光学成像系统的制作方法

以下描述涉及一种包括七个透镜的望远光学成像系统。

背景技术：

在小型相机中，当提高相机的分辨率时，图像传感器中的像素的尺寸减小。详细地讲，实现1200万像素或更高像素的高分辨率的相机的图像传感器可具有比实现800万像素的分辨率的相机的图像传感器的像素尺寸小的像素尺寸。由于这些像素使得入射到图像传感器中的每个像素上的光量减少，因此难以实现清晰和明亮的图像。因此，正在开发能够提高小型相机的分辨率和亮度的光学成像系统。

技术实现要素：

提供本发明内容以按照简化的形式对所选择的构思进行介绍，并且下面在具体实施方式中进一步描述所述构思。本发明内容既不意在限定所要求保护的主题的主要特征或必要特征，也不意在帮助确定所要求保护的主题的范围。

在一个总体方面，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、第五透镜、第六透镜和第七透镜，其中，所述第一透镜至所述第七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七透镜中的四个透镜或更多个透镜具有大于1.6的折射率。

所述光学成像系统的所述第一透镜至所述第七透镜可使用塑料材料形成。所述光学成像系统的所述第一透镜可具有沿着光轴的凸出的物方表面和凹入的像方表面。所述光学成像系统的所述第二透镜可具有沿着光轴的凸出的物方表面和凹入的像方表面。所述光学成像系统的所述第三透镜可具有沿着光轴的凸出的物方表面和凹入的像方表面。

所述光学成像系统的所述第四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所述第五透镜可具有沿着光轴的凸出的物方表面和凹入的像方表面。所述光学成像系统的所述第六透镜可具有沿着光轴的凸出的物方表面和凹入的像方表面。所述光学成像系统的所述第七透镜可具有沿着光轴的凸出的物方表面和凹入的像方表面。

所述光学成像系统可满足以下表达式：v2+v3<v1，其中，v1表示所述第一透镜的阿贝数，v2表示所述第二透镜的阿贝数，并且v3表示所述第三透镜的阿贝数。所述光学成像系统可满足表达式v5+v6<v4，其中，v4表示所述第四透镜的阿贝数，v5表示所述第五透镜的阿贝数，并且v6表示所述第六透镜的阿贝数。所述光学成像系统可满足表达式ct2<0.2mm，其中，ct2表示所述第二透镜的厚度。所述光学成像系统的f数可小于或等于2.09。

在另一个总体方面，一种光学成像系统包括：第一透镜，具有正屈光力；第二透镜，具有大于或等于1.65的折射率；第三透镜，具有正屈光力以及大于或等于1.65的折射率；第四透镜，具有正屈光力；第五透镜，具有大于或等于1.65的折射率；第六透镜，具有大于或等于1.65的折射率；及第七透镜，具有正屈光力。所述第一透镜至所述第七透镜从物方至成像面顺序地设置。

所述光学成像系统的所述第六透镜可包括形成在物方表面和像方表面中的一个表面或两个表面上的拐点。所述光学成像系统的所述第七透镜可具有形成在物方表面和像方表面中的一个表面或两个表面上的拐点。

在另一个总体方面，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，具有正屈光力；第四透镜，具有正屈光力；第五透镜，具有正屈光力；第六透镜，具有负屈光力；及第七透镜，具有正屈光力。所述第一透镜至所述第七透镜从物方至成像面顺序地设置。所述第二透镜、所述第三透镜、所述第五透镜和所述第六透镜均具有大于或等于1.65的折射率。所述光学成像系统的f数小于或等于2.09。

所述光学成像系统的所述第一透镜、所述第二透镜、所述第四透镜和所述第七透镜均可具有沿着光轴的凸出的物方表面。所述光学成像系统可满足表达式1.0<ttl/f，其中，ttl表示从所述第一透镜的物方表面到成像面的距离，并且f表示所述光学成像系统的焦距。

通过以下的具体实施方式、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是列出图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是列出图4中所示的光学成像系统的非球面特性的表格。

图7是根据第三示例的光学成像系统的示图。

图8是示出图7中所示的光学成像系统的像差曲线的一组曲线图。

图9是列出图7中所示的光学成像系统的非球面特性的表格。

在所有的附图和具体实施方式中，在适用的情况下，相同的标号指示相同的元件。附图可不按照比例绘制，为了清楚、说明或便利起见，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，将参照附图描述示例。示例提供能够安装在小型终端中的高分辨率、明亮的光学成像系统。然而，本公开可以以许多不同的形式进行例证，并且不应被解释为局限于这里所阐述的特定实施例。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，并将在理解本申请之后充分地传达本公开的范围。

在整个说明书中，将理解的是，当诸如层、区域或晶圆(基板)的元件被称为“位于”另一元件“上”、“连接到”另一元件或“结合到”另一元件时，该元件可以直接“位于”另一元件“上”、直接“连接到”另一元件或直接“结合到”另一元件，或者可存在介于两者之间的其他元件。相比之下，当元件被称为“直接位于”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，可能不存在介于两者之间的元件或层。如这里所使用的，术语“和/或”包括相关所列项中的一项或更多项的任意以及所有组合。

尽管可在这里使用诸如“第一”、“第二”和“第三”等的术语来描述各种组件、区域或部分，但是这些组件、区域或部分不受这些术语限制。更确切地说，这些术语仅用于将一个组件、区域或部分与另一组件、区域或部分区分开。因而，在不脱离示例的教导的情况下，这里所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出，否则单数形式也意图包括复数形式。术语“包含”、“包括”和“具有”列举存在所陈述的特征、数字、操作、构件、元件和/或它们的组合，但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、数字、操作、构件、元件和/或它们的组合。

由于制造技术和/或公差，可发生如图所示的形状的变化。因而，这里所描述的示例不限于附图中所示的特定形状，而是包括制造中所发生的形状的变化。

正如在理解本申请的公开内容之后将显而易见的，这里所描述的示例的特征可以各种方式进行组合。此外，尽管这里所描述的示例具有各种构造，但是正如在理解本申请的公开内容之后将显而易见的，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物或捕获其图像的对象的透镜。第七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，曲率半径、厚度、从第一透镜的物方表面至成像面的距离(ttl)、成像面的对角线长度的一半(imght)以及透镜的焦距中的全部均以毫米(mm)表示。本领域的技术人员将理解的是，可使用其他测量单位。此外，在实施例中，全部的曲率半径、厚度、从第一透镜的第一表面(物方表面)至图像传感器的光轴距离(oal)、光阑和图像传感器之间在光轴上的距离(sl)、图像高度(imght，imageheight)、透镜的后焦距(bfl)、光学系统的总焦距以及每个透镜的焦距均以毫米(mm)表示。类似地，透镜的厚度、透镜之间的间距、oal、tl和sl为基于透镜的光轴而测量的距离。

在透镜的形式的描述中，透镜的表面凸出意思是相应表面的光轴部分凸出，同时透镜的表面凹入意思是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，所述透镜的所述表面的边缘部分可凹入。在与上述情形相同的方式下，即使在透镜的表面被描述为凹入的构造中，所述透镜的所述表面的边缘部分可凸出。换言之，透镜的近轴区域可凸出，而所述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，而所述透镜的近轴区域之外的其余部分可凸出、凹入或平坦。另外，在实施例中，透镜的厚度和曲率半径是相对于相应透镜的光轴而测量的。

根据示意性示例，所描述的光学系统的实施例包括具有屈光力的七个透镜。然而，在一些实施例中，光学系统中的透镜的数量可以变化，例如，在两个透镜至七个透镜之间变化，同时实现下面描述的一种或更多种结果以及效果。此外，尽管每个透镜被描述为具有特定屈光力，但是所述透镜中的至少一个可采用不同的屈光力，以实现期望的结果。

光学成像系统包括七个透镜。例如，光学成像系统可包括从物方至成像面顺序地设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜和第七透镜。

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均为非球面。第一透镜可使用具有相对高的透光率和优异的可加工性的材料形成。在示例中，第一透镜使用塑料材料形成。第一透镜具有相对低的折射率。在实施例中，第一透镜的折射率小于1.6。

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，第二透镜具有非球面的物方表面。第二透镜可使用具有相对高的透光率和优异的可加工性的材料形成。作为示例，第二透镜可使用塑料材料形成。第二透镜的折射率大于第一透镜的折射率。在实施例中，第二透镜的折射率大于或等于1.6。

第三透镜具有屈光力。例如，第三透镜具有正屈光力。

第三透镜具有非球面表面。在实施例中，第三透镜具有非球面的像方表面。第三透镜可使用具有相对高的透光率和优异的可加工性的材料形成。在示例中，第三透镜使用塑料材料形成。第三透镜的折射率可大体与第二透镜的折射率相似。在实施例中，第三透镜的折射率大于或等于1.6。

第四透镜具有屈光力。例如，第四透镜具有正屈光力。第四透镜具有凸出的表面。在实施例中，第四透镜具有凸出的物方表面。

第四透镜具有非球面表面。例如，第四透镜的两个表面均为非球面。第四透镜可使用具有相对高的透光率和优异的可加工性的材料形式。在示例中，第四透镜使用塑料材料形成。第四透镜的折射率大体与第一透镜的折射率相同。在实施例中，第四透镜的折射率小于1.6。

第五透镜具有屈光力。例如，第五透镜具有正屈光力。

第五透镜具有非球面表面。在实施例中，第五透镜的两个表面均为非球面。第五透镜可使用具有相对高的透光率和优异的可加工性的材料形成。在示例中，第五透镜使用塑料材料形成。第五透镜的折射率可大体与第三透镜的折射率相同。例如，第五透镜的折射率大于或等于1.6。

第六透镜具有屈光力。例如，第六透镜具有负屈光力。第六透镜可具有拐点。在实施例中，第六透镜包括形成在相对表面上的一个或更多个拐点。

第六透镜具有非球面表面。例如，第六透镜的两个表面均为非球面。第六透镜可使用具有相对高的透光率和优异的可加工性的材料形成。在示例中，第六透镜使用塑料材料形成。第六透镜的折射率可大体与第五透镜的折射率相似。在实施例中，第六透镜的折射率大于或等于1.6。

第七透镜具有屈光力。例如，第七透镜具有正屈光力。第七透镜可具有凸出的表面。在实施例中，第七透镜具有凸出的物方表面。第七透镜可具有拐点。例如，第七透镜包括形成在相对表面上的一个或更多个拐点。

第七透镜具有非球面表面。例如，第七透镜的两个表面均为非球面。第七透镜可使用具有相对高的透光率和优异的可加工性的材料形成。作为示例，第七透镜使用塑料材料形成。第七透镜的折射率可小于第六透镜的折射率。在实施例中，第七透镜的折射率小于1.6。

第一透镜至第七透镜的非球面表面可使用式1表示：

【式1】

在式1中，c表示透镜的曲率半径的倒数，k表示圆锥常数，r表示透镜的非球面表面上的某点到光轴的距离，a至h表示非球面常数，z(或者sag)表示透镜的非球面表面上的距所述光轴的距离为r处的所述某点与切平面之间的距离，其中，该切平面与透镜的非球面表面的顶点相切。

光学成像系统还包括滤光器、图像传感器和光阑。滤光器介于第七透镜和图像传感器之间。滤光器可阻截部分波长的光，以生成清晰的图像。例如，滤光器阻截红外波长的光。

图像传感器形成成像面。作为示例，图像传感器的表面形成成像面。光阑被设置为调节入射到透镜上的光量。在实施例中，光阑介于第一透镜和第二透镜之间。

光学成像系统满足以下条件表达式：

【条件表达式1】f数≤2.09

【条件表达式2】v2+v3<v1

【条件表达式3】v5+v6<v4

【条件表达式4】ct2<0.2mm

【条件表达式5】1.0<ttl/f

在条件表达式中，f表示光学成像系统的总焦距，v1表示第一透镜的阿贝数，v2表示第二透镜的阿贝数，v3表示第三透镜的阿贝数，v4表示第四透镜的阿贝数，v5表示第五透镜的阿贝数，v6表示第六透镜的阿贝数，ttl表示从第一透镜的物方表面到成像面的距离，并且ct2表示第二透镜的厚度。

提供条件表达式2至条件表达式4作为对光学成像系统小型化的参数关系。例如，满足条件表达式2至条件表达式4中的一个条件表达式或更多个条件表达式的光学成像系统缩短了总成像距离(即，ttl)。

接下来，将描述根据各种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。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、第六透镜160和第七透镜170。

第一透镜110具有正屈光力、凸出的物方表面和凹入的像方表面。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具有正屈光力、凸出的物方表面和凹入的像方表面。第四透镜140具有正屈光力和两个凸出的表面。第五透镜150具有正屈光力、凸出的物方表面和凹入的像方表面。第六透镜160具有负屈光力、凸出的物方表面和凹入的像方表面。另外，第六透镜160包括形成在相对表面上的拐点。第七透镜170具有正屈光力、凸出的物方表面和凹入的像方表面。另外，第七透镜170包括形成在相对表面上的拐点。

光学成像系统100还包括滤光器180、图像传感器190和光阑st。滤光器180介于第七透镜170和图像传感器190之间，同时光阑st介于第一透镜110和第二透镜120之间。

光学成像系统100包括具有相对高的折射率的多个透镜。例如，第二透镜120、第三透镜130、第五透镜150和第六透镜160具有大于或等于1.6的折射率。在实施例中，第二透镜120、第三透镜130、第五透镜150和第六透镜160的折射率大于1.65且小于2.0。虽然光学成像系统100中的四个透镜被描述为具有大于或等于1.6的折射率，但在此描述的实施例不限于此。光学成像系统100中的更多个透镜(即，多于四个透镜)可具有大于或等于1.6的折射率。

光学成像系统100被构造为实现明亮的光学成像系统。详细地讲，光学成像系统100的f数为2.09。光学成像系统100具有相对宽的视场角。例如，光学成像系统100的总视场角为83.3度。

光学成像系统100满足上述条件表达式2至条件表达式5中的每个。作为示例，在光学成像系统100中，第二透镜120的阿贝数(v2＝20.35)和第三透镜130的阿贝数(v3＝20.35)之和(v2+v3＝40.7)小于第一透镜110的阿贝数(v1＝56.11)。第五透镜150的阿贝数(v5＝20.35)和第六透镜160的阿贝数(v6＝20.35)之和(v5+v6＝40.7)小于第四透镜140的阿贝数(v4＝56.11)。另外，第二透镜120的厚度为0.13mm，同时成像距离与焦距的比(ttl/f)为1.20。

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

【表1】

将参照图4描述根据第二示例的光学成像系统。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、第六透镜260和第七透镜270。

第一透镜210具有正屈光力、凸出的物方表面和凹入的像方表面。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具有正屈光力、凸出的物方表面和凹入的像方表面。第四透镜240具有正屈光力和两个凸出的表面。第五透镜250具有正屈光力、凸出的物方表面和凹入的像方表面。第六透镜260具有负屈光力、凸出的物方表面和凹入的像方表面。另外，第六透镜260包括形成在相对表面上的拐点。第七透镜270具有正屈光力、凸出的物方表面和凹入的像方表面。另外，第七透镜270包括形成在相对表面上的拐点。

光学成像系统200还包括滤光器280、图像传感器290和光阑st。滤光器280介于第七透镜270和图像传感器290之间，同时光阑st介于第一透镜210和第二透镜220之间。

光学成像系统200包括具有相对高的折射率的多个透镜。例如，第二透镜220、第三透镜230、第五透镜250和第六透镜260具有大于或等于1.6的折射率。在实施例中，第二透镜220、第三透镜230、第五透镜250和第六透镜260的折射率大于1.65且小于2.0。虽然光学成像系统200中的四个透镜被描述为具有大于或等于1.6的折射率，但在此描述的实施例不限于此。光学成像系统200中的更多个透镜(即，多于四个透镜)可具有大于或等于1.6的折射率。

光学成像系统200被构造为实现明亮的光学成像系统。详细地讲，光学成像系统200的f数为1.89。光学成像系统200具有相对宽的视场角。例如，光学成像系统200的总视场角为83.3度。

光学成像系统200满足上述条件表达式2至条件表达式5中的每个。例如，在光学成像系统200中，第二透镜220的阿贝数(v2＝20.35)和第三透镜230的阿贝数(v3＝20.35)之和(v2+v3＝40.7)小于第一透镜210的阿贝数(v1＝56.11)。第五透镜250的阿贝数(v5＝20.35)和第六透镜260的阿贝数(v6＝20.35)之和(v5+v6＝40.7)小于第四透镜240的阿贝数(v4＝56.11)。另外，第二透镜220的厚度为0.144mm，同时成像距离与焦距的比(ttl/f)为1.225。

具有上述构造的光学成像系统具有如图5中的曲线图所示的像差特性。图6列出了根据示例的光学成像系统的非球面特性。表2列出了根据示例的光学成像系统的透镜特性。

【表2】

将参照图7描述根据第三示例的光学成像系统。光学成像系统300包括第一透镜310、第二透镜320、第三透镜330、第四透镜340、第五透镜350、第六透镜360和第七透镜370。

第一透镜310具有正屈光力、凸出的物方表面和凹入的像方表面。第二透镜320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330具有正屈光力、凸出的物方表面和凹入的像方表面。第四透镜340具有正屈光力和两个凸出的表面。第五透镜350具有正屈光力、凸出的物方表面和凹入的像方表面。第六透镜360具有负屈光力、凸出的物方表面和凹入的像方表面。另外，第六透镜360包括形成在相对表面上的拐点。第七透镜370具有正屈光力、凸出的物方表面和凹入的像方表面。另外，第七透镜370包括形成在相对表面上的拐点。

光学成像系统300还包括滤光器380、图像传感器390和光阑st。滤光器380介于第七透镜370和图像传感器390之间，同时光阑st介于第一透镜310和第二透镜320之间。

光学成像系统300包括具有相对高的折射率的多个透镜。例如，第二透镜320、第三透镜330、第五透镜350和第六透镜360具有大于或等于1.6的折射率。详细地讲，第二透镜320、第三透镜330、第五透镜350和第六透镜360的折射率大于1.65且小于2.0。虽然光学成像系统300中的四个透镜被描述为具有大于或等于1.6的折射率，但在此描述的实施例不限于此。光学成像系统300中的更多个透镜(即，多于四个透镜)可具有大于或等于1.6的折射率。

光学成像系统300被构造为实现明亮的光学成像系统。详细地讲，光学成像系统300的f数为1.89。光学成像系统300具有相对宽的视场角。例如，光学成像系统300的总视场角为85.2度。

光学成像系统300满足上述条件表达式2至条件表达式5中的每个。例如，在光学成像系统300中，第二透镜320的阿贝数(v2＝20.35)和第三透镜330的阿贝数(v3＝20.35)之和(v2+v3＝40.7)小于第一透镜310的阿贝数(v1＝56.11)。第五透镜350的阿贝数(v5＝20.35)和第六透镜360的阿贝数(v6＝20.35)之和(v5+v6＝40.7)小于第四透镜340的阿贝数(v4＝56.11)。另外，第二透镜320的厚度为0.158mm，同时成像距离与焦距的比(ttl/f)为1.223。

具有上述构造的光学成像系统具有如图8中的曲线图所示的像差特性。图9列出了根据示例的光学成像系统的非球面特性。表3列出了根据示例的光学成像系统的透镜特性。

【表3】

如上所述，根据示例，可提供能够捕获远距离图像并安装在小型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变化。这里所描述的示例将仅被理解为描述性意义，而非出于限制的目的。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。

如果按照不同的顺序执行描述的技术，和/或如果按照不同的形式组合和/或通过其他组件或它们的等同物替换或增添描述的系统、架构、装置或电路中的组件，则可获得合适的结果。因此，本公开的范围并不通过具体实施方式限定而是通过权利要求及其等同物限定，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括在本公开中。