摄影透镜光学系统

摘要

本发明提供一种具有低制造成本以及高性能的摄影透镜光学系统。一种透镜光学系统包含第一到第六透镜，所述第一到第六透镜沿着光行进路径依序排列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，所述第二透镜具有正屈光力以及朝向所述物体凸出的入射表面，所述第三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，第四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，所述第五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，并且所述第六透镜具有正屈光力，其中所述第六透镜的入射表面与出射表面中的至少一个为非球面。

权利要求

1.一种透镜光学系统，其特征在于，包括第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜及第六透镜，所述第一透镜到所述第六透镜沿着光行进路径依序排列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，所述第二透镜具有正屈光力，且所述第二透镜为双凸透镜，所述第三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，所述第四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，所述第五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，所述第六透镜具有正屈光力，其中所述第六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：

<条件1>

1.5

其中Nd2为所述第二透镜的折射率。

2.根据权利要求1所述的透镜光学系统，满足以下条件2：<条件2>

25<(V2+V3)/2<45，

其中V2与

V3分别为所述第二透镜与所述第三透镜的阿贝数。

3.根据权利要求1所述的透镜光学系统，其中所述第一透镜到第五透镜中的至少一个为非球面透镜。

4.根据权利要求1所述的透镜光学系统，其中所述第一透镜到第五透镜中的至少一个的两个表面皆为非球面。

5.根据权利要求1所述的透镜光学系统，其中所述第六透镜的所述入射表面与所述出射表面中的至少一个从中心部分到边缘具有至少一个反曲点。

6.根据权利要求1所述的透镜光学系统，其中所述第六透镜的所述入射表面从中心部分到边缘具有至少两个反曲点。

7.根据权利要求1所述的透镜光学系统，其中所述第六透镜的所述入射表面的中心部分朝向所述物体凸出，并且朝向边缘凹入且接着凸出。

8.根据权利要求7所述的透镜光学系统，其中所述第六透镜的所述入射表面的中心部分朝向所述物体凸出，并且朝向边缘凹入、凸出且接着凹入。

9.根据权利要求1所述的透镜光学系统，进一步包括在所述第二透镜与所述第三透镜之间的光圈。

10.根据权利要求1所述的透镜光学系统，进一步包括在所述第六透镜与所述图像传感器之间的红外线阻挡单元。

11.根据权利要求1所述的透镜光学系统，其中所述第一透镜到第六透镜中的至少一个为塑料透镜。

12.一种透镜光学系统，其特征在于，包括第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜及第六透镜，所述第一透镜到所述第六透镜从物体起依序排列于所述物体与形成所述物体的图像的图像传感器之间，且光圈设置于所述第二透镜与所述第三透镜之间，其中所述第一透镜具有正屈光力、所述第二透镜具有正屈光力、所述第三透镜具有负屈光力、所述第四透镜具有正屈光力、所述第五透镜具有负屈光力，且所述第六透镜具有正屈光力，其中所述第一透镜为相对于所述图像传感器凹入的凹凸透镜，所述第二透镜为双凸透镜，

所述第三透镜为相对于所述图像传感器凹入的凹凸透镜，所述第四透镜为朝向所述图像传感器凸出的凹凸透镜，所述第五透镜为朝向所述图像传感器凸出的凹凸透镜，并且所述第六透镜为非球面透镜，并且

所述透镜光学系统满足以下条件1和条件2中的至少一个：以下条件1：

<条件1>

1.5

其中Nd2为所述第二透镜的折射率；以及<条件2>

25<(V2+V3)/2<45，

其中V2与V3分别为所述第二透镜与所述第三透镜的阿贝数。

说明书

摄影透镜光学系统

[0001] 相关申请案的交叉参考

[0002] 本发明主张2014年8月11日在韩国知识产权局申请的第10-2014-0103643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

[0003] 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

[0004] 使用例如电荷耦合装置(charge coupled device，CCD)或互补金属氧化物半导体(complementary metal oxide semiconductor，CMOS)等固态图像拾取装置的相机供应已普遍化。

[0005] 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也大幅度获得改善，并且因此相机具有高性能、小尺寸并且重量轻。

[0006] 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。

[0007] 因此，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已被开发。

发明内容

[0008] 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。

[0009] 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。

[0010] 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。

[0011] 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六透镜，所述第一到第六透镜沿着光行进路径依序排列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，所述第二透镜具有正屈光力，所述第三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，第四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，所述第五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，所述第六透镜具有正屈光力，其中所述第六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和2中的至少一个：

[0012] <条件1>

[0013] 1.5＜Nd2＜1.6，

[0014] 其中Nd2为所述第二透镜的折射率；以及

[0015] <条件2>

[0016] 25＜(V2+V3)/2＜45，

[0017] 其中V2与V3分别为所述第二透镜与所述第三透镜的阿贝数(Abbe’s Number)。

[0018] 所述第一透镜可为凹凸透镜。

[0019] 所述第一到第五透镜中的至少一个可为非球面透镜。

[0020] 所述第六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。

[0021] 所述第六透镜的入射表面可从中心部分到边缘具有至少两个反曲点。

[0022] 所述第六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。

[0023] 所述第六透镜的入射表面的中心部分可朝向所述物体凸出，并且可朝向所述边缘凹入、凸出且接着凹入。

[0024] 所述第一到第五透镜中的各个可为像差校正透镜。

[0025] 所述透镜光学系统可进一步包含在所述物体与所述图像传感器之间的光圈。

[0026] 所述光圈可设置于所述第二透镜与所述第三透镜之间。

[0027] 所述透镜光学系统可进一步包含在所述物体与所述图像传感器之间的红外线阻挡单元。

[0028] 所述红外线阻挡单元可设置于所述第六透镜与所述图像传感器之间。

[0029] 所述第一到第六透镜中的至少一个可为塑料透镜。

[0030] 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六透镜，所述第一到第六透镜从物体起依序排列于所述物体与形成所述物体的图像的图像传感器之间，其中所述第一到第六透镜分别具有正、正、负、正、负以及正屈光力，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：

[0031] 以下条件1：

[0032] <条件1>

[0033] 1.5＜Nd2＜1.6，

[0034] 其中Nd2为所述第二透镜的折射率；以及

[0035] <条件2>

[0036] 25＜(V2+V3)/2＜45，

[0037] 其中V2与V3分别为所述第二透镜与所述第三透镜的阿贝数。

[0038] 所述第一透镜可朝向所述物体凹入，所述第二透镜可为双凸透镜，所述第三透镜可为朝向所述物体凹入的凹凸透镜，所述第四透镜可为朝向所述图像传感器凸出的凹凸透镜，所述第五透镜可为朝向所述图像传感器凸出的凹凸透镜，并且所述第六透镜可为非球面透镜。

附图说明

[0039] 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：

[0040] 图1到图3示出根据示范性实施例的透镜光学系统的主要组件的排列的横截面图。

[0041] 图4A、图4B与图4C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。

[0042] 图5A、图5B与图5C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。

[0043] 图6A、图6B与图6C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。

[0044] 附图标记说明

[0045] 1*、3*、6*、8*、10*、12*：入射表面

[0046] 14*、15*：表面

[0047] 2*、4*、7*、9*、11*、13*：出射表面

[0048] BFL：后焦距

[0049] I：第一透镜

[0050] II：第二透镜

[0051] III：第三透镜

[0052] IMG：图像传感器

[0053] IV：第四透镜

[0054] OBJ：物体

[0055] S5*：光圈

[0056] TTL：总轨迹长度

[0057] V：第五透镜

[0058] VI：第六透镜

[0059] VII：红外线阻挡单元

具体实施方式

[0060] 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。

[0061] 图1到图3示出根据示范性实施例的透镜光学系统的主要组件的排列的横截面图。参考图1到图3，根据示范性实施例的透镜光学系统包含第一到第六透镜I到VI，所述第一到第六透镜从物体OBJ起依序排列于物体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凹入。

[0062] 第二透镜II可具有正(+)屈光力，并且可为双凸透镜，其中两个表面，即入射表面3*以及出射表面4*，皆凸出。

[0063] 第三透镜III可具有负(-)屈光力，并且第三透镜III的出射表面7*可相对于图像传感器IMG凹入。而且，第三透镜III的入射表面6*可朝向物体OBJ凸出。因此，第三透镜III可为朝向物体OBJ凸出的凹凸透镜。

[0064] 第四透镜IV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，第四透镜IV的入射表面8*以及出射表面9*两个皆可朝向图像传感器IMG凸出。

[0065] 第五透镜V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，第五透镜V的两个表面，即入射表面10*以及出射表面11*，皆可朝向图像传感器IMG凸出。第一到第五透镜I到V中的至少一个可为非球面透镜。换句话说，第一到第五透镜I到V中的至少一个的入射表面1*、3*、6*或8*或10*以及出射表面2*、4*、7*、9*或11*中的至少一个可为非球面。举例来说，第一到第五透镜I到V中的每一个的入射表面1*、3*、6*、8*或10*以及出射表面2*、4*、7*或9*或11*可皆为非球面。

[0066] 第六透镜VI可具有正(+)屈光力，并且第六透镜VI的入射表面12*以及出射表面13*中的至少一个可为非球面。举例来说，入射表面12*以及出射表面13*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。

[0067] 第六透镜VI的入射表面12*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12*可在第六透镜VI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。

[0068] 在整个第六透镜VI中，第六透镜VI的入射表面12*可从中心部分到边缘具有三个反曲点。在第六透镜VI的有效直径区域内，入射表面12*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，在整个第六透镜VI中，入射表面12*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。

[0069] 第六透镜VI的出射表面13*可从中心部分到边缘具有一个反曲点。因此，出射表面13*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，且第二到第六透镜II到VI可用作像差校正透镜。

[0070] 光圈S5以及红外线阻挡单元VII可进一步设置于物体OBJ与图像传感器IMG之间。光圈S5可设置于第二透镜II与第三透镜III之间。换句话说，光圈S5可邻近于第二透镜II的出射表面4*而安置。

[0071] 红外线阻挡单元VII可设置于第六透镜VI与图像传感器IMG之间。红外线阻挡单元VII可为红外线阻挡滤波器。光圈S5以及红外线阻挡单元VII的位置可变化。

[0072] 在图1到图3中，总轨迹长度(total track length，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(back focal length，BFL)表示从第六透镜VI的出射表面13*的中心到图像传感器IMG的距离。

[0073] 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和2中的至少一个。

[0074] <条件1>

[0075] 1.5＜Nd2＜1.6

[0076] 此处，Nd2表示第二透镜的折射率。

[0077] 条件1将第二透镜的折射率限制于某一范围，且在满足条件1时，低价格塑料可用作透镜材料，并且可容易地调整像差。

[0078] <条件2>

[0079] 25＜(V2+V3)/2＜45

[0080] 此处，V2与V3分别表示第二透镜与第三透镜的阿贝数。

[0081] 在满足条件2时，可容易地校正像差。

[0082] 根据图1到图3的透镜光学系统(下文中，也分别称为EMB1到EMB3)，表1展示条件1和2的值。

[0083] [表1]

[0084]  Nd2 条件1 V2 V3 条件2
EMB1 1.546 1.546 56.072 22.433 39.253
EMB2 1.546 1.546 56.072 22.433 39.253
EMB3 1.546 1.546 56.072 22.433 39.253

[0085] 如表1中所示，EMB1到EMB3全部满足条件1和2。

[0086] 在根据示范性实施例的具有以上结构的透镜光学系统中，第一到第六透镜I到VI可由塑料形成(考虑到其形状和尺寸)。换句话说，第一到第六透镜I到VI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，因为第一到第六透镜I到VI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，第一到第六透镜I到VI的材料不限于塑料。视情况需要，第一到第六透镜I到VI中的至少一个可由玻璃形成。

[0087] 现将参考透镜数据和附图详细地描述EMB1到EMB3。

[0088] 以下表2到表4展示形成图1到图3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。

[0089] [表2]

[0090]

[0091] 在表2中，R表示曲率半径，T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。

[0092] [表3]

[0093]

[0094]

[0095] 在表3中，R表示曲率半径，T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。

[0096] [表4]

[0097]

[0098] 在表4中，R表示曲率半径，T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。

[0099] 图1到图3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3。

[0100] [条件3]

[0101]

[0102] 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。

[0103] [表5]

[0104]S K A B C D E
1* -0.5484 -0.0070 0.0179 -0.0899 0.1677 -0.1856
2* -1.9967 -0.0418 -0.0160 -0.0110 0.0704 -0.0956
3* 0.8544 -0.0429 0.0110 -0.1015 0.3245 -0.4446
4* 0.0000 0.0087 -0.0026 0.0716 -0.4118 0.7812
6* 39.5080 -0.0578 0.1039 -0.2362 0.2571 -0.1589
7* -6.2316 0.0283 0.0552 -0.0370 -0.0237 0.1007
8* -48.5888 -0.0802 -0.0162 0.1229 -0.1849 0.1451
9* 0.0000 -0.0179 -0.0607 0.1197 -0.1135 0.0700
10* -116.2430 0.0166 -0.1033 0.0622 -0.0226 0.0044
11* 288.0380 0.0101 -0.0499 0.0251 -0.0078 0.0015
12* -9.8640 -0.1018 0.0414 -0.0148 0.0040 -0.0006
13* -6.3159 -0.0634 0.0214 -0.0062 0.0012 -0.0002

[0105] 以上表5展示图1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5展示表2的入射表面1*、3*、6*、8*、10*和12*以及出射表面2*、4*、7*、9*、11*和13*的非球面系数。

[0106] [表6]

[0107]S K A B C D E
1 -0.5772 -0.0074 0.0165 -0.0898 0.1680 -0.1858
2 -1.5244 -0.0390 -0.0129 -0.0090 0.0695 -0.0980
3 1.0462 -0.0405 0.0148 -0.0933 0.3248 -0.4466
4 0.0000 0.0093 -0.0009 0.0744 -0.4091 0.7766
6 43.3452 -0.0504 0.1024 -0.2372 0.2576 -0.1594
7 -5.8787 0.0325 0.0560 -0.0450 -0.0194 0.0986
8 -53.5156 -0.0759 -0.0163 0.1230 -0.1867 0.1423
9 0.0000 -0.0269 -0.0527 0.1197 -0.1147 0.0693
10 -71.3497 0.0115 -0.0885 0.0574 -0.0219 0.0048
11 5.1689 0.0216 -0.0488 0.0251 -0.0079 0.0015

[0108]12 -9.4152 -0.1003 0.0413 -0.0148 0.0040 -0.0006
13 -5.9828 -0.0595 0.0210 -0.0062 0.0012 -0.0002

[0109] 以上表6以及以下表7展示图2和图3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和表7展示表3和表4的入射表面1*、3*、6*、8*、10*和12*以及出射表面2*、4*、7*、9*、11*和13*的非球面系数。

[0110] [表7]

[0111]S K A B C D E
1 -0.5841 -0.0077 0.0171 -0.0893 0.1689 -0.1850
2 -1.5614 -0.0392 -0.0124 -0.0089 0.0685 -0.0988
3 1.0368 -0.0402 0.0134 -0.1013 0.3245 -0.4456
4 0.0000 0.0102 0.0030 0.0796 -0.4063 0.7795
6 43.5492 -0.0488 0.1034 -0.2358 0.2612 -0.1642
7 -5.7032 0.0322 0.0526 -0.0468 -0.0205 0.0917
8 -62.6283 -0.0703 -0.0079 0.1250 -0.1888 0.1415
9 0.0000 -0.0294 -0.0512 0.1196 -0.1150 0.0694
10 -62.6658 0.0106 -0.0838 0.0568 -0.0220 0.0048
11 2.8427 0.0221 -0.0485 0.0254 -0.0079 0.0015
12 -4.3229 -0.1041 0.0413 -0.0148 0.0040 -0.0006
13 -4.4733 -0.0622 0.0210 -0.0062 0.0012 -0.0002

[0112] 图4A、图4B与图4C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。

[0113] 图4A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4B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650.0000nm、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
555.0000nm。相同波长用于获得图5A、图5B与图5C与图6A、图6B与图6C中所示的值。

[0114] 图5A、图5B与图5C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。

[0115] 图6A、图6B与图6C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。

[0116] 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到第六透镜I到VI，所述第一到第六透镜I到VI从物体OBJ到图像传感器IMG依序排列并且分别具有正、正、负、正、负以及正屈光力，并且满足以上条件1和2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。

[0117] 详细地说，在第六透镜VI的入射表面12*与出射表面13*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12*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，第六透镜VI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)。

[0118] 而且，在第一到第六透镜I到VI由塑料形成并且第一到第六透镜I到VI的两个表面(入射表面1*、3*、6*、8*、10*和12*以及出射表面2*、4*、7*、9*、11*和13*)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。

[0119] 应理解，本文中所描述的示范性实施例应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VII而用作滤波器。虽然已参考附图描述一或多个示范性实施例，但所属领域的一般技术人员应理解，可在不脱离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对实施例在形式和细节上进行各种改变。