：
2<TTL/DOS<4。
基于上述实施例，通过满足关系式的配置，有利于光学系统结构紧凑，小 型化。超过上述关系式下限，则大角度光线束难以射入光学系统，由此将降低 成像镜头的物空间成像范围，不利于广角化；超过上述关系式上限，会导致光 学系统的光学总长过长，不利于光学系统的小型化。
在其中一些实施例中，第四透镜的像侧面和上述第五透镜的物侧面胶合在 一起，第四透镜于光轴上的厚度为CT4，第五透镜于光轴上的厚度为CT5，第 四透镜在-30℃到70℃条件下的热膨胀系数为α4，第五透镜在-30℃到70℃条件 下的热膨胀系数为α5，CT4、CT5、α4和α5满足条件式：
1*10-6mm/℃<(CT5-CT4)*(α5-α4)<3.5*10-6mm/℃。
基于上述实施例，第四透镜与第五透镜相胶合，通过材料的合理搭配减小 温度对光学系统的影响，使光学系统在高温或低温条件下保持良好的成像质量， 使两枚透镜在中心厚度差异及材料特性差异方面取得平衡，减小胶合镜片开裂 的风险。
第二方面，本申请实施例提供了一种摄像头模组，包括光学系统和感光元 件，光学系统用于接收被拍摄物体的光信号并投射至感光元件，光学系统为上 述任一实施例中的光学系统，感光元件用于将光信号转换为图像信号。
本申请实施例的摄像头模组，通过采用上述光学系统，可以很好地抑制高 阶像差的产生，从而拥有良好的成像品质，能够满足摄像头广视角、低敏感度、 小型化、高清晰度、高成像质量等要求。
第三方面，本申请实施例提供了一种终端，包括上述任一实施例中的摄像 头模组。
本申请实施例的终端，其所使用的摄像头模组，具有良好的成像品质，能 够满足摄像头广视角、低敏感度、小型化、高清晰度、高成像质量等要求。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施 例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 中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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1是本申请实施例一提供的光学系统的结构示意图；
图2a是本申请实施例一提供的光学系统的纵向球差图曲线图；
图2b是本申请实施例一提供的光学系统的像散曲线图；
图2c是本申请实施例一提供的光学系统的畸变曲线图；
图3是本申请实施例二提供的光学系统的结构示意图；
图4a是本申请实施例二提供的光学系统的纵向球差图曲线图；
图4b是本申请实施例二提供的光学系统的像散曲线图；
图4c是本申请实施例二提供的光学系统的畸变曲线图；
图5是本申请实施例三提供的光学系统的结构示意图；
图6a是本申请实施例三提供的光学系统的纵向球差图曲线图；
图6b是本申请实施例三提供的光学系统的像散曲线图；
图6c是本申请实施例三提供的光学系统的畸变曲线图；
图7是本申请实施例四提供的光学系统的结构示意图；
图8a是本申请实施例四提供的光学系统的纵向球差图曲线图；
图8b是本申请实施例四提供的光学系统的像散曲线图；
图8c是本申请实施例四提供的光学系统的畸变曲线图；
图9是本申请实施例五提供的光学系统的结构示意图；
图10a是本申请实施例五提供的光学系统的纵向球差图曲线图；
图10b是本申请实施例五提供的光学系统的像散曲线图；
图10c是本申请实施例五提供的光学系统的畸变曲线图；
图11是本申请实施例提供的摄像头模组的示意图。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请 实施例方式作进一步地详细描述。
下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同 或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一 致的所有实施方式。相反，它们仅是如所附权利要求书中所详述的、本申请的 一些方面相一致的装置和方法的例子。
以下首先解释本申请实施例中所涉及到的像差：像差(aberration)是指光学系统中，由非近轴光线追迹所得的结果和近轴光线追迹所得的结果不一致，与高 斯光学(一级近似理论或近轴光线)的理想状况的偏差。像差又分为两大类： 色差(chromaticaberration)和单色像差(monochromatic aberration)。其中，色差是 由于透镜材料的折射率是波长的函数，不同波长的光通过透镜时因折射率不同 而产生的像差，色差又可分为位置色像差和倍率色像差两种。色差是一种色散 现象，所谓色散现象是指介质中的光速或折射率随光波波长变化的现象，光的 折射率随着波长的增加而减小的色散可成为正常色散，而折射率随波长的增加 而增加的色散可成为负色散(或称负反常色散)。单色像差是指即使在高度单 色光时也会产生的像差，按产生的效果，单色像差又分成“使成像模糊”和“使 成像变形”两类；前一类有球面像差(spherical aberration，可简称球差)、像散(astigmatism)等，后一类有像场弯曲(field curvature，可简称场曲)、畸变(distortion)等。像差还包括彗差，彗差是指由位于主轴外的某一轴外物点，向光学系统发 出的单色圆锥形光束，经该光学系统折射后，在理想平面处不能结成清晰点， 而是结成拖着明亮尾巴的彗星形光斑。
第一方面，本申请实施例提供了一种光学系统100。如图1、图3、图5、 图7和图9所示，光学系统100包括沿光轴方向由物侧至像侧依次设置的第一 透镜110、第二透镜120、第三透镜130、第四透镜140、第五透镜150和第六 透镜160。其中，第一透镜110具有负屈折力，第二透镜120具有负屈折力，第 三透镜130具有正屈折力，第四透镜140具有负屈折力，第五透镜150具有正 屈折力，第六透镜160具有正屈折力。光学系统100还可以包括光阑190，光阑 190的中心可以位于光学系统100的光轴上。
第一透镜110具有物侧面S1和像侧面S2，第二透镜120具有物侧面S3和 像侧面S4，第三透镜130具有物侧面S5和像侧面S6，第四透镜140具有物侧 面S7和像侧面S8，第五透镜150具有物侧面S9和像侧面S10，第六透镜160 具有物侧面S11和像侧面S12。另外，光学系统100还具有一虚拟的成像面S13， 成像面S13位于第六透镜160的像侧。一般地，光学系统100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100的成像面S13。
其中，第二透镜120的物侧面S3和像侧面S4均为凹面，第三透镜130的 物侧面S5和像侧面S6均为凸面，第六透镜160的物侧面S11和像侧面S12均 为凸面。
在本申请实施例的光学系统100中，第一透镜110具有负屈折力，有利于 使大角度光线进入光学系统100，以扩大收光范围，第二透镜120具有负屈折力， 有利于扩大光线宽度，使大角度光线经第一透镜110折射后摄入的光线扩宽， 并充满光瞳，充分传递至高像素成像面上，从而获得更宽的视场范围。第三透 镜130具有正屈折力，一方面能够将被第一透镜110和第二透镜120所发散的 光束加以会聚，有利于实现光学系统100的小型化，另一方面有利于校正光学 系统100的边缘像差，以提升成像解析度。第四透镜140具有负屈折力，有利 于抑制光学系统100的像散。第六透镜160为正屈折力，有利于降低光线束射 出光学系统100的出射角度，进而降低光束射入感光元件的角度，提高成像感 光元件的感光性能，进而提高成像质量。由此可见，本申请实施例的光学系统 100可以满足高清晰度、高成像质量以及小型化的应用需求。
在一些实施例中，第一透镜110的焦距为f1，第二透镜120的焦距为f2， 光学系统100的有效焦距为f，f1、f2和f满足条件式：17mm<f1*f2/f<21mm。 满足上透镜屈折力配置、面型关系及关系式条件时，有利于抑制高阶像差，从 而提高光学系统100的分辨性能和成像品质。具体地，超过上述关系式上限， 第一透镜110、第二透镜120的焦距过小，则第一透镜110、第二透镜120的各 自曲折力不足，不利于抑制高阶像差，从而出现高阶球差、彗差等现象影响光 学系统100的分辨率和成像品质。超过上述关系式下限，第一透镜110、第二透镜120的曲折力过强，则导致扩散的光束收缩过大，从而不利于使大角度光线 经第一透镜折射后充满光瞳，充分传递至高像素成像面上，不利于实现系统高 像素的特点。
在一些实施例中，第二透镜120的焦距为f2，第二透镜120于光轴上的厚 度为CT2，f2和CT2满足条件式：-16.5<f2/CT2<-4.5。第二透镜120为光学系 统100提供负的屈折力，有利于扩大光线宽度，使大角度光线经第一透镜110 折射后摄入的光线扩宽，并充满光瞳，充分传递至高像素成像面上，从而获得 更宽的视场范围，有利于体现系统高像素的特点。超过上述关系式范围则不利 所述光学系统像差的校正，从而降低成像品质。
在一些实施例中，第三透镜130的焦距为f3，第三透镜130于光轴上的厚 度为CT3，f3和CT3满足条件式：1<f3/CT3<3。满足上述关系时，能够将被第 一透镜110和第二透镜120所发散的光束加以会聚，同时有利于实现光学系统 100的小型化。具体地，光线由具有较强负屈折力的第一透镜110和第二透镜 120射出，会导致边缘光线射入成像面13时易产生较大的场曲，因此，通过设 置一具有正屈折力的第三透镜130，有利于校正边缘像差，提升成像解析度。超 过上述关系式上限，光学系统100对于第三透镜130的中心厚度(即：于光轴上的厚度)过于敏感，这样就会导致单透镜的加工很难满足所需的公差要求， 从而降低光学系统100的组装良率，不利于控制生产成本；超过上述满足条件 式下限，在满足光学性能的前提下，会致使第三透镜130中心厚度过大，从而 导致第三透镜130的重量较大，不利于光学系统100的轻量化。
在一些实施例中，第一透镜110和第二透镜120于光轴上的空气间隙为d12， 第二透镜120于光轴上的厚度为CT2，第三透镜130于光轴上的厚度为CT3， 第三透镜130和第四透镜140于光轴上的空气间隙为d34，d12、CT2、CT3和 d34满足条件式：0.5<(CT3+d34)/(d12+CT2)<2.5。通过上述关系式限定，有 利于校正系统像差，提升成像解析度，同时保证成像系统100结构紧凑，满足 小型化的特征。超过上述关系式范围，则不利所述光学系统像差的校正，从而 降低成像品质，同时过大的空气间隔与镜片厚度的设置会增加光学系统100的总长负担，不利于系统小型化。
在一些实施例中，第六透镜160的焦距为f6，第六透镜160于光轴上的厚 度为CT6，f6和CT6满足条件式：2<f6/CT6<6。通过上述关系式限定，可以使 第六透镜160具有足够的屈折力，有利于降低光线束射出光学系统100的出射 角度，进而降低光束射入感光元件的角度，提高成像感光元件的感光性能。超 过上述关系式上限，会导致第六透镜160焦距过长，屈折力不足，从而使光线 束射入感光元件的角度较大，进而导致感光元件识别被摄物信息不足而照成成 像失真的现象；超过上述条件式下限，会致使在满足光学性能的前提下，第六 透镜160中心厚度过大，塑胶镜片的热变形敏感，进而造成光学系统100热稳 定性下降。
在一些实施例中，第四透镜140的物侧面于光轴处的曲率半径为Rs8，第四 透镜140的像侧面于光轴处的曲率半径为Rs9，Rs8和Rs9满足条件式：1< (Rs8-Rs9)/(Rs8+Rs9)<5。通过上述关系式限定，可以减小周边视角的主光 线入射像面的角度，抑制像散的产生。
在一些实施例中，第四透镜140的像侧面和第五透镜150的物侧面胶合在 一起。第四透镜140于光轴上的厚度为CT4，第五透镜150于光轴上的厚度为 CT5，第四透镜140在-30℃到70℃条件下的热膨胀系数为α4，第五透镜150在 -30℃到70℃条件下的热膨胀系数为α5，其中热膨胀系数的单位为10-6/℃，CT4、 CT5、α4和α5满足条件式：1*10-6mm/℃<(CT5-CT4)*(α5-α4)<3.5*10-6mm/℃。 在本实施例中，第四透镜140与第五透镜150相胶合，通过材料的合理搭配减 小温度对光学系统100的影响，使光学系统100在高温或低温条件下保持良好 的成像质量，使两枚透镜在中心厚度差异及材料特性差异方面取得平衡，减小 胶合镜片开裂的风险。
进一步地，光阑190可以是孔径光阑190或视场光阑190。光阑190可以位 于物面和成像面S13之间。例如，光阑190可以位于：第一透镜110的物侧面 S1与物面之间、第一透镜110的像侧面S2与第二透镜120的物侧面S3之间、 第二透镜120的像侧面S4与第三透镜130的物侧面S5之间、第三透镜130的 像侧面S6与第四透镜140的物侧面S7、第四透镜140的像侧面S8与第五透镜 150的物侧面S9、第五透镜150的像侧面S10与第六透镜160的物侧面S11之 间，或者是，第六透镜160的像侧面S12与成像面S13之间。为降低加工成本， 也可以在第一透镜110的物侧面S1、第二透镜120的物侧面S3、第三透镜130 的物侧面S5、第四透镜140的物侧面S7、第五透镜150的物侧面S9、第六透 镜160的物侧面S11、第一透镜110的像侧面S2、第二透镜120的像侧面S4、 第三透镜130的像侧面S6、第四透镜140的像侧面S8、第五透镜150的像侧面S10和第六透镜160的像侧面S12中的任意一个表面上设置光阑190。
在一些实施例中，第一透镜110的物侧面S1与光阑190于光轴上的距离为 DOS，光学系统100总长为TTL，DOS和TTL满足条件式：2<TTL/DOS<4。光 学系统100的总长受到第一透镜物侧面至光阑190的距离的影响，通过满足关 系式的配置，有利于光学系统100结构紧凑，小型化。超过上述关系式下限， 则大角度光线束难以射入光学系统100，由此将降低成像镜头的物空间成像范围， 不利于广角化；超过上述关系式上限，会导致光学系统100的光学总长过长， 不利于光学系统100的小型化。
以上透镜的屈折力可以是透镜于光轴处的屈折力。以上透镜的物侧面为透 镜朝向物面一侧的表面，透镜的像侧面为透镜朝向像面一侧的表面。
在一些实施例中，在第一透镜110、第二透镜120、第三透镜130、第四透 镜140、第五透镜150和第六透镜160中，至少有一个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和/或像侧面拥有更灵活的设计，有 利于使透镜在较小、较薄的情况下良好地解决成像不清晰、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够使光学系统拥有良好的成像品 质，且有利于缩短光学系统的总长度。另外，通过球面与非球面的配合也可以 有效地消除光学系统的像差，使光学系统获得良好的成像品质，且同时提高透 镜设计及组装的灵活性，使光学系统在高像质和低成本之间取得平衡。需要注意的是，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。
进一步地，非球面的面型计算可参考非球面公式：
其中，Z为非球面上相应的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。
在一个实施例中，第一透镜110、第二透镜120、第三透镜130、第四透镜 140、第五透镜150和第六透镜160可以由塑料材质制成，加工方便并且成本低 廉。在另外一个实施例中，第一透镜110、第二透镜120、第三透镜130、第四 透镜140、第五透镜150和第六透镜160可以由玻璃材质制成，由于玻璃对环境 的适应性强且适应温度范围光，因此，有利于保证成像质量。
在一些实施例中，光学系统100还可以包括滤光片170，滤光片170设置于 第六透镜160的像侧，并与光学系统100中的各透镜相对固定设置。进一步地， 滤光片170可以为用于滤除红外光的红外截止滤光片，防止红外光达到系统的 成像面S13，从而防止红外光干扰正常成像。另外，在一些实施例中也可不设置 滤光片170，而是通过在第一透镜110至第六透镜160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100还可以包括保护玻璃180，保护玻璃180可 以设置在第六透镜160的像侧。
本申请实施例的光学系统100，可以满足摄像头广视角、低敏感度、小型化、 高清晰度、高成像质量等要求。当用于ADAS系统时，可准确、实时地抓取路 面的信息(探测物体、探测光源、探测道路标识等)供给系统影像分析，为自动驾 驶安全提供保障；用在行车记录方面可为驾驶员的驾驶提供清晰的视野，为驾 驶员的安全驾驶提供保障；用在监控安防方面，也可以将细节信息清晰的记录 下来。
以下将结合具体参数对光学系统100进行详细说明。
实施例一
本申请实施例的光学系统100的结构示意图参见图1，光学系统100包括沿 光轴从物面到像面依次设置的第一透镜110、第二透镜120、第三透镜130、第 四透镜140、第五透镜150和第六透镜160。其中，第一透镜110具有负屈折力， 第一透镜110的物侧面S1于近光轴处为凸面，第一透镜110的像侧面S2于近 光轴处为凹面。第二透镜120具有负屈折力，第二透镜120的物侧面S3和像侧 面S4于近光轴处均为凹面。第三透镜130具有正屈折力，第三透镜130的物侧 面S5和像侧面S6于近光轴处均为凸面。第四透镜140具有负屈折力，第四透镜140的物侧面S7和像侧面S8于近光轴处均为凹面。第五透镜150具有正屈 折力，第五透镜140的物侧面S9和像侧面S10于近光轴处均为凸面。第六透镜 160具有正屈折力，第六透镜160的物侧面S11和像侧面S12于近光轴处均为凸 面。
本申请实施例中，焦距以波长为550nm的光线为参考，材料的折射率和阿 贝数以587.56nm的光线为参考，光学系统100的相关参数如表1和表2所示， 表1中f为光学系统100的有效焦距，FNO表示光圈值，FOV表示光学系统100 的对角线方向的视场角。其中，焦距、曲率半径以及厚度均以毫米为单位。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110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，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190 的中心于光轴上的距离。光阑190于“厚度”参数列中的数值为光阑190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，该直接作为光学系统100的光轴。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。
表1
表2
| 面序号 | 1 | 2 |
| K | -1.33E+00 | -1.05E+00 |
| A4 | -2.45E-03 | -1.41E-03 |
| A6 | -1.05E-04 | -1.60E-04 |
| A8 | 5.24E-06 | -1.01E-06 |
| A10 | 1.58E-08 | 2.20E-06 |
| A12 | -3.42E-09 | -1.11E-07 |
| A14 | 0.00E+00 | 0.00E+00 |
| A16 | 0.00E+00 | 0.00E+00 |
| A18 | 0.00E+00 | 0.00E+00 |
| A20 | 0.00E+00 | 0.00E+00 |
图2a、图2b和2c分别为实施例一中的光学系统100的纵向球差图、像散 图和畸变图。由图2a可以看出，700nm、650nm、600nm、550nm、500nm、450nm 以及400nm的波长下对应的纵向球差数值较佳，说明书本实施例中的光学系统 100的成像质量较好。由图2b可以看出，550nm的波长下，光学系统100的像 散得到了较好的补偿。由图2c可以看出，550nm的波长下，光学系统100的畸 变得到了较好的校正。
实施例二
本申请实施例的光学系统100的结构示意图参见图5，光学系统100包括沿 光轴从物面到像面依次设置的第一透镜110、第二透镜120、第三透镜130、第 四透镜140、第五透镜150和第六透镜160。其中，第一透镜110具有负屈折力， 第一透镜110的物侧面S1于近光轴处为凸面，第一透镜110的像侧面S2于近 光轴处为凹面。第二透镜120具有负屈折力，第二透镜120的物侧面S3和像侧 面S4于近光轴处均为凹面。第三透镜130具有正屈折力，第三透镜130的物侧 面S5和像侧面S6于近光轴处均为凸面。第四透镜140具有负屈折力，第四透镜140的物侧面S7和像侧面S8于近光轴处均为凹面。第五透镜150具有正屈 折力，第五透镜140的物侧面S9和像侧面S10于近光轴处均为凸面。第六透镜 160具有正屈折力，第六透镜160的物侧面S11和像侧面S12于近光轴处均为凸 面。
本申请实施例中，以波长为550nm的光线为参考，光学系统100的相关参 数如表3和表4所示，其中各结构和参数的定义可由实施例一中得出，此处不 再加以赘述。
表3
表4
| 面序号 | 1 | 2 |
| K | -7.72E-01 | -9.30E-01 |
| A4 | -2.47E-03 | -6.06E-04 |
| A6 | -2.28E-04 | -6.24E-04 |
| A8 | -3.41E-06 | -7.22E-06 |
| A10 | 1.12E-06 | 7.32E-06 |
| A12 | -3.49E-08 | -4.02E-07 |
| A14 | 0.00E+00 | 0.00E+00 |
| A16 | 0.00E+00 | 0.00E+00 |
| A18 | 0.00E+00 | 0.00E+00 |
| A20 | 0.00E+00 | 0.00E+00 |
图4a、图4b和图4c分别为实施例二中的光学系统100的纵向球差图、像 散图和畸变图。由图4a可以看出，700nm、650nm、600nm、550nm、500nm、 450nm以及400nm的波长下对应的纵向球差数值较佳，说明书本实施例中的光 学系统100的成像质量较好。由图4b可以看出，550nm的波长下，光学系统100 的像散得到了较好的补偿。由图4c可以看出，550nm的波长下，光学系统100 的畸变得到了较好的校正。
实施例三
本申请实施例的光学系统100的结构示意图参见图9，光学系统100包括沿 光轴从物面到像面依次设置的第一透镜110、第二透镜120、第三透镜130、第 四透镜140、第五透镜150和第六透镜160。其中，第一透镜110具有负屈折力， 第一透镜110的物侧面S1于近光轴处为凸面，第一透镜110的像侧面S2于近 光轴处为凹面。第二透镜120具有负屈折力，第二透镜120的物侧面S3和像侧 面S4于近光轴处均为凹面。第三透镜130具有正屈折力，第三透镜130的物侧 面S5和像侧面S6于近光轴处均为凸面。第四透镜140具有负屈折力，第四透镜140的物侧面S7和像侧面S8于近光轴处均为凹面。第五透镜150具有正屈 折力，第五透镜140的物侧面S9和像侧面S10于近光轴处均为凸面。第六透镜 160具有正屈折力，第六透镜160的物侧面S11和像侧面S12于近光轴处均为凸 面。
本申请实施例中，以波长为550nm的光线为参考，光学系统100的相关参 数如表5和表6所示，其中各结构和参数的定义可由实施例一中得出，此处不 再加以赘述。
表5
表6
图6a、图6b和图6c分别为实施例三中的光学系统100的纵向球差图、像 散图和畸变图。由图6a可以看出，700nm、650nm、600nm、550nm、500nm、 450nm以及400nm的波长下对应的纵向球差数值较佳，说明书本实施例中的光 学系统100的成像质量较好。由图6b可以看出，550nm的波长下，光学系统100 的像散得到了较好的补偿。由图6c可以看出，550nm的波长下，光学系统100 的畸变得到了较好的校正。
实施例四
本申请实施例的光学系统100的结构示意图参见图7，光学系统100包括沿 光轴从物面到像面依次设置的第一透镜110、第二透镜120、第三透镜130、第 四透镜140、第五透镜150和第六透镜160。其中，第一透镜110具有负屈折力， 第一透镜110的物侧面S1于近光轴处为凸面，第一透镜110的像侧面S2于近 光轴处为凹面。第二透镜120具有负屈折力，第二透镜120的物侧面S3和像侧 面S4于近光轴处均为凹面。第三透镜130具有正屈折力，第三透镜130的物侧 面S5和像侧面S6于近光轴处均为凸面。第四透镜140具有负屈折力，第四透镜140的物侧面S7和像侧面S8于近光轴处均为凹面。第五透镜150具有正屈 折力，第五透镜140的物侧面S9和像侧面S10于近光轴处均为凸面。第六透镜 160具有正屈折力，第六透镜160的物侧面S11和像侧面S12于近光轴处均为凸 面。
本申请实施例中，以波长为550nm的光线为参考，光学系统100的相关参 数如表7和表8所示，其中各结构和参数的定义可由实施例一中得出，此处不 再加以赘述。
表7
表8
| 面序号 | 1 | 2 |
| K | -1.29E+00 | -1.07E+00 |
| A4 | -2.44E-03 | -1.54E-03 |
| A6 | -1.10E-04 | -1.57E-04 |
| A8 | 5.21E-06 | -1.74E-06 |
| A10 | 1.90E-08 | 2.11E-06 |
| A12 | -3.20E-09 | -9.72E-08 |
| A14 | 0.00E+00 | 0.00E+00 |
| A16 | 0.00E+00 | 0.00E+00 |
| A18 | 0.00E+00 | 0.00E+00 |
| A20 | 0.00E+00 | 0.00E+00 |
图8a、图8b和图8c分别为实施例四中的光学系统100的纵向球差图、像 散图和畸变图。由图8a可以看出，700nm、650nm、600nm、550nm、500nm、 450nm以及400nm的波长下对应的纵向球差数值较佳，说明书本实施例中的光 学系统100的成像质量较好。由图8b可以看出，550nm的波长下，光学系统100 的像散得到了较好的补偿。由图8c可以看出，550nm的波长下，光学系统100 的畸变得到了较好的校正。
实施例五
本申请实施例的光学系统100的结构示意图参见图9，光学系统100包括沿 光轴从物面到像面依次设置的第一透镜110、第二透镜120、第三透镜130、第 四透镜140、第五透镜150和第六透镜160。其中，第一透镜110具有负屈折力， 第一透镜110的物侧面S1于近光轴处为凸面，第一透镜110的像侧面S2于近 光轴处为凹面。第二透镜120具有负屈折力，第二透镜120的物侧面S3和像侧 面S4于近光轴处均为凹面。第三透镜130具有正屈折力，第三透镜130的物侧 面S5和像侧面S6于近光轴处均为凸面。第四透镜140具有负屈折力，第四透镜140的物侧面S7和像侧面S8于近光轴处均为凹面。第五透镜150具有正屈 折力，第五透镜140的物侧面S9和像侧面S10于近光轴处均为凸面。第六透镜 160具有正屈折力，第六透镜160的物侧面S11和像侧面S12于近光轴处均为凸 面。
本申请实施例中，以波长为550nm的光线为参考，光学系统100的相关参 数如表9和表10所示，其中各结构和参数的定义可由实施例一中得出，此处不 再加以赘述。
表9
表10
| 面序号 | 1 | 2 |
| K | -1.27E+00 | -1.07E+00 |
| A4 | -2.44E-03 | -1.56E-03 |
| A6 | -1.12E-04 | -1.57E-04 |
| A8 | 5.17E-06 | -1.88E-06 |
| A10 | 2.17E-08 | 2.04E-06 |
| A12 | -3.20E-09 | -9.17E-08 |
| A14 | 0.00E+00 | 0.00E+00 |
| A16 | 0.00E+00 | 0.00E+00 |
| A18 | 0.00E+00 | 0.00E+00 |
| A20 | 0.00E+00 | 0.00E+00 |
图10a、图10b和图10c分别为实施例四中的光学系统100的纵向球差图、 像散图和畸变图。由图10a可以看出，700nm、650nm、600nm、550nm、500nm、 450nm以及400nm的波长下对应的纵向球差数值较佳，说明书本实施例中的光 学系统100的成像质量较好。由图10b可以看出，550nm的波长下，光学系统 100的像散得到了较好的补偿。由图10c可以看出，550nm的波长下，光学系统 100的畸变得到了较好的校正。
在上述的具体实施例一至具体实施例五中，光学系统100中各条件式的数 值参见表11。
表11
| 条件式 | 实施例一 | 实施例二 | 实施例三 | 实施例四 | 实施例五 |
| f1*f2/f | 17.101 | 20.599 | 17.107 | 18.736 | 19.413 |
| f2/CT2 | -5.218 | -8.236 | -16.029 | -4.869 | -4.795 |
| f3/CT3 | 2.574 | 2.667 | 1.089 | 2.557 | 2.391 |
| (CT3+d34)/(d12+CT2) | 0.820 | 0.945 | 2.322 | 0.985 | 1.056 |
| f6/CT6 | 3.868 | 5.434 | 5.339 | 2.162 | 2.172 |
| (Rs8-Rs9)/(Rs8+Rs9) | 1.364 | 4.267 | 2.338 | 1.164 | 1.120 |
| TTL/DOS | 2.415 | 3.861 | 2.430 | 2.319 | 2.286 |
| (CT5-CT4)*(α5-α4) | 3.270 | 2.489 | 2.368 | 2.024 | 1.997 |
由表11中的计算结果可知，实施例一至实施例五的光学系统均满足下列条 件式：
17mm<f1*f2/f<21mm；
-16.5<f2/CT2<-4.5；
1<f3/CT3<3；
0.5<(CT3+d34)/(d12+CT2)<2.5；
2<f6/CT6<6；
1<(Rs8-Rs9)/(Rs8+Rs9)<5；
2<TTL/DOS<4；
1*10-6mm/℃<(CT5-CT4)*(α5-α4)<3.5*10-6mm/℃。
第二方面，本申请实施例提供了一种摄像头模组10。如图11所示，摄像头 模组10包括光学系统和感光元件200，光学系统用于接收被拍摄物体的光信号 并投射至感光元件200，光学系统为上述任一实施例中的光学系统100。一般地， 在装配时，光学系统100的成像面S13与感光元件200的感光表面重叠。具体 地，感光元件200为图像传感器，其可以将接收到的光信号转换为图像信号。
本申请实施例的摄像头模组10，通过采用上述光学系统100，可以很好地 抑制高阶像差的产生，从而拥有良好的成像品质，能够满足摄像头广视角、低 敏感度、小型化、高清晰度、高成像质量等要求。
第三方面，本申请实施例提供了一种终端，包括上述任一实施例中的摄像 头模组10。终端可以是具有图像采集功能的任意一种设备，例如，终端可以是 智能手机、可穿戴设备、电脑设备、交通工具、照相机、监控装置等。摄像头 模组10配合终端，以实现对目标对象的图像集采和再现。
本申请实施例的终端，其所使用的摄像头模组10，具有良好的成像品质， 能够满足摄像头广视角、低敏感度、小型化、高清晰度、高成像质量等要求。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描 述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。对于本领域的普通技术人员而 言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。此外，在本申请的描 述中，除非另有说明，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对 象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存 在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
以上所揭露的仅为本申请较佳实施例而已，当然不能以此来限定本申请之 权利范围，因此依本申请权利要求所作的等同变化，仍属本申请所涵盖的范围。
Claims (11)
1.一种光学系统，其特征在于，包括沿光轴方向由物侧至像侧依次设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜和第六透镜；其中，
所述第一透镜具有负屈折力；
所述第二透镜具有负屈折力，所述第二透镜的物侧面和像侧面均为凹面；
所述第三透镜具有正屈折力，所述第三透镜的物侧面和像侧面均为凸面；
所述第四透镜具有负屈折力；
所述第五透镜具有正屈折力；
所述第六透镜具有正屈折力，所述第六透镜的物侧面和像侧面均为凸面。
2.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述第一透镜的焦距为f1，所述第二透镜的焦距为f2，所述光学系统的有效焦距为f，f1、f2和f满足条件式：
17mm<f1*f2/f<21mm。
3.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述第二透镜的焦距为f2，所述第二透镜于光轴上的厚度为CT2，f2和CT2满足条件式：
-16.5<f2/CT2<-4.5。
4.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述第三透镜的焦距为f3，所述第三透镜于光轴上的厚度为CT3，f3和CT3满足条件式：
1<f3/CT3<3。
5.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述第一透镜和所述第二透镜于光轴上的空气间隙为d12，所述第二透镜于光轴上的厚度为CT2，所述第三透镜于光轴上的厚度为CT3，所述第三透镜和所述第四透镜于光轴上的空气间隙为d34，d12、CT2、CT3和d34满足条件式：
0.5<(CT3+d34)/(d12+CT2)<2.5。
6.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述第六透镜的焦距为f6，所述第六透镜于光轴上的厚度为CT6，f6和CT6满足条件式：
2<f6/CT6<6。
7.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述第四透镜的物侧面于光轴处的曲率半径为Rs8，所述第四透镜的像侧面于光轴处的曲率半径为Rs9，Rs8和Rs9满足条件式：
1<(Rs8-Rs9)/(Rs8+Rs9)<5。
8.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统还包括光阑，所述第一透镜的物侧面与所述光阑于光轴上的距离为DOS，所述光学系统总长为TTL，DOS和TTL满足条件式：
2<TTL/DOS<4。
9.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述第四透镜的像侧面和上述第五透镜的物侧面胶合在一起，所述第四透镜于光轴上的厚度为CT4，所述第五透镜于光轴上的厚度为CT5，所述第四透镜在-30℃到70℃条件下的热膨胀系数为α4，所述第五透镜在-30℃到70℃条件下的热膨胀系数为α5，CT4、CT5、α4和α5满足条件式：
1*10-6mm/℃<(CT5-CT4)*(α5-α4)<3.5*10-6mm/℃。
10.一种摄像头模组，其特征在于，包括光学系统和感光元件，所述光学系统用于接收被拍摄物体的光信号并投射至所述感光元件，所述光学系统为根据权利要求1至9中任一项所述的光学系统，所述感光元件用于将所述光信号转换为图像信号。
11.一种终端，其特征在于，包括根据权利要求10所述的摄像头模组。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN113433662A (zh) * | 2021-06-30 | 2021-09-24 | 天津欧菲光电有限公司 | 成像系统、镜头模组、电子设备及载具 |
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2020
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| CN113433662B (zh) * | 2021-06-30 | 2022-08-09 | 天津欧菲光电有限公司 | 成像系统、镜头模组、电子设备及载具 |
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