摄影透镜光学系统的制作方法

本发明主张2014年8月11日在韩国知识产权局申请的第10-2014-0103644号韩国专利申请案的权益，所述申请案的揭示内容以引用的方式全文并入本文中。
技术领域：
一或多个示范性实施例涉及一种光学设备，并且更明确地说，涉及应用于相机的摄影透镜光学系统。
背景技术：
：供应使用例如电荷耦合装置(chargecoupleddevice，CCD)或互补金属氧化物半导体(complementarymetaloxidesemiconductor，CMOS)等固态图像拾取装置的相机已普遍化。根据固态图像拾取装置的像素集成度的增大，分辨率正快速增大，并且同时，透镜光学系统的性能正在很大程度上得以改善，并且因此相机具有高性能、小尺寸并且重量轻。根据例如移动电话相机等一般微型相机的透镜光学系统，至少一个玻璃透镜包含于包含多个透镜的光学系统中以便确保性能。然而，玻璃透镜不仅具有高制造单价，而且还会归因于模制以及工艺上的限制而阻碍透镜光学系统的小型化。因此，已开发尺寸小、重量轻并且可实现高性能以及高分辨率同时解决由使用玻璃透镜产生的问题的透镜光学系统。技术实现要素：一或多个示范性实施例包含一种具有低制造费用、易于小型化并且重量轻的透镜光学系统。一或多个示范性实施例包含一种适合于高分辨率相机的高性能透镜光学系统。额外方面将部分地在以下描述中得到阐述，并且部分地将从所述描述中显而易见，或者可以通过对所呈现实施例的实践而习得。根据一或多个示范性实施例，一种透镜光学系统包含第一到第五透镜，所述第一到第五透镜沿着光前进路径依次布置于物体与形成所述物体的图像的图像传感器之间，其中所述第一透镜具有正屈光力以及朝向所述物体凸出的入射表面，所述第二透镜具有负屈光力以及相对于所述图像传感器凹入的出射表面，第三透镜具有正屈光力并且为朝向所述图像传感器凸出的凹凸透镜，所述第四透镜具有负屈光力并且为朝向所述图像传感器凸出的凹凸透镜，所述第五透镜具有负屈光力，其中所述第五透镜的入射表面与出射表面中的至少一个为非球面，并且所述透镜光学系统满足以下条件1到3中的至少一个：<条件1>(V3+V4)/2＞50，其中V3表示所述第三透镜的阿贝数，并且V4表示所述第四透镜的阿贝数；<条件2>30°＜CRA1.0Y＜33°，其中CRA1.0Y表示入射在Y轴1.0场上的光相对于所述图像传感器的主光线角度；以及<条件3>1.5＜Nd4＜1.6，其中Nd4表示所述第四透镜的折射率。所述第一透镜可为双凸透镜。所述第二透镜的入射表面可朝向所述物体凸出。所述第一到第四透镜中的至少一个可为非球面透镜。所述第一到第四透镜中的至少一个的入射表面与出射表面中的至少一个可为非球面。所述第五透镜的入射表面与出射表面中的至少一个可从中心部分到边缘 具有至少一个反曲点。所述第五透镜的入射表面可从中心部分到边缘具有至少二个反曲点。所述第五透镜的入射表面的中心部分可朝向所述物体凸出，并且朝向边缘凹入且接着凸出。所述第五透镜的入射表面的中心部分可朝向所述物体凸出，并且朝向边缘凹入、凸出且接着凹入。所述第二到第五透镜可各自为像差校正透镜。光圈可进一步设置于所述物体与所述图像传感器之间。所述光圈可设置于所述第一透镜与所述第二透镜之间。红外线阻挡单元可进一步设置于所述物体与所述图像传感器之间。所述红外线阻挡单元可设置于所述第五透镜与所述图像传感器之间。所述第一到第五透镜中的至少一个可为塑料透镜。根据一或多个示范性实施例，一种透镜光学系统包含第一到第五透镜，所述第一到第五透镜从物体起依次布置于所述物体与形成所述物体的图像的图像传感器之间，其中所述第一到第五透镜分别具有正、负、正、负以及负屈光力，并且所述透镜光学系统满足以下条件1和2中的至少一个：<条件1>(V3+V4)/2＞50，其中V3表示所述第三透镜的阿贝数，并且V4表示所述第四透镜的阿贝数；以及<条件2>30°＜CRA1.0Y＜33°，其中CRA1.0Y表示入射在Y轴1.0场上的光相对于所述图像传感器的主光线角度。所述透镜光学系统可进一步满足以下条件3：<条件3>1.5＜Nd4＜1.6，其中Nd4表示所述第四透镜的折射率。所述第一透镜可为双凸透镜，所述第二透镜可相对于所述图像传感器凹入，所述第三透镜可为朝向所述图像传感器凸出的凹凸透镜，所述第四透镜 可为朝向所述图像传感器凸出的凹凸透镜，并且所述第五透镜可为非球面透镜。附图说明通过下文结合附图对实施例的描述，这些和/或其它方面将变得显而易见并且更加容易了解，在所述附图中：图1到图4示出根据示范性实施例的透镜光学系统的主要组件的布置的横截面图。图5(a)、图5(b)、图5(c)图示根据示范性实施例的透镜光学系统的纵向球面像差、像散场曲度以及失真。图6(a)、图6(b)、图6(c)图示根据另一示范性实施例的透镜光学系统的纵向球面像差、像散场曲度以及失真。图7(a)、图7(b)、图7(c)图示根据另一示范性实施例的透镜光学系统的纵向球面像差、像散场曲度以及失真。图8(a)、图8(b)、图8(c)图示根据另一示范性实施例的透镜光学系统的纵向球面像差、像散场曲度以及失真。具体实施方式现在将详细参考实施例，所述实施例的实例在附图中图示出，其中相同的参考数字始终指代相同元件。图1到图4示出根据示范性实施例的透镜光学系统的主要组件的布置的横截面图。参考图1到图4，根据示范性实施例的透镜光学系统包含第一透镜I到第五透镜V，所述第一透镜I到第五透镜V从物体OBJ起依次布置于物体OBJ与形成物体OBJ的图像的图像传感器IMG之间。第一透镜I可具有正(+)屈光力，并且朝向物体OBJ凸出。第一透镜I的入射表面1*可朝向物体OBJ凸出，并且第一透镜I的出射表面2*可朝向图像传感器IMG凸出。因此，第一透镜I可为两个表面(即，入射表面1*和出射表面2*)皆凸出的透镜，即，可为双凸透镜。第二透镜II可具有负(-)屈光力，并且可相对于图像传感器IMG凹入。 第二透镜II的出射表面5*可相对于图像传感器IMG凹入。第二透镜II的入射表面4*可朝向物体OBJ凸出。因此，第二透镜II可为朝向物体OBJ凸出的凹凸透镜。第三透镜III可具有正(+)屈光力，并且可为朝向图像传感器IMG凸出的凹凸透镜。因此，第三透镜III的入射表面6*与出射表面7*两个皆可朝向图像传感器IMG凸出。第四透镜IV可具有负(-)屈光力，并且可为朝向图像传感器IMG凸出的凹凸透镜。因此，第四透镜IV的两个表面(即，入射表面8*和出射表面9*)可朝向图像传感器IMG凸出。第一透镜I到第四透镜IV中的至少一个可为非球面透镜。换句话说，第一透镜I到第四透镜IV中的至少一个的入射表面1*、4*、6*或8*以及出射表面2*、5*、7*或9*中的至少一个可为非球面。举例来说，第一透镜I到第四透镜IV中的每一个的入射表面1*、4*、6*或8*以及出射表面2*、5*、7*或9*可皆为非球面。第五透镜V可具有负(-)屈光力，并且第五透镜V的入射表面10*以及出射表面11*中的至少一个可为非球面。举例来说，入射表面10*以及出射表面11*中的至少一个可为非球面，同时从中心部分到边缘具有至少一个反曲点。第五透镜V的入射表面10*可从中心部分到边缘具有至少两个反曲点。换句话说，入射表面10*可在第五透镜V的有效透镜区域(即，有效直径区域)内从中心部分到边缘具有两个反曲点。在整个第五透镜V中，第五透镜V的入射表面10*可从中心部分到边缘具有三个反曲点。在第五透镜V的有效直径区域内，入射表面10*的中心部分可朝向物体OBJ凸出，并且可朝向边缘凹入且接着凸出。或者，在整个第五透镜V中，入射表面10*的中心部分可朝向物体OBJ凸出，并且朝向边缘凹入、凸出且接着凹入。第五透镜V的出射表面11*可从中心部分到边缘具有一个反曲点。因此，出射表面11*的中心部分可朝向图像传感器IMG凹入并且朝向边缘凸出。第一透镜I可具有强正屈光力，且第二透镜II到第五透镜V可用作像差校正透镜。光圈S3以及红外线阻挡单元VI可进一步设置于物体OBJ与图像传感器 IMG之间。光圈S3可设置于第一透镜I与第二透镜II之间。换句话说，光圈S3可邻近于第一透镜I的出射表面2*而安置。红外线阻挡单元VI可设置于第五透镜V与图像传感器IMG之间。红外线阻挡单元VI可为红外线阻挡滤波器。光圈S3以及红外线阻挡单元VI的位置可变化。在图1到图4中，总轨迹长度(totaltracklength，TTL)表示从第一透镜I的入射表面1*到图像传感器IMG的距离，即透镜光学系统的总长度，后焦距(backfocallength，BFL)表示从第五透镜V的出射表面11*的中心到图像传感器IMG的距离。根据示范性实施例的上述透镜光学系统可满足以下条件1到3中的至少一个。<条件1>(V3+V4)/2＞50此处，V3表示第三透镜的阿贝数，并且V4表示第四透镜的阿贝数。在第三和第四透镜为塑料透镜时，第三和第四透镜的阿贝数可如在条件1中而受到限制。因此，可降低第三和第四透镜的制造单价，并且通过将阿贝数设定为至少50，可校正色差。<条件2>30°＜CRA1.0Y＜33°此处，CRA1.0Y表示入射在Y轴1.0场上的光相对于图像传感器的主光线角度。条件2如上限制1.0F(场)CRA。因此，可设计满足宽角度条件同时维持合适的BFL等级的光学系统。<条件3>1.5＜Nd4＜1.6此处，Nd4表示第四透镜的折射率。根据条件3，第四透镜可由具有低折射材料的塑料形成，由此降低第四透镜的制造成本。根据图1到图4的光圈光学系统(下文中，也分别称为EMB1到EMB4)，表1展示条件1到3的值。[表1]V3V4条件1条件2条件3EMB155.8655.8655.8633.011.533EMB255.8655.8655.8631.331.533EMB355.8655.8655.8631.121.533EMB455.8655.8655.8631.231.533如表1中所示，EMB1到EMB4全部满足条件1到3。在根据示范性实施例的具有以上结构的透镜光学系统中，第一透镜I到第五透镜V可由塑料形成(考虑到其形状和尺寸)。换句话说，第一透镜I到第五透镜V可全部为塑料透镜。如果使用玻璃透镜，那么透镜光学系统不仅具有高制造单位成本，而且还归因于模制和工艺的限制而难以小型化。然而，因为第一透镜I到第五透镜V可由塑料形成，因此制造单位成本可减小并且透镜光学系统可得以小型化。然而，第一透镜I到第五透镜V的材料不限于塑料。视情况需要，第一透镜I到第五透镜V中的至少一个可由玻璃形成。现将参考透镜数据和附图详细地描述EMB1到EMB3。以下表2到表5展示形成图1到图4的透镜光学系统的每一透镜的曲率半径、透镜厚度或透镜之间的距离、折射率和阿贝数。在表2到表5中，R表示曲率半径，D表示透镜厚度、透镜间隔或邻近组件之间的间隔，Nd表示通过使用d线测得的透镜的折射率，并且Vd表示相对于d线的透镜的阿贝数。透镜表面编号旁边的标记“*”表示透镜表面为非球面。而且，值R和D的单位为mm。[表2][表3][表4][表5]图1到图4的透镜光学系统中的每一透镜的非球面表面满足以下条件4。[条件4]x=c′y21+1-(K+1)c′2y2+Ay4+By6+Cy8+Dy10+Ey12]]>此处，x表示在光轴方向上距透镜顶点的距离，y表示在与光轴垂直的方向上的距离，c′表示在透镜顶点处的近轴曲率半径的倒数(1/r)，K表示锥形常数，并且A到E各自表示非球面系数。以下表6到表9展示分别在图1到图4的透镜光学系统中的非球面表面的非球面系数。换句话说，表6到表9展示表2到表5的入射表面1*、4*、6*、8*和10*以及出射表面2*、5*、7*、9*和11*的非球面系数。[表6]SKABCDE1*-0.17570.0030-0.0011-0.02680.0276-0.02732*0.0000-0.02730.0438-0.0454-0.01890.01844*0.0000-0.01180.0793-0.03630.01630.00395*2.88290.00050.0655-0.00490.01210.03486*0.0000-0.1068-0.0205-0.00290.01990.03237*0.0000-0.0413-0.04500.02330.00240.00678*-6.3514-0.003950.0105-0.02090.00600.00059*-1.37660.0109-0.00880.0094-0.00370.000210*-31.8401-0.09810.0218-0.0008-0.0000-0.000011*-6.1129-0.04480.0123-0.00280.0003-0.0000[表7]SKABCDE1*-0.19070.0026-0.0035-0.02840.0361-0.02972*0.0000-0.00820.0392-0.0565-0.00930.01194*0.0000-0.01610.0942-0.0263-0.04890.04145*1.2869-0.02680.0957-0.01970.00300.03486*0.0000-0.1106-0.0095-0.0083-0.00710.05147*0.0000-0.0470-0.05030.01930.00180.00698*-5.7931-0.04540.0021-0.02200.01070.00379*-1.34040.0087-0.00850.0119-0.00260.000310*-30.7837-0.08780.0227-0.0011-0.0001-0.000011*-6.6209-0.04140.0110-0.00260.0003-0.0000[表8]SKABCDE1*-0.20000.0020-0.0030-0.03020.0373-0.02952*0.0000-0.00420.0383-0.0583-0.00550.01034*0.0000-0.01570.0963-0.0215-0.05900.04665*1.1431-0.03120.1045-0.02240.00860.03486*0.0000-0.1036-0.0073-0.0015-0.00730.06077*0.0000-0.0451-0.04990.01960.00320.00998*-5.7464-0.04290.0001-0.02480.01080.00479*-1.72030.0121-0.01020.0116-0.00260.000310*-34.2440-0.08710.0228-0.0011-0.0001-0.000011*-7.2510-0.04260.0111-0.00260.0003-0.0000[表9]SKABCDE1*-0.21960.0010-0.0027-0.03310.0400-0.03092*0.00000.00250.0342-0.06390.00140.00084*0.0000-0.01360.0985-0.0144-0.08090.05995*0.9331-0.03860.1216-0.03790.01830.03486*0.0000-0.0974-0.00810.0026-0.00130.06587*0.0000-0.0436-0.05220.01820.00400.01438*-5.9585-0.0340-0.0070-0.03250.01090.00729*-2.52240.0107-0.01380.0115-0.00240.000310*-32.9904-0.08670.0231-0.0012-0.0001-0.000011*-7.8645-0.04270.0108-0.00250.0003-0.0000图5(a)、图5(b)、图5(c)根据表2图示图1的透镜光学系统的纵向球面像差、像散场曲度以及失真。图5(a)示出透镜光学系统相对于具有各种波长的光的纵向球面像差，图5(b)示出像散场曲度，即切向场曲度T以及径向场曲度S。用以获得纵向球面像差的波长为656.0000nm、610.0000nm、555.0000nm、510.0000nm和470.0000nm。用以获得像散场曲度和失真的波长为555.1000nm。相同波长用于获得图6与图8中所示的值。图6(a)、图6(b)、图6(c)根据表3图示图2的透镜光学系统的纵向球面像差、像散场曲度以及失真。图7(a)、图7(b)、图7(c)根据表4图示图3的透镜光学系统的纵向球面像差、像散场曲度以及失真。图8(a)、图8(b)、图8(c)根据表5图示图4的透镜光学系统的纵向球面像差、像散场曲度以及失真。如上文所描述，根据示范性实施例的光学透镜系统可包含第一透镜I到第五透镜V，所述第一透镜I到第五透镜V从物体OBJ到图像传感器IMG依次布置并且分别具有正、负、正、负以及负屈光力，并且满足以上条件1到3中的至少一个。此等透镜光学系统可具有宽观看角度以及短总长度，并且可容易地补偿各种像差。因此，所述透镜光学系统可为小的，具有宽观看角度，并且具有高性能以及高分辨率。详细地说，在第五透镜V的入射表面10*与出射表面11*中的至少一个为从中心部分到边缘具有至少一个反曲点的非球面表面时，即，在入射表面10*为从中心部分到边缘具有至少两个反曲点的非球面表面时，第五透镜V可用以容易地补偿各种像差，并且可减小主光线的出射角度以防止暗角(vignetting)。而且，在第一到第五透镜I到V由塑料形成并且第一到第五透镜I到V的两个表面(入射表面1*、4*、6*、8*和10*以及出射表面2*、5*、7*、9*和11*)皆为非球面表面时，与使用玻璃透镜时相比，可以低成本制造紧凑并且具有极佳性能的透镜光学系统。应理解，本文中所描述的示范性实施例应该被认为仅具有描述性意义，而非出于限制的目的。举例来说，所属领域的一般技术人员将显而易见，阻挡膜可替代红外线阻挡单元VI而用作滤波器。尽管已参考附图描述了一或多个示例性实施例，但所属领域的一般技术人员应理解，可在不脱离如所附权利要求书所界定的发明概念的精神和范围的情况下在其中在形式和细节上做出各种改变。当前第1页1 2 3