光学成像系统的制作方法

文档序号:13969264阅读:144来源:国知局
本申请要求于2016年9月12日在韩国知识产权局提交的第10-2016-0117293号韩国专利申请的优先权和权益,该韩国专利申请的全部公开内容出于所有目的通过引用被包含于此。下面的描述涉及一种被构造为包括六个透镜的望远光学成像系统。
背景技术
:能够执行远距离成像的望远光学成像系统通常是相当大的。例如,就望远光学成像系统(telescopicopticalimagingsystem)而言,光学系统的总长度(tl)与透镜的总焦距(f)的比(tl/f)为1或更大。因此,会难以将望远光学成像系统安装在诸如便携式终端的小型电子产品中。技术实现要素:提供本
发明内容以通过简化形式介绍将在下面的具体实施方式中进一步描述的选择的构思。本
发明内容既不意在确定所要求保护主题的关键特征或必要特征,也不意在用于帮助确定所要求保护的主题的范围。在一个总体方面,一种光学成像系统包括:第一透镜,具有正屈光力;第二透镜,具有负屈光力;第三透镜,具有负屈光力;第四透镜;第五透镜;及第六透镜,具有正屈光力且具有沿着所述光学成像系统的光轴凸出的像方表面。所述第二透镜可具有沿着所述光轴凹入的像方表面。所述第三透镜可具有沿着所述光轴凹入的像方表面。所述第四透镜可具有沿着所述光轴凸出的物方表面。所述第五透镜可具有沿着所述光轴凹入的像方表面。所述第五透镜还可具有负屈光力。所述光学成像系统可构造为使得所述第一透镜至所述第六透镜被设置为在各个透镜之间具有间距。所述光学成像系统可满足下条件表达式0.7<tl/f<1.0,其中,tl表示从所述第一透镜的物方表面到成像面的在光轴上的距离,f表示所述光学成像系统的总焦距。所述光学成像系统还可满足条件表达式0.15<r1/f<0.32,其中,r1表示所述第一透镜的物方表面的曲率半径,f表示所述光学成像系统的总焦距。所述光学成像系统可满足条件表达式-3.5<f/f2<-0.5,其中,f表示所述光学成像系统的总焦距,f2表示所述第二透镜的焦距。所述光学成像系统可满足条件表达式0.1<d45/tl<0.7,其中,tl表示从所述第一透镜的物方表面到成像面的在光轴上的距离,d45表示从所述第四透镜的像方表面到所述第五透镜的物方表面的在光轴上的距离。所述光学成像系统可满足条件表达式1.60<nd6<1.75,其中,nd6表示所述第六透镜的折射率。所述光学成像系统可满足条件表达式0.3<tanθ<0.5,其中,θ表示所述光学成像系统的半视角。所述光学成像系统还可满足条件表达式2.0<f/epd<2.7,其中,f表示所述光学成像系统的总焦距,epd表示入瞳直径。在另一总体方面,一种光学成像系统包括:从物方至像方顺序布置的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜和第六透镜,其中,所述光学成像系统满足下面的条件表达式,0.7<tl/f<1.0,其中,tl表示从所述第一透镜的物方表面到成像面的在光轴上的距离,f表示所述光学成像系统的总焦距。在另一总体方面,一种光学成像系统包括:第一透镜,具有正屈光力;第二透镜,具有负屈光力;第三透镜,具有负屈光力;第四透镜;第五透镜;及第六透镜,具有正屈光力且具有沿着所述光学成像系统的光轴凸出的像方表面。在另一总体方面,一种光学成像系统包括:第一透镜,具有沿着所述系统的光轴凸出的物方表面;第二透镜,具有沿着所述光轴凹入的像方表面;第三透镜,具有沿着所述光轴凹入的像方表面;第四透镜,具有沿着所述光轴凸出的物方表面;第五透镜,具有负屈光力;及第六透镜。所述第二透镜可具有沿着所述光轴凸出的物方表面。第五透镜可具有沿着所述光轴凹入的物方表面。通过下面的具体实施方式、附图和权利要求,其他特征和方面将是显而易见的。附图说明图1是示出根据第一示例的光学成像系统的透镜配置图。图2是示出图1所示的光学成像系统的像差曲线的曲线图。图3是图1所示的光学成像系统的透镜特性的表格。图4是图1所示的光学成像系统的非球面特性的表格。图5是示出根据第二示例的光学成像系统的透镜配置图。图6是示出图5所示的光学成像系统的像差曲线的曲线图。图7是图5所示的光学成像系统的透镜特性的表格。图8是图5所示的光学成像系统的非球面特性的表格。图9是示出根据第三示例的光学成像系统的透镜配置图。图10是示出图9所示的光学成像系统的像差曲线的曲线图。图11是图9所示的光学成像系统的透镜特性的表格。图12是图9所示的光学成像系统的非球面特性的表格。图13是根据示例的其上安装有光学成像系统的便携式终端的后视图。图14是图13所示的便携式终端的沿着线i-i′截取的截面图。在所有的附图和具体实施方式中,相同的标号在适用的情况下指示相同的元件。附图可不按照比例,并且为了清楚、说明及方便起见,可夸大附图中元件的相对尺寸、比例和描绘。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、设备和/或系统的全面理解。然而,在理解本申请的公开内容之后,这里所描述的方法、设备和/或系统的各种变换、修改及等同物将是显而易见的。例如,这里所描述的操作的顺序仅仅是示例,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,可做出在理解本申请的公开内容之后将是显而易见的改变。此外,为了提高清楚性和简洁性,可省略本领域中公知的功能和构造的描述。这里所描述的特征可以以不同的形式实施,并且不被解释为局限于这里所描述的示例。更确切的说,已经提供了这里所描述的示例,仅用于说明在理解本申请的公开内容之后将是显而易见的实现在此所述的方法、设备和/系统的诸多可行方式中的一些可行方式。尽管可在这里使用诸如“第一”、“第二”和“第三”的术语来描述各个组件、区域或部分,但是这些组件、区域或部分不受这些术语所限制。确切地说,这些术语仅用于将一个组件、区域或部分与另一个组件、区域或部分相区分。因此,在不脱离示例的教导的情况下,这里讨论的示例中被称为第一组件、区域或部分也可被称为第二组件、区域或部分。在此使用的术语仅用于描述各个示例,而不用于限制本公开。除非上下文中另外清楚地指明,否则单数形式也意于包括复数形式。术语“包含”、“包括”和“具有”列举存在的所述的特征、数量、操作、构件、元件和/或它们的组合,但不排除存在或增加一个或更多个其他特征、数量、操作、构件、元件和/或它们的组合。由于制造技术和/或公差,可出现附图中所示的形状的变化。因此,在此描述的示例不限于附图中所示的特定形状,而是包括在制造期间出现的形状上的改变。在此描述的示例的特征可按照在理解本申请的公开内容之后将显而易见的各种方式进行组合。此外,尽管在此描述的示例具有各种构造,但是在理解本申请的公开内容之后将显而易见的是,其他构造也是可行的。示例提供一种能够执行远距离成像、还可安装在小尺寸终端中的光学成像系统。随后,参照附图进一步详细描述示例。此外,在本说明书中,第一透镜指的是最接近从其捕捉图像的物(或对象)的透镜。第六透镜指的是最接近成像面(或图像传感器)的透镜。在实施例中,透镜的曲率半径、厚度、tl、图像高度(imght,成像面的对角线长度的一半(1/2))和焦距均设置为毫米(mm)单位。本领域技术人员将领会的是,可使用其他测量单位。此外,在实施例中,均以毫米(mm)为单位来表示从第一透镜的第一表面到图像传感器的光轴距离(oal)、光阑与图像传感器之间在光轴上的距离(sl)、图像高度(imght,imageheight)和透镜的后焦距(bfl)、光学系统的总焦距以及每个透镜的焦距。此外,透镜的厚度、透镜之间的间距、oal、tl和sl是基于透镜的光轴测量的距离。hfov表示光学成像系统的半视角,其单位为度(°)。此外,在透镜的形状的描述中,透镜的一个表面为凸面的意义是该表面的光轴部分凸出,透镜的一个表面为凹面的意义是该表面的光轴部分凹入。因此,尽管描述透镜的一个表面为凸面,但是透镜的所述一个表面的边缘部分可凹入。类似地,尽管描述透镜的一个表面为凹面,透镜的所述一个表面的边缘部分可凸出。换言之,透镜的近轴区域可凸出,而透镜的近轴区域之外的其余部分可凸出、凹入或平坦。此外,透镜的近轴区域可凹入,而透镜的近轴区域之外的其余部分可凸出、凹入或平坦。此外,在实施例中,透镜的厚度和曲率半径相对于相应透镜的光轴进行测量。根据说明性的示例,描述光学系统的实施例包括具有屈光力的六个透镜。然而,在实现下面所描述的各种结果和效果时,光学系统中透镜的数量可改变,例如,可在两个透镜至六个透镜之间改变。此外,尽管每个透镜被描述为具有特定的屈光力,但是所述透镜中的至少一个可采用不同屈光力以实现期望的结果。光学成像系统包括六个透镜。例如,所述光学成像系统可包括从物方顺序布置的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜和第六透镜。第一透镜具有屈光力。在示例中,第一透镜具有正屈光力。第一透镜可具有至少一个表面凸出的形状。例如,第一透镜具有凸出的物方表面。第一透镜包括非球面表面。在实施例中,第一透镜的两个表面是非球面表面。第一透镜由具有相对高程度的光透射率和优良可加工性的材料形成。例如,第一透镜由塑料材料形成,但不限于此。在另一示例中,第一透镜可由玻璃形成。第一透镜具有相对低的折射率。例如,第一透镜的折射率低于1.6。第二透镜具有屈光力。在示例中,第二透镜具有负屈光力。第二透镜具有至少一个表面凹入的形状。例如,第二透镜具有凹入的像方表面。第二透镜包括非球面表面。在实施例中,第二透镜的物方表面是非球面表面。第二透镜由具有相对高程度的光透射率和优良可加工性的材料形成。例如,第二透镜由塑料材料形成,但不限于此。在另一示例中,第二透镜也可由玻璃形成。第二透镜具有比第一透镜的折射率高的折射率。在实施例中,第二透镜的折射率是1.6或更大。第三透镜具有屈光力。在示例中,第三透镜具有负屈光力。第三透镜具有至少一个表面凹入的形状。例如,第三透镜具有凹入的像方表面。第三透镜包括非球面表面。在实施例中,第三透镜的像方表面是非球面表面。第三透镜由具有相对高程度的光透射率和优良可加工性的材料形成。例如,第三透镜由塑料材料形成,但不限于此。在另一示例中,第三透镜可由玻璃形成。第三透镜具有比第一透镜的折射率高的折射率。例如,第三透镜的折射率是1.6或更大。第四透镜具有屈光力。在示例中,第四透镜可具有正屈光力或负屈光力。第四透镜具有至少一个表面凸出的形状。例如,第四透镜具有凸出的物方表面。第四透镜包括非球面表面。在实施例中,第四透镜的两个表面可以是非球面表面。第四透镜由具有相对高程度的光透射率和优良可加工性的材料形成。例如,第四透镜由塑料材料形成,但不限于此。在另一示例中,第四透镜可由玻璃形成。第四透镜具有比第一透镜的折射率高的折射率。例如,第四透镜的折射率是1.6或更大。第五透镜具有屈光力。在一个实施例中,第五透镜的屈光力是正的。在另一实施例中,第五透镜具有负屈光力。在示例中,第五透镜包括非球面表面。例如,第五透镜的两个表面可以是非球面表面。第五透镜由具有相对高程度的光透射率和优良可加工性的材料形成。例如,第五透镜由塑料材料形成,但不限于此。在另一示例中,第五透镜可由玻璃形成。第五透镜具有与第一透镜的折射率基本相同的折射率。例如,第五透镜的折射率低于1.6。在示例中,第六透镜具有正屈光力。第六透镜可具有至少一个表面凸出的形状。例如,第六透镜具有凸出的像方表面。第六透镜可具有拐点。例如,在第六透镜的两个表面上形成一个或更多个拐点。第六透镜包括非球面表面。在实施例中,第六透镜的两个表面是非球面表面。第六透镜由具有相对高程度的光透射率和优良可加工性的材料形成。例如,第六透镜由塑料材料形成,但不限于此。在另一示例中,第六透镜可由玻璃形成。第六透镜具有比第一透镜的折射率高的折射率。例如,第六透镜的折射率是1.6或更大。可通过等式1表示第一透镜至第六透镜的非球面表面。[等式1]在等式1中,c表示相应透镜的曲率半径的倒数,k表示圆锥曲线常数,r表示从非球面表面上的某点到光轴的距离。另外,a到h及j表示非球面系数,z(或sag)表示非球面表面上的距光轴的距离为r的某点与该非球面表面的顶点之间在光轴方向上的距离。光学成像系统还包括滤光器、图像传感器和光圈。滤光器设置在第六透镜与图像传感器之间。滤光器可阻截部分波长的光,以提高捕获清晰的图像。在一个实施例中,滤光器阻截红外波长的光。图像传感器形成成像面。例如,图像传感器的表面可形成成像面。光圈布置为调节通过透镜入射的光量。例如,光圈设置在第二透镜与第三透镜之间。可选地,光圈可设置在第三透镜与第四透镜之间。光学成像系统可满足下面的条件表达式中的一个或任意组合。[条件表达式1]0.7<tl/f<1.0[条件表达式2]0.15<r1/f<0.32[条件表达式3]-3.5<f/f2<-0.5[条件表达式4]0.1<d45/tl<0.7[条件表达式5]1.60<nd6<1.75[条件表达式6]0.3<tanθ<0.5[条件表达式7]2.0<f/epd<2.7在上面的条件表达式中,tl表示从第一透镜的物方表面到成像面的在光轴上的距离。在条件表达式2和3中,f表示光学成像系统的总焦距,f2表示第二透镜的焦距,r1表示第一透镜的物方表面的曲率半径。在条件表达式4和5中,d45表示从第四透镜的像方表面到第五透镜的物方表面的在光轴上的距离,nd6表示第六透镜的折射率。在条件表达式6中,θ表示光学成像系统的半视角。在条件表达式7中,epd表示入瞳直径(diameterofanentranceaperture),f也表示光学成像系统的总焦距。条件表达式1是用于提高光学成像系统的小型化的条件。例如,如果光学成像系统超过条件表达式1的上限值,则会难以使该光学成像系统小型化,从而会难以在便携式终端中安装该光学成像系统。此外,如果光学成像系统小于条件表达式1的下限值,则会难以制造该光学成像系统。条件表达式2是用于制造用于构成望远光学成像系统的第一透镜的条件。例如,如果光学成像系统超过条件表达式2的上限值,则纵向球面像差会增大且光学成像系统的焦距会减小。此外,如果光学成像系统小于条件表达式2的下限值,则光学成像系统的焦距可增大,但该光学成像系统的制造会是困难的。条件表达式3是用于实现高分辨率光学成像系统的第二透镜的参数。例如,如果光学成像系统在条件表达式3的数值范围之外,则会因光学成像系统的像散增大而在图像中出现畸变。条件表达式4是用于构成望远光学成像系统的参数的比。例如,如果光学成像系统小于条件表达式4的下限值,则会由于焦距上的减小而难以将该光学成像系统用作望远光学成像系统。此外,如果光学成像系统超过条件表达式4的上限值,则会由于光学系统的总长度tl上的增大而难以使该光学成像系统小型化。条件表达式5是用于实现高分辨率光学成像系统的第六透镜的参数。例如,满足条件表达式5的数值范围的第六透镜可具有26或更小的低的阿贝数,从而对像散、纵向色差和放大像差进行校正。条件表达式6是用于构成望远光学成像系统的视角的范围,条件表达式7是用于高分辨率光学成像系统的f数的数值范围。以下,将根据几个示例对光学成像系统进行描述。首先,将参照图1描述根据第一示例的光学成像系统。光学成像系统100包括第一透镜110、第二透镜120、第三透镜130、第四透镜140、第五透镜150和第六透镜160。第一透镜110具有正屈光力,第一透镜110的两个表面呈凸形。第二透镜120具有负屈光力,并且具有凸出的物方表面和凹入的像方表面。第三透镜130具有负屈光力,其两个表面呈凹形。第四透镜140具有正屈光力且具有两个凸出的表面。第五透镜150具有负屈光力且具有两个表面凹入的形状。此外,第五透镜150在其两个表面上具有拐点。第六透镜160具有正屈光力,并且具有两个凸出的表面。此外,第六透镜160在物方表面或像方表面上具有拐点。光学成像系统100还包括滤光器170、图像传感器180和光圈st。滤光器170设置在第六透镜160与图像传感器180之间,光圈st设置在第二透镜120与第三透镜130之间。如上面的示例中所述构造的光学成像系统提供如图2的曲线图所示的像差特性。图3和图4是根据第一示例的光学成像系统的某些透镜特性和非球面特性的表格。将参照图5描述根据第二示例的光学成像系统。光学成像系统200包括第一透镜210、第二透镜220、第三透镜230、第四透镜240、第五透镜250和第六透镜260。第一透镜210具有正屈光力,并且具有凸出的物方表面和凹入的像方表面。第二透镜220具有负屈光力,并且具有凸出的物方表面和凹入的像方表面。第三透镜230具有负屈光力,并且具有两个凹入的表面。第四透镜240具有正屈光力且具有两个凸出的表面。第五透镜250具有负屈光力且具有两个凹入的表面。第五透镜250在其两个表面上具有拐点。第六透镜260具有正屈光力,并且具有两个凸出的表面。此外,第六透镜260在其至少一个表面上具有拐点。光学成像系统200还包括滤光器270、图像传感器280和光圈st。滤光器270设置在第六透镜260与图像传感器280之间,光圈st设置在第二透镜220与第三透镜230之间。如上面第二示例中所述构造的光学成像系统提供如图6的曲线图所示的像差特性。图7和图8是根据第二示例的光学成像系统的某些透镜特性和非球面特性的表格。将参照图9描述根据第三示例的光学成像系统。光学成像系统300包括第一透镜310、第二透镜320、第三透镜330、第四透镜340、第五透镜350和第六透镜360。在第三示例中,第一透镜310具有正屈光力且具有凸出的物方表面和凹入的像方表面。第二透镜320具有负屈光力且具有凸出的物方表面和凹入的像方表面。第三透镜330具有负屈光力且具有凸出的物方表面和凹入的像方表面。第四透镜340具有负屈光力且具有凸出的物方表面和凹入的像方表面。第五透镜350具有负屈光力且具有两个凹入的表面。第五透镜350在其两个表面上具有拐点。第六透镜360具有正屈光力且具有凹入的物方表面和凸出的像方表面。此外,第六透镜360在其至少一个表面上具有拐点。光学成像系统300还包括滤光器370、图像传感器380和光圈st。滤光器370设置在第六透镜360与图像传感器380之间,光圈st设置在第三透镜330与第四透镜340之间。如上面第三示例中所述构造的光学成像系统提供如图10的曲线图所示的像差特性。图11和图12是根据第三示例的光学成像系统的某些透镜特性和非球面特性的表格。表1包含根据第一示例至第三示例的光学成像系统的各个条件表达式的值。[表1]条件表达式第一示例第二示例第三示例tl/f0.89970.89960.8644r1/f0.2520.2520.227f/f2-0.862-0.854-0.966d45/tl0.2200.2240.263nd61.6501.6501.650tanθ0.4410.4410.393f/epd2.4802.4802.680下面将参照图13和图14描述根据示例的其中安装有光学成像系统的便携式终端。便携式终端10包括相机模块20和30。第一相机模块20包括被构造为捕获位于相对近距离的对象的图像的第一光学成像系统101,第二相机模块30包括被构造为捕获位于相对远距离的对象的图像的第二光学成像系统100、200或300。第一光学成像系统101包括多个透镜。例如,第一光学成像系统101包括四个或更多个透镜。第一光学成像系统101被构造为整体地捕获位于相对近距离的物体的图像。例如,第一光学成像系统101具有50度或更大的宽视角,tl/f比可以是1.0或更大。第二光学成像系统100、200和300包括多个透镜。例如,第二光学成像系统100、200和300分别使用六个透镜构成。第二光学成像系统100、200和300可分别是根据上述第一示例至第三示例的光学成像系统中的任意一个。第二光学成像系统100、200和300被构造为捕获位于相对远距离的物体的图像。例如,第二光学成像系统100、200和300具有40度或更小的视角,tl/f比小于1.0而大于0.7。第一光学成像系统101和第二光学成像系统100、200或300可具有基本相同的尺寸。例如,第一光学成像系统101的总长度l1与第二光学成像系统100、200和300中的每个的总长度l2基本相同。可选地,第一光学成像系统101的总长度l1与第二光学成像系统100、200和300中的每个的总长度l2的比(l1/l2)可以在0.8至1.0的范围内。在另一可选的示例中,第二光学成像系统100、200和300中的每个的总长度l2与便携式终端10的厚度h的比(l2/h)是0.8或更小。如上所述,根据各个示例,可实现安装在小尺寸终端中同时能够执行长距离成像的光学成像系统。虽然本公开包括具体示例,但对本领域技术人员而言将显而易见的是,在不脱离权利要求及其等同物的精神及范围的情况下,可对这些示例作出形式和细节上的各种改变。这里所描述的示例将被理解为仅是描述性的含义,而非限制的目的。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。如果以不同的顺序执行所描述的技术,和/或如果按照不同的方式组合和/或通过其他组件或它们的等同物替换或增补所描述的系统、架构、装置或电路中的组件,则可获得合适的结果。因此,本公开的范围不由具体实施方式来限定,而由权利要求及其等同物来限定,并且在权利要求及其等同物的范围之内的全部变型将被理解为包含于本公开中。当前第1页12
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