CN117677883A - 光学系统及包括其的相机模块 - Google Patents
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Abstract
根据实施例公开的光学系统包括:从物侧向传感器侧沿光轴设置的第一透镜至第九透镜,第一透镜在光轴上具有正(+)屈光力,第七透镜在光轴上具有正(+)屈光力,第九透镜在光轴上具有负(‑)屈光力,在第一透镜至所述第九透镜在光轴上的厚度中第七透镜最厚。
Description
技术领域
本实施例涉及一种提高的光学性能的光学系统以及包括该光学系统的相机模块。
背景技术
相机模块捕捉被摄体物体并将其存储为图像或视频,并被安装在各种应用中。特别是,相机模块被制造为非常小的尺寸,不仅应用于便携式装置,如智能手机、平板电脑和笔记本电脑,而且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形成的图像转换为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使透镜焦距对准的自动对焦(AF)功能,并且可以通过经由变焦透镜增加或减少远程被摄体物体的放大率来执行放大或缩小的缩放功能。此外,该相机模块采用图像稳定(IS)技术,以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不稳定。
该相机模块获得图像的最重要元件是形成图像的成像透镜。最近,越来越关注诸如高图像质量和高分辨率的高性能,为了实现这一点,正在进行包括多个透镜的光学系统的研究。例如,正在进行使用具有正(+)和/或负(-)折射率的多个成像透镜来实现高性能光学系统的研究。
然而,当设置多个透镜时,存在难以得到优异的光学特性和像差特性的问题。此外,当包括多个透镜时,由于多个透镜的厚度、距离、尺寸等原因,整体长度、高度等可能会增加,从而增大包括多个透镜的模块的整体尺寸。此外,为了实现高分辨率和高清晰度,图像传感器的尺寸也在增大。然而,当图像传感器的尺寸增大时,包括多个透镜的光学系统的TTL(总轨迹长度)也增大,从而增加了相机和包括光学系统的移动终端的厚度。因此,需要一种能够解决上述问题的新型光学系统。
发明内容
技术问题
本发明的实施例提供了一种具有改进的光学性能的光学系统。本发明的实施例提供了一种在视场的中心部和外围部具有优异的光学性能的光学系统。本发明的实施例提供了一种能够具有纤薄结构的光学系统。
技术方案
根据本发明实施例的光学系统包括从物侧向传感器侧沿光轴设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜、第八透镜以及第九透镜,其中,所述第一透镜在所述光轴上具有正(+)屈光力,第七透镜在所述光轴上具有正(+)屈光力,所述第九透镜在所述光轴上具有负(-)屈光力,并且在所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜、所述第四透镜、所述第五透镜、所述第六透镜、所述第七透镜、所述第八透镜以及所述第九透镜中的每一个在所述光轴上的厚度中,所述第七透镜最厚。
所述第七透镜可以满足以下公式:0<L7_ET/L7_CT<1,(L7_CT是所述第七透镜在所述光轴上的厚度,L7_ET是所述第七透镜的物侧表面的有效区域的末端与所述第七透镜的传感器侧表面的有效区域的末端之间在光轴方向上的距离)。
此外,所述第七透镜的所述物侧表面在所述光轴方向上可以具有凸起形状,所述传感器侧表面在光轴方向上可以具有凸起形状。所述第七透镜的折射率可以大于1.6。在所述第一透镜至所述第九透镜中,所述第一透镜或所述第三透镜可以具有最小的有效直径(光圈:clear aperture)。所述第一透镜的传感器侧表面可以用作光圈挡板(aperturestop)。
根据本实施例的光学系统包括从物侧向传感器侧沿光轴设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜、第八透镜以及第九透镜,所述第一透镜在所述光轴上具有正(+)屈光力,所述第七透镜在所述光轴上具有正(+)屈光力,所述第九透镜在所述光轴上具有负(-)屈光力,并且所述第七透镜和所述第九透镜可以满足以下公式:1<L7_CT/L9_CT<3(L7_CT是所述第七透镜在所述光轴上的厚度,L9_CT是所述第九透镜在所述光轴上的厚度)。
在所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜、所述第四透镜、所述第五透镜、所述第六透镜、所述第七透镜、所述第八透镜以及所述第九透镜中的每一个在所述光轴上的厚度中,所述第七透镜最厚。
第八透镜可以满足以下公式:0.2<L8_CT/L8_ET<1,(L8_CT是所述第八透镜在所述光轴上的厚度,L8_ET是所述第八透镜的物侧表面的有效区域的末端与所述第八透镜的传感器侧表面的有效区域的末端之间在光轴方向上的距离)。
所述第八透镜的所述物侧表面可以具有凹陷形状。所述第七透镜和所述第八透镜可以满足以下公式:1.4<L7_CT/L8_CT<3.5,(L7_CT是所述第七透镜在所述光轴上的厚度,L8_CT是所述第八透镜在所述光轴上的厚度)。
此外,当所述光轴为起点并且所述第七透镜的所述传感器侧表面的有效区域的末端为终点时,所述第七透镜与所述第八透镜之间在光轴方向上的距离从所述光轴向位于所述第七透镜的传感器侧表面上的第七点增加,从所述第七点向位于所述第七透镜的所述传感器侧表面上的第八点减小,并且所述第八点可以是所述第七透镜的所述传感器侧表面的有效区域的末端。此外,所述第七点可以设置在所述第七透镜的所述传感器侧表面的有效半径的60%至90%的位置处。
此外,当所述光轴为起点并且所述第七透镜的传感器侧表面的有效区域的末端为终点时,所述第七透镜与所述第八透镜之间的光轴上的距离从所述光轴向位于所述第七透镜的所述传感器侧表面上的第七点增加,从所述第七点向位于所述第七透镜的所述传感器侧表面上的第八点减小,从所述第八点向位于所述第七透镜的所述传感器侧表面上的第九点减小,并且所述第九点可以是所述第七透镜的所述传感器侧表面上的有效区域的末端。
此外,所述第七点可以位于以所述光轴为基准所述第七透镜的所述传感器侧表面的有效半径的50%至70%的位置处,所述第八点可以位于以所述光轴为基准所述第七透镜的所述传感器侧表面的有效半径的80%至95%的位置处。
根据本实施例的光学系统包括:从物侧向传感器侧沿光轴设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜、第八透镜以及第九透镜;以及设置在第一透镜与第二透镜之间的光圈挡板,设置在物体与光圈挡板之间的第一透镜被定义为第一透镜组,设置在光圈挡板与传感器之间的第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜、第八透镜以及第九透镜被定义为第二透镜组,并且第一透镜组和第二透镜组中的每个透镜组的焦距可以具有正值。
此外,第一透镜组和第二透镜组可以满足以下公式:5<f_G1/f_G2<20(f_G1是所述第一透镜组的焦距,f_G2是所述第二透镜组的焦距)。在所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜、所述第四透镜、所述第五透镜、所述第六透镜、所述第七透镜、所述第八透镜以及所述第九透镜中的每一个在所述光轴上的厚度中,所述第七透镜可以是最厚的。
根据实施例的相机模块可以包括光学系统,并满足以下公式:3<F/BFL<8(F是光学系统的总焦距,BFL(后焦距)是最靠近传感器的传感器侧表面与传感器的图像表面之间在光轴上的距离)。
有益效果
根据实施例的光学系统和相机模块可以具有提高的光学特性。详细而言,由于多个透镜具有设定的形状、屈光力、厚度、距离等,所以光学系统可以具有提高的分辨率。根据实施例的光学系统和相机模块可以具有提高的色差、歪曲和像差控制特性,并且不仅在视场(FOV)的中心部,而且在视场(FOV)的外围部具有良好的光学性能。
根据本实施例的光学系统可以具有提高的光学特性和小的TTL(总轨迹长度),因此光学系统和包括该光学系统的相机模块可以以纤薄和紧凑的结构提供。
附图说明
图1是根据第一实施例的光学系统的配置图;
图2是针对根据第一实施例的光学系统的空间频率的MTF图;
图3是根据第一实施例的光学系统的衍射MTF的图;
图4是根据第一实施例的光学系统的像差图;
图5是根据第二实施例的光学系统的配置图;
图6是根据第二实施例的光学系统的空间频率的MTF图;
图7是根据第二实施例的光学系统的衍射MTF的图;
图8是根据第二实施例的光学系统的像差图;
图9是根据第三实施例的光学系统的配置图;
图10是针对根据第三实施例的光学系统的空间频率的MTF图;
图11是根据第三实施例的光学系统的衍射MTF的图;
图12是根据第三实施例的光学系统的像差图;
图13是示出根据实施例的应用于移动终端的相机模块的图。
具体实施方式
以下,将参考附图详细描述根据本发明的示例性实施例。本发明的技术精神并不局限于所描述的一些实施例,而是可以以各种不同的形式实现,并且在本发明的技术精神的范围内,可以有选择地组合或替换来使用一个或多个部件。此外,本发明实施例中使用的术语(包括技术术语和科学术语),除非明确具体地定义和描述,否则可以理解为本发明所属技术领域的技术人员可以普遍理解的含义,常用术语的含义,例如字典中定义的术语,可以考虑相关技术的上下文含义来解释它们的含义。此外,本发明实施例中使用的术语是用于描述实施例,并不用于限制本发明。在说明书中,除非短语中另有规定,否则单数形式可以包括复数形式,当描述为“A、B和C中的至少一个(或一个或多个)”时,可以包括A、B和C的所有可以组合中的一个或多个。
在描述本发明实施例的部件时,可以使用诸如第一、第二、A、B、(a)和(b)等术语。这些术语仅用于区分一个部件与另一个部件,相应部件的性质、顺序、次序等不由术语决定。此外,当描述为一个部件与另一个部件“连接”、“结合”或“接合”时,该描述不仅可以包括该部件与另一个部件直接连接、结合或接合的情况,而且可以包括该部件通过存在于该部件与另一个部件之间的其他部件而“连接”、“结合”或“接合”的情况。此外,当描述为形成或设置在另一个部件“上方(上)”或“下方(下)”时,该描述不仅可以包括两个部件彼此直接接触的情况,而且可以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,当描述为“上方(上)”或“下方(下)”时,其可以指基于一个部件的向下方向以及基于一个部件的向上方向。
在本发明的描述中,“物侧表面”可以指透镜相对于光轴OA面向物侧的表面,“传感器侧表面”可以指透镜相对于光轴面向成像表面(图像传感器)的表面。透镜的凸面可以指光轴上的透镜表面具有凸起形状,透镜的凹面可以指光轴上的透镜表面具有凹陷形状。透镜数据的表中描述的曲率半径、中心厚度和透镜之间的距离可以指光轴上的值,单位为mm。垂直方向可以指与光轴垂直的方向,透镜的端部或透镜表面可以指入射光通过其中的透镜的有效区域的末端或边缘。根据测量方法的不同,透镜表面的有效直径的大小可以达±0.4mm。
根据本实施例的光学系统1000可以包括多个透镜100。例如,光学系统1000可以包括五个或更多透镜。详细而言,光学系统1000可以包括八个或更多透镜。光学系统1000可以包括九个透镜。多个透镜100可以包括从物侧到图像传感器300依次配置的第一透镜110、第二透镜120、第三透镜130、第四透镜140、第五透镜150、第六透镜160、第七透镜170、第八透镜180和第九透镜190。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、第七透镜170、第八透镜180和第九透镜190可以沿着光学系统1000的光轴OA依次配置。与物体的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、第五透镜150、第六透镜160、第七透镜170、第八透镜180和第九透镜190,以进入图像传感器300。
多个透镜100中的每个透镜可以包括有效区域和非有效区域。有效区域可以是入射到第一透镜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、第七透镜170、第八透镜180和第九透镜190中的每个透镜上的光线所通过的区域。也就是说,有效区域可以是在其中入射光被折射以实现光学特性的区域。非有效区域可以设置在有效区域周围。非有效区域可以是光不进入多个透镜100的区域。也就是说,非有效区域可以是与光学特性无关的区域。此外,非有效区域可以是固定到容纳透镜的镜筒(未示出)的区域。
光学系统1000可以包括图像传感器300。图像传感器300可以检测光。详细而言,图像传感器300可以检测依次通过多个透镜100的光。图像传感器300可以包括能够检测入射光的元件,例如电荷耦合器件(CCD)或互补金属氧化物半导体(CMOS)。
根据本实施例的光学系统1000可以进一步包括滤光器500。滤光器500可以设置在多个透镜100与图像传感器300之间。滤光器500可以设置在图像传感器300与多个透镜100中最靠近图像传感器300的最后一个透镜之间。例如,当光学系统100包括九个透镜时,滤光器500可以设置在第九透镜190与图像传感器300之间。滤光器500可以包括诸如红外滤光器和盖板玻璃等光学滤光器中的至少一种。滤光器500可以使设定波段的光通过,并过滤不同波段的光。当滤光器500包括红外滤光器时,从外部光发出的辐射热可以被阻挡而无法传输到图像传感器300。此外,滤光器500可以透射可以见光并反射红外线。
根据本实施例的光学系统1000可以包括光圈挡板(未示出)。光圈挡板可以控制入射到光学系统1000上的光量。光圈挡板可以设置在设定位置。例如,光圈挡板可以位于与物体相邻的多个透镜100的前方,或者多个透镜100的后方。此外,光圈挡板可以设置在从多个透镜100中选择的两个透镜之间。例如,光圈挡板可以位于第一透镜110与第二透镜120之间。或者,从多个透镜100中选择的至少一个透镜可以用作光圈挡板。具体来说,从第一透镜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、第七透镜170、第八透镜180和第九透镜190中选择的一个透镜的物侧表面或传感器侧表面可以用作光圈挡板,以控制光量。例如,第一透镜110的传感器侧表面(第二表面S2)可以用作光圈挡板。
多个透镜100可以基于光圈挡板划分为一个或多个透镜组。具体而言,当光圈挡板位于多个透镜100中的两个相邻透镜之间时,设置在物体与光圈挡板之间的至少一个透镜可以定义为第一透镜组G1,设置在光圈挡板与图像传感器300之间的至少一个透镜可以定义为第二透镜组G2。例如,光圈挡板设置在第一透镜110与第二透镜120之间,或者第一透镜110的传感器侧表面(第二表面S2)可以用作光圈挡板。在这种情况下,第一透镜110可以定义为第一透镜组G1,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、第七透镜170、第八透镜180和第九透镜190可以定义为第二透镜组G2。
光学系统1000可以包括至少一个光路变化构件(未示出)。光路变化构件可以通过反射从外部入射的光来改变光的路径。光路变化构件可以包括反射器或棱镜。例如,光路变化构件可以包括直角棱镜。当光路变化构件包括直角棱镜时,光路变化构件可以通过以90度角度反射入射光的路径来改变光的路径。光路变化构件可以比多个透镜100更靠近物体。也就是说,当光学系统1000包括一个光路变化构件时,光路变化构件、第一透镜110、第二透镜120和第三透镜130、第四透镜140、第五透镜150、第六透镜160、第七透镜170、第八透镜180、第九透镜190、滤光器500和图像传感器300可以从物侧朝传感器按顺序配置。或者,光路变化构件可以设置在多个透镜100之间。例如,光路变化构件可以设置在第n个透镜与第n+1个透镜之间。或者,光路变化构件可以设置在多个透镜100与图像传感器300之间。光路变化构件可以将从外部入射的光的路径向设定方向改变。例如,当光路变化构件比多个透镜100更靠近物体时,光路变化构件可以将在第一方向上入射到光路变化构件上的光的路径改变为第二方向,第二方向是多个透镜100的配置方向(多个透镜100间隔开的方向是图中的光轴OA方向)。
当光学系统1000包括光路变化构件时,光学系统可以应用于可以减少相机的厚度的折叠相机。详细而言,当光学系统1000包括光路变化构件时,可以将沿与应用了光学系统1000的装置的表面垂直的方向入射的光改变为与装置表面平行的方向。因此,包括多个透镜100的光学系统1000在装置内可以具有更薄的厚度,因此装置可以提供得更薄。例如,当光学系统1000不包括光路变化构件时,多个透镜100可以设置在装置内,沿与装置表面垂直的方向延伸。因此,包括多个透镜100的光学系统1000在与装置表面垂直的方向上具有高的高度,正因为如此,可能很难将光学系统1000及包括该光学系统1000的装置做得薄。
但是,当光学系统1000包括光路变化构件时,多个透镜100可以布置为在与装置的表面平行的方向上延伸。也就是说,光学系统1000布置成光轴OA平行于装置的表面,并可以应用于折叠相机。因此,包括多个透镜100的光学系统1000在与装置的表面垂直的方向上具有低的高度。相应地,包括光学系统1000的相机在装置内可以具有薄的厚度,装置的厚度也可以减小。
以下将更详细地描述根据本实施例的多个透镜100。
第一透镜110可以在光轴OA上具有正(+)折射率。第一透镜110可以包括塑料或玻璃。例如,第一透镜110可以由塑料制成。第一透镜110可以包括定义为物侧表面的第一表面S1以及定义为传感器侧表面的第二表面S2。第一表面S1可以具有在光轴OA上凸起的形状,第二表面S2可以具有在光轴OA上凹陷的形状。也就是说,第一透镜110可以具有在光轴OA上朝向物体凸出的弯月面形状。或者,第一表面S1可以具有在光轴OA上凸起的形状,第二表面S2可以具有在光轴OA上凸起的形状。也就是说,第一透镜110可以具有在光轴OA上两侧都凸起的形状。第一表面S1和第二表面S2中的至少一个可以是非球面。例如,第一表面S1和第二表面S2可以均是非球面。
第二透镜120可以在光轴OA上具有正(+)或负(-)屈光力。第二透镜120可以包括塑料或玻璃。例如,第二透镜120可以由塑料制成。第二透镜120可以包括被定义为物侧表面的第三表面S3以及被定义为传感器侧表面的第四表面S4。第三表面S3可以具有在光轴OA上凸起的形状,第四表面S4可以具有在光轴OA上凹陷的形状。也就是说,第二透镜120可以具有在光轴OA上朝向物体凸出的弯月面形状。或者,第三表面S3可以具有在光轴OA上凸起的形状,第四表面S4可以具有在光轴OA上凸起的形状。也就是说,第二透镜120可以具有在光轴OA上两侧都凸起的形状。或者,第三表面S3可以具有在光轴OA上凹陷的形状,第四表面S4可以具有在光轴OA上凸起的形状。也就是说,第二透镜120可以具有在光轴OA上朝向图像传感器300凸出的弯月面形状。或者,第三表面S3可以具有在光轴OA上凹陷的形状,第四表面S4可以具有在光轴OA上凹陷的形状。也就是说,第二透镜120可以具有在光轴OA上两侧均凹陷的形状。第三表面S3和第四表面S4中的至少一个可以为非球面。例如,第三表面S3和第四表面S4可以均为非球面。
第三透镜130可以在光轴OA上具有正(+)或负(-)屈光力。第三透镜130可以包括塑料或玻璃。例如,第三透镜130可以由塑料制成。第三透镜130可以包括被定义为物侧表面的第五表面S5以及被定义为传感器侧表面的第六表面S6。第五表面S5可以具有在光轴OA上凸起的形状,第六表面S6可以具有在光轴OA上凹陷的形状。也就是说,第三透镜130可以具有在光轴OA上朝向物体凸出的弯月面形状。或者,第五表面S5可以具有在光轴OA上凸起的形状,第六表面S6可以具有在光轴OA上凸起的形状。也就是说,第三透镜130可以具有在光轴OA上两侧均凸出的形状。或者,第五表面S5可以具有在光轴OA凹陷的形状,第六表面S6可以具有在光轴OA上凸起的形状。也就是说,第三透镜130可以具有朝向图像传感器300凸出的弯月面形状。或者,第五表面S5可以具有在光轴OA上凹陷的形状,第六表面S6可以具有在光轴OA上凹陷的形状。也就是说,第三透镜130可以具有在光轴OA上两侧均凹陷的形状。第五表面S5和第六表面S6中的至少一个可以为非球面。例如,第五表面S5和第六表面S6可以均是非球面。
第四透镜140可以在光轴OA上具有正(+)或负(-)屈光力。第四透镜140可以包括塑料或玻璃。例如,第四透镜140可以由塑料制成。第四透镜140可以包括被定义为物侧表面的第七表面S7以及被定义为传感器侧表面的第八表面S8。第七表面S7可以具有在光轴OA上凸起的形状,第八表面S8可以具有在光轴OA上凹陷的形状。也就是说,第四透镜140可以具有在光轴OA上朝向物体凸出的弯月面形状。或者,第七表面S7可以具有在光轴OA上凸起的形状,第八表面S8可以具有在光轴OA上凸起的形状。也就是说,第四透镜140可以具有两侧均在光轴OA上凸起的形状。或者,第七表面S7可以具有在光轴OA上凹陷的形状,第八表面S8可以具有在光轴OA上凸起的形状。也就是说,第四透镜140可以具有在光轴OA上朝向图像传感器300凸出的弯月面形状。或者,第七表面S7可以具有在光轴OA上凹陷的形状,第八表面S8可以具有在光轴OA上凹陷的形状。也就是说,第四透镜140可以具有在光轴OA上两侧均凹陷的形状。第七表面S7和第八表面S8中的至少一个可以为非球面。例如,第七表面S7和第八表面S8可以均是非球面。
第五透镜150可以在光轴OA上具有正(+)或负(-)屈光力。第五透镜150可以包括塑料或玻璃。例如,第五透镜150可以由塑料制成。第五透镜150可以包括被定义为物侧表面的第九表面S9以及被定义为传感器侧表面的第十表面S10。第九表面S9可以具有在光轴OA上凸起的形状,第十表面S10可以具有在光轴OA上凹陷的形状。也就是说,第五透镜150可以具有在光轴OA上朝向物体凸出的弯月面形状。或者,第九表面S9可以具有在光轴OA上凸起的形状,第十表面S10可以具有在光轴OA上凸起的形状。也就是说,第五透镜150可以具有在光轴OA上两侧都凸起的形状。或者,第九表面S9可以具有在光轴OA上凹陷的形状,第十表面S10可以具有在光轴OA上凸起的形状。也就是说,第五透镜150可以具有在光轴OA上朝向图像传感器300凸起的弯月面形状。或者,第九表面S9可以具有在光轴OA上凹陷的形状,第十表面S10可以具有在光轴OA上凸起的形状。也就是说,第五透镜150可以具有在光轴OA上两侧均凹陷的形状。第九表面S9和第十表面S10中的至少一个可以为非球面。例如,第九表面S9和第十表面S10可以均为非球面。
第六透镜160可以在光轴OA上具有正(+)或负(-)屈光力。第六透镜160可以包括塑料或玻璃。例如,第六透镜160可以由塑料制成。第六透镜160可以包括被定义为物侧表面的第十一表面S11以及被定义为传感器侧表面的第十二表面S12。第十一表面S11可以具有在光轴OA上凸起的形状,第十二表面S12可以具有在光轴OA上凹陷的形状。也就是说,第六透镜160可以具有在光轴OA上朝向物体凸起的弯月面形状。或者,第十一表面S11可以具有在光轴OA上凸起的形状,第十二表面S12可以具有在光轴OA上凸起的形状。也就是说,第六透镜160可以具有在光轴OA上两侧均凸起的形状。或者,第十一表面S11可以具有在光轴OA上凹陷的形状,第十二表面S12可以具有在光轴OA上凸起的形状。也就是说,第六透镜160可以具有在光轴OA上朝向图像传感器300凸起的弯月面形状。或者,第十一表面S11可以具有在光轴OA上凹陷的形状,第十二表面S12可以具有在光轴OA上凹陷的形状。也就是说,第六透镜160可以具有在光轴OA上两侧均凹陷的形状。第十一表面S11和第十二表面S12中的至少一个可以为非球面。例如,第十一表面S11和第十二表面S12可以均为非球面。
第七透镜170可以在光轴OA上具有正(+)或负(-)屈光力。第七透镜170可以包括塑料或玻璃。例如,第七透镜170可以由塑料制成。第七透镜170可以包括被定义为物侧表面的第十三表面S13以及被定义为传感器侧表面的第十四表面S14。第十三表面S13可以具有在光轴OA上凸起的形状,第十四表面S14可以具有在光轴OA上凸起的形状。也就是说,第七透镜170可以具有两侧在光轴OA上凸起的形状。或者,第十三表面S13可以具有在光轴OA上凹陷的形状,第十四表面S14可以具有在光轴OA上凸起的形状。也就是说,第七透镜170可以具有在光轴OA上朝向图像传感器300的弯月面形状。第十三表面S13和第十四表面S14中的至少一个可以为非球面。例如,第十三表面S13和第十四表面S14可以均为非球面。
第八透镜180可以在光轴OA上具有正(+)或负(-)屈光力。第八透镜180可以包括塑料或玻璃。例如,第八透镜180可以由塑料制成。第八透镜180可以包括被定义为物侧表面的第十五表面S15以及被定义为传感器侧表面的第十六表面S16。第十五表面S15可以具有在光轴OA上凸起的形状,第十六表面S16可以具有在光轴OA上凹陷的形状。也就是说,第八透镜180可以具有在光轴OA上朝向物体凸起的弯月面形状。或者,第十五表面S15可以具有在光轴OA上凸起的形状,第十六表面S16可以具有在光轴OA上凸起的形状。也就是说,第八透镜180可以具有在光轴OA上两侧都凸起的形状。或者,第十五表面S15可以具有在光轴OA上凹陷的形状,第十六表面S16可以具有在光轴OA上凸起的形状。也就是说,第八透镜180可以具有在光轴OA上朝向图像传感器300凸起的弯月面形状。或者,第十五表面S15可以具有在光轴OA上凹陷的形状,第十六表面S16可以具有在光轴OA上凹陷的形状。也就是说,第八透镜180可以具有在光轴OA上两侧均凹陷的形状。第十五表面S15和第十六表面S16中的至少一个可以为非球面。例如,第十五表面S15和第十六表面S16可以均为非球面。
第八透镜180可以包括至少一个拐点。详细而言,第十五表面S15和第十六表面S16中的至少一个可以包括一个拐点。这里,拐点可以指第十五表面S15和第十六表面S16中的至少一个表面上的切线的斜率为0的点。拐点是光轴OA和相对于与光轴OA垂直的方向的斜率值在透镜表面上从正(+)变为负(-)或从负(-)变为正(+)的点,并且可以指斜率值为0的点。第八透镜180可以包括设置在第十六表面S16中的第一拐点(未示出)。当光轴OA为起点,第八透镜180的第十六表面S16的有效区域为终点时,第一拐点可以位于约40%到约85%的位置处。具体来说,以光轴OA为起点,第一拐点可以位于第八透镜180的第十六表面S16的有效半径的约50%至约80%的位置处。这里,第一拐点的位置是基于与光轴OA垂直的方向设定的位置,可以指从光轴OA到第一拐点的直线距离。考虑到光学系统1000的光学特性,第一拐点的位置优选满足上述范围。具体来说,所期望的是,第一拐点的位置满足上述范围,以控制光学系统1000的歪曲和像差特性。因此,光学系统1000在视场(FOV)的中心和外围部分的光学性能可以得到改善。这里,每个透镜表面的有效半径是,以光轴为起点,以每个透镜表面的端部为终点,起点与终点之间的距离。
第九透镜190可以在光轴OA上具有负屈光力。第九透镜190可以包括塑料或玻璃。例如,第九透镜190可以由塑料制成。第九透镜190可以包括被定义为物侧表面的第十七表面S17以及被定义为传感器侧表面的第十八表面S18。第十七表面S17可以具有在光轴OA上凸起的形状,第十八表面S18可以具有在光轴OA上凹陷的形状。也就是说,第九透镜190可以具有在光轴OA上朝向物体凸起的弯月面形状。或者,第十七表面S17可以具有在光轴OA上凹陷的形状,第十八表面S18可以具有在光轴OA上凹陷的形状。也就是说,第九透镜190可以具有在光轴OA上两侧均凹陷的形状。第十七表面S17和第十八表面S18中的至少一个可以为非球面。例如,第十七表面S17和第十八表面S18可以均为非球面。
第九透镜190可以包括至少一个拐点。详细而言,第十七表面S17和第十八表面S18中的至少一个可以包括一个拐点。这里,拐点可以指第十七表面S17和第十八表面S18中的至少一个表面上的切线的斜率为0的点。拐点是光轴OA和相对于与光轴OA垂直方向的斜率值在透镜表面上从正(+)变为负(-)或从负(-)变为正(+)的点,并且可以指斜率值为0的点。第九透镜190可以包括设置在第十七表面S17中的第二拐点(未示出)。第二拐点可以设置在相对于光轴OA的第九透镜190的第十七表面S17的有效半径的约15%到约60%的位置处。详细而言,第二拐点可以位于相对于光轴OA的第九透镜190的第十七表面S17的有效半径的约20%至约50%的位置处。这里,第二拐点的位置是基于与光轴OA垂直的方向设定的位置,可以指从光轴OA到第二拐点的直线距离。
第九透镜190可以包括设置在第十八表面S18中的第三拐点(未示出)。第三拐点可以设置在相对于光轴OA的第九透镜190的第十八表面S18的有效半径的约30%至约80%的位置处。详细而言,第三拐点可以位于相对于光轴OA的第九透镜190的第十八表面S18的有效半径的约35%至约65%的位置处。这里,第三拐点的位置是基于与光轴OA垂直的方向设定的位置,可以指从光轴OA到第三拐点的直线距离。
考虑到光学系统1000的光学特性,第二拐点和第三拐点的位置优选满足上述范围。具体来说,期望的是,第二拐点和第三拐点的位置满足上述范围,以控制光学系统1000的歪曲和像差特性。因此,光学系统1000在FOV的中心和外围部分的光学性能可以得到改善。
多个透镜可以具有设定的有效直径(CA:光圈)。例如,第一透镜110、第二透镜120和第三透镜130中的第一透镜110或第三透镜130可以具有最小的有效直径。具体来说,第一透镜110或第三透镜130可以是第一透镜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、第七透镜170、第八透镜180和第九透镜190中的有效直径最小的透镜。有效直径最小的第一透镜110或第三透镜130可以控制可能会在入射到光学系统1000的光中引起渐晕(vignetting)的不必要的光。
在第一透镜110、第二透镜120以及第三透镜130中,第三透镜130可以具有最大的折射率和最小的阿贝数。因此,光学系统1000可以具有改进的色差控制特性。
第四透镜140、第五透镜150、第六透镜160、第七透镜170、第八透镜180和第九透镜190可以具有设定的折射率。具体而言,第六透镜160可以在第四透镜140、第五透镜150、第六透镜160、第七透镜170、第八透镜180以及第九透镜190中具有最高的折射率。此外,在第四透镜140、第五透镜150、第六透镜160、第七透镜170、第八透镜180以及第九透镜190中,第六透镜160的阿贝数最小,第六透镜160可以与彼此相邻设置的第五透镜150和第七透镜170中的每一个的阿贝数相差15或更多。因此,光学系统1000可以具有改进的像差控制特性。
第七透镜170的厚度可以比第九透镜190的厚度厚。详细而言,第七透镜170的厚度可以是多个透镜100中最厚的。这里,透镜的厚度是指中心厚度和光轴OA上的厚度。因此,光学系统1000可以具有改进的歪曲控制特性和像差特性。
根据本实施例的光学系统1000可以满足下述公式中的至少一个。因此,根据本实施例的光学系统1000可以具有改进的分辨率。此外,光学系统1000可以具有改进的歪曲和像差控制特性,以及在FOV的中心和外围部分的良好的光学性能。此外,光学系统1000可以具有更纤薄、更紧凑的结构。
[公式1]
1<L1_CT/L3_CT<5
在公式1中,L1_CT指第一透镜110在光轴OA上的厚度(mm),L3_CT指第三透镜130在光轴OA上的厚度(mm)。当根据本实施例的光学系统1000满足公式1时,光学系统1000可以改善像差特性。
[公式2]
1<L1_CT/L1_ET<2
在公式2中,L1_CT指第一透镜110在光轴OA上的厚度(mm),L1_ET指第一透镜110的有效区域的末端处的光轴OA方向上的厚度(mm)。详细而言,L1_ET指第一透镜110的物侧表面(第一表面S1)的有效区域的末端与第一透镜110的传感器侧表面(第二表面S2)的有效区域的末端之间在光轴OA方向上的距离。当根据本实施例的光学系统1000满足公式2时,通过控制入射到光学系统1000的光,光学系统1000可以具有良好的光学性能。
[公式3]
0.1<L7_ET/L7_CT<I
在公式3中,L7_CT指第七透镜170在光轴OA上的厚度(mm),L7_ET指第七透镜170的有效区域的末端处的光轴OA方向上的厚度(mm)。详细而言,L7_ET指第七透镜170的物侧表面(第十三表面S13)的有效区域的末端与第七透镜170的传感器侧表面(第十四表面S14)的有效区域的末端之间在光轴OA方向上的距离。当根据本实施例的光学系统1000满足公式3时,光学系统1000可以减少歪曲并改善光学性能。
[公式4]
0.2<L8_CT/L8_ET<1
在公式4中,L8_CT指第八透镜180在光轴OA上的厚度(mm),L8_ET指第八透镜180的有效区域的末端处的光轴OA方向上的厚度(mm)。详细而言,L8_ET指第八透镜180的物侧表面(第十五表面S15)的有效区域的末端与第八透镜180的传感器侧表面(第十六表面S16)的有效区域的末端之间在光轴OA方向上的距离。当根据本实施例的光学系统1000满足公式4时,光学系统1000可以在FOV的外围部分中减少歪曲并改善光学性能。
[公式5]
1<L9_ET/L9_CT<4
在公式5中,L9_CT指第九透镜190在光轴OA上的厚度(mm),L9_ET指第九透镜190的有效区域的末端处的光轴OA方向上的厚度(mm)。详细而言,L9_ET是指在第九透镜190的物侧表面(第十七表面S17)的有效区域的末端与第九透镜190的传感器侧表面(第十八表面S18)的有效区域的末端之间在光轴OA方向上的距离。当根据本实施例的光学系统1000满足公式5时,光学系统1000可以在FOV的外围部分中减少歪曲并改善光学性能。
[公式6]
1.6<n3
在公式6中,n3指第三透镜130的d线处的折射率。当根据本实施例的光学系统1000满足公式6时,光学系统1000可以具有改进的色差特性。
[公式7]
1<CA_L1S1/CA_L2S1<2
在公式7中,CA_L1S1指第一透镜110的物侧表面(第一表面S1)的有效直径(CA:光圈)的尺寸(mm),CA_L2S1指第二透镜130的物侧表面(第三表面S3)的有效直径(CA)的尺寸(mm)。当根据本实施例的光学系统1000满足公式7时,光学系统1000通过控制入射到光学系统1000中的光,可以具有良好的光学性能,并且光学系统1000的像差特性可以得到改善。
[公式8]
1<CA_L9S2/CA_L2S2>5
在公式8中,CA_L2S2指第二透镜120的传感器侧表面(第四表面(S4))的有效直径(CA)的尺寸(mm),CA_L9S2指第九透镜190的传感器侧表面(第十八表面S18)的有效直径(CA)的尺寸(mm)。当根据本实施例的光学系统1000满足公式8时,光学系统1000可以改善像差特性并控制歪曲特性。
[公式9]
0.1<d23_CT/d23_ET<1
公式9中,d23_CT指第二透镜120与第三透镜130之间在光轴OA上的距离(mm)。详细而言,d23_CT指第二透镜120的传感器侧表面(第四表面S4)与第三透镜130的物镜侧表面(第五表面S5)之间在光轴OA方向上的距离(mm)。d23_ET指第二透镜120的传感器侧表面(第四侧面S4)的有效区域的末端与第三透镜130的物侧表面(第五表面S5)的有效区域的末端之间在光轴OA方向上的距离(mm)。当根据本实施例的光学系统1000满足公式9时,光学系统1000可以改善色差特性。
[公式10]
0.3<L9S2拐点<0.8
在公式10中,L9S2拐点可以指位于第九透镜190的传感器侧表面(第十八表面S18)上的拐点的位置。详细而言,L9S2拐点可以指当光轴OA为起点,第九透镜190的有效区域的末端为终点,且从光轴OA到第十八表面S18的有效区域的末端的光轴OA的垂直方向上的长度为1时,位于第十八表面S18上的拐点(第三拐点)的位置。当根据本实施例的光学系统1000满足公式10时,光学系统1000可以改善歪曲特性。
[公式11]
0.5<L1_CT/L2_CT<0.78
在公式11中,L1_CT指第一透镜110在光轴OA上的厚度(mm),L2_CT指第二透镜120在光轴OA上的厚度(mm)。当根据本实施例的光学系统1000满足公式11时,光学系统1000通过控制入射到光学系统1000中的光线,可以具有良好的光学性能。
[公式12]
1.4<L7_CT/L8_CT<3.5
在公式12中,L7_CT指第七透镜170在光轴OA上的厚度(mm),L8_CT指第八透镜180在光轴OA上的厚度(mm)。当根据本实施例的光学系统1000满足公式12时,光学系统1000可以改善FOV外围部分的像差特性。
[公式13]
1<L7_CT/L9_CT<3
在公式13中,L7_CT指第七透镜170在光轴OA上的厚度(mm),L9_CT指第九透镜190在光轴OA上的厚度(mm)。当根据本实施例的光学系统1000满足公式13时,光学系统1000可以控制第七透镜170的尺寸,并可以在FOV的中心和外围部分具有良好的光学性能。
[公式14]
1<L1_CT/d12_CT<5
公式14中,L1_CT指第一透镜110在光轴OA上的厚度(mm),d12_CT指第一透镜110与第二透镜120之间在光轴OA上的距离(mm)。详细而言,d12_CT是指第一透镜110的传感器侧表面(第二表面S2)与第二透镜120的物侧表面(第三表面S3)之间在光轴OA上的距离(mm)。当根据本实施例的光学系统1000满足公式14时,光学系统1000通过控制入射到光学系统1000中的光,可以具有良好的光学性能。
[公式15]
1<L2_CT/d12_CT<7
公式15中,L2_CT指第二透镜120在光轴OA上的厚度(mm),d12_CT指第一透镜110与第二透镜120之间在光轴OA上的距离(mm)。详细而言,d12_CT是指第一透镜110的传感器侧表面(第二表面S2)与第二透镜120的物侧表面(第三表面S3)之间在光轴OA上的距离(mm)。当根据本实施例的光学系统1000满足公式15时,光学系统1000通过控制入射到光学系统1000中的光线,可以具有良好的光学性能。
[公式16]
1<L4_CT/d45_CT<2.5
公式16中,L4_CT指第四透镜140在光轴OA上的厚度(mm),d45_CT指第四透镜140与第五透镜150之间在光轴OA上的距离(mm)。详细而言,d45_CT是指第四透镜140的传感器侧表面(第八表面S8)与第五透镜150的物侧表面(第九表面S9)之间在光轴上的距离(mm)。当根据本实施例的光学系统1000满足公式16时,光学系统1000可以改善像差特性。
[公式17]
0.2<d12_CT/d89_CT<1
公式17中,d12_CT指第一透镜110与第二透镜120之间在光轴OA上的距离(mm)。详细而言,d12_CT指第一透镜110的传感器侧表面(第二表面S2)与第二透镜120的物侧表面(第三表面S3)之间在光轴OA上的距离(mm)。d89_CT指第八透镜180与第九透镜190之间在光轴OA上的距离(mm)。详细而言,d89_CT指第八透镜180的传感器侧表面(第十六表面S16)与第九透镜190的物侧表面(第十七表面S17)在光轴OA上的距离(mm)。当光学系统1000满足公式17时,光学系统1000具有纤薄和紧凑的结构,并可以在设定FOV下具有良好的光学性能。
[公式18]
0.85<L1_CT/L9_CT<1.8
公式18中,L1_CT指第一透镜110在光轴OA上的厚度(mm),L9_CT指第九透镜190在光轴OA上的厚度(mm)。当光学系统1000满足公式18时,光学系统1000具有纤薄和紧凑的结构,并可以在设定FOV下具有良好的光学性能。
[公式19]
5<L7_CT/d78_CT<16
在公式19中,L7_CT指第七透镜170在光轴OA上的厚度(mm),d78_CT指第七透镜170与第八透镜180之间在光轴OA上的距离(mm)。详细而言,d78_CT指第七透镜170的传感器侧表面(第十四表面S14)与第八透镜180的物侧表面(第十五表面S15)在光轴OA上的距离(mm)。当根据本实施例的光学系统1000满足公式19时,光学系统1000可以减小第七透镜170的有效直径的尺寸,并且可以减小第七透镜170与第八透镜180之间在光轴OA上的距离,从而在FOV的外围部分具有良好的光学性能。
[公式20]
2.2<L7_CT/d67_CT<10
在公式20中,L7_CT指第七透镜170在光轴OA上的厚度(mm),d67_CT指第六透镜160与第七透镜170在光轴OA上的距离(mm)。具体而言,d67_CT指第六透镜160的传感器侧表面(第十二表面S12)与第七透镜170的物侧表面(第十三表面S13)在光轴上的距离(mm)。当光学系统1000满足公式20时,可以通过减小第七透镜170的有效直径的尺寸来使光学系统1000更纤薄。
[公式21]
7<f1/f2<13.5
公式21中,f1指第一透镜110的焦距(mm),f2指第二透镜120的焦距(mm)。当根据本实施例的光学系统1000满足公式21时,光学系统1000通过控制第一透镜110与第二透镜120的屈光力,可以具有良好的光学性能。
[公式22]
-2<f3/f2<-0.5
公式22中,f2指第二透镜120的焦距(mm),f3指第三透镜130的焦距(mm)。当根据本实施例的光学系统1000满足公式22时,光学系统1000通过控制第二透镜120和第三透镜130的屈光力,可以具有良好的光学性能。
[公式23]
-1<f7/f8<-0.4
公式23中,f7指第七透镜170的焦距(mm),f8指第八透镜180的焦距(mm)。当根据本实施例的光学系统1000满足公式23时,光学系统1000通过控制第七透镜170和第八透镜180的屈光力,可以具有良好的光学性能。
[公式24]
5<f_G1/F<12
公式24中,F指光学系统1000的焦距(mm),f_G1指第一透镜组G1的焦距(mm)。在实施例中,第一透镜110的传感器侧表面(第二表面S2)可以用作光圈挡板。因此,f_G1指第一透镜组G1中包括的第一透镜110的焦距。当根据本实施例的光学系统1000满足公式24时,光学系统1000可以控制光学系统1000的总轨迹长度(TTL)。
[公式25]
f_G1>0且f_G2>0
在公式25中,f_G1指第一透镜组G1的焦距(mm),f_G2指第二透镜组G2的焦距(mm)。在实施例中,第一透镜110的传感器侧表面(第二表面S2)可以用作光圈挡板。因此,f_G1可以指第一透镜组G1中包括的第一透镜110的焦距,f_G2可以指第二透镜组G2中包括的第二透镜120、第三透镜130、第四透镜140、第五透镜150、第六透镜160、第七透镜170、第八透镜180和第九透镜190的复合焦距。当根据本实施例的光学系统1000满足公式25时,光学系统1000可以具有改进的歪曲像差控制特性。
[公式26]
5<f_G1/f_G2<20
在公式26中,f_G1指第一透镜组G1的焦距(mm),f_G2指第二透镜组G2的焦距(mm)。在实施例中,第一透镜110的传感器侧表面(第二表面S2)可以用作光圈挡板。因此,f_G1可以指第一透镜组G1中包括的第一透镜110的焦距,f_G2可以指第二透镜组G2中包括的第二透镜120、第三透镜130、第四透镜140、第五透镜150、第六透镜160、第七透镜170、第八透镜180和第九透镜190的复合焦距。当光学系统1000满足公式26时,光学系统1000可以具有改进的歪曲像差控制特性。
[公式27]
1<CA_max/CA_Aver<2.5
在公式27中,CA_max指在多个透镜100的物侧表面和传感器侧表面中具有最大有效直径(CA)的透镜表面的有效直径(CA,mm)。此外,CA_Aver指多个透镜100的物侧表面和传感器侧表面的有效直径(CA,mm)的平均值。当光学系统1000满足公式27时,光学系统1000可以以纤细和紧凑的结构提供,并具有实现光学性能的适当尺寸。
[公式28]
0.5<CA_min/CA_Aver<1
在公式28中,CA_min指在多个透镜100的物侧表面和传感器侧表面中具有最小有效直径(CA)的透镜表面的有效直径(CA,mm)。此外,CA_Aver指多个透镜100的物侧表面和传感器侧表面的有效直径(CA,mm)的平均值。当光学系统1000满足公式28时,光学系统1000可以以纤细和紧凑的结构提供,并具有实现光学性能的适当尺寸。
[公式29]
1.5<CA_max/CA_min<3
在公式29中,CA_max指在多个透镜100的物侧表面和传感器侧表面中具有最大有效直径(CA)的透镜表面的有效直径(CA,mm)。此外,CA_min指在多个透镜100的物侧和传感器侧表面中具有最小有效直径(CA)的透镜表面的有效直径(CA,mm)。当根据本发明实施例的光学系统1000满足公式29时,光学系统1000可以在保持光学性能的同时以纤细和紧凑的结构提供,并且可以具有改进的装配性能。
[公式30]
1<L_CT_max/L_CT_Aver<2.5
在公式30中,L_CT_max指多个透镜100中在光轴OA上厚度最大的透镜在光轴OA上的厚度(mm),L_CT_Ayer指多个透镜100的厚度(mm)的平均值。当光学系统1000满足公式30时,光学系统1000在设定的FOV下具有良好的光学性能,并且可以以纤薄和紧凑的结构提供。
[公式31]
0.35<L_CT_min/L_CT_Aver<1
在公式31中,L_CT_min指多个透镜100中在光轴OA上的厚度最厚的透镜在光轴OA上的厚度(mm),L_CT_Aver指多个透镜100在光轴OA上的厚度(mm)的平均值。当根据本实施例的光学系统1000满足公式31时,光学系统1000在设定的FOV下具有良好的光学性能,并且可以以纤薄紧凑的结构提供。
[公式32]
0.5<CA_max/(2*ImgH)<1
在公式32中,CA_max指在多个透镜100的物侧表面和传感器侧表面中具有最大有效直径(CA)的透镜表面的有效直径(CA,mm)。ImgH指从与光轴OA重叠的图像传感器300的图像表面中的中心场(0场)到图像传感器300的1.0场在相对于光轴OA垂直的方向上的距离(mm)。也就是说,ImgH指的是图像传感器300的有效区域的最大对角线长度(mm)的1/2。当根据本实施例的光学系统1000满足公式32时,光学系统1000可以以纤薄和紧凑的结构提供。
[公式33]
1<d89_CT/d89_min<20
公式33中,d89_CT指第八透镜180与第九透镜190之间在光轴OA上的距离(mm)。详细地,d89_CT表示第八透镜180的传感器侧表面(第十六表面S16)与第九透镜190的物侧表面(十七表面S17)之间在光轴OA上的距离(mm)。d89_min表示第八透镜180的传感器侧表面(第十六表面S16)与第九透镜190的物侧表面(十七表面S17)之间在光轴OA的方向上的最小距离(mm)。当根据本实施例的光学系统1000满足公式33时,光学系统1000可以改善歪曲像差特性,并在FOV的外围部分具有良好的光学性能。
[公式34]
0<L_CT_max/Air_max<3
在公式34中,L_CT_max指多个透镜100中的每个透镜在光轴OA上的厚度中最厚的透镜在光轴OA上的厚度(mm),Air_max指多个透镜100中的两个相邻透镜之间在光轴OA上的距离的最大值(mm)。当根据本实施例的光学系统1000满足公式34时,光学系统1000在设定的FOV和焦距下具有良好的光学性能,并且可以控制光学系统1000的尺寸,例如减少TTL。
[公式35]
1<∑L_CT/∑Air_CT<5
在公式27中,∑L_CT指多个透镜100中的每个透镜在光轴OA上的厚度(mm)之和,∑Air_CT指多个透镜100中的两个相邻透镜在光轴OA上的距离(mm)之和。当根据本发明实施例的光学系统1000满足公式35时,光学系统1000在设定的FOV和焦距下具有良好的光学性能,并且可以控制光学系统1000的尺寸,例如减少TTL。
[公式36]
10<∑Index<30
公式36中,∑Index指第一透镜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、第七透镜170、第八透镜180和第九透镜190中的每个透镜的d线折射率之和。当根据本实施例的光学系统1000满足公式36时,光学系统1000可以控制TTL,并可以具有改进的色差和分辨率特性。
[公式37]
10<∑Abbe/∑Index<50
公式37中,∑Index指第一透镜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、第七透镜170、第八透镜180和第九透镜190中的每个透镜的d线处的折射率之和。此外,∑Abbe指第一透镜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、第七透镜170、第八透镜180和第九透镜190中的每个透镜的阿贝数之和。当根据本实施例的光学系统1000满足公式37时,光学系统1000可以具有改进的像差特性和分辨率。
[公式38]
0.5<L9S2_max_sag to Sensor<2
在公式38中,L9S2_max_sag to Sensor指从第九透镜190的传感器侧表面(第十八侧S18)的最大Sag值到图像传感器300在光轴OA方向上的距离(mm)。例如,L9S2_max_sag toSensor指从第三拐点到图像传感器300在光轴OA方向上的距离(mm)。当根据本实施例的光学系统1000满足公式38时,光学系统1000确保滤光器500可以放置于多个透镜100与图像传感器300之间的空间,从而具有改进的装配。此外,当光学系统1000满足公式38时,光学系统1000可以确保用于模块制造的距离。
在稍后描述的实施例的透镜数据中,详细而言,滤光器的位置、最后一个透镜(第九透镜190)与滤光器500之间的距离以及图像传感器300与滤光器500之间的距离是为了光学系统1000的设计的便利性而设定的位置,滤光器500可以分别自由地设置在不与两个部件(190和300)接触的范围内。因此,当透镜数据中的L9S2_max_sag to Sensor的值小于或等于滤光器500的物侧表面与图像传感器300的图像表面之间在光轴OA上的距离时,光学系统1000的BFL和L9S2_max_sag to Sensor不发生变化且保持恒定,并且滤光器500的位置分别在不与两个部件(190和300)接触的范围内移动,从而可以实现良好的光学性能。
[公式39]
2<TTL<20
在公式39中,TTL(总轨迹长度)是从第一透镜110的物侧表面(第一表面S1)的顶点到图像传感器300的图像表面的在光轴OA上的距离(mm)。
[公式40]
2<ImgH
在公式40中,ImgH指从与光轴OA重叠的图像传感器300的图像表面的中心场(0场)到图像传感器300的1.0场的在相对于光轴OA的垂直方向上的距离(mm)。也就是说,ImgH指图像传感器300的有效区域的最大对角线长度(mm)的1/2。
[公式41]
BFL<2.5
在公式41中,BFL(后焦距)指从最靠近图像传感器300的透镜的传感器侧表面的顶点到图像传感器300的图像表面的在光轴OA上的距离(mm)。当根据本实施例的光学系统1000满足公式41时,光学系统1000可以确保在多个透镜100与图像传感器300之间设置诸如滤光器500等的结构的空间,从而具有改进的装配性。因此,光学系统1000可以使设定的波长带的光通过并具有改进的可靠性。
[公式42]
FOV<120
公式42中,FOV(视场)指光学系统1000的视角(度,°)。
[公式43]
0.5<TTL/ImgH<2
公式43中,TTL指从第一透镜110的物侧表面(第一表面S1)的顶点到图像传感器300的图像表面的在光轴OA上的距离(mm)。ImgH指从与光轴OA重叠的图像传感器300的图像表面中的中心场(0场)到图像传感器300的1.0场的在相对于光轴OA的垂直方向上的距离(mm)。也就是说,ImgH指图像传感器300的有效区域的最大对角线长度(mm)的1/2。当光学系统1000满足公式43时,光学系统1000可以具有用于应用于具有相对较大尺寸(例如1英寸左右的尺寸)的图像传感器300的后焦距(BFL),并且可以具有更小的TTL、更高的分辨率实现和更薄的结构。
[公式44]
0.1<BFL/ImgH<0.5
在公式44中,BFL(后焦距)指从最靠近图像传感器300的透镜的传感器侧表面的顶点到图像传感器300的图像表面的在光轴OA上的距离(mm)。ImgH是指从与光轴OA重叠的图像传感器300的图像表面中的中心场(0场)到图像传感器300的1.0场的在相对于光轴OA的垂直方向上的距离(mm)。也就是说,ImgH指图像传感器300的有效区域最大对角线长度(mm)的1/2。当根据本实施例的光学系统1000满足公式44时,光学系统1000可以具有用于应用具有相对较大尺寸(例如1英寸左右的尺寸)的图像传感器300的BFL,并且可以最大限度地减小最后一个透镜与图像传感器300之间的距离,从而在FOV的中心和外围部分具有良好的光学特性。
[公式45]
4<TTL/BFL<10
在公式45中,TTL是从第一透镜110的物侧表面(第一表面S1)的顶点到图像传感器300的图像表面的在光轴OA上的距离(mm)。此外,后焦距(BFL)指从最靠近图像传感器300的透镜的传感器侧表面的顶点到图像传感器300的图像表面的在光轴OA上的距离(mm)。当根据本实施例的光学系统1000满足公式45时,光学系统1000确保BFL,并可以提供纤薄和紧凑的尺寸。
[公式46]
0.1<F/TTL<1
在公式40中,F指光学系统1000的总焦距(mm),TTL是从第一透镜110的物侧表面(第一表面S1)的顶点到图像传感器300的图像表面的在光轴OA上的距离(mm)。当根据本发明实施例的光学系统1000满足公式46时,光学系统1000可以以纤细和紧凑的尺寸提供。
[公式47]
3<F/BFL<8
在公式47中,F指光学系统1000的总焦距(mm),BFL(后焦距)指从最靠近图像传感器300的透镜的传感器侧表面的顶点到图像传感器300的图像表面的在光轴OA上的距离(mm)。当根据本实施例的光学系统1000满足公式47时,光学系统1000具有设定的视场角(FOV),并可以以纤薄和紧凑的尺寸提供。此外,光学系统1000可以最大限度地减小最后一个透镜与图像传感器300之间的距离,从而在FOV的外围部分具有良好的光学特性。
[公式48]
1<F/ImgH<3
在公式48中,F指光学系统1000的总焦距(mm),ImgH指从与光轴OA重叠的图像传感器300的图像表面中的中心场(0场)到图像传感器300的1.0场的在相对于光轴OA的垂直方向上的距离(mm)。也就是说,ImgH指图像传感器300的有效区域的最大对角线长度(mm)的1/2。当根据本实施例的光学系统1000满足公式48时,光学系统1000与图像传感器300的尺寸相比具有适当的焦距,可以具有改进的像差控制特性,并可以实现高图像质量和高分辨率。
[公式49]
在公式49中,Z为Sag,可以指从非球面表面上的任何位置到非球面顶点的在光轴方向上的距离。Y可以指从非球面表面上的任何位置到光轴的在与光轴垂直的方向上的距离。c可以指透镜的曲率,K可以指圆锥常数。A、B、C、D、E和F可以指非球面系数。
根据本实施例的光学系统1000可以满足公式1至48中的至少一个。在这种情况下,光学系统1000可以具有改进的光学特性。具体而言,当光学系统1000满足公式1至48中的至少一个时,光学系统1000具有改进的分辨率,并可以改进像差和歪曲特性。光学系统1000可以确保应用于相对较大的图像传感器300(例如约1英寸)的BFL。此外,透镜之间的距离和/或最后一个透镜与图像传感器300之间的距离可以最小化,从而在FOV的中心和外围部分实现良好的光学性能。当光学系统1000满足公式1至48中的至少一个时,光学系统包括相对较大的图像传感器300,例如,1英寸左右的图像传感器300,并且可以具有相对较小的TTL值,光学系统1000和包括其的相机模块可以具有更纤细的紧凑结构。
在根据实施例的光学系统1000中,多个透镜100之间的距离可以具有根据区域设定的值。第一透镜110可以与第二透镜120间隔开第一距离。第一距离可以是第一透镜110与第二透镜120之间在光轴OA方向上的距离。第一距离可以根据第一透镜110与第二透镜120之间的位置而变化。具体来说,当光轴OA为起点且第一透镜110的传感器侧表面(第二表面S2)的有效区域的末端为终点时,第一距离可以从光轴OA向光轴OA的垂直方向变化。也就是说,第一距离从光轴OA到第二表面S2的有效直径的末端,可能会发生变化。第一距离随着从光轴OA向位于第二表面S2上的第一点CP1移动,可能变小。第一点CP1可以设置在基于光轴OA的第二表面S2的有效半径的约40%至约95%的位置处。
第一距离可以从第一点CP1沿与光轴OA垂直的方向增加。例如,第一距离可以从第一点CP1向位于第二表面S2上的第二点CP2增加。这里,第二点CP2可以是第二表面S2的有效区域的末端。第一距离可以在光轴OA或第二点CP2上具有最大值,在第一点CP1上具有最小值。此时,第一距离的最大值可以是最小值的约1.03倍或更多。具体来说,第一距离的最大值可以满足最小值的约1.03至约1.5倍。因此,光学系统1000可以有效地控制入射光。详细而言,由于第一透镜110与第二透镜120以第一距离间隔开,所以通过第一透镜110和第二透镜120入射的光可以在设定的路径上移动,从而具有良好的光学性能。
第五透镜150和第六透镜160可以以第二距离间隔开。第二距离可以是第五透镜150与第六透镜160之间在光轴OA方向上的距离。第二距离可以根据第五透镜150与第六透镜160之间的位置而变化。详细而言,当第五透镜150的传感器侧表面(第十表面S10)的有效区域的末端是基于光轴OA的端点时,第二距离可以从光轴OA向光轴OA的垂直方向变化。也就是说,第二距离可以从光轴OA向第十表面S10的有效直径端变化。第二距离随着从光轴OA向位于第十表面S10上的第三点CP3移动时可能变小。这里,第三点CP3可以是第十表面S10有效区域的末端。第二距离可以在光轴OA处具有最大值,在第三点CP3处具有最小值。此时,第二距离的最大值可以是最小值的约1.5倍或更多。具体来说,第二距离的最大值可以是最小值的约1.5倍到约3倍。或者,第二距离可以随着从光轴OA向位于第十表面S10上的第三点CP3移动变小。第三点CP3可以设置在基于光轴OA的第十表面S10的有效半径的约70%至约90%的位置处。
第二距离可以从第三点CP3沿与光轴OA垂直的方向增加。例如,第二距离可以从第三点CP3向位于第十表面S10上的第四点CP4增加。这里,第四点CP4可以是第十表面S10的有效区域的末端。第二距离可以在光轴OA处具有最大值,在第三点CP3处具有最小值。此时,第二距离的最大值可以是最小值的约1.5倍或更多。具体来说,第二距离的最大值可以满足最小值的约1.5到约2倍。因此,光学系统1000可以在FOV的外围部分具有改进的像差控制特性和良好的光学性能。
第六透镜160和第七透镜170可以以第三距离间隔开。第三距离可以是第六透镜160与第七透镜170之间在光轴OA方向上的距离。第三距离可以根据第六透镜160与第七透镜170之间的位置而变化。详细而言,当光轴OA为起点且第六透镜160的传感器侧表面(第十二表面S12)的有效区域的末端为终点时,第三距离可以从光轴OA向光轴OA的垂直方向变化。也就是说,第三距离可以从光轴OA向第十二表面S12的有效直径的末端变化。
第三距离可以从光轴OA向位于第十二表面S12上的第五点CP5增加。第五点CP5可以设置在基于光轴OA的第十二表面S12的有效半径的约80%至约95%的位置处。第三距离可以随着从第五点CP5沿与光轴OA垂直的方向移动而变小。例如,第三距离可以从第五点CP5向位于第十二表面S12上的第六点CP6而变小。这里,第六点CP6可以是第十二表面S12的有效区域的末端。第三距离可以在第五点CP5处具有最大值,在光轴OA处具有最小值。此时,第三距离的最大值可以是最小值的约1.2倍或更多。具体来说,第三距离的最大值可以满足最小值的约1.2倍至约2倍。因此,光学系统1000通过减小第七透镜170的有效直径尺寸可以具有纤薄结构,并且光学系统1000的歪曲特性可以得到控制。
第七透镜170和第八透镜180可以以第四距离间隔开。第四距离可以是第七透镜170与第八透镜180之间在光轴OA方向上的距离。第四距离可以根据第七透镜170与第八透镜180之间的位置而变化。具体来说,当光轴OA为起点并且第七透镜170的传感器侧表面(第十四表面S14)的有效区域的末端为终点时,第四距离可以从光轴OA向光轴OA的垂直方向变化。也就是说,第四距离可以从光轴OA向第十四表面S14的有效直径的末端发生变化。第四距离可以从光轴OA向位于第十四表面S14上的第七点CP7增加。第七点CP7可以设置在基于光轴OA的第十四表面S14的有效半径的约60%至约90%的位置处。
第四距离可以随着从第七点CP7沿与光轴OA垂直的方向移动而变小。例如,第四距离可以从第七点CP7向位于第十四表面S14上的第八点CP8而变小。这里,第八点CP8可以是第十四表面S14的有效区域的末端。第四距离可以在第七点CP7处具有最大值,在光轴OA处具有最小值。此时,第四距离的最大值可以是最小值的约2.5倍或更多。具体来说,第四距离的最大值可以满足最小值的约2.5至约4.5倍。
或者,第四距离可以从光轴OA向位于第十四表面S14上的第七点CP7增加。当光轴OA为起点并且第十四表面S14的有效区域的末端为终点时,第七点CP7可以设置在基于与光轴OA垂直的方向的约50%至约70%的位置处。
第四距离可以随着从第七点CP7沿与光轴OA垂直的方向变小。例如,第四距离可以从第七点CP7向位于第十四表面S14上的第八点CP8而变小。第八点CP8可以位于与第七点CP7相比与光轴OA更远的距离处。第八点CP8可以位于相对于光轴OA的第十四表面S14的有效半径的约80%到约95%的位置处。第四距离可以从第八点CP8沿与光轴OA垂直的方向增加。例如,第四距离可以从第八点CP8向位于第十四表面S14上的第九点CP9增加。这里,第九点CP9可以是第十四表面S14的有效区域的末端。
第四距离可以在第七点CP7处具有最大值,在光轴OA处具有最小值。此时,第四距离的最大值可以是最小值的约2.5倍或更多。具体来说,第四距离的最大值可以满足最小值的约2.5到约4.5倍。因此,光学系统1000可以控制光学系统1000的歪曲特性,并在FOV的中心和外围部分具有良好的光学性能。
第八透镜180和第九透镜190可以以第五距离间隔开。第五距离可以是第八透镜180与第九透镜190之间在光轴OA方向上的距离。第五距离可以根据第八透镜180与第九透镜190之间的位置而变化。具体来说,当光轴OA为起点并且第八透镜180的传感器侧表面(第十六表面S16)的有效区域的末端为终点时,第五距离可以从光轴OA向光轴OA的垂直方向变化。也就是说,第五距离可以从光轴OA向第十六表面S16的有效直径的末端变化。第五距离可以随着从光轴OA向位于第十六表面S16上的第十点CP10移动时而变小。第十点CP10可以设置在基于光轴OA的第十六表面S16的有效半径的约70%到约90%的位置处。
第五距离可以从第十点CP10沿与光轴OA垂直的方向增加。例如,第五距离可以从第十点CP10向位于第十六表面S16上的第十一点CP11增加。这里,第十一点CP11可以是第十六表面S16的有效区域的末端。第五距离可以在光轴OA处具有最大值,在第十点CP10处具有最小值。此时,第五距离的最大值可以是最小值的约10倍或更多。具体来说,第五距离的最大值可以满足最小值的约10到约20倍。因此,光学系统1000可以具有改进的色差和歪曲像差控制特性,并且可以在FOV的中心和周边部分具有良好的光学性能。
下面将参考附图更详细地描述根据第一实施例的光学系统1000。图1是根据第一实施例的光学系统的配置图。此外,图2是针对根据第一实施例的光学系统的空间频率的MTF的图,图3是根据第一实施例的光学系统的衍射MTF图,图4是根据第一实施例的光学系统的像差图。
参考图1至图3,根据第一实施例的光学系统1000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、第七透镜170、第八透镜180、第九透镜190和图像传感器300。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、第七透镜170、第八透镜180、第九透镜190可以沿着光学系统1000的光轴OA依次布置。在根据第一实施例的光学系统1000中,可以在第一透镜110与第二透镜120之间设置光圈挡板。第一透镜110的传感器侧表面(第二表面S2)可以用作光圈挡板。滤光器500可以设置在多个透镜100与图像传感器300之间。具体来说,滤光器500可以设置在第九透镜190与图像传感器300之间。
【表1】
表1示出了根据第一实施例的第一透镜110、第二透镜120、第三透镜130、第四透镜140、第五透镜150、第六透镜160、第七透镜170、第八透镜180、第九透镜190在光轴OA上的曲率半径、透镜的厚度、透镜之间的距离、折射率、阿贝数和有效直径(CA:光圈)的大小。根据第一实施例的光学系统1000的第一透镜110可以在光轴OA上具有正(+)屈光力。第一透镜110的第一表面S1可以具有在光轴OA上凸起的形状,第二表面S2可以具有在光轴OA上凹陷的形状。第一透镜110可以具有在光轴OA上朝向物体凸出的弯月面形状。第一表面S1和第二表面S2可以具有如下表2所示的非球面系数。第二透镜120可以在光轴OA上具有正(+)屈光力。第二透镜120的第三表面S3可以具有在光轴OA上凸起的形状,第四表面S4可以具有在光轴OA上凸起的形状。第二透镜120可以具有在光轴OA上两侧都凸出的形状。第三表面S3可以为非球面,第四表面S4可以为非球面。第三表面S3和第四表面S4可以具有如下表2所示的非球面系数。
第三透镜130可以在光轴OA上具有负屈光力。第三透镜130的第五表面S5可以具有在光轴OA上凸起的形状,第六表面S6可以具有在光轴OA上凹陷的形状。第三透镜130可以具有在光轴OA上朝向物体凸出的弯月面形状。第五表面S5可以为非球面,第六表面S6可以为非球面。第五表面S5和第六表面S6可以具有如下表2所示的非球面系数。第四透镜140可以在光轴OA上具有正(+)屈光力。第四透镜140的第七表面S7可以具有在光轴OA上凸起的形状,第八表面S8可以具有在光轴OA上可以凹陷的形状。第四透镜140可以具有在光轴OA上朝向物体凸出的弯月面形状。第七表面S7可以为非球面,第八表面S8可以为非球面。第七表面S7和第八表面S8可以具有如下表2所示的非球面系数。
第五透镜150可以在光轴OA上具有正(+)屈光力。第五透镜150的第九表面S9可以具有在光轴OA上凸起的形状,第十表面S10可以具有在光轴OA上凸起的形状。第五透镜150可以具有在光轴OA上两侧都凸起的形状。第九表面S9可以为非球面,第十表面S10可以为非球面。第九表面S9和第十表面S10可以具有如下表2所示的非球面系数。第六透镜160可以在光轴OA上具有负屈光力。第六透镜160的第十一表面S11可以具有在光轴OA上凹陷的形状,第十二表面S12可以具有在光轴OA上凹陷的形状。第六透镜160可以具有在光轴OA上两侧均凹陷的形状。第十一表面S11可以为非球面,第十二表面S12可以为非球面。第十一表面S11和第十二表面S12可以具有如下表2所示的非球面系数。
第七透镜170可以在光轴OA上具有正(+)屈光力。第七透镜170的第十三表面S13可以具有在光轴OA上凸起的形状,第十四表面S14可以具有在光轴OA上凸起的形状。第七透镜170可以具有在光轴OA上两侧都凸起的形状。第十三表面S13可以为非球面,第十四表面S14可以为非球面。第十三表面S13和第十四表面S14可以具有如下表2所示的非球面系数。第八透镜180可以在光轴OA上具有负屈光力。第八透镜180的第十五表面S15可以具有在光轴OA上凹陷的形状,第十六表面S16可以具有在光轴OA上凹陷的形状。第八透镜180可以具有在光轴OA上两侧均凹陷的形状。第十五表面S15可以为非球面,第十六表面S16可以为非球面。第十五表面S15和第十六表面S16可以具有如下表2所示的非球面系数。
第八透镜180可以包括拐点。详细而言,上述的第一拐点可以设置在第八透镜180的第十六表面S16上。第一拐点可以设置在相对于光轴OA的第八透镜180的第十六表面S16的有效半径的约40%到约85%的位置处。在根据第一实施例的光学系统中,光学系统可以设置在基于第一拐点光轴OA的第八透镜180的第十六表面S16的有效半径的约61%的位置处。
第九透镜190可以在光轴OA上具有负屈光力。第九透镜190的第十七表面S17可以具有在光轴OA上凸起的形状,第十八表面S18可以具有在光轴OA上凹陷的形状。第九透镜190可以具有在光轴OA上朝向物体凸出的弯月面形状。第十七表面S17可以为非球面,第十八表面S18可以为非球面。第十七表面S17和第十八表面S18可以具有如下表2所示的非球面系数。
第九透镜190可以包括拐点。详细而言,上述的第二拐点可以设置在第九透镜190的第十七表面S17上。第二拐点可以设置在相对于光轴OA的第九透镜190的第十七表面S17的有效半径的约15%至约60%的位置处。在根据第一实施例的光学系统中,第二拐点可以设置在基于光轴OA的第九透镜190的第十七表面S17的有效半径的约35%的位置处。
上述的第三拐点可以设置在第九透镜190的第十八表面S18上。第三拐点可以设置在相对于光轴OA的第九透镜190的第十八表面S18的有效半径的约30%至约80%的位置处。在根据第一实施例的光学系统中,第三拐点可以位于相对于光轴OA的第九透镜190的第十八表面S18的有效半径的约53%的位置处。
在根据第一实施例的光学系统1000中,多个透镜100可以包括多个透镜组。例如,多个透镜100可以包括设置在物体与光圈挡板之间的第一透镜组G1和设置在光圈挡板与图像传感器300之间的第二透镜组G2。也就是说,第一透镜组G1可以包括第一透镜110,第二透镜组G2可以包括第二透镜120、第三透镜130、第四透镜140、第五透镜150、第六透镜160、第七透镜180、第八透镜180以及第九透镜190。此时,第一透镜组G1的复合焦距和第二透镜组G2的复合焦距中的每一个可以具有正值。因此,根据第一实施例的光学系统1000可以具有改进的歪曲像差控制特性。
根据第一实施例的光学系统1000中各透镜表面的非球面系数值如下表2所示。
【表2】
此外,在根据第一实施例的光学系统1000中,第一透镜110与第二透镜120之间的距离(第一距离)可以如下表3所示。
【表3】
参考表3,第一距离可以随着从光轴OA向位于第二表面S2上的第一点CP1移动而变小。第一点CP1可以设置在基于光轴OA的第三表面S3的有效半径的约40%到约95%的位置处,例如,设置在第三表面S3的有效半径的约53.3%的位置处。第一距离可以从第一点CP1向第二点CP2增加,第二点CP2是第三表面S3的有效直径的末端。在此,由第二点CP2表示的值是彼此面对的第一透镜110的传感器侧表面(第二表面S2)和第二透镜120的物侧表面(第三表面S3)中的具有小有效直径的第二表面S2的有效半径值,可以指表1中所示的第二表面S2的有效直径的1/2。第一距离可以在第二点CP2具有最大值,在第一点CP1具有最小值。第一距离的最大值可以是最小值的约1.03到约1.5倍。例如,在第一实施例中,第一距离的最大值可以是最小值的约1.04倍。在根据第一实施例的光学系统1000中,第一透镜110与第二透镜120可以具有根据区域满足上述范围的第一距离。因此,光学系统1000通过使经由第一透镜110和第二透镜120入射的光沿着设定路径移动,可以具有良好的光学性能。
在根据第一实施例的光学系统1000中,第五透镜150与第六透镜160之间的距离(第二距离)可以如下表4所示。
【表4】
参考表4,第二距离可以随着从光轴OA向第三点CP3移动而变小,第三点CP3是第十表面S10的有效直径的末端。这里,第三点CP3表示的值是相互面对的第五透镜150的传感器侧表面(第十表面S10)和第六透镜160的物侧表面(第十一表面S11)中的具有较小有效直径的第十表面S10的有效半径值,可以指表1中所示的第十表面S10的有效直径的1/2。第二距离可以在光轴OA处具有最大值,在第三点CP3处具有最小值。第二距离的最大值可以是最小值的约1.5到约3倍。例如,在第一实施例中,第二距离的最大值可以是最小值的约2.22倍。在根据第一实施例的光学系统1000中,第五透镜150和第六透镜160可以具有根据区域满足上述范围的第二距离。因此,光学系统1000可以在FOV的外围部分具有改进的像差控制特性和良好的光学性能。在根据第一实施例的光学系统1000中,第六透镜160与第七透镜170之间的距离(第三距离)可以如下表5所示。
【表5】
参考表5,第三距离可以从光轴OA向位于第十二表面S12上的第五点CP5增加。第五点CP5可以位于相对于光轴OA的第十表面S10的有效半径的约80%到约95%的位置处,并且可以布置在第十表面S10的有效半径的约91.2%的位置处。第三距离可以从第五点CP5向第六点CP6变小,第六点CP6是第十二表面S12的有效直径的末端。在此,第六点CP6表示的值是彼此面对的第六透镜160的传感器侧表面(第十二表面S12)和第七透镜170的物侧表面(第十三表面S13)中的具有较小有效直径的第十二表面S12的有效半径值,可以指表1中所示的第十二表面S12的有效直径的1/2。第三距离可以在第五点CP5处具有最大值,在光轴OA处具有最小值。第三距离的最大值可以是最小值的约1.2倍到约2倍。例如,在第一实施例中,第三距离的最大值可以是最小值的约1.39倍。因此,光学系统1000可以通过减小第七透镜170的有效直径的尺寸,具有纤薄结构,并且光学系统1000的歪曲特性可以得到控制。此外,第三透镜170也可以具有纤薄结构。在根据第一实施例的光学系统1000中,第七透镜170与第八透镜180之间的距离(第四距离)可以如下表6所示。
【表6】
参考表6,第四距离可以从光轴OA向位于第十四表面S14上的第七点CP7增加。第七点CP7可以设置在相对于光轴OA的第十四表面S14的有效半径的约60%至约90%的位置,例如,可以设置在约84.8%的位置。第四距离可以从第七点CP7向第八点CP8变小,第八点CP8是第十四表面S14的有效直径的末端。这里,第八点CP8表示的值是相互面对的第七透镜170的传感器侧表面(第十四表面S14)和第八透镜180的物侧表面(第十五表面S15)中的具有小有效直径的第十四表面S14的有效半径值,可以指表1中所示的第十四表面S14的有效直径的1/2。第四距离可以在第七点CP7处具有最大值,在光轴OA处具有最小值。第四距离的最大值可以是最小值的约2.5倍到约4.5倍。例如,在第一实施例中,第四距离的最大值可以是最小值的约3.88倍。在根据第一实施例的光学系统1000中,第七透镜170和第八透镜180可以具有根据区域满足上述范围的第四距离。因此,光学系统1000可以控制光学系统1000的歪曲特性,并在FOV的中心和外围部分具有良好的光学性能。
在根据第一实施例的光学系统1000中,第八透镜180与第九透镜190之间的距离(第五距离)可以如下表7所示。
【表7】
参考表7,第五距离可以随着从光轴OA向位于第十六表面S16上的第十点CP10移动而变小。第十点CP10可以设置在基于光轴OA的第十六表面S16的有效半径的约70%至约90%的位置处。例如,在第一实施例中,第十点CP10可以设置在约81.7%的位置处。第四距离可以从第十点CP10向第十一点CP11增加,第十一点CP11是第十六表面S16的有效直径的末端。这里,第十一点CP11表示的值是相互面对的第八透镜180的传感器侧表面(第十六表面S16)和第九透镜190的物侧表面(第十七表面)中的具有小的有效直径的第十六表面S16的有效半径值,可以指表1中所示的第十六表面S16的有效直径的1/2。第五距离可以在光轴OA处具有最大值,在第十点CP10处具有最小值。第五距离的最大值可以是最小值的约10到约20倍。例如,在第一实施例中,第五距离的最大值可以是最小值的约11.78倍。在根据第一实施例的光学系统1000中,第八透镜180和第九透镜190可以具有根据区域满足上述范围的第五距离。因此,光学系统1000可以具有改进的色差和歪曲像差控制特性,并可以在FOV的中心和外围部分具有良好的光学性能。
图2是针对根据第一实施例的光学系统1000的空间频率的MTF的图,图3是根据第一实施例的光学系统的衍射MTF的图,图4是根据第一实施例的光学系统的像差图。图2根据空间频率测量MTF特性,当MTF值为1时,表示具有最佳分辨率,当MTF值从1减小时,表示分辨率降低。
图4中的像差图是从左至右测量球面像差、像散场曲线和歪曲的图。在图4中,X轴可以表示焦距(mm)和歪曲像差(%),Y轴可以表示图像的高度。此外,球面像差、散光和歪曲像差的图是波长带为约486mm、约587mm和约656mm的光的图。在图4的像差图中,可以解释为每条曲线越靠近Y轴,像差校正功能就越好,参考图4,可以看到根据本实施例的光学系统1000的测量值在大多数区域都邻近Y轴。也就是说,根据第一实施例的光学系统1000具有改善的分辨率,并且在FOV的中心和外围部分可以具有良好的光学性能。
图5是根据第二实施例的光学系统的配置图。此外,图6是根据第二实施例的光学系统的空间频率的MTF的图,图7是根据第二实施例的光学系统的衍射MTF的图,图8是根据第二实施例的光学系统的MTF的像差图。参考图5至图7,根据第二实施例的光学系统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、第六透镜160、第七透镜170、第八透镜180、第九透镜190和图像传感器300。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、第七透镜170、第八透镜180、第九透镜190可以沿着光学系统1000的光轴OA依次布置。
在根据第二实施例的光学系统1000中,可以在第一透镜110与第二透镜120之间设置光圈挡板。第一透镜110的传感器侧表面(第二表面S2)可以用作光圈挡板。滤光器500可以设置在多个透镜100与图像传感器300之间。具体而言,滤光器500可以设置在第九透镜190与图像传感器300之间。
【表8】
表8示出了根据第二实施例的第一透镜110、第二透镜120、第三透镜130、第四透镜140、第五透镜150、第六透镜160、第七透镜170、第八透镜180、第九透镜190的光轴OA上的曲率半径、透镜的厚度、透镜之间的距离、折射率、阿贝数和有效直径(CA:光圈)的大小。根据第二实施例的光学系统1000的第一透镜110可以在光轴OA上具有正(+)屈光力。第一透镜110的第一表面S1可以具有在光轴OA上凸起的形状,第二表面S2可以具有在光轴OA上凹陷的形状。第一透镜110可以具有在光轴OA上朝向物体凸出的弯月面形状。第一表面S1和第二表面S2可以具有如下表9所示的非球面系数。第二透镜120可以在光轴OA上具有正(+)屈光力。第二透镜120的第三表面S3可以具有在光轴OA上凸起的形状,第四表面S4可以具有在光轴OA上凸起的形状。第二透镜120可以具有在光轴OA上两侧都凸起的形状。第三表面S3可以为非球面,第四表面S4可以为非球面。第三表面S3和第四表面S4可以具有如下表9所示的非球面系数。第三透镜130可以在光轴OA上具有负屈光力。第三透镜130的第五表面S5可以具有在光轴OA上凸起的形状,第六表面S6可以具有在光轴OA上凹陷的形状。第三透镜130可以具有在光轴OA上朝向物体凸出的弯月面形状。第五表面S5可以为非球面,第六表面S6可以为非球面。第五表面S5和第六表面S6可以具有如下表9所示的非球面系数。
第四透镜140可以在光轴OA上具有正(+)屈光力。第四透镜140的第七表面S7可以具有在光轴OA上凸起的形状,第八表面S8可以具有在光轴OA上凹陷的形状。第四透镜140可以具有在光轴OA上朝向物体凸出的弯月面形状。第七表面S7可以为非球面,第八表面S8可以为非球面。第七表面S7和第八表面S8可以具有如下表9所示的非球面系数。第五透镜150可以在光轴OA上具有正(+)屈光力。第五透镜150的第九表面S9可以具有在光轴OA上凸起的形状,第十表面S10可以具有在光轴OA上凸起的形状。第五透镜150可以具有在光轴OA上两侧都凸起的形状。第九表面S9可以为非球面,第十表面S10可以为非球面。第九表面S9和第十表面S10可以具有如下表9所示的非球面系数。
第六透镜160可以在光轴OA上具有负屈光力。第六透镜160的第十一表面S11可以具有在光轴OA上凹陷的形状,第十二表面S12可以具有在光轴OA上凹陷的形状。第六透镜160可以具有在光轴OA上两侧均凹陷的形状。第十一表面S11可以为非球面,第十二表面S12可以为非球面。第十一表面S11和第十二表面S12的非球面系数可以如下表9所示。第七透镜170可以在光轴OA上具有正(+)屈光力。第七透镜170的第十三表面S13可以具有在光轴OA上凸起的形状,第十四表面S14可以具有在光轴OA上凸起的形状。第七透镜170可以具有在光轴OA上两侧都凸起的形状。第十三表面S13可以为非球面,第十四表面S14可以为非球面。第十三表面S13和第十四表面S14可以具有如下表9所示的非球面系数。
第八透镜180可以在光轴OA上具有负屈光力。第八透镜180的第十五表面S15可以具有在光轴OA上凹陷的形状,第十六表面S16可以具有在光轴OA上凹陷的形状。第八透镜180可以具有在光轴OA上两侧均凹陷的形状。第十五表面S15可以为非球面,第十六表面S16可以为非球面。第十五表面S15和第十六表面S16可以具有如下表9所示的非球面系数。第八透镜180可以包括拐点。具体来说,上述的第一拐点可以设置在第八透镜180的第十六表面S16上。第一拐点可以设置在相对于光轴OA的第八透镜180的第十六表面S16的有效半径的约40%至约85%的位置处。在根据第二实施例的光学系统中,第一拐点可以位于相对于光轴OA的第八透镜180的第十六表面S16的有效半径的约66%的位置处。
第九透镜190可以在光轴OA上具有负屈光力。第九透镜190的第十七表面S17可以具有在光轴OA上凸起的形状,第十八表面S18可以具有在光轴OA上凹陷的形状。第九透镜190可以具有在光轴OA上朝向物体凸出的弯月面形状。第十七表面S17可以为非球面,第十八表面S18可以为非球面。第十七表面S17和第十八表面S18可以具有如下表9所示的非球面系数。
第九透镜190可以包括拐点。详细而言,上述的第二拐点可以设置在第九透镜190的第十七表面S17上。第二拐点可以设置在相对于光轴OA的第九透镜190的第十七表面S17的有效半径的约15%到约60%的位置处,例如,可以设置在约38%的位置。上述的第三拐点可以设置在第九透镜190的第十八表面S18上。第三拐点可以设置在相对于光轴OA的第九透镜190的第十八表面S18的有效半径的约30%至约80%的位置处。第三拐点可以位于相对于光轴OA的第九透镜190的第十八表面S18的有效半径的约51%的位置处。
在根据第二实施例的光学系统1000中,多个透镜100可以包括多个透镜组。例如,多个透镜100可以包括设置在物体与光圈挡板之间的第一透镜组G1以及设置在光圈挡板与图像传感器300之间的第二透镜组G2。也就是说,第一透镜组G1可以包括第一透镜110,第二透镜组G2可以包括第二透镜120、第三透镜130、第四透镜140、第五透镜150、第六透镜160、第七透镜170、第八透镜180以及第九透镜190。此时,第一透镜组G1的复合焦距和第二透镜组G2的复合焦距中的每一个可以具有正值。因此,根据第二实施例的光学系统1000可以具有改进的歪曲像差控制特性。
根据第二实施例的光学系统1000中的每个透镜表面的非球面系数值如下表9所示。
【表9】
此外,在根据第二实施例的光学系统1000中,第一透镜110与第二透镜120之间的距离(第一距离)可以如下表10所示。
【表10】
参考表10,第一距离可以随着从光轴OA向位于第二表面S2上的第一点CP1移动而变小。第一点CP1可以设置在基于光轴OA的第三表面S3的有效半径的约40%到约95%的位置处。例如,在第二实施例中,第一点CP1可以设置在约81.3%的位置处。第一距离可以从第一点CP1向第二点CP2增加,第二点CP2是第三表面S3的有效直径的末端。这里,第二点CP2表示的值是相互面对的第一透镜110的传感器侧表面(第二表面S2)和第二透镜120的物侧表面(第三表面S3)中的具有较小有效直径的第二表面S2的有效半径值,可以指表8中所示的第二表面S2的有效直径的1/2。第一距离可以在第二点CP2具有最大值,在第一点CP1具有最小值。第一距离的最大值可以是最小值的约1.03到约1.5倍。例如,在第二实施例中,第一距离的最大值可以是最小值的约1.05倍。在根据第二实施例的光学系统1000中,第一透镜110与第二透镜120可以具有根据区域满足上述范围的第一距离。因此,光学系统1000可以通过使经由第一透镜110与第二透镜120入射的光沿着设定路径移动而具有良好的光学性能。
此外,在根据第二实施例的光学系统1000中,第五透镜150与第六透镜160之间的距离(第二距离)可以如下表11所示。
【表11】
参考表11,第二距离可以随着从光轴OA向位于第十表面S10上的第三点CP3移动而变小。第三点CP3可以设置在基于光轴OA的第十表面S10的有效半径的约70%到约90%的位置处。例如,在第二实施例中,第三点CP3可以设置在第十表面S10的有效半径的约85.95%的位置处。第二距离可以从第三点CP3向作为第十表面S10的有效直径的末端的第三点CP3移动而变小。这里,第四点CP4表示的值是相互面对的第五透镜150的传感器侧表面(第十表面S10)和第六透镜160的物侧表面(第十一面S11)中的具有小的有效直径的第十表面S10的有效半径值,可以指表8中所示的第十表面S10的有效半径的1/2。第二距离可以在第三点CP3处具有最大值,在光轴OA处具有最小值。第二距离的最大值可以是最小值的约1.5倍到约2倍。例如,在第二实施例中,第二距离的最大值可以是最小值的约1.76倍。在根据第二实施例的光学系统1000中,第五透镜150和第六透镜160可以具有根据区域满足上述范围的第二距离。因此,光学系统1000可以在FOV的周边部分具有改进的像差控制特性和良好的光学性能。
在根据第二实施例的光学系统1000中,第六透镜160与第七透镜170之间的距离(第三距离)可以如下表12所示。
【表12】
参考表12,第三距离可以从光轴OA向位于第十二表面S12上的第五点CP5增加。第五点CP5可以设置在基于光轴OA的第十表面S10的有效半径的约80%至约95%的位置。例如,在第二实施例中,第五点CP5可以设置在第十表面S10有效半径的约91.1%的位置处。第三距离可以从第五点CP5到第六点CP6变小,第六点CP6是第十二表面S12的有效直径的末端。这里,第六点CP6表示的值是相互面对的第六透镜160的传感器侧表面(第十二表面S12)和第七透镜170的物侧表面(第十三表面S13)中的具有小的有效直径的第十二表面S12的有效半径值,可以指表8中所示的第十二表面S12的有效直径的1/2。第三距离可以在第五点CP5处具有最大值,在光轴OA处具有最小值。第三距离的最大值可以是最小值的约1.2倍到约2倍。例如,在第二实施例中,第三距离的最大值可以是最小值的约1.49倍。因此,光学系统1000通过减小第七透镜170的有效直径尺寸,可以具有纤薄的结构,并且光学系统1000的歪曲特性可以得到控制。在根据第二实施例的光学系统1000中,第七透镜170与第八透镜180之间的距离(第四距离)可以如下表13所示。
【表13】
参考表13,第四距离可以从光轴OA向位于第十四表面S14上的第七点CP7增加。第七点CP7可以设置在基于光轴OA的第十四表面S14的有效半径的约60%到约90%的位置处。例如,在第二实施例中,第七点CP7可以设置在第十四表面S14的有效半径的约68.7%的位置处。第四距离可以从第七点CP7向第八点CP8变小,第八点CP8是第十四表面S14的有效直径的末端。这里,第八点CP8表示的值是相互面对的第七透镜170的传感器侧表面(第十四表面S14)和第八透镜180的物侧表面(第十五表面S15)中的具有小的有效直径的第十四表面S14的有效半径值,可以指表8中所示的第十四表面S14的有效直径的1/2。第四距离可以在第七点CP7处具有最大值,在光轴OA处具有最小值。第四距离的最大值可以是最小值的约2.5倍到约4.5倍。例如,在第二实施例中,第四距离的最大值可以是最小值的约3.07倍。在根据第二实施例的光学系统1000中,第七透镜170和第八透镜180可以具有根据区域满足上述范围的第四距离。因此,光学系统1000可以控制光学系统1000的歪曲特性,并在FOV的中心和外围部分具有良好的光学性能。此外,在根据第二实施例的光学系统1000中,第八透镜180与第九透镜190之间的距离(第五距离)可以如下表14所示。
【表14】
参考表14,第五距离可以随着从光轴OA向位于第十六表面S16上的第十点CP10移动而变小。第十点CP10可以设置在基于光轴OA的第十六表面S16的有效半径的约70%到约90%的位置处。例如,在第二实施例中,第十点CP10可以设置在第十六表面S16的有效半径的约82.1%的位置处。第四距离可以从第九点CP9向第十一点CP11增加,第十一点CP11是第十六表面S16的有效直径的末端。在此,第十一点CP11表示的值是相互面对的第八透镜180的传感器侧表面(第十六表面S16)和第九透镜190的物侧表面(第十七表面)中的具有小的有效直径的第十六表面S16的有效半径值,可以指表8中所示的第十六表面S16的有效直径的1/2。第五距离可以在光轴OA处具有最大值,在第十点CP10处具有最小值。第五距离的最大值可以是最小值的约10到约20倍。例如,在第二实施例中,第五距离的最大值可以是最小值的约15.2倍。在根据第二实施例的光学系统1000中,第八透镜180和第九透镜190可以具有根据区域满足上述范围的第五距离。因此,光学系统1000可以具有改进的色差和歪曲像差控制特性,并在FOV的中心和外围部分具有良好的光学性能。图6是针对根据第二实施例的光学系统1000的空间频率的MTF的图,图7是根据第二实施例的光学系统的衍射MTF的图,图8是根据第二实施例的光学系统的像差图。图6根据空间频率测量MTF特性,当MTF值为1时,表示具有最佳分辨率,当MTF值从1减小时,表示分辨率降低。
图8中的像差图是从左至右测量球面像差、像散场曲线和歪曲的图。在图8中,X轴可以表示焦距(mm)和歪曲像差(%),Y轴可以表示图像的高度。此外,球面像差、散光和歪曲像差的图是波长带为约486mm、约587mm和约656mm的光的图。在图8的像差图中,可以解释为每条曲线越靠近Y轴,像差校正功能就越好,参考图8,可以看到根据本实施例的光学系统1000的测量值在大多数区域都与Y轴邻近。也就是说,根据第二实施例的光学系统1000具有改进的分辨率,并且可以在FOV的中心和外围部分具有良好的光学性能。
图9是根据第三实施例的光学系统的配置图。此外,图10是根据第三实施例的光学系统的空间频率的MTF的图,图11是根据第三实施例的光学系统的衍射MTF的图,图12是根据第三实施例的光学系统的MTF的像差图。参考图9至图11,根据第三实施例的光学系统1000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、第七透镜170、第八透镜180、第九透镜190和图像传感器300。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、第七透镜170、第八透镜180、第九透镜190可以沿着光学系统1000的光轴OA依次布置。
在根据第三实施例的光学系统1000中,可以在第一透镜110与第二透镜120之间设置光圈挡板。第一透镜110的传感器侧表面(第二表面S2)可以用作光圈挡板。可以在多个透镜100与图像传感器300之间设置滤光器500。具体而言,滤光器500可以设置在第九透镜190与图像传感器300之间。
【表15】
表15示出根据第三实施例的第一透镜110、第二透镜120、第三透镜130、第四透镜140、第五透镜150、第六透镜160、第七透镜170、第八透镜180、第九透镜190的光轴OA上的曲率半径、透镜的厚度、透镜之间的距离、折射率、阿贝数和有效直径(CA:光圈)的大小。根据第三实施例的光学系统1000的第一透镜110可以在光轴OA上具有正(+)屈光力。第一透镜110的第一表面S1可以具有在光轴OA上凸起的形状,第二表面S2可以具有在光轴OA上凹陷的形状。第一透镜110可以具有在光轴OA上朝向物体凸出的弯月面形状。第一表面S1和第二表面S2可以具有如下表16所示的非球面系数。第二透镜120可以在光轴OA上具有正(+)屈光力。第二透镜120的第三表面S3可以具有在光轴OA上凸起的形状,第四表面S4可以具有在光轴OA上凸起的形状。第二透镜120可以具有在光轴OA上两侧都凸起的形状。第三表面S3可以为非球面表面,第四表面S4可以为非球面表面。第三表面S3和第四表面S4可以具有如下表16所示的非球面系数。第三透镜130可以在光轴OA上具有负屈光力。第三透镜130的第五表面S5可以具有在光轴OA上凸起的形状,第六表面S6可以具有在光轴OA上凹陷的形状。第三透镜130可以具有在光轴OA上朝向物体凸出的弯月面形状。第五表面S5可以为非球面,第六表面S6可以为非球面。第五表面S5和第六表面S6可以具有如下表16所示的非球面系数。
第四透镜140可以在光轴OA上具有正(+)屈光力。第四透镜140的第七表面S7可以具有在光轴OA上凸起的形状,第八表面S8可以具有在光轴OA上凹陷的形状。第四透镜140可以具有在光轴OA上朝向物体凸出的弯月面形状。第七表面S7可以为非球面,第八表面S8可以为非球面。第七表面S7和第八表面S8可以具有如下表16所示的非球面系数。第五透镜150可以在光轴OA上具有正(+)屈光力。第五透镜150的第九表面S9可以具有在光轴OA上凸起的形状,第十表面S10可以具有在光轴OA凸起的形状。第五透镜150可以具有在光轴OA上两侧都凸起的形状。第九表面S9可以为非球面,第十表面S10可以为非球面。第九表面S9和第十表面S10可以具有如下表16所示的非球面系数。第六透镜160可以在光轴OA上具有负屈光力。第六透镜160的第十一表面S11可以具有在光轴OA上凹陷的形状,第十二表面S12可以具有在光轴OA上凹陷的形状。第六透镜160可以具有在光轴OA上两侧均凹陷的形状。第十一表面S11可以为非球面,第十二表面S12可以为非球面。第十一表面S11和第十二表面S12可以具有如下表16所示的非球面系数。
第七透镜170可以在光轴OA上具有正(+)屈光力。第七透镜170的第十三表面S13可以具有在光轴OA上凸起的形状,第十四表面S14可以具有在光轴OA上凸起的形状。第七透镜170可以具有在光轴OA上两侧都凸起的形状。第十三表面S13可以为非球面,第十四表面S14可以为非球面。第十三表面S13和第十四表面S14可以具有如下表16所示的非球面系数。第八透镜180可以在光轴OA上具有负屈光力。第八透镜180的第十五表面S15可以具有在光轴OA上凹陷的形状,第十六表面S16可以具有在光轴OA上凹陷的形状。第八透镜180可以具有在光轴OA上两侧均凹陷的形状。第十五表面S15可以为非球面,第十六表面S16可以为非球面。第十五表面S15和第十六表面S16可以具有如下表16所示的非球面系数。
第八透镜180可以包括拐点。详细而言,上述第一拐点可以设置在第八透镜180的第十六表面S16上。第一拐点可以设置在相对于光轴OA的第八透镜180的第十六表面S16的有效半径的约40%到约85%的位置处。在根据第三实施例的光学系统中,第一拐点可以位于第十六表面S16的有效半径的约67%的位置处。第九透镜190可以在光轴OA上具有负屈光力。第九透镜190的第十七表面S17可以具有在光轴OA上凸起的形状,第十八表面S18可以具有在光轴OA上凹陷的形状。第九透镜190可以具有在光轴OA上朝向物体凸出的弯月面形状。第十七表面S17可以为非球面,第十八表面S18可以为非球面。第十七表面S17和第十八表面S18可以具有如下表16所示的非球面系数。
第九透镜190可以包括拐点。详细而言,上述的第二拐点可以设置在第九透镜190的第十七表面S17上。当光轴OA为起点并且第九透镜190的第十七表面S17的有效区域的末端为终点时,第二拐点可以设置在约15%至约60%的位置处。在根据第三实施例的光学系统中,当光轴OA为起点并设定为起点并且第九透镜190的第十七表面S17的有效区域的末端为端点时,第二拐点可以设置在约37%的位置处。上述的第三拐点可以设置在第九透镜190的第十八表面S18上。第三拐点可以设置在相对于光轴OA的第九透镜190的第十八表面S18的有效半径的约30%至约80%的位置处。在根据第三实施例的光学系统中,第三拐点可以位于第九透镜190的第十八表面S18的有效半径的约50%的位置处。
在第三实施例中,在第九透镜190的第十八表面S18上可以进一步设置有定义为第四拐点的拐点。第四拐点可以设置在与第三拐点相比与光轴OA更远的距离处。第四拐点可以设置在相对于光轴OA的第九透镜190的第十八表面S18的有效半径的约60%至约90%的位置处。在根据第三实施例的光学系统中,第四拐点可以位于第十八个表面S18的有效半径约74%的位置处。
在根据第三实施例的光学系统1000中,多个透镜100可以包括多个透镜组。例如,多个透镜100可以包括设置在物体与光圈挡板之间的第一透镜组G1和设置在光圈挡板与图像传感器300之间的第二透镜组G2。也就是说,第一透镜组G1可以包括第一透镜110,第二透镜组G2可以包括第二透镜120、第三透镜130、第四透镜140、第五透镜150、第六透镜160、第七透镜170、第八透镜180和第九透镜190。此时,第一透镜组G1的复合焦距和第二透镜组G2的复合焦距中的每一个可以具有正值。因此,根据第三实施例的光学系统1000可以具有改进的歪曲像差控制特性。
根据第三实施例的光学系统1000中的每个透镜表面的非球面系数值如下表16所示。
【表16】
此外,在根据第三实施例的光学系统1000中,第一透镜110与第二透镜120之间的距离(第一距离)可以如下表17所示。
【表17】
参考表17,第一距离可以随着从光轴OA向位于第二表面S2上的第一点CP1移动而变小。第一点CP1可以设置在基于光轴OA的第三表面S3的有效半径的约40%到约95%的位置处。例如,在第三实施例中,第一点CP1可以设置在第三表面S3的有效半径的约88.2%的位置处。第一距离可以从第一点CP1向第二点CP2增加,第二点CP2是第三表面S3的有效直径的末端。这里,第二点CP2表示的值是相互面对的第一透镜110的传感器侧表面(第二表面S2)和第二透镜120的物侧表面(第三表面S3)中的具有小的有效直径的第二表面S2的有效半径值,可以指表15中所示的第二表面S2的有效直径的1/2。第一距离可以在第二点CP2具有最大值,在第一点CP1具有最小值。第一距离的最大值可以是最小值的约1.03到约1.5倍。例如,在第三实施例中,第一距离的最大值可以是最小值的约1.11倍。在根据第三实施例的光学系统1000中,第一透镜110和第二透镜120可以具有根据区域满足上述范围的第一距离。因此,通过使穿过第一透镜110和第二透镜120入射的光沿设定路径移动,光学系统1000可以具有良好的光学性能。在根据第三实施例的光学系统1000中,第五透镜150与第六透镜160之间的距离(第二距离)可以如下表18所示。
【表18】
参考表18,第二距离可以随着从光轴OA向位于第十表面S10上的第三点CP3移动而变小。第三点CP3可以设置在基于光轴OA的第十表面S10的有效半径的约70%到约90%的位置处。例如,在第三实施例中,第三点CP3可以设置在第十表面S10的有效半径的约80.6%的位置处。第二距离可以随着从第三点CP3向第三点CP3移动而变小,第三点CP3是第十表面S10的有效直径的末端。这里,第四点表示的值是相互面对的第五透镜150的传感器侧表面(第十表面S10)和第六透镜160的物侧表面(第十一表面S11)中的具有小的有效直径的第十表面S10的有效半径值,可以指表15中所示的第十表面S10的有效半径的1/2。第二距离可以在第三点CP3处具有最大值,在光轴OA处具有最小值。第二距离的最大值可以是最小值的约1.5倍到约2倍。例如,在第三实施例中,第二距离的最大值可以是最小值的约1.74倍。在根据第三实施例的光学系统1000中,第五透镜150和第六透镜160可以具有根据区域满足上述范围的第二距离。因此,光学系统1000可以在FOV的周边部分具有改进的像差控制特性和良好的光学性能。
在根据第三实施例的光学系统1000中,第六透镜160与第七透镜170之间的距离(第三距离)可以如下表19所示。
【表19】
参考表19,第三距离可以从光轴OA向位于第十二表面S12上的第五点CP5增加。第五点CP5可以设置在基于光轴OA的第十表面S10的有效半径的约80%至约95%的位置处。例如,在第三实施例中,第五点CP5可以设置在约89.3%的位置处。第三距离可以从第五点CP5向第六点CP6变小,第六点CP6是第十二表面S12的有效直径的末端。这里,第六点表示的值是相互面对的第六透镜160的传感器侧表面(第十二表面S12)和第七透镜170的物侧表面(第十三表面S13)中的具有小的有效直径的第十二表面S12的有效半径值,可以指表15中所示的第十二表面S12的有效直径的1/2。第三距离可以在第五点CP5处具有最大值,在光轴OA处具有最小值。第三距离的最大值可以是最小值的约1.2倍到约2倍。例如,在第三实施例中,第三距离的最大值可以是最小值的约1.46倍。因此,光学系统1000可以具有改进的像差控制特性,并可以在FOV的外围部分具有良好的光学性能。
在根据第三实施例的光学系统1000中,第七透镜170与第八透镜180之间的距离(第四距离)可以如下表20所示。
【表20】
参考表20,第四距离可以从光轴OA向位于第十四表面S14上的第七点CP7增加。第七点CP7可以设置在基于光轴OA的第十四表面S14的有效半径的约50%到约70%的位置处。例如,在第三实施例中,第七点CP7可以设置在约62.6%的位置处。第四距离可以从光轴OA向位于第十四表面S14上的第八点CP8增加。第八点CP8可以位于比第七点CP7距光轴OA更远的距离处。第八点CP8可以设置在基于光轴OA的第十六表面S16的有效半径的约80%到约95%的位置处。例如,在第三实施例中,第八点CP8可以设置在第十六表面S16的有效半径的约92.1%的位置处。第四距离可以从第八点CP8向第九点CP9变小,第九点CP9是第十四表面S14的有效直径的末端。在此,第九点CP9表示的值是相互面对的第七透镜170的传感器侧表面(第十四表面S14)和第八透镜180的物侧表面(第十五表面S15)中的具有小的有效直径的第十四表面S14的有效半径值,可以指表15中所示的第十四表面S14的有效直径的1/2。第四距离可以在第七点CP7处具有最大值,在光轴OA处具有最小值。第四距离的最大值可以是最小值的约2.5倍到约4.5倍。例如,在第三实施例中,第四距离的最大值可以是最小值的约2.71倍。在根据第三实施例的光学系统1000中,第七透镜170和第八透镜180可以具有根据区域满足上述范围的第四距离。因此,光学系统1000可以控制光学系统1000的歪曲特性,并在FOV的中心和外围部分具有良好的光学性能。
在根据第三实施例的光学系统1000中,第八透镜180与第九透镜190之间的距离(第五距离)可以如下表21所示。
【表21】
参考表21,第五距离可以随着从光轴OA向位于第十六表面S16上的第十点CP10移动而变小。第十点CP10可以设置在基于光轴OA的第十六表面S16的有效半径的约70%至约90%的位置处。例如,在第三实施例中,第十点CP10可以设置在第十六表面S16的有效半径的约79.6%的位置处。第五距离可以从第十点CP10向第十一点CP11增加,第十一点CP11是第十六表面S16的有效直径的末端。在此,第十一点CP11表示的值是相互面对的第八透镜180的传感器侧表面(第十六表面S16)和第九透镜190的物侧表面(第十七表面)中的具有小的有效直径的第十六表面S16的有效半径值,可以指表15中所示的第十六表面S16的有效直径的1/2。第五距离可以在光轴OA处具有最大值,在第十点CP10处具有最小值。第五距离的最大值可以是最小值的约10到约20倍。例如,在第三实施例中,第五距离的最大值可以是最小值的约14.9倍。在根据第三实施例的光学系统1000中,第八透镜180和第九透镜190可以具有根据区域满足上述范围的第五距离。因此,光学系统1000可以具有更好的色差和歪曲像差控制特性,并且可以在FOV的中心和外围部分具有良好的光学性能。图10是针对根据第三实施例的光学系统1000的空间频率的MTF的图,图11是根据第三实施例的光学系统的衍射MTF的图,图12是根据第三实施例的光学系统的像差图。图10根据空间频率测量MTF特性,当MTF值为1时,表示具有最佳分辨率,当MTF值从1减小时,表示分辨率降低。
图12中的像差图是从左至右测量球面像差、像散场曲线和歪曲的图。在图12中,X轴可以表示焦距(mm)和歪曲像差(%),Y轴可以表示图像的高度。此外,针对球面像差、散光和歪曲像差的图是波长带为约486mm、约587mm和约656mm的光的图。在图12的像差图中,可以解释为每条曲线越靠近Y轴,像差校正功能就越好,参考图12,可以看到根据本实施例的光学系统1000的测量值在大多数区域都与Y轴邻近。也就是说,根据第三实施例的光学系统1000具有改善的分辨率,并且可以在FOV的中心和外围部分具有良好的光学性能。
【表22】
【表23】
表22关于根据第一实施例至第三实施例的光学系统1000中的上述公式的项目,并且关于光学系统1000的总轨迹长度(TTL)、后焦距(BFL)和F值、ImgH、焦距f1、f2、f3、f4、f5、f6、f7、f8和f9、边缘厚度(ET)等。这里,透镜的边缘厚度是指透镜的有效区域的末端处的在光轴OA方向上的厚度。具体来说,透镜的边缘厚度指从透镜的物侧表面上的有效区域的末端到传感器侧表面上的有效区域的末端在光轴OA方向上的距离。表23关于根据第一实施例至第三实施例的光学系统1000中的上述公式1至48的结果值。参考表23,可以看出根据第一实施例至第三实施例的光学系统1000满足公式1至48中的至少一个。详细而言,可以看出根据第一实施例至第三实施例的光学系统1000满足上述的公式1至48中的所有公式。因此,根据第一实施例至第三实施例的光学系统1000可以在FOV的中心和外围部分具有良好的光学性能,并且可以具有优异的光学特性。
图13是示出根据一实施例的相机模块应用于移动终端的图。
参考图13,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可以包括图像拍摄功能。此外,相机模块10可以包括自动对焦功能、变焦功能和OIS功能中的至少一种。相机模块10可以处理在拍摄模式或视频通话模式下由图像传感器300获得的静态图像或视频帧。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,并可以存储在存储器(未示出)中。此外,虽然图中未示出,但相机模块可以进一步设置在移动终端1的前侧。
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。此时,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的光学系统1000。因此,相机模块10可以具有纤薄结构,并可以具有改进的歪曲和像差特性。此外,即使在FOV的中心和外围部分,相机模块10也可以具有良好的光学性能。
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降低的条件,例如,10米或更小的近处或黑暗环境。自动对焦装置31可以包括具有垂直腔面发射激光器(VCSEL)半导体器件的光发射单元以及将光能转换为电能的诸如光电二极管的光接收单元。移动终端1可以进一步包括闪光灯模块33。闪光灯模块33可以在其中包括发光的发光元件。闪光灯模块33可以通过移动终端的相机操作或用户控制进行操作。
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,并不一定仅局限于一个实施例。此外,各实施例中说明的特征、结构和效果可以由实施例所属领域的技术人员针对其他实施例进行组合或修改。因此,与这些组合和变化有关的内容应被理解为包括在本发明的范围内。尽管根据本发明的实施例进行了描述,但这仅仅是示例,本发明并不受限制,本领域技术人员显然可以在不脱离本发明实施例的本质特征的前提下,对上面未示出的内容进行各种修改和应用。例如,本实施例中具体示出的每个部件都可以修改和实施。与这些修改和应用相关的差异应被理解为包括在所附权利要求书所定义的本发明的范围内。
Claims (15)
1.一种光学系统,包括:
从物侧向传感器侧沿光轴设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜、第八透镜以及第九透镜,
其中,所述第一透镜在所述光轴上具有正(+)屈光力,
其中,所述第七透镜在所述光轴上具有正(+)屈光力,
其中,所述第九透镜在所述光轴上具有负(-)屈光力,并且
其中,在所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜、所述第四透镜、所述第五透镜、所述第六透镜、所述第七透镜、所述第八透镜以及所述第九透镜中的每一个在所述光轴上的厚度中,所述第七透镜最厚。
2.根据权利要求1所述的光学系统,其中,L7_CT是所述第七透镜在所述光轴上的厚度,
L7_ET是所述第七透镜的物侧表面的有效区域的末端与所述第七透镜的传感器侧表面的有效区域的末端之间在光轴方向上的距离,
其中,所述光学系统满足以下公式:
公式:0<L7_ET/L7_CT<I。
3.根据权利要求1所述的光学系统,其中,在所述光轴上,所述第七透镜的物侧表面具有凸起形状,传感器侧表面具有凸起形状。
4.根据权利要求1至3中任意一项所述的光学系统,其中,所述第七透镜的折射率大于1.6。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的光学系统,其中,在所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜、所述第四透镜、所述第五透镜、所述第六透镜、所述第七透镜、所述第八透镜以及所述第九透镜中,所述第一透镜或所述第三透镜具有最小的有效直径、即光圈。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的光学系统,其中,所述第一透镜的传感器侧表面用作光圈挡板。
7.一种光学系统,包括:
从物侧向传感器侧沿光轴设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜、第八透镜以及第九透镜,
其中,所述第一透镜在所述光轴上具有正(+)屈光力,
其中,所述第七透镜在所述光轴上具有正(+)屈光力,
其中,所述第九透镜在所述光轴上具有负(-)屈光力,
其中,L7_CT是所述第七透镜在所述光轴上的厚度,
其中,L9_CT是所述第九透镜在所述光轴上的厚度,并且
其中,所述光学系统满足以下公式:
公式:1<L7_CT/L9_CT<3。
8.根据权利要求7所述的光学系统,其中,在所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜、所述第四透镜、所述第五透镜、所述第六透镜、所述第七透镜、所述第八透镜以及所述第九透镜中的每一个在所述光轴上的厚度中,所述第七透镜最厚。
9.根据权利要求7或8所述的光学系统,其中,L8_CT是所述第八透镜在所述光轴上的厚度,
L8_ET是所述第八透镜的物侧表面的有效区域的末端与所述第八透镜的传感器侧表面的有效区域的末端之间在光轴方向上的距离,
其中,所述光学系统满足以下公式:
公式:0.2<L8_CT/L8_ET<1。
10.根据权利要求7或8所述的光学系统,其中,所述第八透镜的物侧表面具有凹陷形状。
11.根据权利要求7或8所述的光学系统,其中,L7_CT是所述第七透镜在所述光轴上的厚度,
其中,L8_CT是所述第八透镜在所述光轴上的厚度,
其中,所述光学系统满足以下公式:
公式1:1.4<L7_CT/L8_CT<3.5。
12.根据权利要求7或8所述的光学系统,其中,当所述光轴为起点并且所述第七透镜的传感器侧表面的有效区域的末端为终点时,所述第七透镜与所述第八透镜之间在光轴方向上的距离:
从所述光轴向位于所述第七透镜的所述传感器侧表面上的第七点增加,并且
从所述第七点向位于所述第七透镜的所述传感器侧表面上的第八点减小,
其中,所述第八点是所述第七透镜的所述传感器侧表面的有效区域的末端,
其中,所述第七点设置在以所述光轴为基准所述第七透镜的所述传感器侧表面的有效半径的60%至90%的位置处。
13.根据权利要求7或8所述的光学系统,其中,当所述光轴为起点并且所述第七透镜的传感器侧表面的有效区域的末端为终点时,所述第七透镜与所述第八透镜之间的光轴上的距离:
从所述光轴向位于所述第七透镜的所述传感器侧表面上的第七点增加,
从所述第七点向位于所述第七透镜的所述传感器侧表面上的第八点减小,并且
从所述第八点向位于所述第七透镜的所述传感器侧表面上的第九点减小,
其中,所述第九点是所述第七透镜的所述传感器侧表面上的有效区域的末端,
其中,所述第七点位于以所述光轴为基准所述第七透镜的所述传感器侧表面的有效半径的50%至70%的位置处,其中,所述第八点位于以所述光轴为基准所述第七透镜的所述传感器侧表面的有效半径的80%至95%的位置处。
14.一种光学系统,包括:
从物侧向传感器侧沿光轴设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜、第八透镜以及第九透镜;以及
光圈挡板,所述光圈挡板设置在所述第一透镜与第二透镜之间,
其中,设置在物体与所述光圈挡板之间的所述第一透镜被定义为第一透镜组,
其中,设置在所述光圈挡板与所述传感器之间的所述第二透镜、所述第三透镜、所述第四透镜、所述第五透镜、所述第六透镜、所述第七透镜、所述第八透镜以及所述第九透镜被定义为第二透镜组,并且
其中,所述第一透镜组和所述第二透镜组中的每个透镜组的焦距具有正值。
15.根据权利要求14所述的光学系统,其中,f_G1是所述第一透镜组的焦距,
其中,f_G2是所述第二透镜组的焦距,
其中,在所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜、所述第四透镜、所述第五透镜、所述第六透镜、所述第七透镜、所述第八透镜以及所述第九透镜中的每一个在所述光轴上的厚度中,所述第七透镜最厚,
其中,所述光学系统满足以下公式:
公式:5<f_G1/f_G2<20。
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