CN116685885A

CN116685885A - 光学系统和包括该光学系统的相机模块

Info

Publication number: CN116685885A
Application number: CN202180090073.2A
Authority: CN
Inventors: 文圣民
Original assignee: LG Innotek Co Ltd
Current assignee: LG Innotek Co Ltd
Priority date: 2020-12-10
Filing date: 2021-12-10
Publication date: 2023-09-01
Also published as: JP2023553447A; US20240045178A1; TW202238208A; EP4261589A4; WO2022124856A1; KR20220082525A; EP4261589A1

Abstract

实施例公开的光学系统包括沿着光轴从物侧到像侧依次布置的第一透镜至第五透镜，其中，第一透镜具有正折光率，第二透镜具有正折光率，第一透镜至第五透镜中的每一个包括物侧表面和像侧表面，第一透镜的像侧表面以及第二透镜至第五透镜的物侧表面和像侧表面中的至少一个表面可以具有比第一透镜的物侧表面的通光孔径大的通光孔径。

Description

光学系统和包括该光学系统的相机模块

技术领域

实施例涉及用于提高光学效率的光学系统以及包括该光学系统的相机模块。

背景技术

相机模块拍摄物体并将其存储为图像或视频，相机模块安装在各种应用中。特别地，相机模块以非常小的尺寸生产，不仅应用于诸如智能手机、平板电脑和笔记本电脑的便携设备，还应用于无人机和车辆，以提供各种功能。例如，相机模块的光学系统可以包括用于形成图像的成像透镜，以及用于将所形成的图像转换成电信号的图像传感器。在这种情况下，相机模块可以通过自动调整图像传感器与成像透镜之间的距离来执行调整透镜焦距的自动对焦(AF)功能，并且可以通过变焦透镜增加或减少远程物体的放大倍率来执行放大或缩小的缩放功能。此外，相机模块采用图像稳定(IS)技术来校正或防止由于不稳定的固定装置或由用户的移动引起的相机移动而导致的图像稳定问题。这种相机模块获得图像的最重要的元件是形成像侧的成像透镜。近来，对诸如高图像质量和高分辨率的高效率的兴趣正在增加，并且正在进行对包括多个透镜的光学系统的研究以实现这一点。例如，正在进行对使用具有正(+)和/或负(-)折光率的多个成像透镜来实现高效率光学系统的研究。

然而，当包括多个透镜时，存在的问题在于难以获得优异的光学特性和像差特性。

一般来说，包括多个透镜的光学系统可以具有设定有效焦距(EFL)。在这种情况下，当EFL值相对较大时，最靠近物侧的透镜具有大光圈或者在多个透镜中具有最大光圈。因此，由于最靠近物侧的透镜具有相对较大的尺寸，因此难以使光学系统小型化。包括多个透镜的光学系统可以具有相对高的高度。例如，随着透镜数量的增加，从图像传感器到最靠近物体的透镜的物体表面的距离会增加。因此，设置有光学系统的设备(例如智能手机)的整体厚度会增加，并且存在难以减小尺寸的问题。因此，需要一种能够解决上述问题的新的光学系统。

发明内容

技术问题

实施例提供了一种具有改进的光学性能的光学系统。此外，实施例提供了一种可以以小而紧凑的方式实现的光学系统。此外，实施例提供了一种适用于具有薄厚度的折叠相机的光学系统。

技术方案

根据本发明的实施例的光学系统包括沿着光轴从物侧到像侧依次布置的第一透镜至第五透镜，其中，第一透镜具有正折光率，第二透镜具有正折光率，第一透镜至第五透镜中的每一个包括物侧表面和像侧表面，第一透镜的像侧表面以及第二透镜至第五透镜的物侧表面和像侧表面中的至少一个可以具有比第一透镜的物侧表面的通光孔径(clearaperture，即有效孔径)大的通光孔径。

根据本发明的实施例，其中，第一透镜的像侧表面的通光孔径的尺寸可以大于第一透镜的物侧表面的通光孔径的尺寸。第一透镜的物侧表面可以是凹面。

根据本发明的实施例，第一透镜可以满足下式1：

[式1]0.95＜L1S1_CA/L1S2_CA＜1

在式1中，L1S1_CA表示第一透镜的物侧的通光孔径的尺寸，并且L1S2_CA表示第一透镜的像侧的通光孔径的尺寸。

根据本发明的实施例，光学系统的有效焦距可以满足下式2：

[式2]7＜EFL＜40

在式2中，EFL表示光学系统的有效焦距。

根据本发明的实施例，第一透镜和第二透镜可以满足下式3：

[式3]0.1＜L1_CT/L2_CT＜0.75

在式3中，L1_CT表示第一透镜的中心厚度，并且L2_CT表示第二透镜的中心厚度。

根据本发明的实施例，光学系统的F数可以小于3。

根据本发明的实施例，光学系统还包括设置在物体与第一透镜至第五透镜之间的光路改变构件，其中，光路改变构件可以将沿第一方向入射到光路改变构件的光的路径改变为第二方向，该第二方向为第一透镜至第五透镜的布置方向。

根据本发明实施例的光学系统包括沿着光轴从物侧到像侧依次布置的第一透镜至第五透镜，其中，第一透镜具有正折光率，第二透镜具有正折光率，第一透镜可以具有朝向像侧凸出的弯月形状，第二透镜的物侧表面可以是凸面，第一透镜至第五透镜中的至少一个可以具有非圆形形状。

根据本发明的实施例，第一透镜至第五透镜中的每一个包括物侧表面和像侧表面，第一透镜的像侧表面以及第二透镜至第五透镜的物侧表面和像侧表面中的至少一个可以具有比第一透镜的物侧表面的通光孔径大的通光孔径。

根据本发明的实施例，第一透镜的物侧表面可以具有非圆形形状，并且可以满足下式4：

[式4]0.52＜L1 S 1CH/L1 S 1CA＜0.98

在式4中，L1S1 CA表示第一透镜的通光孔径(CA)的最大尺寸，并且L1S1 CH表示根据非圆形形状的第一透镜的通光孔径的通光高度的最小尺寸。

根据本发明的实施例，第一透镜的像侧表面和第二透镜的物侧表面可以具有非圆形形状。

有益效果

根据实施例的光学系统和相机模块可以具有改进的光学性能。详细地，光学系统可以包括多个透镜并且可以包括通光孔径比最靠近物侧的第一透镜的物侧表面的通光孔径大的至少一个透镜表面。因此，能够在设计包括多个透镜的光学系统时具有改进的光学特性。根据实施例的光学系统和相机模块可以以纤薄的形式提供。例如，在光学系统中，具有相对较大的通光孔径的透镜(例如，邻近物侧的至少一个透镜的透镜表面)可以具有非圆形形状，例如D切割形状。因此，光学系统的整体高度可以减小，并且包括该光学系统的相机模块和装置可以以更薄的形状提供。

根据实施例的光学系统可以在平行于装置或设备的表面的方向上改变在垂直于应用该光学系统的装置或设备(包括光路改变构件)的表面的方向上入射的光。因此，包括多个透镜的光学系统可以在装置或设备中具有更薄的厚度，并且装置或设备的整体厚度可以更薄。

附图说明

图1和图2是根据实施例的光学系统的框图。

图3是用于说明根据实施例的光学系统的透镜的非圆形形状的视图。

图4至图7是示出根据实施例的光学系统的像差图、衍射MTF特性、色差特性以及彗差特性的图。

图8是示出根据实施例的相机模块应用于移动终端的图。

具体实施方式

在下文中，将参照附图详细描述本发明的优选实施例。本发明的技术精神不限于所要描述的一些实施例，并且可以以各种其他形式实施，一个或多个部件可以在本发明的技术精神的范围内选择性地组合和替代使用。此外，在本发明的实施例中使用的术语(包括技术术语和科学术语)，除非特别定义和明确描述，否则可以以本发明所属领域普通技术人员可以普遍理解的含义来解释，诸如字典中定义的术语的通用术语应该能够在考虑相关技术的上下文含义的情况下解释它们的含义。此外，在本发明的实施例中使用的术语用于解释实施例，而不用于限制本发明。在本说明书中，单数形式也可以包括复数形式，除非在短语中另有特别说明。并且，在陈述A、(和)B、C中的至少一个(或一个或多个)的情况下，可以包括A、B、C可组合的所有组合中的一种或多种。在描述本发明的实施例的部件时，可使用诸如第一、第二、A、B、(a)和(b)的术语。这样的术语仅用于将该部件与其他部件区分开，并且相应构成元件可以不由该术语的性质、顺序或程序等来确定。并且当描述为一个部件“连接”、“结合”或“联接”到另一个部件时，该描述不仅可以包括直接连接、结合或联接到另一个部件的情况，而且包括通过该部件与该另一个部件之间的又一部件“连接”、“结合”或“联接”的情况。此外，在被描述为形成或设置在各部件“上(上方)”或“下(下方)”的情况下，该描述不仅包括两个部件彼此直接接触的情况，而且包括一个或多个其他部件形成或设置在两个部件之间的情况。此外，当表述为“上(上方)”或“下(下方)”时，可以指相对于一个元件的向下方向以及向上方向。

透镜的凸面可以指对应于光轴的区域的透镜表面具有凸形状，凹透镜表面是指对应于光轴的区域的透镜表面具有凹形状。此外，“物侧”可以指透镜相对于光轴朝向物侧的表面，“像侧”可以指透镜相对于光轴朝向成像表面的表面。此外，垂直方向可以指垂直于光轴的方向，透镜的端部或透镜表面可以指入射光通过的透镜的有效区域的端部。

图1和图2是根据实施例的光学系统的图，图3是用于说明根据实施例的光学系统的透镜之中的非圆形形状透镜的图。图4至图7是示出根据实施例的光学系统的像差图、衍射MTF特性、色差特性以及彗差特性的图。

参照图1至图7，根据实施例的光学系统1000可以包括多个透镜100。例如，多个透镜100可以包括三个以上透镜。详细地，多个透镜100可以包括四个以上透镜。更详细地，多个透镜100可以包括五个以上透镜。光学系统1000可以包括第一透镜110、第二透镜120、第三透镜130、第四透镜140、第五透镜150和图像传感器300。第一至第五透镜110、120、130、140和150可以沿着光学系统1000的光轴OA依次设置。

与物体信息相对应的光可以通过第一透镜110、第二透镜120、第三透镜130、第四透镜140和第五透镜150入射在图像传感器300上。

多个透镜100中的每一个可以包括有效区域和无效区域。有效区域可以是入射到第一至第五透镜110、120、130、140和150中的每一个上的光通过的区域。也就是说，有效区域可以是入射光被折射以实现光学特性的区域。无效区域可以设置在有效区域周围。无效区域可以是光未入射到的区域。也就是说，无效区域可以是与光学特性无关的区域。另外，无效区域可以是固定到用于容纳透镜的镜筒(未示出)的区域。

图像传感器300可以检测光。详细地，图像传感器300检测依次通过多个透镜100(具体地，第一至第五透镜110、120、130、140和150)的光。图像传感器300可以包括电荷耦合器件(CCD)或互补金属氧化物半导体(CMOS)。根据实施例的光学系统1000可进一步包括滤光器500。滤光器500可以设置在多个透镜100和图像传感器300之间。滤光器500可设置在多个透镜100之中最靠近图像传感器300的最后一个透镜(第五透镜150)与图像传感器300之间。滤光器500可以包括红外滤光器和诸如盖玻璃的光学滤光器中的至少一者。滤光器500可以通过设定波长带的光并过滤不同波长带的光。当滤光器500包括红外滤光器时，从外部光发射的辐射热可被阻挡传输到图像传感器300。另外，滤光器500可以透射可见光并反射红外光。

根据实施例的光学系统1000可以包括孔径光阑(未示出)。孔径光阑可以控制入射到光学系统1000上的光量。孔径光阑可以位于第一透镜110的前面或者从第一至第五透镜110、120、130、140和150之中选择的两个透镜之间。例如，孔径光阑可以设置在第二透镜120与第三透镜130之间。另外，第一至第五透镜110、120、130、140和150中的至少一个可以作为孔径光阑起作用。例如，从第一至第五透镜110、120、130、140和150之中选择的一个透镜的物侧表面或像侧表面作为用于控制光量的孔径光阑。例如，第三透镜130的物侧表面(第五表面S5)可以作为孔径光阑。

根据实施例的光学系统1000可进一步包括光路改变构件(未示出)。光路改变构件可以通过反射从外部入射的光来改变光的路径。光路改变构件可以包括反射器和棱镜。例如，光路改变构件可以包括直角棱镜。当光路改变构件包括直角棱镜时，光路改变构件可以通过以90度角反射入射光的路径来改变光的路径。光路改变构件可以设置成比多个透镜100更靠近物侧。也就是说，当光学系统1000包括光路改变构件时，光路改变构件、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、滤光器500和图像传感器300可以在从物侧到像侧的方向上按顺序设置。光路改变构件可以反射从外部入射的光，以在设定方向上改变光的路径。例如，光路改变构件可以将第一方向上的入射到光路改变构件上的光的路径改变为第二方向(与多个透镜间隔开的方向，图1和图2中的OA方向)，即多个透镜100的布置方向。当光学系统1000包括光路改变构件时，光学系统可以应用于能够减小相机厚度的折叠相机。详细地，当光学系统1000包括光路改变构件时，在垂直于所应用的装置的表面的方向上入射的光可以在平行于装置的表面的方向上改变。因此，包括多个透镜的光学系统1000在装置中可具有较薄的厚度，并且因此该装置可被设置得较薄。更详细地，当光学系统1000不包括光路改变构件时，多个透镜100可被设置成在装置中沿垂直于装置的表面的方向延伸。因此，包括多个透镜100的光学系统1000可以在垂直于装置的表面的方向上具有高的高度，并且可能难以形成厚度薄的装置。

然而，当光学系统1000包括光路改变构件时，其可应用于折叠相机，并且多个透镜可被布置成在平行于装置的表面的方向上延伸。也就是说，光学系统1000可以设置成使得光轴OA平行于装置的表面。因此，包括多个透镜的光学系统1000可以在垂直于装置的表面的方向上具有低的高度。因此，包括光学系统1000的折叠相机可以在装置中具有薄的厚度，并且装置的厚度也可以减小。

以下，将更详细地描述根据实施例的多个透镜100。光学系统1000可以包括沿着光轴OA从物侧朝向像侧或传感器侧依次布置的第一透镜110、第二透镜120、第三透镜130、第四透镜140、第五透镜150、滤光器500和图像传感器300。详细地，第一透镜110可以在多个透镜100之中设置成最靠近物侧，并且第五透镜150可以设置成最靠近像(图像传感器300)侧。

第一透镜110可以具有正(+)折光率。第一透镜110可以包括塑料或玻璃材料。例如，第一透镜110可以由塑料材料制成。

第一透镜110可以包括定义为物侧表面的第一表面S1和定义为像侧表面的第二表面S2。第一表面S1可以是凹面，并且第二表面S2可以是凸面。也就是说，第一透镜110可以具有在像侧方向上凸出的弯月形状。在下文中，像侧可以是传感器侧，并且像侧表面可以是传感器侧表面。第一表面S1和第二表面S2中的至少一个可以是非球面表面。例如，第一表面S1和第二表面S2两者都可以是非球面的。

第二透镜120可以具有正(+)折光率。第二透镜120可以包括塑料或玻璃材料。例如，第二透镜120可以由塑料材料制成。第二透镜120可以包括定义为物侧表面的第三表面S3和定义为像侧表面的第四表面S4。第三表面S3可以是凸面，并且第四表面S4可以是凹面。也就是说，第二透镜120可以具有朝向物侧凸出的弯月形状。第三表面S3和第四表面S4中的至少一个可以是非球面表面。例如，第三表面S3和第四表面S4两者都可以是非球面的。

第三透镜130可以具有负(-)折光率。第三透镜130可以包括塑料或玻璃材料。例如，第三透镜130可以由塑料材料制成。第三透镜130可以包括定义为物侧表面的第五表面S5和定义为像侧表面的第六表面S6。第五表面S5可以是凹面，并且第六表面S6可以是凹面。也就是说，第三透镜130可以具有两个表面都是凹面的形状。第五表面S5和第六表面S6中的至少一个可以是非球面表面。例如，第五表面S5和第六表面S6两者都可以是非球面的。第三透镜130可以包括至少一个拐点。详细地，第五表面S5和第六表面S6中的至少一个可以包括拐点。例如，第五表面S5可以包括定义为拐点的第一拐点(未示出)。第一拐点可以设置在当光轴OA为起点且第三透镜130的第五表面S5的末端为终点时的小于或等于约40％的位置处。详细地，第一拐点可以设置在当光轴OA为起点且第三透镜130的第五表面S5的末端为终点时的约10％至约40％的位置处。更详细地，第一拐点可以在当光轴OA为起点且第三透镜130的第五表面S5的末端为终点时的约15％至约35％的位置处。这里，第五表面S5的末端可以指第三透镜130的第五表面S5的有效区域的末端，并且第一拐点的位置可以是基于光轴OA的垂直方向设置的位置。

第四透镜140可以具有负(-)折光率。第四透镜140可以包括塑料或玻璃材料。例如，第四透镜140可以由塑料材料制成。第四透镜140可以包括定义为物侧表面的第七表面S7和定义为像侧表面的第八表面S8。第七表面S7可以是凸面，并且第八表面S8可以是凹面。也就是说，第四透镜140可以具有朝向物侧凸出的弯月形状。第七表面S7和第八表面S8中的至少一个可以是非球面表面。例如，第七表面S7和第八表面S8两者都可以是非球面的。

第五透镜150可以具有正(+)折光率。第五透镜150可以包括塑料或玻璃材料。例如，第五透镜150可以由塑料材料制成。第五透镜150可以包括定义为物侧表面的第九表面S9和定义为像侧表面的第十表面S10。第九表面S9可以是凸面，并且第十表面S10可以是凹面。也就是说，第五透镜150可以具有朝向物侧凸出的弯月形状。第九表面S9和第十表面S10中的至少一个可以是非球面表面。例如，第九表面S9和第十表面S10两者都可以是非球面的。

另外，光学系统1000可以包括孔径光阑(未示出)。孔径光阑可以设置在物体与第一透镜110之间或第二透镜120与第三透镜130之间。例如，第三透镜130的物侧表面(第五表面S5)可以作为孔径光阑。

第一至第五透镜110、120、130、140和150可以具有设定的通光孔径。例如，第一至第十表面S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8、S9和S10中的每一个可以具有设定的通光孔径尺寸。此时，在第一至第五透镜110、120、130、140和150的第一至第十表面S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8、S9和S10中之中，选自第一透镜110和第二透镜120之一的物侧表面或像侧表面可以具有最大的通光孔径。例如，光学系统1000可以包括比第一透镜110的物侧表面(第一表面S1)具有更大的通光孔径的至少一个透镜表面。详细地，光学系统1000可以包括具有比第一表面S1更大的通光孔径的一个透镜表面。也就是说，第二至第十表面S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8、S9和S10中的至少一个可以具有比第一表面S1更大的通光孔径。

第一透镜110的像侧表面(第二表面S2)的通光孔径的尺寸可以大于第一透镜110的物侧表面(第一表面S1)的通光孔径的尺寸。在第一至第十表面S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8、S9和S10之中，第二表面S2的通光孔径可以是最大的。此外，第一表面S1的通光孔径的尺寸可以小于第一至第十表面S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8、S9和S10中的第二表面S2的通光孔径的尺寸。

第二透镜120的通光孔径的尺寸可以小于第一透镜110的通光孔径的尺寸。例如，第二透镜120的物侧表面(第三表面S3)和像侧表面(第四表面S4)可以具有比第一透镜110的物侧表面(第一表面S1)和像侧表面(第二表面S2)的通光孔径更小的通光孔径。第一至第十表面S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8、S9和S10中，第三表面S3的通光孔径的尺寸可以小于的第一表面S1的通光孔径的尺寸。此外，第一至第十表面S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8、S9和S10中，第四表面S4的通光孔径的尺寸可以小于第三表面S3的通光孔径的尺寸。

第一至第五透镜110、120、130、140和150中的至少一个可以具有非圆形形状。例如，第一透镜110和第二透镜120可以具有非圆形形状。详细地，第一表面S1、第二表面S2和第三表面S3可以具有非圆形形状，并且第四至第十表面S4、S5、S6、S7、S8、S9和S10可以具有圆形形状。也就是说，当从对应于光轴OA的正面观察第一至第三表面S1、S2和S3中的每一个时，各透镜表面的有效区域可以具有非圆形形状。

参照图3，第一表面S1、第二表面S2和第三表面S3中的每一个的有效区域可以包括第一至第四边缘A1、A2、A3和A4。第一边缘A1和第二边缘A2可以是在垂直于光轴OA的第一方向(x轴方向)上面对的边缘。第一边缘A1和第二边缘A2可以具有弯曲形状。第一边缘A1和第二边缘A2可以设置成具有相同长度和曲率的弯曲形状。也就是说，第一边缘A1和第二边缘A2可以具有基于穿过光轴OA并在第二方向(y轴方向)上延伸的虚拟线的对称形状。第三边缘A3和第四边缘A4可以是面对光轴OA和垂直于第一方向的第二方向(y轴方向)上的边缘。第三边缘A3和第四边缘A4可以是连接第一边缘A1和第二边缘A2的端部的边缘。第三边缘A3和第四边缘A4可以具有直线形状。第三边缘A3和第四边缘A4可以具有相同的长度并且可以彼此平行。也就是说，第三边缘A3和第四边缘A4可以具有基于穿过光轴OA并在第一方向(x轴方向)上延伸的虚拟线的对称形状。通过包括如上所述的第一至第四边缘A1、A2、A3和A4，第一表面S1、第二表面S2和第三表面S3例如具有非圆形形状，并且可以具有D切割形状。在第一透镜110和第二透镜120的制造工艺中，第一表面S1、第二表面S2和第三表面S3可以具有如上所述的非圆形形状。例如，当第一透镜110和第二透镜120包括塑料材料时，它们可以在注射工艺中制造成上述非圆形形状。或者，第一透镜110和第二透镜120可以通过注射工艺制造成圆形，并且在随后的切割工艺中，第一表面S1和第二表面S2以及第三表面S3的一部分可以被切割成具有第三边缘A3和第四边缘A4。

因此，第一表面S1、第二表面S2和第三表面S3中的每一个的有效区域可以具有设定尺寸。例如，穿过光轴OA并连接第一边缘A1和第二边缘A2的第一虚拟直线的长度CA(通光孔径)可以长于穿过光轴OA并连接第三边缘A3和第四边缘A4的第二虚拟直线的长度CH(通光高度)。这里，第一直线的长度CA可以指第一至第三表面S1、S2和S3中的每一个的最大通光孔径CA，第二直线的长度CH可以指第一至第三表面S1、S2和S3中的每一个的最小通光高度CH。在以上描述中，尽管已经描述了第一至第三表面S1、S2和S3的有效区域具有非圆形形状，但是本发明不限于此，并且第一至第三表面S1、S2和S3不限于此。有效区域中的每一个可以具有圆形形状，并且第一至第三表面S1、S2和S3的无效区域中的每一个可以具有非圆形形状。

根据实施例的光学系统1000可以满足以下公式中的至少一个。因此，根据实施例的光学系统1000可以具有改进的光学性能。此外，当光学系统1000满足后面将要描述的公式中的至少一个时，可以以更小和更紧凑的方式实现。此外，当光学系统1000满足以下公式中的至少一个时，其适用于具有较薄厚度的折叠相机模块，并且包括该相机模块的装置可以具有较薄厚度。

[式1]

0.9＜L1S1_CA/L1S2_CA＜1

在式1中，L1S1_CA表示第一透镜110的物侧表面(第一表面S1)的通光孔径(CA)，L1S2_CA表示第一透镜110的像侧表面(第二表面S2)的通光孔径(CA)。

[式2]

1＜L1S1_CA/L2S1_CA＜1.2

在式2中，L1S1_CA表示第一透镜110的物侧表面(第一表面S1)的通光孔径(CA)，L2S1_CA表示第二透镜120的物侧表面(第三表面S3)的通光孔径(CA)。

[式3]

1＜L1S1_CA/L2S2_CA＜1.35

在式3中，L1S1_CA表示第一透镜110的物侧表面(第一表面S1)的通光孔径(CA)，L2S2_CA表示第二透镜120的像侧表面(第四表面S4)的通光孔径(CA)。

[式4]

7＜EFL＜40

在式4中，EFL表示光学系统1000的有效焦距。详细地，考虑到光学特性的改善，[式4]可以满足以下条件：8＜EFL＜30。更详细地，[式4]可以满足以下条件：9＜EFL＜26。

[式5]

6.5＜L1R1/L1R2＜8.5

在式5中，L1R1表示第一透镜110的物侧表面(第一表面S1)的曲率半径，并且L1R2表示第一透镜110的像侧表面(第二表面S2)的曲率半径。

[式6]

-20＜L1R1/L2R1＜-15

在式6中，L1R1表示第一透镜110的物侧表面(第一表面S1)的曲率半径，并且L2R1表示第二透镜120的物侧表面(第三表面S3)的曲率半径。

[式7]

-3＜L1R2/L2R1＜-1

在式7中，L1R2表示第一透镜110的像侧表面(第二表面S2)的曲率半径，并且L2R1表示第二透镜120的物侧表面(第三表面S3)的曲率半径。

[式8]

0.1＜L1R1/L3R1＜0.8

在式8中，L1R1表示第一透镜110的物侧表面(第一表面S1)的曲率半径，并且L3R1表示第三透镜130的物侧表面(第五表面S5)的曲率半径。详细地，在[式8]中，考虑到光学特性的改善，可以满足以下条件：0.1＜L1R1/L3R1＜0.7。更详细地，[式8]可以满足以下条件：0.1＜L1R1/L3R1＜0.6。

[式9]

-130＜L3R1/L2R1＜-110

在式9中，L2R1表示第二透镜120的物侧表面(第三表面S3)的曲率半径，并且L3R1表示第三透镜130的物侧表面(第五表面S5)的曲率半径。

[式10]

0.1＜L1_CT/L2_CT＜0.75

在式10中，L1_CT表示第一透镜110的中心厚度，并且L2_CT表示第二透镜120的中心厚度。详细地，考虑光学特性改善，[式10]可以满足以下条件：0.2＜L1_CT＜L2_CT＜0.65。更详细地，[式10]可以满足以下条件：0.3＜L1_CT＜L2_CT＜0.55。

[式11]

0.5＜L1_CT/L3_CT＜0.9

在式11中，L1_CT表示第一透镜110的中心厚度，并且L3_CT表示第三透镜130的中心厚度。

[式12]

0.1＜d12/d23＜0.4

在式12中，d12表示第一透镜110和第二透镜120之间的中心间隔，并且d23表示第二透镜120和第三透镜130之间的中心间隔。

[式13]

20＜d34/d12＜30

在式13中，d34表示第三透镜130和第四透镜140之间的中心间隔，并且d12表示第一透镜110和第二透镜120之间的中心间隔。

[式14]

3.5＜d34/d23＜7

在式14中，d34表示第三透镜130和第四透镜140之间的中心间隔，并且d23表示第二透镜120和第三透镜130之间的中心间隔。

[式15]

0.5＜d34/d45＜2

在式15中，d34表示第三透镜130和第四透镜140之间的中心间隔，并且d45表示第四透镜140和第五透镜150之间的中心间隔。

[式16]

5＜L1_CT/d12＜15

在式16中，L1_CT表示第一透镜110的中心厚度，并且d12表示第一透镜110和第二透镜120之间的中心间隔。

[式17]

20＜L2_CT/d12＜30

在式17中，L2_CT表示第二透镜120的中心厚度，并且d12表示第一透镜110和第二透镜120之间的中心间隔。

[式18]

1＜f1/f2＜2

在式18中，fl表示第一透镜110的焦距，f2表示第二透镜120的焦距。

[式19]

1＜f1/TTL＜1.8

在式19中，f1表示第一透镜110的焦距，并且TTL(总轨迹长度)表示从第一透镜110的物侧表面(第一表面S1)的顶点到图像传感器300的上表面的光轴OA方向上的距离。

[式20]

0.5＜f2/TTL＜1.2

在式20中，f2表示第二透镜120的焦距，并且TTL(总轨迹长度)表示从第一透镜110的物侧表面(第一表面S1)的顶点到图像传感器300的上表面的光轴OA方向上的距离。

[式21]

1＜TTL/bf2＜1.2

在式21中，TTL(总轨迹长度)表示从第一透镜110的物侧表面(第一表面S1)的顶点到图像传感器300的上表面的光轴OA方向上的距离，bf2表示从第二透镜120的物侧表面(第三表面S3)的顶点到图像传感器300的上表面的光轴OA方向上的距离。

[式22]

0.52＜L1S1_CH/L1S1_CA＜0.98

在式22中，L1S1_CA表示第一透镜110的物侧表面(第一表面S1)的通光孔径的最大尺寸CA，L1S1_CH表示物侧表面(第一表面S1)的通光孔径的最小尺寸(CH：通光高度)。详细地，为了提供更纤薄的光学系统1000，[式22]可以满足以下条件：0.56＜L1S1_CH/L1S1_CA＜0.9。更详细地，[式22]可以满足以下条件：0.6＜L1S1_CH/L1S1_CA＜0.85。

[式23]

0.52＜L1S2_CH/L1S2_CA＜0.98

在式23中，L1S2_CA表示第一透镜110的像侧表面(第二表面S2)的通光孔径的最大尺寸CA，L1S2_CH表示第一透镜110的像侧表面(第二表面S2)的通光孔径的最小尺寸(CH：通光高度)。详细地，为了提供更纤薄的光学系统1000，[式23]可以满足以下条件：0.56＜L1S2_CH/L1S2_CA＜0.9。更详细地，[式23]可以满足以下条件：0.6＜L1S2_CH/L1S2_CA＜0.85。

[式24]

0.52＜L2S1_CH/L2S1_CA＜0.98

在式24中，L2S1_CA表示第二透镜120的物侧表面(第三表面S3)的通光孔径的最大尺寸CA，并且L2S1_CH表示物侧表面(第三表面S3)的通光孔径的最小尺寸(CH：通光高度)。详细地，为了提供更纤薄的光学系统1000，[式24]可以满足以下条件：0.56＜L2S1_CH/L2S1_CA＜0.9。更详细地，[式24]可以满足以下条件：0.6＜L2S1_CH/L2S1_CA＜0.85。

[式25]

L1S2_CA＞L1S1_CA＞L2S1_CA

在式25中，L1S1_CA表示第一透镜110的物侧表面(第一表面S1)的通光孔径的最大尺寸CA，并且L1S2_CA表示第一透镜110的像侧表面(第二表面S2)的通光孔径的最大尺寸CA。此外，L2S1_CA表示第二透镜120的物侧表面(第三表面S3)的通光孔径的最大尺寸CA。

[式26]

L1S1_CH＝L1S2_CH＝L2S1_CH

在式26中，L1S1_CH表示第一透镜110的物侧表面(第一表面S1)的通光孔径的最小尺寸(CH：通光高度)，并且L1S2_CH表示第一透镜110的像侧表面(第二表面S2)的通光孔径的最小尺寸(CH：通光高度)。此外，L2S1_CH表示第二透镜120的物侧表面(第三表面S3)的通光孔径的最小尺寸(CH：通光高度)。

[式27]

1.4＜n1d＜1.6

在式27中，n1d表示第一透镜110的折射率。

[式28]

1.4＜n2d＜1.6

在式28中，n2d表示第二透镜120的折射率。

[式29]

40＜V1d＜80

在式29中，V1d表示第一透镜110的阿贝数。

[式30]

40＜V2d＜80

在式30中，V2d表示第二透镜120的阿贝数。

[式31]

F#＜3

在式31中，F#表示光学系统1000的F数。

[式32]

4＜TTL/ImgH＜6.5

在式32中，TTL(总轨迹长度)表示从第一透镜110的物侧表面(第一表面S1)的顶点到图像传感器300的上表面的光轴OA方向上的距离，ImgH表示从0场区域(与光轴OA重叠的图像传感器300的上表面的中心)到图像传感器300的1.0场区域的垂直距离。也就是说，ImgH表示图像传感器300的有效区域的对角线方向上的长度的1/2的值。

[式33]

1＜BFL/ImgH＜3.5

在式33中，后焦距(BFL)表示从第五透镜150的像侧表面(第十表面S10)的顶点到图像传感器300的上表面的光轴OA方向上的距离，ImgH表示从0场区域(与光轴OA重叠的图像传感器300的上表面的中心)到图像传感器300的1.0场区域的垂直距离。也就是说，ImgH表示图像传感器300的有效区域的对角线方向上的长度的1/2的值。

[式34]

1.5＜TTL/BFL＜3.5

在式34中，TTL(总轨迹长度)表示从第一透镜110的物侧表面(第一表面S1)的顶点到图像传感器300的上表面的光轴OA方向上的距离，BFL(后焦距)表示从第五透镜150的像侧表面(第十表面S10)的顶点到图像传感器300的上表面的光轴OA方向上的距离。

[式35]

1＜EFL/TTL＜1.5

在式35中，EFL表示光学系统1000的有效焦距，TTL(总轨迹长度)表示从第一透镜110的物侧表面(第一表面S1)的顶点到图像传感器300的上表面的光轴OA方向上的距离。

[式36]

2＜EFL/BFL＜3

在式36中，EFL表示光学系统1000的有效焦距，BFL(后焦距)表示从第五透镜150的像侧表面(第十表面S10)的顶点到图像传感器300的上表面的光轴OA方向上的距离。

[式37]

2＜EFL/EPD＜4

在式37中，EFL表示光学系统1000的有效焦距，EPD表示光学系统1000的入瞳尺寸。

[式38]

在式38中，Z是垂度(Sag)，并且可以指从非球面上的任意位置到非球面的顶点的光轴方向上的距离。

此外，Y可以指从非球面上的任意位置到光轴的在垂直于光轴的方向上的距离。

另外，c可以表示透镜的曲率，K可以表示圆锥常数。

此外，A、B、C、D、E和F可以指非球面常数。

根据实施例的光学系统1000可以满足式1至式37中的至少一个。特别地，光学系统1000可以包括通光孔径大于第一表面S1的通光孔径的至少一个透镜表面并且可以具有改进的光学特性。

此外，光学系统1000的多个透镜100中的至少一个可以具有非圆形形状，例如D切割形状。详细地，第一透镜110和第二透镜120可以具有非圆形形状。更详细地，第一至第三表面S1、S2和S3的有效区域可以具有非圆形形状，并且其余表面S4、S5、S6、S7、S8、S9和S10的有效区域可以具有圆形形状。因此，光学系统1000可以以更小的尺寸实现，并且与所有透镜都具有圆形形状的光学系统相比，可以更紧凑地提供。

此外，由于光学系统1000的至少一个表面具有上述非圆形形状，非圆形透镜表面的有效区域可能减小，因而光学特性可能劣化。然而，根据实施例的光学系统1000可以通过满足以上描述的式1至式37中的至少一个来防止或最小化由于有效区域的减小而导致的性能劣化。

另外，当光学系统1000满足式1至式37中的至少一个时，其可适用于折叠相机。详细地，光学系统1000可以在平行于装置的表面的方向上改变在垂直于光路改变构件所应用的装置的表面的方向上入射的光。因此，包括多个透镜的光学系统1000可以在装置内具有较薄的厚度，并且装置可以以较薄的厚度设置。

【表1】

【表2】

【表3】

项目	实施例
		EFL	11.0808mm
TTL	11.0000mm
		BFL	4.6979mm
F#	2.8412
		ImgH	2.0510mm
bf2	10.4006mm
		EPD	3.9000mm
f1	15.2734mm
		f2	9.0762mm
f3	-7.7303mm
		f4	-8.5793mm
f5	9.0888mm

表1示出了根据实施例的第一至第五透镜110、120、130、140和150的曲率半径、各透镜的中心厚度(mm)、各透镜之间的中心间隔(mm)、折射率以及阿贝数。

此外，表2示出了第一至第五透镜110、120、130、140和150的最大通光孔径(CA)和最小通光孔径(CH)。

此外，表3示出了根据实施例的光学系统1000的多个透镜100的总轨迹长度(TTL)、有效焦距(EFL)、后焦距(BFL)以及焦距。

参照表1，第一透镜110和第二透镜120的折射率可以相同。此外，第一透镜110和第二透镜120的折射率可以小于第三透镜130的折射率。此外，第四透镜140和第五透镜150的折射率可以大于第一透镜110和第二透镜120的折射率，并且可以小于第三透镜130的折射率。第一透镜110和第二透镜120的阿贝数可以相同。此外，第一透镜110和第二透镜120的阿贝数可以大于第三透镜130的阿贝数。此外，第四透镜140和第五透镜150的阿贝数可以小于第一透镜110和第二透镜120的阿贝数，并且可以大于第三透镜130的阿贝数。

参照表2，第一至第五透镜110、120、130、140和150的表面S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8、S9和S10中的每一个可以具有一组通光孔径。详细地，在光学系统1000中，第二表面S2的通光孔径的最大尺寸CA可以大于第一表面S1的通光孔径的最大尺寸CA，并且第一表面S1的通光孔径的最大尺寸CA可以大于第三表面S3的通光孔径的最大尺寸CA。

另外，第一表面S1、第二表面S2和第三表面S3的通光高度CH可以彼此相同。此时，第一至第三表面S1、S2、S3的最小通光孔径的尺寸CH(通光高度)可以大于第四至第十表面S4、S5、S6、S7、S8、S9和S10的最大通光孔径CA。

参照表3，光学系统1000的有效焦距EFL可以小于第一透镜110的焦距f1。另外，光学系统1000的有效焦距EFL可以大于第二透镜120的焦距f2。此外，在第一至第五透镜110、120、130、140和150之中，第一透镜110的焦距f1可以是最大的。

【表4】

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表4示出了根据实施例的光学系统1000关于上述公式的结果值。参照表4，可以看出，根据实施例的光学系统1000满足式1至式37中的至少一个。详细地，可以看出，光学系统1000满足式1至式37的所有。

因此，根据实施例的光学系统1000可以具有如图4至图7所示的光学特性。详细地，图4是根据实施例的光学系统1000的像差图的曲线图，并且该图是从左到右测量纵向球面像差、散光场曲线和畸变像差的曲线图。在图4中，X轴可以指示焦距(mm)和畸变像差(％)，Y轴可以指示像侧的高度。此外，球面像差的曲线图是在约435nm、约486nm、约546nm、约587nm、约656nm的波长带中的光的曲线图，并且散光和畸变像差的曲线图是在约546nm的波长带中的光的曲线图。

图5是示出根据实施例的光学系统1000中的透镜位置的衍射MTF特性的曲线图，图6是示出根据实施例的光学系统1000的色差的像差图。

图7是根据实施例的光学系统1000的彗差的图，并且该图是根据像侧的场高度测量在约435nm、约486nm、约546nm、约587nm和约656nm的波长带中的光的切向分量和矢状分量的像差的图。对彗差图的解释可以解释为在正轴和负轴上离X轴越近，彗差校正功能越好。也就是说，根据实施例的光学系统1000可以具有改进的光学特性。详细地，光学系统1000可以包括通光孔径大于第一透镜110的第一表面S1的通光孔径的至少一个透镜表面，并且可以具有改进的光学特性。详细地，参照图4至图7，可以看出，光学系统1000具有优异的像差特性，并且由于如图7所示测量值在几乎所有领域中出现在X轴附近，可以看出，具有优异的彗差校正功能。

此外，光学系统1000中的至少一个透镜可以具有非圆形形状，例如D切割形状。因此，光学系统1000可以以小尺寸实现，具有改进的光学性能，并且可以比仅具有圆形形状的光学系统更紧凑地提供。另外，光学系统1000可以包括多个透镜以及光路改变构件(未示出)。因此，光学系统1000可应用于可以具有较薄厚度的折叠相机，并且包括该相机的装置可制造为具有较薄厚度。

图8是示出将根据实施例的相机模块应用于移动终端的图。

参照图8，移动终端1可以包括设置在后侧的相机模块10。相机模块10可以包括图像捕获功能。另外，相机模块10可以包括自动对焦功能、变焦功能和OIS功能中的至少一个。相机模块10可以在拍摄模式或视频通话模式下处理由图像传感器300获得的静止视频图像或运动图像的图像帧。处理后的图像帧可以显示在移动终端1的显示单元(未示出)上并且可以存储在存储器(未示出)中。此外，尽管在附图中未示出，相机模块可以进一步设置在移动终端1的正面。例如，相机模块10可以包括第一相机模块10A和第二相机模块10B。在这种情况下，第一相机模块10A和第二相机模块10B中的至少一个可以包括上述光学系统1000。因此，相机模块10可以具有改进的像差特性并且可以具有纤薄结构。此外，移动终端1可以进一步包括自动对焦装置31。自动对焦装置31可以包括使用激光的自动对焦功能。自动对焦装置31可以主要用于使用相机模块10的图像的自动对焦功能较差的状况下，例如，接近10m以下或在黑暗环境中。自动对焦装置31可以包括包含VCSEL(垂直腔面发射激光器)半导体器件的光发射单元和将诸如光电二极管的光能转换成电能的光接收单元。另外，移动终端1可以进一步包括闪光(flash)模块33。闪光模块33可以包括其中发射光的发光装置。闪光模块33可以通过移动终端的相机操作或用户的控制来操作。

在上述实施例中描述的特征、结构、效果等包括在本发明的至少一个实施例中，但不必仅限于一个实施例。此外，在各个实施例中示出的特征、结构、效果等可以由所属技术领域的普通技术人员针对其他实施例进行组合或修改。因此，与这种组合和修改有关的内容应被解释为包括在本发明的范围内。此外，尽管上面已经描述了实施例，但其仅是示例而不限制本发明，并且以上在不背离本实施例的本质特征的范围内向本发明所属领域的普通技术人员举例说明了本发明。可以看出，可以做出尚未作出的多种修改和应用。例如，实施例中具体示出的各部件可以通过修改来实现。并且与这些修改和应用有关的差异应被解释为包括在所附权利要求书所限定的本发明的范围内。

Claims

1.一种光学系统，包括：

沿着光轴从物侧到像侧依次布置的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜和第五透镜，

其中，所述第一透镜具有正折光率，

其中，所述第二透镜具有正折光率，

其中，所述第一透镜至所述第五透镜中的每一个包括物侧表面和像侧表面，

其中，所述第一透镜的像侧表面以及所述第二透镜至所述第五透镜的物侧表面和像侧表面中的至少一个表面具有比所述第一透镜的物侧表面的通光孔径大的通光孔径。

2.根据权利要求1所述的光学系统，其中，所述第一透镜的像侧表面的通光孔径的尺寸大于所述第一透镜的物侧表面的通光孔径的尺寸。

3.根据权利要求2所述的光学系统，其中，所述第一透镜的物侧表面是凹面。

4.根据权利要求3所述的光学系统，其中，所述第一透镜满足下式1：

[式1]

0.95＜L1S1_CA/L1S2_CA＜1

在式1中，L1S1_CA表示所述第一透镜的物侧的通光孔径，即CA的尺寸，并且L1S2_CA表示所述第一透镜的像侧的通光孔径，即CA的尺寸。

5.根据权利要求1所述的光学系统，其中，所述光学系统的有效焦距满足下式2：

[式2]

7＜EFL＜40

在式2中，EFL表示所述光学系统的有效焦距。

6.根据权利要求1所述的光学系统，其中，所述第一透镜和所述第二透镜满足下式3：

[式3]

0.1＜L1_CT/L2_CT＜0.75

在式3中，L1_CT表示所述第一透镜的中心厚度，并且L2_CT表示所述第二透镜的中心厚度。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的光学系统，其中，所述光学系统的F数小于3。

8.根据权利要求7所述的光学系统，还包括：

设置在物体与所述第一透镜至所述第五透镜之间的光路改变构件，

其中，所述光路改变构件将沿第一方向入射到所述光路改变构件上的光的路径改变为第二方向，所述第二方向为所述第一透镜至所述第五透镜的布置方向。

9.一种光学系统，包括：

其中，所述第一透镜具有正折光率，

其中，所述第二透镜具有正折光率，

其中，所述第一透镜具有朝向像侧凸出的弯月形状，

其中，所述第二透镜的物侧表面是凸面，

其中，所述第一透镜至所述第五透镜中的至少一个具有非圆形形状。

10.根据权利要求9所述的光学系统，其中，所述第一透镜至所述第五透镜中的每一个包括物侧表面和像侧表面，

11.根据权利要求10所述的光学系统，其中，所述第一透镜的所述物侧表面具有非圆形形状，并且满足下式4：

[式4]

0.52＜L1S1_CH/L1S1_CA＜0.98

在式4中，L1S1_CA表示所述第一透镜的最大通光孔径，并且L1S1_CH表示根据非圆形形状的所述第一透镜的通光孔径的最小通光高度。

12.根据权利要求11所述的光学系统，其中，所述第一透镜的所述像侧表面和所述第二透镜的物侧表面具有非圆形形状。