小体积大广角光学系统及其应用的摄像模组的制作方法

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1.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：

2.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。


技术实现要素：

3.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。
4.一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；
5.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；
6.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；
7.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；
8.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；
9.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；
10.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。
11.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。
12.本发明实施例还提供了一种摄像模组。
13.一种摄像模组，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。
14.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：
15.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。
16.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；
17.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；
18.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；
19.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：
20.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。
21.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。
22.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；
23.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；
24.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；
25.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；
26.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；
27.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。
28.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。
29.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。
30.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。
31.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：
32.(1)-2.5＜f1/f＜-2.0；
33.(2)-3.0＜f2/f＜-2.35；
34.(3)5.0＜f3/f＜7.3；
35.(4)3.9＜f4/f＜5.3；
36.(5)2.9＜f56/f＜3.5；
37.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。
38.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。
39.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。
40.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。
41.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。
42.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。
43.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。
44.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。
45.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。
46.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：
47.[0048][0049]
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。
[0050]
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：
[0051][0052]
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：
[0053][0054][0055]
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：
[0056]
表面曲率半径r(mm)间隔d(mm)折射率nd色散值vds15.830.741.8839.22s20.850.63
ꢀꢀ
s3-1.850.31.5455.71s41.300.06
ꢀꢀ
s52.200.501.6423.55s6-100.19
ꢀꢀ
stoinfinity0.10
ꢀꢀ
s823.000.441.5455.71s9-1.260.05
ꢀꢀ
s100.950.761.5455.71s11-0.550.301.6620.37s12-2.170.85
ꢀꢀ
imainfinity0.00
ꢀꢀ
[0057]
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。
[0058]
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：
[0059][0060]
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：
[0061][0062]
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：
[0063][0064]
[0065]
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。
[0066]
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：
[0067][0068]
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：
[0069][0070][0071]
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。
[0072]
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。
[0073]
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。
[0074]
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。