CN106569313B - 光学成像*** - Google Patents

Abstract

光学成像***包括第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜以及第五透镜，该第五透镜具有在第五透镜的像方表面上形成的拐点。从物方朝向成像面顺序地布置第一透镜至第五透镜。光学成像***满足TTL/(ImgH*2)<0.65，其中，TTL为从第一透镜的物方表面到成像面的距离，ImgH*2为成像面的对角线长度。

Description

光学成像***

本申请要求于2015年10月13日在韩国知识产权局提交的第10-2015-0142841号韩国专利申请的优先权和权益，为了所有目的，该申请的全部公开内容通过引用包含于此。

技术领域

下面的描述涉及一种包括五个透镜的光学成像***。

背景技术

安装在便携式终端的相机中的光学成像***包括多个透镜。可以通过多个透镜实现具有高水平分辨率的光学成像***。包括五个透镜的光学成像***例如可以实现比由包括三个或四个透镜的光学成像***实现的分辨率高的分辨率。

然而，当构造于光学成像***的透镜的数量增加时，光学成像***的总长度(total track length)(TTL)也增加，因而难以将光学成像***安装于小型便携式终端。因此，存在对于开发包括五个透镜且具有短的总长度的光学成像***的需求。

发明内容

提供本发明内容用于以简化形式介绍在下面的具体实施方式中进一步描述的发明构思的选择。本发明内容并不意在确定所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不意在用于帮助决定所要求保护的主题的范围。

在一个总体方面，光学成像***包括第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜以及第五透镜，该第五透镜具有在第五透镜的像方表面上形成的拐点。从物方朝向成像面顺序地布置所述第一透镜至所述第五透镜。光学成像***满足TTL/(ImgH*2)<0.65，其中，TTL为从所述第一透镜的物方表面到所述成像面的距离，ImgH*2为所述成像面的对角线长度。

所述第一透镜的两个表面可以为凸面。

所述第一透镜的物方表面可以为凸面，所述第一透镜的像方表面为可以凹面。

所述第二透镜的两个表面可以为凹面。

所述第三透镜的物方表面可以为凹面，所述第三透镜的像方表面可以为凸面。

所述第四透镜的两个表面可以为凹面。

所述第五透镜的物方表面可以为凸面，所述第五透镜的像方表面可以为凹面。

滤光器可以布置在所述第五透镜和所述成像面之间且由塑料形成。

所述光学成像***可以满足0.10<Df<0.12，Df的单位为毫米，其中，Df是所述滤光器的厚度。

所述光学成像***可以满足Df/ImgH<0.04，其中，Df是所述滤光器的厚度，ImgH为所述成像面的对角线长度的1/2。

所述光学成像***可以满足55.0<Vf<60.0，其中，Vf为所述滤光器的阿贝数。

所述光学成像***可以满足TTL≤3.80，TTL的单位为毫米，其中，TTL为从所述第一透镜的物方表面到所述成像面的距离。

所述光学成像***可以满足80<FOV，FOV的单位为度，其中，FOV为所述光学成像***的最大视场角。

所述光学成像***可以满足G12<0.031，G12的单位为毫米，其中，G12为从所述第一透镜的像方表面到所述第二透镜的物方表面的距离。

在另一总体方面，光学成像***包括：第一透镜；第二透镜，包括呈凹面的物方表面；第三透镜，包括呈凹面的物方表面；第四透镜，包括呈凹面的物方表面和呈凹面的像方表面；第五透镜，具有在第五透镜的像方表面上形成的拐点。从物方朝向成像面顺序地布置所述第一透镜至所述第五透镜。

所述第二透镜、所述第四透镜和所述第五透镜可以具有相同的屈光力。

附图说明

图1是示出光学成像***的示例的示图。

图2是图1中所示的光学成像***的示例中的像差曲线的曲线图。

图3是图1中所示的光学成像***的调制传递函数(MTF)的示例的曲线图。

图4是图1中所示的光学成像***的透镜特性的示例的表格。

图5是图1中所示的光学成像***的非球面值的示例的表格。

图6是示出光学成像***的另一示例的示图。

图7是图6中所示的光学成像***的像差曲线的曲线图。

图8是图6中所示的光学成像***的MTF的示例的曲线图。

图9是图6中所示的光学成像***的透镜特性的示例的表格。

图10是图6中所示的光学成像***的非球面值的示例的表格。

图11是示出光学成像***的另一示例的示图。

图12是图11中所示的光学成像***的像差曲线的曲线图。

图13是图11中所示的光学成像***的MTF的示例的曲线图。

图14是图11中所示的光学成像***的透镜特性的示例的表格。

图15是图11中所示的光学成像***的非球面值的示例的表格。

根据如下具体实施方式、附图以及权利要求，其他特征和方面将变得显而易见。

具体实施方式

提供以下具体实施方式以帮助读者获得对这里所描述的方法、装置和/或***的全面理解。然而，这里所描述的方法、装置和/或***的各种变换、修改及等同物对于本领域的普通技术人员将是显而易见的。这里所描述的操作顺序仅仅是示例，其并不限于这里所阐述的顺序，而是除了必须以特定顺序发生的操作之外，可作出对本领域的普通技术人员将是显而易见的变换。此外，为了提高清楚性和简洁性，可省略对于本领域的普通技术人员来说公知的功能和结构的描述。

这里所描述的特征可以以不同的形式实施，并且将不被解释为被这里所描述的示例所限制。更确切的说，已经提供了这里所描述的示例，以使本公开将是彻底的和完整的，并将把本公开的全部范围传达给本领域的普通技术人员。

为了容易描述以描述如图所示的一个元件相对于其他(多个)元件的关系，这里可以使用诸如“上方”、“上”、“下方”以及“下”等的空间相对术语。将理解的是，空间相对术语意图除了包含图中所示的取向以外还包含装置在使用或操作中的不同取向。如果图中的装置颠倒，则描述为“上方”或“上”的其他元件于是例如将被取向为“下方”或“下”的其他元件或特征。因而，术语“上方”根据图中的特定方向可以包括上方和下方取向两者。装置可以以其他方式取向(转动90度或在其他取向)且这里使用的空间相对描述符可以被相应地解释。

这里使用的技术仅用于描述特定实施方式且不意图限制本发明的构思。如这里所使用的，除非上下文另外清楚地指出，否则单数形式也意图包括复数形式。将进一步理解的是，在说明书中所使用的术语“包括”和/或“包含”指定存在所陈述的特征、整数、步骤、操作、构件、元件和/或其的组，但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整数、步骤、操作、构件、元件和/或其的组。

另外，在本说明书中，第一透镜指最接近物(或对象)的透镜，而第五透镜指最接近成像面(或图像传感器)的透镜。另外，以毫米(mm)为单位表示透镜的所有曲率半径、厚度、TTL、ImgH(成像面的对角线长度的1/2)以及焦距。此外，透镜的厚度、透镜之间的间隔以及TTL是透镜的光轴上的距离。此外，在对透镜形状的描述中，透镜的一个表面是凸面意味着对应表面的光轴部分凸出，透镜的一个表面是凹面意味着对应表面的光轴部分凹入。因此，尽管描述了透镜的一个表面为凸面，但是透镜的边缘部分可能凹入。同样地，尽管描述了透镜的一个表面为凹面，但是透镜的边缘部分可能凸出。

另外，各透镜的物方表面指对应透镜的最接近物的表面，而各透镜的像方表面指对应透镜的最接近成像面的表面。

光学成像***可以包括具有多个透镜的光学***。该光学成像***的光学***可以例如包括具有屈光力的五个透镜。然而，光学成像***不限于仅包括具有屈光力的透镜。光学成像***可以例如包括用于控制入射光的量的光阑。另外，光学成像***还可以包括滤除红外线光的红外截止滤光器。此外，光学成像***可以包括图像传感器(即，成像器件)，该图像传感器将对象的入射于该图像传感器的图像通过光学***转换成电信号。此外，光学成像***可以包括间隔维持构件，该间隔维持构件调节透镜之间的间隔。

第一透镜至第五透镜可以由折射率与空气的折射率不同的材料形成。第一透镜至第五透镜可以例如由塑料或玻璃形成。第一透镜至第五透镜中的至少一个透镜可以具有非球面形状。作为示例，第一透镜至第五透镜中的仅第五透镜可以具有非球面形状。另外，第一透镜至第五透镜中的所有表面中的至少一个表面可以是非球面的。这里，各透镜的非球面表面可以由如下等式1表示：

[等式1]

在等式1中，c是透镜的曲率半径的倒数，k是圆锥曲线常数，r是从透镜的非球面表面上的某点到光轴的距离，A至H和J是非球面常数，Z(或SAG)是透镜的非球面表面上的距离光轴的距离为r处的所述某点到与透镜的非球面表面的顶点相切的切面之间的距离。

光学成像***可以包括五个透镜、滤光器、图像传感器和光阑。接下来，将描述上述组件。

第一透镜可具有屈光力。第一透镜可以例如具有正屈光力。

第一透镜的至少一个表面可以是凸面。第一透镜的物方表面可以例如是凸面。

第一透镜可以具有非球面表面。第一透镜的两个表面可以例如是非球面的。第一透镜可以由具有高透光率和优异可加工性的材料形成。第一透镜可以例如由塑料形成。然而，第一透镜的材料不限于塑料。第一透镜可以例如由玻璃形成。

第二透镜可以具有屈光力。第二透镜可以例如具有负屈光力。

第二透镜可以具有弯月形状。第二透镜的物方表面可以例如是凹面。

第二透镜可以具有非球面表面。第二透镜的像方表面可以例如是非球面的。第二透镜可以由具有高透光率和优异可加工性的材料形成，例如，第二透镜可以由塑料形成。然而，第二透镜的材料不限于塑料。第二透镜可以例如由玻璃形成。

第二透镜可以由具有高折射率的材料形成。第二透镜的折射率可以例如为1.60或更大。第二透镜可以具有低阿贝数。第二透镜的阿贝数可以例如为30或更小。如上所述构造的第二透镜可以通过第一透镜有效地提高色像差。

第三透镜可以具有屈光力。第三透镜可以例如具有正屈光力。

第三透镜可以具有弯月形状。第三透镜的物方表面可以例如是凹面。

第三透镜可以具有非球面表面。第三透镜的两个表面可以例如是非球面的。第三透镜可以由具有高透光率和优异可加工性的材料形成。第三透镜可以例如由塑料形成。然而，第三透镜的材料不限于塑料。第三透镜可以例如由玻璃形成。

第四透镜可以具有屈光力。第四透镜可以例如具有负屈光力。

第四透镜可以具有弯月形状。第四透镜的物方表面可以例如是凹面。

第四透镜的边缘可以朝向一侧极度地弯曲。第四透镜的物方表面的边缘的SAG可以例如为0.4mm至0.43mm，第四透镜的像方表面的边缘的SAG可以是0.48mm至0.6mm。

第四透镜可以具有非球面表面。第四透镜的两个表面可以例如是非球面的。第四透镜可以由具有高透光率和优异可加工性的材料形成。第四透镜可以例如由塑料形成。然而，第四透镜的材料不限于塑料。第四透镜可以例如由玻璃形成。

第四透镜可以由具有高折射率的材料形成。第四透镜的折射率可以例如为1.60或更大。第四透镜可以具有低阿贝数。第四透镜的阿贝数可以例如为30或更小。

第五透镜可以具有屈光力。第五透镜可以例如具有负屈光力。

第五透镜可以具有弯月形状。第五透镜的像方表面可以例如是凹面。

第五透镜的边缘可以朝向一侧极度地弯曲。第五透镜的物方表面的SAG可以例如为0.15mm至0.28mm。

第五透镜可以具有拐点(inflection point)。第五透镜例如可以具有在该第五透镜的像方表面上形成的拐点。

第五透镜可以具有非球面表面。第五透镜的两个表面可以例如是非球面的。第五透镜可以由具有高透光率和优异可加工性的材料形成。第五透镜可以例如由塑料形成。然而，第五透镜的材料不限于塑料。第五透镜可以例如由玻璃形成。

滤光器可以从通过第一透镜至第五透镜入射的光中滤除部分波长的光。该滤光器可以例如滤除红外线波长的入射光。

滤光器可以以减少的厚度制造。为此，滤光器可以由塑料形成。

图像传感器可以实现1300百万像素的高分辨率。构成图像传感器的像素的单元大小可以例如为1.12μm或更小。

可以布置光阑以调节入射到透镜的光量。光阑可以例如布置在第一透镜和第二透镜之间，或可以布置为与第一透镜的物方表面相邻。

光学成像***可以满足如下条件表达式：

[条件表达式]TTL≤3.80[mm]

[条件表达式]TTL/(ImgH*2)≤0.65

[条件表达式]80°<FOV

[条件表达式]G12<0.031[mm]

[条件表达式]G12/G34≤0.061

[条件表达式]0.10<Df<0.12[mm]

[条件表达式]55.0<Vf<60.0

[条件表达式]Df/ImgH<0.04

[条件表达式]Df/(TTL*ImgH)≤0.01[1/mm]

这里，TTL指从第一透镜的物方表面到成像面的距离，ImgH是成像面的对角线长度的1/2，FOV是光学成像***的最大视场角，G12是从第一透镜的像方表面到第二透镜的物方表面的距离，Df是滤光器的厚度，以及Vf是滤光器的阿贝数。

满足上述条件表达式的光学成像***可被容易地小型化且可以安装于小型终端。另外，满足上述条件表达式的光学成像***可以实现高分辨率。

接下来，将描述根据若干实施例的光学成像***。

首先，将参照图1描述根据第一实施例的光学成像***。

根据一个实施例的光学成像***100包括光学***，该光学***包括第一透镜110、第二透镜120、第三透镜130、第四透镜140以及第五透镜150。另外，光学成像***100包括滤光器160、图像传感器170和光阑ST。

在本实施例中，第一透镜110具有正屈光力，第一透镜110的物方表面和像方表面两者为凸面。第二透镜120具有负屈光力，第二透镜120的两个表面为凹面。第三透镜130具有正屈光力，第三透镜130的物方表面为凹面，第三透镜130的像方表面为凸面。第四透镜140具有负屈光力，第四透镜140的两个表面为凹面。第五透镜150具有负屈光力，第五透镜150的物方表面为凸面，第五透镜150的像方表面为凹面。光阑ST布置在第二透镜和第三透镜之间。

如上所述构造的光学成像***表示图2和图3中所示的像差特性和调制传递函数(MTF)特性的示例。图4和图5是图1中所示的光学成像***的透镜特性和非球面特性的示例的表格。

如图4所示，光学成像***的有效半径从第一透镜110至光阑ST逐渐减小，从光阑ST至成像面逐渐增大。光学成像***的最大有效半径为3.0626，其比所述成像面的对角线长度的1/2(ImgH)大。

将参照图6描述根据另一实施例的光学成像***。

根据该实施例的光学成像***200包括光学***，该光学***包括第一透镜210、第二透镜220、第三透镜230、第四透镜240以及第五透镜250。另外，光学成像***200包括滤光器260、图像传感器270和光阑ST。

在本实施例中，第一透镜210具有正屈光力，第一透镜210的物方表面为凸面，第一透镜210的像方表面为凹面。第二透镜220具有负屈光力，第二透镜220的两个表面为凹面。第三透镜230具有正屈光力，第三透镜230的物方表面为凹面，第三透镜230的像方表面为凸面。第四透镜240具有负屈光力，第四透镜240的两个表面为凹面。第五透镜250具有负屈光力，第五透镜250的物方表面为凸面，第五透镜250的像方表面为凹面。光阑ST布置在第二透镜和第三透镜之间。

如上所述构造的光学成像***表示如图7和图8中所示的像差特性和MTF特性的示例。图9和图10是图6中所示的光学成像***的透镜特性和非球面特性的示例的表格。

如图9所示，光学成像***的有效半径从第一透镜110至光阑ST逐渐减小，从光阑ST至成像面逐渐增大。光学成像***的最大有效半径为3.0466，其比所述成像面的对角线长度的1/2(ImgH)大。

将参照图11描述根据另一实施例的光学成像***。

根据本实施例的光学成像***300包括光学***，该光学***包括第一透镜310、第二透镜320、第三透镜330、第四透镜340以及第五透镜350。另外，光学成像***300包括滤光器360、图像传感器370和光阑ST。

在本实施例中，第一透镜310具有正屈光力，第一透镜310的物方表面为凸面，第一透镜310的像方表面为凸面。第二透镜320具有负屈光力，第二透镜320的两个表面为凹面。第三透镜330具有正屈光力，第三透镜330的物方表面为凹面，第三透镜330的像方表面为凸面。第四透镜340具有负屈光力，第四透镜340的两个表面为凹面。第五透镜350具有负屈光力，第五透镜350的物方表面为凸面，第五透镜350的像方表面为凹面。光阑ST布置成与第一透镜的物方表面相邻。

如上所述构造的光学成像***表示如图12和图13中所示的像差特性和MTF特性的示例。图14和图15是图11中所示的光学成像***的透镜特性和非球面特性的表格。

如图14所示，光学成像***的有效半径从第一透镜至第二透镜的像方表面逐渐减小且从第三透镜的物方表面至成像面逐渐增大。光学成像***的最大有效半径为3.0467，其比所述成像面的对角线长度的1/2(ImgH)大。

表1表示根据实施例的光学成像***的光学特性。光学成像***的总焦距(f)在3.10至3.45的范围。在光学成像***中，第一透镜的焦距(f1)在2.0至2.3的范围。在光学成像***中，第二透镜的焦距(f2)在-3.9至-4.3的范围。在光学成像***中，第三透镜的焦距(f3)在13.0至20.0的范围。在光学成像***中，第四透镜的焦距(f4)在-12.0至-17.0的范围。在光学成像***中，第五透镜的焦距(f5)在-9.0至-21.0的范围。在光学成像***中，光学成像***的总长度为3.80毫米或更小。光学成像***的最大视场角为80度或更大。

[表1]

标记	第一实施例	第二实施例	第三实施例
				f1	2.169	2.157	2.126
f2	-4.119	-4.210	-4.090
				f3	13.949	18.470	16.279
f4	-15.756	-12.784	-16.121
				f5	-9.851	-16.572	-19.656
TTL	3.760	3.760	3.760
				f	3.352	3.334	3.194
lmgH	3.063	3.046	3.047
				FOV	83.20	83.40	86.00

表2表示根据所公开的实施例的光学成像***的条件表达式的值。

[表2]

如表2所见，根据所公开的实施例的光学成像***满足上述条件表达式。

如上所阐明的，根据实施例，实现了能够安装于小型终端且具有高分辨率的光学成像***。

虽然本公开包括具体示例，但本领域的普通技术人员将领会到，在不脱离权利要求及其等同物的精神及范围的情况下，可在这些实施例中作出形式和细节上的各种变化。这里所描述的示例将仅仅被理解为描述性意义，而非出于限制的目的。在每个示例中的特征或方面的描述将被理解为可适用于其他示例中的类似的特征或方面。如果按照不同的顺序执行描述的技术，和/或如果按照不同的形式组合和/或通过其他组件或它们的等同物替换或增添描述的***、架构、装置或电路中的组件，则可获得合适的结果。因此，本公开的范围并不通过具体实施方式限定而是通过权利要求及其等同物限定，权利要求及其等同物的范围之内的全部变换将被理解为包括在本公开中。

Claims (13)

1.一种光学成像***，包括从物方朝向成像面顺序地布置的具有屈光力的五个透镜：

第一透镜，具有正屈光力；

第二透镜，具有负屈光力；

第三透镜，具有正屈光力；

第四透镜，具有负屈光力；以及

第五透镜，具有负屈光力并且具有在第五透镜的像方表面上形成的拐点，

其中，满足TTL/(ImgH*2)<0.65，其中，TTL为从所述第一透镜的物方表面到所述成像面的距离，ImgH*2为所述成像面的对角线长度，

其中，所述光学成像***还包括布置在所述第五透镜和所述成像面之间且由塑料形成的滤光器，并且满足Df/ImgH<0.04，其中，Df是所述滤光器的厚度，ImgH为所述成像面的对角线长度的1/2。

2.根据权利要求1所述的光学成像***，其中，所述第一透镜的两个表面为凸面。

3.根据权利要求1所述的光学成像***，其中，所述第一透镜的物方表面为凸面，所述第一透镜的像方表面为凹面。

4.根据权利要求1所述的光学成像***，其中，所述第二透镜的两个表面为凹面。

5.根据权利要求1所述的光学成像***，其中，所述第三透镜的物方表面为凹面，所述第三透镜的像方表面为凸面。

6.根据权利要求1所述的光学成像***，其中，所述第四透镜的两个表面为凹面。

7.根据权利要求1所述的光学成像***，其中，所述第五透镜的物方表面为凸面，所述第五透镜的像方表面为凹面。

8.根据权利要求1所述的光学成像***，其中，满足0.10<Df<0.12，Df的单位为毫米。

9.根据权利要求1所述的光学成像***，其中，满足55.0<Vf<60.0，其中，Vf为所述滤光器的阿贝数。

10.根据权利要求1所述的光学成像***，其中，满足TTL≤3.80，TTL的单位为毫米。

11.根据权利要求1所述的光学成像***，其中，满足80<FOV，FOV的单位为度，其中，FOV为所述光学成像***的最大视场角。

12.根据权利要求1所述的光学成像***，其中，满足G12<0.031，G12的单位为毫米，其中，G12为从所述第一透镜的像方表面到所述第二透镜的物方表面的距离。

13.一种光学成像***，包括从物方朝向成像面顺序地布置的具有屈光力的五个透镜：

第一透镜，具有正屈光力；

第二透镜，具有负屈光力并包括呈凹面的物方表面；

第三透镜，具有正屈光力并包括呈凹面的物方表面；

第四透镜，具有负屈光力并包括呈凹面的物方表面和呈凹面的像方表面；

第五透镜，具有负屈光力并具有在第五透镜的像方表面上形成的拐点，

其中，满足TTL/(ImgH*2)<0.65，其中，TTL为从所述第一透镜的物方表面到所述成像面的距离，ImgH*2为所述成像面的对角线长度，

其中，所述光学成像***还包括布置在所述第五透镜和所述成像面之间且由塑料形成的滤光器，并且满足Df/ImgH<0.04，其中，Df是所述滤光器的厚度，ImgH为所述成像面的对角线长度的1/2。

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