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一种光学系统、镜头模组及电子设备的制作方法

  • 国知局
  • 2024-09-14 14:50:14

本技术涉及光学,尤其涉及一种光学系统、镜头模组及电子设备。

背景技术:

1、目前,采用便携式电子设备上的镜头来拍摄外部视频、照片需求非常多。所以,对便携式电子设备的镜头要求越来越高。以手机为例,现有手机的镜头模组中感光元件尺寸较小,较小的感光元件限制了拍摄的信噪比,影响了使用者的拍摄体验。

2、为了进一步提高感光元件的进光量,一方面可以通过增大感光元件的面积来实现,另一方面可以通过增大镜头模组中的光阑来实现。但是,这两种方式均会导致镜头尺寸的增大,而不利于便携式电子设备进行小型化、超薄尺寸设计。

技术实现思路

1、本技术实施例提供一种光学系统、镜头模组及电子设备,解决了现有增大感光元件的面积或镜头中的光阑会使得镜头尺寸增大的问题。

2、为达到上述目的,本技术采用如下技术方案:

3、第一方面,本技术实施例提供一种光学系统。该光学系统包括沿光轴由物侧至像侧依次间隔设置的光阑、第1透镜、第2透镜、……、第n-2透镜、第n-1透镜及第n透镜。其中,第1透镜具有正光焦度。从第2透镜至第n-2透镜均具有光焦度。其中,n的取值为7或8。第n-1透镜具有正光焦度。第n-1透镜的物侧面在靠近光轴处为凸面,第n-1透镜的像侧面在靠近光轴处为凹面。第n-1透镜在靠近光轴处为凸凹面型,有利于会聚光线,从而有利于缩短光学系统的后焦距和总长。第n-1透镜的物侧面和像侧面中至少一个具有反曲面。在第n-1透镜上设置反曲面能够平衡垂直于光轴方向上的屈折力分布,从而有利于校正离轴视场的像差,进而提升光学系统的成像质量。第n透镜具有负光焦度。第n透镜的物侧面在靠近光轴处为凹面,第n透镜的像侧面在靠近光轴处为凸面。第n透镜在靠近光轴处为凹凸面型,有利于校正第n-1透镜产生的像差,进一步提升光学系统的成像质量。第n透镜的物侧面和像侧面中至少一个具有反曲面。同理,在第n透镜上设置反曲面能够平衡垂直于光轴方向上的屈折力分布,从而有利于校正离轴视场的像差,进而提升光学系统的成像质量。

4、上述光学系统还满足条件:-4≤sagn2/ctn≤-2。其中,sagn2为第n透镜的像侧面的最大矢高,ctn为第n透镜沿光轴方向的中心厚度。设计第n透镜具有与光学系统其他透镜匹配的矢高范围和沿光轴方向的中心厚度范围,在确保第n透镜可加工性的同时,有利于降低镜头模组的高度。

5、光学系统还满足条件:1≤spn-1/(ctn-1+ctn)≤1.8。其中,spn-1为沿光轴方向第n-1透镜与第n透镜之间的空气间隙厚度,ctn-1为第n-1透镜沿光轴方向的中心厚度。设计第n-1透镜与第n透镜之间的空气间隙厚度、与第n-1透镜沿光轴方向的中心厚度和第n透镜沿光轴方向的中心厚度之和的比值处于上述范围,可以限制第n-1透镜和第n透镜的相对位置,有利于平衡光学系统的像差,降低光学系统的总长。

6、光学系统还满足条件:(2×imh/ttl)2/fno≥1.5。其中,imh为光学系统的半像高。ttl(total track length)为沿光轴方向第1透镜的物侧面至成像面的距离,fno为光学系统的光圈数。设计光学系统的半像高imh、光学系统的光学总长ttl及光圈数fno的关系等式大于或等于1.5,能有效提升光学系统进光量,并降低光学系统的总长。从而,实现兼顾大靶面、超薄和大光圈特征的镜头模组设计。

7、在一些实施例中,n的取值为7。光学系统包括沿光轴由物侧至像侧依次间隔设置的第1透镜、第2透镜、第3透镜、第4透镜、第5透镜、第6透镜及第7透镜。其中,第1透镜和第4透镜具有正光焦度。第2透镜和第3透镜均具有负光焦度。第5透镜具有光焦度,即第5透镜可以具有正光焦度,也可以具有负光焦度。第6透镜具有正光焦度。第6透镜的物侧面在靠近光轴处为凸面,第6透镜的像侧面在靠近光轴处为凹面。并且,第6透镜的物侧面和像侧面中至少一个具有反曲面。第7透镜具有负光焦度,第7透镜的物侧面在靠近光轴处为凹面,第7透镜的像侧面在靠近光轴处为凸面。并且,第7透镜的物侧面和像侧面中至少一个具有反曲面。同理,该光学系统中7片透镜采用上述不同的光焦度、形状组合及参数设计可以校正光学系统的像差,实现光学系统的高质量成像。同时,能够实现在镜头模组高度方向上光学系统可以具有较小的尺寸。从而,本技术实施例的镜头模组可以在保证进光量较大的基础上,实现便携式电子设备的小型化、超薄尺寸设计。

8、此外,对于具有7片透镜的光学系统,在一些实施例中,该光学系统还满足条件:1.8≤ct1/(ct2+ct3)≤3。其中,ct1为第1透镜沿光轴方向的中心厚度,ct2为第2透镜沿光轴方向的中心厚度,ct3为第3透镜沿光轴方向的中心厚度。设计第1透镜沿光轴方向的中心厚度、第2透镜沿光轴方向的中心厚度和第3透镜沿光轴方向的中心厚度的关系式满足上述范围,有利于实现光线在第1透镜、第2透镜和第3透镜间平滑过渡,提升光学系统的成像质量。

9、对于具有7片透镜的光学系统,在一些实施例中,该光学系统还满足条件:-4≤f23/f1≤-1。其中,f23为第2透镜和第3透镜的组合焦距,f1为第1透镜的焦距。上述组合焦距可以根据现有公式计算得到,此处不再详细说明。设计第1透镜的焦距与第2透镜和第3镜头组合焦距的关系式处于上述范围,有利于平衡光学系统的像差,提升光学系统的成像质量。

10、对于上述具有7片透镜的光学系统,在一些实施例中,上述光学系统还满足条件:1≤(ct3+ct4)/(et3+et4)≤2。其中,ct3为第3透镜沿光轴方向的中心厚度,ct4为第4透镜沿光轴方向的中心厚度,et3为第3透镜沿光轴方向的边缘厚度,et4为第4透镜沿光轴方向的边缘厚度。设计第3透镜沿光轴方向的中心厚度和边缘厚度与第4透镜沿光轴方向的中心厚度和边缘厚度的关系式满足上述范围,可以保证第3透镜和第4透镜可加工性。

11、对于上述具有7片透镜的光学系统,在一些实施例中,上述光学系统还满足条件:2.5≤ab1/ab2≤6。其中,ab1为第1透镜的阿贝数,ab2为第2透镜的阿贝数。设计第1透镜的阿贝数与第2透镜的阿贝数的比值满足上述范围,使得第1透镜和第2透镜可以采用合适的材料制作,以校正光学系统的色散,进一步有利于降低镜头模组的高度。

12、对于上述具有7片透镜的光学系统,在一些实施例中,上述光学系统还满足条件:f×tan(hfov)>6mm。其中,f为光学系统的有效焦距,hfov为光学系统的最大半视场角。设计光学系统的有效焦距f与光学系统的最大半视场角的正切值的积满足上述范围,可以进一步有利于光学系统应用于具有超薄化镜头设计需求和大尺寸感光元件需求的便携式电子设备中。

13、在另一些实施例中,n的取值为8。光学系统包括沿光轴由物侧至像侧依次间隔设置的第1透镜、第2透镜、第3透镜、第4透镜、第5透镜、第6透镜、第7透镜及第8透镜。其中,第1透镜和第5透镜具有正光焦度。第2透镜具有负光焦度,且第2透镜的像侧面在靠近光轴处为凹面。第3透镜、第4透镜及第6透镜具有光焦度。即第3透镜可以具有正光焦度,也可以具有负光焦度。第4透镜可以具有正光焦度,也可以具有负光焦度。第6透镜可以具有正光焦度,也可以具有负光焦度。并且,第3透镜的物侧面在靠近光轴处为凸面。第6透镜的像侧面在靠近光轴处为凹面。第7透镜具有正光焦度。第7透镜的物侧面在靠近光轴处为凸面,第7透镜的像侧面在靠近光轴处为凹面。并且,第7透镜的物侧面和像侧面中至少一个具有反曲面。第8透镜具有负光焦度,第8透镜的物侧面在靠近光轴处为凹面,第8透镜的像侧面在靠近光轴处为凸面。并且,第8透镜的物侧面和像侧面中至少一个具有反曲面。同理,该光学系统中8片透镜采用上述不同的光焦度、形状组合及参数设计可以校正光学系统的像差,实现光学系统的高质量成像。同时,能够实现在镜头模组的高度方向上光学系统可以具有较小的尺寸。从而,本技术实施例的镜头模组可以在保证进光量较大的基础上,实现便携式电子设备的小型化、超薄尺寸设计。

14、对于具有8片透镜的光学系统,在一些实施例中,该光学系统还满足条件:1.3≤ct3/ct2≤2。设计第2透镜沿光轴方向的中心厚度与第3透镜沿光轴方向的中心厚度的比值满足上述范围,有利于实现光线在第2透镜和第3透镜间平滑过渡,提升光学系统的成像质量。

15、对于上述具有8片透镜的光学系统,在一些实施例中,该光学系统还满足条件:0.7≤(r71+r72)/f7≤1.6。其中,r71为第7透镜的物侧面的曲率半径,r72为第7透镜的像侧面的曲率半径,f7为第7透镜的焦距。设计第7透镜在物侧面的曲率半径和在像侧面的曲率半径之和与焦距的比值满足上述范围,有利于限制第7透镜的形状,提升第7透镜的可加工性。同时,控制第7透镜的像差贡献量,进一步提升了光学系统的成像质量。

16、对于上述具有8片透镜的光学系统,在一些实施例中,该光学系统还满足条件:-3≤f456/f≤-1。其中,f456为第4透镜、第5透镜和第6透镜的组合焦距,f为光学系统的有效焦距。上述组合焦距可以根据现有公式计算得到,此处不再详细说明。设计第4透镜、第5透镜和第6透镜的组合焦距与光学系统的有效焦距的比值满足上述范围,进一步有利于校正光学系统的像差,提升光学系统的成像质量。

17、对于上述具有8片透镜的光学系统,在一些实施例中,该光学系统还满足条件:2.4≤ab1/ab6≤5。其中,ab1为第1透镜的阿贝数,ab6为第6透镜的阿贝数。设计第1透镜的阿贝数与第6透镜的阿贝数的比值满足上述范围,使得第1透镜和第6透镜可以采用合适的材料制作,以来校正光学系统的色散,进一步有利于降低镜头模组的高度。

18、对于上述具有8片透镜的光学系统,在一些实施例中,第1透镜的物侧面和第2透镜的物侧面中至少一个在靠近光轴处为凸面。即第1透镜的物侧面在靠近光轴处为凸面,而第2透镜的物侧面在靠近光轴处不是凸面。或者,第1透镜的物侧面在靠近光轴处不是凸面,而第2透镜的物侧面在靠近光轴处为凸面。或者,第1透镜的物侧面在靠近光轴处和第2透镜的物侧面在靠近光轴处均为凸面。设计第1透镜的物侧面在靠近光轴处和第2透镜的物侧面在靠近光轴处的形状,能够有效汇聚入射至光学系统的光线,有利于降低光学系统的总长。

19、第二方面,本技术实施例提供一种镜头模组,该镜头模组包括上述实施例所述的光学系统和感光元件。光学系统和感光元件沿光轴从物侧至像侧依次设置。由于本技术实施例的镜头模组中的光学系统与上述实施例所述的光学系统的结构相同,两者能够解决相同的技术问题,获得相同的技术效果,此处不再赘述。

20、第三方面,本技术实施例提供一种电子设备,包括壳体和上述实施例的镜头模组,镜头模组设置于壳体上。由于本技术实施例的电子设备中的镜头模组与上述实施例所述的镜头模组的结构相同,两者能够解决相同的技术问题,获得相同的技术效果,此处不再赘述。

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