CN110221405A

CN110221405A - 光学系统

Info

Publication number: CN110221405A
Application number: CN201910552922.6A
Authority: CN
Inventors: 赵镛主
Original assignee: Samsung Electro Mechanics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electro Mechanics Co Ltd
Priority date: 2014-09-02
Filing date: 2015-04-03
Publication date: 2019-09-10
Anticipated expiration: 2035-04-03
Also published as: CN110221405B; KR101701003B1; US20160065812A1; CN106154509B; KR20160027811A; US9465194B2; CN106154509A

Abstract

本公开提供一种光学系统，所述光学系统包括：第一透镜，具有负屈光力，第一透镜的物方表面为凸形；第二透镜，具有正屈光力；第三透镜，具有负屈光力，第三透镜的物方表面为凹形；第四透镜，具有正屈光力，第四透镜的像方表面为凸形；第五透镜，具有负屈光力，并且具有弯月形状，第五透镜的物方表面为凸形。从物方起顺序地设置第一透镜至第五透镜。所述光学系统可增强像差改善效果，并且可实现高分辨率和广角。

Description

光学系统

本申请是申请日为2015年4月3日，优先权日为2014年9月2日，申请号为201510159350.7的发明专利申请“光学系统”的分案申请。

技术领域

本公开涉及一种光学系统。

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程度已经逐渐增加，要求移动通信终端的相机模块具备高水平的分辨率和高水平的性能。

然而，由于移动通信终端小型化且变轻的趋势，所以在实现具有高水平的分辨率和高水平的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，从而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系统，所述光学系统可提高像差改善效果，可实现高分辨率，并且可实现宽广的视场。

根据本公开的一方面，一种光学系统可包括：第一透镜，具有负屈光力，第一透镜的物方表面为凸形；第二透镜，具有正屈光力；第三透镜，具有负屈光力，第三透镜的物方表面为凹形；第四透镜，具有正屈光力，第四透镜的像方表面为凸形；第五透镜，具有负屈光力，并且具有弯月形状，第五透镜的物方表面为凸形，其中，从物方起顺序地设置第一透镜至第五透镜，从而可增强像差改善效果，并且可实现高分辨率和广角。

根据本公开的另一方面，一种光学系统包括：第一透镜，具有屈光力，并具有弯月形状，其中，第一透镜的物方表面为凸形；第二透镜，具有正屈光力；第三透镜，具有屈光力，第三透镜的物方表面为凹形；第四透镜，具有屈光力，并且具有弯月形状，其中，第四透镜的像方表面为凸形；第五透镜，具有屈光力，并且具有弯月形状，其中，第五透镜的物方表面为凸形，其中，从物方起顺序地设置第一透镜至第五透镜。

其中，条件式1被满足：

[条件式1]

FOV≥80°

其中，FOV是所述光学系统的视场角。

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、特点及其它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系统的结构图；

图2是示出了图1中所示的光学系统的像差特性的曲线图；

图3是示出了图1中所示的光学系统的每个透镜的特性的表格；

图4是示出了图1中所示的光学系统的每个透镜的非球面系数的表格；

图5是根据本公开的第二示例性实施例的光学系统的结构图；

图6是示出了图5中所示的光学系统的像差特性的曲线图；

图7是示出了图5中所示的光学系统的每个透镜的特性的表格；

图8是示出了图5中所示的光学系统的每个透镜的非球面系数的表格；

图9是根据本公开的第三示例性实施例的光学系统的结构图；

图10是示出了图9中所示的光学系统的像差特性的曲线图；

图11是示出了图9中所示的光学系统的每个透镜的特性的表格；

图12是示出了图9中所示的光学系统的每个透镜的非球面系数的表格。

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。

在下面的镜头结构示意图中，为了便于解释，已经略微夸大了透镜的厚度、尺寸和形状。具体地，在镜头结构示意图中仅仅以示例的形式示出了球面或非球面的形状。例如，球面或非球面不限于具有所示出的形状。

此外，应该注意的是，第一透镜指的是最靠近物方的透镜，第五透镜指的是最靠近像方的透镜。

此外，应该注意的是，术语“前”指的是从光学系统朝向物方的方向，同时，术语“后”指的是从光学系统朝向图像传感器或像方的方向。此外，应该注意的是，每个透镜的第一表面指的是靠近物方的表面(或物方表面)，每个透镜的第二表面指的是靠近像方的表面(或像方表面)。此外，在本说明书中，应该注意的是，透镜的曲率半径、厚度等的所有数值的单位均采用毫米(mm)。

根据本公开的示例性实施例的光学系统可包括五个透镜。

例如，根据本公开的示例性实施例的光学系统可包括第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜和第五透镜。

然而，根据本公开的示例性实施例的光学系统不限于仅包括五个透镜，如果有需要，所述光学系统还可包括其它组件。例如，所述光学系统可包括用于控制光量的孔径光阑。此外，所述光学系统还可包括用于截止红外线的红外线截止滤波器。另外，所述光学系统还可包括图像传感器，用于将入射到图像传感器上的对象的图像转换成电信号。另外，所述光学系统还可包括用于调整透镜之间的间隔的间隔保持构件。

构成根据本公开的示例性实施例的光学系统的第一透镜至第五透镜可由塑料形成。

此外，第一透镜至第五透镜中的至少一个可具有非球面。另外，第一透镜至第五透镜中的每个可具有至少一个非球面。

这里，可由数学式1来表示第一透镜至第五透镜的非球面。

[数学式1]

这里，c是透镜的顶点处的曲率(曲率半径的倒数)，K是圆锥常数，Y是透镜的非球面上的某一点沿着垂直于光轴的方向距光轴的距离。此外，常数A至F表示非球面系数。此外，Z表示透镜的非球面上的某一点沿光轴方向距透镜的顶点的距离。

所述光学系统可从物方起顺序地包括第一透镜至第五透镜，第一透镜至第五透镜依次具有负屈光力/正屈光力/负屈光力/正屈光力/负屈光力。

如上所述构造的光学系统可通过加宽视场而实现广角，并且可通过像差改善而提高光学性能。

根据本公开的示例性实施例的光学系统可满足条件式1。

[条件式1]

FOV≥80°

这里，FOV是所述光学系统的视场角。

根据本公开的示例性实施例的光学系统可满足条件式2。

[条件式2]

FOV/TTL>20°/mm

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

根据本公开的示例性实施例的光学系统可满足条件式3。

[条件式3]

TTL/F<2.7

这里，TTL是从第一透镜的物方表面到成像面的距离，F是所述光学系统的总焦距。

根据本公开的示例性实施例的光学系统可满足条件式4。

[条件式4]

-3<F1/F<-1

这里，F1是第一透镜的焦距，F是所述光学系统的总焦距。

根据本公开的示例性实施例的光学系统可满足条件式5。

[条件式5]

0.8<F2/F<1.1

这里，F2是第二透镜的焦距，F是所述光学系统的总焦距。

根据本公开的示例性实施例的光学系统可满足条件式6。

[条件式6]

-90<F3/F<-55

这里，F3是第三透镜的焦距，F是所述光学系统的总焦距。

根据本公开的示例性实施例的光学系统可满足条件式7。

[条件式7]

1.0<F4/F<1.3

这里，F4是第四透镜的焦距，F是所述光学系统的总焦距。

根据本公开的示例性实施例的光学系统可满足条件式8。

[条件式8]

-3.4<F5/F<-3.0

这里，F5是第五透镜的焦距，F是所述光学系统的总焦距。

接下来，将描述构成根据本公开的示例性实施例的光学系统的第一透镜至第五透镜。

下面将要描述的每个透镜的形状可以是近轴区域内的形状。

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

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。例如，第一透镜的两个表面均可以为非球面。

第二透镜可具有正屈光力。此外，第二透镜的两个表面均可为凸形。

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。

第三透镜可具有负屈光力。此外，第三透镜可具有朝向像方凸出的弯月形状。具体地，第三透镜的第一表面和第二表面可朝向像方凸出。

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，第四透镜可具有朝向像方凸出的弯月形状。具体地，第四透镜的第一表面可朝向物方凹入，其第二表面可朝向像方凸出。

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。

第五透镜可具有负屈光力。此外，第五透镜可具有朝向物方凸出的弯月形状。具体地，第五透镜的第一表面和第二表面可朝向物方凸出。

第五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，第五透镜的两个表面均可以为非球面。

此外，第五透镜可具有形成在其第一表面上的至少一个拐点(inflectionpoint)，并且可具有形成在其第二表面上的至少一个拐点。例如，第五透镜的第二表面在近轴区域可为凹形，并且在其边缘处变为凸形。

在如上所述构造的光学系统中，多个透镜执行像差校正功能，从而可提高像差改善性能。

此外，所述光学系统可通过加宽视场角(FOV)来实现广角。

此外，在所述光学系统中，所有透镜均由塑料形成，从而可降低制造镜头模块所需的成本，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系统。

根据本公开的第一示例性实施例的光学系统可包括第一透镜110、第二透镜120、第三透镜130、第四透镜140和第五透镜150，并且还可包括红外线截止滤波器160和图像传感器170。

这里，如表1中所示，所述光学系统的视场角(FOV)可以是90度，从第一透镜110的物方表面到图像传感器170的第一表面(成像面)的距离(TTL)可以是3.9mm。

此外，第一透镜110的焦距(F1)可以是-4.42mm，第二透镜120的焦距(F2)可以是1.52mm，第三透镜130的焦距(F3)可以是-134.04mm，第四透镜140的焦距(F4)可以是1.85mm，第五透镜150的焦距(F5)可以是-5.07mm，所述光学系统的总焦距(F)可以是1.5mm。

[表1]

FOV	90
		TTL	3.9
F	1.5
		F1	-4.42
F2	1.52
		F3	-134.04
F4	1.85
		F5	-5.07

这里，在图3中示出了每个透镜的透镜特性(曲率半径、透镜的厚度或透镜之间的距离、折射率和阿贝数)。

在本公开的第一示例性实施例中，第一透镜110可具有负屈光力，并且可具有朝向物方凸出的弯月形状。第二透镜120可具有正屈光力，并且可具有均为凸形的两个表面。第三透镜130可具有负屈光力，并且可具有朝向像方凸出的弯月形状。第四透镜140可具有正屈光力，并且可具有朝向像方凸出的弯月形状。第五透镜150可具有负屈光力，并且可具有朝向物方凸出的弯月形状。此外，第五透镜150可具有形成在其第一表面和第二表面中的每个上的至少一个拐点。

同时，第一透镜110至第五透镜150的各个表面(表面序号为2至11)可具有如图4中所示的非球面系数。例如，第一透镜110的第一表面至第五透镜150的第二表面的所有表面均可以是非球面。

此外，如上所述构造的光学系统可具有图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系统。

根据本公开的第二示例性实施例的光学系统可包括第一透镜210、第二透镜220、第三透镜230、第四透镜240和第五透镜250，并且还可包括红外线截止滤波器260和图像传感器270。

这里，如表2中所示，所述光学系统的视场角(FOV)可以是90度，从第一透镜210的物方表面到图像传感器270的第一表面(成像面)的距离(TTL)可以是3.9mm。

此外，第一透镜210的焦距(F1)可以是-4.40mm，第二透镜220的焦距(F2)可以是1.53mm，第三透镜230的焦距(F3)可以是-88.04mm，第四透镜240的焦距(F4)可以是1.86mm，第五透镜250的焦距(F5)可以是-5.00mm，所述光学系统的总焦距(F)可以是1.5mm。

[表2]

FOV	90
		TTL	3.9
F	1.5
		F1	-4.40
F2	1.53
		F3	-88.04
F4	1.86
		F5	-5.00

这里，在图7中示出了每个透镜的透镜特性(曲率半径、透镜的厚度或透镜之间的距离、折射率和阿贝数)。

在本公开的第二示例性实施例中，第一透镜210可具有负屈光力，并且可具有朝向物方凸出的弯月形状。第二透镜220可具有正屈光力，并且可具有均为凸形的两个表面。第三透镜230可具有负屈光力，并且可具有朝向像方凸出的弯月形状。第四透镜240可具有正屈光力，并且可具有朝向像方凸出的弯月形状。第五透镜250可具有负屈光力，并且可具有朝向物方凸出的弯月形状。此外，第五透镜250可具有形成在其第一表面和第二表面中的每个上的至少一个拐点。

同时，第一透镜210至第五透镜250的各个表面(表面序号为2至11)可具有如图8中所示的非球面系数。例如，第一透镜210的第一表面至第五透镜250的第二表面的所有表面均可以是非球面。

此外，如上所述构造的光学系统可具有图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系统。

根据本公开的第三示例性实施例的光学系统可包括第一透镜310、第二透镜320、第三透镜330、第四透镜340和第五透镜350，并且还可包括红外线截止滤波器360和图像传感器370。

这里，如表3中所示，所述光学系统的视场角(FOV)可以是80度，从第一透镜310的物方表面到图像传感器370的第一表面(成像面)的距离(TTL)可以是3.9mm。

此外，第一透镜310的焦距(F1)可以是-4.39mm，第二透镜320的焦距(F2)可以是1.53mm，第三透镜330的焦距(F3)可以是-82.65mm，第四透镜340的焦距(F4)可以是1.86mm，第五透镜350的焦距(F5)可以是-5.01mm，所述光学系统的总焦距(F)可以是1.5mm。

[表3]

FOV	80
		TTL	3.9
F	1.5
		F1	-4.39
F2	1.53
		F3	-82.65
F4	1.86
		F5	-5.01

这里，在图11中示出了每个透镜的透镜特性(曲率半径、透镜的厚度或透镜之间的距离、折射率和阿贝数)。

在本公开的第三示例性实施例中，第一透镜310可具有负屈光力，并且可具有朝向物方凸出的弯月形状。第二透镜320可具有正屈光力，并且可具有均为凸形的两个表面。第三透镜330可具有负屈光力，并且可具有朝向像方凸出的弯月形状。第四透镜340可具有正屈光力，并且可具有朝向像方凸出的弯月形状。第五透镜350可具有负屈光力，并且可具有朝向物方凸出的弯月形状。此外，第五透镜350可具有形成在其第一表面和第二表面中的每个上的至少一个拐点。

同时，第一透镜310至第五透镜350的各个表面(表面序号为2至11)可具有如图12中所示的非球面系数。例如，第一透镜310的第一表面至第五透镜350的第二表面的所有表面均可以是非球面。

此外，如上所述构造的光学系统可具有图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	23.08	23.08	20.51
TTL/F	2.60	2.60	2.60
				F1/F	-2.95	-2.93	-2.93
F2/F	1.02	1.02	1.02
				F3/F	-89.36	-58.69	-55.10
F4/F	1.24	1.24	1.24
				F5/F	-3.38	-3.34	-3.34
FOV	90	90	80

同时，从表4中可以知道，根据本公开的第一示例性实施例至第三示例性实施例的光学系统满足上述条件式1至条件式8。因此，所述光学系统可实现广角，并且可提高镜头的光学性能。

如上所述，利用根据本公开的示例性实施例的光学系统，可加宽视场以实现广角，并且可改善像差以提高光学性能。

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

1.一种光学系统，包括：

第一透镜，具有负屈光力，第一透镜的物方表面为凸形；

第二透镜，具有正屈光力；

第三透镜，具有负屈光力，第三透镜的物方表面为凹形；

第四透镜，具有正屈光力，第四透镜的像方表面为凸形；

第五透镜，具有负屈光力，并具有弯月形状，第五透镜的物方表面为凸形，

其中，从物方起顺序地设置第一透镜至第五透镜。

2.根据权利要求1所述的光学系统，其中，第一透镜具有弯月形状，其中，第一透镜的像方表面为凹形。

3.根据权利要求1所述的光学系统，其中，第二透镜的两个表面为凸形。

4.根据权利要求1所述的光学系统，其中，第三透镜具有弯月形状，其中，第三透镜的像方表面为凸形。

5.根据权利要求1所述的光学系统，其中，第四透镜具有弯月形状，其中，第四透镜的物方表面为凹形。

6.根据权利要求1所述的光学系统，其中，第五透镜具有形成在第五透镜的物方表面上的至少一个拐点。

7.根据权利要求1所述的光学系统，其中，第五透镜具有形成在第五透镜的像方表面上的至少一个拐点。

8.根据权利要求1所述的光学系统，其中，条件式1被满足：

[条件式1]

FOV≥80°

其中，FOV是所述光学系统的视场角。

9.根据权利要求1所述的光学系统，所述光学系统还包括：图像传感器，用于将穿过第一透镜至第五透镜入射到图像传感器上的对象的图像转换成电信号，

其中，条件式2被满足：

[条件式2]

FOV/TTL>20°/mm

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

10.根据权利要求1所述的光学系统，所述光学系统还包括：图像传感器，用于将穿过第一透镜至第五透镜入射到图像传感器上的对象的图像转换成电信号，

其中，条件式3被满足：

[条件式3]

TTL/F<2.7

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

11.根据权利要求1所述的光学系统，其中，条件式4被满足：

[条件式4]

-3<F1/F<-1

其中，F1是第一透镜的焦距，F是所述光学系统的总焦距。

12.根据权利要求1所述的光学系统，其中，条件式5被满足：

[条件式5]

0.8<F2/F<1.1

其中，F2是第二透镜的焦距，F是所述光学系统的总焦距。

13.根据权利要求1所述的光学系统，其中，条件式6被满足：

[条件式6]

-90<F3/F<-55

其中，F3是第三透镜的焦距，F是所述光学系统的总焦距。

14.根据权利要求1所述的光学系统，其中，条件式7被满足：

[条件式7]

1.0<F4/F<1.3

其中，F4是第四透镜的焦距，F是所述光学系统的总焦距。

15.根据权利要求1所述的光学系统，其中，条件式8被满足：

[条件式8]

-3.4<F5/F<-3.0

其中，F5是第五透镜的焦距，F是所述光学系统的总焦距。

16.根据权利要求1所述的光学系统，其中，第一透镜至第五透镜是塑料透镜。

17.根据权利要求1所述的光学系统，其中，第一透镜至第五透镜的物方表面和像方表面全部是非球面。

18.一种光学系统，包括：

第一透镜，具有屈光力，并具有弯月形状，其中，第一透镜的物方表面为凸形；

第二透镜，具有正屈光力；

第三透镜，具有屈光力，第三透镜的物方表面为凹形；

第四透镜，具有屈光力，并且具有弯月形状，其中，第四透镜的像方表面为凸形；

第五透镜，具有屈光力，并且具有弯月形状，其中，第五透镜的物方表面为凸形，

其中，从物方起顺序地设置第一透镜至第五透镜，

条件式1被满足：

[条件式1]

FOV≥80°

其中，FOV是所述光学系统的视场角。

19.根据权利要求18所述的光学系统，所述光学系统还包括：图像传感器，用于将穿过第一透镜至第五透镜入射到图像传感器上的对象的图像转换成电信号，

其中，条件式2被满足：

[条件式2]

FOV/TTL>20°/mm

其中，TTL是从第一透镜的物方表面到图像传感器的成像面的距离。

20.根据权利要求18所述的光学系统，所述光学系统还包括：图像传感器，用于将穿过第一透镜至第五透镜入射到图像传感器上的对象的图像转换成电信号，

其中，条件式3被满足：

[条件式3]

TTL/F<2.7

21.根据权利要求18所述的光学系统，其中，条件式4被满足：

[条件式4]

-3<F1/F<-1

其中，F1是第一透镜的焦距，F是所述光学系统的总焦距。

22.根据权利要求18所述的光学系统，其中，条件式5被满足：

[条件式5]

0.8<F2/F<1.1

其中，F2是第二透镜的焦距，F是所述光学系统的总焦距。

23.根据权利要求18所述的光学系统，其中，条件式6被满足：

[条件式6]

-90<F3/F<-55

其中，F3是第三透镜的焦距，F是所述光学系统的总焦距。

24.根据权利要求18所述的光学系统，其中，条件式7被满足：

[条件式7]

1.0<F4/F<1.3

其中，F4是第四透镜的焦距，F是所述光学系统的总焦距。

25.根据权利要求18所述的光学系统，其中，条件式8被满足：

[条件式8]

-3.4<F5/F<-3.0

其中，F5是第五透镜的焦距，F是所述光学系统的总焦距。

26.根据权利要求18所述的光学系统，其中，第一透镜具有负屈光力。

27.根据权利要求18所述的光学系统，其中，第二透镜的两个表面均为凸形。

28.根据权利要求18所述的光学系统，其中，第三透镜具有负屈光力，第三透镜的像方表面为凸形。

29.根据权利要求18所述的光学系统，其中，第四透镜具有正屈光力。

30.根据权利要求18所述的光学系统，其中，第五透镜具有负屈光力，并且具有形成在第五透镜的物方表面上的至少一个拐点以及形成在第五透镜的像方表面上的至少一个拐点。