CN111239967A

CN111239967A - 光学系统、摄像模组、电子装置及汽车

Info

Publication number: CN111239967A
Application number: CN202010108618.5A
Authority: CN
Inventors: 蔡雄宇; 兰宾利; 周芮
Original assignee: Tianjin OFilm Opto Electronics Co Ltd
Current assignee: Tianjin OFilm Opto Electronics Co Ltd
Priority date: 2020-02-21
Filing date: 2020-02-21
Publication date: 2020-06-05

Abstract

本发明涉及一种光学系统、摄像模组、电子装置及汽车。光学系统由物侧至像侧依次包括具有负屈折力的第一透镜，第一透镜的像侧面为凹面；具有屈折力的第二透镜，第二透镜的物侧面和像侧面均为凸面；具有负屈折力的第三透镜；具有正屈折力的第四透镜；具有正屈折力的第五透镜；设置于第三透镜的物侧的光阑；光学系统满足关系：‑10＜f34/f＜0；f34为第三透镜和第四透镜的组合焦距，f为光学系统的焦距。第三透镜为系统提供负屈折力，第四透镜为系统提供正屈折力，从而有利于相互校正像差。满足上述关系时有利于提升光学系统的解像能力，使系统拥有高像素特性。

Description

光学系统、摄像模组、电子装置及汽车

技术领域

本发明涉及光学成像领域，特别是涉及一种光学系统、摄像模组、电子装置及汽车。

背景技术

随着车载行业的发展，前视、ADAS(Advanced Driver Assistant System，高级驾驶辅助系统)、行车记录仪、倒车影像等车载用摄像头的技术要求越来越高。前视摄像头为装在车前方的车载摄像头，可作为高级驾驶员辅助系统中的摄像头系统分析视频内容，提供车道偏离警告(LDW)、自动车道保持辅助(LKA)、远光灯/近光灯控制和交通标志识别(TSR)；用在停车入位时开启，可以很直观的看到车前面的障碍物使得停车入位更方便；实现汽车在通过特殊地方(如路障，停车场等)时随时打开前视摄像头，对驾驶环境作出判断，并反馈汽车中央系统作出正确的指令避免驾驶事故的发生。但现有的前视摄像镜头的分辨率较低，难以实时准确地提供优良的拍摄细节以为车辆做出及时的预警。

发明内容

基于此，有必要针对如何提高系统的成像质量的问题，提供一种光学系统、摄像模组、电子装置及汽车。

一种光学系统，由物侧至像侧依次包括：

具有负屈折力的第一透镜，所述第一透镜的像侧面为凹面；

具有屈折力的第二透镜，所述第二透镜的物侧面和像侧面均为凸面；

具有负屈折力的第三透镜；

具有正屈折力的第四透镜；

具有正屈折力的第五透镜；

所述光学系统还包括光阑，所述光阑设置于所述第三透镜的物侧；

所述光学系统满足以下关系：

-10＜f34/f＜0；

其中，f34为所述第三透镜和所述第四透镜的组合焦距，f为所述光学系统的焦距。

以上，通过对所述第一透镜的屈折力和面型设置，有利于使大角度入射的光束也能聚焦至系统的成像面，从而实现稳定成像。所述第二透镜的面型设计有利于修正部分由所述第一透镜产生的像差，使镜头具有较高的分辨率。所述第三透镜具有负屈折力，有利于扩散光瞳射出光束的光束宽度，降低镜头的主光线入射角，从而进一步提高画面亮度和成像清晰度。所述第五透镜具有正屈折力，有利于调控主光线对的射出角度，进而可以减小光束入射至感光芯片的角度，提升感光元件的感光性能，提高镜头的成像分辨率。同时，满足上述关系的所述第三透镜和所述第四透镜整体为系统提供负屈折力，从而可扩宽由物方入射的携带被摄物信息的光束，并使光束充分传递至系统的成像面，以此有利于校正系统像差，提升所述光学系统的解像能力，使系统拥有高像素特性。当超过关系式上限时，不利于校正光阑前后光束折转而产生的光程差；当低于关系式下限时，所述第三透镜与所述第四透镜的整体屈折力强度不够，从而出现像差欠校正的现象。

在其中一个实施例中，所述光学系统满足以下关系：

-3＜f1/f＜0；

其中，f1为所述第一透镜的焦距。所述第一透镜为系统提供负屈折力，且当满足上述关系时，所述光学系统具有广视角、低敏感度以及小型化的特性。

在其中一个实施例中，所述光学系统满足以下关系：

0＜f5/f＜3.5；

其中，f5为所述第五透镜的焦距。满足上述关系时，有利于在所述光学系统的像侧端配置足够的正屈折力，从而缩小光束射出透镜组时的角度，降低主光线入射至系统成像面的角度，同时也可校正所述第五透镜的物方各透镜用于折转光束所产生的像差，从而有利于提高感光元件的感光性能，提高成像质量。

在其中一个实施例中，所述光学系统满足以下关系：

0.3≤(D12-D23)/CT2＜1.3；

其中，D12为所述第一透镜的像侧面至所述第二透镜的物侧面于光轴上的距离，D23为所述第二透镜的像侧面至所述第三透镜的物侧面于光轴上的距离，CT2为所述第二透镜于光轴上的厚度。满足上述关系时，所述第二透镜于系统中所设置的空间位置能够得到合理配置，从而可实现在获得理想焦距的同时，还能校正系统的像差，使所述光学系统具有良好的成像质量。

在其中一个实施例中，所述光学系统满足以下关系：

0.62＜(CT4+CT5)/f＜1.02；

其中，CT4为所述第四透镜于光轴上的厚度，CT5为所述第五透镜于光轴上的厚度。满足上述关系时，可合理控制所述第四透镜和所述第五透镜的中心厚度，有利于校正像面弯曲，提升系统的解像力；同时，也有利于使系统的结构更为紧凑，满足小型化的设计要求。

在其中一个实施例中，所述光学系统满足以下关系：

TTL/D35≤4.0；

其中，TTL为所述第一透镜的物侧面至所述光学系统的成像面于光轴上的距离，D35为所述第三透镜的物侧面至所述第五透镜的像侧面于光轴上的距离。在具有同等TTL的情况下，若D35的数值过小，则所述第一透镜与所述第二透镜之间的剩余空间过大，不利于系统的组装稳定性，且会降低生产良率。满足上述关系时，可合理控制所述第三透镜、所述第四透镜、所述第五透镜的厚度及相互之间的空气间隔，有利于提升系统的组装稳定性，降低组装敏感度；同时，也有利于使系统的结构更为紧凑，以满足小型化的设计要求。

在其中一个实施例中，所述光学系统满足以下关系：

0.1＜|RS6+RS7|/|RS6-RS7|＜0.6；

其中，RS6为所述第三透镜的物侧面于光轴处的曲率半径，RS7为所述第三透镜的像侧面于光轴处的曲率半径。当所述第三透镜满足上述关系时，所述第三透镜的物侧面和像侧面的弯曲程度能够得到合理配置，从而可扩宽通过所述光阑的光束的宽度，并有利于校正系统的球面像差与像面弯曲。而超过关系式上限时，系统对球面像差和像面弯曲的校正不足，很难得到良好的图像；而低于关系式下限时，则会导致系统的后截距过长，从而使系统的总长过长，不利于系统的小型化设计。

在其中一个实施例中，所述光学系统满足以下关系：

|RS8/f4|＞5.0；

其中，RS8为所述第四透镜的物侧面于光轴处的曲率半径，f4为所述第四透镜的焦距。满足上述关系时，系统在能够有效校正像差的同时，还有利于降低透镜的组装敏感度，减小加工难度，从而提升生产良率，并降低生产成本。

在其中一个实施例中，所述第四透镜的物侧面为平面。当所述第四透镜的物侧面为平面时，可将透镜的组装敏感度降到最低，对减小加工难度、提升生产良率、降低生产成本具有更明显的效果。

在其中一个实施例中，所述光学系统满足以下关系：

0.15＜Tan[(1/2)FOV]/I＜0.30；

其中，FOV为所述光学系统于对角线方向的最大视场角，I为所述光学系统于成像面上有效成像区域的对角线长度的一半。满足上述关系时，可使系统具有高像素特性，并能够对拍摄焦距与畸变进行合理控制以获得优良的广角拍照效果。

在其中一个实施例中，所述光学系统满足以下关系：

f/EPD≤2.4；

其中，EPD为所述光学系统的入瞳直径。满足上述关系时，所述光学系统拥有较大的入瞳，有利于提高像质。

在其中一个实施例中，所述光学系统中至少一个透镜的物侧面为非球面；及/或

所述光学系统中至少一个透镜的像侧面为非球面。通过将透镜的物侧面及/或像侧面设计为非球面，有利于修正系统的像差，解决视界歪曲等问题，同时也能够使透镜更轻、更薄、更平。

在其中一个实施例中，所述光学系统中至少一个透镜的物侧面为球面；及/或

所述光学系统中至少一个透镜的像侧面为球面。通过将透镜的物侧面及/或像侧面设计为球面，有利于降低加工难度，提升生产良率，并降低制备成本。

在其中一个实施例中，所述光学系统包括红外滤光片，所述红外滤光片设置于所述第一透镜的物侧、所述第一透镜与所述第五透镜之间或所述第五透镜的像侧；或者

所述光学系统包括红外滤光膜，所述红外滤光膜设置于所述光学系统的其中一个透镜的物侧面或像侧面。所述红外滤光片和所述红外滤光膜用于滤除红外光，避免红外光对系统成像造成干扰而产生伪色或波纹的现象，同时还可以提高有效分辨率和色彩还原性。

一种摄像模组，包括感光元件及上述任意一项所述的光学系统，所述感光元件设置于所述光学系统的像侧。通过采用上述光学系统，所述摄像模组能够获得成像质量优良的拍摄画面。

一种电子装置，包括壳体及上述的摄像模组，所述摄像模组设置于所述壳体。通过采用上述摄像模组，所述电子装置能够获得成像质量优良的拍摄画面。

一种汽车，包括车体及上述的电子装置，所述电子装置设置于所述车体。所述电子装置能够提供成像质量优良的拍摄画面，从而能够为所述汽车做出及时的预警，提高驾驶安全性。

附图说明

图1为本申请第一实施例提供的光学系统的示意图；

图2为第一实施例中光学系统的纵向球差图(mm)、像散图(mm)和畸变图(％)；

图3为本申请第二实施例提供的光学系统的示意图；

图4为第二实施例中光学系统的纵向球差图(mm)、像散图(mm)和畸变图(％)；

图5为本申请第三实施例提供的光学系统的示意图；

图6为第三实施例中光学系统的纵向球差图(mm)、像散图(mm)和畸变图(％)；

图7为本申请第四实施例提供的光学系统的示意图；

图8为第四实施例中光学系统的纵向球差图(mm)、像散图(mm)和畸变图(％)；

图9为本申请第五实施例提供的光学系统的示意图；

图10为第五实施例中光学系统的纵向球差图(mm)、像散图(mm)和畸变图(％)；

图11为本申请第六实施例提供的光学系统的示意图；

图12为第六实施例中光学系统的纵向球差图(mm)、像散图(mm)和畸变图(％)；

图13为本申请一实施例提供的摄像模组的示意图；

图14为本申请一实施例提供的电子装置的示意图；

图15为本申请另一实施例提供的电子装置的示意图；

图16为本申请一实施例提供的汽车的示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的首选实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使本发明的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个原件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个原件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。相反，当元件被称作“直接在”另一原件“上”时，不存在中间元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

随着车载行业的发展，前视、ADAS(Advanced Driver Assistant System，高级驾驶辅助系统)、行车记录仪、倒车影像等车载用摄像头的技术要求越来越高。前视摄像头为装在车前方的车载摄像头，可作为高级驾驶员辅助系统中的摄像头系统分析视频内容，提供车道偏离警告(LDW)、自动车道保持辅助(LKA)、远光灯/近光灯控制和交通标志识别(TSR)；用在停车入位时开启，可以很直观的看到车前面的障碍物使得停车入位更方便；实现汽车在通过特殊地方(如路障，停车场等)时随时打开前视摄像头，对驾驶环境作出判断，并反馈汽车中央系统作出正确的指令避免驾驶事故的发生。但现有的前视摄像镜头的分辨率较低，难以实时准确地提供优良的拍摄细节以为车辆做出及时的预警。为此，本申请的一些实施例提供一种光学系统、摄像模组、电子装置及汽车以解决上述问题。

参考图1，在本申请的一些实施例中，光学系统10由物侧至像侧依次包括第一透镜L1、第二透镜L2、光阑STO、第三透镜L3、第四透镜L4、第五透镜L5。其中，第一透镜L1具有负屈折力，第二透镜L2具有正屈折力，第三透镜L3具有负屈折力、第四透镜L4具有正屈折力，第五透镜L5具有正屈折力。第一透镜L1至第五透镜L5分别只含有一个透镜，且光学系统10中各透镜与光阑STO同轴设置，即各透镜的光轴与光阑STO的中心均位于同一直线上，该直线可称为光学系统10的光轴。在另一些实施例中，光阑STO可设置于第三透镜L3物侧的任意合理位置，例如光阑STO可设置在第一透镜L1的物侧，或者设置在第一透镜L1与第二透镜L2之间的任意合理位置以控制系统的通光量、边缘光束所导致的球差、杂散光等，以上设置方式均可称光阑STO设置于第三透镜L3的物侧。

第一透镜L1包括物侧面S1和像侧面S2，第二透镜L2包括物侧面S3和像侧面S4，第三透镜L3包括物侧面S5和像侧面S6，第四透镜L4包括物侧面S7和像侧面S8，第五透镜L5包括物侧面S9及像侧面S10。另外，光学系统10还有一成像面S15，成像面S15位于第五透镜L5的像侧，入射光束在经过光学系统10的各透镜调节后能够成像于成像面S15上，对于光学系统10而言，成像面S15为一虚拟面。但为方便理解，成像面S15可视为感光元件的感光表面。

在上述实施例中，第一透镜L1的像侧面S2为凹面，第二透镜L2的物侧面S3和像侧面S4均为凸面。以上，通过对第一透镜L1的屈折力和面型设置，有利于使大角度入射的光束也能聚焦至系统的成像面S15，从而实现稳定成像。第二透镜L2的面型设计有利于修正部分由第一透镜L1产生的像差，使镜头具有较高的分辨率。第三透镜L3具有负屈折力，有利于扩散光瞳射出光束的光束宽度，降低镜头的主光线入射角，从而进一步提高画面亮度和成像清晰度。第五透镜L5具有正屈折力，有利于调控主光线对的射出角度，进而可以减小光束入射至感光元件的角度，提升感光芯片的感光性能，提高镜头的成像分辨率。

在上述实施例中，光学系统10中至少一个透镜的物侧面为球面或非球面，至少一个透镜的像侧面为球面或非球面。通过将透镜的物侧面及/或像侧面设计为非球面，有利于修正系统的像差，解决视界歪曲等问题，同时也能够使透镜更轻、更薄、更平；通过将透镜的物侧面及/或像侧面设计为球面，有利于降低加工难度，提升生产良率，并降低制备成本。通过球面与非球面的配合也可有效消除像差问题，使光学系统10具有优良的成像效果，同时提高系统设计及组装的灵活性。

非球面的面型计算可参考非球面公式：

其中，Z为非球面上相应点到与表面顶点相切的平面的距离，r为非球面上相应点到光轴的距离，c为非球面顶点的曲率，k为圆锥系数，Ai为非球面面型公式中与第i项高次项相对应的系数。

另一方面，在上述实施例中，第一透镜L1、第二透镜L2及第三透镜L3、第四透镜L4及第五透镜L5的材质均为玻璃。在一些实施例中，光学系统10中各透镜的材质均为塑料。塑料材质的透镜能够减少光学系统10的重量并降低生产成本，而玻璃材质的透镜能够耐受较高的温度且具有优良的光学性能。在一些实施例中，第一透镜L1的材质为玻璃，而第二透镜L2至第五透镜L5的材质均为塑料，此时，由于光学系统10中位于物方的透镜的材质为玻璃，因此这些位于物方的玻璃透镜对极端环境具有很好耐受效果，不易受物方环境的影响而出现老化等情况，从而当光学系统10处于暴晒高温等极端环境下时，上述设计能够有效避免光学系统10出现成像质量下降及使用寿命降低的情况，同时还能降低生产成本。当然，光学系统10中各透镜的材质配置并不限于上述实施例，任一透镜的材质可以为塑料也可以为玻璃。

在上述实施例中，光学系统10包括红外滤光膜，红外滤光膜设置于光学系统10的其中一个透镜的物侧面或像侧面。红外滤光膜用于滤除红外光，避免红外光对系统成像造成干扰而产生伪色或波纹的现象，同时还可以提高有效分辨率和色彩还原性。红外滤光膜贴附于透镜的表面上，从而红外滤光膜能够呈现出所附透镜表面的面型。除了在透镜的表面设置红外滤光膜外，在一些实施例中，也可在任意两个相邻透镜之间设置用于滤除红外光的红外滤光片L6，红外滤光片L6具有板状结构，红外滤光片L6包括物侧面S11和像侧面S12。在另一些实施例中，红外滤光片L6也可以设置于第一透镜L1的物侧或第五透镜L5的像侧。红外滤光片L6可以与各透镜一同组装，以作为光学系统10的一部分。

在一些实施例中，光学系统10于最后一个光学元件(一些实施例中最后一个光学元件为第五透镜L5，另一些实施例中则为红外滤光片L6)的像侧还设置有保护玻璃L7，保护玻璃L7用于保护感光元件，保护玻璃L7包括物侧面S13和像侧面S14。保护玻璃L7能够作为光学系统10的一部分。

在一些实施例中，光学系统10还满足以下关系式：

-10＜f34/f＜0；其中，f34为第三透镜L3和第四透镜L4的组合焦距，f为光学系统10的焦距。一些实施例中的f34/f可以为-9.00、-8.70、-8.50、-8.00、-7.00、-6.00、-5.00、-4.00、-3.80、-3.50、-3.00、-2.80或-2.60。以上，第三透镜L3为系统提供负屈折力，第四透镜L4为系统提供正屈折力，从而有利于相互校正像差。同时，满足上述关系的第三透镜L3和第四透镜L4整体为系统提供负屈折力，从而可扩宽由物方入射的携带被摄物信息的光束，并使光束充分传递至系统的成像面S15，以此有利于提升光学系统10的解像能力，使系统拥有高像素特性。当超过关系式上限时，不利于校正光阑STO前后光束折转而产生的光程差；当低于关系式下限时，第三透镜L3与第四透镜L4的整体屈折力强度不够，从而出现像差欠校正的现象。

-3＜f1/f＜0；其中，f1为第一透镜L1的焦距。一些实施例中的f1/f可以为-1.50、-1.40、-1.30、-1.20、-1.10或-1.00。第一透镜L1为系统提供负屈折力，且当满足上述关系时，光学系统10具有广视角、低敏感度以及小型化的特性。

0＜f5/f＜3.5；其中，f5为第五透镜L5的焦距。一些实施例中的f5/f可以为1.80、1.85、1.90、1.95、2.00、2.10、2.20、2.25或2.30。满足上述关系时，有利于在光学系统10的像侧端配置足够的正屈折力，从而缩小光束射出透镜组时的角度，降低主光线入射至系统成像面S15的角度，同时也可校正第五透镜L5的物方各透镜用于折转光束所产生的像差，从而有利于提高感光元件的感光性能，提高成像质量。

0.3≤(D12-D23)/CT2＜1.3；其中，D12为第一透镜L1的像侧面S2至第二透镜L2的物侧面S3于光轴上的距离，D23为第二透镜L2的像侧面S4至第三透镜L3的物侧面S5于光轴上的距离，CT2为第二透镜L2于光轴上的厚度。一些实施例中的(D12-D23)/CT2可以为0.35、0.40、0.45、0.50、0.60、0.70、0.80、0.90、0.95、1.00、1.05或1.10。满足上述关系时，第二透镜L2于系统中所设置的空间位置能够得到合理配置，从而可实现在获得理想焦距的同时，还能校正系统的像差，使光学系统10具有良好的成像质量。

0.62＜(CT4+CT5)/f＜1.02；其中，CT4为第四透镜L4于光轴上的厚度，CT5为第五透镜L5于光轴上的厚度。一些实施例中的(CT4+CT5)/f可以为0.76、0.78、0.79、0.80或0.81。满足上述关系时，可合理控制第四透镜L4和第五透镜L5的中心厚度，有利于校正像面弯曲，提升系统的解像力；同时，也有利于使系统的结构更为紧凑，满足小型化的设计要求。

TTL/D35≤4.0；其中，TTL为第一透镜L1的物侧面S1至光学系统10的成像面S15于光轴上的距离，D35为第三透镜L3的物侧面S5至第五透镜L5的像侧面S10于光轴上的距离。一些实施例中的TTL/D35可以为3.68、3.70、3.72、3.75、3.80、3.82、3.84或3.86。在具有同等TTL的情况下，若D35的数值过小，则第一透镜L1与第二透镜L2之间的剩余空间过大，不利于系统的组装稳定性，且会降低生产良率。满足上述关系时，可合理控制第三透镜L3、第四透镜L4、第五透镜L5的厚度及相互之间的空气间隔，有利于提升系统的组装稳定性，降低组装敏感度；同时，也有利于使系统的结构更为紧凑，以满足小型化的设计要求。

|RS8/f4|＞5.0；其中，RS8为第四透镜L4的物侧面S7于光轴处的曲率半径，f4为第四透镜L4的焦距。一些实施例中的|RS8/f4|可以为5.40、5.50、5.80、6.00、8.00、10.00、13.00、15.00、18.00、19.00、19.50、20.00或20.50。满足上述关系时，系统在能够有效校正像差的同时，还有利于降低透镜的组装敏感度，减小加工难度，从而提升生产良率，并降低生产成本。进一步地，在一些实施例中，第四透镜L4的物侧面S7为平面，即|RS8/f4|的数值为无限。当第四透镜L4的物侧面S7为平面时，可将透镜的组装敏感度降到最低，对减小加工难度、提升生产良率、降低生产成本具有更明显的效果。

0.15＜Tan[(1/2)FOV]/I＜0.30；其中，FOV为光学系统10于对角线方向的最大视场角，I为光学系统10于成像面S15上有效成像区域的对角线长度的一半，I的单位为mm。一些实施例中的Tan(1/2FOV)/I可以为0.20、0.21或0.22。满足上述关系时，可使系统具有高像素特性，并能够对拍摄焦距与畸变进行合理控制以获得优良的广角拍照效果。

f/EPD≤2.4；其中，EPD为光学系统10的入瞳直径。一些实施例中的f/EPD可以为2.30。满足上述关系时，光学系统10拥有较大的入瞳，有利于提高像质，且同时扩大载体的使用时间和空间。

接下来以更为具体详细的实施例来对本申请的光学系统10进行说明：

第一实施例

参考图1和图2，在第一实施例中，光学系统10由物侧至像侧依次包括具有负屈折力的第一透镜L1、具有正屈折力的第二透镜L2、光阑STO、具有负屈折力的第三透镜L3、具有正屈折力的第四透镜L4及具有正屈折力的第五透镜L5。图2包括第一实施例中光学系统10的纵向球差图(mm)、像散图(mm)和畸变图(％)，其中的像散图和畸变图为d光587.56nm波长下的曲线图，像散图和畸变图中的纵坐标为光学系统10于成像面S15上有效成像区域的对角线长度的一半，单位为mm。

第一透镜L1的物侧面S1为凸面，像侧面S2为凹面。

第二透镜L2的物侧面S3为凸面，像侧面S4为凸面。

第三透镜L3的物侧面S5为凹面，像侧面S6为凹面。

第四透镜L4的物侧面S7为平面，像侧面S8为凸面。

第五透镜L5的物侧面S9为凸面，像侧面S10为凸面。

其中，第一透镜L1、第三透镜L3及第五透镜L5的物侧面及像侧面均为球面，另外第四透镜L4的像侧面S8也为球面；第二透镜L2的物侧面S3和像侧面S4均为非球面。通过配合光学系统10中各透镜的球面及非球面面型，可有效解决光学系统10的像差、视界歪曲等问题，改善成像质量。另外，由于第四透镜L4的物侧面S7为平面，从而能够使系统中透镜的组装敏感度降到最低，对减小加工难度、提升生产良率、降低生产成本具有更明显的效果。

以上，通过对第一透镜L1的屈折力和面型设置，有利于使大角度入射的光束也能聚焦至系统的成像面S15，从而实现稳定成像。第二透镜L2的面型设计有利于修正部分由第一透镜L1产生的像差，使镜头具有较高的分辨率。第三透镜L3具有负屈折力，有利于扩散光瞳射出光束的光束宽度，降低镜头的主光线入射角，从而进一步提高画面亮度和成像清晰度。第五透镜L5具有正屈折力，有利于调控主光线对的射出角度，进而可以减小光束入射至感光元件的角度，提升感光芯片的感光性能，提高镜头的成像分辨率。

第一透镜L1至第五透镜L5的材质均为玻璃。此时，由于玻璃透镜具有优良的光学特性，从而有利于提升光学系统10的成像品质，且玻璃透镜相较而言不容易发生老化，在高温或低温环境下依然能够保持优良的光学性能，因此适合应用在车载摄像设备上，并适合设置于车体外。

在第一实施例中，光学系统10满足以下各关系：

f34/f＝-3.84；其中，f34为第三透镜L3和第四透镜L4的组合焦距，f为光学系统10的焦距。以上，第三透镜L3为系统提供负屈折力，第四透镜L4为系统提供正屈折力，从而有利于相互校正像差。同时，满足上述关系的第三透镜L3和第四透镜L4整体为系统提供负屈折力，从而可扩宽由物方入射的携带被摄物信息的光束，并使光束充分传递至系统的成像面S15，以此有利于提升光学系统10的解像能力，使系统拥有高像素特性。

f1/f＝-0.98；其中，f1为第一透镜L1的焦距。第一透镜L1为系统提供负屈折力，且当满足上述关系时，光学系统10具有广视角、低敏感度以及小型化的特性。

f5/f＝2.14；其中，f5为第五透镜L5的焦距。满足上述关系时，有利于在光学系统10的像侧端配置足够的正屈折力，从而缩小光束射出透镜组时的角度，降低主光线入射至系统的成像面S15的角度，同时也可校正第五透镜L5的物方各透镜用于折转光束所产生的像差，从而有利于提高感光元件的感光性能，提高成像质量。

(D12-D23)/CT2＝0.41；其中，D12为第一透镜L1的像侧面S2至第二透镜L2的物侧面S3于光轴上的距离，D23为第二透镜L2的像侧面S4至第三透镜L3的物侧面S5于光轴上的距离，CT2为第二透镜L2于光轴上的厚度。满足上述关系时，第二透镜L2于系统中所设置的空间位置能够得到合理配置，从而可实现在获得理想焦距的同时，还能校正系统的像差，使光学系统10具有良好的成像质量。

(CT4+CT5)/f＝0.78；其中，CT4为第四透镜L4于光轴上的厚度，CT5为第五透镜L5于光轴上的厚度。满足上述关系时，可合理控制第四透镜L4和第五透镜L5的中心厚度，有利于校正像面弯曲，提升系统的解像力；同时，也有利于使系统的结构更为紧凑，满足小型化的设计要求。

TTL/D35＝3.88；其中，TTL为第一透镜L1的物侧面S1至光学系统10的成像面S15于光轴上的距离，D35为第三透镜L3的物侧面S5至第五透镜L5的像侧面S10于光轴上的距离。在具有同等TTL的情况下，若D35的数值过小，则第一透镜L1与第二透镜L2之间的剩余空间过大，不利于系统的组装稳定性，且会降低生产良率。满足上述关系时，可合理控制第三透镜L3、第四透镜L4、第五透镜L5的厚度及相互之间的空气间隔，有利于提升系统的组装稳定性，降低组装敏感度；同时，也有利于使系统的结构更为紧凑，以满足小型化的设计要求。

|RS6+RS7|/|RS6-RS7|＝0.50；其中，RS6为第三透镜L3的物侧面S5于光轴处的曲率半径，RS7为第三透镜L3的像侧面S6于光轴处的曲率半径。当第三透镜L3满足上述关系时，第三透镜L3的物侧面S5和像侧面S6的弯曲程度能够得到合理配置，从而可扩宽通过光阑STO的光束的宽度，并有利于校正系统的球面像差与像面弯曲。

|RS8/f4|的数值无限；其中，RS8为第四透镜L4的物侧面S7于光轴处的曲率半径，f4为第四透镜L4的焦距。满足上述关系时，系统在能够有效校正像差的同时，还有利于降低透镜的组装敏感度，减小加工难度，从而提升生产良率，并降低生产成本。

Tan[(1/2)FOV]/I＝0.21；其中，FOV为光学系统10于对角线方向的最大视场角，I为光学系统10于成像面S15上有效成像区域的对角线长度的一半。满足上述关系时，可使系统具有高像素特性，并能够对拍摄焦距与畸变进行合理控制以获得优良的广角拍照效果。

f/EPD＝2.3；其中，EPD为光学系统10的入瞳直径。满足上述关系时，光学系统10拥有较大的入瞳，有利于提高像质，且同时扩大载体的使用时间和空间。

另外，光学系统10的各透镜参数由表1和表2给出，表2中的K为圆锥系数，Ai为非球面面型公式中与第i项高次项相对应的系数。由物面至像面(成像面S15)的各元件依次按照表1从上至下的各元件的顺序排列，其中，位于物面的被摄物能够于光学系统10的成像面S15上形成清晰的成像。面序号1和2分别表示第一透镜L1的物侧面S1和像侧面S2，即同一透镜中，面序号较小的表面为物侧面，面序号较大的表面为像侧面。表1中的Y半径为相应面序号的物侧面或像侧面于近轴处(或理解为于光轴上)的曲率半径。透镜于“厚度”参数列中的第一个数值为该透镜于光轴上的厚度，第二个数值为该透镜的像侧面至后一透镜的物侧面于光轴上的距离。本申请实施例中的各透镜的光轴处于同一直线上，该直线作为光学系统10的光轴。

在第一实施例中，光学系统10的有效焦距f＝5.32mm，光圈数FNO＝2.30，水平方向上最大视场角FOV＝63.80°，光学总长TTL＝21.10mm，光学总长TTL为第一透镜L1的物侧面S1至光学系统10的成像面S15于光轴上的距离。

另外，在以下各实施例(第一实施例、第二实施例、第三实施例、第四实施例、第五实施例及第六实施例)中，各透镜的折射率、阿贝数和焦距均为587.56nm波长下的数值。另外，各实施例的关系式计算和透镜结构以透镜参数(如表1、表2等)为准。

表1

表2

面序号	3	4
			K	0.00E+00	3.15E-01
A4	-7.85E-04	-2.37E-05
			A6	7.88E-05	6.87E-05
A8	0.00E+00	0.00E+00
			A10	0.00E+00	0.00E+00
A12	0.00E+00	0.00E+00
			A14	0.00E+00	0.00E+00
A16	0.00E+00	0.00E+00
			A18	0.00E+00	0.00E+00
A20	0.00E+00	0.00E+00

第二实施例

参考图3和图4，在第二实施例中，光学系统10由物侧至像侧依次包括具有负屈折力的第一透镜L1、具有正屈折力的第二透镜L2、光阑STO、具有负屈折力的第三透镜L3、具有正屈折力的第四透镜L4及具有正屈折力的第五透镜L5。图4包括第二实施例中光学系统10的纵向球差图(mm)、像散图(mm)和畸变图(％)，其中的像散图和畸变图为d光-587.56nm波长下的曲线图，像散图和畸变图中的纵坐标为光学系统10于成像面S15上有效成像区域的对角线长度的一半，单位为mm。

第一透镜L1的物侧面S1为凸面，像侧面S2为凹面。

第二透镜L2的物侧面S3为凸面，像侧面S4为凸面。

第三透镜L3的物侧面S5为凹面，像侧面S6为凹面。

第四透镜L4的物侧面S7为凹面，像侧面S8为凸面。

第五透镜L5的物侧面S9为凸面，像侧面S10为凸面。

第四透镜L4的物侧面S7上设置有红外滤光膜以滤除红外光。

另外，第二实施例中摄像模组10的各透镜参数由表3和表4给出，其中各结构和参数的定义可由第一实施例中得出，此处不加以赘述。

表3

表4

面序号	10	11
			K	0.00E+00	0.00E+00
A4	-5.03E-04	-4.48E-04
			A6	1.78E-05	4.39E-06
A8	8.97E-07	1.44E-06
			A10	0.00E+00	0.00E+00
A12	0.00E+00	0.00E+00
			A14	0.00E+00	0.00E+00
A16	0.00E+00	0.00E+00
			A18	0.00E+00	0.00E+00
A20	0.00E+00	0.00E+00

第二实施例满足以下关系：

f34/f	-4.83	TTL/D35	3.70
				f1/f	-1.52	\|RS6+RS7\|/\|RS6-RS7\|	0.21
f5/f	1.97	\|RS8/f4\|	6.25
				(D12-D23)/CT2	0.59	Tan[(1/2)FOV]/I	0.20
(CT4+CT5)/f	0.79

第三实施例

参考图5和图6，在第三实施例中，光学系统10由物侧至像侧依次包括具有负屈折力的第一透镜L1、具有正屈折力的第二透镜L2、光阑STO、具有负屈折力的第三透镜L3、具有正屈折力的第四透镜L4及具有正屈折力的第五透镜L5。图6包括第三实施例中光学系统10的纵向球差图(mm)、像散图(mm)和畸变图(％)，其中的像散图和畸变图为546.1nm波长下的曲线图，像散图和畸变图中的纵坐标为光学系统10于成像面S15上有效成像区域的对角线长度的一半，单位为mm。

第一透镜L1的物侧面S1为凸面，像侧面S2为凹面。

第二透镜L2的物侧面S3为凸面，像侧面S4为凸面。

第三透镜L3的物侧面S5为凹面，像侧面S6为凹面。

第四透镜L4的物侧面S7为凹面，像侧面S8为凸面。

第五透镜L5的物侧面S9为凸面，像侧面S10为凸面。

第四透镜L4的物侧面S7上设置有红外滤光膜以滤除红外光。

另外，第三实施例中摄像模组10的各透镜参数由表5和表6给出，其中各结构和参数的定义可由第一实施例中得出，此处不加以赘述。

表5

表6

面序号	10	11
			K	0.00E+00	0.00E+00
A4	-1.04E-04	2.49E-05
			A6	-1.04E-04	-1.33E-04
A8	2.36E-05	2.46E-05
			A10	-1.48E-06	-1.39E-06
A12	0.00E+00	0.00E+00
			A14	0.00E+00	0.00E+00
A16	0.00E+00	0.00E+00
			A18	0.00E+00	0.00E+00
A20	0.00E+00	0.00E+00

第三实施例满足以下关系：

f34/f	-4.67	TTL/D35	3.71
				f1/f	-1.51	\|RS6+RS7\|/\|RS6-RS7\|	0.21
f5/f	1.98	\|RS8/f4\|	6.28
				(D12-D23)/CT2	0.62	Tan[(1/2)FOV]/I	0.20
(CT4+CT5)/f	0.79

第四实施例

参考图7和图8，在第四实施例中，光学系统10由物侧至像侧依次包括具有负屈折力的第一透镜L1、具有正屈折力的第二透镜L2、光阑STO、具有负屈折力的第三透镜L3、具有正屈折力的第四透镜L4及具有正屈折力的第五透镜L5。图8包括第四实施例中光学系统10的纵向球差图(mm)、像散图(mm)和畸变图(％)，其中的像散图和畸变图为d光587.6nm波长下的曲线图，像散图和畸变图中的纵坐标为光学系统10于成像面S15上有效成像区域的对角线长度的一半，单位为mm。

第一透镜L1的物侧面S1为凸面，像侧面S2为凹面。

第二透镜L2的物侧面S3为凸面，像侧面S4为凸面。

第三透镜L3的物侧面S5为凹面，像侧面S6为凹面。

第四透镜L4的物侧面S7为凹面，像侧面S8为凸面。

第五透镜L5的物侧面S9为凸面，像侧面S10为凸面。

第四透镜L4的物侧面S7上设置有红外滤光膜以滤除红外光。

另外，第四实施例中摄像模组10的各透镜参数由表7和表8给出，其中各结构和参数的定义可由第一实施例中得出，此处不加以赘述。

表7

表8

面序号	10	11
			K	0.00E+00	0.00E+00
A4	-5.26E-04	-5.04E-04
			A6	1.84E-05	1.06E-05
A8	0.00E+00	0.00E+00
			A10	0.00E+00	0.00E+00
A12	0.00E+00	0.00E+00
			A14	0.00E+00	0.00E+00
A16	0.00E+00	0.00E+00
			A18	0.00E+00	0.00E+00
A20	0.00E+00	0.00E+00

第四实施例满足以下关系：

第五实施例

参考图9和图10，在第五实施例中，光学系统10由物侧至像侧依次包括具有负屈折力的第一透镜L1、具有正屈折力的第二透镜L2、光阑STO、具有负屈折力的第三透镜L3、具有正屈折力的第四透镜L4及具有正屈折力的第五透镜L5。图10包括第五实施例中光学系统10的纵向球差图(mm)、像散图(mm)和畸变图(％)，其中的像散图和畸变图为d光587.6nm波长下的曲线图，像散图和畸变图中的纵坐标为光学系统10于成像面S15上有效成像区域的对角线长度的一半，单位为mm。

第一透镜L1的物侧面S1为凸面，像侧面S2为凹面。

第二透镜L2的物侧面S3为凸面，像侧面S4为凸面。

第三透镜L3的物侧面S5为凹面，像侧面S6为凹面。

第四透镜L4的物侧面S7为凹面，像侧面S8为凸面。

第五透镜L5的物侧面S9为凸面，像侧面S10为凸面。

该实施例中，光学系统10的各透镜的物侧面和像侧面均为球面，且第四透镜L4的物侧面S7上设置有红外滤光膜以滤除红外光。

另外，第五实施例中摄像模组10的各透镜参数由表9给出，其中各结构和参数的定义可由第一实施例中得出，此处不加以赘述。

表9

第五实施例满足以下关系：

第六实施例

参考图11和图12，在第六实施例中，光学系统10由物侧至像侧依次包括具有负屈折力的第一透镜L1、具有正屈折力的第二透镜L2、光阑STO、具有负屈折力的第三透镜L3、具有正屈折力的第四透镜L4及具有正屈折力的第五透镜L5。图12包括第六实施例中光学系统10的纵向球差图(mm)、像散图(mm)和畸变图(％)，其中的像散图和畸变图为546.1nm波长下的曲线图，像散图和畸变图中的纵坐标为光学系统10于成像面S15上有效成像区域的对角线长度的一半，单位为mm。

第一透镜L1的物侧面S1为凹面，像侧面S2为凹面。

第二透镜L2的物侧面S3为凸面，像侧面S4为凸面。

第三透镜L3的物侧面S5为凹面，像侧面S6为凹面。

第四透镜L4的物侧面S7为凸面，像侧面S8为凸面。

第五透镜L5的物侧面S9为凸面，像侧面S10为凸面。

其中第五透镜L5的像侧面S10上设置有红外滤光膜以滤除红外光。

另外，第六实施例中摄像模组10的各透镜参数由表10和表11给出，其中各结构和参数的定义可由第一实施例中得出，此处不加以赘述。

表10

表11

第六实施例满足以下关系：

f34/f	-9.10	TTL/D35	3.83
				f1/f	-1.05	\|RS6+RS7\|/\|RS6-RS7\|	0.11
f5/f	2.34	\|RS8/f4\|	5.31
				(D12-D23)/CT2	0.31	Tan[(1/2)FOV]/I	0.22
(CT4+CT5)/f	0.82

参考图13，在本申请提供的一个实施例中，光学系统10与感光元件210组装以形成摄像模组20，感光元件210设置于光学系统10的像侧。该实施例中，光学系统10与感光元件210之间设置有红外滤光片L6。感光元件210可以为CCD(Charge Coupled Device，电荷耦合器件)或CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor，互补金属氧化物半导体)。通过采用上述光学系统10，摄像模组20能够获得成像质量优良的拍摄画面。

在一些实施例中，感光元件210与光学系统10中各透镜的距离相对固定，此时，摄像模组20为定焦模组。在另一些实施例中，可通过设置音圈马达等驱动机构以使感光元件210能够相对摄像模组20中的各透镜相对移动，从而实现对焦效果。具体地，在装配上述各透镜的镜筒上设置有与驱动芯片电性连接的线圈，同时摄像模组20还设置有磁石，通过通电后的线圈与磁石之间的磁力作用以驱动镜筒相对感光元件210运动，从而实现对焦效果。

参考图14，本申请的一些实施例还提供了一种电子装置30，摄像模组20应用于电子装置30以使电子装置30具备摄像功能。具体地，电子装置30包括壳体310，摄像模组20安装于壳体310，壳体310可以是电路板、中框、保护壳等部件。电子装置30可以是但不限于智能手机、智能手表、电子书阅读器、车载摄像装置、监控设备、医疗设备(如内窥镜)、平板电脑、生物识别设备(如指纹识别设备或瞳孔识别设备等)、PDA(Personal DigitalAssistant，个人数字助理)、无人机等。具体地，在一些实施例中，电子装置30为智能手机，智能手机包括中框和电路板，电路板设置于中框，摄像模组20安装于智能手机的中框，且其中的感光元件210与电路板电性连接。

参考图15，在一个实施例中，电子装置30为车载摄像装置，电子装置30包括摄像模组20、壳体310及安装板320，摄像模组20设置于车载摄像装置的壳体310内，壳体310与安装板320转动连接，安装板320用于固定在汽车的车体上。通过采用上述摄像模组20，电子装置30能够获得成像质量优良的拍摄画面。一些实施例中的电子装置30为行车记录仪。

参考图16，本申请的一些实施例还提供了一种汽车40。当电子装置30为车载摄像设备时，电子装置30可作为汽车40的前视摄像装置、后视摄像装置或侧视摄像装置。具体地，汽车40包括车体410，电子装置30的壳体310安装于车体410上。电子装置30可安装于车体410的前侧(如进气格栅处)、左前大灯、右前大灯、左后视镜、右后视镜、车尾箱盖板、车顶等任意位置。其次，也可在汽车40内设置显示设备，电子装置30与显示设备通信连接，从而，车体410上的电子装置30所获得的影像能够在显示设备上实时显示，让驾驶者能够获得车体410四周更大范围的环境信息，使驾驶者在行车和泊车时更为方便及安全。当设置有多个电子装置30以获取不同方位的景象时，电子装置30所获得的影像信息能够被合成，并能够以俯视图的形式呈现在显示设备上。

具体地，在一些实施例中，汽车40包括至少四个电子装置30，电子装置30分别安装在车体410的前侧(如进气格栅处)、左侧(如左后视镜处)、右侧(如右后视镜处)及后侧(如车尾箱盖板处)，以构建汽车环视系统。汽车环视系统包括安装在车体410前后左右的四个(或更多个)电子装置30，多个电子装置30可同时采集汽车40四周的景象，随后经电子装置30采集到图像信息经过图像处理单元进行畸变还原、视角转化、图像拼接、图像增强等步骤，最终形成一幅汽车40四周的无缝隙的360°全景俯视图，并于显示设备上显示。当然，除了显示全景图，也可以显示任何一方位的单侧视图。另外，显示设备上也可配置配制与显示图像对应的标尺线以方便驾驶者准确地确定障碍物的方位和距离。电子装置30能够提供成像质量优良的拍摄画面，从而能够为汽车40做出及时的预警，提高驾驶安全性。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

1.一种光学系统，其特征在于，由物侧至像侧依次包括：

具有负屈折力的第一透镜，所述第一透镜的像侧面为凹面；

具有负屈折力的第三透镜；

具有正屈折力的第四透镜；

具有正屈折力的第五透镜；

所述光学系统满足以下关系：

-10＜f34/f＜0；

2.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，满足以下关系：

-3＜f1/f＜0；

其中，f1为所述第一透镜的焦距。

3.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，满足以下关系：

0＜f5/f＜3.5；

其中，f5为所述第五透镜的焦距。

4.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，满足以下关系：

0.3≤(D12-D23)/CT2＜1.3；

其中，D12为所述第一透镜的像侧面至所述第二透镜的物侧面于光轴上的距离，D23为所述第二透镜的像侧面至所述第三透镜的物侧面于光轴上的距离，CT2为所述第二透镜于光轴上的厚度。

5.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，满足以下关系：

0.62＜(CT4+CT5)/f＜1.02；

其中，CT4为所述第四透镜于光轴上的厚度，CT5为所述第五透镜于光轴上的厚度。

6.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，满足以下关系：

TTL/D35≤4.0；

其中，TTL为所述第一透镜的物侧面至所述光学系统的成像面于光轴上的距离，D35为所述第三透镜的物侧面至所述第五透镜的像侧面于光轴上的距离。

7.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，满足以下关系：

0.1＜|RS6+RS7|/|RS6-RS7|＜0.6；

其中，RS6为所述第三透镜的物侧面于光轴处的曲率半径，RS7为所述第三透镜的像侧面于光轴处的曲率半径。

8.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，满足以下关系：

|RS8/f4|＞5.0；

其中，RS8为所述第四透镜的物侧面于光轴处的曲率半径，f4为所述第四透镜的焦距。

9.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述第四透镜的物侧面为平面。

10.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，满足以下关系：

0.15＜Tan[(1/2)FOV]/I＜0.30；

其中，FOV为所述光学系统于对角线方向的最大视场角，I为所述光学系统于成像面上有效成像区域的对角线长度的一半。

11.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，满足以下关系：

f/EPD≤2.4；

其中，EPD为所述光学系统的入瞳直径。

12.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统包括红外滤光片，所述红外滤光片设置于所述第一透镜的物侧、所述第一透镜与所述第五透镜之间或所述第五透镜的像侧；或者

所述光学系统包括红外滤光膜，所述红外滤光膜设置于所述光学系统的其中一个透镜的物侧面或像侧面。

13.一种摄像模组，其特征在于，包括感光元件及权利要求1至12任意一项所述的光学系统，所述感光元件设置于所述光学系统的像侧。

14.一种电子装置，其特征在于，包括壳体及权利要求13所述的摄像模组，所述摄像模组设置于所述壳体。

15.一种汽车，其特征在于，包括车体及权利要求14所述的电子装置，所述电子装置设置于所述车体。