高像素超廣角光學系統及其應用的攝像模組的製作方法
2023-08-12 21:31:26 3
技術領域：
本發明涉及一種光學系統及其應用的鏡頭，尤其是一種高像素超廣角光學系統及其應用的攝像模組。
背景技術：
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隨著全景鏡頭攝像技術的應用、以及全景泊車系統的開發利用，市場上出現了一系列超廣角鏡頭產品：如公開號cn106019540a的專利申請提到一種魚眼光學鏡頭，但該鏡頭採用了6枚鏡片，存在鏡片數量多，成本高的缺陷。
技術實現要素：
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為克服現有光學系統或鏡頭存在鏡片數量多，成本高的問題，本發明實施例一方面提供了一種高像素超廣角光學系統。
高像素超廣角光學系統，沿光軸從物面到像面依次設有：第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡、以及第五透鏡；
第一透鏡的物面側為凸面，像面側為凹面，其光焦度為負；
第二透鏡的物面側為凸面，像面側為凹面，其光焦度為負；
第三透鏡的物面側為凸面，像面側為凸面，其光焦度為正；
第四透鏡的物面側為凸面，像面側為凸面，其光焦度為正；
第五透鏡的物面側為凹面，像面側為凸面，其光焦度為負；
其中，第四透鏡和第五透鏡相互膠合形成組合透鏡，組合透鏡的焦距f45滿足如下條件：2<f45<10，且滿足ttl/efl≤16.5，其中ttl為光學系統的第一透鏡物面側頂點至成像面之間的距離，efl為光學系統的有效焦距。
另一方面，本發明實施例還提供了一種攝像模組。
攝像模組，至少包括光學鏡頭，光學鏡頭內安裝有上述所述的高像素超廣角光學系統。
本發明實施例，主要由5枚透鏡構成，透鏡枚數少，結構簡單；光學總長短，體積小；採用不同透鏡相互組合及合理分配光焦度，具有大孔徑、大視角、高像素、以及非常好的消熱差等良好性能。
附圖說明：
為了更清楚地說明本發明實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
圖1為本發明的光學系統或鏡頭的結構示意圖；
圖2為本發明的光學系統或鏡頭的+25℃下的畸變曲線圖；
圖3為本發明的光學系統或鏡頭的+25℃下的mtf曲線圖；
圖4為本發明的光學系統或鏡頭的+25℃下的相對照度圖；
圖5為本發明的光學系統或鏡頭的-40℃下的mtf曲線圖；
圖6為本發明的光學系統或鏡頭的+85℃下的mtf曲線圖。
具體實施方式：
為了使本發明所解決的技術問題、技術方案及有益效果更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。
如圖1所示，本實施例之高像素超廣角光學系統，沿光軸從物面到像面7依次設有：第一透鏡1、第二透鏡2、第三透鏡3、第四透鏡4、以及第五透鏡5。
第一透鏡1的物面側為凸面，像面側為凹面，其光焦度為負；
第二透鏡2的物面側為凸面，像面側為凹面，其光焦度為負；
第三透鏡3的物面側為凸面，像面側為凸面，其光焦度為正；
第四透鏡4的物面側為凸面，像面側為凸面，其光焦度為正；
第五透鏡5的物面側為凹面，像面側為凸面，其光焦度為負；
其中，第四透鏡4和第五透鏡5相互膠合形成組合透鏡，組合透鏡的焦距f45滿足如下條件：2<f45<10，且滿足ttl/efl≤16.5，其中ttl為光學系統的第一透鏡1物面側頂點至成像面7之間的距離，efl為光學系統的有效焦距。
本發明實施例，主要由5枚透鏡構成，透鏡枚數少，結構簡單；光學總長短，體積小；採用不同透鏡相互組合及合理分配光焦度，具有大孔徑、大視角、高像素、以及非常好的消熱差等良好性能。
進一步地，該光學系統的各透鏡滿足如下條件：
(1)-8.5<f1/f<-3.5；
(2)-5.5<f2/f<-1.5；
(3)3.0<f3/f<10.0；
(4)0.8<f4/f<3.0；
(5)-5.5<f5/f<-1.5；
其中，f為整個光學系統的焦距，其取光學系統的有效焦距efl值，f1為第一透鏡的焦距，f2為第二透鏡的焦距，f3為第三透鏡的焦距，f4為第四透鏡的焦距，f5為第五透鏡的焦距。通過不同透鏡的相互組合及其合理分配光焦度，使光學系統具有大孔徑、大視角、高像素、以及非常好的消熱差等良好性能。
再進一步地，該光學系統的各透鏡滿足如下條件：
(1)-10<f1<-3；
(2)-5<f2<-1；
(3)2<f3<10；
(4)0.8<f4<4.5；
(5)-8<f5<-1；
其中，f1為第一透鏡1的焦距，f2為第二透鏡2的焦距，f3為第三透鏡3的焦距，f4為第四透鏡4的焦距，f5為第五透鏡5的焦距。通過不同透鏡的相互組合及其合理分配光焦度，使光學系統具有大孔徑、大視角、高像素、以及非常好的消熱差等良好性能。
更進一步地，所述第二透鏡2、第四透鏡4、以及第五透鏡5均為塑料非球面透鏡。可以有效地消除球面像差對鏡頭性能的影響，提高光學鏡頭的解析力，可以有效地實現消熱差，同時降低鏡頭的加工難度和生產成本。
具體地，第一透鏡1的材料折射率nd1、材料阿貝常數vd1滿足：1.72<nd1<1.95，40<vd1<60。結構簡單，可以保證良好的光學性能。
更具體地，第二透鏡2的材料折射率nd2、材料阿貝常數vd2滿足：1.45<nd2<1.65，40<vd2<60。結構簡單，可以保證良好的光學性能。
再具體地，第三透鏡3的材料折射率nd3、材料阿貝常數vd3滿足：1.75<nd3<1.95，15<vd3<35。結構簡單，可以保證良好的光學性能。
進一步地，第四透鏡4的材料折射率nd4、材料阿貝常數vd4滿足：1.45<nd4<1.65，40<vd4<60。結構簡單，可以保證良好的光學性能。
又進一步地，第五透鏡5的材料折射率nd5、材料阿貝常數vd5滿足：1.55<nd5<1.65，20<vd5<40。結構簡單，可以保證良好的光學性能。
再進一步地，光學系統的光闌6位於第三透鏡3與第四透鏡4之間。用來調節光束的強度。優選地，光闌6設置在第四透鏡4靠近像方側，在本實施例中，各透鏡及光闌6的位置是固定的。
更進一步地，所述第五透鏡5與像面7之間設有帶通濾光片。可過濾環境中的紅外光，以避免圖像產生紅曝現象。
具體地，在本實施例中，本光學系統的焦距f為0.817mm，光闌指數fno.為2.0，視場角2ω＝203°，第一透鏡1的焦距f1＝-5.125mm，第二透鏡2的焦距f2＝-2.151mm，第三透鏡3的焦距f3＝33.781mm，第四透鏡4的焦距f4＝1.361mm，第五透鏡5的焦距f5＝-3.096mm。本光學系統的各項基本參數如下表所示：
上表中，沿光軸從物面到像面，s1、s2對應為第一透鏡1的兩個表面；s3、s4對應為第二透鏡2的兩個表面；s5、s6對應為第三透鏡3的兩個表面；sto是光闌6所在位置；s8、s9對應為第四透鏡4的兩個表面；s9、s10對應為第五透鏡5的兩個表面；s11、s12對應為位於第五透鏡5與像面7之間的帶通濾光片的兩個表面；ima為像面7。
更具體地，所述第二透鏡l2、第四透鏡l4、以及第五透鏡l5的表面為非球面形狀，其滿足以下方程式：其中，參數c＝1/r，即為半徑所對應的曲率，y為徑向坐標，其單位和透鏡長度單位相同，k為圓錐二次曲線係數，a1至a5分別為各徑向坐標所對應的係數。所述第二透鏡l2的s3表面和s4表面、第四透鏡l4的s8表面和s9表面、以及第五透鏡l5的s9表面和s10表面的非球面相關數值如下表所示：
從圖2至圖6中可以看出，本實施例中的光學系統具有高解析度和非常好的消熱差性能。
攝像模組，至少包括光學鏡頭，光學鏡頭內安裝有上述所述的高像素超廣角光學系統。
本光學系統及其應用的攝像模組，採用不同鏡片組合以及合理分配光焦度實現了大孔徑、大視角、高像素等良好性能。
如上所述是結合具體內容提供的一種或多種實施方式，並不認定本發明的具體實施只局限於這些說明。凡與本發明的方法、結構等近似、雷同，或是對於本發明構思前提下做出若干技術推演或替換，都應當視為本發明的保護範圍。