CN116848451A - 用于车辆的光学系统和相机模块 - Google Patents

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Abstract

本发明的实施例中公开的车辆光学系统可以包括在从物体侧向传感器侧的方向中沿着光轴并且按顺序堆叠的第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜，其中第一透镜包括在光轴上的物体侧第一表面和传感器侧第二表面，第二透镜包括物体侧第三表面和传感器侧第四表面，第三透镜包括物体侧第五表面和传感器侧第六表面，第四透镜包括物体侧第七表面以及传感器侧第八表面，第一透镜具有负折射力，第三透镜具有正折射力，第四透镜具有负折射力，第一透镜和第四透镜各自包括塑料材料，并且第三透镜包括玻璃材料。

Description

用于车辆的光学系统和相机模块
技术领域
本发明的实施例涉及一种用于车辆的光学系统和相机模块。
背景技术
ADAS(高级驾驶辅助系统)是辅助驾驶员驾驶的高级驾驶员辅助系统，并且包括感测前方情况、基于感测结果来确定情况并且基于情况判断来控制车辆行为。例如，ADAS传感器设备检测前方车辆并识别车道。然后，当目标车道、目标速度和前方目标被确定后，车辆的电气稳定性控制(ESC)、EMS(发动机管理系统)和MDPS(电机驱动动力转向)被控制。通常，ADAS可以被实现为自动停车系统、低速城市驾驶辅助系统、盲点警告系统等。在ADAS中，用于感测前方情况的传感器设备包括GPS传感器、激光扫描仪、前置雷达、激光雷达等。最具代表性的是用于捕捉车辆前方的前置相机。
近年来，为了驾驶员的安全和便利，对用于感测车辆周围环境的感测系统的研究已经加速。车辆检测系统被用于各种用途，例如检测车辆周围的物体以防止与由驾驶员未发现的物体发生碰撞，并且通过检测空的空间来自动停车，以及为自动车辆控制提供最重要的数据。作为这样的检测系统，通常利用使用雷达信号的方法和使用相机的方法。用于车辆的相机模块通过内置于机动车中的前后监控相机以及仪表板相机中被使用，并拍摄被摄体的图片或视频。由于车辆相机模块被暴露于外面，所以拍摄质量可能会由于湿度和温度而下降。具体地，相机模块具有光学特性根据环境温度和透镜材料而改变的问题。
发明内容
技术问题
本发明的实施例可以提供一种混合塑料透镜和玻璃透镜的用于车辆的光学系统以及具有该光学系统的相机模块。本发明的实施例可以提供一种其中在物体侧和传感器侧上混合具有非球面表面的透镜和具有球面表面的透镜的用于车辆的光学系统以及具有该光学系统的相机模块。本发明的实施例可以提供一种具有其中塑料透镜和玻璃透镜在光轴的方向中被对齐的至少四个透镜的光学系统以及包括该光学系统的相机模块。
技术方案
一种根据本发明的实施例的用于车辆的光学系统，包括：从物体侧到传感器沿着光轴依次堆叠的第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜，其中所述第一透镜包括在光轴上的物体侧第一表面和传感器侧第二表面，所述第二透镜包括物体侧第三表面和传感器侧第四表面，所述第三透镜包括物体侧第五表面和传感器侧第六表面，所述第四透镜包括物体侧第七表面以及传感器侧第八表面，所述第一透镜具有负折射力(negative refractivepower)，所述第三透镜具有正折射力(positive refractive power)，所述第四透镜具有负折射力，所述第一透镜和所述第四透镜可以包括塑料材料，并且所述第三透镜可以包括玻璃材料。
一种根据本发明的实施例的用于车辆的光学系统，包括：从物体侧到传感器沿着光轴依次堆叠的第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜，其中所述第一透镜包括在光轴上的物体侧第一表面和传感器侧第二表面，所述第二透镜包括物体侧第三表面和传感器侧第四表面，所述第三透镜包括物体侧第五表面和传感器侧第六表面，所述第四透镜包括物体侧第七表面以及传感器侧第八表面，所述第一透镜具有负折射力，所述第三透镜具有正折射力，所述第四透镜具有负折射力，并且所述第一透镜至所述第四透镜可以具有3:1的塑料材料与玻璃材料的比率。
根据本发明的实施例，第二透镜由塑料材料制成，并且第二透镜可以具有正折射力。第一透镜至第四透镜的第一表面至第八表面之中在光轴上的球面表面与非球面表面的比率可以是1:3。在光学系统中，TTL为11mm或更少，并且F数可以是2至2.3。
根据本发明的实施例，第一透镜具有在光轴上凹入的第一表面和凹入的第二表面，第二透镜具有在光轴上凸出的第三表面和凸出的第四表面，第三透镜具有在光轴上凸出的第五表面和凸出的第六表面，第四透镜具有在光轴上凸出的第七表面和凹入的第八表面，并且光学系统中的第三透镜和第四透镜之间的距离大于另外两个透镜之间的距离。第一透镜的阿贝数(Abbe number)Vd可以大于第二透镜至第四透镜的阿贝数。第一透镜的阿贝数可以大于或等于50，并且第二透镜、第三透镜和第四透镜的阿贝数可以小于30。
根据本发明的实施例，第一透镜具有在光轴上凹入的第一表面以及凹入的第二表面，第二透镜具有在光轴上凸出的第三表面以及凸出的第四表面，第三透镜具有在光轴上凸出的第五表面和凸出的第六表面，第四透镜具有在光轴上凸出的第七表面和凹入的第八表面，光学系统中的第三透镜和第四透镜之间的距离大于另外两个透镜之间的距离，并且第二透镜的中心厚度可以大于第一透镜和第三透镜的中心厚度。
根据本发明的实施例，第一透镜具有在光轴上凹入的第一表面和凹入的第二表面，第二透镜具有在光轴上凸出的第三表面和凸出的第四表面，第三透镜具有在光轴上凸出的第五表面和凸出的第六表面，第四透镜具有在光轴上凸出的第七表面和凸出的第八表面，并且光学系统中第三透镜和第四透镜之间的距离大于另外两个透镜之间的距离，并且第二透镜的中心厚度可以大于第一透镜和第三透镜的中心厚度。
根据本发明的实施例，第一透镜具有在光轴上凸出的第一表面和凹入的第二表面，第二透镜具有在光轴上凹入的第三表面和凸出的第四表面，第三透镜具有在光轴上凸出的第五表面和凹入的第六表面，第四透镜具有在光轴上凸出的第七表面和凹入的第八表面，第二透镜的中心厚度在光学系统中是最厚的，第三透镜与第四透镜之间的距离可以是光学系统中的透镜之间的距离之中最大的。第一透镜具有在光轴上凹入的第一表面和凹入的第二表面，第二透镜具有在光轴上凸出的第三表面和凹入的第四表面，第三透镜具有在光轴上凸出的第五表面和凸出的第六表面，第四透镜具有在光轴上凸出的第七表面和凹入的第八表面，第一透镜的中心厚度在光学系统中是最厚的，并且第二透镜和第三透镜之间的距离以及第三透镜和第四透镜之间的距离可以是1mm或更多。可以包括围绕第二透镜和第三透镜之间的周边(circumference)设置的孔径光阑(aperture stop)。
根据本发明的实施例的相机模块包括：图像传感器；所述图像传感器上的滤光器；盖玻璃，所述盖玻璃被设置在所述滤光器和所述图像传感器之间；光学系统，其中第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜从物体侧到传感器沿着光轴被依次堆叠；以及孔径光阑，所述孔径光阑被设置在所述第二透镜与所述第三透镜之间的周边上，其中所述第一透镜的有效直径大于所述第二透镜和所述第三透镜中的每个透镜的有效直径，所述第三透镜包括玻璃材料，所述第一透镜、所述第二透镜和所述第四透镜的物体侧表面和传感器侧表面可以是非球面表面，所述第一透镜具有负折射力，所述第二透镜和所述第三透镜具有正折射力，并且所述第四透镜可以具有负折射力。
根据本发明的实施例，具有第一至第四透镜的透镜镜筒可以由金属材料制成。
有益效果
在根据本发明的实施例的光学系统中，通过混合由塑料制成的透镜和由玻璃制成的透镜，在高温下透镜的变形可以被抑制，同时减少模块的重量并且由于材料成本增加而增加单位价格。根据本发明的实施例，可以抑制在高温下透镜的变形或分辨率的劣化，并且即使当环境温度变化时也可以实现稳定的光学性能。
根据本发明的实施例，可以提高车辆光学系统和相机模块的光学可靠性。另外，可以提高相机模块和具有该相机模块的车辆相机设备的可靠性。
附图说明
图1是应用了根据本发明的实施例的相机模块或光学系统的车辆的平面图的示例。
图2是示出根据本发明的第一实施例的用于车辆的光学系统的侧横截面图。
图3是示出根据图2的光学系统中的图像高度的相对照度的曲线图。
图4是示出根据图2的光学系统中的像差特性的水平和竖直FOV的图。
图5至图7是示出图2的光学系统中在低温、室温和高温下的衍射的调制传递函数(MTF)的曲线图，并且是示出根据空间频率的亮度调制的曲线图。
图8至图10是示出图2的光学系统中在低温、室温和高温下的衍射MTF的曲线图，并且是示出根据散焦位置的亮度比率的曲线图。
图11至图13是示出图2的光学系统中在低温、室温和高温下的像散场曲线和畸变的图。
图14是示出根据本发明的第二实施例的用于车辆的光学系统的侧横截面图。
图15是示出根据图14的光学系统中的图像高度的相对照度的曲线图。
图16是示出根据图14的光学系统中的像差特性的水平和竖直FOV的图。
图17至图19是示出图14的光学系统中在低温、室温和高温下的衍射MTF的曲线图，并且是示出根据空间频率的亮度比率(调制)的曲线图。
图20至图22是示出图14的光学系统中在低温、室温和高温下的衍射MTF的曲线图，并且是示出根据散焦位置的亮度比率的曲线图。
图23至图25是示出图14的光学系统中在低温、室温和高温下的像散场曲线和畸变的图。
图26是示出根据本发明的第三实施例的用于车辆的光学系统的侧横截面图。
图27是示出根据图26的光学系统中的图像高度的相对照度的曲线图。
图28是示出根据图26的光学系统中的像差特性的水平和竖直FOV的图。
图29至图31是示出图26的光学系统中在低温、室温和高温下的衍射MTF的曲线图，并且是示出根据散焦位置的亮度比率的曲线图。
图32至图34是示出图26的光学系统中在低温、室温和高温下的衍射MTF的曲线图，并且是示出根据散焦位置的亮度比率的曲线图。
图35至图37是示出图26的光学系统中在低温、室温和高温下的像散场曲线和畸变的图。
图38是示出根据本发明的第四实施例的用于车辆的光学系统的侧横截面图。
图39是示出根据图38的光学系统中的图像高度的相对照度的曲线图。
图40是示出根据图38的光学系统中的像差特性的水平和竖直FOV的图。
图41至图43是示出图38的光学系统中在低温、室温和高温下的衍射MTF的曲线图，并且是示出根据散焦位置的亮度比率的曲线图。
图44至图46是示出图38的光学系统中在低温、室温和高温下的衍射MTF的曲线图，并且是示出根据散焦位置的亮度比率的曲线图。
图47至图49是图38的光学系统中在低温、室温和高温下的像散场曲线和畸变的曲线图。
图50是示出根据本发明的第五实施例的用于车辆的光学系统的侧横截面图。
图51是示出根据图50的光学系统中的图像高度的相对照度的曲线图。
图52是示出根据图50的光学系统中的像差特性的水平和竖直FOV的图。
图53至图55是示出图50的光学系统中在低温、室温和高温下的衍射MTF的曲线图，并且是示出根据散焦位置的亮度比率的曲线图。
图56至图58是示出图50的光学系统中在低温、室温和高温下的衍射MTF的曲线图，并且是示出根据散焦位置的亮度比率的曲线图。
图59至图61是图50的光学系统中在低温、室温和高温下的像散场曲线和畸变的曲线图。
图62是示出具有根据本发明的实施例的光学系统的相机模块的示例的侧横截面图。
图63是示出具有根据本发明的实施例的光学系统的相机模块的另一示例的侧横截面图。
具体实施方式
在下文中，将参考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将要描述的一些实施例，并且能够以各种其他形式来实现，并且可以在本发明的技术精神的范围内选择性地组合和替换使用一个或多个部件。此外，本发明的实施例中使用的术语(包括技术和科学术语)，除非特别定义和明确描述，否则能够以本发明所属领域的普通技术人员通常可以理解的含义来解释，并且常用术语(例如字典中定义的术语)应该能够考虑相关技术的上下文含义来解释它们的含义。此外，本发明的实施例中使用的术语是为了解释实施例，并且不是为了限制本发明。在本说明书中，除非短语中另外具体说明，否则单数形式也可以包括复数形式，并且在说明A和(和)B、C中的至少一个(或一个或多个)的情况下，可以包括可以与A、B和C组合的所有组合中的一个或多个。在描述本发明的实施例的部件时，可以使用诸如第一、第二、A、B、(a)和(b)的术语。这些术语仅用于将该部件与其他部件区分开，并且不能由该术语通过相应组成元件的性质、顺序或过程等来确定。并且，当描述一个部件被“连接”、“耦合”或“接合”到另一部件时，该描述不仅可以包括直接连接、耦合或接合到另一部件，还可以包括在该部件与另一部件之间由另一部件“连接”、“耦合”或“接合”。此外，在描述为形成或设置在每个部件的“上方(上)”或“下方(下)”的情况下，该描述不仅包括当两个部件彼此直接接触时，还包括当一个或多个其他部件被形成或设置在该两个部件之间时。此外，当表达为“上方(上)”或“下方(下)”时，其可以指关于一个元件的向下方向以及向上方向。此外，下面描述的几个实施例可以彼此组合，除非特别声明它们不能彼此组合。另外，除非另有说明，否则对几个实施例中的任一个实施例的描述中遗漏的部分可以适用于针对其他实施例的描述。
图1是应用了根据本发明的实施例的相机模块或光学系统的车辆的平面图的示例。参考图1，根据本发明的实施例的车辆相机系统包括图像生成部11、第一信息生成部12以及第二信息生成部21、22、23、24、25和26以及控制部14。图像生成部11可以包括设置在车辆中的至少一个相机模块31，并且可以捕捉车辆的前方和/或驾驶员来生成车辆的前方图像或者车辆内部的图像。图像生成部11可以通过使用相机模块31不仅捕捉自己的车辆的前方而且在一个或多个方向中捕捉自己的车辆的周围环境来生成自己的车辆周围的图像。这里，前方图像和周围图像可以是数字图像，并且可以包括彩色图像、黑白图像和红外图像。此外，前方图像和周围图像可以包括静止图像和运动图像。图像生成部11将驾驶员的图像、前方图像和周围图像提供给控制部14。随后，第一信息生成部12可以包括设置在自己的车辆中的至少一个雷达或/和相机，并且检测自己的车辆的前方，以生成第一检测信息。具体地，第一信息生成部12被设置在自己的车辆中，并通过检测位于自己的车辆前方的车辆的位置和速度、行人的存在和位置等来生成第一检测信息。
由第一信息生成器12生成的第一检测信息可以被用于维持宿主车辆(hostvehicle)与前车辆之间的恒定距离，并且在特定预设情况下可以提高车辆的稳定性，例如当驾驶员想要改变宿主车辆的行驶车道时或当倒车停车时。第一信息生成部12将第一感测信息提供给控制部14。第二信息生成部21、22、23、24、25和26通过基于由图像生成部11生成的前方图像和由第一信息生成部12生成的第一检测信息感测宿主车辆的每一侧来生成第二感测信息。具体地，第二信息生成部21、22、23、24、25和26可以包括设置在自己的车辆中的至少一个雷达或/相机，并且可以感测位于自己的车辆的侧面上的车辆的位置和速度或者捕捉图像。这里，第二信息生成部21、22、23、24、25和26可以分别被设置在车辆的两个前拐角、后视镜以及后中心和后拐角处。
这样的车辆相机系统可以包括具有以下实施例中描述的光学系统的相机模块，并且使用通过车辆的前部、后部、每个侧面或拐角区域获得的信息向用户提供或处理信息，保护车辆和物体免受自主驾驶或周围环境安全的影响。
根据本发明的示例性实施例的相机模块的多个光学系统可以被安装在车辆中，以便增强安全规程、自动驾驶功能和便利性。此外，相机模块的光学系统作为用于控制车道保持辅助系统(LKAS)、车道偏离警告系统(LDWS)和驾驶员监测系统(DMS)的部件而应用于车辆。这样的用于车辆的相机模块即使当环境温度变化时也可以实现稳定的光学性能，并且以具有竞争力的价格提供模块，从而确保车辆部件的可靠性。
在本发明的描述中，第一透镜是指最接近于物体侧的透镜，并且最后透镜是指最接近于图像侧(或传感器侧表面)的透镜。最后透镜可以包括与图像传感器相邻的透镜。在本发明的说明书中，除非另有说明，否则用于透镜的半径、厚度/距离、TTL等的部分都为mm，并且基于光轴被测量。在本说明书中，透镜的形状基于透镜的光轴被示出。例如，透镜的物体侧表面是凸出的或凹入的，是指透镜的物体侧表面绕光轴是凸出的或凹入的，但并不意味着透镜的物体侧表面在光轴中是凸出的或凹入的。因此，即使当描述透镜的物体侧表面是凸出的时，透镜的物体侧表面上的围绕光轴的部分也可以是凹入的，或者反之亦然。此外，“物体侧表面”可以指透镜基于光轴面向物体侧的表面，并且“图像侧表面”可以指透镜基于光轴面向成像表面的表面。物体侧可以是物体侧表面或光入射穿过的入射侧表面，并且图像侧表面可以指传感器侧表面或光射出穿过的出射侧表面。
根据本发明的实施例的光学系统可以包括由玻璃制成的透镜和由塑料制成的透镜。光学系统可以包括至少一个玻璃透镜和至少三个塑料透镜。在光学系统中的透镜之中，由玻璃制成的透镜与由塑料制成的透镜的数量的比率可以是3:1。在光学系统中的全部透镜中，由玻璃制成的透镜可以占30％或更少，并且由塑料制成的透镜可以占全部透镜的50％或更多，例如75％或更多。
在根据本发明的实施例的光学系统中，可以堆叠至少四个透镜，并且例如可以堆叠四至六个透镜。光学系统可以包括至少四个固体透镜，并且固体透镜可以包括塑料透镜和玻璃透镜。在根据本发明的实施例的光学系统中，由塑料制成的透镜的数量可以大于由玻璃制成的透镜的数量。因此，可以混合具有非球面表面的透镜和具有球面表面的透镜，并且可以抑制材料的性质根据温度的变化，并且可以防止光学性能(MTF)的劣化。这样的光学系统可以被应用到用于监测诸如车辆的移动设备中的驾驶员的相机模块。
<第一实施例>
图2是示出根据本发明的第一实施例的用于车辆的光学系统的侧横截面图，图3是示出根据图2的光学系统中的图像高度的相对照度的曲线图，图4是示出根据图2的光学系统中的像差特性的水平和竖直FOV的图，图5至图7是示出图2的光学系统中在低温、室温和高温下的衍射MTF的曲线图，并且是示出根据空间频率的亮度调制的曲线图，图8至图10是示出图2的光学系统中在低温、室温和高温下的衍射MTF的曲线图，并且是示出根据散焦位置的亮度比率的曲线图，并且图11至图13是示出图2的光学系统中在低温、室温和高温下的像散场曲线和畸变的图。
参考图2，根据本发明的第一实施例的光学系统可以包括在从物体侧到传感器侧或图像侧的方向中沿着光轴堆叠的第一透镜111、第二透镜113、第三透镜115和第四透镜117。光学系统或具有该光学系统的相机模块可以包括图像传感器190以及在图像传感器190和透镜之间的盖玻璃191和滤光器192。光学系统可以包括用于调节入射光量的孔径光阑ST。孔径光阑ST可以被设置在第二透镜113和第三透镜115之间或者在第三透镜115和第四透镜117之间。在孔径光阑ST中，第二透镜113的传感器侧表面的周边和第三透镜115的物体侧或传感器侧表面可以用作孔径光阑。
设置在物体侧的透镜组可以基于孔径ST被划分成第一透镜组，并且设置在传感器侧的透镜组可以基于孔径ST被划分成第二透镜组。也就是说，第一透镜组可以包括在物体侧上的至少两个透镜，并且第二透镜组可以包括在第一透镜组和图像传感器190之间的至少两个透镜。
第一透镜111是最接近于被摄体的透镜并且可以包括塑料材料。第一透镜111包括物体侧第一表面S1和传感器侧第二表面S2，第一表面S1和第二表面S2都可以是非球面表面。第一透镜111可以具有负折射力和1.6或更少的折射率。第一透镜111可以具有的折射率低于第三透镜115的折射率。这里，折射率可以是在940nm的波长处的折射率值。
第一透镜111的第一表面S1可以朝向传感器凹入，并且第二表面S2可以朝向物体凹入。第二表面S2的外周可以包括平坦的有效区域。以绝对值表示，第一表面S1的曲率半径可以小于第二表面S2的曲率半径，并且可以是7mm或更少，例如在2mm至7mm的范围内。第一表面S1的曲率半径可以是光学系统的透镜的物体侧表面和传感器侧表面之中最小的。当相机模块中的第一透镜111被暴露于来自车辆内部或外部的光时，可以通过将其放置在塑料材料中来防止变色。第一透镜111和第二透镜113之间的在光轴上的距离可以大于第二透镜113和第三透镜115之间的在光轴上的距离。第一透镜111和第二透镜113之间的距离可以小于第一透镜111的中心厚度。第一透镜111的中心厚度可以比第二透镜113的中心厚度薄，例如，0.8mm或更少，或者可以在0.2mm至0.8mm的范围内。
第一透镜111的阿贝数Vd可以是光学系统中的透镜之中最大的。例如，第一透镜111的阿贝数Vd可以是50或更多。以绝对值表示，第一透镜111的焦距可以小于第四透镜117的焦距，并且可以是10mm或更少，例如在3mm至10mm的范围内。光入射在第一透镜111上所通过的有效直径可以大于其他第二透镜113和第三透镜115的有效直径。第一透镜111可以是凹透镜。
第二透镜113可以由塑料材料制成。第二透镜113具有正(+)折射力并且可以由折射率为1.6或更多或者折射率在1.6至1.7范围内的材料形成。第二透镜113可以被设置在第一透镜111和第三透镜115之间。第二透镜113包括物体侧第三表面S3和传感器侧第四表面S4，并且第三表面S3和第四表面S4都可以是非球面表面。第三表面S3可以朝向物体凸出，并且第四表面S4可以朝向传感器凸出。以绝对值表示，第三表面S3的曲率半径可以小于第四表面S4的曲率半径，例如10mm或更少。当以绝对值表示时，第四表面S4的曲率半径可以大于第一表面S1的曲率半径并且小于第二表面S2的曲率半径。第二透镜113和第三透镜115在光轴上的距离可以小于1mm。第二透镜113的中心厚度可以是第二透镜113和第三透镜115之间的距离的3倍或超过4倍，并且可以是1.2mm或更多，或者可以在1.2mm至1.7mm的范围内。第二透镜113的阿贝数Vd可以小于30，例如在10至29的范围内。第二透镜113的焦距可以是10mm或更少。第二透镜113可以是凸透镜。第一透镜111和第二透镜113在物体侧上设置有塑料材料，以防止通过物体侧入射的光量的减少并改善入射光的像差。
第三透镜115可以由玻璃制成。第三透镜115具有正(+)折射力，并且可以形成有1.65或更多的折射率或者在1.65至1.8的范围内的折射率。第三透镜115的折射率可以是光学系统中最高的。第三透镜115可以被设置在第二透镜113与第四透镜117之间。第三透镜115可以包括位于物体侧上的第五表面S5和位于传感器侧上的第六表面S6，并且第五表面S5和第六表面S6都是球面表面。第五表面S5可以朝向物体凸出，并且第六表面S6可以是凸出的。以绝对值表示，第五表面S5的曲率半径可以小于第六表面S6的曲率半径，并且它们的差可以是10mm或更多。
第三透镜115和第四透镜117之间的在光轴上的距离可以大于第二透镜113和第三透镜115之间的在光轴上的距离。第三透镜115和第四透镜117之间的距离可以大于第三透镜115的中心厚度，例如，是第三透镜115的中心厚度的两倍或更多。第三透镜的中心厚度115可以是1.5mm或更少，例如，在0.7mm至1.5mm的范围内。第三透镜115的阿贝数Vd可以大于第四透镜117的阿贝数，并且可以小于30，例如在10至29的范围内。以绝对值表示，第三透镜115的焦距可以大于第一透镜111和第二透镜113的焦距，并且可以是10mm或更少。第三透镜115可以是凸透镜。这里，孔径光阑ST可以被设置在第二透镜113和第三透镜115之间的周边上，并且可以被设置在塑料透镜和玻璃透镜之间的周边上。
第四透镜117是最接近于图像传感器190的透镜并且可以由塑料材料制成。第四透镜117具有负(-)折射力并且可以形成有1.7或更少的折射率或者在1.6至1.7的范围内的折射率。第四透镜117可以被设置在第三透镜115和图像传感器190之间。第四透镜117包括物体侧第七表面S7和传感器侧第八表面S8，并且第七表面S7和第八表面S8可以都是非球面表面。第七表面S7可以朝向物体凸出，并且第八表面S8可以是凹入的。第七表面S7的曲率半径可以大于第八表面S8的曲率半径并且可以小于第二表面S2的曲率半径，并且可以例如大于或等于8mm或在8mm至20mm的范围内。第四透镜117的第七表面S7和第八表面S8中的至少一个或两者可以在其中心部分周围具有至少一个拐点。
第四透镜117的中心厚度可以比第三透镜115的中心厚度厚，并且可以是1.5mm或更少，例如在1.0mm至1.5mm的范围内，并且第四透镜117的阿贝数Vd可以与第二透镜113的阿贝数相同，并且可以小于30，例如在10至29的范围内。当获得第四透镜117的焦距作为绝对值时，其可以是20mm或更少，例如在10mm至20mm的范围内。透镜111、113、115和117中的每个透镜可以包括具有光入射所通过的有效直径的有效区域、以及在有效区域外部的凸缘部分，该凸缘部分是非有效区域。非有效区域可以是其中光由间隔件或遮光膜阻挡的区域。这里，设置在传感器侧上的透镜和设置在物体侧上的透镜关于孔径ST的比率可以是1:1。
图像传感器190可以执行将穿过透镜的光转换成图像数据的功能。这里，壳体或透镜保持器可以设置在光学系统外部，并且传感器保持器可以设置在下方以包围图像传感器190并保护图像传感器190免受外部异物或冲击的影响。图像传感器190可以是电荷耦合器件(CCD)、互补金属氧化物半导体(CMOS)、CPD和CID中的任意一个。当图像传感器190的数量为多个时，一个图像传感器可以是彩色(RGB)传感器，并且另一个图像传感器可以是黑白传感器。图像传感器190的对角线尺寸可以大于或等于4mm，例如4mm至10mm或4.5mm至7.5mm。滤光器192可以设置在第四透镜117和图像传感器190之间。滤光器192可以关于穿过透镜111、113、115和117的光过滤对应于特定波长范围的光。滤光器192可以是阻挡红外线的红外线(IR)阻挡滤光器或阻挡紫外线的紫外线(UV)阻挡滤光器，但实施例不限于此。滤光器192可以设置在图像传感器190上。
盖玻璃191设置在滤光器192和图像传感器192之间，保护图像传感器192的上部，并且可以防止图像传感器192的可靠性劣化。
根据本发明的实施例的用于车辆的相机模块可以包括或去除光学系统周围的驱动构件(未示出)。即，由于光学系统被设置在车辆中，因此难以通过利用驱动构件在光轴方向或/和垂直于光轴方向的方向上移动支撑光学系统的透镜镜筒来控制焦点，因此可以去除驱动构件。驱动构件可以是用于自动对焦(AF)功能或/和光学图像稳定器(OIS)功能的致动器或压电元件。这里，支撑光学系统的透镜镜筒可以包括金属材料，例如铝材料。在根据本发明的第一实施例的光学系统中，视角(对角线)可以是70度或更少，例如在55度至70度的范围内。有效焦距可以是8mm或更少，例如4mm至8mm的范围或5mm至6mm的范围。光学系统或相机模块的F数可以是2.4或更少，例如在1.8至2.4的范围内或在2至2.3的范围内。主射线角(CRA)可以小于或等于30度，例如在20至30度的范围内。在光学系统中，图像传感器190和第一透镜111的顶点之间的距离(TTL)可以是11mm或更少。另外，光学系统中使用的光的波长可以在870nm至1000nm的范围内。当温度范围从低温(例如，-40度)到高温(例如，85度)时，MTF降低可以是10％或更少。
在根据本发明的第一实施例的光学系统中，由于支撑透镜的透镜镜筒或透镜保持器的材料是金属材料，例如具有高散热性质的铝，因此透镜的散热性质可以得到改善。因此，光学系统中由塑料制成的透镜的比率可以高于由玻璃制成的透镜的比率。
表1示出了图1的光学系统中的透镜数据。
【表1】
在表1中，第一至第四透镜111、113、115和117的折射率是940nm处的折射率，并且第二、第三透镜和第四透镜113、115和117在d线(587nm)处的阿贝数Vd可以小于30，并且第一透镜111的阿贝数Vd可以是50或更多。半孔径代表每个透镜的有效半径(mm)。Sa和Sb可以是滤光器的入射侧和射出表面，Sc和Sd可以是盖玻璃的入射侧和射出表面。CIS是图像传感器。当以绝对值表示时，曲率半径(mm)、厚度(mm)、透镜之间的中心距离(mm)、折射率、阿贝数和焦距(mm)的值也可以通过基于上面的表1的关系表达式来表示。例如，屈光度可以按照第一透镜>第二透镜>第三透镜>第四透镜的顺序来表示关系表达式。表2是图1的光学系统中的每个透镜的每个表面的非球面系数。
【表2】
图3是示出根据图2的光学系统中的图像高度的环境光比率或相对照度的曲线图，并且可以看出，从图像传感器的中心到对角端，相对照度比率为55％或更多，例如70％或更多。图4是示出图2的光学系统中在室温(例如，22度)下的水平FOV(视场)和竖直FOV的实际FOV以及旁轴(Parax)FOV的图。图5至图7是示出图2的光学系统中在低温、室温和高温下的衍射MTF(调制传递函数)的曲线图，并且是示出根据空间频率的亮度比率(调制)的曲线图。图8至图10是示出图2的光学系统中在低温、室温和高温下的衍射MTF的曲线图，并且是示出根据散焦位置的亮度比率的曲线图。如图5至图10所示，可以看出，亮度调制的降低在-40度的低温、20度的室温和85度的高温下以10％或更少几乎没有变化。如图11至图13所示，可以看出在图2的光学系统中，在低温、室温和高温下的像散场曲线和畸变都为±11或更少(1.0filed)。即，如图5至图13所示，可以看出，根据从低温到高温的温度变化，光学特性数据的变化不大，小于10％。
<第二实施例>
第二实施例参考图14至图25。图14是示出根据本发明的第二实施例的用于车辆的光学系统的侧横截面图。在描述第二实施例时，与第一实施例相同的构造将参考第一实施例的描述。
参考图14，根据本发明的第二实施例的光学系统可以包括从物体侧到传感器侧沿着光轴堆叠的第一透镜121、第二透镜123、第三透镜125、第四透镜127。光学系统或具有该光学系统的相机模块可以包括图像传感器190、盖玻璃191以及图像传感器190和透镜之间的滤光器192。在根据第二实施例的光学系统中，透镜镜筒或透镜保持器可以由金属材料(例如，铝)制成。
第一透镜121是最接近于被摄体的透镜并且可以包括塑料材料。第一透镜121包括物体侧第一表面S1和传感器侧第二表面S2，第一表面S1和第二表面S2都可以是非球面表面。第一透镜121可以具有负折射力和1.6或更少的折射率。第一透镜121可以具有比第三透镜125的折射率低的折射率。这里，折射率可以是在940nm的波长处的折射率值。
第一透镜121的第一表面S1可以朝向传感器侧凹入，并且第二表面S2可以朝向物体凹入。第二表面S2的外周可以包括平坦的有效区域。以绝对值表示，第一表面S1的曲率半径可以小于第二表面S2的曲率半径，并且可以是7mm或更少，例如在2mm至7mm的范围内。第一表面S1的曲率半径可以是光学系统的透镜的物体侧表面和传感器侧表面之中最小的。当相机模块中的第一透镜121被暴露于来自车辆内部或外部的光时，可以通过将其放置在塑料材料中来防止变色。第一透镜121和第二透镜123之间的在光轴上的距离可以大于第二透镜123和第三透镜125之间的在光轴上的距离。第一透镜121和第二透镜123之间的距离可以小于第一透镜121的中心厚度。第一透镜121的中心厚度可以比第二透镜123的中心厚度薄，例如0.8mm或更少，或者可以在0.2mm至0.8mm的范围内。第一透镜121的阿贝数Vd可以是光学系统的透镜之中最大的。例如，第一透镜121的阿贝数Vd可以是50或更多。以绝对值表示，第一透镜121的焦距可以小于第四透镜127的焦距，并且可以是10mm或更少，例如在3mm至10mm的范围内。光从第一透镜121入射所通过的有效直径可以大于其他第二透镜123和第三透镜125的有效直径。第一透镜121可以是凹透镜。
第二透镜123可以由塑料材料制成。第二透镜123具有正(+)折射力，并且可以由具有1.6或更多的折射率或者在1.6至1.7范围内的折射率的材料形成。第二透镜123可以被设置在第一透镜121和第三透镜125之间。第二透镜123包括物体侧第三表面S3和传感器侧第四表面S4，并且第三表面S3和第四表面S4都可以是非球面表面。第三表面S3可以朝向物体凸出，并且第四表面S4可以朝向传感器侧凸出。以绝对值表示，第三表面S3的曲率半径可以小于第四表面S4的曲率半径，例如10mm或更少。当以绝对值表示时，第四表面S4的曲率半径可以大于第一表面S1的曲率半径并且小于第二表面S2的曲率半径。第二透镜123和第三透镜125在光轴上的距离可以小于1mm。第二透镜123的中心厚度可以是第二透镜123与第三透镜125之间的距离的3或4倍，并且可以是1.2mm或更多，或者可以在1.2mm至1.7mm的范围内。第二透镜123的阿贝数Vd可以小于30，例如在10至29的范围内。第二透镜123的焦距可以是10mm或更少。第二透镜123可以是凸透镜。第一透镜121和第二透镜123在物体侧上设置有塑料材料，以防止通过物体侧入射的光量的减少并改善入射光的像差。
第三透镜125可以由玻璃制成。第三透镜125具有正(+)折射力，并且可以被形成有1.65或更多的折射率或者在1.65至1.8的范围内的折射率。第三透镜125的折射率可以是光学系统之中最高的。第三透镜125可以被设置在第二透镜123和第四透镜127之间。第三透镜125包括在物体侧上的第五表面S5和在传感器侧上的第六表面S6，并且第五表面S5和第六表面S6都可以是球面表面。第五表面S5可以朝向物体凸出，并且第六表面S6可以是凸出的。以绝对值表示，第五表面S5的曲率半径可以小于第六表面S6的曲率半径，并且差值可以是10mm或更多。第三透镜125和第四透镜127之间的在光轴上的距离可以大于第二透镜123和第三透镜125之间的在光轴上的距离。第三透镜125和第四透镜127之间的距离可以大于第三透镜125的中心厚度，例如，是第三透镜125的中心厚度的两倍或更多。第三透镜125的中心厚度可以是1.5mm或更少，例如在0.7mm至1.5mm的范围内。第三透镜125和第四透镜127之间的距离可以是光学系统中的透镜之间的距离之中最大的，并且可以是例如2.5mm或更多。
第三透镜125的阿贝数Vd可以大于第四透镜127的阿贝数，并且可以小于30，例如在10至29的范围内。以绝对值表示，第三透镜125的焦距可以大于第一透镜121和第二透镜123的焦距，并且可以是10mm或更少。第三透镜125可以是凸透镜。这里，孔径光阑ST可以被设置在第二透镜123和第三透镜125之间的周边上，并且可以设置在塑料透镜和玻璃透镜之间的周边上。
第四透镜127是最接近于图像传感器190的透镜并且可以由塑料材料制成。第四透镜127具有负(-)折射力，并且可以形成有1.7或更少的折射率或者在1.6至1.7的范围内的折射率。第四透镜127可以被设置在第三透镜125和图像传感器190之间。第四透镜127包括物体侧第七表面S7和传感器侧第八表面S8，并且第七表面S7和第八表面S8都可以是非球面表面。第七表面S7可以朝向物体凸出，并且第八表面S8可以是凹入的。第七表面S7的曲率半径可以大于第八表面S8的曲率半径并且可以小于第二表面S2的曲率半径，并且可以例如大于或等于5mm或在5mm至12mm的范围内。第四透镜127的第七表面S7和第八表面S8中的至少一个或两者可以在其中心部分周围具有至少一个拐点。第四透镜127的中心厚度可以比第三透镜125的中心厚度厚，并且可以是1.5mm或更少，例如在1.0mm至1.5mm的范围内，并且第四透镜127的阿贝数Vd可以与第二透镜123的阿贝数相同，并且可以小于30，例如在10至29的范围内。当获得第四透镜127的焦距作为绝对值时，其可以是20mm或更少，例如在10mm至20mm的范围内。
透镜121、123、125和127中的每个透镜可以包括具有光入射所通过的有效直径的有效区域和在有效区域外部的凸缘部分，该凸缘部分是非有效区域。非有效区域可以是其中光由间隔件或遮光膜阻挡的区域。这里，基于孔径ST，设置在传感器侧上的透镜和设置在物体侧上的透镜的比率可以是1:1，并且光学系统中由塑料制成的透镜与由玻璃制成的透镜的比率可以是3:1。透镜的在光轴上的第一至第八表面S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7和S8之中的球面表面与非球面表面的比率可以是1:3。图像传感器190、滤光器192和盖玻璃191将参考第一实施例的描述。根据本发明的第二实施例的车辆或驾驶员的相机模块可以包括或去除光学系统周围的驱动构件(未示出)。即，由于光学系统被设置在车辆中，因此难以通过利用驱动构件在光轴方向或/和垂直于光轴方向的方向中移动支撑光学系统的透镜镜筒来控制焦点，因此可以去除驱动构件。驱动构件可以是用于自动对焦(AF)功能或/和光学图像稳定器(OIS)功能的致动器或压电元件。这里，支撑光学系统的透镜镜筒可以包括塑料材料。
在根据本发明的第二实施例的光学系统中，视角(对角线)可以是70度或更少，例如在55度至70度的范围内。有效焦距可以是8mm或更少，例如4mm至8mm的范围或5mm至6mm的范围。光学系统或相机模块的F数可以是2.4或更少，例如在1.8至2.4的范围内或在2至2.3的范围内。主射线角(CRA)可以大于或等于20度，例如在20至35度的范围内。在光学系统中，图像传感器190和第一透镜121的顶点之间的距离(TTL)可以是11mm或更少。另外，光学系统中使用的光的波长可以在870nm至1000nm的范围内。当温度范围从低温(例如，-40度)到高温(例如，85度)时，MTF降低可以是10％或更少。在根据本发明的第二实施例的光学系统中，支撑透镜的透镜镜筒或透镜保持器由塑料材料制成，并且透镜的尺寸增大，使得可以抑制由于热导致的性能劣化。
表3示出了图14的光学系统中的透镜数据。
【表3】
在表3中，第一至第四透镜121、123、125和127的折射率是在940nm处的折射率，并且第一至第四透镜121、123、125和127在d线(587nm)处的阿贝数Vd可以小于30，并且第一透镜121的阿贝数Vd可以是50或更多。当以绝对值表示时，第一透镜和第二透镜的屈光度可以大于第三透镜和第四透镜的屈光度。基于上面的表3，曲率半径(mm)、厚度(mm)、透镜之间的中心距离(mm)、折射率、阿贝数和焦距(mm)的值可以通过相对比较被表示为大小关系表达式。例如，在绝对值中，阿贝数可以表示按照第一透镜>第三透镜>第二和第四透镜的顺序的关系表达式。表4为图14的光学系统中的每个透镜的每个表面的非球面系数。
【表4】
图15是示出根据图14的光学系统中的图像高度的环境光比率或相对照度的曲线图，可以看出，从图像传感器的中心到对角端，相对照度比率为55％或更多，例如70％或更多。图16是示出图14的光学系统中在室温(例如，22度)下的水平FOV和竖直FOV的实际FOV以及旁轴FOV的图。图17至图19是示出图14的光学系统中在低温、室温和高温下的衍射MTF的曲线图，并且是示出根据空间频率的亮度比率(调制)的曲线图，并且图20至图22是示出图14的光学系统中在低温、室温和高温下的衍射MTF的曲线图，并且是示出根据散焦位置的亮度比率的曲线图。如图17至图22所示，可以看出，在-40度的低温、22度的室温和85度的高温下，亮度调制的降低小于10％并且几乎没有变化。如图23至图25所示，可以看出在图14的光学系统中，在低温、室温和高温下的像散场曲线和畸变都为±11或更少(1.0filed)。即，如图17至图25所示，可以看出，根据从低温到高温的温度变化，光学特性数据的变化不大，小于10％。
<第三实施例>
第三实施例参考图26至图37。图32是示出根据本发明的第三实施例的用于车辆的光学系统的侧横截面图，并且在描述第三实施例中，与第一和第二实施例相同的构造将参考第一和第二实施例的描述。
参考图26，光学系统可以包括从物体侧到传感器侧沿着光轴堆叠的第一透镜131、第二透镜133、第三透镜135和第四透镜137。光学系统或具有该光学系统的相机模块可以包括图像传感器190以及在图像传感器190和透镜之间的盖玻璃191和滤光器192，并且将参考第一实施例的描述。
光学系统可以包括用于调节入射光量的孔径光阑ST。设置在物体侧上的透镜组可以基于孔径ST被划分成第一透镜组，并且设置在传感器侧上的透镜组可以基于孔径ST被划分成第二透镜组。即，第一透镜组可以包括第一透镜131和第二透镜133，并且第二透镜组可以包括第三透镜135和第四透镜137。孔径光阑ST被设置在第二透镜133和第三透镜135之间的外周上，或者第二透镜133的传感器侧表面的周边或者第三透镜135的物体侧表面的周边可以用作孔径光阑。在根据第三实施例的光学系统中，透镜镜筒或透镜保持器可以由金属材料(例如，铝材料)形成。
第一透镜131是最接近于被摄体的透镜并且可以包括塑料材料。第一透镜131包括物体侧第一表面S1和传感器侧第二表面S2，并且第一表面S1和第二表面S2可以都是非球面表面。第一透镜131可以具有负折射力和1.6或更少的折射率。第一透镜131可以具有比第三透镜135的折射率低的折射率。这里，折射率可以是在940nm的波长处的折射率值。第一透镜131的第一表面S1可以朝向传感器侧凹入，并且第二表面S2可以朝向物体凹入。第二表面S2的外周可以包括平坦的有效区域。以绝对值表示，第一表面S1的曲率半径可以小于第二表面S2的曲率半径，并且可以是7mm或更少，例如在2mm至7mm的范围内。当相机模块中的第一透镜131被暴露于来自车辆内部或外部的光时，可以通过将其放置在塑料材料中来防止变色。第一透镜131和第二透镜133之间的在光轴上的距离可以大于第二透镜133和第三透镜135之间的在光轴上的距离。第一透镜131和第二透镜133之间的距离可以大于第一透镜131的中心厚度。第一透镜131的中心厚度可以比第二透镜133的中心厚度薄，例如0.6mm或更少，或者可以在0.2mm至0.6mm的范围内。第一透镜131的中心厚度可以是光学系统的透镜的中心厚度之中最小的。第一透镜131的阿贝数Vd可以是光学系统的透镜之中最小的。例如，第一透镜131的阿贝数Vd可以小于30，并且可以例如在10至29的范围内。以绝对值表示，第一透镜131的焦距可以小于第四透镜137的焦距，并且可以是10mm或更少，例如在3mm至10mm的范围内。光从第一透镜131入射所通过的有效直径可以大于其他第二透镜133和第三透镜135的有效直径。第一透镜131可以是凹透镜。
第二透镜133可以由塑料材料制成。第二透镜133具有正(+)折射力，并且可以由具有1.6或更多的折射率或者在1.6至1.7范围内的折射率的材料形成。第二透镜133可以被设置在第一透镜131和第三透镜135之间。第二透镜133包括物体侧第三表面S3和传感器侧第四表面S4，并且第三表面S3和第四表面S4都可以是非球面表面。第三表面S3可以朝向物体凸出，并且第四表面S4可以朝向传感器侧凸出。以绝对值表示，第三表面S3的曲率半径可以大于第四表面S4的曲率半径，例如15mm或更多。当以绝对值表示时，第三表面S3的曲率半径可以大于第一表面S1、第二表面S2和第四表面S4的曲率半径之和，并且小于第六表面S6的曲率半径。第二透镜133和第三透镜135在光轴上的距离可以小于1mm。第二透镜133的中心厚度可以是第二透镜133与第三透镜135之间的距离的4倍或5倍，并且可以是1mm或更多或者在1mm至1.5mm的范围内。第二透镜133的阿贝数Vd可以小于30，例如在10至29的范围内。第二透镜133的焦距可以是10mm或更少。第二透镜133可以是凸透镜。第一透镜131和第二透镜133在物体侧上设置有塑料材料，以防止通过物体侧入射的光量的减少并改善入射光的像差。
第三透镜135可以由玻璃制成。第三透镜135具有正(+)折射力，并且可以形成有1.65或更多的折射率或者在1.65至1.8的范围内的折射率。第三透镜135的折射率可以是光学系统中最高的。第三透镜135可以被设置在第二透镜133和第四透镜137之间。第三透镜135包括在物体侧上的第五表面S5和在传感器侧上的第六表面S6，并且第五表面S5和第六表面S6都可以是球面表面。第五表面S5可以朝向物体凸出，并且第六表面S6可以是凸出的。以绝对值表示，第五表面S5的曲率半径可以小于第六表面S6的曲率半径，并且它们的差可以是10mm或更多。第三透镜135和第四透镜137之间的在光轴上的距离可以大于第二透镜133和第三透镜135之间的在光轴上的距离。第三透镜135和第四透镜137之间的距离可以与第三透镜135的中心厚度相同或者可以具有0.5mm或更少的差。第三透镜135的中心厚度可以是2mm或更多，例如在2mm至3mm的范围内。第三透镜135的中心厚度可以是光学系统的透镜的中心厚度之中最厚的。第三透镜135的阿贝数Vd可以大于第四透镜137的阿贝数，并且可以小于30，例如在10至29的范围内。以绝对值表示，第三透镜135的焦距可以大于第一透镜131的焦距，并且可以是10mm或更少。第三透镜135可以是凸透镜。这里，孔径光阑ST可以被设置在第二透镜133和第三透镜135之间的周边上，并且可以被设置在塑料透镜和玻璃透镜之间的周边上。
第四透镜137是最接近于图像传感器190的透镜并且可以由塑料材料制成。第四透镜137具有负(-)折射力，并且可以形成有1.7或更少的折射率或者在1.6至1.7的范围内的折射率。第四透镜137可以被设置在第三透镜135与图像传感器190之间。第四透镜137包括物体侧第七表面S7和传感器侧第八表面S8，并且第七表面S7和第八表面S8都可以是非球面表面。第七表面S7可以朝向物体凸出，并且第八表面S8可以是凹入的。第七表面S7的曲率半径可以大于第八表面S8的曲率半径，并且可以小于第三表面S3的曲率半径，例如大于或等于15mm或者在15mm至25mm的范围内。第四透镜137的中心厚度可以比第三透镜135的中心厚度薄，并且可以在1.2mm或更少的范围内，例如0.5mm至1.2mm，并且第四透镜137的阿贝数Vd可以与第二透镜133的阿贝数相同，并且可以小于30，例如在10至29的范围内。当获得第四透镜137的焦距作为绝对值时，其可以是20mm或更少，例如在10mm至20mm的范围内。
透镜131、133、135和137中的每个透镜可以包括具有光入射所通过的有效直径的有效区域和在有效区域外部的凸缘部分，该凸缘部分是非有效区域。非有效区域可以是其中光由间隔件或遮光膜阻挡的区域。这里，关于孔径ST，设置在传感器侧上的透镜和设置在物体侧上的透镜的比率可以是1:1。光学系统中由塑料制成的透镜与由玻璃制成的透镜的比率可以是3:1。
图像传感器190、滤光器192和盖玻璃191将参考第一实施例的描述。根据本发明的第三实施例的车辆相机模块可以包括或去除光学系统周围的驱动构件(未示出)。即，由于光学系统被设置在车辆中，因此难以通过利用驱动构件在光轴方向或/和垂直于光轴方向的方向中移动支撑光学系统的透镜镜筒来控制焦点，因此可以去除驱动构件。驱动构件可以是用于自动对焦(AF)功能或/和光学图像稳定器(OIS)功能的致动器或压电元件。这里，支撑光学系统的透镜镜筒可以包括金属材料，例如铝材料。
在根据本发明的第三实施例的光学系统中，视角(对角线)可以是70度或更少，例如在55度至70度的范围内。有效焦距可以是8mm或更少，例如4mm至8mm的范围或5mm至6mm的范围。光学系统或相机模块的F数可以是2.4或更少，例如在1.8至2.4的范围内或在2至2.3的范围内。主射线角(CRA)可以大于或等于20度，例如在20至35度的范围内。在光学系统中，图像传感器190和第一透镜131的顶点之间的距离(TTL)可以是11mm或更少。另外，光学系统中使用的光的波长可以在870nm至1000nm的范围内。当温度范围从低温(例如，-40度)到高温(例如，85度)时，MTF降低可以是10％或更少。在根据本发明的第三实施例的光学系统中，由于支撑透镜的透镜镜筒或透镜保持器的材料是金属材料，例如具有高散热性能的铝，因此透镜的散热性能可以被改善。因此，光学系统中由塑料制成的透镜的比率可以高于由玻璃制成的透镜的比率。
表5示出了图26的光学系统中的透镜数据。
【表5】
在表5中，第一至第四透镜131、133、135和137的折射率是在940nm处的折射率，并且第一至第四透镜131、133、135和137在d线(587nm)处的阿贝数Vd可以小于30。当以绝对值表示时，第一透镜可以具有比其他透镜的屈光度大的屈光度。基于上面的表5，半径(mm)、厚度(mm)、透镜之间的中心距离(mm)、折射率、阿贝数、焦距(mm)的值可以通过相对比较被表达为大小关系表达式。例如，以绝对值表示的焦距可以表示按照第四透镜>第二透镜>第三透镜>第一透镜的顺序的关系表达式。表6是图26的光学系统中的每个透镜中的每个表面的非球面系数。
【表6】
图27是示出根据图26的光学系统中的图像高度的环境光比率或相对照度的曲线图，并且可以看出，从图像传感器的中心到对角端，相对照度比率为55％或更多，例如70％或更多。图28是示出图26的光学系统中在室温(例如，22度)下的水平FOV(视场)和竖直FOV的实际FOV以及旁轴FOV的图。图29至图31是示出图26的光学系统中在低温、室温和高温下的衍射MTF的曲线图，并且是示出根据空间频率的亮度比率(调制)的曲线图，并且图32至图34是示出图26的光学系统中在低温、室温和高温下的衍射MTF的曲线图，并且是示出根据散焦位置的亮度比率的曲线图。如图29至图34所示，可以看出，在-40度的低温、22度的室温和85度的高温下，亮度调制的变化小于10％并且几乎没有变化。如图35至图38所示，可以看出在图26的光学系统中，在低温、室温和高温下的像散场曲线和畸变都为±11或更少(1.0filed)。即，如图29至图34所示，可以看出，根据从低温到高温的温度变化，光学特性数据的变化不大，小于10％。
<第四实施例>
第四实施例参考图38至图49。图38是示出根据本发明的第四实施例的用于车辆的光学系统的侧横截面图。在第四实施例的描述中，与第一至第三实施例相同的构造将参考第一至第三实施例的描述。
参考图38，光学系统可以包括从物体侧到传感器侧沿着光轴堆叠的第一透镜141、第二透镜143、第三透镜145和第四透镜147。光学系统或具有该光学系统的相机模块可以包括图像传感器190以及在图像传感器190和透镜之间的盖玻璃191和滤光器192。光学系统可以包括用于调节入射光量的孔径光阑(ST)。设置在物体侧上的透镜组可以基于孔径光阑ST被划分成第一透镜组，并且设置在传感器侧上的透镜组可以基于孔径光阑ST被划分成第二透镜组。即，第一透镜组可以包括第一透镜141和第二透镜143，并且第二透镜组可以包括第三透镜145和第四透镜147。孔径光阑ST被设置在第二透镜143和第三透镜145之间的外周上，第二透镜143的传感器侧表面的周边或第三透镜145的物体侧表面的周边可以用作孔径光阑。在根据第四实施例的光学系统中，透镜镜筒或透镜保持器可以由塑料材料制成。
第一透镜141是最接近于被摄体的透镜并且可以包括塑料材料。第一透镜141包括物体侧第一表面S1和传感器侧第二表面S2，第一表面S1和第二表面S2可以都是非球面表面。第一透镜141可以具有负折射力和1.6或更多的折射率。第一透镜141可以具有比第三透镜145的折射率低的折射率。这里，折射率可以是在940nm的波长处的折射率值。第一透镜141的第一表面S1可以朝向传感器侧凹入，并且第二表面S2可以朝向物体凹入。第二表面S2的外周可以包括平坦的有效区域。以绝对值表示，第一表面S1的曲率半径可以大于第二表面S2的曲率半径，并且可以在40mm或更多的范围内，例如40mm至60mm。第一表面S1的曲率半径可以是光学系统的透镜的物体侧表面和传感器侧表面之中最大的。当相机模块中的第一透镜141被暴露于来自车辆内部或外部的光时，可以通过将其放置在塑料材料中来防止变色。第一透镜141和第二透镜143之间的在光轴上的距离可以大于第二透镜143和第三透镜145之间的在光轴上的距离，例如两倍或更多。第一透镜141和第二透镜143之间的距离可以大于第一透镜141的中心厚度。第一透镜141的中心厚度可以比第二透镜143的中心厚度薄，例如，0.5mm或更少，或者可以在0.2mm至0.5mm的范围内。第一透镜141的阿贝数Vd可以小于30，例如在10至29的范围内。第一透镜141的阿贝数Vd可以小于第三透镜145的阿贝数。以绝对值表示，第一透镜141的焦距可以大于第四透镜147的焦距，并且可以是10mm或更多，例如在10mm至20mm的范围内。光从第一透镜141入射所通过的有效直径可以大于其他第二透镜143和第三透镜145的有效直径。第一透镜141可以是凹透镜。
第二透镜143可以由塑料材料制成。第二透镜143具有正(+)折射力，并且可以由具有1.6或更多的折射率或者在1.6至1.7范围内的折射率的材料形成。第二透镜143可以被设置在第一透镜141和第三透镜145之间。第二透镜143包括物体侧第三表面S3和传感器侧第四表面S4，并且第三表面S3和第四表面S4都可以是非球面表面。第三表面S3可以朝向物体凸出，并且第四表面S4可以朝向传感器侧凹入。以绝对值表示，第三表面S3的曲率半径可以大于第四表面S4的曲率半径，并且例如可以与第四表面S4的曲率半径具有3mm或更少的差。当以绝对值表示时，第四表面S4的曲率半径与第五表面S5的曲率半径之间的差可以是5mm或更少。第二透镜143和第三透镜145之间的在光轴上的距离可以是1mm或更多。第二透镜143的中心厚度可以大于第二透镜143和第三透镜145之间的中心距离，并且可以是光学透镜中最大的。第二透镜143的中心厚度可以大于或等于1.2mm或者可以在1.2mm至2.2mm的范围内。第二透镜143的阿贝数Vd可以小于30，例如在10至29的范围内。第二透镜143的焦距可以大于或等于10mm。第二透镜143可以是凸透镜。第一透镜141和第二透镜143在物体侧上设置有塑料材料，以防止通过物体侧入射的光量的减少并改善入射光的像差。
第三透镜145可以由玻璃制成。第三透镜145具有正(+)折射力，并且可以形成有1.65或更多的折射率或者在1.65至1.8的范围内的折射率。第三透镜145的折射率可以是光学系统中最高的。第三透镜145可以设置在第二透镜143和第四透镜147之间。第三透镜145包括在物体侧上的第五表面S5和在传感器侧上的第六表面S6，并且第五表面S5和第六表面S6都可以是球面表面。第五表面S5可以朝向物体凸出，并且第六表面S6可以是凹入的。以绝对值表示，第五表面S5的曲率半径可以小于第六表面S6的曲率半径，并且差值可以是10mm或更多。第三透镜145和第四透镜147之间的在光轴上的距离可以大于第二透镜143和第三透镜145之间的距离。第三透镜145和第四透镜147之间的距离可以大于第三透镜145的中心厚度，例如是第三透镜145的中心厚度的四倍或更多。第三透镜145的中心厚度可以是1mm或更少，例如在0.2mm至1mm的范围内。第三透镜145的阿贝数Vd可以大于第一透镜131、第三透镜133和第四透镜147的阿贝数，并且可以小于30，例如在20至29的范围内。以绝对值表示，第三透镜145的焦距可以小于第一透镜141和第二透镜143的焦距，并且可以是10mm或更少。第三透镜145可以是凸透镜。第三透镜145的阿贝数可以是光学系统中的透镜中最大的。这里，孔径光阑ST可以设置在第二透镜143和第三透镜145之间的周边上，并且可以设置在塑料透镜和玻璃透镜之间的周边上。
第四透镜147是最接近于图像传感器190的透镜并且可以由塑料材料制成。第四透镜147具有负(-)折射力，并且可以形成有1.7或更少的折射率或者在1.6至1.7的范围内的折射率。第四透镜147可以设置在第三透镜145与图像传感器190之间。第四透镜147包括物体侧第七表面S7和传感器侧第八表面S8，并且第七表面S7和第八表面S8都可以是非球面表面。第七表面S7可以朝向物体凸出，并且第八表面S8可以是凹入的。第七表面S7的曲率半径可以大于第八表面S8的曲率半径并且可以小于第二表面S2的曲率半径，例如10mm或更少，或者可以在2mm至10mm的范围内。第四透镜147的中心厚度可以比第三透镜145的中心厚度厚，并且可以是1mm或更少，例如在0.3mm至1mm的范围内，并且第四透镜147的阿贝数Vd可以与第二透镜143的阿贝数相同，并且可以小于30，例如在10至29的范围内。当获得第四透镜147的焦距作为绝对值时，它可以是20mm或更多，例如在20mm至30mm的范围内。当获得第四透镜147的焦距作为绝对值时，其可以是光学系统中的透镜之中最大的。
透镜141、143、145和147中的每个透镜可以包括具有光入射所通过的有效直径的有效区域、以及在有效区域外部的凸缘部分，该凸缘部分是非有效区域。非有效区域可以是其中光由间隔件或遮光膜阻挡的区域。这里，基于孔径光阑ST，设置在传感器侧的透镜和设置在物体侧的透镜的比率可以是1:1，并且光学系统中的由塑料制成的透镜与由玻璃制成的透镜的比率可以是3:1。
图像传感器190、滤光器192和盖玻璃191将参考第一实施例的描述。在根据本发明的第四实施例的用于车辆或驾驶员的相机模块中，光学系统中的视角(对角线)可以是70度或更少，例如在55度至70度的范围内。有效焦距可以是8mm或更少，例如4mm至8mm的范围或5mm至6mm的范围。光学系统或相机模块的F数可以是2.4或更少，例如在1.8至2.4的范围内或在2至2.3的范围内。主射线角(CRA)可以大于或等于20度，例如在20至35度的范围内。在光学系统中，图像传感器190和第一透镜141的顶点之间的距离(TTL)可以是11mm或更少。另外，光学系统中使用的光的波长可以在870nm至1000nm的范围内。当温度范围从低温(例如，-40度)到高温(例如，85度)时，MTF降低可以是10％或更少。在根据本发明的第四实施例的光学系统中，由于支撑透镜的透镜镜筒或透镜保持器的材料是金属材料，例如具有高散热性能的铝，因此透镜的散热性能可以被改善。因此，光学系统中由塑料制成的透镜的比率可以高于由玻璃制成的透镜的比率。
表7示出了图38的光学系统中的透镜数据。
【表7】
在表7中，第一至第四透镜141、143、145和147的折射率(Index)是在940nm处的折射率，并且第一至第四透镜141、143、145和147在d线(587nm)处的阿贝数Vd可以小于30。基于上面的表8，半径(mm)、厚度(mm)、透镜之间的中心距离(mm)、折射率、阿贝数和焦距(mm)的值可以通过相对比较被表示为大小关系表达式。例如，被获得作为绝对值的屈光度可以表示按照第三透镜>第一透镜>第二透镜>第四透镜的顺序的关系表达式。表8是图38的光学系统中的每个透镜的每个表面的非球面系数。
【表8】
图39是示出根据图38的光学系统中的图像高度的环境光比率或相对照度的曲线图，并且可以看出，从图像传感器的中心到对角端，相对照度比率为55％或更多，例如70％或更多。图40是示出图38的光学系统中在室温(例如，22度)下的水平FOV(视场)和竖直FOV的实际FOV以及旁轴FOV的图。图41至图43是示出图38的光学系统中在低温、室温和高温下的衍射MTF的曲线图，并且是示出根据空间频率的亮度比率(调制)的曲线图，并且图44至图46是示出图26的光学系统中在低温、室温和高温下的衍射MTF的曲线图，并且是示出根据散焦位置的亮度比率的曲线图。如图41至图46所示，可以看出，在-40度的低温、22度的室温和85度的高温下，亮度比率(调制)几乎没有变化。如图47至图49所示，可以看出在图38的光学系统中，在低温、室温和高温下的像散场曲线和畸变都为±11或更少(1.0filed)。即，如图41至图49所示，可以看出，根据从低温到高温的温度变化，光学特性数据的变化不大，小于10％。
<第五实施例>
第五实施例将参考图50至图61。图50是示出根据本发明的第五实施例的用于车辆的光学系统的侧横截面图。在第五实施例的描述中，与第一至第四实施例相同的构造将参考第一至第四实施例的描述。
参考图50，光学系统可以包括从物体侧到传感器侧沿着光轴堆叠的第一透镜151、第二透镜152、第三透镜153和第四透镜154。光学系统或具有该光学系统的相机模块可以包括图像传感器190以及在图像传感器190和透镜之间的盖玻璃191和滤光器192。光学系统可以包括用于调节入射光量的孔径光阑ST。设置在物体侧上的透镜组可以基于孔径ST被划分成第一透镜组，并且设置在传感器侧上的透镜组可以基于孔径ST被划分成第二透镜组。即，第一透镜组可以包括第一透镜151和第二透镜153，第二透镜组可以包括第三透镜155和第四透镜157。孔径光阑ST被设置在第二透镜153和第三透镜155之间的外周上，或者第二透镜153的传感器侧表面的周边或者第三透镜155的物体侧表面的周边可以用作孔径光阑。在根据第五实施例的光学系统中，透镜镜筒或透镜保持器可以由金属材料(例如，铝材料)形成。
第一透镜151是最接近于被摄体的透镜并且可以包括塑料材料。第一透镜151包括物体侧第一表面S1和传感器侧第二表面S2，第一表面S1和第二表面S2都可以是非球面表面。第一透镜151可以具有负折射力和1.6或更多的折射率。第一透镜151可以具有比第三透镜155的折射率低的折射率。这里，折射率可以是在940nm的波长处的折射率值。第一透镜151的第一表面S1可以朝向传感器凹入，并且第二表面S2可以朝向物体凸出。以绝对值表示，第一表面S1的曲率半径可以小于第二表面S2的曲率半径，并且差值可以是2mm或更少。第一表面S1的曲率半径可以是光学系统的透镜的物体侧表面和传感器侧表面之中最小的。当相机模块中的第一透镜151被暴露于来自车辆内部或外部的光时，可以通过将其放置在塑料材料中来防止变色。第一透镜151和第二透镜153之间的在光轴上的距离可以小于第二透镜153和第三透镜155之间的在光轴上的距离。第一透镜151和第二透镜153之间的距离可以小于第一透镜151的中心厚度。第一透镜151的中心厚度可以大于第二透镜153的中心厚度，并且可以是例如0.8mm或更多或者在0.8mm至1.4mm的范围内。第一透镜151的阿贝数Vd可以小于第三透镜155的阿贝数。例如，第一透镜151的阿贝数Vd可以小于30并且可以在10至29的范围内。以绝对值表示，第一透镜151的焦距可以大于第三透镜155的焦距，并且可以是10mm或更多，例如在10mm至22mm的范围内。光从第一透镜151入射所通过的有效直径可以大于另一个第二透镜153的有效直径。第一透镜151可以是凹透镜。
第二透镜153可以由塑料材料制成。第二透镜153具有正(+)折射力，并且可以由具有1.6或更多的折射率或者在1.6至1.7范围内的折射率的材料形成。第二透镜153可以被设置在第一透镜151和第三透镜155之间。第二透镜153包括物体侧第三表面S3和传感器侧第四表面S4，并且第三表面S3和第四表面S4都可以是非球面表面。第三表面S3可以朝向物体凸出，并且第四表面S4可以是凹入的。以绝对值表示，第三表面S3的曲率半径可以小于第四表面S4的曲率半径，例如5mm或更少。当以绝对值表示时，第四表面S4的曲率半径可以大于第一表面S1和第二表面S2的曲率半径。第二透镜153和第三透镜155之间的在光轴上的距离可以是1.5mm或更多。第二透镜153的中心厚度可以小于第二透镜153与第三透镜155之间的距离的0.5倍，可以小于1.2mm，或者可以在0.5mm至1.2mm的范围内。第二透镜153的阿贝数Vd可以与第一透镜151的阿贝数相同，并且可以小于30，例如在10至29的范围内。第二透镜153的焦距可以大于或等于10mm。第二透镜153可以是凸透镜。第一透镜151和第二透镜153在物体侧上设置有塑料材料，以防止通过物体侧入射的光量的减少并改善入射光的像差。
第三透镜155可以由玻璃制成。第三透镜155具有正(+)折射力，并且可以形成有1.65或更多的折射率或者在1.65至1.8的范围内的折射率。第三透镜155的折射率可以是光学系统中最高的。第三透镜155可以设置在第二透镜153与第四透镜157之间。第三透镜155包括在物体侧上的第五表面S5和在传感器侧上的第六表面S6，并且第五表面S5和第六表面S6都可以是球面表面。第五表面S5可以朝向物体凸出，并且第六表面S6可以是凸出的。以绝对值表示，第五表面S5的曲率半径可以大于第六表面S6的曲率半径，并且差值可以是10mm或更多。第三透镜155和第四透镜157之间的在光轴上的距离可以大于第一透镜151和第二透镜153之间的在光轴上的距离。第三透镜155和第四透镜157之间的距离可以大于第三透镜155的中心厚度，例如，是第三透镜155的中心厚度的两倍或更多。第三透镜155的中心厚度可以大于或等于1.5mm，例如在1.5mm至2.3mm的范围内。第三透镜155的阿贝数Vd可以大于第四透镜157的阿贝数，并且可以小于30，例如在20至29的范围内。以绝对值表示，第三透镜155的焦距可以小于第一透镜151和第二透镜153的焦距，并且可以是10mm或更少。第三透镜155可以是凸透镜。这里，孔径光阑ST可以被设置在第二透镜153和第三透镜155之间的周边上，并且可以被设置在塑料透镜和玻璃透镜之间的周边上。
第四透镜157是最接近于图像传感器190的透镜并且可以由塑料材料制成。第四透镜157具有负(-)折射力，并且可以形成有1.7或更少的折射率或者在1.6至1.7的范围内的折射率。第四透镜157可以被设置在第三透镜155和图像传感器190之间。第四透镜157包括物体侧第七表面S7和传感器侧第八表面S8，并且第七表面S7和第八表面S8都可以是非球面表面。第七表面S7可以朝向物体凸出，并且第八表面S8可以是凹入的。第七表面S7的曲率半径可以大于第八表面S8的曲率半径并且可以小于第二表面S2的曲率半径，并且可以是例如5mm或更少或者在3mm至5mm的范围内。第四透镜157的中心厚度可以小于第三透镜155的中心厚度并且可以是1mm或更少，例如在0.2mm至1mm的范围内，并且第四透镜157的阿贝数Vd可以与第二透镜153的阿贝数相同，并且可以小于30，例如在10至29的范围内。当获得第四透镜157的焦距作为绝对值时，其可以是15mm或更多，例如在15mm至25mm的范围内，并且可以是光学系统中的透镜之中最大的。
透镜151、153、155和157中的每个透镜可以包括具有光入射所通过的有效直径的有效区域和在有效区域外部的凸缘部分，该凸缘部分是非有效区域。非有效区域可以是其中光由间隔件或遮光膜阻挡的区域。这里，基于孔径ST，设置在传感器侧上的透镜和设置在物体侧上的透镜的比率可以是1:1，并且光学系统中由塑料制成的透镜与由玻璃制成的透镜的比率可以是3:1。
图像传感器190、滤光器192和盖玻璃191将参考第一实施例的描述。根据本发明的第五实施例的用于车辆或驾驶员的相机模块可以包括或去除光学系统周围的驱动构件(未示出)。即，由于光学系统设置在车辆中，因此难以通过利用驱动构件在光轴方向或/和垂直于光轴方向的方向中移动支撑光学系统的透镜镜筒来控制焦点。因此可以去除驱动构件。驱动构件可以是用于自动对焦(AF)功能或/和光学图像稳定器(OIS)功能的致动器或压电元件。这里，支撑光学系统的透镜镜筒可以包括金属材料，例如铝材料。
在根据本发明的第五实施例的光学系统中，视角(对角线)可以是70度或更少，例如在55度至70度的范围内。有效焦距可以是8mm或更少，例如4mm至8mm的范围或5mm至6mm的范围。光学系统或相机模块的F数可以是2.4或更少，例如在1.8至2.4的范围内或在2至2.3的范围内。主射线角(CRA)可以大于或等于20度，例如在20至35度的范围内。在光学系统中，图像传感器190和第一透镜151的顶点之间的距离(TTL)可以是11mm或更少。另外，光学系统中使用的光的波长可以在870nm至1000nm的范围内。当温度范围从低温(例如，-40度)到高温(例如，85度)时，MTF降低可以是10％或更少。在根据本发明的第五实施例的光学系统中，由于支撑透镜的透镜镜筒或透镜保持器的材料是金属材料，例如具有高散热性能的铝，因此透镜的散热性能可以被改善。因此，光学系统中由塑料制成的透镜的比率可以高于由玻璃制成的透镜的比率。
表9示出了图50的光学系统中的透镜数据。
【表9】
在表9中，第一至第四透镜151、152、153和154的折射率(Index)是在587nm处的折射率，并且第一至第四透镜151、152、153和154在d线(587nm)处的阿贝数Vd可以小于30。基于上面的表9，半径、厚度、距离、折射率、阿贝数和焦距的值也可以通过上面的关系表达式被表示。例如，以绝对值表示的焦距来看，关系表达式可以是第四透镜>第一透镜>第二透镜>第三透镜的顺序。
表10是图50的光学系统中的每个透镜的每个表面的非球面系数。
【表10】
图51是示出根据图50的光学系统中的图像高度的环境光比率或相对照度的曲线图，并且可以看出，从图像传感器的中心到对角端，相对照度比率为55％或更多，例如70％或更多。图52是示出图50的光学系统中在室温(例如，22度)下的水平FOV(视场)和竖直FOV的实际FOV以及旁轴FOV的图。图53至图55是示出图50的光学系统中在低温、室温和高温下的衍射MTF的曲线图，并且是示出根据空间频率的亮度比率(调制)的曲线图，并且图53至图58是示出图50的光学系统中在低温、室温和高温下的衍射MTF的曲线图，并且是示出根据散焦位置的亮度比率的曲线图。如图53至图58所示，可以看出，在-40度的低温、22度的室温和85度的高温下，亮度调制的降低小于10％并且几乎没有变化。如图59至图61所示，可以看出在图50的光学系统中，在低温、室温和高温下的像散场曲线和畸变都为±11或更少(1.0filed)。即，如图53至图61所示，可以看出，根据从低温到高温的温度变化，数据的变化不大，小于10％。
图62是示出具有根据本发明的实施例的光学系统的相机模块的示例的侧横截面图。参考图62，根据本发明的实施例的相机模块可以包括壳体500、具有多个透镜611、613、615和617的透镜部分600或光学系统、间隔件551和133、主基板194和图像传感器190。相机模块可以包括盖玻璃194和在透镜部分600和图像传感器190之间的滤光器192。透镜部分600可以包括实施例中公开的光学系统，并且可以包括例如，其中堆叠至少三个或更多透镜611、613、615和617(例如，三至七个透镜或三至五个透镜)的光学系统。可以包括其中堆叠五个透镜的光学系统。透镜部分600可以包括至少三个或更多的固体透镜，并且固体透镜可以包括至少一个塑料透镜。在根据本发明的实施例的透镜部分600中，可以包括一个或多个由塑料制成的透镜。为了便于描述，透镜部分600包括从物体侧朝向图像传感器190沿着光轴Lz堆叠的第一透镜611、第二透镜613、第三透镜615和第四透镜617。
第一透镜611是最接近于被摄体的透镜，光入射所通过的上表面和光射出所通过的下表面中的至少一个或两者可以是球面表面或非球面表面。第一透镜611的上表面或下表面可以是凹入的或凸出的。第一透镜611可以由塑料制成，以防止当相机模块被暴露于来自车辆内部或外部的光时变色，并且在相机模块放置在车辆内部时第一透镜611可以由玻璃或塑料制成。第二透镜613可以由玻璃或塑料制成。第二透镜613被设置在第一透镜611和第三透镜615之间，并且可以在其外部具有凸缘部分613A。第三透镜615可以由玻璃或塑料制成。第四透镜617是最接近于图像传感器190的透镜并且可以由玻璃或塑料制成。第二透镜613、第三透镜615和第四透镜617的上表面和/或下表面可以是球面表面或非球面表面，但不限于此。
透镜部分600的透镜611、613、615和617可以从上部到传感器侧被耦合在壳体500的透镜保持器513中，在相反方向中被耦合，或在两个方向中被耦合。盖511和透镜保持器513之间可以包括垫圈525，并且垫圈525可以是防水环。
壳体500包括盖511和透镜保持器513，并且可以具有从上部贯穿到下部的开口601。盖511和透镜保持器513可以被一体地形成，或者可以彼此分离或组合。盖511可以是从上部被耦合到透镜保持器513的外周的盖，并且盖511的内突起521可以支撑第一透镜611的周边，透镜保持器513的内突起523可以设置在第四透镜617的凸缘部分617A下方。透镜611、613、615和617中的每个透镜可以包括具有光入射所通过的有效直径的有效区域以及凸缘部分611A、613A、615A和617A，该凸缘部分是在有效区域外部的非有效区域。无效区域可以是其中光由间隔件551和553阻挡的区域。凸缘部分611A、613A、615A和617A可以在透镜611、613、615和617的有效区域中关于光轴Lz在周向方向(circumferential direction)中延伸。透镜611、613、615和617中的至少一个615可以不具有凸缘部分或者可以具有比其他透镜更短的长度。
透镜保持器513保护并且支撑透镜部分600的外表面。透镜保持器513支撑多个透镜611、613、615和617的外表面。透镜保持器513可以是透镜镜筒，并且可以被设置有一个或多个镜筒。壳体500的俯视形状可以包括圆柱形状或多棱柱形状。壳体500可以由诸如树脂、塑料或金属的材料形成。壳体500的表面上可以涂覆或涂敷亲水材料。这里，透镜保持器513可以由金属材料形成，例如可以选自Al、Ag或Cu材料，优选为Al或Cu合金。当透镜保持器513由金属制成时，可以消散沿透镜611、613、615和617的横向方向中传递的热，并且可以抑制透镜611、613、615和617的热变形。
图像传感器190可以被设置在主基板194上。图像传感器190可以在与光轴Lz交叉的平面上被安装、安置、接触、固定、临时固定、支撑或耦合到主基板194。可替选地，根据另一实施例，能够容纳图像传感器190的沟槽或孔(未示出)可以被形成在主基板194中，并且实施例不限于图像传感器190设置在主基板194上的具体形式。主基板194可以是刚性PCB或FPCB。
图像传感器190可以执行将穿过透镜部分600的光转换成图像数据的功能。传感器保持器可以设置在壳体500下方以围绕图像传感器190并保护图像传感器190免受外部异物或冲击的影响。图像传感器190可以是电荷耦合器件(CCD)、互补金属氧化物半导体(CMOS)、CPD和CID中的任意一个。当图像传感器190的数量为多个时，一个图像传感器可以是彩色(RGB)传感器，另一个图像传感器可以是黑白传感器。
滤光器192可以被设置在透镜部分600和图像传感器190之间。滤光器192可以从穿过透镜611、613、615和617的光中过滤与特定波长范围相对应的光。滤光器192可以是阻挡红外线的红外线(IR)阻挡滤光器或阻挡紫外线的紫外线(UV)阻挡滤光器，但实施例不限于此。滤光器192可以被设置在图像传感器190上。盖玻璃191设置在滤光器192和图像传感器190之间，保护图像传感器190的上部，并且可以防止图像传感器190的可靠性劣化。
根据本发明的实施例的相机模块可以包括驱动构件(未示出)，其中驱动构件可以在光轴方向或/和与光轴方向正交的方向中移动或倾斜到具有至少一个透镜的镜筒。相机模块可以包括自动对焦(AF)功能和/或光学图像稳定器(OIS)功能。这里，透镜部分600可以堆叠有塑料透镜或玻璃透镜，或者彼此混合。这里，塑料材料可以比玻璃材料的热膨胀系数(CTE)高5倍，并且折射率随温度的变化值(dN/dT)可以比玻璃材料低10倍。这里，dN是透镜折射率的变化值，并且dT表示温度的变化值。
在车辆中使用用于相机模块的塑料透镜的情况下，与由玻璃制成的透镜相比，价格可以被降低，并且通过在入射侧和出射侧提供非球面表面可以有利于光路控制。此外，由玻璃制成的透镜或由塑料制成的透镜可能由于与透镜保持器513的热膨胀系数的差异而膨胀或收缩。因此，当膨胀未在纵向方向中缓解时，透镜可能在光轴方向中变形，可能会出现透镜的光学特性可能改变的问题。因此，当透镜的有效区域之外没有缓冲结构来缓解透镜的膨胀时，透镜的入射侧表面和出射侧表面的高度可能不同，这可能会影响透镜的光学性能。即，当在透镜外部设置不具有缓冲结构的间隔件时，不能减轻透镜在纵向方向中的膨胀，并且透镜在光轴Lz方向中变形。
在本发明的实施例中，具有缓冲结构的构件或装置被设置在多个透镜611、613、615和617中的至少一个有效直径区域与透镜保持器513之间，使得可以抑制有效直径区域的光学特性的改变。构件或装置可以是设置在透镜的有效直径区域外部的凸缘部分或/和设置在透镜和透镜保持器之间的间隔件。本发明的实施例将被描述为缓冲结构530被设置到间隔件551和133中的至少一个间隔件的示例。具有缓冲结构530的间隔件553可以抑制设置在其中的第三透镜615的光学特性的变化。间隔件551和553可以阻挡光泄漏或引入到外部，并且可以调节两个相邻透镜之间的距离。间隔件551和553可以被定义为遮光膜(间隔件膜)。这里，具有缓冲结构530的间隔件133可以用作孔径光阑。具有缓冲结构530的间隔件133的表面可以涂覆有遮光材料以阻挡光。这里，在多个透镜611、613、615和617中的至少之一个透镜与透镜保持器513之间可以包括间隙。例如，间隔件551和133可以在其中具有开口。间隔件551和553可以包括围绕第一透镜611和第二透镜613的外周设置的第一间隔件551以及围绕第二透镜131和第四透镜617设置的第二间隔件553。第二间隔件553可以在内周处支撑第三透镜615的凸缘部分61A。
具有缓冲结构530的第二间隔件553被设置在第二透镜613和第四透镜617之间，并在第三透镜613和第四透镜617之间被间隔开，以支撑第三透镜615的外部。第三透镜615的外侧和第二间隔件553之间的区域可以用粘合剂结合。这里，具有缓冲结构530的第二间隔件553被示出为放置在第三透镜133外部的示例，但是可以放置在第一透镜611、第二透镜613或/和第四透镜617外部。缓冲结构530可以包括在上部和下部具有沟槽531和553的结构。沟槽531和553可以被形成为连续的环形形状。
缓冲结构530可以包括从物体侧表面向图像传感器侧凹入的第一沟槽531和从传感器侧向物体侧表面凹入的第二沟槽533。第一沟槽531和第二沟槽533可以基于光轴Lz被交替地布置在不同的平面上。具有第一沟槽531和第二沟槽533的缓冲结构530可以防止第二间隔件553的刚性劣化以及根据第三透镜615的热变形而收缩或膨胀。当从俯视图观看时，第一沟槽531可以具有连续的圆形形状或环形形状。多个第一沟槽531可以被形成为圆形形状或环形形状，并且该多个第一沟槽531可以被布置为具有不同半径的同心圆。该多个第一沟槽531可以在与光轴Lz正交的方向中重叠。多个第二沟槽533可以被形成为圆形形状或环形形状，并且该多个第二沟槽533可以被布置为具有不同半径的同心圆。该多个第二沟槽533可以在与光轴Lz正交的方向中重叠。
第一沟槽531和/或第二沟槽533的侧横截面可以具有三角形形状。三角形形状可以是接触上表面或下表面的两点和最深点被连接的形状。设置最深点的部分可以是有角度的表面、弯曲的表面或平坦的表面。第一沟槽531可以具有上宽并且下窄的三角形形状，第二沟槽533可以具有下宽并且上窄的三角形形状，即倒三角形形状。本发明的实施例在第三透镜615的外部间隔件553中提供了具有至少两个沟槽531、533的缓冲结构530，其可以是弹性的并且可以减轻第三透镜615的热膨胀，并且可以抑制在第三透镜615的Z-轴(光轴)方向中的变化。
具有缓冲结构530的第二间隔件553可以由具有比玻璃材料更高的热膨胀系数的材料或者具有比金属材料更高的热膨胀系数的材料形成。具有缓冲结构530的间隔件553可以由塑料材料(例如，热塑性材料或热固性材料)形成。
第一间隔件551和第二间隔件553可以由相同材料或不同材料制成，例如，它们可以由吸收光的材料制成。第一间隔件551和/或第二间隔件553可以包括聚乙烯膜(PE)膜或聚酯(PET)膜。作为另一示例，第一间隔件551或/和第二间隔件553可以具有形成在其表面上的金属或合金以及氧化物膜。包含在组金属或合金中的材料可以包括In、Ga、Zn、Sn、Al、Ca、Sr、Ba、W、U、Ni、Cu、Hg、Pb、Bi、Si、Ta、H、Fe、Co、Cr、Mn、Be、B、Mg、Nb、Mo、Cd、Sn、Zr、Sc、Ti、V、Eu、Gd、Er、Lu、Yb、Ru、Y和La中的至少一个。氧化物膜可以是利用使用铜的黑色氧化物或棕色氧化物处理的氧化物材料。
设置在具有缓冲结构530的第二间隔件553内部的第三透镜615可以由玻璃或塑料制成。第二间隔件553的厚度可以大于第三透镜615的外表面的高度。第二间隔件553的厚度可以大于第三透镜615的中心部分的厚度。第二间隔件553是上表面可以接触第二透镜613。第二间隔件553的下表面可以接触第四透镜617。第二间隔件553可以包括设置在第二透镜613的凸缘部分613A和透镜保持器513之间的第一部分571、以及设置在第四透镜617的凸缘部分617A与透镜保持器513之间的第二部分573。第二间隔件553可以保护第三透镜615的外侧以及第二透镜613和第四透镜617的外侧。
在下文中，可以描述第三透镜615的外部第二间隔件553中的缓冲结构530的示例，并且当第三透镜615的长度根据环境温度扩展时，缓冲结构530可以缓冲第三透镜615的长度。缓冲结构530可以在第二间隔件553中在与光轴Lz正交的方向中或周向方向中提供弹性。第二透镜613的凸缘区域由第二间隔件553支撑，并且凸缘区域的最外表面的中心可以在垂直于光轴Lz的第一方向中与每个沟槽531和533不重叠。第二透镜613的传感器侧或最外表面的下边缘中的至少一个可以与每个沟槽531或533的最低点在相同线上。
因此，由于缓冲结构530被设置在第二间隔件553中，所以第二透镜613可以提供抵抗横向方向中的膨胀或收缩的弹性。因此，可以减轻传递到第二间隔件553的膨胀，以抑制第三透镜615的有效直径区域在光轴方向中变形，这可以使透镜613的光学特性(MTF：调制传递函数)的变化最小化。
参考图63，相机模块可以将第二间隔件553的缓冲结构530限定为第一缓冲结构，并且将透镜的缓冲结构540限定为第二缓冲结构。具有第二缓冲结构540的透镜可以被设置在第一至第四透镜中的至少一个或两个或更多个上。第二缓冲结构540可以被形成为在透镜的凸缘部分的上表面和下表面上的凹入沟槽。间隔件553的第一缓冲结构530将参考上面公开的实施例的描述，并且第二透镜613的第二缓冲结构540将在下面描述。具有第二缓冲结构540的第二透镜613可以被设置在第一透镜611和第三透镜615之间。第二缓冲结构540可以接触第一间隔件551。第二缓冲结构540可以接触第二间隔件553。
第二缓冲结构540的上表面处的凹入沟槽541可以面向第一间隔件551的上表面。第二缓冲结构540的下表面上的凹入沟槽543可以面向第二间隔件553的上表面。第二缓冲结构540的上沟槽541和下沟槽543可以在与光轴Lz正交的第一方向X中与有效直径区域重叠。第二缓冲结构540的上沟槽541和下沟槽543可以在与光轴Lz正交的第一方向X中与第二透镜613的外侧表面重叠。第二缓冲结构540所应用到的第二透镜613可以由塑料材料制成。根据本发明的实施例，应用于由塑料制成的第二透镜613的第二缓冲结构540可以在第二透镜613的体积根据环境温度膨胀时缓冲。第二缓冲结构540可以被设置在第二透镜613的凸缘部分613A上，并且可以被设置为在与光轴Lz正交的方向中或在周向方向中提供弹性的结构。
在上述实施例中描述的特征、结构、效果等被包括在本发明的至少一个实施例中，并且不一定限于仅一个实施例。此外，每个实施例中示出的特征、结构和效果可以由实施例所属领域的技术人员关于其他实施例进行组合或修改。因此，与这些组合和变化相关的内容应当被理解为包含在本发明的范围内。此外，虽然以上已经重点描述了实施例，但是这些仅是示例并且不限制本发明，并且本发明所属领域的技术人员可以在不偏离本实施例的本质特征的范围对以上进行例示。将会看到，尚未做出的各种变化和应用都是可能的。例如，可以对实施例中具体示出的各个部件进行修改和实施。并且与这些修改和应用相关的差异应当被解释为包括在所附权利要求所限定的本发明的范围内。

Claims (12)

1.一种光学系统，包括：
从物体侧到传感器侧沿着光轴设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜，
其中，所述第一透镜包括在所述光轴上的物体侧第一表面和传感器侧第二表面，
其中，所述第二透镜包括物体侧第三表面和传感器侧第四表面，
其中，所述第三透镜包括物体侧第五表面和传感器侧第六表面，
其中，所述第四透镜包括物体侧第七表面和传感器侧第八表面，
其中，所述第一透镜具有负折射力，
其中，所述第三透镜具有正折射力，
其中，所述第四透镜具有负折射力，
其中，所述第一透镜和所述第四透镜包括塑料材料，以及
其中，所述第三透镜包括玻璃材料。
2.一种光学系统，包括：
从物体侧到传感器侧沿着光轴设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜，
其中，所述第一透镜包括在所述光轴上的物体侧第一表面和传感器侧第二表面，
其中，所述第二透镜包括物体侧第三表面和传感器侧第四表面，
其中，所述第三透镜包括物体侧第五表面和传感器侧第六表面，
其中，所述第四透镜包括物体侧第七表面和传感器侧第八表面，
其中，所述第一透镜具有负折射力，
其中，所述第三透镜具有正折射力，
其中，所述第四透镜具有负折射力，
其中，所述第一透镜至所述第四透镜具有3:1的塑料材料与玻璃材料的比率。
3.根据权利要求1或2所述的光学系统，其中，所述第二透镜由塑料材料制成，以及
其中，所述第二透镜具有正折射力。
4.根据权利要求1或2所述的光学系统，其中，所述第一透镜至所述第四透镜的所述第一表面至所述第八表面之中的在光轴上的球面表面与非球面表面的比率为1:3。
5.根据权利要求1或2所述的光学系统，其中，所述光学系统的TTL为11mm或更少，并且F数为2至2.3。
6.根据权利要求1或2所述的光学系统，其中，所述第一透镜具有在所述光轴上凹入的所述第一表面和凹入的所述第二表面，
其中，所述第二透镜具有在所述光轴上凸出的所述第三表面和凸出的所述第四表面，
其中，所述第三透镜具有在所述光轴上凸出的所述第五表面和凸出的所述第六表面，
其中，所述第四透镜具有在所述光轴上凸出的所述第七表面和凹入的所述第八表面，以及
其中，所述光学系统中的所述第三透镜和所述第四透镜之间的距离大于另外两个透镜之间的距离。
7.根据权利要求1或2所述的光学系统，其中，所述第一透镜具有在所述光轴上凹入的所述第一表面和凹入的所述第二表面，
其中，所述第二透镜具有在所述光轴上凸出的所述第三表面和凸出的所述第四表面，
其中，所述第三透镜具有在所述光轴上凸出的所述第五表面和凸出的所述第六表面，
其中，所述第四透镜具有在所述光轴上凸出的所述第七表面和凹入的所述第八表面，
其中，所述光学系统中的所述第三透镜和所述第四透镜之间的距离大于其他两个透镜之间的距离，以及
其中，所述第二透镜的中心厚度比所述第一透镜和所述第三透镜的中心厚度大。
8.根据权利要求1或2所述的光学系统，其中，所述第一透镜具有在所述光轴上凸出的所述第一表面和凹入的所述第二表面，
其中，所述第二透镜具有在所述光轴上凹入的所述第三表面和凸出的所述第四表面，
其中，所述第三透镜具有在所述光轴上凸出的所述第五表面和凹入的所述第六表面，
其中，所述第四透镜具有在所述光轴上凸出的所述第七表面和凹入的所述第八表面，
其中，所述第二透镜的中心厚度是所述光学系统中最厚的，以及
其中，所述第三透镜和所述第四透镜之间的距离是所述光学系统中的透镜之间的距离之中最大的。
9.根据权利要求1或2所述的光学系统，其中，所述第一透镜具有在所述光轴上凹入的所述第一表面和凸出的所述第二表面，
其中，所述第二透镜具有在所述光轴上凸出的所述第三表面和凹入的所述第四表面，
其中，所述第三透镜具有在所述光轴上凸出的所述第五表面和凸出的所述第六表面，
其中，所述第四透镜具有在所述光轴上凸出的所述第七表面和凹入的所述第八表面，
其中，所述第一透镜的中心厚度是所述光学系统中最厚的，以及
其中，所述第二透镜与所述第三透镜之间的距离以及所述第三透镜与所述第四透镜之间的距离为1mm或更多。
10.根据权利要求1或2所述的光学系统，包括：孔径光阑，所述孔径光阑被设置成围绕所述第二透镜和所述第三透镜之间的周边。
11.一种相机模块，包括：
图像传感器；
滤光器，所述滤光器在所述图像传感器上；
盖玻璃，所述盖玻璃被设置在所述滤光器和所述图像传感器之间；
光学系统，所述光学系统包括从物体侧到传感器侧沿着光轴设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜；以及
孔径光阑，所述孔径光阑被设置成围绕在所述第二透镜与所述第三透镜之间的周边，
其中，所述第一透镜的有效直径大于所述第二透镜和所述第三透镜中的每个透镜的有效直径，
其中，所述第三透镜包括玻璃材料，
其中，所述第一透镜、所述第二透镜和所述第四透镜中的每个透镜的物体侧表面和传感器侧表面是非球面表面，
其中，所述第一透镜具有负折射力，
其中，所述第二透镜和所述第三透镜具有正折射力，
其中，所述第四透镜具有负折射力。
12.根据权利要求11所述的相机模块，其中，具有所述第一透镜至所述第四透镜的透镜镜筒由金属制成。
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