光学系统及包括该光学系统的相机模块的制作方法

实施例涉及用于改进的光学性能的光学系统以及包括该光学系统的相机模块。

背景技术：

1、相机模块捕获对象并将其存储为图像或视频，并且相机模块安装在各种应用中。具体而言，相机模块以非常小的尺寸生产，不仅应用于诸如智能手机、平板电脑和笔记本电脑等便携式装置，还应用于无人机和交通工具以提供各种功能。例如，相机模块的光学系统可以包括用于形成图像的成像透镜，以及用于将形成的图像转换为电信号的图像传感器。在这种情况下，相机模块可以通过自动调整图像传感器与成像透镜之间的距离来执行对齐透镜的焦距的自动对焦(af)功能，并且可以通过变焦透镜增大或减小远处对象的放大率来执行放大或缩小的变焦功能。此外，相机模块采用图像稳定(is)技术来校正或防止由于固定装置不稳定或用户的移动引起的相机移动而导致的图像抖动。该相机模块获得图像的最重要元件是形成图像的成像透镜。近来，对诸如高图像质量和高分辨率等高效率的兴趣日益增加，并且为了实现这一点，正在进行关于包括多个透镜的光学系统的研究。例如，正在研究使用具有正(+)和/或负(-)折射力的多个成像透镜来实现高效率光学系统。

2、然而，当包括多个透镜时，存在的问题在于难以得出优异的光学特性和像差特性。另外，当包括多个透镜时，由于多个透镜的厚度、间隔、尺寸等，总长度、高度等可能增大，从而增大包括多个透镜的模块的整体尺寸。此外，图像传感器的尺寸日益增大以实现高分辨率和高质量。然而，当图像传感器的尺寸增大时，包括多个透镜的光学系统的总光程长度(total track length，ttl)也会增大，因此存在的问题在于包括光学系统的相机和移动终端的厚度也会增大。因此，需要能够解决上述问题的新的光学系统。

技术实现思路

1、【技术问题】

2、实施例提供了具有改进的光学特性的光学系统。实施例提供了在视场角的中心部分和外围部分具有优异的光学性能的光学系统。实施例提供了能够具有纤薄结构的光学系统。

3、【技术方案】

4、根据本发明的实施例的光学系统包括沿光轴从物侧到传感器侧设置的第一透镜至第七透镜，第一透镜在光轴上具有正(+)折射力，第二透镜在光轴上具有负(-)折射力，第七透镜在光轴上具有负(-)折射力，第一透镜的物侧表面在光轴上具有凸出形状，第一透镜的传感器侧表面接合(bond)到第二透镜，第七透镜的传感器侧表面在第一透镜至第七透镜中具有最大的有效孔径，并且在光轴上从第一透镜的物侧表面的顶点到图像传感器的图像表面的距离为ttl，图像传感器的最大对角线长度的1/2为imgh，第一透镜的折射率为n1，第二透镜的折射率为n2，并且可以满足以下等式：0.4<ttl/imgh<3和0.05<(n2)-(n1)<0.25。

5、根据本发明的实施例，第三透镜的折射率为n3，并且第一透镜、第二透镜和第三透镜中的每一个的折射率可以满足下列等式：1.45<n1<1.65，1.55<n2<1.8，1.6<n3。第一透镜和第二透镜的阿贝数为v1、v2，并且可以满足下列等式：10<(v1)-(v2)<50。

6、根据本发明的实施例，第一透镜在光轴处的厚度为l1_ct，第三透镜在光轴处的厚度为l3_ct，在第一透镜至第七透镜的物侧表面和传感器侧表面的有效孔径中最大的有效孔径为ca_max，在第一透镜至第七透镜的物侧表面和传感器侧表面的有效孔径中最小的有效孔径为ca_min，并且可以满足下列等式中的至少一个：2<l1_ct/l3_ct<5以及1<ca_max/ca_min<5。第二透镜的传感器侧表面可以具有在第一透镜至第七透镜的有效孔径中的最小有效孔径。

7、根据本发明的实施例，第七透镜的物侧表面和传感器侧表面的有效孔径的平均值为avr_ca_l7，第二透镜的物侧表面和传感器侧表面的有效孔径的平均值为avr_ca_l2，并且第二透镜和第七透镜可以满足下列等式：2<avr_ca_l7/avr_ca_l2<4。

8、根据本发明的实施例，第六透镜的物侧表面在光轴上具有凸出形状，传感器侧表面在光轴上具有凸出形状，并且第六透镜可以具有正折射力。第七透镜的物侧表面在光轴上具有凹入形状，并且第七透镜的传感器侧表面在光轴上具有凹入形状。

9、根据本发明的实施例，第一透镜在光轴处的厚度为l1_ct，第七透镜在光轴处的厚度为l7_ct，在光轴上第二透镜与第三透镜之间的距离(mm)为d23_ct，在光轴上第六透镜的传感器侧表面与第七透镜的物侧表面之间的距离(mm)为d67_ct，并且第一透镜和第二透镜以及第六透镜和第七透镜可以满足下列等式：1<l1_ct/l7_ct<5以及1<d67_ct/d23_ct<4。

10、根据本发明的实施例，第七透镜的传感器侧表面具有拐点，该拐点位于从光轴到第七透镜的有效区域的端部的距离的30％或以上的位置，并且可以满足下列等式：0.5<l7s2_max_sag to sensor<2(l7s2_max_sag to sensor为光轴方向上从第七透镜的传感器侧表面的最大垂度(sag)值到图像传感器的距离)。

11、根据本发明的实施例的光学系统包括：第一透镜组，从物侧到传感器侧具有至少两个透镜；以及第二透镜组，设置在第二透镜组的传感器侧，且具有比第一透镜组的透镜数量更多的透镜，第一透镜组和第二透镜组所包括的透镜的总数为7或更小，第一透镜组与第二透镜组之间的最大距离为dg12_max，第一透镜组与第二透镜组之间的最小距离为dg12_min，在光轴上第一透镜组内两个透镜之间的距离为d12_ct，第一透镜组与第二透镜组之间的光轴距离为dg12_ct，并且可以满足下列等式：dg12_max＝(dg12_ct/d12_ct)以及dg12_min<(dg12_ct/d12_ct)。

12、根据本发明的实施例，第一透镜组包括物侧的第一透镜和传感器侧的第二透镜，在光轴上第一透镜与第二透镜之间的距离为d12_ct，在光轴上第一透镜和第二透镜的有效区域的端部之间的距离为d12_et，并且可以满足下列等式：0.01>d12_ct-d12_et。

13、根据本发明的实施例，第一透镜组的透镜表面中最靠近第二透镜组的传感器侧表面的有效孔径尺寸最小，第二透镜组的透镜表面中最靠近图像传感器的传感器侧表面的有效孔径尺寸最大，在光轴上从第一透镜的物侧表面的顶点到图像传感器的图像表面的距离为ttl，图像传感器的最大对角线长度为ih，并且可以满足下列等式：0.6<ttl/ih<0.8。第一透镜组和第二透镜组中的每一个的焦距的绝对值对于第二透镜组可以更大。

14、根据本发明的实施例，第一透镜组包括在从物侧到传感器侧的方向上沿光轴设置的第一透镜和第二透镜，第二透镜组包括在从物侧到传感器侧的方向上沿光轴设置的第三透镜至第七透镜，其中，第一透镜的传感器侧表面与第二透镜的物侧表面接合，并且第二透镜的传感器侧表面可以具有最小有效孔径。

15、根据本发明的实施例，第二透镜与第三透镜之间的光轴距离为d23_ct，第六透镜的传感器侧表面与第七透镜的物侧表面之间的光轴距离为d67_ct，第六透镜与第七透镜之间的光轴距离以及第二透镜与第三透镜之间的光轴距离可以满足下列等式：1<d67_ct/d34_ct<4。

16、根据本发明的实施例，第二透镜具有与第一透镜的折射力不同的负折射力、高于第一透镜的折射率的折射率以及低于第一透镜的阿贝数的阿贝数，第一透镜和第二透镜的折射率为n1和n2，并且可以满足下列等式：0.05<(n2)-(n1)<0.25。第一透镜和第二透镜的折射率为n1和n2，第一透镜和第二透镜的阿贝数为v1和v2，并且可以满足下列等式：1.45<n1<1.65、1.55<n2<1.8以及10<(v1)-(v2)<50。

17、根据本发明的实施例，第一透镜组在光轴上的厚度可以等于该至少两个透镜的厚度之和。第一透镜组的有效区域的端部处的厚度可以等于该至少两个透镜的有效区域的端部之间的距离。第一透镜组可以由接合在一起的两个透镜构成，并且第二透镜组可以由五个透镜构成。

18、根据本发明的实施例的相机模块包括：图像传感器；以及在图像传感器与光学系统的最后一个透镜之间的滤光片，其中，光学系统包括上述光学系统中的任一个，光学系统的总焦距为f，光学系统的入瞳直径为epd，并且可以满足下列等式：1≤f/epd<5。

19、【有益效果】

20、根据实施例的光学系统和相机模块可以具有改进的光学特性。详细地，由于多个透镜以设定的表面形状、折射力、厚度及距离而形成，因此光学系统可以具有改进的像差特性、分辨率等。

21、根据本发明的实施例的光学系统通过向物侧透镜组提供胶合透镜(cementedlens)，可以改进像差并控制入射光线。根据实施例的光学系统和相机模块可以具有改进的畸变和像差控制特性，并且即使在视场(fov)的中心部分和外围部分也可以具有良好的光学性能。根据实施例的光学系统可以具有改进的光学特性和较小的总光程长度(ttl)，使得可以以纤薄紧凑的结构提供光学系统和包括该光学系统的相机模块。