專(zhuān)利名稱(chēng)：成像光學(xué)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及成像光學(xué)系統(tǒng)，更具體地說(shuō)，涉及安裝在移動(dòng)通信終端和個(gè)人數(shù)字助 理(PDA)中的或用在監(jiān)控照相機(jī)和數(shù)字照相機(jī)中的成像光學(xué)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，關(guān)于圖像拾取系統(tǒng)，在用于電信終端、數(shù)碼相機(jī)(DSC)、攝像機(jī)和連接到個(gè) 人計(jì)算機(jī)作為成像設(shè)備的個(gè)人計(jì)算機(jī)(PC)照相機(jī)的照相機(jī)模塊上進(jìn)行了研究。這里，圖像 形成透鏡系統(tǒng)是在獲得圖像的過(guò)程中這種圖像拾取系統(tǒng)的最重要部件。透鏡系統(tǒng)需要在分辨率和圖像質(zhì)量方面實(shí)現(xiàn)高性能，由此使透鏡結(jié)構(gòu)復(fù)雜化。然 而，這種結(jié)構(gòu)和光學(xué)復(fù)雜度導(dǎo)致尺寸上的增加，使得難以實(shí)現(xiàn)透鏡系統(tǒng)的小型和薄。例如，照相機(jī)模塊當(dāng)然應(yīng)當(dāng)小型化以便更高效地安裝在移動(dòng)電話中。同時(shí)，用在照 相機(jī)模塊中的圖像傳感器，諸如電荷耦合器件(CCD)或互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CM0Q具有 越來(lái)越高的分辨率，同時(shí)像素大小減小。包括在照相機(jī)模塊中的透鏡系統(tǒng)需要在尺寸上越 來(lái)越小且更薄，同時(shí)獲得高分辨率和優(yōu)良光學(xué)性能。在使用300萬(wàn)像素圖像傳感器(C⑶或CMOS)的情況下，可以僅排列三片或更少片 透鏡來(lái)滿足光學(xué)性能和小型化。然而，在將三片或更少片透鏡應(yīng)用于500萬(wàn)或更高像素圖 像傳感器(CCD或CMOQ的情況下，每一透鏡應(yīng)當(dāng)增加折射光焦度，并且相應(yīng)地，這導(dǎo)致難以 加工。因?yàn)檫@個(gè)原因，難以同時(shí)滿足高性能和小型化的需求。此外，即使采用四片或更多片 透鏡，如果那些透鏡由球面透鏡形成，則光學(xué)系統(tǒng)的總長(zhǎng)度增加，并且相應(yīng)地，不能確保小 型化。因此，需求一種能超小型化，還能實(shí)現(xiàn)高性能光學(xué)能力的用于照相機(jī)模塊的透鏡 系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)方面提供一種成像光學(xué)系統(tǒng)，具有僅四片透鏡，能實(shí)現(xiàn)高分辨率和 超小型化，以及優(yōu)良的光學(xué)能力。本發(fā)明的一個(gè)方面還通過(guò)使用至少三片或更多片塑料透鏡，提供具有以低生產(chǎn)成 本大規(guī)模生產(chǎn)的潛力的超小型化和更輕的成像光學(xué)系統(tǒng)。本發(fā)明的一個(gè)方面還提供適用于5百萬(wàn)或更高像素照相機(jī)模塊的成像光學(xué)系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明的方面，提供一種成像光學(xué)系統(tǒng)，在像平面前從物側(cè)開(kāi)始順序地包括 具有正折射光焦度和兩個(gè)凸面的第一透鏡；具有負(fù)折射光焦度和兩個(gè)凹面的第二透鏡；具 有正折射光焦度和彎月形狀的第三透鏡；以及具有凹物側(cè)面的第四透鏡。
第四透鏡可以具有滿足下述條件1的形狀10 < |R8/F| < 50 條件 1其中，R8是第四透鏡的物側(cè)面的曲率半徑，以及F是成像光學(xué)系統(tǒng)的總焦距。第一、第二和第四透鏡可以具有分別滿足下述條件2，3和4的折射光焦度0. 4 < fl/F <0.8條件 20. 6 < |f2/F| < 1. 2 條件 30. 4 < |f4/F| < 0. 8 條件 4其中，F(xiàn)是成像光學(xué)系統(tǒng)的總焦距，以及fl，f2和f4分別是第一、第二和第四透鏡 的焦距。第一至第四透鏡可以由塑料制成。此外，第一至第四透鏡可以是非球面透鏡。該 成像光學(xué)系統(tǒng)可以進(jìn)一步包括位于第一透鏡的物側(cè)面前的孔徑光闌。


從結(jié)合附圖的下面詳細(xì)描述，將更清楚地理解本發(fā)明的上述和其他方面、特征和 其他優(yōu)點(diǎn)，其中圖1是示例說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的成像光學(xué)系統(tǒng)的透鏡結(jié)構(gòu)視圖；圖2是示例說(shuō)明圖1中所示的第一實(shí)施例的調(diào)制傳遞函數(shù)(MTF)特性的曲線圖；圖3是示例說(shuō)明圖1中所示的第一實(shí)施例的像差圖，其中，A表示球面像差，B表示 像散以及C表示畸變；圖4是示例說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的成像光學(xué)系統(tǒng)的透鏡結(jié)構(gòu)視圖；圖5是示例說(shuō)明圖4中所示的第二實(shí)施例的MTF特性的曲線圖；圖6是示例說(shuō)明圖4中所示的第二實(shí)施例的像差圖，其中，A表示球面像差，B表示 像散以及C表示畸變；圖7是示例說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的成像光學(xué)系統(tǒng)的透鏡結(jié)構(gòu)視圖；圖8是示例說(shuō)明圖7中所示的第三實(shí)施例的MTF特性的曲線 圖9是示例說(shuō)明圖7中所示的第三實(shí)施例的像差圖，其中，A表示球面像差，B表示 像散以及C表示畸變；圖10是示例說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施例的成像光學(xué)系統(tǒng)的透鏡結(jié)構(gòu)視圖；圖11是示例說(shuō)明圖10中所示的第四實(shí)施例的MTF特性的曲線圖；以及圖12是示例說(shuō)明圖10中所示的第四實(shí)施例的像差圖，其中，A表示球面像差，B表 示像散以及C表示畸變。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在，將參考附圖，詳細(xì)地描述本發(fā)明的示例性實(shí)施例。然而，本發(fā)明可以以許多 不同的形式具體化，并且不應(yīng)當(dāng)解釋為被限制到在此所述的實(shí)施例。相反，提供這些實(shí)施 例，以便該公開(kāi)內(nèi)容將是全面和完整的，以及將完全地將本發(fā)明的范圍傳達(dá)給本領(lǐng)域的技 術(shù)人員。在圖中，為清楚起見(jiàn)，可以放大形狀和尺寸。圖1是示例說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的成像光學(xué)系統(tǒng)的透鏡結(jié)構(gòu)視圖。在下 述的透鏡結(jié)構(gòu)視圖中，為清楚起見(jiàn)，可以放大透鏡的厚度、大小和形狀。特別地，透鏡結(jié)構(gòu)視圖中所示的球面和非球面的形狀將僅是示例性的，并且不應(yīng)當(dāng)解釋為被限制于此。如圖1所示，根據(jù)本實(shí)施例的成像光學(xué)系統(tǒng)包括第一、第二、第三和第四透鏡Li、 L2、L3和L4。第一透鏡Ll具有正折射光焦度以及兩個(gè)凸折射面2和3。第二透鏡L2具有 負(fù)折射光焦度以及兩個(gè)凹折射面4和5。第三透鏡L3具有正折射光焦度以及彎月形狀。第 四透鏡L4具有凹物側(cè)折射面8。該成像光學(xué)系統(tǒng)可以進(jìn)一步包括位于第一透鏡Ll的物側(cè) 面前的孔徑光闌S。根據(jù)該實(shí)施例，第一至第四透鏡Ll至L4可以由塑料制成并由非球面透鏡形成。 由于由塑料制成的透鏡通過(guò)注塑制造，所以，即使透鏡具有小的曲率半徑或外徑，也能易于 以低成本大規(guī)模生產(chǎn)。此外，由于調(diào)整降低擠壓溫度，所以防止了模子磨損以及降低了調(diào)換 和修補(bǔ)的數(shù)目，以及維護(hù)量，由此與由需要研磨過(guò)程的玻璃制成的透鏡相比，促進(jìn)了成本降 低。這里，通過(guò)將塑料用作基本材料，為防止反射或提高表面硬度，由塑料制成的透鏡 可以包括經(jīng)受表面涂覆的透鏡。此外，為限制根據(jù)溫度改變而導(dǎo)致的塑料透鏡的折射率改 變，塑料可以混合無(wú)機(jī)顆粒。同時(shí)，在第四透鏡L4和像平面IP之間，提供濾光器0F，諸如紅外濾光器、蓋玻片等寸。此外，像平面IP是諸如電荷耦合器件(CXD)或互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)的 圖像傳感器的圖像形成面。在本實(shí)施例的成像光學(xué)系統(tǒng)中，孔徑光闌S位于第一透鏡Ll的物側(cè)表面前。而且， 光學(xué)系統(tǒng)的透鏡具有如此分布的折射光焦度，即，透鏡從物側(cè)開(kāi)始順序地具有正、負(fù)和正折 射光焦度。這種折射光焦度的分布使得成像光學(xué)系統(tǒng)在場(chǎng)曲率特性方面優(yōu)良。此外，這四 片透鏡被構(gòu)造成具有非球面，由此增強(qiáng)分辨率，同時(shí)降低畸變和球面像差。這產(chǎn)生了光學(xué)特 性優(yōu)良的小型光學(xué)系統(tǒng)。另外，在第一透鏡Ll的物側(cè)面前提供孔徑光闌S，由此限制位于孔徑光闌后的透 鏡的有效孔徑。此外，出射光瞳可遠(yuǎn)離最后一個(gè)像側(cè)面，朝向物側(cè)。這降低了光發(fā)射角以及 有利地縮短了光學(xué)系統(tǒng)的總長(zhǎng)度。通過(guò)該整體結(jié)構(gòu)，在下文中，將檢查下述條件1至4的操作效果。10 < |R8/F| < 50 條件 1其中，R8是第四透鏡L4的物側(cè)面8的折射率，以及F是光學(xué)系統(tǒng)的總焦距。條件1決定第四透鏡L4的物側(cè)折射面8的曲率半徑R8與光學(xué)系統(tǒng)的總焦距F的 比率。即，條件1規(guī)定第四透鏡L4的形狀。與條件1的下限和上限的偏差?lèi)夯鈱W(xué)系統(tǒng)的遠(yuǎn)心特性和畸變特性。0. 4 < fl/F < 0. 8 條件 2其中，fl是第一透鏡Ll的焦距，以及F是光學(xué)系統(tǒng)的總焦距。條件2決定第一透鏡Ll的焦距fl和光學(xué)系統(tǒng)的總焦距F之間的比率。S卩，條件 2規(guī)定第一透鏡Ll的折射光焦度。與條件2的下限的偏差增加第一透鏡Ll的折射光焦度，由此使得難以校正球面像 差。與條件2的上限的偏差增加色差。0. 6 < I f2/F I <1.2 條件 35
其中，f2是第二透鏡L2的焦距，以及F是光學(xué)系統(tǒng)的總焦距。條件3決定第二透鏡L2的焦距f2和光學(xué)系統(tǒng)的總焦距F之間的比率。即，條件 3規(guī)定第二透鏡L2的折射光焦度。與條件2類(lèi)似，與條件3的下限的偏差增加第二透鏡L2的折射光焦度，由此使得 難以校正球面像差。與條件3的上限的偏差增加色差，導(dǎo)致難以校正軸向色差。0. 4 < I f4/F I < 0. 8 條件 4其中，f4是第四透鏡L4的焦距，以及F是光學(xué)系統(tǒng)的總焦距。條件4規(guī)定第四透鏡L4的焦距f4和光學(xué)系統(tǒng)的總焦距F之間的比率。即，條件 4規(guī)定第四透鏡L4的折射光焦度。與條件4的下限的偏差?lèi)夯h(yuǎn)心特性，由此使得難以校正畸變。與條件4的上限 的偏差減小第四透鏡L4的折射光焦度，由此不能確保光學(xué)系統(tǒng)的小型化。接著，將通過(guò)具體的數(shù)值，更詳細(xì)地檢驗(yàn)本發(fā)明。如上所述，在下述第一至第四實(shí)施例中，成像光學(xué)系統(tǒng)包括具有正折射光焦度和 兩個(gè)凸面的第一透鏡Li、具有負(fù)折射光焦度和兩個(gè)凹面的第二透鏡L2、具有正折射光焦度 和彎月形狀的第三透鏡L3，以及具有凹物側(cè)面的第四透鏡L4，以及在第一透鏡Ll的物側(cè)面 前提供孔徑光闌S。此外，可以在第四透鏡L4和像平面IP之間提供濾光器0F，諸如紅外濾 光器、蓋玻片等等。其中，像平面IP是諸如CCD或CMOS的圖像傳感器的圖像形成面。同時(shí)，從下述等式1獲得用在這里的每一實(shí)施例中的非球面系數(shù)，并且用在二次 曲線常數(shù)K以及非球面系數(shù)A、B、C、D、E和F中的‘ 和E后的數(shù)字”表示10的乘方。例 如，E+01和E-02分別表示IO1禾口 1(Γ2。, ,, , Wy4MAcr8H^r1 Vgr12W14+…等式 ιι+ν i-(i+x>c r其中，ζ是沿著光軸的與透鏡的頂點(diǎn)的距離，Υ是在垂直于光軸的方向上的距離，c 是在透鏡的頂點(diǎn)處的曲率半徑的倒數(shù)，K是二次曲線常數(shù)，以及Α、B、C、D、Ε、F是非球面系數(shù)。此外，在每一實(shí)施例的MTF曲線圖中，MTF(調(diào)制傳遞函數(shù))由單位為“周期每毫米” 的空間頻率而定，以及通過(guò)光的最大強(qiáng)度(Max)和最小強(qiáng)度(Min)之間的下述等式2定義。γ π ,卯” Max-Min _ ^MTF=-等式 2Max+MinS卩，MTF當(dāng)為1時(shí)最理想，而更小的MTF惡化分辨率。第一實(shí)施例下表1表示根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的成像光學(xué)系統(tǒng)的數(shù)值。圖1是示例說(shuō)明根 據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的成像光學(xué)系統(tǒng)的透鏡結(jié)構(gòu)視圖，以及圖2是表1和圖1中所示的 成像光學(xué)系統(tǒng)的MTF曲線圖。圖3A至3C表示表1和圖1中所示的成像光學(xué)系統(tǒng)的像差。在第一實(shí)施例中，從第一透鏡Ll的物側(cè)面2到像平面12的總長(zhǎng)度TL為4. 45mm, 并且光學(xué)系統(tǒng)的總焦距F為3. 790mm。表權(quán)利要求
1.一種成像光學(xué)系統(tǒng)，在像平面前從物側(cè)開(kāi)始順序地包括 具有正折射光焦度和兩個(gè)凸面的第一透鏡；具有負(fù)折射光焦度和兩個(gè)凹面的第二透鏡； 具有正折射光焦度和彎月形狀的第三透鏡；以及 具有凹物側(cè)面的第四透鏡。
2.如權(quán)利要求1所述的成像光學(xué)系統(tǒng)，其中，所述第四透鏡具有滿足下述條件1的形狀10 < |R8/F| < 50 條件 1其中，R8是所述第四透鏡的所述物側(cè)面的曲率半徑，并且F是所述成像光學(xué)系統(tǒng)的總焦距。
3.如權(quán)利要求1或2所述的成像光學(xué)系統(tǒng)，其中，所述第一透鏡具有滿足下述條件2的 折射光焦度0. 4 < fl/F < 0. 8 條件 2其中，Π是所述第一透鏡的焦距，并且F是所述成像光學(xué)系統(tǒng)的總焦距。
4.如權(quán)利要求1或2所述的成像光學(xué)系統(tǒng)，其中，所述第二透鏡具有滿足下述條件3的 折射光焦度0. 6 < f2/F < 1. 2 條件 3其中，f2是所述第二透鏡的焦距，并且F是所述成像光學(xué)系統(tǒng)的總焦距。
5.如權(quán)利要求1或2所述的成像光學(xué)系統(tǒng)，其中，所述第四透鏡具有滿足下述條件4的 折射光焦度0. 4 < I f4/F I <0.8 條件 4其中，f4是所述第四透鏡的焦距，并且F是所述成像光學(xué)系統(tǒng)的總焦距。
6.如權(quán)利要求1或2所述的成像光學(xué)系統(tǒng)，其中，所述第一至第四透鏡由塑料制成。
7.如權(quán)利要求1或2所述的成像光學(xué)系統(tǒng)，其中，所述第一至第四透鏡是非球面透鏡。
8.如權(quán)利要求1所述的成像光學(xué)系統(tǒng)，進(jìn)一步包括位于所述第一透鏡的物側(cè)面前的孔 徑光闌。
全文摘要
提供一種安裝在移動(dòng)通信終端和個(gè)人數(shù)字助理(PDA)中或用在監(jiān)控照相機(jī)和數(shù)字照相機(jī)中的成像光學(xué)系統(tǒng)。該成像光學(xué)系統(tǒng)在像平面前從物側(cè)開(kāi)始順序地包括具有正折射光焦度和兩個(gè)凸面的第一透鏡；具有負(fù)折射光焦度和兩個(gè)凹面的第二透鏡；具有正折射光焦度和彎月形狀的第三透鏡；具有凹物側(cè)面的第四透鏡。第四透鏡具有滿足下述條件1的形狀10＜|R8/F|＜50條件1其中，R8是第四透鏡的物側(cè)面的曲率半徑，并且F是成像光學(xué)系統(tǒng)的總焦距。
文檔編號(hào)G02B13/00GK102053343SQ201010290549
公開(kāi)日2011年5月11日 申請(qǐng)日期2010年9月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月2日
發(fā)明者樸一容 申請(qǐng)人:三星電機(jī)株式會(huì)社