實施例涉及一種用于改進光學性能的光學系統以及包括該光學系統的相機模塊。

背景技術：

1、相機模塊捕捉物體并將其存儲為圖像或視頻，相機模塊被安裝于各種應用中。特別是，相機模塊以非常小的尺寸進行制造，不僅應用于便攜式裝置(諸如智能手機、平板電腦和筆記本電腦)，而且還應用于無人機和交通工具以提供各種功能。

2、例如，相機模塊的光學系統可以包括用于形成圖像的成像透鏡以及用于將形成的圖像轉換為電信號的圖像傳感器。在這種情況下，相機模塊可以通過自動調整圖像傳感器與成像透鏡之間的距離來執行對準透鏡焦距的自動對焦(af)功能，并且可以通過變焦透鏡增加或減小遠程物體的放大率來執行放大或縮小的縮放功能。此外，相機模塊采用圖像穩定(is)技術來校正或防止由于不穩定的固定裝置或由用戶的動作所引起的相機移動而導致的圖像不穩定。

3、相機模塊用于獲得圖像的最重要的元件是形成圖像的成像透鏡。近來，對諸如高圖像質量和高分辨率等高效能的興趣日益增加，并且正在進行對包括多個透鏡的光學系統的研究以實現這種高效能。例如，正在進行使用具有正(+)和/或負(-)折射力的多個成像透鏡來實現高效能光學系統的研究。

4、然而，當包括多個透鏡時，存在的問題在于難以得到出色的光學特性和像差特性。此外，當包括多個透鏡時，由于多個透鏡的厚度、間隔、尺寸等可能導致總長度、高度等增加，從而使包括多個透鏡的模塊的總尺寸增加。

5、此外，為了實現高分辨率和高清晰度，圖像傳感器的尺寸日益增加，然而，當圖像傳感器的尺寸增加時，包括多個透鏡的光學系統的ttl(total?track?length，鏡頭總長)也會增加，從而導致包括該光學系統的相機及移動終端的厚度增加。因此，需要能夠解決上述問題的新的光學系統。

技術實現思路

1、【技術問題】

2、本發明的實施例提供了一種具有改進的光學特性的光學系統。實施例提供了一種在視場的中心和外圍部分具有出色的光學性能的光學系統。實施例提供了一種能夠具有纖薄結構的光學系統。

3、【技術方案】

4、根據本發明的實施例的光學系統包括第一透鏡至第八透鏡，該第一透鏡至第八透鏡沿光軸在從物側到傳感器側的方向設置，其中，第一透鏡在光軸上具有正(+)折射力并且具有朝向物側凸出的彎月形狀，第八透鏡在光軸上具有負(-)折射力并且具有朝向物側凸出的彎月形狀，第七透鏡的物側表面具有臨界點，第八透鏡的傳感器側表面具有臨界點，第三透鏡的傳感器側表面的有效直徑為ca_l3s2，第四透鏡的物側表面的有效直徑為ca_l4s1，第一透鏡至第八透鏡的中心厚度中的最大厚度為ct_max，第一透鏡至第八透鏡之間的距離中的最大距離為cg_max，并且可以滿足下列數學式(equation)：0.5<ca_l3s2/ca_l4s1<1.5且0<ct_max/cg_max<1。

5、根據本發明的實施例，第七透鏡的傳感器側表面和第八透鏡的物側表面中的每一個具有臨界點，并且第八透鏡的物側表面的臨界點可以比第七透鏡的物側表面和傳感器側表面的臨界點更靠近光軸。

6、根據本發明的實施例，從第一透鏡的物側表面的中心到圖像傳感器的表面的光軸距離為ttl，圖像傳感器的最大對角線長度的1/2為imgh，光學系統的視場為fov，并且可以滿足下列數學式：5<(ttl/imgh)*n<15且(ttl*n)<fov，其中，n可以為透鏡總數。

7、根據本發明的實施例，當光學系統的入瞳直徑為epd，并且第一透鏡的物側表面在光軸上的曲率半徑為l1r1時，可以滿足下列數學式：1<epd/l1r1<2。

8、根據本發明的實施例，可以滿足下列數學式：imgh<ttl且50<ttl*imgh<90(從第一透鏡的物側表面的中心到圖像傳感器的表面的光軸距離為ttl，并且圖像傳感器的最大對角線長度的1/2為imgh)。

9、根據本發明的實施例，與經過第八透鏡的傳感器側表面上的任意點的切線垂直的法線相對于光軸具有最大第一角度，并且第一角度可以滿足在20度至40度的范圍內。

10、根據本發明的實施例，與經過第八透鏡的物側表面上的任意點的切線垂直的法線相對于光軸具有最大第二角度，并且第一角度與第二角度之間的差可以小于10度。

11、根據本發明的實施例，與經過第七透鏡的傳感器側表面上的任意點的切線垂直的法線相對于光軸具有最大第三角度，并且第一角度與第三角度之間的差可以小于10度。

12、根據本發明的實施例，與經過第七透鏡的物側表面上的任意點的切線垂直的法線相對于光軸具有最大第四角度，并且第一角度與第四角度之間的差可以小于10度。

13、根據本發明的實施例，第二透鏡、第三透鏡和第七透鏡可以具有在光軸上朝向物側凸出的彎月形狀。

14、根據本發明的實施例，第一透鏡至第八透鏡中的每一個的物側表面和傳感器側表面的有效直徑的最大值是ca_max，圖像傳感器的最大對角線長度的1/2是imgh，并且可以滿足下列數學式：0.1<ca_max/(2*imgh)<1。

15、根據本發明的實施例，可以滿足下列數學式：(v3*n3)<(v1*n1)(v1為第一透鏡的阿貝數，v3為第三透鏡的阿貝數，n1為第一透鏡的折射率，n3為第三透鏡的折射率)。

16、根據本發明的實施例的一種光學系統包括：設置在物側的第一透鏡組，其具有多個透鏡；設置在第一透鏡組的傳感器側的第二透鏡組，其具有多個透鏡；以及孔徑光闌，其設置在第一透鏡組的任意一個透鏡的物側表面周圍，其中，第一透鏡組的每個透鏡具有在光軸上朝向物側凸出的彎月形狀，第二透鏡組的透鏡中的最后的第n透鏡和第n-1透鏡具有在光軸上朝向物側凸出的彎月形狀，第一透鏡組具有正折射力，第二透鏡組具有負折射力，第二透鏡組的透鏡數量大于第一透鏡組的透鏡數量，并且可以滿足下列數學式：40<(fov*ttl)/n<150(ttl為從第一透鏡的物側表面的中心到圖像傳感器的表面的光軸距離，n為透鏡總數，fov為視場)。

17、根據本發明的實施例，第一透鏡組的透鏡的有效直徑從物側朝向傳感器側逐漸減小，而第二透鏡組的透鏡的有效直徑可以從最靠近第一透鏡組的透鏡表面朝向圖像傳感器逐漸增大。

18、根據本發明的實施例，第一透鏡組的焦距為f13，第二透鏡組的焦距為f48，并且可以滿足下列數學式：1<|f48/f13|<4(f48<0)。

19、根據本發明的實施例，第一透鏡組包括第一透鏡至第三透鏡，第二透鏡組包括第四透鏡至第八透鏡，并且孔徑光闌設置在第二透鏡的物側表面周圍，并且可以滿足下列數學式：ct6+ct7+ct8<cg7(ct6為第六透鏡的中心厚度，ct7為第七透鏡的中心厚度，ct8為第八透鏡的中心厚度，cg7為第七透鏡與第八透鏡之間的中心距離)。

20、根據本發明的實施例，第七透鏡的物側表面和傳感器側表面可以具有臨界點，并且第八透鏡的物側表面和傳感器側表面可以具有臨界點。

21、根據本發明的實施例，光軸與垂直于經過第七透鏡的物側表面的任意點的切線的法線之間的角度與光軸與垂直于經過第八透鏡的物側表面的任意點的切線的法線之間的角度之差可以小于10度。

22、根據本發明的實施例，光軸與垂直于經過第七透鏡的傳感器側表面的任意點的切線的法線之間的角度與光軸與垂直于經過第八透鏡的傳感器側表面的任意點的切線的法線之間的角度之差可以小于10度。

23、根據本發明的實施例，可以滿足下列數學式：100<|l5r2/ct5|<300(l5r2為第五透鏡在光軸上的曲率半徑，ct5為第五透鏡的中心厚度)。

24、根據本發明的實施例，可以滿足下列數學式：0<ct6/cg7<2，2<cg6/ct6<9，且1<cg7/ct7<5(ct6為第六透鏡的中心厚度，ct7為第七透鏡的中心厚度，cg6為第六透鏡與第七透鏡之間的中心距離，cg7為第七透鏡與第八透鏡之間的中心距離)。

25、根據本發明的實施例，第一透鏡組和第二透鏡組的透鏡的中心厚度之和∑ct與兩個相鄰透鏡之間的距離之和∑cg可以滿足下列數學式：0<∑ct/∑cg<1。

26、根據本發明的實施例的一種相機模塊包括：圖像傳感器，設置在多個透鏡的傳感器側；以及光學濾光器，設置在圖像傳感器與最后一個透鏡之間，其中，光學系統包括以上公開的光學系統，并且可以滿足下列數學式：0.5<f/ttl<1.5，0.5<ttl/imgh<3，且4≤imgh<ttl(f為總焦距，ttl為光軸上從最靠近物側的透鏡的物側表面的中心到圖像傳感器的圖像表面的距離，imgh為圖像傳感器的最大對角線長度的1/2)。

27、【有益效果】

28、根據實施例的光學系統和相機模塊可以具有改進的光學特性。詳細地，根據表面形狀、折射力、多個透鏡的厚度以及多個透鏡中相鄰透鏡之間的距離，光學系統可以具有改進的像差特性和分辨力。

29、根據實施例的光學系統和相機模塊可以具有改進的畸變和像差特性，并且在視場(fov)的中心和外圍部分可以具有良好的光學性能。

30、根據實施例的光學系統可以具有改進的光學特性和較小的鏡頭總長(ttl)，從而可以以纖薄且緊湊的結構提供光學系統和包括該光學系統的相機模塊。