光学系统和包括该光学系统的相机模块的制作方法

实施例涉及用于提高光学性能的光学系统和包括该光学系统的相机模块。

背景技术：

1、相机模块捕获(capture，拍摄)物体并将其存储为图像或视频，并且被安装在各种应用中。特别地，相机模块以非常小的尺寸制造，不仅应用于便携式装置(诸如智能手机、平板电脑和笔记本电脑)，而且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准透镜的焦距的自动对焦(af)功能，并且可以通过经由变焦透镜增大或减小远程物体的倍率(magnification，放大率)来执行放大或缩小的缩放功能。此外，相机模块采用图像稳定(is)技术来校正或防止由不稳定的固定装置或由用户的移动所引起的相机移动而导致的图像不稳定。

2、用于获得图像的该相机模块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大，并且正在进行对包括多个透镜的光学系统的研究以实现这一点。例如，正在进行使用具有正(+)和/或负(-)屈光力(refractivepower，屈光度、折光力)的多个成像透镜来实现高效光学系统的研究。

3、当光学系统包括多个透镜时，存在难以获得优良的光学特性和像差特性的问题。此外，当包括多个透镜时，由于所述多个透镜的厚度、间隔、尺寸等，总长度、高度等会增大，从而增大包括所述多个透镜的模块的总尺寸。此外，图像传感器的尺寸日益增大以实现高分辨率和高清晰度。然而，当图像传感器的尺寸增大时，包括所述多个透镜的光学系统的ttl(总轨迹长度)也增大，从而增大了包括该光学系统的移动终端和相机的厚度。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、技术目的

2、本发明的实施例提供了一种具有改进的光学特性的光学系统。实施例提供了在视场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、根据本发明实施例的光学系统包括在从物侧到传感器侧的方向上沿着光轴设置的第一至第十透镜，其中，第一透镜在光轴上具有正(+)屈光力，并且第十透镜在光轴上具有负(-)屈光力，第一透镜的物侧表面在光轴上具有凸形形状，第三透镜的传感器侧表面在第一至第十透镜之中具有最小有效直径，第十透镜的传感器侧表面在第一至第十透镜之中具有最大有效直径，第十透镜的传感器侧表面从光轴到有效区域的端部未提供临界点，从第十透镜的传感器侧表面的中心到穿过传感器侧表面的直线的斜率小于-1的第一点的距离是有效半径的10％或更大，并且满足以下公式：0.4<ttl/imgh<2.5(ttl(总轨迹长度)是在光轴上从第一透镜的物侧表面的顶点到图像传感器的上表面(图像表面)的距离，以及imgh是图像传感器的最大对角方向长度的1/2。)。

5、根据本发明的实施例，第一至第十透镜之中的第七透镜的物侧表面和传感器侧表面均具有至少一个临界点，并且设置在第七透镜与第九透镜之间的第八透镜的传感器侧表面从光轴到有效区域的端部可以未提供临界点。设置在第八透镜与第十透镜之间的第九透镜的传感器侧表面从光轴到有效区域的端部可未提供临界点。

6、根据本发明的实施例，从第十透镜的传感器侧表面的中心到第一点的距离可以在有效半径的10％至30％或40％至55％的范围内。从第十透镜的传感器侧表面的中心到直线的斜率小于-2的第二点的距离可以位于有效半径的35％或更大或者55％或更大。

7、根据本发明的实施例，满足以下公式：1<l1_ct/l1_et<5(l1_ct是第一透镜在光轴上的厚度，并且l1_et是第一透镜的物侧表面和传感器侧表面的有效区域的端部之间的厚度)。满足以下公式：1.5<n1<1.6和1.5<n10<1.6(n1是第一透镜的折射率，并且n10是第十透镜的折射率)。

8、根据本发明的实施例，第三透镜的有效直径和第十透镜的物侧表面满足以下公式：2≤ca_l10s1/avr_ca_l3≤4(ca_l10s1是第十透镜的物侧表面的有效直径(mm)，并且avr_ca_l3是第三透镜的物侧表面和传感器侧表面的有效直径的平均值)。第三透镜的有效直径和第十透镜的传感器侧表面满足以下公式：2≤ca_l10s2/avr_ca_l3<5(ca_l10s2是第十透镜的传感器侧表面的有效直径(mm)，并且avr_ca_l3是第三透镜的物侧和传感器侧表面的有效直径的平均值。)。

9、根据本发明的实施例，第一和第十透镜的厚度满足以下公式：1<l1_ct/l10_ct<5(l1_ct为第一透镜在光轴上的厚度，并且l10_ct为第十透镜在光轴上的厚度)。第十透镜的传感器侧表面的最大垂度(sag，弧垂)值可以是传感器侧表面的中心。

10、根据本发明实施例的光学系统包括：第一透镜组，在物侧上具有三个或更少的透镜；以及第二透镜组，在第一透镜组的传感器侧上具有七个或更少的透镜，其中，第一透镜组在光轴上具有正(+)屈光力，第二透镜组在光轴上具有负(-)屈光力，第二透镜组的透镜数量是第一透镜组的透镜数量的两倍或更多，第一透镜组的透镜表面之中最靠近第二透镜组的传感器侧表面具有最小有效直径，第二透镜组的透镜表面之中最靠近图像传感器的传感器侧表面具有最大有效直径，第二透镜组的透镜表面之中最靠近图像传感器的传感器侧表面具有传感器侧表面的中心与图像传感器之间的最小距离，并且该距离朝向传感器侧表面的有效区域的端部逐渐增大，满足以下公式：

11、0.4<ttl/imgh<3

12、0.5<td/ca_max<1.5

13、(ttl(总轨迹长度)是光轴上从第一透镜的物侧表面的顶点到图像传感器的上表面的距离，imgh是传感器的最大对角方向长度的1/2，td是光轴上从第一透镜组的物侧表面到第二透镜组的传感器侧表面的最大距离(mm)，并且ca_max是第一至第十透镜的物侧表面和传感器侧表面的有效直径的最大有效直径)。

14、根据本发明的实施例，第一和第二透镜组中的每个的焦距的绝对值对于第二透镜组可以比对于第一透镜组更大。在第一和第二透镜组的透镜表面之中，第一透镜组的最靠近第二透镜组的传感器侧表面具有最小有效直径，并且在第一和第二透镜组的透镜表面之中，第二透镜组的最靠近图像传感器的传感器侧表面可以具有最大有效直径。

15、根据本发明的实施例，第一透镜组包括从物侧朝向传感器侧沿着光轴设置的第一至第三透镜，并且第二透镜组包括从物侧朝向传感器侧沿着光轴设置的第四至第十透镜，其中，第三透镜的传感器侧表面可以具有最小有效直径，并且第十透镜的传感器侧表面可以具有最大有效直径，在第一至第十透镜之中，第七透镜的物侧表面和传感器侧表面均具有至少一个临界点，并且设置在第七透镜与第九透镜之间的第八透镜的传感器侧表面从光轴到有效区域的端部可未提供临界点，并且设置在第八透镜与第十透镜之间的第九透镜的传感器侧表面从光轴到有效区域的端部可以未提供临界点。

16、根据本发明的实施例，在第二透镜组的透镜表面之中，最靠近图像传感器的传感器侧表面从光轴到有效区域的端部未提供临界点，并且从光轴到穿过传感器侧表面的直线的斜率小于1的第一点的距离可以是有效半径的10％或更大。从最靠近图像传感器的传感器侧表面的中心到第一点的距离可以在有效半径的10％至30％或40％至55％的范围内。从最靠近图像传感器的传感器侧表面的中心到直线的斜率具有小于2的绝对值的第二点的距离可以位于有效半径的35％或更大或者55％或更大。

17、根据本发明实施例的光学系统包括：第一至第十透镜，从物侧朝向传感器侧沿着光轴设置，第一透镜在光轴上具有正屈光力，并且第十透镜在光轴上具有负屈光力，第三透镜的传感器侧表面在光轴上具有凹形形状，第四透镜的物侧表面在光轴上具有凹形形状，第八透镜的物侧表面和传感器侧表面中的至少一个具有临界点，第九透镜的传感器侧表面从光轴到有效区域的端部未提供临界点，第十透镜的传感器侧表面从光轴到有效区域的端部可以未提供临界点，在第一至第十透镜之中，第三透镜的传感器侧表面具有最小有效直径，在第一至第十透镜之中，第十透镜的传感器侧表面具有最大有效直径，并且满足以下公式：1<ca_max/ca_min<5(ca_max是第一至第十透镜的物侧表面和传感器侧表面的有效直径之中的最大有效直径，并且ca_min是第一至第十透镜的物侧表面和传感器侧表面的有效直径之中的最小有效直径。)。

18、根据本发明的实施例，第十透镜的传感器侧表面可以具有从中心到图像传感器的最小距离。

19、根据本发明实施例的相机模块包括：图像传感器；以及位于图像传感器与光学系统的最后一个透镜之间的滤光器，其中，光学系统包括根据权利要求1、12和22中任一项所述的光学系统，并且满足以下公式：1≤f/epd<5(f是光学系统的总焦距，以及epd是光学系统的入瞳直径。)。

20、有利效果

21、根据实施例的光学系统和相机模块可以具有改善的光学特性。详细地，由于多个透镜具有设定的形状、焦距等，因此光学系统可以具有提高的分辨率。根据实施例的光学系统和相机模块可以具有改善的失真和像差特性，并且可以在视场(fov)的中心部分和外围部分具有良好的光学性能。根据实施例的光学系统可以具有改善的光学特性和小的总轨迹长度(ttl)，从而可以以纤薄且紧凑的结构提供光学系统和包括该光学系统的相机模块。