CN212623310U - 光学系统、摄像模组、电子设备及汽车 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种光学系统、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,第一透镜的物侧面于近轴处为凸面,像侧面于近轴处为凹面;具有负屈折力的第二透镜,第二透镜的物侧面和像侧面于近轴处均为凹面;具有正屈折力的第三透镜,第三透镜的物侧面于近轴处为凸面,像侧面于近轴处为凹面;具有正屈折力的第四透镜;具有负屈折力的第五透镜,与第四透镜胶合;及具有正屈折力的第六透镜。光学系统满足:‑7≤f1/(Rs2‑SAGs2)≤‑4;f1为第一透镜的焦距,Rs2为第一透镜的像侧面于光轴处的曲率半径,SAGs2为第一透镜的像侧面于最大有效口径处的矢高。满足上述设计可提高成像清晰度。
Description
技术领域
本实用新型涉及摄像领域,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。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。而对于一般的摄像镜头而言,在入射光线的强度较大的情况下,成像画面容易出现鬼影现象,从而降低摄像画面的清晰度,导致系统无法获得清晰的成像画面。
实用新型内容
基于此,有必要针对如提高成像画面清晰度的问题,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,所述第一透镜的物侧面于近轴处为凸面,像侧面于近轴处为凹面;
具有负屈折力的第二透镜,所述第二透镜的物侧面和像侧面于近轴处均为凹面;
具有正屈折力的第三透镜,所述第三透镜的物侧面于近轴处为凸面,像侧面于近轴处为凹面;
具有正屈折力的第四透镜;
具有负屈折力的第五透镜,与所述第四透镜胶合;及
具有正屈折力的第六透镜;
且所述光学系统满足关系:
-7≤f1/(Rs2-SAGs2)≤-4;
f1为所述第一透镜的焦距,Rs2为所述第一透镜的像侧面于光轴处的曲率半径,SAGs2为所述第一透镜的像侧面于最大有效口径处的矢高。
所述第一透镜可具有负屈折力,且所述第一透镜的物侧面于近轴处为凸面,像侧面于近轴处为凹面,从而能够有效地扩大系统的视场角,使所述光学系统能够收集由大角度入射的光线。
所述第二透镜具有负屈折力,且所述第二透镜的物侧面和像侧面于近轴处均为凹面,因此可对来自所述第一透镜的光线进行调节,使得光线能够以小角度入射至像方透镜组,从而有利于成像照度的提升。
所述第三透镜具有正屈折力,能够会聚来自所述第一透镜和所述第二透镜的光线,使发散的光线能够被约束并完整进入像方系统。由于所述第一透镜和所述第二透镜均为负透镜,因此具有正屈折力的所述第三透镜能够平衡由所述第一透镜和第二透镜产生的球差和位置色差。
所述第四透镜和第五透镜组成胶合透镜,可有效减少系统色差,且能够减小系统的公差敏感度。另外,由于所述第四透镜具有正屈折力,而所述第五透镜具有负屈折力,这样的设置有利于将入射光线进一步会聚后过渡至后方光学系统,从而可减小系统像端的口径。
所述第六透镜具有正屈折力,因此所述第六透镜能够有效会聚光线,使经所述第五透镜发散的光线能够以较小的入射角度入射至系统的成像面,从而有利于提升感光元件的感光性能。
另外,满足上述关系式条件时,可避免所述第一透镜的像侧面过于弯曲,从而避免造成入射光线在所述第一透镜的像侧面与像方各透镜表面发生相互反射而产生严重的鬼影现象,进而提高成像画面的清晰度;另外,也能使所述第一透镜的负屈折力被控制在合理范围内,从而有利于大角度的光线射入所述光学系统,进而扩大所述光学系统的视场角范围,实现超广角化设计。超过关系式上限时,则所述第一透镜的焦距太小,透镜屈折力过强,则像面成像会因所述第一透镜的变化而变得过于敏感,从而容易产生较大的像差;低于关系式下限时,则所述第一透镜的像侧面过于弯曲而不利于加工制造,且易于导致入射光线在所述第一透镜的像侧面与像方各透镜之间相互反射而产生鬼影,从而降低所述光学系统的成像质量,另外也会使得所述第一透镜的屈折力不足,不利于大角度的光线进入所述光学系统,从而不利于系统的广角化和小型化设计。
在其中一个实施例中,所述光学系统满足以下关系:
3mm≤f1*f2/f3≤4.5mm;
f1为所述第一透镜的焦距,f2为所述第二透镜的焦距,f3为所述第三透镜的焦距。满足上述关系时,可合理分配所述第一透镜、第二透镜和第三透镜的屈折力,使所述第一透镜至所述第三透镜所构成的透镜组的屈折力控制在合理范围内,不会过强,从而可防止对系统的像差校正过度,可以有效地减小整个系统的像差,且有利于降低所述第一至所述第三透镜的公差敏感度。另外,满足上述关系时还能防止该透镜组的屈折力过弱而无法良好地校正系统像差。超过关系式上限时,所述第一透镜与所述第二透镜的整体屈折力不足,大角度的光线难以进入所述光学系统,从而无法获得足够的物方视场范围,不利于所述光学系统的广角设计。低于关系式下限时,则所述第三透镜的屈折力不足,不利于校正由所述第一透镜和第二透镜折射大角度入射光线而产生的像差,从而降低成像质量。
在其中一个实施例中,所述光学系统满足以下关系:
-5≤f2/CT2≤-1;
f2为所述第二透镜的焦距,CT2为所述第二透镜于光轴上的厚度。屈折力满足上述关系时,所述第二透镜的屈折力与中心厚度能够得到合理配置,有利于校正入射光线经所述第一透镜折射而产生的像差,进而提升所述光学系统成像质量;超过关系式范围时,则不利于对所述光学系统的像差进行校正,难以拥有成像质量。
在其中一个实施例中,所述光学系统满足以下关系:
1.3≤f3/CT3≤2.1;
f3为所述第三透镜的焦距,CT3为所述第三透镜于光轴上的厚度。满足上述关系时,所述第三透镜的屈折力与中心厚度能够得到合理配置,可以降低所述第三透镜的中心厚度的公差敏感度,降低透镜的加工工艺难度,有利于提升系统的组装良率,进一步的降低生产成本。超过关系式上限时,所述第三透镜的中心厚度过薄,系统对于所述第三透镜的中心厚度过于敏感,导致透镜的加工很难满足所需的公差要求,从而降低系统的组装良率,不利于降低生产成本;低于关系式下限时,所述第三透镜的中心厚度过大,不利于缩短所述光学系统的长度。
在其中一个实施例中,所述光学系统满足以下关系:
5≤f45/f≤14;
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。满足上述关系时,所述第四透镜和所述第五透镜所组成的透镜组整体具有正屈折力,从而能够为系统校正像差。且通过胶合设计,可以将两个元件(所述第四透镜和所述第五透镜)的累加公差设置成一个整合元件的公差,从而可有效减小偏心敏感度,降低系统的组装敏感度,解决透镜工艺制作及透镜组装问题,提高良率。另一方面,组成胶合透镜组的所述第四透镜和所述第五透镜之间的像差能够相互校正,有利于提升所述光学系统的成像解析度。超过关系式范围时,则不利校正所述光学系统的像差,从而降低成像品质。
在其中一个实施例中,所述光学系统满足以下关系:
|CT4-CT5|*|α4-α5|≤20mm·10-6/K;
CT4为所述第四透镜于光轴上的厚度,CT5为所述第五透镜于光轴上的厚度,α4为所述第四透镜的热膨胀系数,α5为所述第五透镜的热膨胀系数。满足上述关系时,所述第四透镜和所述第五透镜的中心厚度及热膨胀系数能够得到良好的控制,可有效避免所述第四透镜和所述第五透镜在热胀冷缩的效应下因形变量不同而导致胶合处开裂的问题,以此确保所述光学系统在高温或低温环境下仍能拥有稳定且良好的成像质量。
在其中一个实施例中,所述光学系统满足以下关系:
0.5≤f6/CT6≤1.5;
f6为所述第六透镜的焦距,CT6为所述第六透镜于光轴上的厚度。满足上述关系时,所述第三透镜的屈折力与中心厚度能够得到合理配置,从而有利于降低光线射出所述第六透镜时的出射角度,因此也有利于降低光线射入感光元件时的入射角度,以此提高感光元件的感光性能。超过关系式上限时,所述第六透镜的焦距过长,透镜屈折力不足,则光线射入感光元件时的入射角度较大,从而导致感光元件无法良好地获取入射信息,进而造成成像失真的现象;低于关系式下限时,所述第三透镜中心厚度过大,透镜的热胀冷缩现象将变得过于明显,导致所述光学系统的热稳定性下降。
在其中一个实施例中,所述光学系统满足以下关系:
7≤Imgh/EPD≤10;
Imgh为所述光学系统的成像面上有效成像区域于水平方向的长度,EPD为所述光学系统的入瞳直径。满足上述关系时,所述光学系统的像面大小与入瞳直径能够得到合理配置,使得所述光学系统具有大像面特性,有利于系统的超广角设计,同时还能使具有大像面和超广角特性的所述光学系统于边缘视场拥有充足的像面亮度,从而使系统拥有优良的成像品质。超过关系式上限时,系统的入瞳直径过小,不利于所述光学系统的大光圈设计,不利于提升所述光学系统的像面亮度;低于关系式下限时,系统的入瞳直径过大,从而会增加边缘视场光线的像散,使得像面弯曲,不利于所述光学系统的成像质量的提升。
在其中一个实施例中,所述光学系统满足以下关系:
6≤ΣCT/f≤10;
ΣCT为所述光学系统中各透镜于光轴上的厚度之和,f为所述光学系统的有效焦距。满足上述关系时,所述光学系统的透镜厚度与焦距能够得到良好配置,有利于使所述光学系统结构变得紧凑,缩短系统总长,且在所述光学系统满足广角设计的同时能够进一步实现小型化设计。低于关系式下限时,所述光学系统的焦距过长,不利于系统的超广角设计;超过关系式上限时,所述光学系统各透镜的厚度分配过多,不利于各透镜的公差分配,从而提高了透镜组装过程的偏心敏感度,不利于生产良率的提升。
在其中一个实施例中,所述光学系统满足以下关系:
-8mm≤f*tan(FOV/2)≤-5mm;
f为所述光学系统的有效焦距,FOV为所述光学系统于成像面上有效成像区域的水平方向的最大视场角。满足上述关系时,所述光学系统的视场角能够得到有效提升,以实现超广角设计,同时还有利于减小光线射入感光元件的角度,提高感光元件的感光性能。超过关系式上限时,则系统的视场角不足,无法获得足够的物空间信息;低于关系式下限时,则会产生较大的像面变形现象,不利于成像质量的提升。
在其中一个实施例中,所述光学系统满足以下关系:
0≤|Nd5-Nd4|*100≤15;
Nd4为所述第四透镜的d线折射率,Nd5为所述第五透镜的d线折射率。满足上述关系的上限条件时,所述第四透镜和所述第五透镜的d线折射率能够得到合理配置,从而有利于优化系统像差,提高系统的成像解析能力。超过关系式范围时,则不利于校正所述光学系统的像差,从而降低系统的成像品质,另外还会使得所述第四透镜和所述第五透镜的d线折射率差异过大,增加光线在所述第四透镜和所述第五透镜之间的胶合面与其他透镜表面之间反射而产生鬼影的风险。
在其中一个实施例中,所述第四透镜的物侧面和像侧面均为凸面,所述第五透镜的物侧面和像侧面于近轴处均为凹面。
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为本申请第六实施例提供的光学系统的结构示意图;
图12包括第六实施例中光学系统的纵向球差图、像散图和畸变图;
图13为本申请一实施例提供的摄像模组的示意图;
图14为本申请一实施例提供的电子设备的示意图;
图15为本申请一实施例提供的汽车的示意图。
具体实施方式
为了便于理解本实用新型,下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的首选实施例。但是,本实用新型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实用新型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实用新型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,不是旨在于限制本实用新型。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、第四透镜L4、第五透镜L5及第六透镜L6,其中第四透镜L4与第五透镜L5组成胶合透镜。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中各透镜同轴设置,即各透镜的光轴均处于同一直线,该直线可称为光学系统10的光轴。
在一些实施例中,光学系统10还包括光阑STO,光阑STO可设置于任意两个透镜之间或设置于第一透镜L1的物侧或第二透镜L2的像侧,光阑STO的中心位于所述光学系统10的光轴上。光学系统10的各透镜及光阑STO可安装于镜筒。在另一些实施例中,光学系统10中的至少一个透镜的物侧面或像侧面上可涂覆遮光涂层,遮光涂层在透镜的涂覆表面上保留通光区域以允许入射光通过,而遮光材料所在区域则能够阻挡光线通过,从而使遮光涂层起到光阑的作用。
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。
在上述实施例中,第一透镜L1的物侧面S1于近轴处为凸面,像侧面S2于近轴处为凹面;第二透镜L2的物侧面S3和像侧面S4于近轴处均为凹面;第三透镜L3的物侧面S5于近轴处为凸面,像侧面S6于近轴处为凹面。透镜的物侧面和像侧面于近轴处的面型为相应表面于光轴附近区域的面型。
第一透镜L1可具有负屈折力,且第一透镜L1的物侧面S1于近轴处为凸面,像侧面S2于近轴处为凹面,从而能够有效地扩大系统的视场角,使光学系统10能够收集由大角度入射的光线。
第二透镜L2具有负屈折力,且第二透镜L2的物侧面S3和像侧面S4于近轴处均为凹面,因此可对来自第一透镜L1的光线进行调节,使得光线能够以小角度入射至像方透镜组(第三透镜L3至第六透镜L6所组成的透镜组),从而有利于成像照度的提升。
第三透镜L3具有正屈折力,能够会聚来自第一透镜L1和第二透镜L2的光线,使发散的光线能够被约束并完整进入像方系统。由于第一透镜L1和第二透镜L2均为负透镜,因此具有正屈折力的第三透镜L3能够平衡由第一透镜L1和第二透镜L2产生的球差和位置色差。
第四透镜L4和第五透镜L5组成胶合透镜,可有效减少系统色差,且能够减小系统的公差敏感度。另外,由于第四透镜L4具有正屈折力,而第五透镜L5具有负屈折力,这样的设置有利于将入射光线进一步会聚后过渡至后方光学系统,从而可减小系统像端的口径。
第六透镜L6具有正屈折力,因此第六透镜L6能够有效会聚光线,使经第五透镜L5发散的光线能够以较小的入射角度入射至系统的成像面,从而有利于提升感光元件的感光性能。
另外,在本申请的实施例中,光学系统10满足关系:
-7≤f1/(Rs2-SAGs2)≤-4;f1为第一透镜L1的焦距,Rs2为第一透镜L1的像侧面S2于光轴处的曲率半径,SAGs2为第一透镜L1的像侧面S2于最大有效口径处的矢高。矢高为第一透镜L1的像侧面S2中心至该面的最大有效通光口径处于平行光轴方向上的距离;当该值为正值时,在平行于系统的光轴的方向上,该面的最大有效通光口径处相较于该面的中心处更靠近系统的像侧;当该值为负值时,在平行于系统的光轴的方向上,该面的最大有效通光口径处相较于该面的中心处更靠近系统的物侧。具体地,一些实施例中的f1/(Rs2-SAGs2)可以为-6.1、-6、-5.9、-5.8、-5.7或-5.6。满足上述关系时,可避免第一透镜L1的像侧面S2过于弯曲,从而避免造成入射光线在第一透镜L1的像侧面S2与像方各透镜表面发生相互反射而产生严重的鬼影现象,进而提高成像画面的清晰度;另外,也能使第一透镜L1的负屈折力被控制在合理范围内,从而有利于大角度的光线射入光学系统10,进而扩大光学系统10的视场角范围,实现超广角化设计。超过关系式上限时,则第一透镜L1的焦距太小,透镜屈折力过强,则像面成像会因第一透镜L1的变化而变得过于敏感,从而容易产生较大的像差;低于关系式下限时,则第一透镜L1的像侧面S2过于弯曲而不利于加工制造,且易于导致入射光线在第一透镜L1的像侧面S2与像方各透镜之间相互反射而产生鬼影,从而降低光学系统10的成像质量,另外也会使得第一透镜L1的屈折力不足,不利于大角度的光线进入光学系统10,从而不利于系统的广角化和小型化设计。
在一些实施例中第四透镜L4的物侧面S7于近轴处为凸面,像侧面S8于近轴处为凸面。第五透镜L5的物侧面S9于近轴处为凹面,像侧面S10于近轴处为凹面。
在一些实施例中,光学系统10中至少一个透镜的物侧面及/或像侧面为非球面,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,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中至少一个透镜的物侧面及/或像侧面为球面,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,第一透镜L1和第三透镜L3中的物侧面和像侧面均为球面,第二透镜L2、第四透镜L4、第五透镜L5及第六透镜L6中的物侧面和像侧面均为非球面。在一些实施例中,各透镜之间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中的至少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还满足以下至少一条关系:
3mm≤f1*f2/f3≤4.5mm;f1为第一透镜L1的焦距,f2为第二透镜L2的焦距,f3为第三透镜L3的焦距。具体地,一些实施例中的f1*f2/f3可以为3.55mm、3.58mm、3.6mm、3.65mm、3.68mm、3.7mm或3.72mm。满足上述关系时,可合理分配第一透镜L1、第二透镜L2和第三透镜L3的屈折力,使第一透镜L1至第三透镜L3所构成的透镜组的屈折力控制在合理范围内,不会过强,从而可防止对系统的像差校正过度,可以有效地减小整个系统的像差,且有利于降低第一透镜L1至第三透镜L3的公差敏感度。另外,满足上述关系时还能防止该透镜组的屈折力过弱而无法良好地校正系统像差。超过关系式上限时,第一透镜L1与第二透镜L2的整体屈折力不足,大角度的光线难以进入光学系统10,从而无法获得足够的物方视场范围,不利于光学系统10的广角设计。低于关系式下限时,则第三透镜L3的屈折力不足,不利于校正由第一透镜L1和第二透镜L2折射大角度入射光线而产生的像差,从而降低成像质量。
-5≤f2/CT2≤-1;f2为第二透镜L2的焦距,CT2为第二透镜L2于光轴上的厚度。具体地,一些实施例中的f2/CT2可以为-4.2、-4.1、-4、-3.7、-3.5、-3.2、-3或-2.9。屈折力满足上述关系时,第二透镜L2的屈折力与中心厚度能够得到合理配置,有利于校正入射光线经第一透镜L1折射而产生的像差,进而提升光学系统10成像质量。超过关系式范围时,则不利于对光学系统10的像差进行校正,难以拥有成像质量。
1.3≤f3/CT3≤2.1;f3为第三透镜L3的焦距,CT3为第三透镜L3于光轴上的厚度。具体地,一些实施例中的f3/CT3可以为1.5、1.55、1.6、1.8、1.9、1.95或2。满足上述关系时,第三透镜L3的屈折力与中心厚度能够得到合理配置,可以降低第三透镜L3的中心厚度的公差敏感度,降低透镜的加工工艺难度,有利于提升系统的组装良率,进一步的降低生产成本。超过关系式上限时,第三透镜L3的中心厚度过薄,系统对于第三透镜L3的中心厚度过于敏感,导致透镜的加工很难满足所需的公差要求,从而降低系统的组装良率,不利于降低生产成本;低于关系式下限时,第三透镜L3的中心厚度过大,不利于缩短光学系统10的长度。
5≤f45/f≤14;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。具体地,一些实施例中的f45/f可以为6.8、7、7.2、7.6、8、8.5、9、10、10.5、11、11.5或12。满足上述关系时,第四透镜L4和第五透镜L5所组成的透镜组整体具有正屈折力,从而能够为系统校正像差。且通过胶合设计,可以将两个元件(第四透镜L4和第五透镜L5)的累加公差设置成一个整合元件的公差,从而可有效减小偏心敏感度,降低系统的组装敏感度,解决透镜工艺制作及透镜组装问题,提高良率。另一方面,组成胶合透镜组的第四透镜L4和第五透镜L5之间的像差能够相互校正,有利于提升光学系统10的成像解析度。超过关系式范围时,则不利校正光学系统10的像差,从而降低成像品质。
|CT4-CT5|*|α4-α5|≤20mm·10-6/K;CT4为第四透镜L4于光轴上的厚度,CT5为第五透镜L5于光轴上的厚度,α4为第四透镜L4的热膨胀系数,α5为第五透镜L5的热膨胀系数。具体地,一些实施例中的|CT4-CT5|*|α4-α5|可以为6.2、6.5、6.8、7、7.5、8、9、11、11.5、12、12.5或13。满足上述关系时,第四透镜L4和第五透镜L5的中心厚度及热膨胀系数能够得到良好的控制,可有效避免第四透镜L4和第五透镜L5在热胀冷缩的效应下因形变量不同而导致胶合处开裂的问题,以此确保光学系统10在高温或低温环境下仍能拥有稳定且良好的成像质量。
0.5≤f6/CT6≤1.5;f6为第六透镜L6的焦距,CT6为第六透镜L6于光轴上的厚度。具体地,一些实施例中的f6/CT6可以为0.95、1、1.15、1.2、1.25或1.3。满足上述关系时,第三透镜L3的屈折力与中心厚度能够得到合理配置,从而有利于降低光线射出第六透镜L6时的出射角度,因此也有利于降低光线射入感光元件时的入射角度,以此提高感光元件的感光性能。超过关系式上限时,第六透镜L6的焦距过长,透镜屈折力不足,则光线射入感光元件时的入射角度较大,从而导致感光元件无法良好地获取入射信息,进而造成成像失真的现象;低于关系式下限时,第三透镜L3中心厚度过大,透镜的热胀冷缩现象将变得过于明显,导致光学系统10的热稳定性下降。
7≤Imgh/EPD≤10;Imgh为光学系统10的成像面S13上有效成像区域于水平方向的长度,EPD为光学系统10的入瞳直径。具体地,一些实施例中的Imgh/EPD可以为8.85、8.9、9、9.15、9.2、9.25、9.3、9.5、9.55或9.6。一般地,光学系统10的成像面S13的有效成像区域与感光元件的矩形感光表面重合,有效成像区域的水平方向可理解为矩形感光表面的长度方向。满足上述关系时,光学系统10的像面大小与入瞳直径能够得到合理配置,使得光学系统10具有大像面特性,有利于系统的超广角设计,同时还能使具有大像面和超广角特性的光学系统10于边缘视场拥有充足的像面亮度,从而使系统拥有优良的成像品质。超过关系式上限时,系统的入瞳直径过小,不利于光学系统10的大光圈设计,不利于提升光学系统10的像面亮度;低于关系式下限时,系统的入瞳直径过大,从而会增加边缘视场光线的像散,使得像面弯曲,不利于光学系统10的成像质量的提升。
6≤ΣCT/f≤10;ΣCT为光学系统10中各透镜于光轴上的厚度之和,f为光学系统10的有效焦距。具体地,一些实施例中的ΣCT/f可以为7.6、7.8、8、8.3、8.6、9、9.1或9.2。满足上述关系时,光学系统10的透镜厚度与焦距能够得到良好配置,有利于使光学系统10结构变得紧凑,缩短系统总长,且在光学系统10满足广角设计的同时能够进一步实现小型化设计。低于关系式下限时,光学系统10的焦距过长,不利于系统的超广角设计;超过关系式上限时,光学系统10各透镜的厚度分配过多,不利于各透镜的公差分配,从而增加了透镜组装过程的偏心敏感度,不利于生产良率的提升。
-8mm≤f*tan(FOV/2)≤-5mm;f为光学系统10的有效焦距,FOV为光学系统10于成像面S13上有效成像区域的水平方向的最大视场角。一般地,光学系统10的成像面S13的有效成像区域与感光元件的矩形感光表面重合,光学系统10的水平方向可理解为矩形感光表面的长度方向。具体地,一些实施例中的f*tan(FOV/2)可以为-7.1、-7、-6.8、-6.5、-6.3、-6.2、-6.15或-6.1。满足上述关系时,光学系统10的视场角能够得到有效提升,以实现超广角设计,同时还有利于减小光线射入感光元件的角度,提高感光元件的感光性能。超过关系式上限时,则系统的视场角不足,无法获得足够的物空间信息;低于关系式下限时,则会产生较大的像面变形现象,不利于成像质量的提升。
0≤|Nd5-Nd4|*100≤15;Nd4为第四透镜L4的d线折射率,Nd5为第五透镜L5的d线折射率,Nd4和Nd5均为透镜于d光(587.56nm)下的d线折射率。具体地,一些实施例中的|Nd5-Nd4|*100可以为4.3、4.5、4.8、5、6、7、9、9.5、9.8、10或10.2。满足上述关系的上限条件时,第四透镜L4和第五透镜L5的d线折射率能够得到合理配置,从而有利于优化系统像差,提高系统的成像解析能力。超过关系式范围时,则不利于校正光学系统10的像差,从而降低系统的成像品质,另外还会使得第四透镜L4和第五透镜L5的d线折射率差异过大,增加光线在第四透镜L4和第五透镜L5之间的胶合面与其他透镜表面之间反射而产生鬼影的风险。
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于近轴处为凸面,像侧面S2于近轴处为凹面。
第二透镜L2的物侧面S3于近轴处为凹面,像侧面S4于近轴处为凹面。
第三透镜L3的物侧面S5于近轴处为凸面,像侧面S6于近轴处为凹面。
第四透镜L4的物侧面S7于近轴处为凸面,像侧面S8于近轴处为凸面。
第五透镜L5的物侧面S9于近轴处为凹面,像侧面S10于近轴处为凹面。
第六透镜L6的物侧面S11于近轴处为凸面,像侧面S12于近轴处为凸面。
其中第四透镜L4的像侧面S8与第五透镜L5的物侧面S9胶合。
第一透镜L1可具有负屈折力,且第一透镜L1的物侧面S1于近轴处为凸面,像侧面S2于近轴处为凹面,从而能够有效地扩大系统的视场角,使光学系统10能够收集由大角度入射的光线。
第二透镜L2具有负屈折力,且第二透镜L2的物侧面S3和像侧面S4均于近轴处为凹面,因此可对来自第一透镜L1的光线进行调节,使得光线能够以小角度入射至像方透镜组(第三透镜L3至第六透镜L6所组成的透镜组),从而有利于成像照度的提升。
第三透镜L3具有正屈折力,能够会聚来自第一透镜L1和第二透镜L2的光线,使发散的光线能够被约束并完整进入像方系统。由于第一透镜L1和第二透镜L2均为负透镜,因此具有正屈折力的第三透镜L3能够平衡由第一透镜L1和第二透镜L2产生的球差和位置色差。
第四透镜L4和第五透镜L5组成胶合透镜,可有效减少系统色差,且能够减小系统的公差敏感度。另外,由于第四透镜L4具有正屈折力,而第五透镜L5具有负屈折力,这样的设置有利于将入射光线进一步会聚后过渡至后方光学系统,从而可减小系统像端的口径。
第六透镜L6具有正屈折力,因此第六透镜L6能够有效会聚光线,使经第五透镜L5发散的光线能够以较小的入射角度入射至系统的成像面,从而有利于提升感光元件的感光性能。
第一透镜L1和第三透镜L3的物侧面和像侧面均为球面,第二透镜L2、第四透镜L4、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和第三透镜L3的材质均为玻璃,第二透镜L2、第四透镜L4、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:
f1/(Rs2-SAGs2)=-6.01;f1为第一透镜L1的焦距,Rs2为第一透镜L1的像侧面S2于光轴处的曲率半径,SAGs2为第一透镜L1的像侧面S2于最大有效口径处的矢高。矢高为第一透镜L1的像侧面S2中心至该面的最大有效通光口径处于平行光轴方向上的距离;当该值为正值时,在平行于系统的光轴的方向上,该面的最大有效通光口径处相较于该面的中心处更靠近系统的像侧;当该值为负值时,在平行于系统的光轴的方向上,该面的最大有效通光口径处相较于该面的中心处更靠近系统的物侧。满足上述关系时,可避免第一透镜L1的像侧面S2过于弯曲,从而避免造成入射光线在第一透镜L1的像侧面S2与像方各透镜表面发生相互反射而产生严重的鬼影现象,进而提高成像画面的清晰度;另外,也能使第一透镜L1的负屈折力被控制在合理范围内,从而有利于大角度的光线射入光学系统10,进而扩大光学系统10的视场角范围,实现超广角化设计。
f1*f2/f3=3.66mm;f1为第一透镜L1的焦距,f2为第二透镜L2的焦距,f3为第三透镜L3的焦距。满足上述关系时,可合理分配第一透镜L1、第二透镜L2和第三透镜L3的屈折力,使第一透镜L1至第三透镜L3所构成的透镜组的屈折力控制在合理范围内,不会过强,从而可防止对系统的像差校正过度,可以有效地减小整个系统的像差,且有利于降低第一透镜L1至第三透镜L3的公差敏感度。另外,满足上述关系时还能防止该透镜组的屈折力过弱而无法良好地校正系统像差。
f2/CT2=-4.15;f2为第二透镜L2的焦距,CT2为第二透镜L2于光轴上的厚度。屈折力满足上述关系时,第二透镜L2的屈折力与中心厚度能够得到合理配置,有利于校正入射光线经第一透镜L1折射而产生的像差,进而提升光学系统10成像质量。
f3/CT3=1.63;f3为第三透镜L3的焦距,CT3为第三透镜L3于光轴上的厚度。满足上述关系时,第三透镜L3的屈折力与中心厚度能够得到合理配置,可以降低第三透镜L3的中心厚度的公差敏感度,降低透镜的加工工艺难度,有利于提升系统的组装良率,进一步的降低生产成本。
f45/f=6.6;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。满足上述关系时,第四透镜L4和第五透镜L5所组成的透镜组整体具有正屈折力,从而能够为系统校正像差。且通过胶合设计,可以将两个元件(第四透镜L4和第五透镜L5)的累加公差设置成一个整合元件的公差,从而可有效减小偏心敏感度,降低系统的组装敏感度,解决透镜工艺制作及透镜组装问题,提高良率。另一方面,组成胶合透镜组的第四透镜L4和第五透镜L5之间的像差能够相互校正,有利于提升光学系统10的成像解析度。
|CT4-CT5|*|α4-α5|=7.87mm·10-6/K;CT4为第四透镜L4于光轴上的厚度,CT5为第五透镜L5于光轴上的厚度,α4为第四透镜L4的热膨胀系数,α5为第五透镜L5的热膨胀系数。满足上述关系时,第四透镜L4和第五透镜L5的中心厚度及热膨胀系数能够得到良好的控制,可有效避免第四透镜L4和第五透镜L5在热胀冷缩的效应下因形变量不同而导致胶合处开裂的问题,以此确保光学系统10在高温或低温环境下仍能拥有稳定且良好的成像质量。
f6/CT6=1.23;f6为第六透镜L6的焦距,CT6为第六透镜L6于光轴上的厚度。满足上述关系时,第三透镜L3的屈折力与中心厚度能够得到合理配置,从而有利于降低光线射出第六透镜L6时的出射角度,因此也有利于降低光线射入感光元件时的入射角度,以此提高感光元件的感光性能。
Imgh/EPD=9.11;Imgh为光学系统10的成像面S13上有效成像区域于水平方向的长度,EPD为光学系统10的入瞳直径。一般地,光学系统10的成像面S13的有效成像区域与感光元件的矩形感光表面重合,有效成像区域的水平方向可理解为矩形感光表面的长度方向。满足上述关系时,光学系统10的像面大小与入瞳直径能够得到合理配置,使得光学系统10具有大像面特性,有利于系统的超广角设计,同时还能使具有大像面和超广角特性的光学系统10于边缘视场拥有充足的像面亮度,从而使系统拥有优良的成像品质。
ΣCT/f=7.59;ΣCT为光学系统10中各透镜于光轴上的厚度之和,f为光学系统10的有效焦距。满足上述关系时,光学系统10的透镜厚度与焦距能够得到良好配置,有利于使光学系统10结构变得紧凑,缩短系统总长,且在光学系统10满足广角设计的同时能够进一步实现小型化设计。
f*tan(FOV/2)=-7.15mm;f为光学系统10的有效焦距,FOV为光学系统10于成像面S13上有效成像区域的水平方向的最大视场角。一般地,光学系统10的成像面S13的有效成像区域与感光元件的矩形感光表面重合,光学系统10的水平方向可理解为矩形感光表面的长度方向。满足上述关系时,光学系统10的视场角能够得到有效提升,以实现超广角设计,同时还有利于减小光线射入感光元件的角度,提高感光元件的感光性能。
|Nd5-Nd4|*100=10.3;Nd4为第四透镜L4的d线(587.56nm)折射率,Nd5为第五透镜L5的d线(587.56nm)折射率。满足上述关系的上限条件时,第四透镜L4和第五透镜L5的d线折射率能够得到合理配置,从而有利于优化系统像差,提高系统的成像解析能力。
另外,第一实施例中光学系统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。特别地,面序号8代表第四透镜L4的物侧面S7。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587.56nm。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=1.26mm,光圈数FNO=2.1,光学系统10于成像面S13上有效成像区域的水平方向最大视角FOV=200°。
表1
表2
面序号 | 3 | 4 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 |
K | -5.70E+00 | -9.71E-01 | 4.02E+00 | 1.12E+00 | -9.79E+01 | -1.51E+00 | -2.78E-01 |
A4 | 1.54E-04 | -1.54E-03 | -2.46E-02 | -2.38E-01 | -4.18E-02 | -3.37E-02 | 1.82E-02 |
A6 | -5.98E-06 | 3.47E-03 | 2.78E-02 | 7.31E-02 | 2.62E-02 | 9.31E-03 | -4.70E-03 |
A8 | 0.00E+00 | -7.53E-04 | -5.22E-02 | 1.71E-02 | -6.11E-03 | -2.88E-03 | 1.32E-03 |
A10 | 0.00E+00 | 1.30E-04 | 3.79E-02 | -7.42E-03 | 1.00E-03 | 5.92E-04 | -2.12E-04 |
A12 | 0.00E+00 | -9.45E-06 | -1.23E-02 | -6.09E-03 | 2.67E-05 | -4.56E-05 | 0.00E+00 |
A14 | 0.00E+00 | 0.00E+00 | 0.00E+00 | 0.00E+00 | -3.31E-05 | 0.00E+00 | 0.00E+00 |
A16 | 0.00E+00 | 0.00E+00 | 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 | 0.00E+00 | 0.00E+00 |
A20 | 0.00E+00 | 0.00E+00 | 0.00E+00 | 0.00E+00 | 0.00E+00 | 0.00E+00 | 0.00E+00 |
图2包括光学系统10的纵向球面像差图(Longitudinal Spherical Aberration),其表示不同波长的光线经由镜头后的汇聚焦点偏离。纵向球面像差图的纵坐标表示归一化的由光瞳中心至光瞳边缘的光瞳坐标(Normalized Pupil Coordinator),横坐标表示成像面到光线与光轴交点的距离(单位为mm)。由纵向球面像差图可知,第一实施例中的各波长光线的汇聚焦点偏离程度趋于一致,成像画面中的弥散斑或色晕得到有效抑制。
图2还包括光学系统10的场曲图(ASTIGMATIC FIELD CURVES),其中S曲线代表546.07nm下的弧矢场曲,T曲线代表546.07nm下的子午场曲。由图中可知,系统的场曲较小,视场中心和边缘均拥有清晰的成像。
另外,图2还包括光学系统10的畸变图(DISTORTION),由图中可知,由主光束引起的图像变形较小,系统的成像质量优良。
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于近轴处为凸面,像侧面S2于近轴处为凹面。
第二透镜L2的物侧面S3于近轴处为凹面,像侧面S4于近轴处为凹面。
第三透镜L3的物侧面S5于近轴处为凸面,像侧面S6于近轴处为凹面。
第四透镜L4的物侧面S7于近轴处为凸面,像侧面S8于近轴处为凸面。
第五透镜L5的物侧面S9于近轴处为凹面,像侧面S10于近轴处为凹面。
第六透镜L6的物侧面S11于近轴处为凸面,像侧面S12于近轴处为凸面。
其中第四透镜L4的像侧面S8与第五透镜L5的物侧面S9胶合。
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
该实施例中的摄像模组10满足以下关系:
f1*f2/f3 | 3.56 | f6/CT6 | 1.32 |
f1/(Rs2-SAGs2) | -6.10 | Imgh/EPD | 9.24 |
f2/CT2 | -4.25 | ΣCT/f | 7.69 |
f3/CT3 | 1.72 | f*tan(FOV/2) | -6.98 |
f45/f | 6.79 | |Nd5-Nd4|*100 | 10.30 |
|CT4-CT5|*|α4-α5| | 8.23 |
由图4中的像差图可知,光学系统10的纵向球差、场曲和畸变均得到良好的控制,从而光学系统10拥有良好的成像品质。
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于近轴处为凸面,像侧面S2于近轴处为凹面。
第二透镜L2的物侧面S3于近轴处为凹面,像侧面S4于近轴处为凹面。
第三透镜L3的物侧面S5于近轴处为凸面,像侧面S6于近轴处为凹面。
第四透镜L4的物侧面S7于近轴处为凸面,像侧面S8于近轴处为凸面。
第五透镜L5的物侧面S9于近轴处为凹面,像侧面S10于近轴处为凹面。
第六透镜L6的物侧面S11于近轴处为凸面,像侧面S12于近轴处为凸面。
其中第四透镜L4的像侧面S8与第五透镜L5的物侧面S9胶合。
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
面序号 | 3 | 4 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 |
K | 9.65E+01 | -9.75E-01 | 4.95E+00 | -1.42E+00 | 4.87E+01 | -5.38E+00 | -6.16E-01 |
A4 | -7.02E-04 | -4.30E-03 | -1.40E-02 | -1.65E-01 | -4.38E-02 | -2.38E-02 | 1.86E-02 |
A6 | 2.31E-05 | 4.44E-03 | 1.33E-02 | -9.83E-02 | 2.32E-02 | 1.02E-02 | -4.88E-03 |
A8 | 0.00E+00 | -1.30E-03 | -3.21E-02 | 1.72E-01 | -6.31E-03 | -3.47E-03 | 1.27E-03 |
A10 | 0.00E+00 | 2.28E-04 | 2.74E-02 | -1.22E-01 | 1.25E-03 | 6.55E-04 | -2.12E-04 |
A12 | 0.00E+00 | -1.47E-05 | -1.04E-02 | 2.31E-02 | -5.81E-05 | -4.45E-05 | 0.00E+00 |
A14 | 0.00E+00 | 0.00E+00 | 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 | 0.00E+00 | 0.00E+00 |
A18 | 0.00E+00 | 0.00E+00 | 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 | 0.00E+00 | 0.00E+00 |
该实施例中的摄像模组10满足以下关系:
f1*f2/f3 | 3.73 | f6/CT6 | 1.13 |
f1/(Rs2-SAGs2) | -5.99 | Imgh/EPD | 9.26 |
f2/CT2 | -4.15 | ΣCT/f | 7.97 |
f3/CT3 | 1.45 | f*tan(FOV/2) | -7.03 |
f45/f | 9.43 | |Nd5-Nd4|*100 | 10.30 |
|CT4-CT5|*|α4-α5| | 6.02 |
由图6中的像差图可知,光学系统10的纵向球差、场曲和畸变均得到良好的控制,从而光学系统10拥有良好的成像品质。
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于近轴处为凸面,像侧面S2于近轴处为凹面。
第二透镜L2的物侧面S3于近轴处为凹面,像侧面S4于近轴处为凹面。
第三透镜L3的物侧面S5于近轴处为凸面,像侧面S6于近轴处为凹面。
第四透镜L4的物侧面S7于近轴处为凸面,像侧面S8于近轴处为凸面。
第五透镜L5的物侧面S9于近轴处为凹面,像侧面S10于近轴处为凹面。
第六透镜L6的物侧面S11于近轴处为凸面,像侧面S12于近轴处为凸面。
其中第四透镜L4的像侧面S8与第五透镜L5的物侧面S9胶合。
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 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 |
K | -9.90E+01 | -1.02E+00 | 3.51E+00 | -3.30E-01 | 4.69E+01 | -6.28E+00 | -6.98E-01 |
A4 | -2.29E-04 | -9.34E-03 | -1.90E-02 | -1.94E-01 | -5.18E-02 | -2.22E-02 | 2.18E-02 |
A6 | 1.14E-05 | 8.24E-03 | 1.69E-02 | -1.14E-01 | 2.43E-02 | 9.87E-03 | -5.50E-03 |
A8 | 0.00E+00 | -2.69E-03 | -3.91E-02 | 2.33E-01 | -6.14E-03 | -3.52E-03 | 1.38E-03 |
A10 | 0.00E+00 | 5.15E-04 | 3.11E-02 | -1.65E-01 | 1.11E-03 | 6.56E-04 | -2.37E-04 |
A12 | 0.00E+00 | -3.78E-05 | -1.08E-02 | 3.65E-02 | -5.58E-05 | -4.30E-05 | 0.00E+00 |
A14 | 0.00E+00 | 0.00E+00 | 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 | 0.00E+00 | 0.00E+00 |
A18 | 0.00E+00 | 0.00E+00 | 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 | 0.00E+00 | 0.00E+00 |
该实施例中的摄像模组10满足以下关系:
f1*f2/f3 | 3.54 | f6/CT6 | 1.17 |
f1/(Rs2-SAGs2) | -5.99 | Imgh/EPD | 9.41 |
f2/CT2 | -4.12 | ΣCT/f | 7.99 |
f3/CT3 | 1.66 | f*tan(FOV/2) | -6.92 |
f45/f | 7.12 | |Nd5-Nd4|*100 | 10.30 |
|CT4-CT5|*|α4-α5| | 6.83 |
由图8中的像差图可知,光学系统10的纵向球差、场曲和畸变均得到良好的控制,从而光学系统10拥有良好的成像品质。
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于近轴处为凸面,像侧面S2于近轴处为凹面。
第二透镜L2的物侧面S3于近轴处为凹面,像侧面S4于近轴处为凹面。
第三透镜L3的物侧面S5于近轴处为凸面,像侧面S6于近轴处为凹面。
第四透镜L4的物侧面S7于近轴处为凸面,像侧面S8于近轴处为凸面。
第五透镜L5的物侧面S9于近轴处为凹面,像侧面S10于近轴处为凹面。
第六透镜L6的物侧面S11于近轴处为凸面,像侧面S12于近轴处为凸面。
其中第四透镜L4的像侧面S8与第五透镜L5的物侧面S9胶合。
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*f2/f3 | 3.53 | f6/CT6 | 0.92 |
f1/(Rs2-SAGs2) | -5.55 | Imgh/EPD | 8.80 |
f2/CT2 | -2.89 | ΣCT/f | 9.20 |
f3/CT3 | 2.02 | f*tan(FOV/2) | -6.07 |
f45/f | 11.66 | |Nd5-Nd4|*100 | 4.00 |
|CT4-CT5|*|α4-α5| | 13.31 |
由图10中的像差图可知,光学系统10的纵向球差、场曲和畸变均得到良好的控制,从而光学系统10拥有良好的成像品质。
第六实施例
参考图11,在第六实施例中,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12包括第六实施例中光学系统10的纵向球差图、像散图和畸变图。
第一透镜L1的物侧面S1于近轴处为凸面,像侧面S2于近轴处为凹面。
第二透镜L2的物侧面S3于近轴处为凹面,像侧面S4于近轴处为凹面。
第三透镜L3的物侧面S5于近轴处为凸面,像侧面S6于近轴处为凹面。
第四透镜L4的物侧面S7于近轴处为凸面,像侧面S8于近轴处为凸面。
第五透镜L5的物侧面S9于近轴处为凹面,像侧面S10于近轴处为凹面。
第六透镜L6的物侧面S11于近轴处为凸面,像侧面S12于近轴处为凸面。
其中第四透镜L4的像侧面S8与第五透镜L5的物侧面S9胶合。
另外,第六实施例中的各透镜参数由表11和表12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11
表12
面序号 | 3 | 4 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 |
K | -9.90E+01 | -1.11E+00 | 5.53E+00 | -1.93E+00 | -2.78E+01 | -7.45E+00 | -1.11E+00 |
A4 | -3.55E-04 | -1.08E-02 | -1.93E-02 | -1.71E-01 | -5.93E-02 | -1.73E-02 | 2.83E-02 |
A6 | 1.67E-05 | 1.06E-02 | 1.66E-02 | -1.66E-01 | 2.41E-02 | 9.54E-03 | -5.93E-03 |
A8 | 0.00E+00 | -3.27E-03 | -3.86E-02 | 2.63E-01 | -6.37E-03 | -3.59E-03 | 1.26E-03 |
A10 | 0.00E+00 | 5.67E-04 | 2.95E-02 | -1.67E-01 | 1.08E-03 | 6.67E-04 | -2.19E-04 |
A12 | 0.00E+00 | -3.78E-05 | -1.08E-02 | 3.65E-02 | -5.58E-05 | -4.30E-05 | 1.70E-05 |
A14 | 0.00E+00 | 0.00E+00 | 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 | 0.00E+00 | 0.00E+00 |
A18 | 0.00E+00 | 0.00E+00 | 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 | 0.00E+00 | 0.00E+00 |
该实施例中的摄像模组10满足以下关系:
f1*f2/f3 | 3.53 | f6/CT6 | 0.91 |
f1/(Rs2-SAGs2) | -5.87 | Imgh/EPD | 9.64 |
f2/CT2 | -3.11 | ΣCT/f | 9.13 |
f3/CT3 | 2.06 | f*tan(FOV/2) | -6.07 |
f45/f | 12.35 | |Nd5-Nd4|*100 | 4.00 |
|CT4-CT5|*|α4-α5| | 13.34 |
由图12中的像差图可知,光学系统10的纵向球差、场曲和畸变均得到良好的控制,从而光学系统10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摄像模组20,摄像模组20包括上述任意一个实施例所述的光学系统10及感光元件210,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 Oxide Semiconductor,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可安装至镜头的像端。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。
参考图14,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为车载摄像设备(具体结构可参考图14),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。
参考图15,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。
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实用新型的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本实用新型构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本实用新型的保护范围。因此,本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (14)
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,所述第一透镜的物侧面于近轴处为凸面,像侧面于近轴处为凹面;
具有负屈折力的第二透镜,所述第二透镜的物侧面和像侧面于近轴处均为凹面;
具有正屈折力的第三透镜,所述第三透镜的物侧面于近轴处为凸面,像侧面于近轴处为凹面;
具有正屈折力的第四透镜;
具有负屈折力的第五透镜,与所述第四透镜胶合;及
具有正屈折力的第六透镜;
且所述光学系统满足关系:
-7≤f1/(Rs2-SAGs2)≤-4;
f1为所述第一透镜的焦距,Rs2为所述第一透镜的像侧面于光轴处的曲率半径,SAGs2为所述第一透镜的像侧面于最大有效口径处的矢高。
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:
3mm≤f1*f2/f3≤4.5mm;
f2为所述第二透镜的焦距,f3为所述第三透镜的焦距。
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:
-5≤f2/CT2≤-1;
f2为所述第二透镜的焦距,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:
1.3≤f3/CT3≤2.1;
f3为所述第三透镜的焦距,CT3为所述第三透镜于光轴上的厚度。
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:
5≤f45/f≤14;
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。
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:
|CT4-CT5|*|α4-α5|≤20mm·10-6/K;
CT4为所述第四透镜于光轴上的厚度,CT5为所述第五透镜于光轴上的厚度,α4为所述第四透镜的热膨胀系数,α5为所述第五透镜的热膨胀系数。
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:
0.5≤f6/CT6≤1.5;
f6为所述第六透镜的焦距,CT6为所述第六透镜于光轴上的厚度。
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:
7≤Imgh/EPD≤10;
Imgh为所述光学系统的成像面上有效成像区域于水平方向的长度,EPD为所述光学系统的入瞳直径。
9.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≤ΣCT/f≤10;
ΣCT为所述光学系统中各透镜于光轴上的厚度之和,f为所述光学系统的有效焦距。
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:
-8mm≤f*tan(FOV/2)≤-5mm;
f为所述光学系统的有效焦距,FOV为所述光学系统于成像面上有效成像区域的水平方向的最大视场角。
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:
0≤|Nd5-Nd4|*100≤15;
Nd4为所述第四透镜的d线折射率,Nd5为所述第五透镜的d线折射率。
12.一种摄像模组,其特征在于,包括感光元件及权利要求1至11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。
13.一种电子设备,其特征在于,包括固定件及权利要求12所述的摄像模组,所述摄像模组设置于所述固定件。
14.一种汽车,其特征在于,包括安装部及权利要求13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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