光学成像系统的制作方法

本申请要求于2016年1月26日在韩国知识产权局提交的第10-2016-0009149号韩国专利申请的优先权和权益，所述韩国专利申请的公开内容出于所有目的全部地通过引用被包含于此。

下面的描述涉及一种作为传感器被安装在监控摄像机中的光学成像系统。

背景技术：

小型监控摄像机被安装在车辆中，以对车辆的前视场和后视场的可视呈现进行成像或提供车辆的前视场和后视场的视觉呈现。例如，小型监控摄像机被安装在车辆的后视镜上，以成像、记录或可视地呈现在车辆前面的运动的车辆、行人和景象。

这样的小型监控摄像机不是对在车辆前面和后面的物体进行简单地成像，而是可用作识别在车辆前面和后面存在的物体的传感器。就此而言，用作传感器的监控摄像机应该能够感测精细的运动。然而，用作传感器的监控摄像机就需要有高水平分辨率。结果是，监控摄像机可能容易由于具有高水平的分辨率而导致过热。

因此，如上所述，需要开发一种即使在高温下也具有恒定且高水平的分辨率的光学成像系统，以作为传感器安装在监控摄像机中。

技术实现要素：

提供本发明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发明构思的选择。本发明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。

本公开的一方面可提供一种在高温下具有恒定且高水平的分辨率的光学成像系统。

根据实施例，可提供一种光学成像系统，所述光学成像系统包括：第一透镜，具有负屈光力；第二透镜，具有负屈光力；第三透镜，具有正屈光力；第四透镜，具有正屈光力，其物方表面呈凹面；第五透镜，具有正屈光力；第六透镜，具有负屈光力，其中，所述第一透镜至所述第六透镜可从物方朝向成像面顺序地设置，所述第一透镜至所述第六透镜中的一个透镜可接合到与其相邻的透镜。

所述第一透镜的物方表面可以是凸面，所述第一透镜的像方表面可以是凹面。

所述第二透镜的物方表面可以是凸面，所述第二透镜的像方表面可以是凹面。

所述第三透镜的物方表面可以是凸面。

所述第三透镜的像方表面可以是凸面。

所述第三透镜的像方表面可以是凹面。

所述第四透镜的像方表面可以是凸面。

所述第五透镜的物方表面可以是凸面，所述第五透镜的像方表面可以是凸面。

所述第六透镜的物方表面可以是凹面，所述第六透镜的像方表面可以是凹面。

所述第二透镜与所述第三透镜可以彼此接合。

所述第五透镜与所述第六透镜可以彼此接合。

所述第四透镜可由玻璃形成。

所述第四透镜可呈非球面形状。

所述第一透镜至第六透镜中的第五透镜可具有最大的有效半径。

10.0mm<|r13|，其中，r13可以是所述第六透镜的像方表面的曲率半径。

所述光学成像系统还可包括：光阑，设置在所述第三透镜与所述第四透镜之间。

所述光学成像系统还可包括：滤光器；保护玻璃，设置在所述第六透镜与所述成像面之间。

所述第二透镜的像方表面的曲率半径与所述第三透镜的物方表面的曲率半径可基本相同。

所述第五透镜的像方表面的曲率半径与所述第六透镜的物方表面的曲率半径可基本相同。

根据实施例，可提供一种光学成像系统，所述光学成像系统包括具有正屈光力的三个透镜以及具有负屈光力的三个透镜，其中，六个透镜中的四个透镜可接合到与其相邻的透镜，以构成两对接合的透镜，所述接合的透镜可通过使具有彼此不同屈光力的透镜结合而构成。

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。

附图说明

图1是根据第一实施例的光学成像系统的示图；

图2是表示图1中所示的光学成像系统的透镜的特性的表格；

图3是表示图1中所示的光学成像系统的非球面特性的表格；

图4是根据第二实施例的光学成像系统的示图；

图5是表示图4中所示的光学成像系统的透镜的特性的表格；

图6是表示图4中所示的光学成像系统的非球面特性的表格；

图7是基于温度来表示图1中所示的光学成像系统的调制传递函数(mtf)变化的曲线图；

图8是基于温度来表示图4中所示的光学成像系统的mtf变化的曲线图；以及

图9是基于温度来表示光学成像系统的另一mtf变化的曲线图。

在所有的附图和具体实施方式中，除非另外描述，否则相同的附图标号将被理解为指示相同的元件、特征和结构。为了清楚、说明及方便起见，可放大这些元件的相对尺寸和描绘。

具体实施方式

提供以下具体实施方式以帮助读者获得对这里所描述的方法、设备和/或系统的全面理解。然而，这里所描述的方法、设备和/或系统的各种变换、修改及等同物对于本领域的普通技术人员将是显而易见的。这里所描述的操作顺序仅仅是示例，并且不限于这里所阐述的顺序，而是除了必须以特定顺序发生的操作之外，可做出对本领域的普通技术人员将是显而易见的变换。此外，为了提高清楚性和简洁性，可省略对于本领域的普通技术人员来说公知的功能和结构的描述。

这里所描述的特征可以以不同的形式实施，而不被解释为局限于这里所描述的示例。更确切的说，提供这里所描述的示例是为了使本公开将是彻底的和完整的，并将把本公开的全部适用范围传达给本领域的普通技术人员。

将理解的是，尽管可在这里使用术语“第一”、“第二”、“第三”等来描述各个透镜，但是这些透镜不应受这些术语所限制。这些术语仅用于将一个透镜与另一透镜相区分。这些术语不一定意味着透镜的特定顺序或特定排列。因此，在不脱离各个实施例的教导实施方式的情况下，下面讨论的第一透镜可被称为第二透镜。

现在将参照附图对本公开的示例性实施例进行详细描述。

此外，每个透镜的最接近物体的表面被称为第一表面或物方表面，每个透镜的最接近成像面的表面被称为第二表面或像方表面。此外，以毫米(mm)为单位表示透镜的曲率半径、厚度/距离、oal、y(成像面的对角线长度的1/2)、焦距和透镜的其他参数中的全部数值。

本领域的技术人员将领会的是，可使用其他测量单位。此外，在本说明书中，均以毫米(mm)为单位来表示透镜的所有曲率半径、厚度、oal(从第一透镜的第一表面至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(imgh，imageheight)和后焦距(bfl，backfocuslength)、光学系统的总焦距以及每个透镜的焦距。此外，透镜的厚度、透镜之间的间距、oal和sl均是基于透镜的光轴测量的距离。

此外，在实施例中，相对于透镜的光轴部分对透镜的形状进行描述和说明。

透镜的表面是凸面意味着对应表面的光轴部分凸出，透镜的表面是凹面意味着对应表面的光轴部分凹入。因此，在透镜的一个表面被描述为凸面的构造中，透镜的所述一个表面的边缘部分可能凹入。类似地，在透镜一个表面被描述为凹面的构造中，透镜的所述一个表面的边缘部分可能凸出。换言之，透镜的近轴区域可凸出，而透镜的在近轴区域之外的其余部分是凸出、凹入或平坦中的任何一种。此外，透镜的近轴区域可凹入，而透镜的在近轴区域之外的其余部分是凸出、凹入或平坦中的任何一种。

此外，在实施例中，相对于对应透镜的光轴来测量透镜的厚度和曲率半径。

根据实施例的光学系统包括六个透镜。作为示例，光学系统可包括第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜以及第六透镜。在不脱离这里所描述的实施例的范围的情况下，镜头模块可包括四个透镜至六个透镜。根据示出的示例，描述光学系统的实施例包括具有屈光力的六个透镜。然而，本领域的普通技术人员将领会的是，在获得下面所描述的各种结果和效果的同时，可改变光学系统中透镜的数量，例如，在两个透镜至六个透镜之间改变。此外，尽管各个透镜被描述为具有具体的屈光力，但是可使用具有不同屈光力的透镜中的至少一个来获得预期结果。

在根据实施例的光学系统中，第一透镜至第六透镜由包括玻璃、塑料或其他相似类型的聚碳酸酯材料的材料形成。在另一实施例中，第一透镜至第六透镜中的至少一个透镜由与形成第一透镜至第六透镜中的其他透镜的材料不同的材料形成。

在本公开中，第一透镜指的是最接近物体(或对象)的透镜，而第六透镜指的是最接近成像面(或图像传感器)的透镜。此外，透镜的厚度、透镜之间的间距以及oal均是基于透镜的光轴测量的距离。

光学成像系统包括六个透镜。接下来，将对上述各个透镜的构造进行描述。

第一透镜具有屈光力(诸如正屈光力或负屈光力)。例如，第一透镜具有负屈光力。

第一透镜的一个表面是凹面。例如，第一透镜的像方表面是凹面。

第一透镜可具有球面表面。例如，第一透镜的两个表面是球面。第一透镜可由具有高透光率和优良可加工性的材料形成。例如，第一透镜由玻璃形成。然而，第一透镜的材料不限于此。例如，第一透镜也可由塑料形成。

第一透镜具有预定的折射率。例如，第一透镜的折射率是1.60或更小。第一透镜可具有相对高的阿贝数。例如，第一透镜的阿贝数可以是60或更大。

第二透镜具有屈光力(诸如正屈光力或负屈光力)。例如，第二透镜具有负屈光力。

第二透镜的一个表面是凹面。例如，第二透镜的像方表面是凹面。

第二透镜可具有球面表面。例如，第二透镜的两个表面是球面。第二透镜可由具有高透光率和优良可加工性的材料形成。例如，第二透镜由玻璃形成。然而，第二透镜的材料不限于此。例如，第二透镜也可由塑料形成。

第二透镜可具有比第一透镜的折射率高的折射率。例如，第二透镜的折射率是1.80或更大。第二透镜可具有比第一透镜的阿贝数低的阿贝数。例如，第二透镜的阿贝数是25或更小。

第三透镜可具有屈光力(诸如正屈光力或负屈光力)。例如，第三透镜可具有正屈光力。

第三透镜的一个表面可以是凸面。例如，第三透镜的物方表面是凸面。

第三透镜可具有球面表面。例如，第三透镜的两个表面是球面。第三透镜可由具有高透光率和优良可加工性的材料形成。例如，第三透镜由玻璃形成。然而，第三透镜的材料不限于此。例如，第三透镜可由塑料形成。

第三透镜可具有比第一透镜的折射率高的折射率。例如，第三透镜的折射率是1.90或更大。第三透镜可具有比第二透镜的阿贝数高的阿贝数。例如，第三透镜的阿贝数是30或更大。

第四透镜可具有屈光力(诸如正屈光力或负屈光力)。例如，第四透镜具有正屈光力。

第四透镜的一个表面可以是凹面。例如，第四透镜的物方表面是凹面。

第四透镜可具有非球面表面。例如，第四透镜的两个表面是非球面。第四透镜可由具有高透光率和优良可加工性的材料形成。例如，第四透镜由玻璃形成。然而，第四透镜的材料不限于此。例如，第四透镜可由塑料形成。

第四透镜可具有比第三透镜的折射率低的折射率。例如，第四透镜的折射率小于1.80。第四透镜可具有比第一透镜的阿贝数低的阿贝数。例如，第四透镜的阿贝数是55或更小。

第五透镜可具有屈光力(诸如正屈光力或负屈光力)。例如，第五透镜具有正屈光力。

第五透镜的至少一个表面可以是凸面。例如，第五透镜的两个表面是凸面。

第五透镜可具有球面表面。例如，第五透镜的两个表面是球面。第五透镜可由具有高透光率和优良可加工性的材料形成。例如，第五透镜由玻璃形成。然而，第五透镜的材料不限于此。例如，第五透镜可由塑料形成。

第五透镜可具有与第四透镜的折射率基本相似的折射率。例如，第五透镜的折射率小于1.80。第五透镜可具有比第一透镜的阿贝数低的阿贝数。例如，第五透镜的阿贝数小于60。

第六透镜可具有屈光力(诸如正屈光力或负屈光力)。例如，第六透镜具有负屈光力。

第六透镜的至少一个表面可以是凹面。例如，第六透镜的两个表面是凹面。在可选择的实施例中，第六透镜的像方表面是平坦或基本平坦的。

第六透镜可具有球面表面。例如，第六透镜的两个表面是球面。第六透镜可由具有高透光率和优良可加工性的材料形成。例如，第六透镜由玻璃形成。然而，第六透镜的材料不限于此。例如，第六透镜可由塑料形成。

第六透镜可具有比第一透镜至第五透镜的折射率高的折射率。例如，第六透镜的折射率可以是1.90或更大。第六透镜可具有比第二透镜的阿贝数低的阿贝数。例如，第六透镜的阿贝数可以是23或更小。

第一透镜至第六透镜中的至少一个可呈非球面形状。例如，第四透镜呈非球面形状。可通过下面的等式1表示第四透镜的非球面表面：

[等式1]

在示例中，c是透镜的曲率半径的倒数，k是圆锥曲线常数，r是从透镜的非球面表面上的某点到光轴的距离，a到h是非球面常数，z(或sag)是透镜的非球面表面上的在距所述光轴的距离r处的某点和与透镜的非球面表面的顶点相切的切平面之间的距离。

光学成像系统可包括图像传感器。图像传感器可被构造为实现高水平的分辨率。例如，构成图像传感器的像素的单元尺寸可以是1.12μm或更小。图像传感器的表面形成其上形成图像的成像面。

光学成像系统可包括光阑。光阑可设置在透镜之间。例如，光阑设置在第三透镜与第四透镜之间。在另一示例中，光阑设置在第一透镜的物方表面的前面。光阑调节入射到图像传感器的光量。光阑被构造为将光学成像系统的屈光力一分为二。例如，放置在光阑的前面(即，邻近于物方放置)的透镜的总屈光力可以是负的，而放置在光阑的后面(即，邻近于成像面放置)的透镜的总屈光力可以是正的。这种结构可有利于例如增大光学成像系统的视场并减小光学成像系统的总长度。

光学成像系统可包括滤光器。滤光器可设置在第六透镜与图像传感器之间，并可滤除使分辨率降低的分量。例如，滤光器可滤除呈红外波长的光。

光学成像系统还可包括保护玻璃(coverglass)。保护玻璃可设置在第六透镜与图像传感器之间，并且可减少由于异物导致分辨率降低的现象。例如，保护玻璃直接形成在图像传感器的表面上。

光学成像系统满足下面的条件表达式：

[条件表达式]90°<fov

[条件表达式]10mm<|r13|

在示例中，fov是光学成像系统的最大视场角(单位为：度)，r13是第六透镜的像方表面的曲率半径。

接下来，将描述根据实施例的光学成像系统。首先，将参照图1描述根据第一实施例的光学成像系统。

根据第一实施例的光学成像系统100包括具有屈光力的多个透镜。例如，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、第五透镜150和第六透镜160。

在实施例中，第一透镜110具有负屈光力，其物方表面是凸面，其像方表面是凹面。第二透镜120具有负屈光力，其物方表面是凸面，其像方表面是凹面。第三透镜130具有正屈光力，其物方表面是凸面，其像方表面是凸面。第四透镜140具有正屈光力，其物方表面是凹面，其像方表面是凸面。第五透镜150具有正屈光力，其物方表面是凸面，其像方表面是凸面。第六透镜160具有负屈光力，其物方表面是凹面，其像方表面是凹面。

在一个示例中，第一透镜至第六透镜中的所有透镜由玻璃形成。第一透镜至第六透镜中的第四透镜呈非球面形状，而第一透镜至第六透镜中的其他透镜呈球面形状。

第二透镜120可接合、结合、粘附、直接连接或操作性地连接到第三透镜130。例如，第二透镜120的像方表面s4部分地、基本地或选择性地整个地接合、结合、粘附、直接连接或操作性地连接到第三透镜130的物方表面s5。为此，第二透镜的像方表面的曲率半径与第三透镜的物方表面的曲率半径是相同、等值或基本相同的。在一种构造中，代表性地通过利用粘合物质、加热或加压将两个或多个透镜彼此牢固地连接来执行接合、结合、粘附、直接连接或操作性地连接。

第五透镜150可接合、结合、粘附、直接连接或操作性地连接到第六透镜160。例如，第五透镜150的像方表面s11部分地、基本地或选择性地整个地接合、结合、粘附、直接连接或操作性地连接到第六透镜160的物方表面s12。为此，第五透镜150的像方表面的曲率半径与第六透镜160的物方表面的曲率半径可以是相同、等值或基本相同的。

如上所述构造的光学成像系统表现出图2中的表格中所示的透镜的特性。图3是表示第四透镜的非球面(asp)特性的表格。

光学成像系统100包括光阑st。在一个示例中，光阑st设置在第三透镜130与第四透镜140之间。例如，光阑st设置在第三透镜130的像方表面与第四透镜140的物方表面之间。

光学成像系统100包括滤光器170和保护玻璃180。滤光器170和保护玻璃180设置在第六透镜160与图像传感器190之间。滤光器170滤除红外光，保护玻璃180保护图像传感器190。

光学成像系统100包括图像传感器190。图像传感器190形成其上形成有经过透镜折射的光的图像的成像面。

将参照图4描述根据第二实施例的光学成像系统。

根据第二实施例的光学成像系统200包括具有屈光力的多个透镜。例如，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、第五透镜250和第六透镜260。

在实施例中，第一透镜210可具有负屈光力，同时其物方表面是凸面，其像方表面是凹面。第二透镜220具有负屈光力，其物方表面是凸面，其像方表面是凹面。第三透镜230具有正屈光力，其物方表面是凸面，其像方表面是凹面。第四透镜240具有正屈光力，其物方表面是凹面，其像方表面是凸面。第五透镜250具有正屈光力，其物方表面是凸面，其像方表面是凸面。第六透镜260具有负屈光力，其物方表面是凹面，其像方表面是凹面。

在一个示例中，第一透镜至第六透镜中的所有透镜由玻璃形成。第一透镜至第六透镜中的第四透镜呈非球面形状，第一透镜至第六透镜中的其他透镜呈球面形状。

第二透镜220可接合、结合、粘附、直接连接或操作性地连接到第三透镜230。例如，第二透镜220的像方表面s4部分地、基本地或选择性地整个地接合、结合、粘附、直接连接或操作性地连接到第三透镜230的物方表面s5。为此，第二透镜的像方表面的曲率半径与第三透镜的物方表面的曲率半径是相同、等值或基本相同的。

第五透镜250可接合、结合、粘附、直接连接或操作性地连接到第六透镜260。例如，第五透镜250的像方表面s11部分地、基本地或选择性地整个地接合、结合、粘附、直接连接或操作性地连接到第六透镜260的物方表面s12。为此，第五透镜250的像方表面的曲率半径和第六透镜260的物方表面的曲率半径可以是相同、等值或基本相同的。

如上所述构造的光学成像系统表现出图5的表格中所表示的透镜的特性。图6是示出第四透镜的非球面特性的表格。

光学成像系统200包括光阑st。光阑st设置在第三透镜230与第四透镜240之间。例如，光阑st设置在第三透镜230的像方表面与第四透镜240的物方表面之间。

光学成像系统200包括滤光器270和保护玻璃280。滤光器270和保护玻璃280设置在第六透镜260与图像传感器290之间。滤光器270滤除红外光，保护玻璃280保护图像传感器290。

光学成像系统200包括图像传感器290。图像传感器290形成其上形成有经过透镜折射的光的图像的成像面。

作为说明性和非限制性的示例，表1示出了根据第一实施例和第二实施例的光学成像系统的光学特性。光学成像系统的总焦距(f)确定为基本在3.3mm至4.1mm的范围中。在光学成像系统中，第一透镜的焦距(f1)确定为基本在-7.3mm至-4.3mm的范围中。在光学成像系统中，第二透镜的焦距(f2)确定为基本在-6.2mm至-3.2mm的范围中。在光学成像系统中，第三透镜的焦距(f3)确定为基本在1.8mm至4.2mm的范围中。在光学成像系统中，第四透镜的焦距(f4)确定为基本在5.3mm至10.1mm的范围中。在光学成像系统中，第五透镜的焦距(f5)确定为基本在3.1mm至5.9mm的范围中。在光学成像系统中，第六透镜的焦距(f6)确定为基本在-6.5mm至-3.4mm的范围中。在光学成像系统中，oal基本确定为在13.0mm至17.5mm的范围中。

[表1]

此外，因为在如上所述构造的光学成像系统中使用多个球面透镜，所以减少了制造光学成像系统需要的成本。根据实施例的光学成像系统被构造为通过显著地减小透镜的屈光力而显著地减小根据温度的焦距上的改变。

根据实施例的光学成像系统在高温下保持恒定水平的分辨率。图7和图8是根据第一实施例和第二实施例的光学成像系统的根据温度或作为温度的函数的调制传递函数(mtf)变化的曲线图。

在根据第一实施例的光学成像系统中，mtf值在10℃至60℃的温度区间中处于0.72至0.75的范围内。类似地，在根据第二实施例的光学成像系统中，mtf值在10℃至60℃的温度区间中处于0.71至0.75的范围内。因此，根据实施例的光学成像系统在10℃至60℃的温度区间中具有恒定水平的分辨率。因此，根据实施例的光学成像系统即使在温度范围大的环境(诸如车辆的内部)中也能实现高水平的分辨率。

在另一方面，如图9中所示，在其他光学成像系统中，mtf值在10℃至60℃的温度区间中处于0.7至0.8的范围内。因此，在这样的其他光学成像系统中，在10℃至60℃的温度区间中分辨率的变化大。

如上所阐述的，根据实施例，实现了甚至在高温环境下的高水平的分辨率。

虽然本公开包括具体示例，但对本领域普通技术人员将显而易见的是，在不脱离权利要求及其等同物的精神及范围的情况下，可在这些示例中做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。