CN112444947B - 光学成像系统及便携式电子设备 - Google Patents

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Abstract

光学成像系统包括：从物侧依序设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜，第一透镜至第四透镜中的至少一个透镜可具有非球面表面，其中，光学成像系统满足以下条件表达式：4.0<f/IMG_HT<5.0，其中，f是光学成像系统的焦距，IMG_HT是成像面的对角线长度的一半。本申请还涉及包括三个或多个相机模块的便携式电子设备，其中，相机模块中的第一相机模块包括上述光学成像系统。

Description

光学成像系统及便携式电子设备
相关申请的交叉引用
本申请要求于2019年8月30日提交至韩国知识产权局的第10-2019-0107271号韩国专利申请的优先权权益，该韩国专利申请的全部公开内容出于所有目的通过引用并入本申请。
技术领域
以下描述涉及配置为折叠光路的光学成像系统。
背景技术
在多个透镜线性地布置的可折叠光学成像系统中，光学系统的焦距可在透镜的数量增多时增大。例如，可能难以减小包括四个或更多个透镜的光学成像系统的尺寸。出于这个原因，对于将具有相对长的焦距的可折叠光学成像系统安装在具有减小的厚度的便携式终端设备上可能存在限制。
发明内容
提供本发明内容部分旨在以简要的形式介绍对发明构思的选择，而在下面的具体实施方式部分中将进一步描述这些发明构思。本发明内容部分目的不在于确认所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不籍此帮助确定所要求保护的主题的范围。
提供了一种可具有相对长的焦距并且可以安装在具有减小厚度的小型终端设备上的光学成像系统。
在一个总的方面，光学成像系统包括：第一透镜，具有正屈光力和凸出的物侧面；第二透镜，具有负屈光力；第三透镜，具有屈光力；和第四透镜，具有屈光力和凹入的像侧面，其中，第一透镜至第四透镜从光学成像系统的物侧朝向成像面顺序地设置。
第二透镜可具有凹入的物侧面。
第二透镜可具有凹入的像侧面。
第三透镜可具有至少一个凸出的表面。
光学成像系统可包括设置在第一透镜和第二透镜之间的间隙保持构件。
间隙保持构件可限定位于其中央部分中的孔，且孔的短轴的长度可以是孔的长轴的长度的0.7倍或更大倍且小于1.0倍。
光学成像系统可满足0.1<L2R2/f<1.0，其中，L2R2是第二透镜的像侧面的曲率半径以及f是光学成像系统的焦距。
光学成像系统可满足-5.0<L3R2/f<5.0，其中，L3R2是第三透镜的像侧面的曲率半径以及f是光学成像系统的焦距。
光学成像系统可包括设置在第一透镜的物侧上的物侧棱镜。
光学成像系统可包括设置在第四透镜和成像面之间的像侧棱镜。
在另一个总的方面，光学成像系统包括：第一透镜，具有正屈光力和至少一个凸出的表面；第二透镜，具有负屈光力和至少一个凹入的表面；第三透镜，具有屈光力和至少一个凸出的表面；第四透镜，具有屈光力和至少一个凹入的表面；以及棱镜，设置在第一透镜的物侧上，其中，第一透镜至第四透镜从光学成像系统的物侧朝向成像面顺序地设置。
第二透镜可具有凹入的物侧面和凹入的像侧面。
第一透镜可具有凸出的物侧面和凹入的像侧面。
光学成像系统可满足11<PTTL<14，其中，PTTL是从棱镜的反射面到成像面的距离。
光学成像系统可满足1.0<DPL1<1.2，其中，DPL1是从棱镜的像侧面到第一透镜的物侧面的距离。
在另一个总的方面，光学成像系统包括：从物侧依序设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜，第一透镜至第四透镜中的至少一个透镜可具有非球面表面，其中，光学成像系统可满足以下条件表达式：4.0<f/IMG_HT<5.0，其中，f是光学成像系统的焦距，IMG_HT是成像面的对角线长度的一半。
在另一个总的方面，光学成像系统包括：第一棱镜，配置成沿与第一光轴相交的第二光轴的方向发射沿第一光轴入射的光；第一透镜，具有凸出的像侧面；第二透镜，具有凹入的像侧面；第三透镜，具有屈光力；以及第四透镜，具有凸出的物侧面，其中，第一棱镜、第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜在第二光轴的方向上依序设置，其中，第一透镜至第四透镜中的至少一个透镜可具有非球面表面，以及其中，光学成像系统可满足以下条件表达式：1.0<PTTL/f<2.0，其中，PTTL是从第一棱镜的反射面到成像面的距离，以及f是光学成像系统的焦距。
在另一个总的方面，便携式电子设备包括三个或更多个相机模块，其中，第一相机模块的光轴形成在与第二相机模块的光轴和第三相机模块的光轴不同的方向上，其中，第一相机模块包括如上所述的光学成像系统和图像传感器，以及其中，图像传感器配置成将通过第一透镜至第四透镜入射的光转换成电信号。
根据下面的具体实施方式、附图和所附权利要求，其它特征和方面将变得显而易见。
附图说明
图1是示出光学成像系统的第一示例的图示。
图2示出图1中所示的光学成像系统的像差曲线。
图3是示出光学成像系统的第二示例的图示。
图4示出图3中所示的光学成像系统的像差曲线。
图5是示出光学成像系统的第三示例的图示。
图6示出图5中所示的光学成像系统的像差曲线。
图7是示出光学成像系统的第四示例的图示。
图8示出图7中所示的光学成像系统的像差曲线。
图9是示出光学成像系统的第五示例的图示。
图10示出图9中所示的光学成像系统的像差曲线。
图11是示出光学成像系统的第六示例的图示。
图12示出图11中所示的光学成像系统的像差曲线。
图13是示出光学成像系统的第七示例的图示。
图14示出图13中所示的光学成像系统的像差曲线。
图15是示出光学成像系统的第八示例的图示。
图16示出图15中所示的光学成像系统的像差曲线。
图17是示出根据示例的第一透镜的平面图。
图18是示出设置在根据示例的光学成像系统的第一透镜和第二透镜之间的间隙保持构件的平面图。
图19、图20、图21和图22是示出根据示例的包括安装在其上的光学成像系统的便携式终端设备的后侧立面图。
在整个附图和具体实施方式中，相同的附图标记指代相同的元件。出于清楚、说明和方便的目的，附图可能未按照比例绘制，并且附图中元件的相对尺寸、比例和描绘可能被夸大。
具体实施方式
提供以下具体实施方式以帮助读者获得对本申请中所描述的方法、装置和/或系统的全面理解。然而，本申请中所描述的方法、装置和/或系统的各种改变、修改和等同对本领域的普通技术人员来说将是显而易见的。本申请中所描述的操作的序列仅仅是示例，并且除了必须以特定顺序发生的操作之外，不限于在本申请中所阐述的顺序，而是可以改变的，这对于本领域的普通技术人员将是显而易见的。此外，为了更加清楚和简洁，可省略对本领域的普通技术人员将公知的功能和构造的描述。
本申请中所描述的特征可以以不同的形式实施，而不应被理解为受限于本申请中所描述的示例。更确切地，提供本申请所描述的示例使得本公开将是透彻且完整的，并且将向本领域的普通技术人员充分传达本公开的范围。
应注意，在本申请中，相对于示例或实施方式使用措辞“可以”，例如关于示例或实施方式可以包括或实现的内容，意味着存在其中包括或实现这样的特征的至少一个示例或实施方式，而所有示例和实施方式不限于此。
在整个说明书中，当诸如层、区域或基板的元件被描述为位于另一元件“上”、“连接到”或“联接到”另一元件时，该元件可直接位于该另一元件“上”、直接“连接到”或直接“联接到”另一元件，或者可存在介于该元件与该另一元件之间的一个或多个其它元件。相反地，当元件被描述为“直接位于”另一元件“上”、“直接连接到”或“直接联接到”另一元件时，则可不存在介于该元件与该另一元件之间的其它元件。
如本申请中所使用的，措辞“和/或”包括相关联的所列项目中的任何一项以及任何两项或更多项的任何组合。
尽管在本申请中可以使用诸如“第一”、“第二”和“第三”的措辞来描述各种构件、部件、区域、层或部分，但是这些构件、部件、区域、层或部分不受这些措辞的限制。更确切地，这些措辞仅用于将一个构件、部件、区域、层或部分与另一个构件、部件、区域、层或部分区分开。因此，在不背离本申请中所描述的示例的教导的情况下，这些示例中提及的第一构件、第一部件、第一区域、第一层或第一部分也可以被称作第二构件、第二部件、第二区域、第二层或第二部分。
诸如“在……之上”、“较上”、“在……之下”和“较下”的空间相对措辞可以在本申请中为了描述便利而使用，以描述如附图中所示的一个元件相对于另一个元件的关系。除了涵盖附图中所描绘的定向之外，这些空间相对措辞旨在还涵盖设备在使用或操作中的不同的定向。例如，如果附图中的设备翻转，则描述为位于另一元件“之上”或相对于另一元件“较上”的元件将位于该另一元件“之下”或相对于该另一元件“较下”。因此，根据设备的空间定向，措辞“在……之上”涵盖“在......之上”和“在......之下”的两个定向。该设备还可以以其它方式定向(例如，旋转90度或在其它定向上)，并且本申请中使用的空间相对措辞应被相应地解释。
本申请中使用的术语仅用于描述各种示例，而不用于限制本公开。除非上下文另有明确指示，否则冠词“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式。措辞“包括”、“包含”和“具有”说明存在所述特征、数字、操作、构件、元件和/或它们的组合，但不排除一个或多个其它特征、数字、操作、构件、元件和/或它们的组合的存在或添加。
由于制造技术和/或公差，可出现附图中所示形状的变化。因此，本申请中描述的示例不限于附图中所示的具体形状，而是包括在制造期间出现的形状变化。
可以以在理解本申请的公开内容之后将显而易见的各种方式组合本申请中描述的示例的特征。此外，尽管本申请中描述的示例具有多种配置，但是在理解本申请的公开内容之后将显而易见的其它配置也是可行的。
在示例中，第一透镜表示最靠近物体(或对象)的透镜，且第四透镜表示最靠近成像面(或图像传感器)的透镜。在示例中，曲率半径、厚度、TTL(从第一透镜的物侧面到成像面的距离)、IMG_HT(成像面的对角线长度的1/2)和焦距的单位均以毫米(mm)表示。透镜的厚度、透镜之间的间隙和TTL表示在光轴上的距离。另外，在透镜形状的描述中，一个表面凸出的配置指示表面的光轴区域是凸出的，且一个表面凹入的配置指示表面的光轴区域是凹入的。因此，即使当描述透镜的一个表面凸出时，透镜的边缘可以是凹入的。类似地，即使当描述透镜的一个表面凹入时，透镜的边缘可以是凸出的。
光学成像系统包括包含多个透镜的光学系统。例如，光学成像系统的光学系统可包括具有屈光力的多个透镜。然而，光学成像系统不仅仅包括具有屈光力的透镜。例如，光学成像系统可包括用于折射入射光的棱镜和用于调节光量的光阑。光学成像系统还可包括用于阻挡红外线的红外截止滤光片。光学成像系统还可包括配置为将通过光学系统入射的对象的图像转换成电信号的图像传感器(成像设备)。光学成像系统还可包括用于调节透镜之间的距离的间隙保持构件。
多个透镜可由具有与空气的折射率不同的折射率的材料形成。例如，多个透镜可由塑料或玻璃材料形成。多个透镜中的至少一个透镜可具有非球面形状。透镜的非球面表面可由如下的等式1表示。
等式1
Figure BDA0002655315700000061
等式1中，“c”是相应透镜的曲率半径的倒数，“k”是圆锥常数，“r”是从透镜的非球面表面上的某个点到光轴的距离，“A至J”是非球面常数，“Z”(或SAG)是从透镜的非球面表面上的某个点到非球面表面的顶点在光轴方向上的距离。
光学成像系统可包括四个或更多个透镜。例如，光学成像系统可包括从物侧顺序地设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜。
第一透镜至第四透镜可在相邻的透镜之间设置有间隙。例如，第一透镜的像侧面可不与第二透镜的物侧面接触，且第二透镜的像侧面可不与第三透镜的物侧面接触。
第一透镜具有屈光力。例如，第一透镜可具有正屈光力。第一透镜的至少一个表面可以是凸出的。例如，第一透镜的物侧面和像侧面可以是凸出的。第一透镜可具有预定的折射率。例如，第一透镜可具有等于或高于1.5且等于或低于1.6的折射率。第一透镜可具有预定的焦距。例如，第一透镜的焦距可确定在3.4mm至5.0mm的范围内。
第二透镜可具有屈光力。例如，第二透镜可具有负屈光力。第二透镜的至少一个表面可以是凹入的。例如，第二透镜的物侧面和像侧面可以是凹入的。第二透镜可具有预定的折射率。例如，第二透镜可具有等于或高于1.6且等于或低于2.0的折射率。
第三透镜可具有屈光力。例如，第三透镜可具有正屈光力或负屈光力。第三透镜的一个表面可以是凸出的。例如，第三透镜的物侧面或像侧面可以是凸出的。第三透镜可具有预定的折射率。例如，第三透镜可具有比第二透镜的折射率高的折射率。
第四透镜可具有屈光力。例如，第四透镜可具有正屈光力或负屈光力。第四透镜的一个表面可以是凹入的。例如，第四透镜的像侧面可以是凹入的。第四透镜可具有预定的折射率。例如，第四透镜可具有比第三透镜的折射率低的折射率。
第一透镜至第四透镜中的一个或多个在与光轴相交的第一方向上的有效直径可具有与在与光轴相交的第二方向上的有效直径的形状不同的形状。例如，第一透镜在水平方向上的有效直径可与第一透镜在竖直方向上的有效直径不同。
光学成像系统可包括由塑料材料形成的透镜。例如，在光学成像系统中，透镜组中包括的四个或更多个透镜中的至少一个透镜可由塑料材料形成。
光学成像系统可包括非球面透镜。例如，在光学成像系统中，透镜组中包括的四个或更多个透镜中的至少一个透镜可配置为非球面透镜。
光学成像系统可包括配置为折叠或折射光路的构件。例如，光学成像系统可包括棱镜。棱镜可设置在第一透镜的物侧上。棱镜可由具有相对低的阿贝数的材料形成。例如，棱镜的材料可从具有25或更低的阿贝数的材料中选择。
光学成像系统可包括滤光片、光阑和图像传感器。
滤光片可设置在第四透镜与图像传感器之间。滤光片可通过部分地阻挡入射光的波长来提高光学成像系统的分辨率。例如，滤光片可阻挡入射光的红外波长。光阑可设置在第二透镜和第三透镜之间。
光学成像系统可包括间隙保持构件。
间隙保持构件可设置在透镜之间。例如，间隙保持构件可设置在第一透镜和第二透镜之间。可在间隙保持构件的中央部分中形成孔。孔可具有包括长轴和短轴的形状。例如，孔可具有椭圆形形状、具有圆角的矩形形状等。与孔的长轴的长度相比，孔的短轴的长度可具有0.7倍或更高倍且小于1.0倍的尺寸。
光学成像系统可满足下面的条件表达式中的一个或多个条件表达式。
条件表达式 0.1<L2R2/f<1.0
条件表达式 0.1<(L2R1+L2R2)/(L2R1-L2R2)<1.0
条件表达式 -5.0<L3R2/f<5.0
条件表达式 -10<(L3R1+L3R2)/(L3R1-L3R2)<10
条件表达式 1.0<f/f1<5.0
条件表达式 -5.0<f/f2<-1.0
条件表达式 -1.0<f/f3<3.0
条件表达式 -5.0<f/f4<5.0
条件表达式 -1.0<Nd1-Nd2<0
在条件表达式中，“L2R1”可以是第二透镜的物侧面的曲率半径，“L2R2”可以是第二透镜的像侧面的曲率半径，“L3R1”可以是第三透镜的物侧面的曲率半径，“L3R2”可以是第三透镜的像侧面的曲率半径，“f”可以是光学成像系统的焦距，“f1”是第一透镜的焦距，“f2”是第二透镜的焦距，“f3”是第三透镜的焦距，“f4”是第四透镜的焦距，“Nd1”可以是第一透镜的折射率，且“Nd2”可以是第二透镜的折射率。
此外，光学成像系统可满足下面的条件表达式中的一个或多个条件表达式。
条件表达式 4.0<f/IMG_HT<5.0
条件表达式 0.65<L1S1es/L1S1el<1.0
条件表达式 0.65<L1S2es/L1S2el<1.0
条件表达式 0.65<L2S1es/L2S1el<1.0
条件表达式 0.65<L2S2es/L2S2el<1.0
条件表达式 1.0mm<DPL1<1.2mm
条件表达式 11mm<PTTL<15mm
条件表达式 0.65<SPY2/SPX2<1.0
条件表达式 0.7<L1S1el/IMG_HT<0.9
条件表达式 0.10<L1S1el/PTTL<0.15
条件表达式 0.08<L1S1es/PTTL<0.11
条件表达式 0.09<L2S1el/PTTL<0.14
条件表达式 0.07<L2S1es/PTTL<0.10
条件表达式 0.03<AL1/(PTTL)2<0.06
条件表达式 80°<2θ<92°
条件表达式 3.0<2θ/FOV<5.0
条件表达式 1.0<BFL/2IMG_HT<1.5
条件表达式 1.0<PTTL/f<2.0
在条件表达式中，“L1S1es”可以是第一透镜的物侧面的短轴有效半径，“L1S1el”可以是第一透镜的物侧面的长轴有效半径，“L1S2es”可以是第一透镜的像侧面的短轴有效半径，“L1S2el”可以是第一透镜的像侧面的长轴有效半径，“L2S1es”可以是第二透镜的物侧面的短轴有效半径，“L2S1el”可以是第二透镜的物侧面的长轴有效半径，“L2S2es”可以是第二透镜的像侧面的短轴有效半径，“L2S2el”可以是第二透镜的像侧面的长轴有效半径，“DPL1”可以是从棱镜的像侧面到第一透镜的物侧面的距离，“PTTL”可以是从棱镜的反射面到成像面的距离，“SPY2”可以是形成在间隙保持构件中的孔在短轴方向上的长度，“SPX2”可以是形成在间隙保持构件中的孔在长轴方向上的长度，“AL1”可以是第一透镜(物侧面)的有效直径投影到成像面上的面积，“2θ”可以是由透镜的光轴的中心和透镜的有效直径的线性部分的两端形成的角度，“FOV”可以是光学成像系统的视场角，以及“BFL”可以是从最靠近成像面设置的透镜的像侧面到成像面的距离。
在下文的描述中，将描述光学成像系统的各种示例。
将参照图1和图2描述光学成像系统的第一示例。
光学成像系统100可包括棱镜P、第一透镜110、第二透镜120、第三透镜130和第四透镜140。
第一透镜110可具有正屈光力，并且可具有凸出的物侧面和凸出的像侧面。第二透镜120可具有负屈光力，并且可具有凹入的物侧面和凹入的像侧面。第三透镜130可具有正屈光力，并且可具有凸出的物侧面和凹入的像侧面。第四透镜140可具有正屈光力，并且可具有凸出的物侧面和凹入的像侧面。
光学成像系统100可包括棱镜P、滤光片150和图像传感器160。
光学成像系统100可包括作为用于折叠或折射光路的机构的棱镜P。棱镜P可将在第一光轴C1的方向上入射的光折叠到第二光轴C2的方向上。通过棱镜P折射的第二光轴C2可与第一光轴C1几乎垂直。棱镜P可设置在第一透镜110的物侧上。如上设置的棱镜P可将从物体(对象)反射的光折射至图像传感器160。
滤光片150可设置在图像传感器160的前方并且可阻挡入射光中包括的红外线等。图像传感器160可包括多个光学传感器。图像传感器160可配置为将光学信号转换为电信号。
表1列出了光学成像系统100的透镜的特性，以及表2列出了光学成像系统100的非球面值。图2示出光学成像系统100的像差曲线。
表1
Figure BDA0002655315700000111
表2
面编号 4 5 6 7 8 9 10 11
K -1.77E-01 3.53E+01 5.06E+01 2.95E-01 1.95E+01 3.13E+01 -1.91E+00 1.97E+00
A 8.25E-04 1.27E-02 -3.85E-02 -7.33E-02 3.11E-02 1.91E-02 -2.30E-02 -4.77E-02
B -1.28E-03 -3.92E-03 2.52E-02 4.57E-02 -2.67E-02 -4.47E-03 5.09E-03 -6.00E-03
C 2.18E-03 -6.50E-03 -3.05E-03 -1.21E-02 2.69E-02 -6.41E-03 -8.91E-04 1.32E-02
D -3.25E-03 1.88E-02 3.11E-04 7.20E-03 -1.51E-02 1.83E-02 4.56E-03 -2.11E-02
E 2.21E-03 -1.85E-02 6.92E-04 -2.18E-03 1.85E-03 -9.51E-03 -5.12E-03 1.58E-02
F -7.47E-04 1.27E-02 -3.71E-04 2.82E-03 0 -8.56E-03 1.76E-03 -4.42E-03
G 8.08E-05 -6.17E-03 -1.80E-04 -6.57E-03 0 6.59E-03 3.33E-04 2.49E-12
H 1.58E-05 1.62E-03 -4.14E-05 2.79E-03 0 2.47E-15 0.00E+00 -2.12E-15
J -3.64E-06 -1.64E-04 4.13E-05 9.37E-14 0 1.22E-15 0.00E+00 1.89E-15
将参照图3和图4描述光学成像系统的第二示例。
光学成像系统200可包括棱镜P、第一透镜210、第二透镜220、第三透镜230和第四透镜240。
第一透镜210可具有正屈光力，并且可具有凸出的物侧面和凸出的像侧面。第二透镜220可具有负屈光力，并且可具有凹入的物侧面和凹入的像侧面。第三透镜230可具有正屈光力，并且可具有凸出的物侧面和凸出的像侧面。第四透镜240可具有负屈光力，并且可具有凸出的物侧面和凹入的像侧面。
光学成像系统200可包括棱镜P、滤光片250和图像传感器260。
光学成像系统200可包括作为用于折叠或折射光路的机构的棱镜P。棱镜P可将在第一光轴C1的方向上入射的光折叠到第二光轴C2的方向上。通过棱镜P折射的第二光轴C2可与第一光轴C1几乎垂直。棱镜P可设置在第一透镜210的物侧上。如上设置的棱镜P可将从物体(对象)反射的光折射至图像传感器260。
滤光片250可设置在图像传感器260的前方并且可阻挡入射光中包括的红外线等。图像传感器260可包括多个光学传感器。图像传感器260可配置为将光学信号转换为电信号。
表3列出了光学成像系统200的透镜的特性，以及表4列出了光学成像系统200的非球面值。图4示出光学成像系统200的像差曲线。
表3
Figure BDA0002655315700000121
表4
面编号 4 5 6 7 8 9 10 11
K -1.28E-01 3.07E+01 -1.69E+01 8.33E-02 3.97E+01 9.10E+01 5.09E-01 2.71E+00
A 1.23E-03 1.36E-02 -4.32E-02 -8.54E-02 1.03E-03 1.99E-02 -1.65E-02 -3.05E-02
B -9.08E-04 -3.22E-03 2.45E-02 5.41E-02 -8.08E-03 -2.22E-03 -6.41E-03 -7.01E-03
C 2.18E-03 -6.90E-03 -2.47E-03 -8.48E-03 2.64E-02 -2.72E-03 8.32E-03 1.62E-02
D -3.25E-03 1.88E-02 2.50E-04 5.01E-03 -1.54E-02 2.12E-02 3.36E-03 -2.14E-02
E 2.22E-03 -1.85E-02 5.28E-04 -8.14E-04 3.28E-03 -9.48E-03 -5.13E-03 1.58E-02
F -7.45E-04 1.28E-02 -4.00E-04 2.82E-03 0 -8.56E-03 1.76E-03 -4.42E-03
G 8.07E-05 -6.17E-03 -1.43E-04 -6.57E-03 0 6.59E-03 3.33E-04 2.49E-12
H 1.56E-05 1.61E-03 -3.27E-05 2.79E-03 0 2.77E-15 0 -2.10E-15
J -3.62E-06 -1.64E-04 3.78E-05 9.37E-14 0 1.25E-15 0 1.92E-15
将参照图5和图6描述光学成像系统的第三示例。
光学成像系统300可包括棱镜P、第一透镜310、第二透镜320、第三透镜330和第四透镜340。
第一透镜310可具有正屈光力，并且可具有凸出的物侧面和凸出的像侧面。第二透镜320可具有负屈光力，并且可具有凹入的物侧面和凹入的像侧面。第三透镜330可具有正屈光力，并且可具有凸出的物侧面和凸出的像侧面。第四透镜340可具有负屈光力，并且可具有凸出的物侧面和凹入的像侧面。
光学成像系统300可包括棱镜P、滤光片350和图像传感器360。
光学成像系统300可包括作为用于折叠或折射光路的机构的棱镜P。棱镜P可将在第一光轴C1的方向上入射的光折叠到第二光轴C2的方向上。通过棱镜P折射的第二光轴C2可与第一光轴C1几乎垂直。棱镜P可设置在第一透镜310的物侧上。如上设置的棱镜P可将从物体(对象)反射的光折射至图像传感器360。
滤光片350可设置在图像传感器360的前方并且可阻挡入射光中包括的红外线等。图像传感器360可包括多个光学传感器。图像传感器360可配置为将光学信号转换为电信号。
表5列出了光学成像系统300的透镜的特性，以及表6列出了光学成像系统300的非球面值。图6示出光学成像系统300的像差曲线。
表5
Figure BDA0002655315700000131
表6
Figure BDA0002655315700000132
Figure BDA0002655315700000141
参照图7和图8描述光学成像系统的第四示例。
光学成像系统400可包括棱镜P、第一透镜410、第二透镜420、第三透镜430和第四透镜440。
第一透镜410可具有正屈光力，并且可具有凸出的物侧面和凸出的像侧面。第二透镜420可具有负屈光力，并且可具有凹入的物侧面和凹入的像侧面。第三透镜430可具有正屈光力，并且可具有凹入的物侧面和凸出的像侧面。第四透镜440可具有负屈光力，并且可具有凸出的物侧面和凹入的像侧面。
光学成像系统400包括棱镜P、滤光片450和图像传感器460。
光学成像系统400可包括作为用于折叠或折射光路的机构的棱镜P。棱镜P可将在第一光轴C1的方向上入射的光折叠到第二光轴C2的方向上。通过棱镜P折射的第二光轴C2可与第一光轴C1几乎垂直。棱镜P可设置在第一透镜410的物侧上。如上设置的棱镜P可将从物体(对象)反射的光折射至图像传感器460。
滤光片450可设置在图像传感器460的前方并且可阻挡入射光中包括的红外线等。图像传感器460可包括多个光学传感器。图像传感器460可配置为将光学信号转换为电信号。
表7列出了光学成像系统400的透镜的特性，以及表8列出了光学成像系统400的非球面值。图8示出光学成像系统400的像差曲线。
表7
Figure BDA0002655315700000142
Figure BDA0002655315700000151
表8
面编号 4 5 6 7 8 9 10 11
K -9.02E-02 3.15E+01 -9.90E+01 1.87E-01 9.90E+01 2.02E+00 -6.30E+01 1.22E+00
A 1.98E-03 1.46E-02 -4.42E-02 -8.36E-02 -9.10E-04 2.17E-02 -1.98E-02 -3.85E-02
B -8.07E-04 -2.89E-03 2.42E-02 5.82E-02 1.59E-03 -4.88E-03 -1.20E-02 -2.55E-03
C 2.19E-03 -7.04E-03 -2.20E-03 -9.18E-03 2.78E-02 -5.05E-03 5.07E-03 1.52E-02
D -3.24E-03 1.87E-02 2.69E-04 5.94E-03 -1.72E-02 2.38E-02 7.11E-03 -2.13E-02
E 2.22E-03 -1.85E-02 4.62E-04 -3.98E-04 5.23E-03 -9.48E-03 -5.13E-03 1.58E-02
F -7.45E-04 1.28E-02 -4.33E-04 2.82E-03 0 -8.56E-03 1.76E-03 -4.42E-03
G 8.05E-05 -6.16E-03 -1.43E-04 -6.57E-03 0 6.59E-03 3.33E-04 2.48E-12
H 1.55E-05 1.61E-03 -2.53E-05 2.79E-03 0 1.99E-15 0 -2.92E-15
J -3.59E-06 -1.64E-04 3.86E-05 9.36E-14 0 1.11E-15 0 1.77E-15
将参照图9和图10描述光学成像系统的第五示例。
光学成像系统500可包括棱镜P、第一透镜510、第二透镜520、第三透镜530和第四透镜540。
第一透镜510可具有正屈光力，并且可具有凸出的物侧面和凸出的像侧面。第二透镜520可具有负屈光力，并且可具有凹入的物侧面和凹入的像侧面。第三透镜530可具有正屈光力，并且可具有凹入的物侧面和凸出的像侧面。第四透镜540可具有负屈光力，并且可具有凹入的物侧面和凹入的像侧面。
光学成像系统500可包括棱镜P、滤光片550和图像传感器560。
光学成像系统500可包括作为用于折叠或折射光路的机构的棱镜P。棱镜P可将在第一光轴C1的方向上入射的光折叠到第二光轴C2的方向上。通过棱镜P折射的第二光轴C2可与第一光轴C1几乎垂直。棱镜P可设置在第一透镜510的物侧上。如上设置的棱镜P可将从物体(对象)反射的光折射至图像传感器560。
滤光片550可设置在图像传感器560的前方并且可阻挡入射光中包括的红外线等。图像传感器560可包括多个光学传感器。图像传感器560可配置为将光学信号转换为电信号。
表9列出了光学成像系统500的透镜的特性，以及表10列出了光学成像系统500的非球面值。图10示出光学成像系统500的像差曲线。
表9
Figure BDA0002655315700000161
表10
面编号 4 5 6 7 8 9 10 11
K -7.01E-02 3.17E+01 -9.90E+01 2.41E-01 1.58E+01 1.29E+00 2.80E+01 9.09E-02
A 2.41E-03 1.45E-02 -4.43E-02 -8.39E-02 -7.91E-03 2.84E-02 -2.69E-02 -4.16E-02
B -7.18E-04 -2.67E-03 2.39E-02 5.98E-02 9.71E-03 -7.15E-03 -1.59E-02 9.08E-04
C 2.15E-03 -7.14E-03 -2.00E-03 -1.09E-02 2.76E-02 -3.68E-03 1.99E-03 1.32E-02
D -3.24E-03 1.87E-02 3.62E-04 5.46E-03 -1.94E-02 2.27E-02 8.55E-03 -2.08E-02
E 2.22E-03 -1.85E-02 4.64E-04 1.12E-03 6.66E-03 -9.48E-03 -5.13E-03 1.58E-02
F -7.45E-04 1.28E-02 -4.46E-04 2.82E-03 0 -8.56E-03 1.76E-03 -4.42E-03
G 8.04E-05 -6.16E-03 -1.50E-04 -6.57E-03 0 6.59E-03 3.33E-04 2.48E-12
H 1.54E-05 1.62E-03 -2.55E-05 2.79E-03 0 1.81E-15 0 -2.93E-15
J -3.60E-06 -1.63E-04 4.07E-05 9.36E-14 0 1.09E-15 0 1.76E-15
将参照图11和图12描述光学成像系统的第六示例。
光学成像系统600可包括棱镜P、第一透镜610、第二透镜620、第三透镜630和第四透镜640。
第一透镜610可具有正屈光力，并且可具有凸出的物侧面和凸出的像侧面。第二透镜620可具有负屈光力，并且可具有凹入的物侧面和凹入的像侧面。第三透镜630可具有正屈光力，并且可具有凸出的物侧面和凸出的像侧面。第四透镜640可具有正屈光力，并且可具有凸出的物侧面和凹入的像侧面。
光学成像系统600可包括棱镜P、滤光片650和图像传感器660。
光学成像系统600可包括作为用于折叠或折射光路的机构的棱镜P。棱镜P可将在第一光轴C1的方向上入射的光折叠到第二光轴C2的方向上。通过棱镜P折射的第二光轴C2可与第一光轴C1几乎垂直。棱镜P可设置在第一透镜610的物侧上。如上设置的棱镜P可将从物体(对象)反射的光折射至图像传感器660。
滤光片650可设置在图像传感器660的前方并且可阻挡入射光中包括的红外线等。图像传感器660可包括多个光学传感器。图像传感器660可配置为将光学信号转换为电信号。
表11列出了光学成像系统600的透镜的特性，以及表12列出了光学成像系统600的非球面值。图12示出光学成像系统600的像差曲线。
表11
Figure BDA0002655315700000171
表12
面编号 4 5 6 7 8 9 10 11
K 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00
A 1.15E-03 1.80E-02 -1.14E-02 -6.40E-02 2.64E-02 -2.06E-02 -1.25E-01 -6.87E-02
B -1.43E-04 -3.31E-03 1.75E-02 3.66E-02 -2.66E-02 -6.54E-03 -1.10E-02 -3.26E-02
C 1.36E-03 8.52E-04 -3.01E-03 -8.99E-03 7.11E-03 -8.22E-03 -6.19E-03 3.18E-02
D -1.60E-03 6.83E-04 -8.68E-04 -1.67E-03 -3.65E-03 8.05E-03 1.41E-02 -1.13E-02
E 9.08E-04 -5.05E-06 1.87E-04 -1.71E-03 2.89E-04 -2.00E-03 -4.63E-03 1.41E-03
F -2.46E-04 -3.03E-04 -3.58E-06 1.55E-03 0 0 0 0
G 2.60E-05 8.39E-05 1.61E-05 -3.18E-04 0 0 0 0
H 0 0 0 0 0 0 0 0
J 0 0 0 0 0 0 0 0
将参照图13和图14描述光学成像系统的第七示例。
光学成像系统700可包括棱镜P、第一透镜710、第二透镜720、第三透镜730和第四透镜740。
第一透镜710可具有正屈光力，并且可具有凸出的物侧面和凸出的像侧面。第二透镜720可具有负屈光力，并且可具有凹入的物侧面和凹入的像侧面。第三透镜730可具有负屈光力，并且可具有凹入的物侧面和凸出的像侧面。第四透镜740可具有正屈光力，并且可具有凸出的物侧面和凹入的像侧面。
光学成像系统700可包括棱镜P、滤光片750和图像传感器760。
光学成像系统700可包括作为用于折叠或折射光路的机构的棱镜P。棱镜P可将在第一光轴C1的方向上入射的光折叠到第二光轴C2的方向上。通过棱镜P折射的第二光轴C2可与第一光轴C1几乎垂直。棱镜P可设置在第一透镜710的物侧上。棱镜P可将从物体(对象)反射的光折射至图像传感器760。
滤光片750可设置在图像传感器760的前方并且可阻挡入射光中包括的红外线等。图像传感器760可包括多个光学传感器。图像传感器760可配置为将光学信号转换为电信号。
表13列出了光学成像系统700的透镜的特性，以及表14列出了光学成像系统700的非球面值。图14是光学成像系统700的像差曲线。
表13
面编号 标记 曲率半径 厚度/间隙 焦距 折射率 阿贝数
1 棱镜 无穷大 1.5440 1.63490 23.90000
2 无穷大 1.5440 1.63490 23.90000
3 无穷大 1.1194
4* 第一透镜 3.0000 1.4000 4.3547 1.53500 56.00000
5* -8.8982 0.1481
6* 第二透镜 -250.000 0.6926 -4.2453 1.61500 25.90000
7* 2.6655 0.3965
8 第三透镜 -6.9257 0.9734 -51.3113 1.67140 19.20000
9* -9.1355 0.0400
10* 第四透镜 2.1000 0.7968 13.1062 1.61500 25.90000
11* 2.4196 4.0062
12* 滤光片 无穷大 0.2100 1.54410 56.00000
13* 无穷大 1.1600
14 成像面 无穷大 -0.0030
表14
Figure BDA0002655315700000181
Figure BDA0002655315700000191
将参照图15和图16描述光学成像系统的第八示例。
光学成像系统800可包括第一棱镜P1、第一透镜810、第二透镜820、第三透镜830和第四透镜840。
第一透镜810可具有正屈光力，并且可具有凸出的物侧面和凸出的像侧面。第二透镜820可具有负屈光力，并且可具有凹入的物侧面和凹入的像侧面。第三透镜830可具有正屈光力，并且可具有凸出的物侧面和凸出的像侧面。第四透镜840可具有正屈光力，并且可具有凸出的物侧面和凹入的像侧面。
光学成像系统800可包括第一棱镜P1、滤光片850、第二棱镜P2和图像传感器860。
光学成像系统800可包括作为用于折叠或折射光路的机构的第一棱镜P1。第一棱镜P1可将在第一光轴C1的方向上入射的光折叠到第二光轴C2的方向上。通过第一棱镜P1折射的第二光轴C2可与第一光轴C1几乎垂直。第一棱镜P1可设置在第一透镜810的物侧上。第一棱镜P1可将从物体(对象)反射的光折射至第二棱镜P2。第二棱镜P2可将入射光折射至图像传感器860。
滤光片850可设置在图像传感器860的前方并且可阻挡入射光中包括的红外线等。图像传感器860可包括多个光学传感器。图像传感器860可配置为将光学信号转换为电信号。
表15列出了光学成像系统800的透镜的特性，以及表16列出了光学成像系统800的非球面值。图16是光学成像系统800的像差曲线。
表15
Figure BDA0002655315700000192
Figure BDA0002655315700000201
表16
面编号 4 5 6 7 8 9 10 11
K 0 0 0 0 0 0 0 0
A 1.152E-03 1.800E-02 -1.140E-02 -6.400E-02 2.640E-02 -2.060E-02 -1.250E-01 -6.870E-02
B -1.430E-04 -3.310E-03 1.750E-02 3.660E-02 -2.660E-02 -6.540E-03 -1.100E-02 -3.260E-02
C 1.364E-03 8.520E-04 -3.006E-03 -8.991E-03 7.106E-03 -8.224E-03 -6.192E-03 3.180E-02
D -1.596E-03 6.826E-04 -8.678E-04 -1.666E-03 -3.650E-03 8.051E-03 1.406E-02 -1.133E-02
E 9.084E-04 -5.050E-06 1.867E-04 -1.713E-03 2.892E-04 -2.003E-03 -4.630E-03 1.413E-03
F -2.456E-04 -3.032E-04 -3.580E-06 1.548E-03 0 0 0 0
G 2.600E-05 8.390E-05 1.610E-05 -3.180E-04 0 0 0 0
H 0 0 0 0 0 0 0 0
J 0 0 0 0 0 0 0 0
表17列出了第一示例至第七示例的光学成像系统的光学性能。
表17
示例 f f-数 IMG_HT FOV 2θ AL1 BFL TTL PTTL
1 9.70 2.80 2.04 23.48 91.15 7.285 5.285 9.760 12.510
2 9.70 2.80 2.04 23.34 91.15 7.285 4.789 9.568 12.318
3 9.70 2.80 2.04 23.32 91.15 7.285 4.756 9.520 12.271
4 9.71 2.80 2.04 23.30 91.15 7.285 4.710 9.500 12.251
5 9.71 2.80 2.04 23.36 91.15 7.285 4.645 9.500 12.251
6 9.66 2.80 2.04 23.28 91.15 7.371 5.683 9.569 12.233
7 9.50 2.80 2.04 23.66 91.15 7.371 5.373 9.821 12.484
表18列出了每个示例的透镜的长轴有效半径(mm)，以及图19列出了每个示例的透镜的短轴有效半径(mm)。
表18
示例 L1S1el L1S2el L2S1el L2S2el L3S1el L3S2el L4S1el L4S2el
1 1.690 1.494 1.433 1.168 1.200 1.042 1.020 1.037
2 1.690 1.470 1.411 1.141 1.200 1.050 1.020 1.081
3 1.690 1.470 1.412 1.142 1.200 1.054 1.020 1.075
4 1.690 1.472 1.413 1.149 1.200 1.061 1.020 1.125
5 1.690 1.487 1.427 1.172 1.200 1.087 1.020 1.150
6 1.700 1.533 1.488 1.251 1.221 1.246 1.205 1.200
7 1.700 1.553 1.473 1.270 1.241 1.259 1.220 1.200
表19
示例 L1S1es L1S2es L2S1es L2S2es L3S1es L3S2es L4S1es L4S2es
1 1.183 1.046 1.003 0.818 0.840 0.730 0.714 0.726
2 1.183 1.029 0.988 0.799 0.840 0.735 0.714 0.756
3 1.183 1.029 0.988 0.800 0.840 0.738 0.714 0.753
4 1.183 1.031 0.989 0.805 0.840 0.743 0.714 0.787
5 1.183 1.041 0.999 0.821 0.840 0.761 0.714 0.805
6 1.190 1.073 1.042 0.876 0.854 0.872 0.843 0.840
7 1.190 1.087 1.031 0.889 0.869 0.881 0.854 0.840
表20至表22列出了第一示例至第七示例的光学成像系统的条件表达式的值。如表20至表22中所示，第一示例至第七示例的光学成像系统可满足前述条件表达式。
表20
Figure BDA0002655315700000211
表21
Figure BDA0002655315700000212
表22
Figure BDA0002655315700000213
Figure BDA0002655315700000221
示例的光学成像系统可包括透镜和图17和图18中所示的间隙保持构件。图17仅示出了第一透镜的配置，但是第二透镜至第四透镜也可如图17中所示的示例中那样配置。
第一透镜L1在与光轴相交的第一方向和第二方向上的长度可配置为彼此不同。例如，第一透镜L1在第一方向上的有效半径(L1S1el；在下文中称为长轴有效半径)可大于在第二方向上的有效半径(L1S1es在下文中称为短轴有效半径)。第一透镜L1的一个表面可配置为线性的。例如，如图17中所示，第一透镜L1的平行于长轴有效半径的两个侧表面可配置为线性的。第一透镜L1的线性部分的尺寸的范围可限制为预定的尺寸。例如，由第一透镜L1的光轴中心C2与线性部分的两端形成的角度2θ可选自80度至92度的范围。
如图18所示，间隙保持构件SP可配置为接近矩形。例如，间隙保持构件SP在第一方向上的长度SPX1可大于在第二方向上的长度SPY1。间隙保持构件SP的孔可具有透镜的有效直径的形状、与有效直径的形状相同或相似的形状。如图18所示，示例性实施方式中的间隙保持构件SP的孔可通过彼此平行的一对直线和一对曲线形成。间隙保持构件SP的孔在第一方向上的长度SPX2可大于在第二方向上的长度SPY2。
示例中的光学成像系统20可安装在小型终端设备上。例如，如图19至图22所示，前述示例中描述的光学成像系统中的一个或多个可安装在小型终端设备10的后表面或前表面上。
小型终端设备10可包括多个光学成像系统20、30、40和50。作为示例，如图19所示，小型终端设备10可包括用于对长距离处的物体进行成像的光学成像系统20和用于对短距离处的物体进行成像的光学成像系统30。作为另一示例，如图20所示，小型终端设备10可包括用于对长距离中的物体进行成像的光学成像系统20和用于对短距离中的物体进行成像的光学成像系统30和光学成像系统40。作为另一示例，小型终端设备10可包括用于对长距离中的物体进行成像的光学成像系统20和具有不同焦距的光学成像系统30、光学成像系统40和光学成像系统50。
在示例性实施方式中，光学成像系统20可具有最窄的视角和最长的焦距，光学成像系统30可具有最宽的视角和最短的焦距，以及光学成像系统40和光学成像系统50可具有比光学成像系统20宽且比光学成像系统30窄的视角。
如图19至图22中所示，光学成像系统20、光学成像系统30、光学成像系统40和光学成像系统50的布置形式可以改变。
根据上述示例，可以实现可具有相对长的焦距且可安装在小型终端设备上的光学成像系统。
虽然本公开包括特定示例，但是在理解本申请的公开之后将显而易见的是，在不背离权利要求及其等同的精神和范围的情况下可在这些示例中做出形式和细节上的各种改变。本文描述的示例应仅以描述性的意义进行理解，而不是出于限制的目的。每个示例中的特征和方面的描述应理解为可应用于其它示例中的类似特征或方面。如果所描述的技术以不同的顺序执行和/或如果所描述的系统、架构、设备或电路中的组件以不同方式组合和/或由其它组件或它们的等同替换或补充，则仍可实现适宜的结果。因此，本公开的范围不由具体实施方式限定，而是由权利要求及其等同限定，且权利要求及其等同的范围内的所有改变应理解为包括在本公开中。

Claims (14)

1.光学成像系统，包括：
从物侧依序设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜，所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜和所述第四透镜中的至少一个透镜具有非球面表面，
其中，所述第一透镜具有正屈光力，并且具有凸出的物侧面和凸出的像侧面，所述第二透镜具有负屈光力，并且具有凹入的物侧面和凹入的像侧面，
其中，所述光学成像系统满足以下条件表达式：
4.0<f/IMG_HT<5.0
0.7<L1S1el/IMG_HT<0.9
其中，f是所述光学成像系统的焦距，IMG_HT是成像面的对角线长度的一半，以及L1S1el为所述第一透镜的物侧面的长轴有效半径，以及
其中，所述光学成像系统包括总共四个透镜。
2.根据权利要求1所述的光学成像系统，其中，所述光学成像系统满足以下条件表达式：
0.10<L2R2/f<1.0
其中，L2R2是所述第二透镜的像侧面的曲率半径。
3.根据权利要求1所述的光学成像系统，其中，所述光学成像系统满足以下条件表达式：
0.10<(L2R1+L2R2)/(L2R1-L2R2)<1.0
其中，L2R1是所述第二透镜的物侧面的曲率半径，以及L2R2是所述第二透镜的像侧面的曲率半径。
4.根据权利要求1所述的光学成像系统，其中，所述光学成像系统满足以下条件表达式中的一个或多个：
1.0<f/f1<5.0
-5.0<f/f2<-1.0
-1.0<f/f3<3.0
-5.0<f/f4<5.0
其中，f1是所述第一透镜的焦距，f2是所述第二透镜的焦距，f3是所述第三透镜的焦距，以及f4是所述第四透镜的焦距。
5.根据权利要求1所述的光学成像系统，还包括：
第一棱镜，设置在所述第一透镜的物侧。
6.根据权利要求5所述的光学成像系统，其中，从所述第一棱镜的反射面到所述成像面的距离PTTL大于11mm并且小于15mm。
7.根据权利要求5所述的光学成像系统，其中，从所述第一棱镜的像侧面到所述第一透镜的物侧面的距离DPL1大于1.0mm且小于1.2mm。
8.根据权利要求5所述的光学成像系统，其中，所述光学成像系统满足以下条件表达式：
1.0<PTTL/f<2.0
其中，PTTL是从所述第一棱镜的反射面到所述成像面的距离。
9.根据权利要求5所述的光学成像系统，还包括：
第二棱镜，设置在所述第四透镜和所述成像面之间。
10.根据权利要求1所述的光学成像系统，其中，所述光学成像系统满足以下条件表达式：
-5.0<L3R2/f<5.0
其中，L3R2为所述第三透镜的像侧面的曲率半径。
11.根据权利要求1所述的光学成像系统，其中，所述光学成像系统满足以下条件表达式：
-10<(L3R1+L3R2)/(L3R1-L3R2)<10
其中，L3R1为所述第三透镜的物侧面的曲率半径，以及L3R2为所述第三透镜的像侧面的曲率半径。
12.根据权利要求5所述的光学成像系统，其中，所述光学成像系统满足以下条件表达式：
0.03<AL1/(PTTL)2<0.06
其中，AL1为所述第一透镜在物侧面上的有效直径投影到所述成像面上的面积，以及PTTL为从所述第一棱镜的反射面到所述成像面的距离。
13.便携式电子设备，包括：
三个或更多个相机模块，其中，第一相机模块的光轴形成在与第二相机模块的光轴和第三相机模块的光轴不同的方向上，
其中，所述第一相机模块包括根据权利要求1所述的光学成像系统和图像传感器，以及
其中，所述图像传感器配置成将通过所述第一透镜至所述第四透镜入射的光转换成电信号。
14.根据权利要求13所述的便携式电子设备，其中，所述第一相机模块包括最窄的视角和最长的焦距，所述第三相机模块包括最宽的视角和最短的焦距，以及所述第二相机模块包括比所述第一相机模块的视角宽且比所述第三相机模块的视角窄的视角。
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