CN105372787A

CN105372787A - 光学***

Info

Publication number: CN105372787A
Application number: CN201510174033.2A
Authority: CN
Inventors: 赵镛主
Original assignee: Samsung Electro Mechanics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electro Mechanics Co Ltd
Priority date: 2014-08-28
Filing date: 2015-04-13
Publication date: 2016-03-02
Anticipated expiration: 2035-04-13
Also published as: US20160065813A1; US9712731B2; CN105372787B; KR101740766B1; KR20160025868A

Abstract

本发明提供一种光学***，所述光学***包括：第一透镜，具有负屈光力，并且具有物方表面凸出的弯月形状；第二透镜，具有正屈光力；第三透镜，具有屈光力；第四透镜，具有正屈光力，并且具有物方表面凸出的弯月形状，其中，从物方起顺序地设置第一透镜至第四透镜，从而可以实现像差改善效果、实现宽广的视场以及高水平的分辨率。

Description

光学***

本申请要求于2014年8月28日提交到韩国知识产权局的第10-2014-0113300号韩国专利申请的优先权和权益，所述韩国专利申请的公开内容通过引用被包含于此。

技术领域

本公开涉及一种光学***。

背景技术

最近的移动通信终端已经普遍设置有相机模块，允许用户进行视频通话以及捕获静止图像和运动图像。此外，随着包括在移动通信终端中的相机模块的功能度已经逐渐增加，也要求用于移动通信终端的相机模块具备高水平的分辨率和高程度的性能。

然而，由于移动通信终端趋于小型化和轻量化，所以在实现具有高水平的分辨率和高度性能的相机模块方面存在限制。

为了解决这些问题，最近，已经由塑料(比玻璃更轻的材料)形成被包括在这样的相机模块中的透镜，并且镜头模块已经设置有五个或更多个透镜，以在所捕获的图像中实现高水平的分辨率。

发明内容

本公开的一方面可提供一种光学***，在所述光学***中，实现了像差改善效果、高水平的分辨率以及宽广的视场。

根据本公开的一方面，一种光学***可包括：第一透镜，具有负屈光力，并且具有物方表面凸出的弯月形状；第二透镜，具有正屈光力；第三透镜，具有屈光力；第四透镜，具有正屈光力，并且具有物方表面凸出的弯月形状，其中，从物方起顺序地设置第一透镜至第四透镜，从而可以实现像差改善效果、宽广的视场以及高水平的分辨率。

根据本公开的另一方面，一种光学***包括：第一透镜，具有负屈光力，并且具有物方表面凸出的弯月形状；第二透镜，具有正屈光力，并且第二透镜的两个表面均凸出；第三透镜，具有屈光力；第四透镜，具有正屈光力，其中，从物方起顺序地设置第一透镜至第四透镜。

其中，条件表达式1被满足：

[条件表达式1]

FOV≥80°

其中，FOV是所述光学***的视场角。

附图说明

通过下面结合附图进行的详细描述，本公开的以上和其它方面、特点及优点将被更加清楚地理解，附图中：

图1是根据本公开的第一示例性实施例的光学***的结构示意图；

图2是具有呈现图1中所示的光学***的像差特性的曲线的曲线图；

图3是示出了图1中所示的光学***中的透镜的各种特性的表格；

图4是示出了图1中所示的光学***中的透镜的各个非球面系数的表格；

图5是根据本公开的第二示例性实施例的光学***的结构示意图；

图6是具有呈现图5中所示的光学***的像差特性的曲线的曲线图；

图7是示出图5中所示的光学***中的透镜的各种特性的表格；

图8是示出图5中所示的光学***中的透镜的各个非球面系数的表格；

图9是根据本公开的第三示例性实施例的光学***的结构示意图；

图10是具有呈现图9中所示的光学***的像差特性的曲线的曲线图；

图11是示出图9中所示的光学***中的透镜的各种特性的表格；

图12是示出图9中所示的光学***中的透镜的各个非球面系数的表格。

具体实施方式

现在将参照附图详细地描述本公开的示例性实施例。

然而，本公开可以以多种不同的形式来实施，并且不应该被解释为受限于在此阐述的实施例。更确切地说，提供这些实施例以使本公开将是彻底的和完整的，并且将本公开的范围充分地传达给本领域技术人员。

在附图中，为了清晰，可能夸大元件的形状和尺寸，并且将始终使用相同的标号来指示相同或相似的元件。

在下面的镜头结构图中，为了清晰起见，可能夸大透镜的厚度、尺寸和形状。具体地，如镜头结构图中所示的球面和非球面的形状仅仅是以示例的形式示出的，但不限于附图中所示出的那些形状。

此外，第一透镜指的是最靠近物方的透镜，而第四透镜指的是最靠近成像面的透镜。

此外，每个透镜的第一表面指的是其最靠近物的表面(或物方表面)，每个透镜的第二表面指的是其最靠近成像面的表面(或像方表面)。此外，透镜的曲率半径、厚度等的所有数值均使用毫米(mm)来表示。

根据本公开的示例性实施例的光学***可包括四个透镜。

即，所述光学***可包括第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜。

然而，所述光学***不限于仅包括四个透镜，如果有需要，所述光学***还可包括其它组件。例如，所述光学***可包括控制光量的孔径光阑。此外，所述光学***还可包括用于将红外光过滤掉的红外截止滤光器。另外，所述光学***还可包括：图像传感器，用于将对象的入射到图像传感器上的像转换成电信号。另外，所述光学***还可包括用于调整透镜之间的间隔的间隔保持部件。

构成根据示例性实施例的光学***的第一透镜至第四透镜可由塑料形成。

此外，第一透镜至第四透镜中的至少一个可具有非球面。可选地，第一透镜至第四透镜中的每个透镜可具有至少一个非球面。

这里，可由下面的等式1来表示第一透镜至第四透镜的非球面：

[等式1]

Z = \frac{{cY}^{2}}{1 + \sqrt{1 - (1 + K) c^{2} Y^{2}}} + {AY}^{4} + {BY}^{6} + {CY}^{8} + {DY}^{10} + {EY}^{12} + {FY}^{14} + . . .

这里，c是在透镜的顶点处的曲率(曲率半径的倒数)，K是圆锥曲线常数，Y是沿着垂直于光轴的方向从透镜的非球面上的某个点到光轴的距离。此外，常数A至F指的是非球面系数。此外，Z是距离为Y处的非球面上的某个点与如下所述的切平面之间的距离，其中，所述切平面与透镜的非球面的顶点相会。

包括第一透镜至第四透镜的光学***可在其各个透镜中从物方起顺序地具有负屈光力/正屈光力/正或负屈光力/正屈光力。

如上所述构造的光学***可通过像差改善而具有宽的视场并提高光学性能。

根据示例性实施例的光学***可满足条件表达式1。

[条件表达式1]

FOV≥80°

这里，FOV是所述光学***的视场角。

根据示例性实施例的光学***可满足条件表达式2。

[条件表达式2]

FOV/TTL>25°/mm

这里，FOV是所述光学***的视场角，TTL是从第一透镜的物方表面到图像传感器上的成像面的距离。

根据示例性实施例的光学***可满足条件表达式3。

[条件表达式3]

TTL/F≤2.30

这里，TTL是从第一透镜的物方表面到图像传感器上的成像面的距离，F是所述光学***的总焦距。

根据示例性实施例的光学***可满足条件表达式4。

[条件表达式4]

-2.3<F1/F<-2.0

这里，F1是第一透镜的焦距，F是所述光学***的总焦距。

根据示例性实施例的光学***可满足条件表达式5。

[条件表达式5]

F2/F≥0.73

这里，F2是第二透镜的焦距，F是所述光学***的总焦距。

根据示例性实施例的光学***可满足条件表达式6。

[条件表达式6]

-20<F3/F<20.0

这里，F3是第三透镜的焦距，F是所述光学***的总焦距。

根据示例性实施例的光学***可满足条件表达式7。

[条件表达式7]

4.0<F4/F<8.0

这里，F4是第四透镜的焦距，F是所述光学***的总焦距。

根据示例性实施例的光学***可满足条件表达式8。

[条件表达式8]

2.1<TTL/ImgH<2.7

这里，TTL是从第一透镜的物方表面到图像传感器上的成像面的距离，ImgH是图像传感器上的成像面的对角线长度。

接下来，将描述构成根据示例性实施例的光学***的第一透镜至第四透镜。

第一透镜可具有负屈光力。此外，第一透镜可具有物方表面凸出的弯月形状。具体地，第一透镜的第一表面和第二表面可朝向物凸出。

第一透镜的第一表面和第二表面中的至少一个可以为非球面。

第二透镜可具有正屈光力。此外，第二透镜的两个表面均可凸出。

第二透镜的第一表面和第二表面中的至少一个可以为非球面。例如，第二透镜的两个表面均可以为非球面。

第三透镜可具有正屈光力或负屈光力。此外，第三透镜可具有像方表面凸出的弯月形状。具体地，第三透镜的第一表面和第二表面可朝向成像面凸出。

第三透镜的第一表面和第二表面中的至少一个可以为非球面。例如，第三透镜的两个表面均可以为非球面。

第四透镜可具有正屈光力。此外，第四透镜可具有物方表面凸出的弯月形状。具体地，第四透镜的第一表面和第二表面可朝向物凸出。

第四透镜的第一表面和第二表面中的至少一个可以为非球面。例如，第四透镜的两个表面均可以为非球面。

此外，第四透镜可具有形成在其第一表面上的至少一个拐点(inflectionpoint)，并且还具有形成在其第二表面上的至少一个拐点。例如，第四透镜的第二表面在近轴区域可凹入，并且在其边缘处变为凸出。

在如上所述构造的光学***中，多个透镜执行像差校正功能，从而可改善像差特性。

此外，所述光学***可具有宽的视场角(FOV)。

此外，在所述光学***中，所有透镜均由塑料形成，从而可降低与制造镜头模块相关联的成本，并且可提高镜头模块的制造效率。

将参照图1至图4描述根据本公开的第一示例性实施例的光学***。

根据第一示例性实施例的光学***可包括第一透镜110、第二透镜120、第三透镜130和第四透镜140，并且还可包括红外截止滤光器150和图像传感器160。

这里，如表1中所示，所述光学***的视场角(FOV)可以是90度，从第一透镜110的物方表面到图像传感器160的第一表面(成像面)的距离(TTL)可以是3.04mm，图像传感器160的第一表面(成像面)的对角线长度(ImgH)可以是1.39mm。

此外，第一透镜110的焦距(F1)可以是-2.83mm，第二透镜120的焦距(F2)可以是1.02mm，第三透镜130的焦距(F3)可以是20.10mm，第四透镜140的焦距(F4)可以是10.04mm，所述光学***的总焦距(F)可以是1.36mm。

[表1]

FOV	90
		TTL	3.04
ImgH	1.39
		F	1.36
F1	-2.83
		F2	1.02
F3	20.1
		F4	10.04

此外，在图3中示出了透镜的各种特性(曲率半径、透镜的厚度或透镜之间的距离、折射率和阿贝数)。

在第一示例性实施例中，第一透镜110可具有负屈光力，并且可具有物方表面凸出的弯月形状。第二透镜120可具有正屈光力，并且其两个表面均可凸出。第三透镜130可具有正屈光力，并且可具有像方表面凸出的弯月形状。第四透镜140可具有正屈光力，并且可具有物方表面凸出的弯月形状。此外，第四透镜140可具有形成在其第一表面上的至少一个拐点以及形成在其第二表面上的至少一个拐点。

同时，第一透镜110至第四透镜140的各个表面可具有如图4中所示的非球面系数。即，第一透镜110至第四透镜140可分别具有非球面。

此外，如上所述构造的光学***可具有图2中所示的像差特性。

将参照图5至图8描述根据本公开的第二示例性实施例的光学***。

根据本公开的第二示例性实施例的光学***可包括第一透镜210、第二透镜220、第三透镜230和第四透镜240，并且还可包括红外截止滤光器250和图像传感器260。

这里，如表2中所示，所述光学***的视场角(FOV)可以是100度，从第一透镜210的物方表面到图像传感器260的第一表面(成像面)的距离(TTL)可以是3.13mm，图像传感器260的第一表面(成像面)的对角线长度(ImgH)可以是1.39mm。

此外，第一透镜210的焦距(F1)可以是-2.96mm，第二透镜220的焦距(F2)可以是1.01mm，第三透镜230的焦距(F3)可以是-22.74mm，第四透镜240的焦距(F4)可以是6.46mm，所述光学***的总焦距(F)可以是1.36mm。

[表2]

FOV	100
		TTL	3.13
ImgH	1.39
		F	1.36
F1	-2.96
		F2	1.01
F3	-22.74
		F4	6.46

此外，在图7中示出了透镜的各种特性(曲率半径、透镜的厚度或透镜之间的距离、折射率和阿贝数)。

在第二示例性实施例中，第一透镜210可具有负屈光力，并且可具有物方表面凸出的弯月形状。第二透镜220可具有正屈光力，并且其两个表面均可凸出。第三透镜230可具有负屈光力，并且可具有像方表面凸出的弯月形状。第四透镜240可具有正屈光力，并且可具有物方表面凸出的弯月形状。此外，第四透镜240可具有形成在其第一表面上的至少一个拐点以及形成在其第二表面上的至少一个拐点。

同时，第一透镜210至第四透镜240的各个表面可具有如图8中所示的非球面系数。即，第一透镜210至第四透镜240可分别具有非球面。

此外，如上所述构造的光学***可具有图6中所示的像差特性。

将参照图9至图12描述根据本公开的第三示例性实施例的光学***。

根据第三示例性实施例的光学***可包括第一透镜310、第二透镜320、第三透镜330和第四透镜340，并且还可包括红外截止滤光器350和图像传感器360。

这里，如表3中所示，所述光学***的视场角(FOV)可以是80度，从第一透镜310的物方表面到图像传感器360的第一表面(成像面)的距离(TTL)可以是3.11mm，图像传感器360的第一表面(成像面)的对角线长度(ImgH)可以是1.17mm。

此外，第一透镜310的焦距(F1)可以是-2.88mm，第二透镜320的焦距(F2)可以是0.99mm，第三透镜330的焦距(F3)可以是-6.07mm，第四透镜340的焦距(F4)可以是5.63mm，所述光学***的总焦距(F)可以是1.36mm。

[表3]

FOV	80
		TTL	3.11
ImgH	1.17
		F	1.36
F1	-2.88
		F2	0.99
F3	-6.07
		F4	5.63

此外，在图11中示出了透镜的各种特性(曲率半径、透镜的厚度或透镜之间的距离、折射率和阿贝数)。

在第三示例性实施例中，第一透镜310可具有负屈光力，并且可具有物方表面凸出的弯月形状。第二透镜320可具有正屈光力，并且其两个表面均可凸出。第三透镜330可具有负屈光力，并且可具有像方表面凸出的弯月形状。第四透镜340可具有正屈光力，并且可具有物方表面凸出的弯月形状。此外，第四透镜340可具有形成在其第一表面上的至少一个拐点和形成在其第二表面上的至少一个拐点。

同时，第一透镜310至第四透镜340的各个表面可具有如图12中所示的非球面系数。即，第一透镜310至第四透镜340可分别具有非球面。

此外，如上所述构造的光学***可具有图10中所示的像差特性。

[表4]

	第一示例性实施例	第二示例性实施例	第三示例性实施例
				FOV/TTL	29.61	31.95	25.72
TTL/F	2.24	2.30	2.29
				F1/F	-2.08	-2.18	-2.12
F2/F	0.75	0.74	0.73
				F3/F	14.78	-16.72	-4.46
F4/F	7.38	4.75	4.14
				FOV	90	100	80
TTL/ImgH	2.18705036	2.25179856	2.6581197

同时，从表4中可以知道，根据第一示例性实施例至第三示例性实施例的光学***满足上述条件表达式1至条件表达式8。因此，可获得宽广的视场，并且可提高光学性能。

如上所述，利用本公开的示例性实施例的光学***，可使视场增宽，并且可增强像差改善效果，从而提高光学性能。

虽然上面已经示出和描述了示例性实施例，但是对于本领域技术人员来说明显的是，在不脱离由权利要求限定的本发明的范围的情况下，可以进行修改和变型。

Claims

1.一种光学***，包括：

第一透镜，具有负屈光力，并且具有物方表面凸出的弯月形状；

第二透镜，具有正屈光力；

第三透镜，具有屈光力；

第四透镜，具有正屈光力，并且具有物方表面凸出的弯月形状，

其中，从物方起顺序地设置第一透镜至第四透镜。

2.根据权利要求1所述的光学***，其中，第二透镜的两个表面均凸出。

3.根据权利要求1所述的光学***，其中，第三透镜具有正屈光力。

4.根据权利要求1所述的光学***，其中，第三透镜具有负屈光力。

5.根据权利要求1所述的光学***，其中，第三透镜具有像方表面凸出的弯月形状。

6.根据权利要求1所述的光学***，其中，条件表达式1被满足：

[条件表达式1]

FOV≥80°

其中，FOV是所述光学***的视场角。

7.根据权利要求1所述的光学***，其中，所述光学***还包括：图像传感器，用于将对象的穿过第一透镜至第四透镜入射到图像传感器上的像转换成电信号，

其中，条件表达式2被满足：

[条件表达式2]

FOV/TTL>25°/mm

其中，FOV是所述光学***的视场角，TTL是从第一透镜的物方表面到图像传感器上的成像面的距离。

8.根据权利要求1所述的光学***，其中，所述光学***还包括：图像传感器，用于将对象的穿过第一透镜至第四透镜入射到图像传感器上的像转换成电信号，

其中，条件表达式3被满足：

[条件表达式3]

TTL/F≤2.30

其中，TTL是从第一透镜的物方表面到图像传感器上的成像面的距离，F是所述光学***的总焦距。

9.根据权利要求1所述的光学***，其中，条件表达式4被满足：

[条件表达式4]

-2.3<F1/F<-2.0

其中，F1是第一透镜的焦距，F是所述光学***的总焦距。

10.根据权利要求1所述的光学***，其中，条件表达式5被满足：

[条件表达式5]

F2/F≥0.73

其中，F2是第二透镜的焦距，F是所述光学***的总焦距。

11.根据权利要求1所述的光学***，其中，条件表达式6被满足：

[条件表达式6]

-20<F3/F<20.0

其中，F3是第三透镜的焦距，F是所述光学***的总焦距。

12.根据权利要求1所述的光学***，其中，条件表达式7被满足：

[条件表达式7]

4.0<F4/F<8.0

其中，F4是第四透镜的焦距，F是所述光学***的总焦距。

13.根据权利要求1所述的光学***，其中，所述光学***还包括：图像传感器，用于将对象的穿过第一透镜至第四透镜入射到图像传感器上的像转换成电信号，

其中，条件表达式8被满足：

[条件表达式8]

2.1<TTL/ImgH<2.7

其中，TTL是从第一透镜的物方表面到图像传感器上的成像面的距离，ImgH是图像传感器上的成像面的对角线长度。

14.根据权利要求1所述的光学***，其中，第一透镜至第四透镜是塑料透镜。

15.根据权利要求1所述的光学***，其中，第四透镜具有位于第四透镜的物方表面上的至少一个拐点。

16.根据权利要求1所述的光学***，其中，第四透镜具有位于第四透镜的像方表面上的至少一个拐点。

17.一种光学***，包括：

第二透镜，具有正屈光力，并且第二透镜的两个表面均凸出；

第三透镜，具有屈光力；

第四透镜，具有正屈光力，

其中，从物方起顺序地设置第一透镜至第四透镜，

条件表达式1被满足：

[条件表达式1]

FOV≥80°

其中，FOV是所述光学***的视场角。

18.根据权利要求17所述的光学***，其中，所述光学***还包括：图像传感器，用于将对象的穿过第一透镜至第四透镜入射到图像传感器上的像转换成电信号，

其中，条件表达式2被满足：

[条件表达式2]

FOV/TTL>25°/mm

其中，TTL是从第一透镜的物方表面到图像传感器上的成像面的距离。

19.根据权利要求17所述的光学***，其中，所述光学***还包括：图像传感器，用于将对象的穿过第一透镜至第四透镜入射到图像传感器上的像转换成电信号，

其中，条件表达式3被满足：

[条件表达式3]

TTL/F≤2.30

20.根据权利要求17所述的光学***，其中，条件表达式4被满足：

[条件表达式4]

-2.3<F1/F<-2.0

其中，F1是第一透镜的焦距，F是所述光学***的总焦距。

21.根据权利要求17所述的光学***，其中，条件表达式5被满足：

[条件表达式5]

F2/F≥0.73

其中，F2是第二透镜的焦距，F是所述光学***的总焦距。

22.根据权利要求17所述的光学***，其中，条件表达式6被满足：

[条件表达式6]

-20<F3/F<20.0

其中，F3是第三透镜的焦距，F是所述光学***的总焦距。

23.根据权利要求17所述的光学***，其中，条件表达式7被满足：

[条件表达式7]

4.0<F4/F<8.0

其中，F4是第四透镜的焦距，F是所述光学***的总焦距。

24.根据权利要求17所述的光学***，其中，所述光学***还包括：图像传感器，用于将对象的穿过第一透镜至第四透镜入射到图像传感器上的像转换成电信号，

其中，条件表达式8被满足：

[条件表达式8]

2.1<TTL/ImgH<2.7

25.根据权利要求17所述的光学***，其中，第三透镜具有正屈光力。

26.根据权利要求17所述的光学***，其中，第三透镜具有负屈光力。

27.根据权利要求17所述的光学***，其中，第三透镜具有像方表面凸出的弯月形状。

28.根据权利要求17所述的光学***，其中，第四透镜具有物方表面凸出的弯月形状。

29.根据权利要求17所述的光学***，其中，第四透镜具有位于第四透镜的物方表面上的至少一个拐点以及位于第四透镜的像方表面上的至少一个拐点。