CN114609762B - 小体积大广角光学系统及其应用的摄像模组 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供了一种小体积大广角光学系统，沿光轴从物面到像面依次包括：第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、以及第六透镜；第一透镜的物面侧为凸面，像面侧为凹面，其光焦度为负；第二透镜为双凹透镜，其光焦度为负；第三透镜的物面侧为凸面，像面侧为凹面，其光焦度为正；所述第四透镜和第五透镜均为双凸透镜，其光焦度均为正；第六透镜的物面侧为凹面，像面侧为凸面，其光焦度为负。本发明实施例还公开了一种摄像模组。本发明主要由6枚玻璃透镜构成，镜片枚数合理，结构简单，体积小，重量轻，成本低；通过对不同透镜进行相应设计、组合及合理分配光焦度，具有优良的日夜共焦效果、可视范围广等优点，尤其适用于VR技术领域。

Description

小体积大广角光学系统及其应用的摄像模组
技术领域：
本发明涉及一种光学系统，尤其是一种适用于VR技术领域三维场景建构和分析的小体积超短焦大广角光学系统。
背景技术：
随着社会发展，人民生活水平不断提高，VR眼镜已经越来越频繁地出现在人们的日常生活中。VR眼镜中的关键核心为光学系统，然而其光学系统存在结构复杂，体积偏大，焦距过长，视场角过小的问题。且在实际使用时，存在严重发热，导致成像出现虚焦的现象。
发明内容：
为克服现有光学系统存在结构复杂、体积偏大的问题，本发明实施例提供了一种小体积大广角光学系统。
一种小体积大广角光学系统，沿光轴从物面到像面依次包括：第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、以及第六透镜；
所述第一透镜的物面侧为凸面，像面侧为凹面，其光焦度为负；
所述第二透镜的物面侧为凹面，像面侧为凹面，其光焦度为负；
所述第三透镜的物面侧为凸面，像面侧为凹面，其光焦度为正；
所述第四透镜的物面侧为凸面，像面侧为凸面，其光焦度为正；
所述第五透镜的像面侧为凸面，像面侧为凸面，其光焦度为正；
所述第六透镜的物面侧为凹面，像面侧为凸面，其光焦度为负。
本发明实施例之光学系统，主要由6枚玻璃透镜构成，镜片枚数合理，结构简单，体积小，重量轻，成本低；通过对不同透镜进行相应设计、组合及合理分配光焦度，具有优良的日夜共焦效果、可视范围广等优点，尤其适用于VR技术领域。
本发明实施例还提供了一种摄像模组。
一种摄像模组，至少包括光学镜头，光学镜头内安装有上述所述的小体积大广角光学系统。
本发明实施例之摄像模组，主要由6枚玻璃透镜构成，镜片枚数合理，结构简单，体积小，重量轻，成本低；通过对不同透镜进行相应设计、组合及合理分配光焦度，具有优良的日夜共焦效果、可视范围广等优点，尤其适用于VR技术领域。
附图说明：
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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为本发明的光学系统或摄像模组实施例的结构示意图；
图2是本发明的光学系统或摄像模组实施例的可见光MTF传递函数曲线图；
图3是本发明的光学系统或摄像模组实施例的850nmMTF传递函数曲线图；
图4是本发明的光学系统或摄像模组实施例的相对照度图。
具体实施方式：
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，本实施例公开了一种小体积大广角光学系统，沿光轴从物面到像面依次包括：第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3、第四透镜4、第五透镜5、以及第六透镜6。
所述第一透镜1的物面侧为凸面，像面侧为凹面，其光焦度为负；
所述第二透镜2的物面侧为凹面，像面侧为凹面，其光焦度为负；
所述第三透镜3的物面侧为凸面，像面侧为凹面，其光焦度为正；
所述第四透镜4的物面侧为凸面，像面侧为凸面，其光焦度为正；
所述第五透镜5的像面侧为凸面，像面侧为凸面，其光焦度为正；
所述第六透镜6的物面侧为凹面，像面侧为凸面，其光焦度为负。
本发明实施例之光学系统，主要由6枚玻璃透镜构成，镜片枚数合理，结构简单，体积小，重量轻，成本低；通过对不同透镜进行相应设计、组合及合理分配光焦度，具有优良的日夜共焦效果、可视范围广等优点，尤其适用于VR技术领域。
进一步地，作为本发明的一种优选实施方式而非限定，第五透镜与第六透镜相互胶合形成组合透镜。结构简单紧凑，体积小。
再进一步地，作为本发明的一种优选实施方式而非限定，第五透镜的材料阿贝常数Vd5和第六透镜的材料阿贝常数Vd6之间满足：|Vd6-Vd5|＞25。结构简单，可保证良好的光学性能。
又进一步地，作为本发明的一种优选实施方式而非限定，该光学系统的各透镜满足如下条件：
(1)-2.5＜f1/f＜-2.0；
(2)-3.0＜f2/f＜-2.35；
(3)5.0＜f3/f＜7.3；
(4)3.9＜f4/f＜5.3；
(5)2.9＜f56/f＜3.5；
其中，f为整个光学系统的焦距，f1为第一透镜的焦距，f2为第二透镜的焦距，f3为第三透镜的焦距，f4为第四透镜的焦距，f56为第五透镜与第六透镜胶合的组合焦距。通过对不同透镜进行相应设计、组合及合理分配光焦度，具有优良的日夜共焦效果、可视范围广等优点。
再进一步地，作为本发明的一种优选实施方式而非限定，孔径光阑位于第三透镜与第四透镜之间。用来调节光束的强度。
更进一步地，作为本发明的一种优选实施方式而非限定，第一透镜的材料折射率Nd1、材料阿贝常数Vd1、焦距f1与系统焦距f之间满足：1.70<Nd1<1.95，30<Vd1<60，-2.5＜f1/f＜-2.0。结构简单，可保证良好的光学性能。
再进一步地，作为本发明的一种优选实施方式而非限定，第三透镜的材料折射率Nd3、材料阿贝常数Vd3、焦距f3与系统焦距f之间满足：1.53<Nd3<1.67，20<Vd3<60，5.0＜f3/f＜7.3。结构简单，可保证良好的光学性能。
又进一步地，作为本发明的一种优选实施方式而非限定，第四透镜的材料折射率Nd4、材料阿贝常数Vd4、焦距f4与系统焦距f之间满足：1.53＜Nd4＜1.67，20<Vd4<60，3.9＜f4/f＜5.3。结构简单，可保证良好的光学性能。
更进一步地，作为本发明的一种优选实施方式而非限定，第五透镜的材料折射率Nd5、材料阿贝常数Vd5、焦距f5与系统焦距f之间满足：1.50<Nd5<1.60，50<Vd5<60。结构简单，可保证良好的光学性能。
又进一步地，作为本发明的一种优选实施方式而非限定，第六透镜的材料折射率Nd6、材料阿贝常数Vd6、焦距f6与系统焦距f之间满足：1.60<Nd6<1.68，18<Vd6<30。结构简单，可保证良好的光学性能。
再进一步地，作为本发明的一种优选实施方式而非限定，视场角满足：145°＜HFOV＜168°。结构简单，可视范围广。
又进一步地，作为本发明的一种优选实施方式而非限定，第一透镜为玻璃非球面或球面透镜，第五透镜和第六透镜为塑胶胶合片。通过使用玻塑混合、相互胶合结构，合理分配镜片光焦度，优化镜头像差，在降低成本的同时优化了镜头性能。
具体地，作为本发明的一种优选实施方式而非限定，在本实施例中，光学系统的焦距f＝0.52mm，光阑指数F/NO＝2.0，视场角HFOV＝155°，光学总长TTL＝5mm，本光学系统的各项基本参数如下表所示：
上表中，沿光轴从物面到像面8，S1、S2对应为第一透镜1的两个表面；S3、S4对应为第二透镜2的两个表面；S5、S6对应为第三透镜3的两个表面STO为光阑7；S8、S9对应为第四透镜4的两个表面；S10、S11对应为第五透镜5的两个表面、S11、S12对应为第六透镜6的两个表面，其中第五透镜5和第六透镜6为胶合镜片；IMA为像面8。
又进一步地，作为本发明的一种优选实施方式而非限定，全部透镜的表面均为非球面形状，其满足以下方程式：
其中，参数c＝1/R，即为半径所对应的曲率，y为径向坐标，其单位和透镜长度单位相同，k为圆锥二次曲线系数，a1至a8分别为各径向坐标所对应的系数。所述第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3、第四透镜4、第五5透镜和第六透镜6的非球面相关数值可以如下表所示：
作为本发明的另一种优选实施方式而非限定，在本实施例中，光学系统的焦距f＝0.55mm，光阑指数F/NO＝2.0，视场角HFOV＝150°，光学总长TTL＝5.21mm，本光学系统的各项基本参数还可以如下表所示：
表面 曲率半径R(mm) 间隔D(mm) 折射率Nd 色散值Vd
S1 5.83 0.74 1.88 39.22
S2 0.85 0.63
S3 -1.85 0.3 1.54 55.71
S4 1.30 0.06
S5 2.20 0.50 1.64 23.55
S6 -10 0.19
STO Infinity 0.10
S8 23.00 0.44 1.54 55.71
S9 -1.26 0.05
S10 0.95 0.76 1.54 55.71
S11 -0.55 0.30 1.66 20.37
S12 -2.17 0.85
IMA Infinity 0.00
上表中，沿光轴从物面到像面8，S1、S2对应为第一透镜1的两个表面；S3、S4对应为第二透镜2的两个表面；S5、S6对应为第三透镜3的两个表面STO为光阑7；S8、S9对应为第四透镜4的两个表面；S10、S11对应为第五透镜5的两个表面、S11、S12对应为第六透镜6的两个表面，其中第五透镜5和第六透镜6为胶合镜片；IMA为像面8。
又进一步地，作为本发明的一种优选实施方式而非限定，第二透镜至第六透镜的表面均为非球面形状，其满足以下方程式：
其中，参数c＝1/R，即为半径所对应的曲率，y为径向坐标，其单位和透镜长度单位相同，k为圆锥二次曲线系数，a1至a8分别为各径向坐标所对应的系数。所述第二透镜2、第三透镜3、第四透镜4、第五5透镜和第六透镜6的非球面相关数值可以如下表所示：
作为本发明的另一种优选实施方式而非限定，在本实施例中，光学系统的焦距f＝0.50mm，光阑指数F/NO＝2.0，视场角HFOV＝164.6°，光学总长TTL＝4.99mm，本光学系统的各项基本参数还可以如下表所示：
上表中，沿光轴从物面到像面8，S1、S2对应为第一透镜1的两个表面；S3、S4对应为第二透镜2的两个表面；S5、S6对应为第三透镜3的两个表面STO为光阑7；S8、S9对应为第四透镜4的两个表面；S10、S11对应为第五透镜5的两个表面、S11、S12对应为第六透镜6的两个表面，其中第五透镜5和第六透镜6为胶合镜片；IMA为像面8。
又进一步地，作为本发明的一种优选实施方式而非限定，全部透镜的表面均为非球面形状，其满足以下方程式：
其中，参数c＝1/R，即为半径所对应的曲率，y为径向坐标，其单位和透镜长度单位相同，k为圆锥二次曲线系数，a1至a8分别为各径向坐标所对应的系数。所述第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3、第四透镜4、第五5透镜和第六透镜6的非球面相关数值可以如下表所示：
从图2至图4中可以看出，本实施例之光学系统具有优良的日夜共焦效果、可视范围广等优点。
一种摄像模组，至少包括光学镜头，光学镜头内安装有上述所述的大小体积大广角光学系统。
本发明实施例之摄像模组，本发明实施例之光学系统，主要由6枚透镜构成，镜片枚数合理，结构简单，体积小，重量轻，成本低；采用不同透镜相互组合及合理分配光焦度，具有优良的日夜共焦效果、可视范围广等优点。尤其适用VR技术领域。
如上所述是结合具体内容提供的一种或多种实施方式，并不认定本发明的具体实施只局限于这些说明。凡与本发明的方法、结构等近似、雷同，或是对于本发明构思前提下做出若干技术推演或替换，都应当视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种小体积大广角光学系统，沿光轴从物面到像面依次由第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、以及第六透镜构成；其特征在于，
所述第一透镜的物面侧为凸面，像面侧为凹面，其光焦度为负；
所述第二透镜的物面侧为凹面，像面侧为凹面，其光焦度为负；
所述第三透镜的物面侧为凸面，像面侧为凹面，其光焦度为正；
所述第四透镜的物面侧为凸面，像面侧为凸面，其光焦度为正；
所述第五透镜的像面侧为凸面，像面侧为凸面，其光焦度为正；
所述第六透镜的物面侧为凹面，像面侧为凸面，其光焦度为负；
孔径光阑位于第三透镜与第四透镜之间；
该光学系统的各透镜满足如下条件：
(1)-2.5＜f1/f＜-2.0；
(2)-3.0＜f2/f＜-2.35；
(3)5.0＜f3/f＜7.3；
(4)3.9＜f4/f＜5.3；
(5)2.9＜f56/f＜3.5；
其中，f为整个光学系统的焦距，f1为第一透镜的焦距，f2为第二透镜的焦距，f3为第三透镜的焦距，f4为第四透镜的焦距，f56为第五透镜与第六透镜胶合的组合焦距。
2.根据权利要求1所述的一种小体积大广角光学系统，其特征在于，第一透镜的材料折射率Nd1、材料阿贝常数Vd1满足：1.70＜Nd1＜1.95，30＜Vd1＜60。
3. 根据权利要求1所述的一种小体积大广角光学系统，其特征在于，第五透镜的材料阿贝常数Vd5和第六透镜的材料阿贝常数Vd6之间满足：|Vd6-Vd5|＞25。
4. 根据权利要求1所述的一种小体积大广角光学系统，其特征在于，第三透镜的材料折射率Nd3、材料阿贝常数Vd3满足：1.53＜Nd3＜1.67，20＜Vd3＜60；和/或
第四透镜的材料折射率Nd4、材料阿贝常数Vd4满足：1.53＜Nd4＜1.67，20＜Vd4＜60；和/或
第五透镜的材料折射率Nd5、材料阿贝常数Vd5满足：1.50＜Nd5＜1.60，50＜Vd5＜60；和/或
第六透镜的材料折射率Nd6、材料阿贝常数Vd6满足：1.60＜Nd6＜1.68，18＜Vd6＜30。
5.根据权利要求1所述的一种小体积大广角光学系统，其特征在于，视场角满足：145°＜HFOV＜168°。
6.根据权利要求1所述的一种小体积大广角光学系统，其特征在于，第一透镜为玻璃非球面或球面透镜，第五透镜和第六透镜为塑胶胶合片。
7.摄像模组，至少包括光学镜头，其特征在于，光学镜头内安装有权利要求1-6任一项所述的小体积大广角光学系统。
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