光学成像系统的制作方法

技术领域

下面的描述涉及一种包括五个透镜的望远光学成像系统。

背景技术：

能够捕获远距离物体的图像的望远光学成像系统(telescopic optical imaging system)可以是相当大的。详细地说，就望远光学成像系统而言，望远光学成像系统的总长度TL与总焦距f的比(TL/f)可大于或等于1。因此，可能会难以将望远光学成像系统安装在诸如便携式终端的小型电子装置中。

技术实现要素：

提供本实用新型内容以通过简化形式介绍将在下面的具体实施方式中进一步描述的选择的构思。本实用新型内容既不意在确定所要求保护主题的关键特征或必要特征，也不意在用于帮助确定所要求保护的主题的范围。

为了解决难以将望远光学成像系统安装在诸如便携式终端的小型电子装置中的问题，本实用新型提供一种能够捕获远距离图像同时安装在小尺寸终端中的光学成像系统。

在一个总体方面，一种光学成像系统包括：第一透镜，具有正屈光力；第二透镜，具有负屈光力；第三透镜，具有负屈光力；第四透镜，具有负屈光力；及第五透镜，具有正屈光力，所述第一透镜至所述第五透镜从物方至成像面顺序地设置。所述第一透镜至所述第五透镜中的一个或更多个透镜使用玻璃材料形成。

所述光学成像系统的第一透镜可具有沿着光轴的两个凸出的表面。所述光学成像系统的第二透镜可具有沿着光轴的凸出的物方表面和沿着光轴的凹入的像方表面。所述光学成像系统的第三透镜可具有沿着光轴的两个凹入的表面。所述光学成像系统的第四透镜可具有沿着光轴的两个凹入的表面。所述光学成像系统的第五透镜可具有沿着光轴的凹入的物方表面和沿着光轴的凸出的像方表面。

所述光学成像系统的第一透镜的折射率可小于或等于1.52。所述光学成像系统的第二透镜的折射率可大于或等于1.7。所述光学成像系统的第三透镜的折射率可大于或等于1.8。所述第二透镜的折射率和所述第四透镜的折射率可分别低于所述第三透镜的折射率。

在另一总体方面，一种光学成像系统包括：从物方至成像面顺序设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜和第五透镜。所述第一透镜至所述第五透镜中的一个或更多个透镜使用玻璃材料形成。

所述光学成像系统可满足表达式0.7＜TL/f＜1.0，其中，TL表示从所述第一透镜的物方表面至所述成像面的在光轴上的距离，并且f表示所述光学成像系统的总焦距。所述光学成像系统的半视场角可小于或等于20°。

所述光学成像系统的所述第一透镜至所述第三透镜可使用玻璃材料形成。所述光学成像系统可满足表达式Nd1＜Nd2＜Nd3，其中，Nd1表示第一透镜的折射率，Nd2表示第二透镜的折射率，并且Nd3表示第三透镜的折射率。所述第二透镜的折射率可大于或等于1.7，所述第三透镜的折射率可大于或等于1.8。

在另一总体方面，一种光学成像系统包括第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜和第五透镜。所述第一透镜至所述第五透镜从物方至成像面顺序地设置，其中，所述第一透镜至所述第五透镜中的至少一个透镜是非球面的且使用玻璃材料形成，其中，所述第一透镜在所述光学成像系统中具有最大的阿贝数，其中，所述第三透镜在所述光学成像系统中具有最大的折射率。

所述光学成像系统的第一透镜至第三透镜可使用玻璃材料形成。所述光学成像系统可满足表达式Nd1＜Nd2＜Nd3，其中，Nd1表示第一透镜的折射率，Nd2表示第二透镜的折射率，并且Nd3表示第三透镜的折射率，其中，所述第三透镜的折射率大于或等于1.8。所述光学成像系统的第一透镜的阿贝数可大于或等于65。通过下面的具体实施方式、附图和权利要求，其他特征和方面将是显而易见的。

采用本实用新型的光学成像系统能够捕获远距离图像同时安装在小尺寸终端中。

附图说明

图1是根据第一示例的光学成像系统的示图。

图2是示出图1中所示的光学成像系统的像差曲线的一组曲线图。

图3是示出图1中所示的光学成像系统的横向曲线(transverse curve)的一组曲线图。

图4是根据第二示例的光学成像系统的示图。

图5是示出图4中所示的光学成像系统的像差曲线的一组曲线图。

图6是示出图4中所示的光学成像系统的横向曲线的一组曲线图。

图7是根据示例的包括安装于其中的光学成像系统的便携式终端的后视图。

图8是图7中所示的便携式终端沿着I-I′线截取的剖视图。

在所有的附图和具体实施方式中，相同的标号在适用的情况下指示相同的元件。附图可不按照比例，并且为了清楚、说明及方便起见，可夸大附图中元件的相对尺寸、比例和描绘。

具体实施方式

在下文中，将参照附图对示例进行描述。示例提供一种能够捕获远距离物体的图像同时能够安装在小型终端中的光学成像系统。

然而，本公开可以以许多不同形式例示，并且不应解释为局限于在此阐述的具体实施例。更确切地说，提供这些实施例，以使本公开将是彻底的和完整的，并将把本公开的范围充分传达给本领域的技术人员。

在整个说明书中，将被理解的是，当诸如层、区域或晶圆(基板)的元件被称为“在”另一元件“上”、“连接到”另一元件或“结合到”另一元件时，其可直接“在”另一元件“上”、“连接到”另一元件或“结合到”另一元件，或者可存在介于它们之间的其他元件。相比之下，当元件被称为“直接在”另一元件“上”、“直接连接到”另一元件或“直接结合到”另一元件时，不存在介于它们之间的元件或层。如在此所使用的，术语“和/或”包括相关所列项的一项或更多项的任何以及全部组合。

尽管可在这里使用诸如“第一”、“第二”和“第三”的术语来描述各个组件、区域或部分，但是这些组件、区域或部分不受这些术语限制。确切地说，这些术语仅用于将一个组件、区域或部分与另一个组件、区域或部分相区分。因此，在不脱离示例的教导的情况下，这里描述的示例中所称的第一组件、区域或部分也可被称为第二组件、区域或部分。

除非上下文中另外清楚地指明，否则单数形式也意于包括复数形式。术语“包含”、“包括”和“具有”列举存在所述的特征、数量、操作、构件、元件和/或它们的组合，但不排除存在或增加一个或更多个其他特征、数量、操作、构件、元件和/或它们的组合。

由于制造技术和/或公差，可出现附图中所示的形状的变化。因此，在此描述的示例不限于附图中所示的特定形状，而是包括在制造期间出现的形状上的改变。

在此描述的示例的特征可按照在理解本申请的公开内容之后将显而易见的各种方式进行组合。此外，尽管在此描述的示例具有各种构造，但是在理解本申请的公开内容之后将显而易见的是，其他构造也是可行的。

在本说明书中，第一透镜指的是最接近其图像被捕捉的物或对象的透镜。第五透镜指的是最接近成像面或图像传感器的透镜。在本说明书中，以毫米(mm)为单位表示曲率半径、厚度、从第一透镜的物方表面到成像面的距离(TL)、成像面的对角线长度的一半(IMG HT)和透镜的焦距。本领域技术人员将领会的是，可使用其他测量单位。此外，在实施例中，以毫米(mm)为单位表示从第一透镜的第一表面到图像传感器的光轴距离(OAL)、光阑与图像传感器之间在光轴上的距离(SL)、图像高度(IMG HT，image height)和透镜的后焦距(BFL)、光学系统的总焦距以及每个透镜的焦距。而且，透镜的厚度、透镜之间的间距、OAL、TL和SL是基于透镜的光轴测量的距离。

在透镜的形式的描述中，透镜的一个表面凸出意味着相应表面的光轴部分凸出，而透镜的一个表面凹入意味着相应表面的光轴部分凹入。因此，在透镜的表面被描述为凸出的构造中，透镜的所述表面的边缘部分可凹入。按照与上述情况相同的方式，即使在透镜的表面被描述为凹入的构造中，透镜的所述表面的边缘部分也可凸出。换言之，透镜的近轴区域可凸出，而透镜的近轴区域之外的其余部分可凸出、凹入或平坦。此外，透镜的近轴区域可凹入，而透镜的近轴区域之外的其余部分可凸出、凹入或平坦。此外，在实施例中，透镜的厚度和曲率半径相对于相应透镜的光轴进行测量。

根据说明性的示例，描述光学系统的实施例包括具有屈光力的五个透镜。然而，在实现下面所描述的一种或更多种结果和效果时，一些实施例中的光学系统中透镜的数量可改变，例如，可在两个透镜至五个透镜之间改变。此外，尽管每个透镜被描述为具有特定的屈光力，但是所述透镜中的至少一个可采用不同屈光力以实现期望的结果。

光学成像系统包括多个透镜。例如，光学成像系统可包括沿着从物方至成像面的方向顺序设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜和第五透镜。

光学成像系统包括使用玻璃材料形成的透镜。然而，不是光学成像系统中的所有透镜都使用玻璃材料形成。例如，光学成像系统中的透镜中的一部分使用玻璃材料形成，而其余透镜使用塑料材料形成。

第一透镜具有屈光力。例如，第一透镜具有正屈光力。第一透镜具有凸出的表面。在实施例中，第一透镜具有凸出的物方表面。

第一透镜具有非球面表面。例如，第一透镜的两个表面都是非球面的。第一透镜可使用具有相对高程度的光透射率和优良可加工性的材料形成。作为示例，第一透镜可使用玻璃材料形成。然而，第一透镜的材料不限于玻璃。第一透镜具有折射率。在实施例中，第一透镜的折射率大于或等于1.0且小于或等于1.52。

第一透镜具有焦距。作为示例，第一透镜的焦距在2.5mm至3.0mm的范围内。

第二透镜具有屈光力。例如，第二透镜具有负屈光力。第二透镜具有凸出的表面。在实施例中，第二透镜具有凸出的物方表面。

第二透镜具有非球面表面。例如，第二透镜的两个表面都是非球面的。第二透镜可使用具有相对高程度的光透射率和优良可加工性的材料形成。作为示例，第二透镜可使用玻璃材料形成。然而，第二透镜的材料不限于玻璃。第二透镜具有比第一透镜的折射率大的折射率。在实施例中，第二透镜的折射率大于或等于1.7且小于2.0。

第二透镜具有焦距。作为示例，第二透镜的焦距在-12.0mm至-8.0mm的范围内。

第三透镜具有屈光力。例如，第三透镜具有负屈光力。第三透镜具有凹入的表面。在实施例中，第三透镜具有凹入的像方表面。

第三透镜具有非球面表面。例如，第三透镜的两个表面都是非球面的。第三透镜可使用具有相对高程度的光透射率和优良可加工性的材料形成。作为示例，第三透镜使用玻璃材料形成。然而，第三透镜的材料不限于玻璃。第三透镜具有比第二透镜的折射率大的折射率。详细地说，第三透镜的折射率大于或等于1.8且小于2.2。

第三透镜具有焦距。作为示例，第三透镜的焦距在-6.0mm至-3.0mm的范围内。

第四透镜具有屈光力。例如，第四透镜具有负屈光力。第四透镜具有凹入的表面。在实施例中，第四透镜具有凹入的物方表面。

第四透镜具有非球面表面。例如，第四透镜的两个表面都是非球面的。第四透镜可使用具有相对高程度的光透射率和优良可加工性的材料形成。作为示例，第四透镜使用塑料材料形成。然而，第四透镜的材料不限于塑料。第四透镜具有比第三透镜的折射率低的折射率。在实施例中，第四透镜的折射率大于或等于1.0且小于或等于1.6。

第四透镜包括拐点。例如，第四透镜包括形成在像方表面上的一个或更多个拐点。第四透镜具有焦距。作为示例，第四透镜的焦距在-6.0mm至-3.0mm的范围内。

第五透镜具有屈光力。例如，第五透镜具有正屈光力。第五透镜具有凸出的表面。在实施例中，第五透镜具有凸出的像方表面。

第五透镜具有非球面表面。例如，第五透镜的两个表面都是非球面的。第五透镜可使用具有相对高程度的光透射率和优良可加工性的材料形成。作为示例，第五透镜使用塑料材料形成。然而，第五透镜的材料不限于塑料。第五透镜具有比第四透镜的折射率大的折射率。在实施例中，第五透镜的折射率大于或等于1.6且小于或等于1.7。

第五透镜具有焦距。作为示例，第五透镜的焦距在30mm至60mm的范围内。

以下，将描述不包括透镜的组件。光学成像系统包括图像传感器。图像传感器的表面形成成像面。成像面可大体呈矩形形状。然而，成像面不限于呈矩形形状。例如，成像面形成为方形形状。此外，图像传感器可被构造为实现高分辨率。

光学成像系统包括滤光器。例如，光学成像系统包括被构造为阻截红外光的滤光器。滤光器可使用玻璃材料形成。在实施例中，滤光器被设置为其上形成有红外截止膜的透明玻璃。滤光器的折射率可基本上大于或等于1.5。具有上述特性的滤光器可介于第五透镜与图像传感器之间。

光学成像系统包括被构造为调节光量的光阑。详细地说，光阑介于第三透镜与第四透镜之间，并且调节入射在图像传感器上的光量。

光学成像系统的透镜的非球面表面可利用式1表示。

【式1】

在式1中，c表示透镜的曲率半径的倒数，k表示圆锥曲线常数，r表示从透镜的非球面表面上的某点到光轴的距离。另外，A到H表示非球面系数，Z(或SAG)表示透镜的非球面表面上的距所述光轴的距离为r处的某点和与所述透镜的所述非球面表面的顶点相交的切平面之间的距离。

光学成像系统满足下面的条件式：

[条件式1]0.7＜TL/f＜1.0

[条件式2]Nd1≤1.52

[条件式3]1.7≤Nd2

[条件式4]1.8≤Nd3

[条件式5]Nd2＜Nd3，Nd4＜Nd3

[条件式6]FOV/2＜20°

在条件式中，TL表示从第一透镜的物方表面到成像面的距离，f表示光学成像系统的总焦距，Nd1表示第一透镜的折射率，Nd2表示第二透镜的折射率，Nd3表示第三透镜的折射率，Nd4表示第四透镜的折射率，FOV表示光学成像系统的视场角，其单位为度(°)。

具有上述构造的光学成像系统可安装在便携式终端、小型相机、机动车的前监控摄像机和后监控摄像机、闭路电视(CCTV)等中。

接着，将描述根据各个示例的光学成像系统。首先，将参照图1描述根据第一示例的光学成像系统。根据示例的光学成像系统100包括第一透镜110、第二透镜120、第三透镜130、第四透镜140和第五透镜150。

第一透镜110具有正屈光力和两个凸出的表面。第二透镜120具有负屈光力、凸出的物方表面和凹入的像方表面。第三透镜130具有负屈光力和两个凹入的表面。第四透镜140具有负屈光力和两个凹入的表面。第五透镜150具有正屈光力、凹入的物方表面和凸出的像方表面。

第一透镜110具有相对低的折射率。例如，第一透镜110的折射率小于或等于1.52。第二透镜120和第三透镜130具有相对高的折射率。例如，第二透镜120的折射率大于或等于1.7，同时第三透镜130的折射率大于或等于1.8。第四透镜140和第五透镜150具有比第三透镜130的折射率低的折射率。例如，第四透镜140的折射率小于或等于1.6，同时第五透镜150的折射率小于或等于1.7。

第一透镜110在光学成像系统100中具有最高的阿贝数。例如，第一透镜110的阿贝数大于或等于65。第二透镜120和第三透镜130具有相对低的阿贝数。例如，第二透镜120和第三透镜130的阿贝数小于或等于30。第四透镜140具有相对高的阿贝数。例如，第四透镜140的阿贝数大于或等于50。第五透镜150在光学成像系统中具有最低的阿贝数。例如，第五透镜150的阿贝数小于或等于25。

光学成像系统100中的每个透镜具有焦距。例如，第一透镜110的焦距是2.705mm，第二透镜120的焦距是-10.13mm，第三透镜130的焦距是-4.349mm，第四透镜140的焦距是-4.337mm，并且第五透镜150的焦距是37.285mm。

光学成像系统100被构造为包括使用不同材料形成的透镜。例如，第一透镜110、第二透镜120和第三透镜130使用玻璃材料形成，而第四透镜140和第五透镜150使用塑料材料形成。

光学成像系统100还包括滤光器160、图像传感器170和光阑ST。滤光器160介于第五透镜150与图像传感器170之间，而光阑ST介于第三透镜130与第四透镜140之间。

具有上述构造的光学成像系统具有如由图2和图3中的曲线图所示的像差特性。表1列出了根据示例的光学成像系统100的透镜特性，同时表2列出了根据示例的光学成像系统的非球面特性。

【表1】

【表2】

将参照图4描述根据第二示例的光学成像系统。根据示例的光学成像系统200包括第一透镜210、第二透镜220、第三透镜230、第四透镜240和第五透镜250。

第一透镜210具有正屈光力和两个凸出的表面。第二透镜220具有负屈光力、凸出的物方表面和凹入的像方表面。第三透镜230具有负屈光力和两个凹入的表面。第四透镜240具有负屈光力和两个凹入的表面。第五透镜250具有正屈光力、凹入的物方表面和凸出的像方表面。

第一透镜210具有相对低的折射率。例如，第一透镜210的折射率小于或等于1.52。第二透镜220和第三透镜230具有相对高的折射率。例如，第二透镜220的折射率大于或等于1.7，同时第三透镜230的折射率大于或等于1.8。第四透镜240和第五透镜250具有比第三透镜230的折射率低的折射率。例如，第四透镜240的折射率小于或等于1.6，同时第五透镜250的折射率小于或等于1.7。

第一透镜210在光学成像系统200中具有最高的阿贝数。例如，第一透镜210的阿贝数大于或等于65。第二透镜220和第三透镜230具有大体相对低的阿贝数。例如，第二透镜220和第三透镜230的阿贝数小于或等于30。第四透镜240具有相对高的阿贝数。例如，第四透镜240的阿贝数大于或等于50。第五透镜250在光学成像系统中具有最低的阿贝数。例如，第五透镜250的阿贝数小于或等于25。

光学成像系统200中的每个透镜具有焦距。例如，第一透镜210的焦距是2.675mm，第二透镜220的焦距是-10.53mm，第三透镜230的焦距是-4.382mm，第四透镜240的焦距是-4.287mm，并且第五透镜250的焦距是51.752mm。

光学成像系统200被构造为包括使用不同材料形成的透镜。例如，第一透镜210、第二透镜220和第三透镜230使用玻璃材料形成，而第四透镜240和第五透镜250使用塑料材料形成。

光学成像系统200还包括滤光器260、图像传感器270和光阑ST。滤光器260介于第五透镜250与图像传感器270之间，而光阑ST介于第三透镜230与第四透镜240之间。

具有上述构造的光学成像系统具有如由图5和图6中的曲线图所示的像差特性。表3列出了根据示例的光学成像系统200的透镜特性，同时表4列出了根据示例的光学成像系统200的非球面特性。

【表3】

【表4】

以下，将参照图7和图8描述根据示例的包括安装于其中的光学成像系统的便携式终端。便携式终端10包括多个相机模块20和30。第一相机模块20包括被构造为捕获在近距离处的对象的图像的第一光学成像系统101。第二相机模块30包括被构造为捕获远距离对象的图像的第二光学成像系统100或200。

第一光学成像系统101包括多个透镜。例如，第一光学成像系统101包括四个或更多个透镜。第一光学成像系统101被构造为捕获在近距离处的物体的图像。详细地说，第一光学成像系统101可具有50°或更大的相对宽的视场角，同时比值TL/f大于或等于1.0。

第二光学成像系统100和200包括多个透镜。例如，第二光学成像系统100和200可包括五个透镜。第二光学成像系统100和200可设置为如上述第一示例和第二示例中的光学成像系统中的一个光学成像系统。第二光学成像系统100和200可被构造为捕获远距离物体的图像。详细地说，第二光学成像系统100和200具有40°或更小的视场角，同时比值TL/f小于1.0。

第一光学成像系统101以及第二光学成像系统100或200在尺寸上可基本相等。详细地说，第一光学成像系统101的总长度L1与第二光学成像系统100或200的总长度L2基本相同。可选地，第一光学成像系统101的总长度L1与第二光学成像系统100或200的总长度L2的比(L1/L2)可以从0.8至1.0。在实施例中，第二光学成像系统100或200的总长度L2与便携式终端10的厚度h的比(L2/h)可小于或等于0.8。

如上所述，根据示例，可提供一种能够捕获远距离图像同时安装在小尺寸终端中的光学成像系统。虽然本公开包括具体示例，但在理解本公开之后将显而易见的是，在不脱离权利要求及其等同物的精神及范围的情况下，可对这些示例作出形式和细节上的各种改变。这里所描述的示例将被理解为仅是描述性的含义，而非限制的目的。

每个示例中的特征或方面的描述将被理解为可适用于其他示例中的类似的特征或方面。如果以不同的顺序执行所描述的技术，和/或如果按照不同的方式组合和/或通过其他组件或它们的等同物替换或增补所描述的系统、架构、装置或电路中的组件，则可获得合适的结果。因此，本公开的范围不由具体实施方式来限定，而由权利要求及其等同物来限定，并且在权利要求及其等同物的范围之内的全部变型将被理解为包含于本公开中。