光学成像系统的制作方法

光学成像系统
1.本技术要求于2017年11月21日在韩国知识产权局提交的第10-2017-0155623号韩国专利申请的优先权和权益，该韩国专利申请的全部公开内容出于所有目的通过引用包含于此。
技术领域
2.本技术涉及一种光学成像系统。


背景技术：

3.通常，相机模块安装在移动通信终端、计算机、车辆等中，能够捕获图像。
4.根据更纤薄的移动通信终端的趋势，已经需要这种相机模块具有小尺寸和高图像质量。
5.同时，用于车辆的相机模块也已经需要具有小尺寸和高图像质量，以不妨碍驾驶员的视野并且不破坏车辆外观。
6.特别地，在车辆的后视镜中使用的相机应能够捕获清楚的图像以在车辆的驾驶期间确保后方视野，并且因此需要具有高图像质量。
7.另外，即使在夜间照度低时，车辆中使用的相机也应该能够清楚地捕获物体的图像，并且因此需要具有小尺寸且可在可见光波长区域和近红外区域二者中捕获图像的透镜系统。
8.以上信息仅作为背景信息呈现，以帮助理解本公开。关于上述内容中的任何内容是否可适用于作为关于本公开的现有技术没有做出任何确定，并且没有做出任何断言。


技术实现要素：

9.在一个总的方面，一种光学成像系统包括：第一透镜，具有负屈光力；第二透镜，具有负屈光力；第三透镜；第四透镜；第五透镜；第六透镜；以及第七透镜。所述第一透镜至所述第七透镜从物方朝向像方顺序地设置，所述第三透镜和所述第七透镜利用塑料形成，并且所述第一透镜、所述第二透镜、所述第四透镜、所述第五透镜和所述第六透镜利用玻璃形成。
10.所述第一透镜、所述第二透镜、所述第四透镜、所述第五透镜和所述第六透镜的物方表面和像方表面可以是球面表面，并且所述第三透镜和所述第七透镜的物方表面和像方表面可以是非球面表面。
11.所述第三透镜和所述第七透镜可利用具有彼此相同的光学特性的塑料形成。
12.所述第五透镜和所述第六透镜可利用具有彼此不同的光学特性的玻璃形成。
13.所述第五透镜和所述第六透镜可彼此胶合。
14.所述光学成像系统还可包括设置在所述第四透镜和所述第五透镜之间的光阑。
15.在所述光学成像系统中，ttl是从所述第一透镜的物方表面到图像传感器的成像面的距离，imgh是所述图像传感器的所述成像面的对角线长度的一半，并且ttl/(2
×
imgh)
可小于3.05。
16.在所述光学成像系统中，r5是所述第三透镜的物方表面的曲率半径，f是包括所述第一透镜至所述第七透镜的所述光学成像系统的总焦距，并且r5/f可大于-15.0并且小于-5.0。
17.在所述光学成像系统中，f3是所述第三透镜的焦距，并且f/f3可大于0.02并且小于0.08。
18.在所述光学成像系统中，f7是所述第七透镜的焦距，并且f/f7可大于0.4并且小于0.48。
19.在所述光学成像系统中，n3是所述第三透镜的折射率，并且n3可小于1.535。
20.在所述光学成像系统中，n7是所述第七透镜的折射率，并且n7可小于1.535。
21.在所述光学成像系统中，r1是所述第一透镜的物方表面的曲率半径，r2是所述第一透镜的像方表面的曲率半径，并且r1/r2可大于3.5。
22.在所述光学成像系统中，r3是所述第二透镜的物方表面的曲率半径，r4是所述第二透镜的像方表面的曲率半径，并且r3/r4可大于10。
23.在另一总的方面，一种光学成像系统包括：第一透镜，具有负屈光力并且具有弯月形状，其物方表面是凸的；第二透镜，具有负屈光力并且具有弯月形状，其物方表面是凸的；第三透镜；第四透镜；第五透镜；第六透镜；以及第七透镜。所述第一透镜至所述第七透镜从物方朝向像方顺序地设置。所述第三透镜和所述第七透镜利用塑料形成。所述第一透镜、所述第二透镜、所述第四透镜、所述第五透镜和所述第六透镜利用玻璃形成，并且所述第五透镜的像方表面和所述第六透镜的物方表面彼此胶合。
24.所述第三透镜和所述第七透镜可均具有正屈光力。
25.所述第三透镜可具有凹的物方表面和凸的像方表面，并且所述第四透镜和所述第七透镜可均具有凸的物方表面和凸的像方表面。
26.通过以下具体实施方式、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
27.图1是示出光学成像系统的第一示例的示图。
28.图2示出了表示图1中所示的光学成像系统的像差特性的曲线的示例。
29.图3是示出光学成像系统的第二示例的示图。
30.图4示出了表示图3中所示的光学成像系统的像差特性的曲线的示例。
31.在所有的附图和具体实施方式中，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、说明及便利起见，可夸大附图中的元件的相对尺寸、比例和描绘。
具体实施方式
32.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，在理解本技术的公开内容后，这里所描述的方法、设备和/或系统的各种变化、修改及等同物将是显而易见的。例如，这里所描述的操作顺序仅仅是示例，其并不局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，可做出在理解本技术的公开内容后将是显而易见的变化。此外，为了提高清楚性和简洁性，可省略本领域中已知的
特征的描述。
33.这里所描述的特征可以以不同的形式实施，并且将不被解释为被这里所描述的示例所限制。更确切地说，已经提供这里所描述的示例，仅仅为示出在理解本技术的公开内容后将是显而易见的实施这里所描述的方法、设备和/或系统的很多可行的方式中的一些方式。
34.在附图中，为了便于解释，已略微夸大了透镜的厚度、尺寸和形状。特别地，通过示例的方式示出了附图中所示的球面表面或非球面表面的形状。也就是说，球面表面或非球面表面的形状不限于附图中所示的形状。
35.在本技术中，第一透镜指的是最接近物体的透镜，而第七透镜指的是最接近图像传感器的透镜。
36.另外，每个透镜的第一表面指的是其最接近物方的表面(或物方表面)，并且每个透镜的第二表面指的是其最接近像方的表面(或像方表面)。此外，透镜的曲率半径和厚度、图像高度(imgh，图像传感器的成像面的对角线长度的一半)等的所有数值由毫米(mm)来表示，光学成像系统的视场(fov)由度来表示。
37.此外，在对透镜中的每个的形状的描述中，透镜的一个表面是凸的的含义是相应的表面的近轴区域部分是凸的，透镜的一个表面是凹的的含义是相应的表面的近轴区域部分是凹的。因此，尽管描述了透镜的一个表面是凸的，但是透镜的所述一个表面的边缘部分可以是凹的。同样地，尽管描述了透镜的一个表面是凹的，但是透镜的所述一个表面的边缘部分可以是凸的。
38.近轴区域指的是在光轴的附近的非常窄的区域。
39.本公开的一方面提供了一种光学成像系统，其中，可提高像差改进效果，可实现高水平的分辨率，即使在照度低的环境中也可执行成像，即使在温度的宽的变化的情况下，也可抑制分辨率的偏差。
40.在这里描述的示例中的光学成像系统可包括七个透镜。
41.例如，光学成像系统可包括从物方顺序设置的第一透镜、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。
42.然而，光学成像系统不限于仅包括七个透镜，而是如果需要还可包括其他组件。
43.例如，光学成像系统还可包括图像传感器，该图像传感器被构造成将入射在图像传感器上的被摄体的图像转换为电信号。图像传感器可被构造成在近红外区域以及可见光区域中捕获物体的图像。
44.另外，光学成像系统还可包括构造成控制光量的光阑。例如，光阑可设置在第四透镜和第五透镜之间。
45.在这里描述的示例中的光学成像系统中，第一透镜至第七透镜中的一些可利用塑料形成，第一透镜至第七透镜中的其他透镜可利用玻璃形成。另外，利用玻璃形成的透镜可具有与利用塑料形成的透镜的光学特性不同的光学特性。
46.例如，第一透镜、第二透镜、第四透镜、第五透镜和第六透镜可利用玻璃形成，并且第三透镜和第七透镜可利用塑料形成。
47.另外，在这里描述的示例中的光学成像系统中，第一透镜至第七透镜中的一些可以是非球面透镜，第一透镜至第七透镜中的其他透镜可以是球面透镜。
48.作为示例，第一透镜、第二透镜、第四透镜、第五透镜和第六透镜的第一表面和第二表面可以是球面表面，并且第三透镜和第七透镜的第一表面和第二表面可以是非球面表面。
49.第三透镜和第七透镜的非球面表面可由下面的式1表示：
[0050][0051]
在式1中，c是透镜的曲率(曲率半径的倒数)，k是圆锥常数，并且y是在垂直于光轴的方向上从透镜的非球面表面上的某点到光轴的距离。另外，常数a至常数d是非球面系数。另外，z是透镜的非球面表面上在距光轴距离y处的某点和与所述透镜的所述非球面表面的顶点相切的切平面之间的距离。
[0052]
包括第一透镜至第七透镜的光学成像系统可从物方起顺序地具有负屈光力、负屈光力、正屈光力、正屈光力、正屈光力、负屈光力和正屈光力。
[0053]
在这里描述的示例中的光学成像系统可满足以下条件表达式2至条件表达式9：
[0054]
ttl/(2
×
imgh)＜3.05
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
[0055]-15.0＜r5/f＜-5.0
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(3)
[0056]
0.02＜f/f3＜0.08
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(4)
[0057]
0.4＜f/f7＜0.48
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(5)
[0058]
n3＜1.535
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(6)
[0059]
n7＜1.535
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(7)
[0060]
r1/r2》3.5
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(8)
[0061]
r3/r4》10
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(9)
[0062]
在上述条件表达式2至条件表达式9中，ttl是从第一透镜的物方表面到图像传感器的成像面的距离，imgh是图像传感器的成像面的对角线长度的一半，r5是第三透镜的物方表面的曲率半径，f是光学成像系统的总焦距，f3是第三透镜的焦距，f7是第七透镜的焦距，n3是第三透镜的折射率，n7是第七透镜的折射率，r1是第一透镜的物方表面的曲率半径，r2是第一透镜的像方表面的曲率半径，r3是第二透镜的物方表面的曲率半径，并且r4是第二透镜的像方表面的曲率半径。
[0063]
接下来，将描述在一些示例中构成光学成像系统的第一透镜至第七透镜。
[0064]
第一透镜可具有负屈光力。另外，第一透镜可具有弯月形状，其物方表面是凸的。详细地，第一透镜的第一表面在近轴区域中可以是凸的，并且其第二表面在近轴区域中可以是凹的。
[0065]
第一透镜的两个表面可以是球面表面。
[0066]
第二透镜可具有负屈光力。另外，第二透镜可具有弯月形状，其物方表面是凸的。详细地，第二透镜的第一表面在近轴区域中可以是凸的，并且其第二表面在近轴区域中可以是凹的。
[0067]
第二透镜的两个表面可以是球面表面。
[0068]
第三透镜可具有正屈光力。另外，第三透镜可具有弯月形状,其像方表面是凸的。详细地，第三透镜的第一表面在近轴区域中可以是凹的，并且其第二表面在近轴区域中可
以是凸的。
[0069]
第三透镜的两个表面可以是非球面表面。
[0070]
第四透镜可具有正屈光力。另外，第四透镜的两个表面可以是凸的。详细地，第四透镜的第一表面和第二表面在近轴区域中可以是凸的。
[0071]
第四透镜的两个表面可以是球面表面。
[0072]
第五透镜可具有正屈光力。另外，第五透镜的两个表面可以是凸的。详细地，第五透镜的第一表面和第二表面在近轴区域中可以是凸的。
[0073]
第五透镜的两个表面可以是球面表面。
[0074]
第六透镜可具有负屈光力。另外，第六透镜的两个表面可以是凹的。详细地，第六透镜的第一表面和第二表面在近轴区域中可以是凹的。
[0075]
第六透镜的两个表面可以是球面表面。
[0076]
同时，第五透镜和第六透镜可构造成胶合透镜。作为示例，第五透镜的像方表面和第六透镜的物方表面可彼此胶合。
[0077]
第七透镜可具有正屈光力。另外，第七透镜的两个表面可以是凸的。详细地，第七透镜的第一表面和第二表面在近轴区域中可以是凸的。
[0078]
第七透镜的两个表面可以是非球面表面。
[0079]
在如上所述构造的光学成像系统中，多个透镜可执行像差校正功能，从而提高像差改进性能。
[0080]
另外，光学成像系统可具有2.4或更小的f数(fno)(指示光学成像系统的亮度的常数)，从而即使在照度低的环境中也可清楚地捕获物体的图像。
[0081]
另外，光学成像系统可在可见光区域和近红外区域二者中清楚地捕获物体的图像。
[0082]
此外，在这里描述的一些示例中的光学成像系统中，第一透镜、第二透镜、第四透镜、第五透镜和第六透镜可构造成球面透镜，从而降低制造光学成像系统的成本。
[0083]
另外，在这里描述的一些示例中的光学成像系统中，由于第一透镜、第二透镜、第四透镜、第五透镜和第六透镜利用具有相对小的热膨胀系数的玻璃形成，并且第三透镜和第七透镜利用塑料形成，所以即使在约-40℃至约80℃的温度范围，也可保持恒定的分辨率。因此，即使在温度在宽的范围变化的环境中，在这里描述的一些示例中的光学成像系统也可实现高水平的分辨率。
[0084]
其中设置第一透镜至第七透镜的壳体可利用塑料形成，并且壳体可根据周围环境的温度变化收缩或膨胀。因此，第七透镜和图像传感器之间的距离可根据温度变化通过壳体的变形而变化，这可能导致焦点不能正确地会聚的问题。
[0085]
然而，在这里描述的一些示例中的光学成像系统中，由于第三透镜和第七透镜利用塑料形成，因此第三透镜和第七透镜可根据周围环境的温度变化而收缩或膨胀。
[0086]
因此，通过考虑壳体的根据温度变化的形状变形量来设计第三透镜和第七透镜的变形量，即使在温度变化的情况下，焦点位置也不会变化。
[0087]
也就是说，在这里描述的一些示例中的光学成像系统可构造成使得第七透镜和图像传感器之间的距离的根据温度变化的变化与焦点位置的根据温度变化的变化相对应。
[0088]
将参照图1和图2描述根据在这里公开的第一示例的光学成像系统。
[0089]
根据第一示例的光学成像系统可包括光学系统，该光学系统包括第一透镜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，并且还可包括光阑st、滤光器180和图像传感器190。
[0090]
表1中示出了每个透镜的透镜特性(曲率半径、透镜厚度或透镜之间的距离、折射率和阿贝数)。
[0091]
表1
[0092][0093]
在表1的表面编号中，符号*表示非球面表面。
[0094]
在第一示例中，第一透镜110可具有负屈光力，并且其第一表面在近轴区域中可以是凸的，其第二表面在近轴区域中可以是凹的。
[0095]
第二透镜120可具有负屈光力，并且其第一表面在近轴区域中可以是凸的，其第二表面在近轴区域中可以是凹的。
[0096]
第三透镜130可具有正屈光力，并且其第一表面在近轴区域中可以是凹的，其第二表面在近轴区域中可以是凸的。
[0097]
第四透镜140可具有正屈光力，并且其第一表面和第二表面在近轴区域中可以是凸的。
[0098]
第五透镜150可具有正屈光力，并且其第一表面和第二表面在近轴区域中可以是凸的。
[0099]
第六透镜160可具有负屈光力，并且其第一表面和第二表面在近轴区域中可以是凹的。
[0100]
第七透镜170可具有正屈光力，并且其第一表面和第二表面在近轴区域中可以是凸的。
[0101]
同时，第三透镜130和第七透镜170的相应的表面可具有如表2中示出的非球面系数。
[0102]
表2
[0103]
表面编号kabcd5-0.01028-0.004750.000166-9.8e-051.12e-056-0.18758-0.000730.000548-0.000112.4e-0513-0.78800-0.005390.000305-1.3e-052.65e-0714-5.95155-0.004040.00019-9.1e-066.75e-08
[0104]
另外，第一透镜110、第二透镜120、第四透镜140、第五透镜150和第六透镜160可以是球面透镜，并且可利用玻璃形成。第三透镜130和第七透镜170可以是非球面透镜，并且可利用塑料形成。
[0105]
另外，第三透镜130和第七透镜170可利用具有彼此相同的光学特性的塑料形成。
[0106]
同时，第五透镜150和第六透镜160可构造成胶合透镜。也就是说，第五透镜150和第六透镜160可彼此胶合(粘合)。例如，第五透镜150的像方表面可胶合到第六透镜160的物方表面。第五透镜150和第六透镜160可利用具有彼此不同的光学特性的玻璃形成。
[0107]
利用具有不同的光学特性的玻璃形成的第五透镜150和第六透镜160可构造成胶合透镜，从而改进色差校正性能。
[0108]
另外，光阑st可设置在胶合透镜的前面。作为示例，光阑st可设置在第四透镜140和第五透镜150之间。
[0109]
另外，如上所述构造的光学成像系统可具有图2中示出的像差特性。
[0110]
将参照图3和图4描述根据在这里公开的第二示例的光学成像系统。
[0111]
根据第二示例的光学成像系统可包括光学系统，该光学系统包括第一透镜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，并且还可包括光阑st、滤光器280和图像传感器290。
[0112]
表3中示出了每个透镜的透镜特性(曲率半径、透镜厚度或透镜之间的距离、折射率和阿贝数)。
[0113]
表3
[0114][0115]
在表3的表面编号中，符号*表示非球面表面。
[0116]
在第二示例中，第一透镜210可具有负屈光力，并且其第一表面在近轴区域中可以是凸的，其第二表面在近轴区域中可以是凹的。
[0117]
第二透镜220可具有负屈光力，并且其第一表面在近轴区域中可以是凸的，其第二表面在近轴区域中可以是凹的。
[0118]
第三透镜230可具有正屈光力，并且其第一表面在近轴区域中可以是凹的，其第二表面在近轴区域中可以是凸的。
[0119]
第四透镜240可具有正屈光力，并且其第一表面和第二表面在近轴区域中可以是凸的。
[0120]
第五透镜250可具有正屈光力，并且其第一表面和第二表面在近轴区域中可以是凸的。
[0121]
第六透镜260可具有负屈光力，并且其第一表面和第二表面在近轴区域中可以是凹的。
[0122]
第七透镜270可具有正屈光力，并且其第一表面和第二表面在近轴区域中可以是
凸的。
[0123]
同时，第三透镜230和第七透镜270的相应的第一表面和第二表面可具有如表4中示出的非球面系数。
[0124]
表4
[0125]
表面编号kabcd594.32793-0.002770.000518-0.000213.60e-0566.6764890.0005360.000343-6.72e-051.84e-0513-1.34768-0.006150.000573-9.07e-056.00e-0614-14.2459-0.008760.000907-8.55e-052.68e-06
[0126]
另外，第一透镜210、第二透镜220、第四透镜240、第五透镜250和第六透镜260可以是球面透镜，并且可利用玻璃形成。第三透镜230和第七透镜270可以是非球面透镜，并且可利用塑料形成。
[0127]
另外，第三透镜230和第七透镜270可利用具有彼此相同的光学特性的塑料形成。
[0128]
同时，第五透镜250和第六透镜260可构造成胶合透镜。第五透镜250和第六透镜260可利用具有彼此不同的光学特性的玻璃形成。
[0129]
利用具有不同的光学特性的玻璃形成的第五透镜250和第六透镜260可构造成胶合透镜，从而改进色差校正性能。
[0130]
另外，光阑st可设置在胶合透镜的前面。作为示例，光阑st可设置在第四透镜240和第五透镜250之间。
[0131]
另外，如上所述构造的光学成像系统可具有图4中示出的像差特性。
[0132]
如上所述，在这里公开的示例中的光学成像系统中，可提高像差改进效果，可实现高水平的分辨率，即使在照度低的环境中也可执行成像，即使在温度的宽的变化的情况下，也可抑制分辨率的偏差。
[0133]
虽然本公开包括具体示例，但在理解本技术的公开内容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，可对这些示例做出形式和细节上的各种变化。这里所描述的示例将仅以描述性意义来理解，而非出于限制的目的。在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，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括在本公开中。