CN115128765A - 光学成像系统 - Google Patents

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Abstract

一种光学成像系统，包括从物侧依次设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜和第七透镜。光学成像系统满足|Pnu|[10‑6℃‑1mm‑1]≤30，其中，Pnu是∑Pnui，其中，i＝1、2、...、7，Pnui是1/(vti·fi)，vti是[DTni/(ni‑1)‑CTEi]‑1，fi是第i透镜的有效焦距，ni是第i透镜的折射率，DTni是第i透镜的折射率根据温度的变化的速率(dni/dT)，以及CTEi是第i透镜的热膨胀系数。

Description

光学成像系统
相关申请的交叉引用
本申请要求于2021年3月26日提交至韩国知识产权局的第10-2021-0039790号韩国专利申请的优先权的权益，上述韩国专利申请的全部公开内容通过引用出于所有目的并入本文。
技术领域
下面的描述涉及一种光学成像系统，并且更具体地，涉及一种应用于安装在车辆上的相机的光学成像系统。
背景技术
随着装备有诸如车道保持或自主驾驶的图像处理功能的车辆的数量的增加，对可支持这些功能的监测相机和感测相机的需求也在增加。随着所需相机数量的增加，对可为精确图像处理提供更高分辨率的相机的需求也在增加，因此出现了开发适于大规模生产的高清晰度精密透镜的需求。
以安装在车辆上的相机透镜为例，主要使用由玻璃形成的透镜，因为即使在相当大的温度范围内也应该保持分辨率。玻璃透镜相对昂贵，因此在大规模生产和经济方面是不利的。塑料透镜的使用有利于大规模生产，并且可有效地降低透镜的成本。
然而，与玻璃相比，由于塑料具有如下特性：根据温度变化，折射率或体积变化相对较大，因此难以在不同环境中提供适当水平的分辨率。例如，根据温度变化，塑料具有比玻璃的折射率变化高约100倍的折射率变化和比玻璃的热膨胀系数高约10倍的热膨胀系数，因此，由温度变化引起的散焦量较大并且难以在相对宽的温度范围内保持聚焦。
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。本发明内容部分不旨在确认所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于帮助确定所要求保护的主题的范围。
示例提供了一种光学成像系统，该光学成像系统即使在相对宽的温度范围内也具有高质量分辨率。具体地，示例提供了一种光学成像系统，其中即使在宽的温度范围内BFL变化也是显著较低的，并且因此焦距可保持在预定水平。
在一个总的方面，一种光学成像系统包括从物侧依次设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜和第七透镜。该光学成像系统满足|Pnu|≤30，其中，Pnu是∑Pnui，其中，i＝1、2、...、7，Pnui是1/(vti*fi)，vti是[DTni/(ni-1)-CTEi]-1，fi是第i透镜的有效焦距，ni是第i透镜的折射率，DTni是第i透镜的折射率根据温度的变化速率(dni/dT)，以及CTEi是第i透镜的热膨胀系数。
光学成像系统可满足0.4≤f/f3，其中，f是光学成像系统的有效焦距，以及f3是第三透镜的有效焦距。
光学成像系统可包括设置在第二透镜与第三透镜之间的孔径光阑。
光学成像系统可满足|Pnu3/Pnu|<0.2。
第三透镜可由玻璃组成，以及第二透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜和第七透镜可由塑料组成。
光学成像系统可满足-2.0<∑1/(DTni·fi)[104℃ mm-1]<20.0，其中，i＝1、2、...、7。
光学成像系统可满足0.2<DTnF/DTnR<0.6，其中，DTnF是第一透镜和第二透镜的DTn值的和∑DTni(i＝1、2)，以及DTnR是第三透镜至第七透镜的DTn值的和∑DTni(i＝3、4、...、7)。
光学成像系统可满足-620<DTnT[10-6℃-1]<-450，其中，DTnT是第一透镜至第七透镜的DTn值的和∑DTni(i＝1、2、...、7)。
光学成像系统可满足-220<DTnF[10-6℃-1]<-100，其中，DTnF是第一透镜和第二透镜的DTn值的和∑DTni(i＝1、2)。
光学成像系统可满足-400<DTnR[10-6℃-1]<-300，其中，DTnR是第三透镜至第七透镜的DTn值的和∑DTni(i＝3、4、...、7)。
第七透镜的物侧面可以是凸出的，以及第七透镜的像侧面可以是凹入的。
第一透镜可具有负屈光力，第三透镜可具有正屈光力，第四透镜可具有正屈光力，第五透镜可具有负屈光力，第六透镜可具有正屈光力。
根据所附权利要求、附图和下面的具体实施方式，其它特征和方面将变得显而易见。
附图说明
图1是示出根据第一示例的光学成像系统的图。
图2是示出根据第一示例的光学成像系统的像差的曲线图。
图3是示出根据第一示例的、根据光学成像系统的视场的解析力的曲线图。
图4是示出根据第一示例的光学成像系统中BFL根据温度的变化的曲线图。
图5是示出根据第二示例的光学成像系统的图。
图6是示出根据第二示例的光学成像系统的像差的曲线图。
图7是示出根据第二示例的、根据光学成像系统的视场的解析力的曲线图。
图8是示出根据第二示例的光学成像系统中BFL根据温度的变化的曲线图。
图9是示出根据第三示例的光学成像系统的图。
图10是示出根据第三示例的光学成像系统的像差的曲线图。
图11是示出根据第三示例的、根据光学成像系统的视场的解析力的曲线图。
图12是示出根据第三示例的光学成像系统中BFL根据温度的变化的曲线图。
图13是示出根据第四示例的光学成像系统的图。
图14是示出根据第四示例的光学成像系统的像差的曲线图。
图15是示出根据第四示例的、根据光学成像系统的视场的解析力的曲线图。
图16是示出根据第四示例的光学成像系统中BFL根据温度的变化的曲线图。
图17是示出根据第五示例的光学成像系统的图。
图18是示出根据第五示例的光学成像系统的像差的曲线图。
图19是示出根据第五示例的、根据光学成像系统的视场的解析力的曲线图。
图20是示出根据第五示例的光学成像系统中BFL根据温度的变化的曲线图。
图21是示出根据第六示例的光学成像系统的图。
图22是示出根据第六示例的光学成像系统的像差的曲线图。
图23是示出根据第六示例的、根据光学成像系统的视场的解析力的曲线图。
图24是示出根据第六示例的光学成像系统中BFL根据温度的变化的曲线图。
图25是示出根据第七示例的光学成像系统的图。
图26是示出根据第七示例的光学成像系统的像差的曲线图。
图27是示出根据第七示例的、根据光学成像系统的视场的解析力的曲线图。
图28是示出根据第七示例的光学成像系统中BFL根据温度的变化的曲线图。
在所有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文中所描述的方法、设备和/或系统的全面理解。然而，本文中所描述的方法、设备和/或系统的各种改变、修改和等同对本领域普通技术人员来说将是显而易见的。除了必须以特定顺序发生的操作之外，本文中所描述的操作的顺序仅仅是示例，并且不限于在本文中所阐述的顺序，而是可以做出对本领域普通技术人员来说将是显而易见的改变。此外，为了更加清楚和简洁，可能省略对本领域普通技术人员来说公知的功能和结构的描述。
本文中所描述的特征可以以不同的形式实施，而不应被理解为限于本文中所描述的示例。相反，已经提供了本文描述的示例，使得本公开将是彻底和完整的，并且将本公开的范围完全传达给本领域普通技术人员。
在本文中，应注意，关于实施方式或示例使用措辞“可以”(例如，关于实施方式或示例可包括或实现什么)意味着存在其中包括或实现这种特征的至少一个实施方式或示例，而所有实施方式和示例不限于此。
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个元件“上”、“连接到”或“联接到”另一个元件时，该元件可直接位于另一个元件“上”、直接“连接到”或直接“联接到”另一个元件，或者可存在介于该元件与该另一个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”另一个元件“上”、“直接连接到”或“直接联接到”另一个元件时，则不存在介于该元件与该另一个元件之间的其它元件。
如本文中所使用的，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。
尽管在本文中可以使用诸如“第一”、“第二”和“第三”的措辞来描述各种构件、组件、区域、层或部分，但是这些构件、组件、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、组件、区域、层或部分与另一个构件、组件、区域、层或部分区分开。因此，在不背离本文中所描述示例的教导的情况下，示例中提及的第一构件、第一组件、第一区域、第一层或第一部分也可以被称作第二构件、第二组件、第二区域、第二层或第二部分。
诸如“上方”、“较上”、“下方”和“较下”的空间相对措辞可以在本文中为了描述便利而使用，以描述如附图中示出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装置在使用或操作中的不同的定向。例如，如果附图中的装置翻转，则描述为位于另一个元件“上方”或相对于另一个元件“较上”的元件将位于该另一个元件“下方”或相对于该另一个元件“较下”。因此，根据装置的空间定向，措辞“上方”涵盖“上方”和“下方”两种定向。该装置还可以以其它方式定向(例如，旋转90度或处于其它定向)，并且本文中使用的空间相对措辞应被相应地解释。
本文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”说明所陈述的特征、数字、操作、构件、元件和/或它们的组合的存在，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，附图中所示的形状可能发生变化。因此，本文中所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发生的形状变化。
本文中所描述的示例的特征可以以各种方式组合，这些方式在获得对本申请的公开内容的理解之后将是显而易见的。此外，尽管本文中所描述的示例具有多种配置，但是在获得对本申请的公开内容的理解之后将显而易见的是，其它配置也是可能的。
附图可能未按比例绘制，并且为了清楚、说明和方便，附图中的元件的相对尺寸、比例和描述可能被夸大。
在以下的透镜配置图中，为了描述，透镜的厚度、尺寸和形状被稍微夸大，并且具体地，在透镜配置图中建议的球面表面或非球面表面的形状以示例呈现，但不限于此。
在本公开中，第一透镜是指最靠近物体的透镜，以及最后一个透镜是指最靠近图像传感器(或成像面)的透镜。
此外，在每个透镜中，第一表面是指靠近物体的表面(或物侧面)，以及第二表面是指靠近成像面的表面(或像侧面)。此外，在本说明书中，透镜的曲率半径、厚度、距离和焦距的数值都以mm表示，并且视场(FOV)的单位以度表示。
此外，在相应透镜的形状的描述中，除非另有说明，否则一个表面上的凸出形状的含义意味着该表面的近轴区域部分是凸出的，以及一个表面上的凹入形状的含义意味着该表面的近轴区域部分是凹入的。一个表面是平坦的意味着该表面的近轴区域部分是平坦的。近轴区域是指光轴附近的非常窄的区域。
因此，即使当描述透镜的一个表面凸出时，透镜的边缘部分也可以是凹入的。类似地，即使当透镜的一个表面被描述为具有凹入的形状时，透镜的边缘部分也可以是凸出的。此外，即使当透镜的一个表面被描述平坦时，透镜的边缘部分也可以是凸出的或凹入的。
根据示例的光学成像系统包括至少7个透镜。
例如，根据示例的光学成像系统包括从物侧按顺序设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜和第七透镜。在示例中，第一透镜至第七透镜沿着光轴彼此间隔开预定距离。在另一示例中，第一透镜至第七透镜中的相邻透镜可以以结合状态设置。
根据示例的光学成像系统还可包括图像传感器，用于将物体的入射图像转换为电信号。此外，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IRCF(下文中称为“滤光片”)。滤光片IRCF设置在最后一个透镜与图像传感器之间。
光学成像系统还可包括成像面IP。成像面IP是指由第一透镜至第七透镜折射的光在其上成像的平面。例如，成像面IP可指示图像传感器中其上设置有光学元件(例如，光电二极管)的表面。
在示例中，光学成像系统还可包括用于调节入射光的量的孔径光阑AS。孔径光阑AS可设置在构成光学成像系统的透镜之间。在示例中，孔径光阑AS可设置在构成光学成像系统的透镜中具有最高折射率的透镜的物侧上。例如，孔径光阑AS可设置在第二透镜与第三透镜之间。
构成根据示例的光学成像系统的透镜可具有非球面表面。例如，第二透镜和第四透镜至第七透镜的物侧面和像侧面可具有非球面表面。在另一示例中，第一透镜、第二透镜和第四透镜至第七透镜的物侧面和像侧面可具有非球面表面。透镜的非球面表面由等式1表示。
Figure BDA0003309961870000081
在等式1中，c是透镜的曲率(曲率半径的倒数)，K是圆锥常数，以及Y是从透镜的非球面表面上的任意点到光轴的距离。此外，常数A至D是指非球面系数。Z表示从透镜的非球面表面上的任意点到非球面表面的顶点、沿光轴的距离。
光学成像系统的第一透镜至第七透镜可从物侧按顺序地具有负屈光力/负屈光力/正屈光力/正屈光力/负屈光力/正屈光力/负屈光力。或者，光学成像系统的第一透镜至第七透镜可从物侧按顺序地具有负屈光力/正屈光力/正屈光力/正屈光力/负屈光力/正屈光力/正屈光力。或者，光学成像系统的第一透镜至第七透镜可从物侧按顺序地具有负屈光力/负屈光力/正屈光力/正屈光力/负屈光力/正屈光力/正屈光力。
第一透镜可具有负屈光力，第一透镜的物侧面可具有凸出的形状，并且第一透镜的像侧面可具有凹入的形状。
在示例中，第二透镜可具有负屈光力，第二透镜的物侧面可具有凹入的形状，并且第二透镜的像侧面可具有凸出的形状。
在另一示例中，第二透镜可具有正屈光力，第二透镜的物侧面可具有凸出的形状，并且第二透镜的像侧面可具有凹入的形状。
第三透镜可具有正屈光力，第三透镜的物侧面可具有凸出的形状，并且第三透镜的像侧面可具有凸出的形状。
第四透镜可具有正屈光力，并且第四透镜的像侧面可具有凸出的形状。
在示例中，第五透镜可具有负屈光力，第五透镜的物侧面可具有凹入的形状，并且第五透镜的像侧面可具有凹入的形状。
在示例中，第六透镜可具有正屈光力，第六透镜的物侧面可具有凸出的形状，并且第六透镜的像侧面可具有凸出的形状。第六透镜可在物侧面和像侧面中的至少一个上具有至少一个反曲点。例如，第六透镜的物侧面可在近轴区域中是凸出的，并且在除了近轴区域之外的区域中是凹入的。第六透镜的像侧面可在近轴区域中是凸出的，并且在除了近轴区域之外的区域中是凹入的。
在示例中，第七透镜的物侧面可具有凸出的形状，并且第七透镜的像侧面可具有凹入的形状。第七透镜可在物侧面和像侧面中的至少一个上具有至少一个反曲点。例如，第七透镜的物侧面可在近轴区域中是凸出的，并且在除了近轴区域之外的区域中是凹入的。第七透镜的像侧面可在近轴区域中是凹入的，并且在除了近轴区域之外的区域中是凸出的。
构成根据示例的光学成像系统的透镜可由塑料或玻璃材料形成。例如，第一透镜和第三透镜可由玻璃形成，以及其它透镜可由塑料形成。在另一示例中，第三透镜可由玻璃形成，以及其它透镜可由塑料形成。
塑料透镜具有在使用模具大量制造时具有相对高精度的优点。然而，塑料透镜的缺点在于，根据温度的折射率变化或热膨胀程度大于玻璃透镜根据温度的折射率变化或热膨胀程度。例如，塑料透镜的折射率根据温度的变化比玻璃透镜的折射率根据温度的变化大50至100倍，并且线性膨胀系数约高10倍。由于这些缺点，将塑料透镜应用于车辆相机存在应确保-40摄氏度(℃)至+80摄氏度(℃)的操作温度的限制。
根据本公开的示例，在由多个透镜组成的光学成像系统中，考虑到各个透镜的屈光力对焦距的影响，可适当地设置玻璃透镜和塑料透镜。因此，即使在透镜周围的温度变化的情况下，也可保持光学成像系统的焦点。
本公开提供了一种光学成像系统，其中，在-40(℃)至80(℃)的温度范围内的后焦距(下文中称为“BFL”)的变化在10μm内。在这种情况下，BFL是指最靠近成像面的透镜的像侧面与成像面之间的距离。
在示例中，可在具有较大光学屈光力的部分中使用玻璃透镜，并且可在剩余部分中设置塑料透镜。例如，设置在孔径光阑AS附近并具有相对较强屈光力的第三透镜可由玻璃形成，以及剩余透镜可由塑料形成。在另一示例中，外部地暴露的第一透镜和第三透镜可由玻璃形成，以及其它透镜可由塑料形成。
根据示例的光学成像系统可通过适当地组合塑料透镜和玻璃透镜来配置，并且因此，在-40摄氏度(℃)至80摄氏度(℃)的宽的操作温度范围内的BFL变化量可被限制在10μm内。
在示例中，光学成像系统可包括对角线长度约6mm的成像面IP(或图像传感器)。在示例中，光学成像系统可配置为具有15mm或更小的总长度。
在示例中，光学成像系统的特征可在于，可使用可生成具有80lp/mm或更大的解析力的图像的透镜，使得整个光学成像系统的长度缩短到15mm或更小。因此，光学成像系统可容易地安装在移动装置等中。当与80lp/mm的空间频率相对应的图案被适当地成像在成像面上时，可以看出，确保了6mm的传感器的对角线长度的1/960的分辨率。因此，当相机系统配置有120度的总视场时，可确保0.125度的角分辨率，从而确保能够在10m的距离处区分约20cm间隔的对象的解析力。
根据示例的光学成像系统包括由塑料透镜和玻璃透镜组成的总共7个透镜，并且可通过抑制BFL变化而在-40摄氏度(℃)至+80摄氏度(℃)的宽的操作温度下获得所需的足够水平的解析力。
光学成像系统可满足以下条件表达式中的一个或多个。
在示例中，提供了一种混合光学成像系统，在该混合光学成像系统中，一起使用了玻璃透镜和塑料透镜，并且该混合光学成像系统以优化每个透镜的屈光力从而满足条件表达式(1)的方式控制BFL根据温度的变化。
|Pnu|[10-6℃-1mm-1]≤30 (1)
Pnu是表示整个光学成像系统的屈光力根据温度的变化的指数，并且被限定为构成光学成像系统的透镜的Pnu值的和(即，Pnu＝∑Pnui,i＝1、2、...、7)。从物侧开始的第i透镜的Pnu值(即，Pnui)被限定为1/(vti*fi)。例如，整个光学成像系统的Pnu值被计算为∑1/(vti·fi)(i＝1、2、…、7)。
vti是[DTni/(ni-1)-CTEi]-1(℃)，fi是第i透镜的有效焦距，ni是第i透镜的折射率，以及DTni是第i透镜的折射率根据温度的变化的速率(dni/dT)，以及CTEi是第i透镜的热膨胀系数。
在示例中，最靠近孔径光阑AS的第三透镜由玻璃形成，并且光学成像系统可满足条件表达式(2)。例如，第三透镜的有效焦距可以是整个光学成像系统的有效焦距的0.4倍或更多。
f/f3≥0.4 (2)
在上述条件表达式中，f是整个光学成像系统的有效焦距，以及f3可以是第三透镜的有效焦距。
在示例中，光学成像系统可满足条件表达式(3)。在示例中，光学成像系统配置为使得第三透镜的屈光力根据温度的变化(Pnu3)充分小于整个光学成像系统的屈光力根据温度的变化(Pnu)。因此，可将相对宽的温度范围中的BFL变化抑制到10μm或更小。
|Pnu3/Pnu|<0.2 (3)
在示例中，光学成像系统可另外满足以下条件表达式(4)至(8)中的一个或多个。
-2.0<∑1/(DTni·fi)[104℃mm-1]<20.0(i＝1,2,…,7) (4)
0.2<DTnF/DTnR<0.6 (5)
0.3-620<DTnT[10-6℃-1]<-450 (6)
-220<DTnF[10-6℃-1]<-100 (7)
-400<DTnR[10-6℃-1]<-300 (8)
DTnT是第一透镜至第七透镜的DTn值的和(即，∑DTni(i＝1、2、...、7))，DTnF是第一透镜和第二透镜的DTn值的和(即，∑DTni(i＝1、2))，DTnR是第三透镜至第七透镜的DTn值的和(即，∑DTni(i＝3、4、...、7))，以及IMG HT是成像面IP的对角线长度的一半。
在下文中，将参考附图详细描述示例。
图1示出了根据第一示例的光学成像系统100。图2是示出光学成像系统100的像差的曲线图。图3是示出根据光学成像系统100的视场的解析力的曲线图。图4是示出光学成像系统100中BFL根据温度的变化的曲线图。
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、第六透镜160和第七透镜170，并且还可包括孔径光阑AS，滤光片IRCF和成像面IP。在成像面IP上可附加地设置单独的滤光片F。滤光片F可用于保护成像面IP。在示例中，孔径光阑AS位于第二透镜120与第三透镜130之间。
在示例中，第一透镜110和第三透镜130由玻璃形成，以及其它透镜由塑料形成。
表1示出了相应透镜的特性(曲率半径、透镜的厚度或透镜之间的距离、折射率和阿贝数)。表1还示出了每个透镜的根据温度的折射率变化率(DTn)、热膨胀系数(CTE)和vt值。
[表1]
Figure BDA0003309961870000121
Figure BDA0003309961870000131
第一透镜110具有负屈光力，第一透镜110的物侧面是凸出的，并且第一透镜110的像侧面是凹入的。
第二透镜120具有负屈光力，第二透镜120的物侧面是凹入的，并且第二透镜120的像侧面是凸出的。
第三透镜130具有正屈光力，第三透镜130的物侧面是凸出的，并且第三透镜130的像侧面是凸出的。
第四透镜140具有正屈光力，第四透镜140的物侧面是凸出的，并且第四透镜140的像侧面是凸出的。
第五透镜150具有负屈光力，第五透镜150的物侧面是凹入的，并且第五透镜150的像侧面是凹入的。
第六透镜160具有正屈光力，第六透镜160的物侧面是凸出的，并且第六透镜160的像侧面是凸出的。
第七透镜170具有负屈光力，第七透镜170的物侧面是凸出的，并且第七透镜170的像侧面是凹入的。第七透镜170可在物侧面和像侧面中的至少一个上具有至少一个反曲点。例如，第七透镜170的物侧面可在近轴区域中是凸出的，并且在除了近轴区域之外的区域中是凹入的。第七透镜170的像侧面可在近轴区域中是凹入的，并且在除了近轴区域之外的区域中是凸出的。
第二透镜120和第四透镜140至第七透镜170的相应表面具有如表2所示的非球面系数。
[表2]
Figure BDA0003309961870000132
Figure BDA0003309961870000141
参考图4，在光学成像系统100中，BFL变化量在-40摄氏度(℃)至80摄氏度(℃)的温度范围内保持在9μm的水平。
图5示出了根据第二示例的光学成像系统200。图6是示出光学成像系统200的像差的曲线图。图7是示出根据光学成像系统200的视场的解析力的曲线图。图8是示出光学成像系统200中BFL根据温度的变化的曲线图。
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、第六透镜260和第七透镜270，并且还可包括孔径光阑AS、滤光片IRCF和成像面IP。在成像面IP上可附加地设置单独的滤光片F。滤光片F可用于保护成像面IP。在示例中，孔径光阑AS位于第二透镜220与第三透镜230之间。
在示例中，第一透镜210和第三透镜230由玻璃形成，以及其它透镜由塑料形成。
表3示出了相应透镜的特性(曲率半径、透镜的厚度或透镜之间的距离、折射率和阿贝数)。表3还示出了每个透镜的根据温度的折射率变化率(DTn)、热膨胀系数(CTE)和vt值。
[表3]
Figure BDA0003309961870000142
Figure BDA0003309961870000151
第一透镜210具有负屈光力，第一透镜210的物侧面是凸出的，并且第一透镜210的像侧面是凹入的。
第二透镜220具有正屈光力，第二透镜220的物侧面是凹入的，并且第二透镜220的像侧面是凸出的。
第三透镜230具有正屈光力，第三透镜230的物侧面是凸出的，并且第三透镜230的像侧面是凸出的。
第四透镜240具有正屈光力，第四透镜240的物侧面是凹入的，并且第四透镜240的像侧面是凸出的。
第五透镜250具有负屈光力，第五透镜250的物侧面是凹入的，并且第五透镜250的像侧面是凹入的。
第六透镜260具有正屈光力，第六透镜260的物侧面是凸出的，并且第六透镜260的像侧面是凸出的。第六透镜260可在物侧面和像侧面中的至少一个上具有至少一个反曲点。例如，第六透镜260的物侧面可在近轴区域中是凸出的，并且在除了近轴区域之外的区域中是凹入的。第六透镜260的像侧面可在近轴区域中是凸出的，并且在除了近轴区域之外的区域中是凹入的。
第七透镜270具有正屈光力，第七透镜270的物侧面是凸出的，并且第七透镜270的像侧面是凹入的。第七透镜270可在物侧面和像侧面中的至少一个上具有至少一个反曲点。例如，第七透镜270的物侧面可在近轴区域中是凸出的，并且在除了近轴区域之外的区域中是凹入的。第七透镜270的像侧面可在近轴区域中是凹入的，并且在除了近轴区域之外的区域中是凸出的。
第二透镜220和第四透镜240至第七透镜270的相应表面具有如表4所示的非球面表面系数。
[表4]
面编号 K A B C
3 -1.9178E+00 -6.8773E-03 -4.8305E-05 -1.7677E-05
4 9.2986E-01 -4.3618E-03 1.2975E-04 6.0999E-05
8 -5.4817E+01 -1.1096E-02 1.1958E-03 7.1589E-05
9 2.2549E+01 -1.5180E-02 2.4476E-03 9.4191E-05
10 6.9512E+00 -7.2864E-03 1.2951E-03 0.0
11 -2.5817E+01 -8.0063E-04 2.7939E-04 -1.2485E-04
12 -8.6693E+00 -4.5403E-03 1.0275E-03 -1.7864E-04
13 0.0 -1.2453E-03 4.1014E-04 -4.3439E-05
14 0.0 -1.4026E-02 8.8105E-05 -6.5722E-05
15 0.0 -1.3579E-02 -1.9796E-04 -1.6600E-05
参考图8，在光学成像系统200中，BFL变化量在-40摄氏度(℃)至80摄氏度(℃)的温度范围内保持在2μm的水平。
图9示出了根据第三示例的光学成像系统300。图10是示出光学成像系统300的像差的曲线图。图11是示出根据光学成像系统300的视场的解析力的曲线图。图12是示出光学成像系统300中BFL根据温度的变化的曲线图。
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、第六透镜360和第七透镜370，并且还可包括孔径光阑AS、滤光片IRCF和成像面IP。在成像面IP上可附加地设置单独的滤光片F。滤光片F可用于保护成像面IP。在示例中，孔径光阑AS位于第二透镜320与第三透镜330之间。
在示例中，第一透镜310和第三透镜330由玻璃形成，以及其它透镜由塑料形成。
表5示出了每个透镜的特性(曲率半径、透镜的厚度或透镜之间的距离、折射率和阿贝数)。表5还示出了每个透镜的根据温度的折射率变化率(DTn)、热膨胀系数(CTE)和vt值。
[表5]
Figure BDA0003309961870000171
Figure BDA0003309961870000181
第一透镜310具有负屈光力，第一透镜310的物侧面是凸出的，并且第一透镜310的像侧面是凹入的。
第二透镜320具有负屈光力，第二透镜320的物侧面是凹入的，并且第二透镜320的像侧面是凸出的。
第三透镜330具有正屈光力，第三透镜330的物侧面是凸出的，并且第三透镜330的像侧面是凸出的。
第四透镜340具有正屈光力，第四透镜340的物侧面是凸出的，并且第四透镜340的像侧面是凸出的。
第五透镜350具有负屈光力，第五透镜350的物侧面是凹入的，并且第五透镜350的像侧面是凹入的。
第六透镜360具有正屈光力，第六透镜360的物侧面是凸出的，并且第六透镜360的像侧面是凸出的。
第七透镜370具有正屈光力，第七透镜370的物侧面是凸出的，并且第七透镜370的像侧面是凹入的。第七透镜370可在像侧面上具有至少一个反曲点。
第二透镜320和第四透镜340至第七透镜370的相应表面具有如表6所示的非球面表面系数。
[表6]
Figure BDA0003309961870000182
Figure BDA0003309961870000191
在一个表面上存在凹入形状和凸出形状两者的透镜形状可在使整个光学成像系统300变小和校正像侧场曲方面是有利的，但是具有难以制造的缺点。在第三示例中，第七透镜370具有相对简单的形状，这在确保大规模生产方面可能是有利的。
参考图12，在光学成像系统300中，BFL变化量在-40摄氏度(℃)至80摄氏度(℃)的温度范围内保持在6μm的水平。
图13是示出根据第四示例的光学成像系统400的图。图14是示出光学成像系统400的像差的曲线图。图15是示出根据光学成像系统400的视场的解析力的曲线图。图16是示出光学成像系统400中BFL根据温度的变化的曲线图。
光学成像系统400包括第一透镜410、第二透镜420、第三透镜430、第四透镜440、第五透镜450、以及第六透镜460和第七透镜470，并且还可包括孔径光阑AS、滤光片IRCF以及成像面IP。在成像面IP上可附加地设置单独的滤光片F。滤光片F可用于保护成像面IP。在示例中，孔径光阑AS位于第二透镜420与第三透镜430之间。
在示例中，第一透镜410和第三透镜430由玻璃形成，以及其它透镜由塑料形成。
表7示出了每个透镜的特性(曲率半径、透镜的厚度或透镜之间的距离、折射率和阿贝数)。表7还示出了每个透镜的根据温度的折射率变化率(DTn)、热膨胀系数(CTE)和vt值。
[表7]
Figure BDA0003309961870000192
Figure BDA0003309961870000201
第一透镜410具有负屈光力，第一透镜410的物侧面是凸出的，并且第一透镜410的像侧面是凹入的。
第二透镜420具有正屈光力，第二透镜420的物侧面是凸出的，并且第二透镜420的像侧面是凹入的。
第三透镜430具有正屈光力，第三透镜430的物侧面是凸出的，并且第三透镜430的像侧面是凸出的。
第四透镜440具有正屈光力，第四透镜440的物侧面是凹入的，并且第四透镜440的像侧面是凸出的。
第五透镜450具有负屈光力，第五透镜450的物侧面是凹入的，并且第五透镜450的像侧面是凹入的。
第六透镜460具有正屈光力，第六透镜460的物侧面是凸出的，并且第六透镜460的像侧面是凸出的。第六透镜460可在像侧面上具有至少一个反曲点。
第七透镜470具有正屈光力，第七透镜470的物侧面是凸出的，并且第七透镜470的像侧面是凹入的。第七透镜470可在像侧面上具有至少一个反曲点。
第二透镜420和第四透镜440至第七透镜470的相应表面具有如表8所示的非球面表面系数。
[表8]
面编号 K A B C
3 -1.9178E+00 1.6847E-03 7.9798E-05 9.3773E-05
4 9.2986E-01 -3.0996E-03 3.1458E-04 2.6065E-04
8 -5.4817E+01 -1.8991E-02 7.7995E-04 1.8995E-04
9 2.2549E+01 -3.5607E-02 5.3216E-03 -4.2579E-04
10 6.9512E+00 2.8062E-03 -1.1297E-03 0.0
11 -2.5817E+01 1.3599E-02 -3.5750E-03 2.8194E-04
12 -8.6693E+00 -1.3414E-02 2.3052E-03 -2.5433E-05
13 0.0 2.5580E-03 -1.3568E-04 1.6813E-04
14 0.0 -1.8436E-02 2.2527E-03 -1.5342E-04
15 0.0 -2.5029E-02 2.5506E-03 -1.5835E-04
在第四示例中，第二透镜420的物侧面具有凸出的弯月面形状。如果第二透镜420的物侧面是凹入的，则可能存在这样的缺点，即，具有大视场角度的视场的较低光线的入射角增大，使得整个光学成像系统400变得敏感。在第四示例中，可补偿上述缺点。
参考图16，在光学成像系统400中，BFL变化量在-40摄氏度(℃)至80摄氏度(℃)的温度范围内保持在5μm的水平。
图17示出了根据第五示例的光学成像系统500。图18是示出光学成像系统500的像差的曲线图。图19是示出根据光学成像系统500的视场的解析力的曲线图。图20是示出光学成像系统500中BFL根据温度的变化的曲线图。
光学成像系统500包括第一透镜510、第二透镜520、第三透镜530、第四透镜540、第五透镜550、第六透镜560和第七透镜570，并且还可包括孔径光阑AS、滤光片IRCF和成像面IP。在成像面IP上可附加地设置单独的滤光片F。滤光片F可用于保护成像面IP。在示例中，孔径光阑AS位于第二透镜520与第三透镜530之间。
在示例中，第三透镜530由玻璃形成，以及其它透镜由塑料形成。与上面讨论的其它示例相比，在第五示例中，第一透镜510由塑料形成。在室内相机未外部地暴露的情况下，即使当第一透镜510由塑料形成时，光学成像系统也可经得起外部冲击。由于第一透镜510由塑料形成，可降低光学成像系统的制造成本和重量。
表9示出了每个透镜的特性(曲率半径、透镜的厚度或透镜之间的距离、折射率和阿贝数)。表9还示出了每个透镜的根据温度的折射率变化率(DTn)、热膨胀系数(CTE)和vt值。
[表9]
Figure BDA0003309961870000221
Figure BDA0003309961870000231
第一透镜510具有负屈光力，第一透镜510的物侧面是凸出的，并且第一透镜510的像侧面是凹入的。
第二透镜520具有负屈光力，第二透镜520的物侧面是凹入的，并且第二透镜520的像侧面是凸出的。
第三透镜530具有正屈光力，第三透镜530的物侧面是凸出的，并且第三透镜530的像侧面是凸出的。
第四透镜540具有正屈光力，第四透镜540的物侧面是凸出的，并且第四透镜540的像侧面是凸出的。
第五透镜550具有负屈光力，第五透镜550的物侧面为凹入的，并且第五透镜550的像侧面为凹入的。
第六透镜560具有正屈光力，第六透镜560的物侧面是凸出的，并且第六透镜560的像侧面是凸出的。第六透镜560可在像侧面上具有至少一个反曲点。例如，第六透镜560的像侧面可在近轴区域中是凸出的，并且在除了近轴区域之外的区域中是凹入的。
第七透镜570具有负屈光力，第七透镜570的物侧面是凸出的，并且第七透镜570的像侧面是凹入的。第七透镜570可在物侧面和像侧面中的至少一个上具有至少一个反曲点。例如，第七透镜570的物侧面可在近轴区域中是凸出的，并且在除了近轴区域之外的区域中是凹入的。第七透镜570的像侧面可在近轴区域中是凹入的，并且在除了近轴区域之外的区域中是凸出的。
第一透镜510、第二透镜520和第四透镜540至第七透镜570的相应表面具有如表10所示的非球面表面系数。
[表10]
面编号 K A B C D
1 0.0 -3.0840E-03 1.7243E-04 0.0 0.0
2 0.0 -4.2724E-03 -1.1762E-03 1.8247E-04 -5.5977E-05
3 0.0 -7.9443E-03 3.0115E-05 0.0 0.0
4 0.0 -3.3383E-03 2.8733E-04 0.0 0.0
8 0.0 -2.3219E-03 2.1379E-04 0.0 0.0
9 0.0 -9.6846E-03 1.4454E-03 -9.0746E-05 0.0
10 0.0 -7.1012E-03 2.2366E-03 -1.7958E-04 0.0
11 0.0 -5.6064E-03 3.2073E-04 5.2821E-05 0.0
12 0.0 3.4063E-03 -1.5930E-03 3.1484E-04 -2.2605E-05
13 0.0 1.3986E-02 -1.0799E-03 4.8465E-04 -4.8779E-05
14 0.0 -1.3655E-02 -3.1122E-04 3.5269E-04 -3.3992E-05
15 0.0 -2.3233E-02 1.5920E-03 -5.9528E-05 -2.9653E-06
参考图20，在光学成像系统500中，BFL变化量保持在5μm的水平。
图21示出了根据第六示例的光学成像系统600。图22是示出光学成像系统600的像差的曲线图。图23是示出根据光学成像系统600的视场的解析力的曲线图。图24是示出光学成像系统600中BFL根据温度的变化的曲线图。
光学成像系统600包括第一透镜610、第二透镜620、第三透镜630、第四透镜640、第五透镜650、第六透镜660和第七透镜670，并且还可包括孔径光阑AS、滤光片IRCF和成像面IP。在成像面IP上可附加地设置单独的滤光片F。滤光片F可用于保护成像面IP。在示例中，孔径光阑AS位于第二透镜620与第三透镜630之间。
在示例中，第一透镜610和第三透镜630由玻璃形成，以及其它透镜由塑料形成。
表11示出了每个透镜的特性(曲率半径、透镜的厚度或透镜之间的距离、折射率和阿贝数)。表11还示出了每个透镜的根据温度的折射率变化率(DTn)、热膨胀系数(CTE)和vt值。
[表11]
Figure BDA0003309961870000251
第一透镜610具有负屈光力，第一透镜610的物侧面是凸出的，并且第一透镜610的像侧面是凹入的。
第二透镜620具有负屈光力，第二透镜620的物侧面是凹入的，并且第二透镜620的像侧面是凸出的。
第三透镜630具有正屈光力，第三透镜630的物侧面是凸出的，并且第三透镜630的像侧面是凸出的。
第四透镜640具有正屈光力，第四透镜640的物侧面是凸出的，并且第四透镜640的像侧面是凸出的。
第五透镜650具有负屈光力，第五透镜650的物侧面是凹入的，并且第五透镜650的像侧面是凹入的。
第六透镜660具有正屈光力，第六透镜660的物侧面是凸出的，并且第六透镜660的像侧面是凸出的。第六透镜660可在物侧面和像侧面中的至少一个上具有至少一个反曲点。例如，第六透镜660的物侧面可在近轴区域中是凸出的，并且在除了近轴区域之外的区域中是凹入的。第六透镜660的像侧面可在近轴区域中是凸出的，并且在除了近轴区域之外的区域中是凹入的。
第七透镜670具有负屈光力，第七透镜670的物侧面是凸出的，并且第七透镜670的像侧面是凹入的。第七透镜670可在物侧面和像侧面中的至少一个上具有至少一个反曲点。例如，第七透镜670的物侧面可在近轴区域中是凸出的，并且在除了近轴区域之外的区域中是凹入的。第七透镜670的像侧面可在近轴区域中是凹入的，并且在除了近轴区域之外的区域中是凸出的。
第二透镜620至第七透镜670的相应表面具有如表12所示的非球面系数。
[表12]
Figure BDA0003309961870000261
Figure BDA0003309961870000271
参考图24，在光学成像系统600中，BFL变化量保持在3μm的水平。
图25示出了根据第七示例的光学成像系统700。图26是示出光学成像系统700的像差的曲线图。图27是示出根据光学成像系统700的视场的解析力的曲线图。图28是示出光学成像系统700中BFL根据温度的变化的曲线图。
光学成像系统700包括第一透镜710、第二透镜720、第三透镜730、第四透镜740、第五透镜750、第六透镜760和第七透镜770，并且还可包括孔径光阑AS、滤光片IRCF和成像面IP。在成像面IP上可附加地设置单独的滤光片F。滤光片F可用于保护成像面IP。在示例中，孔径光阑AS位于第二透镜720与第三透镜730之间。
在示例中，第一透镜710和第三透镜730由玻璃形成，以及其它透镜由塑料形成。
表13示出了每个透镜的特性(曲率半径、透镜的厚度或透镜之间的距离、折射率和阿贝数)。表13还示出了每个透镜的根据温度的折射率变化率(DTn)、热膨胀系数(CTE)和vt值。
[表13]
Figure BDA0003309961870000272
Figure BDA0003309961870000281
第一透镜710具有负屈光力，第一透镜710的物侧面是凸出的，并且第一透镜710的像侧面是凹入的。
第二透镜720具有负屈光力，第二透镜720的物侧面是凹入的，并且第二透镜720的像侧面是凸出的。
第三透镜730具有正屈光力，第三透镜730的物侧面是凸出的，并且第三透镜730的像侧面是凸出的。
第四透镜740具有正屈光力，第四透镜740的物侧面是凸出的，并且第四透镜740的像侧面是凸出的。
第五透镜750具有负屈光力，第五透镜750的物侧面是凹入的，并且第五透镜750的像侧面是凹入的。
第六透镜760具有正屈光力，第六透镜760的物侧面是凸出的，并且第六透镜760的像侧面是凸出的。第六透镜760可在物侧面和像侧面中的至少一个上具有至少一个反曲点。例如，第六透镜760的物侧面可在近轴区域中是凸出的，并且在除了近轴区域之外的区域中是凹入的。第六透镜760的像侧面可在近轴区域中是凸出的，并且在除了近轴区域之外的区域中是凹入的。
第七透镜770具有负屈光力，第七透镜770的物侧面为凸出的，并且第七透镜770的像侧面为凹入的。第七透镜770可在物侧面和像侧面中的至少一个上具有至少一个反曲点。例如，第七透镜770的物侧面可在近轴区域中是凸出的，并且在除了近轴区域之外的区域中是凹入的。第七透镜770的像侧面可在近轴区域中是凹入的，并且在除了近轴区域之外的区域中是凸出的。
第一透镜710、第二透镜720和第四透镜740至第七透镜770的相应表面具有如表14所示的非球面表面系数。
[表14]
面编号 K A B C D
1 0.0 -2.3483E-03 1.8531E-05 0.0 0.0
2 0.0 -2.7242E-03 -4.6246E-04 0.0 0.0
3 0.0 1.5923E-03 1.3811E-03 0.0 0.0
4 0.0 2.3964E-03 5.2067E-04 0.0 0.0
8 0.0 2.0679E-03 1.5744E-04 5.2633E-05 -2.5139E-05
9 0.0 -5.5756E-03 -4.8888E-04 3.6114E-04 -3.8940E-05
10 0.0 -1.2112E-02 3.1724E-04 6.9229E-04 -6.3864E-05
11 0.0 -1.3503E-02 3.0251E-03 -5.5277E-04 6.6208E-05
12 0.0 -1.0109E-03 5.0109E-04 -1.7585E-04 1.4231E-05
13 0.0 7.7453E-03 1.0580E-03 5.5385E-05 -4.7434E-06
14 0.0 -3.1178E-02 8.1158E-04 -4.3599E-05 1.5809E-05
15 0.0 -4.0082E-02 1.8155E-03 -7.9485E-05 -2.3984E-06
参考图28，在光学成像系统700中，BFL变化的量保持在7μm的水平。
表15示出了根据相应示例的光学成像系统的条件表达式的值。
[表15]
Figure BDA0003309961870000291
Figure BDA0003309961870000301
如上所述，根据各种示例的光学成像系统即使在宽的温度范围内也可提供相对高质量的分辨率。此外，光学成像系统可配置为使得BFL变化即使在宽的温度范围内也是显著小的，并且因此，焦距可保持在特定水平。
虽然本公开包括了具体示例，但对本领域普通技术人员来说将显而易见的是，在不背离权利要求及其等同的精神和范围的情况下，可对这些示例作出形式和细节上的各种变化。本文中所描述的示例应仅以描述性意义解释，而非出于限制的目的。对每个示例中的特征或方面的描述应被认为可适用于其它示例中的相似的特征或方面。如果以不同的顺序执行所描述的技术，和/或如果以不同的方式组合和/或用其它部件或它们的等同替换或增补所描述的系统、架构、装置或电路中的部件，则也可以获得合适的结果。因此，本公开的范围不通过具体实施方式限定，而是通过权利要求及其等同限定，并且在权利要求及其等同的范围之内的全部变型应被理解为包括在本公开中。

Claims (12)

1.一种光学成像系统，包括：
从物侧依次设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜和第七透镜，以及用于将物体的入射图像转换为电信号的图像传感器，
其中，|Pnu|[10-6℃-1mm-1]≤30，其中，Pnu是∑Pnui，其中i＝1、2、...、7，Pnui是1/(vti·fi)，vti是[DTni/(ni-1)-CTEi]-1，fi是第i透镜的有效焦距，ni是所述第i透镜的折射率，DTni是所述第i透镜的折射率根据温度的变化的速率(dni/dT)，以及CTEi是所述第i透镜的热膨胀系数。
2.根据权利要求1所述的光学成像系统，其中
0.4≤f/f3，其中，f是所述光学成像系统的有效焦距，以及f3是所述第三透镜的有效焦距。
3.根据权利要求2所述的光学成像系统，还包括设置在所述第二透镜与所述第三透镜之间的孔径光阑。
4.根据权利要求1所述的光学成像系统，其中，|Pnu3/Pnu|<0.2。
5.根据权利要求1所述的光学成像系统，其中，所述第三透镜由玻璃组成，以及所述第二透镜、所述第四透镜、所述第五透镜、所述第六透镜和所述第七透镜由塑料组成。
6.根据权利要求1所述的光学成像系统，其中，-2.0<∑1/(DTni·fi)[104℃ mm-1]<20.0，其中，i＝1、2、...、7。
7.根据权利要求1所述的光学成像系统，其中，0.2<DTnF/DTnR<0.6，其中，DTnF是所述第一透镜和所述第二透镜的DTn值的和∑DTni(i＝1、2)，以及DTnR是所述第三透镜至所述第七透镜的DTn值的和∑DTni(i＝3、4、...、7)。
8.根据权利要求1所述的光学成像系统，其中，-620<DTnT[10-6℃-1]<-450，其中，DTnT是所述第一透镜至所述第七透镜的DTn值的和∑DTni(i＝1、2、...、7)。
9.根据权利要求1所述的光学成像系统，其中，-220<DTnF[10-6℃-1]<-100，其中，DTnF是所述第一透镜和所述第二透镜的DTn值的和∑DTni(i＝1、2)。
10.根据权利要求1所述的光学成像系统，其中，-400<DTnR[10-6℃-1]<-300，其中，DTnR是所述第三透镜至所述第七透镜的DTn值的和∑DTni(i＝3、4、...、7)。
11.根据权利要求1所述的光学成像系统，其中，所述第七透镜的物侧面是凸出的，并且所述第七透镜的像侧面是凹入的。
12.根据权利要求1所述的光学成像系统，其中，所述第一透镜具有负屈光力，所述第三透镜具有正屈光力，所述第四透镜具有正屈光力，所述第五透镜具有负屈光力，以及所述第六透镜具有正屈光力。
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