一种超广角小口径超薄光学系统及其应用的摄像模组的制作方法

1.本技术涉及光学成像系统领域，具体公开一种应用于头戴式设备的超广角小口径超薄光学系统及其应用的摄像模组。


背景技术：

2.随着现代科技的飞速发展，各种智能终端设备(包括数码相机、智能手机等)正在迅速发展普及，其关键零部件中的光学镜头也更加向多元化发展，不仅追求轻薄且要具有良好的成像质量，更追求具有广角拍摄功能。尤其是全面屏和屏下技术的发展，让小头部的摄像模组应运而生。然而，目前大部分小头部的摄像模组的镜头的视场角还不够大，无法实现超广角拍摄功能，同时整体轻薄性不佳，无法适配小型化设计要求。


技术实现要素：

3.为克服现有应用头戴式设备的光学系统或摄像模组存在视场角还不够大、整体轻薄性不佳、无法适配小型化设计要求的问题，本发明实施例公开了一种超广角小口径超薄光学系统，通过合理光焦度的分配和高阶非球面参数的优化选择，能够在实现小型化的同时，兼顾小头部、超广角拍摄功能。
4.一种超广角小口径超薄光学系统，沿光轴从物面到像面依次包括第一透镜、光阑、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜；
5.所述第一透镜的物面侧为凹面，其光焦度为负；
6.所述第二透镜的物面侧为凸面，像面侧为凸面，其光焦度为正；
7.所述第三透镜具有光焦度；
8.所述第四透镜具有光焦度；
9.所述第五透镜具有光焦度；
10.所述第六透镜的物面侧为凸面，像面侧为凹面，其具有光焦度。
11.进一步地，该光学系统满足如下条件：
12.87《fov/(ttl/iamgh/dt11)《100；
13.其中，fov为光学系统的最大视场角，ttl为第一透镜物侧面至成像面的轴上距离，imgh为成像面上有效像素区域对角线长的一半，dt11为第一透镜物侧面的最大的有效半径。
14.进一步地，该光学系统满足如下条件：
15.0.7《(f5-f6)/f5《3.2；
16.其中，f5为第五透镜的有效焦距,f6为第六透镜的有效焦距。
17.进一步地，该光学系统满足如下条件：
18.1.2《|r8|/r2《3.8；
19.其中，r2为第一透镜像侧面的曲率半径,r8为第四透镜像侧面的曲率半径。
20.进一步地，该光学系统满足如下条件：
[0021]-3.3《r3/r4《-1.0；
[0022]
其中，r3为第二透镜物侧面的曲率半径，r4为第二透镜像侧面的曲率半径。
[0023]
进一步地，该光学系统满足如下条件：
[0024]
0《r12/r11+|sag12/sag11|《1.2；
[0025]
其中，r11为第六透镜物侧面的曲率半径，r12为第六透镜像侧面的曲率半径，sag11为第六透镜物侧面最大有效通光孔径处至第六透镜物侧面与光轴的交点平行于光轴方向上的距离，sag12为第六透镜像侧面最大有效通光孔径处至第六透镜像侧面与光轴的交点平行于光轴方向上的距离。
[0026]
进一步地，该光学系统满足如下条件：
[0027]-4.1《dt52/sag10《-2.1；
[0028]
其中，dt52为第五透镜像侧面的最大的有效半径，sag10为第五透镜像侧面最大有效通光孔径处至第五透镜像侧面与光轴的交点平行于光轴方向上的距离。
[0029]
进一步地，该光学系统满足如下条件：
[0030]
0.7《(ct5+ct6)/t12《1.4；
[0031]
其中，ct5为第五透镜在光轴上的中心厚度，ct6为第六透镜在光轴上的中心厚度，t12为第一透镜和第二透镜在光轴上的空气间隔。
[0032]
进一步地，该光学系统满足如下条件：
[0033]
2.3《σct/σat《3.0；
[0034]
其中，σct为所述第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜及第六透镜于光轴上中心厚度之和，σat为所述第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜及第六透镜中相邻两透镜之间于光轴上空气间隔的总和。
[0035]
进一步地，该光学系统满足如下条件：
[0036]
0.7《f12/f23《1.7；
[0037]
其中，f12为第一透镜和第二透镜有效组合焦距，f23为第二透镜和第三透镜有效组合焦距。
[0038]
进一步地，该光学系统满足如下条件：
[0039]
0《f/r11《1.8；
[0040]
其中，f为光学成像系统的有效焦距，r11为第六透镜物侧面的曲率半径。
[0041]
进一步地，该光学系统满足如下条件：
[0042]
1.4《(dt62-dt61)/|dt12-dt11|《2.4；
[0043]
其中，dt11为第一透镜物侧面的最大的有效半径,dt12为第一透镜像侧面的最大的有效半径,dt61为第六透镜物侧面的最大的有效半径,dt62为第六透镜像侧面的最大的有效半径。
[0044]
进一步地，该光学系统满足如下条件：
[0045]
12《f*tan(hfov)/t12《18；
[0046]
其中，f为光学系统的有效焦距，hfov为光学系统的最大视场角的一半，t12为第一透镜和第二透镜在光轴上的空气间隔。
[0047]
进一步地，所述第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜均为非球面透镜。
[0048]
进一步地，所述第一透镜物侧面的最大的有效半径dt11满足：dt11《1.6mm；所述光学系统的f数为2.4；所述光学系统的全视场角fov满足：fov》168
°
；所述光学系统的光学总长ttl满足：ttl≤5.1mm。
[0049]
另一方面，本技术实施例还提供一种头戴式摄像模组，至少包括光学镜头，光学镜头内安装有上述的超广角小口径超薄光学系统。
[0050]
与现有技术相比，本技术的有益效果如下：
[0051]
本发明实施例之光学系统和摄像模组，主要由6枚透镜构成，通过合理光焦度的分配和高阶非球面参数的优化选择，能够在实现小型化的同时，兼顾小头部、超广角拍摄功能，具有超广角、小型化、超薄化的优势，结构紧凑，便于加工和安装，同时，具有良好的成像解析力。
附图说明
[0052]
为了更清楚地说明本技术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。
[0053]
图1是本技术实施例1光学系统或摄像模组的结构示意图；
[0054]
图2是本技术实施例1光学系统或摄像模组的轴上色差、像散和畸变曲线；
[0055]
图3是本技术实施例2光学系统或摄像模组的结构示意图；
[0056]
图4是本技术实施例2光学系统或摄像模组的轴上色差、像散和畸变曲线；
[0057]
图5是本技术实施例3光学系统或摄像模组的结构示意图；
[0058]
图6是本技术实施例3光学系统或摄像模组的轴上色差、像散和畸变曲线；
[0059]
图7是本技术实施例4光学系统或摄像模组的结构示意图；
[0060]
图8是本技术实施例4光学系统或摄像模组的轴上色差、像散和畸变曲线；
[0061]
图9是本技术实施例5光学系统或摄像模组的结构示意图；
[0062]
图10是本技术实施例5光学系统或摄像模组的轴上色差、像散和畸变曲线.
具体实施方式
[0063]
如图1-10所示，本技术提供一种超广角小口径超薄光学系统，沿光轴从物面到像面依次包括第一透镜e1、光阑sto、第二透镜e2、第三透镜e3、第四透镜e4、第五透镜e5、第六透镜e6、红外滤光片e7，所述第一透镜e1，第二透镜e2、第三透镜e3、第四透镜e4，第五透镜e5，第六透镜e6为非球面透镜，且均以空气为间隔分离设置；
[0064]
所述第一透镜e1的物面侧为凹面，其光焦度为负；
[0065]
所述第二透镜e2的物面侧为凸面，像面侧为凸面，其光焦度为正；
[0066]
所述第三透镜e3具有光焦度；
[0067]
所述第四透镜e4具有光焦度；
[0068]
所述第五透镜e5具有光焦度；
[0069]
所述第六透镜e6的物面侧为凸面，像面侧为凹面，其具有光焦度。
[0070]
进一步地，该光学系统满足如下条件：87《fov/(ttl/iamgh/dt11)《100；其中，fov为光学系统的最大视场角，ttl为第一透镜e1物侧面至成像面的轴上距离，imgh为成像面上有效像素区域对角线长的一半，dt11为第一透镜e1物侧面的最大的有效半径，通过控制光
学系统的最大视场角、第一透镜e1物侧面至成像面的轴上距离、成像面上有效像素区域对角线长的一半及第一透镜e1物侧面的最大的有效半径的比值范围，使得光学系统在满足广角需求的同时也具备良好的轻薄性，保证光学系统具有超广角、小型化、轻薄化的特点；低于关系式下限，不满足光学镜头的超广角、轻薄化的需求；超过关系式上限，光学镜头难以得到良好的成像解析力。
[0071]
本发明实施例之光学系统，主要由6枚透镜构成，通过合理光焦度的分配和高阶非球面参数的优化选择，能够在实现小型化的同时，兼顾小头部、超广角拍摄功能，具有超广角、小型化、超薄化的优势，结构紧凑，便于加工和安装，同时，具有良好的成像解析力。
[0072]
进一步地，该光学系统满足如下条件：0.7《(f5-f6)/f5《3.2；其中，f5为第五透镜e5的有效焦距,f6为第六透镜e6的有效焦距，通过合理的分配靠近像面第五透镜e5和第六透镜e6光学组员光焦度的比例在合理的范围内，能够使得其平衡后剩余球差来平衡前四片透镜产生的球差，进而对系统的球差进行微调和控制，加强对轴上视场像差的精确控制。
[0073]
进一步地，该光学系统满足如下条件：1.2《|r8|/r2《3.8；其中，r2为第一透镜e1像侧面的曲率半径,r8为第四透镜e4像侧面的曲率半径，通过限定第一透镜e1像侧面的曲率半径和第四透镜e4像侧面的曲率半径的比值，可以控制第一透镜e1和第四透镜e4呈现合理的面型走势，充分实现对中心视场、边缘视场的光线具有良好的偏折效果和像差校正能力，使得全视场的像差得以较好的平衡。
[0074]
进一步地，该光学系统满足如下条件：-3.3《r3/r4《-1.0；其中，r3为第二透镜e2物侧面的曲率半径，r4为第二透镜e2像侧面的曲率半径，通过控制第二透镜e2物侧面和像侧面的曲率半径在一合理的区间，能够有效的控制其物侧面与像侧面像散量的贡献，进而有效的对中间视场和孔径带的像质进行合理的控制。
[0075]
进一步地，该光学系统满足如下条件：0《r12/r11+|sag12/sag11|《1.2；其中，r11为第六透镜e6物侧面的曲率半径，r12为第六透镜e6像侧面的曲率半径，sag11为第六透镜e6物侧面最大有效通光孔径处至第六透镜e6物侧面与光轴的交点平行于光轴方向上的距离，sag12为第六透镜e6像侧面最大有效通光孔径处至第六透镜e6像侧面与光轴的交点平行于光轴方向上的距离，通过约束上述子式的范围，能够限制第六透镜e6的形状，以降低第六透镜e6面型复杂度，提高第六透镜e6可加工性，同时，还能校正光学系统的像散，并降低第六透镜e6出现鬼像的风险，从而提高光学系统的成像质量。
[0076]
进一步地，该光学系统满足如下条件：-4.1《dt52/sag10《-2.1；其中，dt52为第五透镜e5像侧面的最大的有效半径，sag10为第五透镜e5像侧面最大有效通光孔径处至第五透镜e5像侧面与光轴的交点平行于光轴方向上的距离，通过使光学系统满足上述关系式，有利于防止第五透镜e5像侧面的面型过弯，从而减小第五透镜e5的加工难度；低于关系式下限，第五透镜e5像侧面的最大有效口径过小，不利于大角度光线入射至光学系统，降低光学系统的成像范围；超过关系式上限，第五透镜e5的像侧面过于平整，光学系统产生鬼影的风险大。
[0077]
进一步地，该光学系统满足如下条件：0.7《(ct5+ct6)/t12《1.4；其中，ct5为第五透镜e5在光轴上的中心厚度，ct6为第六透镜e6在光轴上的中心厚度，t12为第一透镜e1和第二透镜e2在光轴上的空气间隔，满足上述条件式时，能够有效压缩第五透镜e5和第六透镜e6的中心厚度以及第一透镜e1和第二透镜e2于光轴上的空气间隔，从而有利于缩短系统
的总长，实现小型化设计，同时还有利于第一透镜e1和第二透镜e2于光轴上的空气间隔不会过小，使得光线在第一透镜e1和第二透镜e2平缓过渡，从而有利于校正系统的像差，提升系统的成像质量。
[0078]
进一步地，该光学系统满足如下条件：2.3《σct/σat《3.0；其中，σct为所述第一透镜e1、第二透镜e2、第三透镜e3、第四透镜e4、第五透镜e5及第六透镜e6于光轴上中心厚度之和，σat为所述第一透镜e1、第二透镜e2、第三透镜e3、第四透镜e4、第五透镜e5及第六透镜e6中相邻两透镜之间于光轴上空气间隔的总和，通过限定上述子式在合理的范围内，有助于提升成像质量，光线传递的过程中可以在各个透镜上平滑过渡；低于关系式下限，无法有效地控制光学系统的光线，导致光学系统像差增大，进而降低其成像质量；超过关系式上限，则透镜的整体厚度过大，不利于光线在各透镜之间的汇聚与扩散，会迫使透镜以更加弯曲的面型改变光线走势，增加了透镜制造的难度。
[0079]
进一步地，该光学系统满足如下条件：0.7《f12/f23《1.7；其中，f12为第一透镜e1和第二透镜e2有效组合焦距，f23为第二透镜e2和第三透镜e3有效组合焦距，通过约束第一透镜e1、第二透镜e2组合焦距与第二透镜e2、第三透镜e3组合焦距的比值，可合理分配第一透镜e1到第三透镜e3的光焦度，可有效约束光学系统中心视场到边缘视场的像差变化，同时避免第一透镜e1到第三透镜e3的有效径区域的过度弯曲，将光学系统的成像性能劣化，且将透镜偏心倾斜等的敏感度抑制在良好的范围内。
[0080]
进一步地，该光学系统满足如下条件：0《f/r11《1.8；其中，f为光学成像系统的有效焦距，r11为第六透镜e6物侧面的曲率半径，通过使光学系统满足上述关系式，有利于约束第六透镜e6物侧面的弯曲程度，使更多的光线进入光学系统，同时，还有利于合理分配光学系统的屈折力，校正光学系统的视场轴外像差。低于关系式下限，光学系统的焦距过大，不利于实现小型化的特性，进而影响整个光学系统的轻薄化；超过关系式上限，第六透镜e6的物侧面的曲率半径过小，不利于像差的矫正。
[0081]
进一步地，该光学系统满足如下条件：1.4《(dt62-dt61)/|dt12-dt11|《2.4；其中，dt11为第一透镜e1物侧面的最大的有效半径,dt12为第一透镜e1像侧面的最大的有效半径,dt61为第六透镜e6物侧面的最大的有效半径,dt62为第六透镜e6像侧面的最大的有效半径，通过约束第一透镜e1物侧面、像侧面和第六透镜e6物侧面、像侧面的最大有效半口径比值范围，可以合理控制大视场角下第一透镜e1、第六透镜e6的口径关系，使得第一透镜e1最大有效半口径保持在合理范围，且具有小头部特性；超过关系式上限，第一透镜e1的口径较第八透镜的口径差异缩小，不利于光学镜头头部的缩小和紧凑性的提升。低于关系式下限，第一透镜e1的口径被过度压缩，不利于光学镜头像质的提升和畸变的矫正。
[0082]
进一步地，该光学系统满足如下条件：12《f*tan(hfov)/t12《18；其中，f为光学系统的有效焦距，hfov为光学系统的最大视场角的一半，t12为第一透镜e1和第二透镜e2在光轴上的空气间隔，通过合理地分配光学成像系统的有效焦距、光学成像系统的最大视场角的一半及第一透镜e1和第二透镜e2在光轴上的空气间隔的限定，可有效地压缩了系统的尺寸，使得光线偏折角度小。
[0083]
进一步地，所述第一透镜e1物侧面的最大的有效半径dt11满足：dt11《1.6mm，所述光学系统的f数为2.4；所述光学系统的全视场角fov满足：fov》168
°
；所述光学系统的光学总长ttl满足：ttl≤5.1mm，此设计可减小光学总长，能有效使镜头小型化本发明配置的头
戴式光学系统，具有超广角、小型化、超薄化的优势，结构紧凑，便于加工和安装，同时，具有良好的成像解析力。
[0084]
具体地，作为本发明的一种优选实施方式而非限定，如图1-2所示，在本实施例1中，第一透镜e1具有负光焦度，其物侧面s1为凸面，像侧面s2为凹面。第二透镜e2具有正光焦度，其物侧面s3为凸面，像侧面s4为凸面。第三透镜e3具有负光焦度，其物侧面s5为凸面，像侧面s6为凹面。第四透镜e4具有正光焦度，其物侧面s7为凸面，像侧面s8为凹面。第五透镜e5具有正光焦度，其物侧面s9为凸面，像侧面s10为凸面。第六透镜e6具有负光焦度，其物侧面s11为凸面，像侧面s12为凹面。滤光片e7具有物侧面s13和像侧面s14。来自物体的光依序穿过各表面s1至s14并最终成像在成像面s15上，各透镜的表面类型、曲率半径、厚度及材料如表1所示。
[0085]
表1：实施例1光学系统的各项基本参数
[0086]
面号表面类型曲率半径(mm)厚度(mm)材料obj球面无穷300 s1q型非球面800.00000.40001.77,49.50s2q型非球面1.50001.0059 sto球面无穷0.0110 s3q型非球面3.95430.69791.54,55.77s4q型非球面-1.43010.0300 s5q型非球面3.98830.30001.66,20.38s6q型非球面1.38940.0300 s7q型非球面1.33440.55451.54,55.77s8q型非球面4.65400.0300 s9q型非球面2.09110.58301.54,55.77s10q型非球面-3.08760.0500 s11q型非球面1.15350.35001.66,20.38s12q型非球面0.76020.2641 s13球面无穷0.21001.52,64.17s14球面无穷0.5895 s15球面无穷
ꢀꢀ
[0087]
表1中，第一镜片e1至第六镜片e6的任意一个镜片物侧面和像侧面均为q型非球面，各非球面镜片的面型可利用但不限于以下非球面公式进行限定：
[0088][0089]
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为非球面的径向坐标，c为非球面顶点的曲率，k为圆锥系数，am为非球面系数，rmax为径向半径坐标最大值，u＝r/rmax。表2给出了可用于实施例1中的各非球面的圆锥系数及高次项系数a4、a6、a8、a10、a12、a14、a16、a18、a20、a22、a24、a26、a28和a30。
[0090]
表2：实施例1透镜表面的非球面相关数值
[0091]
面序号s1s2s3s4s5s6k0.00e+000.00e+000.00e+000.00e+000.00e+000.00e+00a44.08e-011.93e-01-1.48e-02-1.23e-01-8.51e-02-1.55e-01a6-7.31e-022.20e-03-7.84e-04-1.02e-039.32e-034.32e-04a81.34e-02-1.89e-043.40e-04-1.42e-031.84e-03-4.67e-03a10-6.99e-03-2.68e-033.47e-04-8.77e-04-7.93e-04-1.54e-04a121.89e-03-1.11e-032.87e-042.12e-045.64e-04-1.71e-04a14-4.36e-04-1.37e-041.84e-04-3.24e-04-2.67e-041.45e-04a161.30e-046.17e-051.12e-04-2.30e-051.58e-041.30e-04a18-1.10e-053.51e-054.81e-05-6.72e-05-1.98e-051.64e-04a203.30e-054.01e-051.97e-05-1.74e-052.29e-053.59e-05a228.53e-06-1.60e-062.66e-06-5.91e-06-1.28e-06-2.75e-07a24-1.62e-052.28e-063.08e-061.07e-06-1.09e-06-5.17e-07a26-7.83e-06-1.04e-064.37e-073.04e-08-4.87e-07-6.38e-07a281.37e-06-4.59e-071.19e-063.56e-07-8.39e-079.94e-07a303.27e-06-2.06e-07-1.86e-06-1.89e-071.56e-063.44e-07面序号s7s8s9s10s11s12k-2.10e+011.04e+01-4.23e+00-3.12e+00-2.83e+01-1.62e+00a41.18e-02-2.48e-01-2.15e-01-1.02e-01-6.85e-01-1.27e+00a6-6.06e-031.25e-02-7.84e-02-1.47e-024.20e-011.53e+00a8-1.93e-032.28e-022.42e-023.35e-02-1.55e-011.32e-01a10-1.01e-04-2.56e-032.38e-039.70e-032.27e-028.13e-02a123.01e-042.07e-034.29e-03-1.70e-023.24e-02-9.37e-02a143.17e-042.88e-041.39e-032.27e-03-2.46e-022.74e-02a165.48e-04-5.39e-04-6.99e-04-4.50e-037.71e-035.13e-02a183.57e-04-1.17e-04-5.15e-043.99e-046.94e-032.86e-02a201.47e-04-8.81e-05-2.41e-04-6.40e-05-4.01e-035.28e-03a227.61e-077.91e-081.36e-057.52e-07-2.13e-051.27e-04a242.13e-063.53e-067.38e-07-1.14e-056.32e-06-1.36e-04a26-3.79e-07-6.42e-06-2.26e-061.61e-052.66e-057.01e-05a28-1.64e-06-2.04e-063.55e-06-1.63e-06-1.47e-051.67e-05a305.55e-09-1.86e-06-3.31e-06-2.00e-05-3.55e-05-7.30e-05
[0092]
图2示出了实施例1的光学系统的轴上色差、像散和畸变曲线。轴上色差表示不同波长的光线经由镜头后的会聚焦点偏离；像散表示子午像面弯曲和弧矢像面弯曲；畸变表示不同像高处对应的畸变大小值。从图2可看出实施例1所给出的光学系统能够实现良好的成像品质。
[0093]
具体地，作为本发明的一种优选实施方式而非限定，如图3-4所示，在本实施例2中，第一透镜e1具有负光焦度，其物侧面s1为凹面，像侧面s2为凹面。第二透镜e2具有正光焦度，其物侧面s3为凸面，像侧面s4为凸面。第三透镜e3具有负光焦度，其物侧面s5为凹面，
像侧面s6为凹面。第四透镜e4具有负光焦度，其物侧面s7为凹面，像侧面s8为凹面。第五透镜e5具有正光焦度，其物侧面s9为凸面，像侧面s10为凸面。第六透镜e6具有负光焦度，其物侧面s11为凸面，像侧面s12为凹面。滤光片e7具有物侧面s13和像侧面s14。来自物体的光依序穿过各表面s1至s14并最终成像在成像面s15上，各透镜的表面类型、曲率半径、厚度及材料如表3所示。
[0094]
表3：实施例2光学系统的各项基本参数
[0095]
面号表面类型曲率半径(mm)厚度(mm)材料obj球面无穷300 s1q型非球面-6.99340.40001.64,56.07s2q型非球面1.61380.8359 sto球面无穷0.0014 s3q型非球面3.17500.68941.54,55.77s4q型非球面-0.98040.0300 s5q型非球面-27.29080.34791.66,20.38s6q型非球面9.88900.0538 s7q型非球面-3.85970.40001.54,55.77s8q型非球面2.07210.0300 s9q型非球面1.30000.81851.54,55.77s10q型非球面-0.84490.0500 s11q型非球面4.51860.35001.66,20.38s12q型非球面0.91970.2614 s13球面无穷0.21001.52,64.17s14球面无穷0.5855 s15球面无穷
ꢀꢀ
[0096]
表3中，第一镜片e1至第六镜片e6的任意一个镜片物侧面和像侧面均为q型非球面，各非球面镜片的面型可利用但不限于以下非球面公式进行限定:
[0097][0098]
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为非球面的径向坐标，c为非球面顶点的曲率，k为圆锥系数，am为非球面系数，rmax为径向半径坐标最大值，u＝r/rmax。表4给出了可用于实施例2中的各非球面的圆锥系数及高次项系数a4、a6、a8、a10、a12、a14、a16、a18、a20、a22、a24、a26、a28和a30。
[0099]
表4：实施例2透镜表面的非球面相关数值
[0100]
面序号s1s2s3s4s5s6k0.00e+000.00e+000.00e+000.00e+000.00e+000.00e+00a45.41e-012.98e-01-9.17e-03-9.17e-03-1.58e-01-1.01e-01a6-1.90e-01-1.76e-02-1.07e-03-1.07e-031.49e-02-4.07e-04a82.60e-02-2.18e-044.81e-054.81e-05-2.19e-03-3.81e-03
a10-1.68e-02-2.12e-032.55e-052.55e-052.55e-03-4.39e-04a125.57e-039.37e-045.84e-055.84e-05-1.46e-03-5.46e-04a14-1.03e-033.67e-04-1.91e-05-1.91e-05-3.29e-043.87e-05a162.25e-03-7.98e-05-3.14e-05-3.14e-05-1.99e-043.65e-04a185.37e-042.50e-04-7.18e-05-7.18e-05-2.75e-058.66e-05a20-2.52e-053.50e-04-6.38e-05-6.38e-051.15e-041.39e-04a22-6.50e-042.81e-04-6.40e-05-6.40e-05-5.73e-05-3.74e-05a24-3.79e-043.66e-05-3.91e-05-3.91e-051.78e-052.53e-05a267.16e-05-4.15e-05-2.67e-05-2.67e-05-3.33e-051.53e-04a282.71e-04-6.48e-05-9.07e-06-9.07e-067.98e-068.56e-06a301.83e-04-1.22e-05-7.50e-06-7.50e-061.39e-073.66e-05面序号s7s8s9s10s11s12k-3.30e+017.08e-01-1.14e+01-3.61e+00-3.17e+01-1.68e+00a43.69e-02-3.55e-01-2.03e-01-8.09e-02-9.20e-01-1.48e+00a6-1.01e-022.29e-03-4.62e-02-1.66e-026.91e-011.33e+00a81.59e-031.35e-022.18e-022.07e-02-1.32e-012.40e-01a10-1.23e-03-3.74e-031.29e-038.97e-03-4.99e-026.81e-02a124.95e-042.87e-033.56e-03-6.65e-033.55e-02-7.96e-02a14-3.26e-04-3.83e-05-5.04e-04-3.16e-033.47e-031.34e-02a166.66e-048.46e-042.02e-04-6.29e-04-1.01e-025.21e-02a181.71e-04-6.15e-04-1.28e-03-6.00e-04-4.55e-043.06e-02a202.05e-046.11e-051.40e-059.44e-044.59e-035.65e-03a22-1.29e-04-2.49e-058.11e-051.79e-04-1.54e-03-3.37e-03a24-3.84e-056.50e-051.67e-04-1.16e-05-1.82e-031.99e-04a261.44e-04-4.42e-05-7.14e-05-2.72e-041.44e-032.73e-03a28-4.72e-057.69e-06-2.05e-05-9.18e-056.22e-041.76e-03a301.94e-056.96e-07-1.38e-05-6.36e-05-1.02e-032.18e-04
[0101]
图4示出了实施例2的光学系统的轴上色差、像散和畸变曲线。轴上色差表示不同波长的光线经由镜头后的会聚焦点偏离；像散表示子午像面弯曲和弧矢像面弯曲；畸变表示不同像高处对应的畸变大小值。从图4可看出实施例2所给出的光学系统能够实现良好的成像品质。
[0102]
具体地，作为本发明的一种优选实施方式而非限定，如图5-6所示，在本实施例3中，第一透镜e1具有负光焦度，其物侧面s1为凹面，像侧面s2为凹面。第一透镜e1具有负光焦度，其物侧面s1为凹面，像侧面s2为凹面。第二透镜e2具有正光焦度，其物侧面s3为凸面，像侧面s4为凸面。第三透镜e3具有负光焦度，其物侧面s5为凹面，像侧面s6为凸面。第四透镜e4具有负光焦度，其物侧面s7为凹面，像侧面s8为凸面。第五透镜e5具有正光焦度，其物侧面s9为凸面，像侧面s10为凸面。第六透镜e6具有正光焦度，其物侧面s11为凸面，像侧面s12为凹面。滤光片e7具有物侧面s13和像侧面s14。来自物体的光依序穿过各表面s1至s14并最终成像在成像面s15上，各透镜的表面类型、曲率半径、厚度及材料如表5所示。
[0103]
表5：实施例3光学系统的各项基本参数
[0104]
面号表面类型曲率半径(mm)厚度(mm)材料obj球面无穷300 s1q型非球面-6.84930.40371.57,63.46s2q型非球面1.41380.9915 sto球面无穷-0.0155 s3q型非球面2.12490.72181.54,55.77s4q型非球面-0.91790.0300 s5q型非球面-3.35350.30001.66,20.38s6q型非球面-500.00000.0421 s7q型非球面-4.71180.59581.54,55.77s8q型非球面-5.25790.0302 s9q型非球面85.99580.46791.54,55.77s10q型非球面-15.14150.0777 s11q型非球面0.73620.35001.66,20.38s12q型非球面0.70610.2855 s13球面无穷0.21001.52,64.17s14球面无穷0.6080 s15球面无穷
ꢀꢀ
[0105]
表5中，第一镜片e1至第六镜片e6的任意一个镜片物侧面和像侧面均为q型非球面，各非球面镜片的面型可利用但不限于以下非球面公式进行限定：
[0106][0107]
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为非球面的径向坐标，c为非球面顶点的曲率，k为圆锥系数，am为非球面系数，rmax为径向半径坐标最大值，u＝r/rmax。表6给出了可用于实施例3中的各非球面的圆锥系数及高次项系数a4、a6、a8、a10、a12、a14、a16、a18、a20、a22、a24、a26、a28和a30。
[0108]
表6：实施例3透镜表面的非球面相关数值
[0109]
面序号s1s2s3s4s5s6k0.00e+000.00e+000.00e+000.00e+000.00e+000.00e+00a46.26e-013.61e-01-7.68e-03-5.85e-02-1.78e-01-7.82e-02a6-1.80e-01-3.72e-03-7.27e-04-1.44e-031.71e-023.32e-03a83.12e-02-6.83e-03-1.53e-04-3.63e-037.19e-04-2.56e-03a10-1.35e-02-5.08e-033.85e-051.42e-031.43e-03-3.05e-03a123.88e-03-1.77e-041.24e-06-3.79e-04-1.93e-031.06e-03a14-2.63e-031.72e-032.88e-05-9.64e-05-1.79e-04-7.88e-04a169.72e-049.42e-044.58e-06-3.56e-041.29e-046.68e-04a185.23e-055.74e-041.51e-05-1.26e-048.53e-052.10e-04
sto球面无穷-0.0317 s3q型非球面1.72320.69991.54,55.77s4q型非球面-1.08380.0657 s5q型非球面-9.91110.30001.66,20.38s6q型非球面3.31080.0481 s7q型非球面14.26790.65951.54,55.77s8q型非球面-2.89010.0300 s9q型非球面-20.66230.40001.54,55.77s10q型非球面-100.00000.0880 s11q型非球面0.84760.35001.66,20.38s12q型非球面0.72990.2608 s13球面无穷0.21001.52,64.17s14球面无穷0.5834 s15球面无穷
ꢀꢀ
[0114]
表7中，第一镜片e1至第六镜片e6的任意一个镜片物侧面和像侧面均为q型非球面，各非球面镜片的面型可利用但不限于以下非球面公式进行限定：
[0115][0116]
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为非球面的径向坐标，c为非球面顶点的曲率，k为圆锥系数，am为非球面系数，rmax为径向半径坐标最大值，u＝r/rmax。表8给出了可用于实施例4中的各非球面的圆锥系数及高次项系数a4、a6、a8、a10、a12、a14、a16、a18、a20、a22、a24、a26、a28和a30。
[0117]
表8：实施例4透镜表面的非球面相关数值
[0118]
面序号s1s2s3s4s5s6k0.00e+000.00e+000.00e+000.00e+000.00e+000.00e+00a46.62e-013.99e-01-6.22e-03-7.00e-02-1.76e-01-7.97e-02a6-1.75e-01-1.40e-02-6.27e-04-1.06e-025.44e-039.16e-03a82.93e-02-1.50e-02-1.55e-04-1.60e-035.50e-031.15e-03a10-9.86e-03-5.96e-031.79e-051.85e-042.28e-04-4.38e-03a124.24e-031.28e-03-2.27e-055.43e-04-1.05e-036.29e-04a14-1.65e-032.30e-031.14e-052.50e-04-7.62e-04-9.83e-04a167.99e-041.12e-03-9.18e-067.63e-054.66e-055.95e-04a181.39e-044.60e-045.03e-06-1.36e-048.77e-054.55e-05a205.80e-04-4.36e-05-4.16e-06-1.69e-045.43e-053.69e-04a224.87e-04-1.16e-043.41e-06-1.78e-04-8.95e-057.48e-05a245.12e-04-2.03e-04-1.03e-06-1.23e-04-3.77e-056.07e-05a263.99e-04-8.86e-052.45e-06-7.24e-05-4.73e-06-3.13e-06a282.14e-04-3.34e-05-2.52e-06-2.83e-051.34e-052.87e-05
s7q型非球面19.74240.71811.54,55.77s8q型非球面-2.74840.0300 s9q型非球面59.78200.44701.54,55.77s10q型非球面100.00000.0723 s11q型非球面0.91870.35001.66,20.38s12q型非球面0.71940.2502 s13球面无穷0.21001.52,64.17s14球面无穷0.5732 s15球面无穷
ꢀꢀ
[0123]
表9中，第一镜片e1至第六镜片e6的任意一个镜片物侧面和像侧面均为q型非球面，各非球面镜片的面型可利用但不限于以下非球面公式进行限定：
[0124][0125]
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为非球面的径向坐标，c为非球面顶点的曲率，k为圆锥系数，am为非球面系数，rmax为径向半径坐标最大值，u＝r/rmax。表10给出了可用于实施例5中的各非球面的圆锥系数及高次项系数a4、a6、a8、a10、a12、a14、a16、a18、a20、a22、a24、a26、a28和a30。
[0126]
表10：实施例5透镜表面的非球面相关数值
[0127]
面序号s1s2s3s4s5s6k-8.46e-028.51e-02-1.06e-019.11e-01-2.00e+011.84e+00a47.84e-014.49e-01-4.48e-03-1.33e-01-2.25e-01-5.70e-02a6-1.80e-01-1.40e-02-4.53e-04-6.53e-048.18e-03-6.76e-03a82.98e-02-2.01e-02-1.26e-04-3.51e-032.47e-039.44e-03a10-8.14e-03-7.85e-032.49e-055.13e-052.23e-03-5.40e-03a126.46e-031.86e-03-2.02e-051.23e-041.12e-042.03e-03a147.72e-053.00e-031.30e-051.24e-04-8.39e-04-1.10e-03a161.85e-031.28e-03-8.37e-061.82e-04-4.48e-049.84e-04a188.33e-043.19e-043.82e-068.65e-05-3.08e-04-3.02e-04a209.73e-04-3.19e-05-6.90e-067.17e-054.08e-055.72e-05a226.45e-047.01e-053.14e-062.73e-059.42e-05-1.18e-04a245.13e-048.33e-05-4.33e-078.03e-061.14e-04-2.39e-05a263.12e-041.38e-042.88e-06-2.61e-066.48e-05-6.91e-05a281.35e-049.07e-05-2.29e-06-4.61e-062.89e-05-2.15e-05a303.07e-055.49e-054.69e-07-9.81e-074.72e-06-1.52e-05面序号s7s8s9s10s11s12k9.90e+01-9.71e+012.49e+01-9.90e+01-2.22e+01-2.15e+00a45.42e-02-2.56e-01-2.50e-01-5.05e-01-8.62e-01-1.27e+00a6-2.14e-026.54e-03-2.80e-021.03e-016.81e-011.45e+00
a81.28e-021.37e-021.83e-02-5.76e-02-1.54e-011.60e-01a10-8.06e-03-4.78e-03-2.14e-034.66e-024.03e-031.09e-01a122.16e-033.57e-034.63e-03-1.87e-02-7.62e-03-9.78e-02a14-1.61e-03-6.92e-04-1.65e-031.26e-022.15e-022.84e-02a161.27e-031.33e-04-1.21e-04-5.40e-03-1.91e-022.94e-02a18-2.41e-04-4.39e-04-8.06e-041.83e-037.59e-034.40e-02a201.62e-041.64e-046.28e-042.45e-05-2.40e-038.54e-04a22-1.41e-056.74e-06-2.76e-054.07e-043.02e-03-1.90e-03a246.44e-05-9.84e-05-7.75e-05-1.98e-04-4.31e-03-4.22e-03a26-3.14e-059.36e-051.53e-044.71e-041.66e-036.34e-03a28-2.14e-06-3.27e-05-8.04e-05-2.01e-043.75e-034.75e-03a30-1.14e-054.09e-068.56e-061.24e-043.28e-042.59e-03
[0128]
图10示出了实施例5的光学系统的轴上色差、像散和畸变曲线。轴上色差表示不同波长的光线经由镜头后的会聚焦点偏离；像散表示子午像面弯曲和弧矢像面弯曲；畸变表示不同像高处对应的畸变大小值。从图10可看出实施例5所给出的光学系统能够实现良好的成像品质。
[0129]
实施例1-5中，基础数据如下:
[0130]
表11：实施例1-5基础数据
[0131]
基础数据实施例1实施例2实施例3实施例4实施例5f1(mm)-1.94-1.99-2.02-1.86-1.91f2(mm)2.051.481.301.361.90f3(mm)-3.34-10.81-5.05-3.68100.00f4(mm)3.29-2.45-136.454.534.54f5(mm)2.421.1024.00-48.56275.57f6(mm)-5.18-1.807.0641.09-16.75f(mm)1.231.301.301.351.39ttl(mm)5.105.065.105.105.10fov(
°
)168.76169.55169.74169.92170.00f/epd2.402.402.402.402.40
[0132]
实施例1-5中，各条件式满足下面表格的条件：
[0133]
表12：实施例1-5各条件式
[0134][0135][0136]
一种摄像模组，至少包括光学镜头，光学镜头内安装有上述的超广角小口径超薄光学系统，，通过合理光焦度的分配和高阶非球面参数的优化选择，能够在实现小型化的同时，兼顾小头部、超广角拍摄功能，具有超广角、小型化、超薄化的优势，结构紧凑，便于加工和安装，同时，具有良好的成像解析力。
[0137]
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。

技术特征：
1.一种超广角小口径超薄光学系统，其特征在于：沿光轴从物面到像面依次包括第一透镜、光阑、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜；所述第一透镜的物面侧为凹面，其光焦度为负；所述第二透镜的物面侧为凸面，像面侧为凸面，其光焦度为正；所述第三透镜具有光焦度；所述第四透镜具有光焦度；所述第五透镜具有光焦度；所述第六透镜的物面侧为凸面，像面侧为凹面，其具有光焦度；该光学系统满足如下条件：87<fov/(ttl/iamgh/dt11)<100；其中，fov为光学系统的最大视场角，ttl为第一透镜物侧面至成像面的轴上距离，imgh为成像面上有效像素区域对角线长的一半，dt11为第一透镜物侧面的最大的有效半径。2.根据权利要求1所述的超广角小口径超薄光学系统，其特征在于，该光学系统满足如下条件：0.7<(f5-f6)/f5<3.2；其中，f5为第五透镜的有效焦距,f6为第六透镜的有效焦距。3.根据权利要求1所述的超广角小口径超薄光学系统，其特征在于，该光学系统满足如下条件：1.2<|r8|/r2<3.8；其中，r2为第一透镜像侧面的曲率半径,r8为第四透镜像侧面的曲率半径；和/或-3.3<r3/r4<-1.0；其中，r3为第二透镜物侧面的曲率半径，r4为第二透镜像侧面的曲率半径。4.根据权利要求1所述的超广角小口径超薄光学系统，其特征在于，该光学系统满足如下条件：0<r12/r11+|sag12/sag11|<1.2；其中，r11为第六透镜物侧面的曲率半径，r12为第六透镜像侧面的曲率半径，sag11为第六透镜物侧面最大有效通光孔径处至第六透镜物侧面与光轴的交点平行于光轴方向上的距离，sag12为第六透镜像侧面最大有效通光孔径处至第六透镜像侧面与光轴的交点平行于光轴方向上的距离；和/或-4.1<dt52/sag10<-2.1；其中，dt52为第五透镜像侧面的最大的有效半径，sag10为第五透镜像侧面最大有效通光孔径处至第五透镜像侧面与光轴的交点平行于光轴方向上的距离。5.根据权利要求1所述的超广角小口径超薄光学系统，其特征在于，该光学系统满足如下条件：0.7<(ct5+ct6)/t12<1.4；其中，ct5为第五透镜在光轴上的中心厚度，ct6为第六透镜在光轴上的中心厚度，t12为第一透镜和第二透镜在光轴上的空气间隔；和/或2.3<σct/σat<3.0；其中，σct为所述第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜及第六透镜于光
轴上中心厚度之和，σat为所述第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜及第六透镜中相邻两透镜之间于光轴上空气间隔的总和。6.根据权利要求1所述的超广角小口径超薄光学系统，其特征在于，该光学系统满足如下条件：0.7<f12/f23<1.7；其中，f12为第一透镜和第二透镜有效组合焦距，f23为第二透镜和第三透镜有效组合焦距；和/或0<f/r11<1.8；其中，f为光学成像系统的有效焦距，r11为第六透镜物侧面的曲率半径。7.根据权利要求1所述的超广角小口径超薄光学系统，其特征在于，该光学系统满足如下条件：1.4<(dt62-dt61)/|dt12-dt11|<2.4；其中，dt11为第一透镜物侧面的最大的有效半径,dt12为第一透镜像侧面的最大的有效半径,dt61为第六透镜物侧面的最大的有效半径,dt62为第六透镜像侧面的最大的有效半径；和或12<f*tan(hfov)/t12<18；其中，f为光学系统的有效焦距，hfov为光学系统的最大视场角的一半，t12为第一透镜和第二透镜在光轴上的空气间隔。8.根据权利要求1-7任一项所述的超广角小口径超薄光学系统，其特征在于，，所述第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜均为非球面透镜。9.根据权利要求1-7任一项所述的超广角小口径超薄光学系统，其特征在于，所述第一透镜物侧面的最大的有效半径dt11满足：dt11<1.6mm；所述光学系统的f数为2.4；所述光学系统的全视场角fov满足：fov>168
°
；所述光学系统的光学总长ttl满足：ttl≤5.1mm。10.一种摄像模组，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1-9任一项所述的超广角小口径超薄光学系统。

技术总结
本发明公开一种超广角小口径超薄光学系统及其应用的摄像模组，主要由6枚透镜构成，通过合理光焦度的分配和高阶非球面参数的优化选择，能够在实现小型化的同时，兼顾小头部、超广角拍摄功能，具有超广角、小型化、超薄化的优势，结构紧凑，便于加工和安装，同时，具有良好的成像解析力。的成像解析力。的成像解析力。


技术研发人员：游兴海 潘正江 赵卫平 熊光泽 杨松林
受保护的技术使用者：弘景光电（仙桃）科技有限公司
技术研发日：2023.03.27
技术公布日：2023/7/12