CN111596438A

CN111596438A - 光学系统、接收模组及电子设备

Info

Publication number: CN111596438A
Application number: CN202010372359.7A
Authority: CN
Inventors: 黄怀毅; 冯坤亮; 李宗政
Original assignee: OFilm Microelectronics Technology Co Ltd
Current assignee: OFilm Microelectronics Technology Co Ltd
Priority date: 2020-05-06
Filing date: 2020-05-06
Publication date: 2020-08-28

Abstract

本发明涉及一种光学系统、接收模组以及电子设备。所述光学系统由物侧至像侧依次包括：具有正屈折力的透镜；以及红外带通滤光片，所述红外带通滤光片能够滤除可见光波段并透过红外波段，所述透镜的像侧面与所述红外带通滤光片的物侧面相贴合。并且，所述透镜的物侧面为所述光学系统的入光面，所述红外带通滤光片的像侧面为所述光学系统的出光面，光线从所述透镜的物侧面进入所述光学系统中，然后从所述红外带通滤光片的像侧面射出，并于所述光学系统的成像面成像。上述光学系统，仅设置有一片透镜以及一红外带通滤光片，使光学系统的尺寸较小，因而运用于电子设备中时，能够满足电子设备小型化设计的需要。

Description

光学系统、接收模组及电子设备

技术领域

本发明涉及三维成像领域，特别是涉及光学系统、接收模组及电子设备。

背景技术

TOF(Time of flight，飞行时间)三维成像装置能够获取待测物体的深度信息，是一种常用的三维成像装置。其中，TOF三维成像装置主要包括发射模组和接收模组，发射模组发射的光脉冲经待测物体反射后，被接收模组接收，通过探测光脉冲的飞行时间来得到待测物体的距离，进而获得待测的深度信息。

随着技术的发展，用户对智能手机、平板电脑等电子设备小型化设计的要求越来越高，而目前的TOF三维成像装置中光学系统的尺寸通常较大，当将TOF三维成像装置运用于电子设备中时，会使电子设备的体积较大，难以满足电子设备小型化设计的需求。

发明内容

基于此，有必要针对目前TOF三维成像装置难以满足电子设备小型化设计的需求的问题，提供一种光学系统、接收模组及电子设备。

一种光学系统，由物侧至像侧依次包括：

具有正屈折力的透镜；以及

红外带通滤光片，能够滤除可见光波段并透过红外波段，所述透镜的像侧面与所述红外带通滤光片的物侧面相贴合；

并且，所述透镜的物侧面为所述光学系统的入光面，所述红外带通滤光片的像侧面为所述光学系统的出光面，光线从所述透镜的物侧面进入所述光学系统中，然后从所述红外带通滤光片的像侧面射出，并于所述光学系统的成像面成像。

上述光学系统，通过在所述红外带通滤光片的物侧面上贴合一具有正屈折力的透镜，当运用于接收模组中时，能够将接收模组接收的光线于光学系统的感光元件上成像。由此，仅通过一个透镜和一个红外带通滤光片即可作为接收模组的光学系统，光学系统尺寸较小，能够极大减小取像模组的尺寸，当将取像模组运用于电子设备中时，能够满足电子设备小型化设计的需求。另外，将所述透镜直接贴合于所述红外带通滤光片的物侧面以组装形成光学系统，制造成本低，且制造工艺简单，能够进行大量且快速的生产，便于推广运用。

在其中一个实施例中，所述透镜的物侧面是凸面，所述透镜的像侧面为平面。将所述透镜的物侧面设置为凸面，能够增加所述透镜的正屈折力，使光线经所述光学系统后能够更好地会聚于成像面成像。而所述透镜的像侧面为平面，使透镜的像侧面能够与红外带通滤光片的物侧面更好地贴合，提高透镜与红外带通滤光片之间结合的稳定性。

在其中一个实施例中，所述光学系统满足关系式：

FNO＞1.3；

其中，FNO为所述光学系统的光圈数。满足上述关系式时，所述光学系统具有大光圈，能够增加所述光学系统的入光量，进而使所述光学系统在较暗环境下也能够于成像面成像。

在其中一个实施例中，所述光学系统满足关系式：

0＜SD/TTL＜0.5；

其中，SD为所述透镜的物侧面的最大有效孔径的一半，TTL为所述透镜的物侧面至所述光学系统的成像面于光轴上的距离，即所述光学系统的系统总长。满足上述关系式时，能够有效平衡所述透镜的物侧面的最大有效孔径以及所述光学系统的系统总长，使所述光学系统在具备较大光圈的同时，系统总长也不会过长，有利于所述光学系统的小型化设计。

在其中一个实施例中，所述光学系统满足关系式：

1.0＜TTL/f＜1.5；

其中，TTL为所述透镜的物侧面至所述光学系统的成像面于光轴上的距离，f为所述光学系统的总有效焦距。满足上述关系式时，通过对所述光学系统的系统总长以及总有效焦距进行合理配置，能够缩短所述光学系统的系统总长，实现小型化设计。

在其中一个实施例中，所述光学系统满足关系式：

10°＜FOV＜80°；

其中，FOV为所述光学系统的最大视场角。根据实际使用需求的不同，所述光学系统的最大视场角能够有不同的最大视场角，以满足不同环境下的使用需求。

在其中一个实施例中，所述光学系统还包括光阑，所述光阑设置于所述透镜和所述红外带通滤光片之间，所述透镜包括透镜部和结合部，所述透镜部和结合部一体成型设置，所述结合部贴合于所述红外带通滤光片的物侧面，所述光阑由一遮光罩环绕所述结合部形成。由此，能够在所述红外带通滤光片的物侧面上设置一遮光罩，进而在遮光罩上设置所述透镜，无需再借助其他组件即可形成所述光学系统的光阑，设置简单，节省制造成本，同时也能够缩小所述光学系统的尺寸。

在其中一个实施例中，所述透镜通过紫外光固化胶于所述红外带通滤光片的物侧面上以压印的方式形成。采用压印的方式制作透镜，制作成本低，制作工艺简单，能够进行大量且快速生产，利于推广应用。且采用紫外光固化胶制作透镜，使透镜具备耐高温性能，在进行回流焊工艺时不会发生变形，以保证所述光学系统的成像质量。

一种接收模组，用于接收三维成像装置的发射模组发出并经待测物体反射的光线，且所述接收模组能够接收波长在800nm-1500nm之间的红外波段光线，所述接收模组包括感光元件以及上述任一实施例所述的光学系统，所述感光元件设置于所述光学系统的像侧，所述感光元件具有感光面，光线经所述光学系统后于所述感光面成像。在所述接收模组中采用上述光学系统，仅通过一个透镜和一个红外带通滤光片即可实现接收光线并使光线于感光面成像的功能，能够极大减小所述接收模组的尺寸，进而满足电子设备小型化设计的需求。

在其中一个实施例中，所述红外带通滤光片的像侧面与所述感光元件的感光面相贴合。由此，能够进一步缩小所述接收模组的尺寸，以满足电子设备小型化设计的需求。

一种电子设备，用于获取待测物体的深度信息，所述电子设备包括壳体、发射模组以及权利要求8-9任一项所述的接收模组，所述发射模组及所述接收模组安装于所述壳体上，所述发射模组发射的光线经所述待测物体反射后被所述接收模组接收。在所述电子设备中采用上述接收模组，接收模组中的光学系统尺寸较小，能够满足电子设备小型化设计的需求。

附图说明

图1为本申请第一实施例中光学系统的示意图；

图2为本申请第一实施例中光学系统的场曲图和畸变图；

图3为本申请第一实施例中光学系统的模拟MTF对视场角性能数据；

图4为本申请第二实施例中光学系统的示意图；

图5为本申请第二实施例中光学系统的场曲图和畸变图；

图6为本申请第二实施例中光学系统的模拟MTF对视场角性能数据；

图7为本申请第三实施例中光学系统的示意图；

图8为本申请第三实施例中光学系统的场曲图和畸变图；

图9为本申请第三实施例中光学系统的模拟MTF对视场角性能数据；

图10为本申请一种实施例中接收模组的示意图；

图11为本申请一种实施例中电子设备的示意图。

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较佳实施方式。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方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，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”另一个元件，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。本文所使用的术语“内”、“外”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

目前，在应用于TOF或结构光成像等三维成像技术的三维成像装置中，接收模组的光学系统通常由两片以上的透镜构成，使光学系统的尺寸较大，进而导致接收模组的尺寸较大，因此，目前的三维成像装置运用于智能手机等电子设备中时，会使电子设备的体积较大，难以满足电子设备小型化设计的需求。同时，当光学系统采用两片以上的透镜时，透镜一般需要采用注塑成型的方式制造，制造成本高，且生产速度慢。

为解决上述问题，本申请各实施例提供一种光学系统、接收模组及电子设备。

请参见图1，一种光学系统100，由物侧至像侧依次包括透镜L1和红外带通滤光片L2。具体地，透镜L1包括物侧面S1和像侧面S2，红外带通滤光片L2包括像侧面S3。并且，透镜L1的像侧面S2与红外带通滤光片L2的物侧面相贴合，即此时透镜L1的像侧面S2与红外带通滤光片L2的物侧面重叠，透镜L1的像侧面S2即可视为透镜L1与红外带通滤光片L2的交界面。

其中，透镜L1具有正屈折力，且透镜L1的物侧面S1为凸面，透镜L1能够对光线起会聚作用。而红外带通滤光片L2能够滤除可见光波段，并透过红外波段。并且，在一些实施例中，光学系统100还设置有光阑STO，光阑STO可设置于透镜L1的物侧并与透镜L1相间隔，或设置于透镜L1与红外带通滤光片L2之间，当然，光阑STO还可直接设置于透镜L1的物侧面S1上。进一步地，光学系统100还包括位于红外带通滤光片L2像侧的像面S4，且像面S4可与红外带通滤光片L2的像侧面S3贴合，或与红外带通滤光片L2的像侧面S3相间隔设置。光线经透镜L1与红外带通滤光片L2调节后能够于像面S4成像。

另外，在一些实施例中，透镜L1的物侧面S1为非球面，由此，能够提高透镜L1设计的灵活性，并有效校正光学系统100的球差，改善成像质量。而透镜L1的像侧面S2以及红外带通滤光片L2的物侧面均为平面，由此，透镜L1的像侧面S2能够与红外带通滤光片L2的物侧面更好地贴合，提高透镜L1与红外带通滤光片L2之间结合的稳定性。

在一些实施例中，透镜L1可采用紫外光固化胶(简称UV胶)、玻璃或塑料等任意适用透光材料制成。采用UV胶时，透镜L1能够更方便地在红外带通滤光片L2通过压印工艺制造，制造成本低，生产速度快，也能够使光学系统100具备良好的耐高温性能。采用玻璃材料使光学系统100具备良好的光学性能及耐高温性能。而采用塑料材料能够减少光学系统100的重量并降低生产成本。进一步地，在一些实施例中，透镜L1的物侧面S1以及像侧面S2的折射率均在1.4-3.0之间，以确保透镜L1对光线有足够的会聚作用，使光线能够于像面S4成像。并且，在一些实施例中，红外带通滤光片L2的材料不限，并且，红外带通滤光片L2的材料与透镜L1的材料可相同，也可不同。例如，在一些实施例中，透镜L1与红外带通滤光片L2的材料均为玻璃。而在另一些实施例中，透镜L1的材料为UV胶，红外带通滤光片L2的材料为玻璃。

可以理解的是，上述光学系统100，能够运用于TOF及结构光成像等三维成像装置(图未示出)的接收模组中，其中，三维成像装置的发射模组向待测物体发射红外波段的光线，光线经待测物体反射后被接收模组接收。此时，光学系统100的透镜L1将光线进行会聚，使光线能够较好地会聚于像面S4成像，而红外带通滤光片能够滤除光线中的可见光波段，以免可见光波段对红外光波段的成像造成干扰。由此，在本申请中，仅通过透镜L1与红外带通滤光片L2的配合即可作为接收模组的光学系统100，且透镜L1与红外带通滤光片L2相贴合，使光学系统100的尺寸较小，由此能够极大减小三维成像装置的体积，进而当将三维成像装置运用于电子设备中时，能够满足电子设备小型化设计的需求。

进一步地，在本申请中，透镜L1的像侧面S2与红外带通滤光片L2的物侧面相贴合，使透镜L1的制造工艺有更多的选择，不需要像传统具有两片以上透镜的光学系统一样需要采用注塑成型的高成本方式制造透镜，以此降低透镜L1的制造成本，并提高光学系统100的生产速度。

具体地，在一些实施例中，透镜L1可采用在红外带通滤光片L2上压印的方式形成。更具体地，透镜L1的材料为UV胶，此时，可采用压印模具在红外带通滤光片L2的物侧面上压印UV胶，并采用紫外光照射使UV胶固化形成透镜L1。采用压印的方式制造透镜L1，压印模具成本较低，使透镜L1的制造成本低，且生产速度快，便于光学系统100的大批量生产。并且，采用UV胶制造透镜L1，透镜L1具备良好的耐高温性能，当光学系统100制造完成进入回流焊的工艺时，透镜L1不会因高温而发生软化，能够避免透镜L1发生软化变形而影响光学系统100的成像质量。当然，在一些实施例中，透镜L1还可由玻璃或塑料等其他材料压印形成。并且，透镜L1还可采用射出成型等生产速度快的其他适用方式形成于红外带通滤光片L2的物侧面。

另外，在一些实施例中，光学系统100满足关系式：FNO＞1.3；其中，FNO为光学系统100的光圈数。具体地，FNO可以为1.42、1.43、1.46、1.47、1.48、1.51、1.52、1.55、1.56或1.57。满足上述关系式时，光学系统100具有大光圈，能够增加光学系统100的入光量，进而使光学系统100在较暗环境下也能够于像面S4成像。

在一些实施例中，光学系统100满足关系式：0＜SD/TTL＜0.5；其中，SD为透镜L1的物侧面S1的最大有效孔径的一半，TTL为透镜L1的物侧面S1至光学系统100的成像面于光轴上的距离，即光学系统100的系统总长。具体地，SD/TTL可以为：0.249、0.251、0.254、0.261、0.268、0.270、0.275、0.283、0.289或0.291。满足上述关系式时，能够有效平衡透镜L1的物侧面S1的最大有效孔径以及光学系统100的系统总长，使光学系统100在具备较大光圈的同时，系统总长也不会过长，有利于光学系统100的小型化设计。

在一些实施例中，光学系统100满足关系式：1.0＜TTL/f＜1.5；其中，TTL为透镜L1的物侧面S1至光学系统100的成像面于光轴上的距离，f为光学系统100的总有效焦距。具体地，TTL/f可以为：1.294、1.302、1.321、1.357、1.365、1.382、1.402、1.435、1.456或1.485。满足上述关系式时，通过对光学系统100的系统总长以及总有效焦距进行合理配置，能够缩短光学系统100的系统总长，实现小型化设计。

在一些实施例中，光学系统100满足关系式：SD＜1.6*y；其中，SD为透镜L1的物侧面S1的最大有效孔径的一半，y为光学系统100于像面S4上的像高。具体地，SD可以为0.19、0.20、0.21、0.22、0.23、0.24、0.25、0.26、0.27或0.28，而y可以为0.187、0.188、0.189或0.190。满足上述关系式时，能够透镜L1的物侧面S1的最大有效孔径以及光学系统100于像面S4上的像高进行合理配置，以使光学系统100能够更容易匹配常用的感光元件。

在一些实施例中，光学系统100满足关系式：10°＜FOV＜80°；其中，FOV为光学系统100的最大视场角。具体地，FOV可以为25°、26°、27°、29°、31°、32°、33°、35°、36°、或39°。根据实际使用需求的不同，光学系统100的最大视场角能够有不同的最大视场角，以满足不同环境下的使用需求。

根据上述各实施例的描述，以下提出更为具体的实施例及附图予以详细说明。

第一实施例

请参见图1、图2和图3，图1为第一实施例中的光学系统100的示意图，光学系统100由物侧至像侧依次包括光阑STO、具有正屈折力的透镜L1以及红外带通滤光片L2。

其中，光阑STO设置于透镜L1的物侧面S1上，具体地，可通过将镜框，挡光板贴合于透镜L1的物侧面S1等方式形成光阑STO。透镜L1的物侧面S1为凸面，且为非球面。透镜L1采用压印的方式形成于红外带通滤光片L2的物侧面。透镜L1的像侧面S2为平面，即透镜L1的像侧面S2可视为曲率半径为无限的球面。红外带通滤光片L2的物侧面及像侧面S3均为平面。像面S4与红外带通滤光片L2的像侧面S3相间隔。

图2由左至右依次为第一实施例中光学系统100的场曲及畸变的曲线图，且场曲图及畸变图均为940nm下的曲线图，其他实施例相同。

图3为第一实施例中光学系统的模拟MTF对视场角性能数据，参考波长为940nm，其他实施例相同。其中，横坐标表示Y场偏移角度，即光学系统100的视场相对于光轴所成的角度，单位为度；纵坐标表示OTF系数；S1与T1表示空间频率为10lp/mm下的曲线，S3与T3表示空间频率为40lp/mm下的曲线；且S1和T1分别表示空间频率为10lp/mm下，S方向与T方向的曲线；其中，曲线S1与T1为较低频率下的曲线，能够反映光学系统100的反差特性，而曲线S2与T2为较高频率下的曲线，能够反映光学系统100的分辨率特性，其他实施例相同。

并且，由图2和图3的曲线可得知，光学系统100的畸变＜2％，即光学系统100所成图像的变形较小，而光学系统100的场曲＜0.1，透镜L1的制作更容易，降低制作成本。由此，光学系统100反映于模拟MTF上有良好的数值，光学系统100具备良好的成像性能。

进一步地，光学系统100满足关系式：FNO＝1.42；其中，FNO为光学系统100的光圈数。满足上述关系式时，光学系统100具有大光圈，能够增加光学系统100的入光量，进而使光学系统100在较暗环境下也能够于像面S4成像。

光学系统100满足关系式：SD/TTL＝0.272；其中，SD为透镜L1的物侧面S1的最大有效孔径的一半，TTL为透镜L1的物侧面S1至光学系统100的成像面于光轴上的距离，即光学系统100的系统总长。满足上述关系式时，能够有效平衡透镜L1的物侧面S1的最大有效孔径以及光学系统100的系统总长，使光学系统100在具备较大光圈的同时，系统总长也不会过长，有利于光学系统100的小型化设计。

光学系统100满足关系式：TTL/f＝1.294；其中，TTL为透镜L1的物侧面S1至光学系统100的成像面于光轴上的距离，f为光学系统100的总有效焦距。满足上述关系式时，通过对光学系统100的系统总长以及总有效焦距进行合理配置，能够缩短光学系统100的系统总长，实现小型化设计。

光学系统100满足关系式：SD＝0.19mm；y＝0.187mm；其中，SD为透镜L1的物侧面S1的最大有效孔径的一半，y为光学系统100于像面S4上的像高。满足上述关系式时，即满足关系式：SD＜1.6*y，能够透镜L1的物侧面S1的最大有效孔径以及光学系统100于像面S4上的像高进行合理配置，以使光学系统100能够更容易匹配常用的感光元件。

光学系统100满足关系式：FOV＝39.6°；其中，FOV为光学系统100的最大视场角。根据实际使用需求的不同，光学系统100的最大视场角能够有不同的最大视场角，以满足不同环境下的使用需求。

另外，光学系统100的各项参数由表1给出。其中，面序号中的OBJ表示光学系统100的物面，S1表示透镜L1的物侧面，S2表示透镜L1的像侧面，S3表示红外带通滤光片L2的像侧面，S4表示光学系统100的像面；Y半径表示相应表面于光轴处的曲率半径。并且，在“厚度”一栏中，OBJ的厚度表示参考物面OBJ至透镜L1的物侧面S1于光轴上的距离，S1的厚度表示透镜L1的物侧面S1至透镜L1的像侧面S2于光轴上的距离，S2的厚度表示透镜L1的像侧面S2至红外带通滤光片L2的像侧面S3于光轴上的距离，S3的厚度表示红外带通滤光片L2的像侧面至像面S4于光轴上的距离，即某一表面的厚度，表示该表面至位于该表面的像侧且与该表面相邻的一表面于光轴上的距离。需要注意的是，在本申请中，物面OBJ至透镜L1的物侧面S1于光轴上的距离，仅列举出了其中一些实施例中的数值，物面OBJ至透镜L1的物侧面S1于光轴上的距离根据不同的待测物体还可以有其他不同的数据。其他实施例相同。

且在第一实施例中，光阑STO设置于透镜L1的物侧面S1，光学系统100的总有效焦距f＝0.54mm。

表1

进一步地，透镜L1的物侧面S1的非球面系数由表2给出。其中，K表示圆锥系数，A4表示四次非球面系数，A6表示六次非球面系数，A8表示八次非球面系数，A10表示十次非球面系数。另外，非球面系数公式如下：

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。

表2

面序号	K	A4	A6	A8	A10
						S1	-0.538	-2.3009	339.32234	-1.234E4	1.7931E5

第二实施例

请参见图4、图5和图6，图4为第二实施例中光学系统100的示意图，光学系统100由物侧至像侧依次包括光阑STO、具有正屈折力的透镜L1以及红外带通滤光片L2。

其中，光阑STO设置于透镜L1的物侧，并与透镜L1间隔设置，具体地，可通过将镜框或挡光板固定于透镜L1的物侧等方式形成光阑STO。透镜L1的物侧面S1为凸面，且为非球面。透镜L1采用压印的方式形成于红外带通滤光片L2的物侧面。透镜L1的像侧面S2为平面，即透镜L1的像侧面S2可视为曲率半径为无限的球面。红外带通滤光片L2的物侧面及像侧面S3均为平面。像面S4与红外带通滤光片L2的像侧面S3相间隔。

图2由左至右依次为第二实施例中光学系统100的场曲及畸变的曲线图。图3为第二实施例中光学系统的模拟MTF对视场角性能数据。

另外，光学系统100的各项参数由表3给出，且其中各参数的定义可由第一实施例得出，此处不加以赘述。

表3

进一步地，透镜L1的物侧面S1的非球面系数由表4给出，且其中各参数的定义可由第一实施例得出，此处不加以赘述。

表4

面序号	K	A4	A6	A8	A10
						S1	-15	17.566467	-287.34195	3092.7654	-13927.582

并且，根据上述所提供的各参数信息，可推得以下关系：

SD/TTL＝0.249；TTL/f＝1.372。

第三实施例

请参见图7、图8和图9，图7为第三实施例中的光学系统100的示意图，光学系统100由物侧至像侧依次包括具有正屈折力的透镜L1、光阑STO以及红外带通滤光片L2。

其中，光阑STO设置于透镜L1的像侧面S2，且透镜L1包括透镜部110和结合部120，光阑STO由一遮光罩环绕结合部120形成。具体地，参考图7所示，先在红外带通滤光片L2的物侧面上设置一层遮光罩130，其中，遮光罩130的中间部分透光。接着，将制造透镜L1的UV胶压印于遮光罩130的物侧，并使部分UV胶填充遮光罩130的中间部分。进而采用紫外光照射使UV胶固化，此时，位于遮光罩130的物侧的UV胶固化后形成透镜L1的透镜部110，填充遮光罩130中间部分的UV胶固化后形成透镜L2的结合部120。可以理解的是，此时，结合部120贴合于红外带通滤光片L2的物侧面，且结合部120与红外带通滤光片L2相贴合的表面即为透镜L1的像侧面S2，而透镜部110与结合部120为一体成型结构，共同构成透镜L1。并且，由于遮光罩130与透镜部110相贴合的表面能够对进入光学系统100的光线起到限制作用，因此，可理解为光阑STO设置于透镜部110与遮光罩130相贴合的表面上。

通过在红外带通滤光片L2的物侧面上设置一层遮光罩130以形成光阑STO，设置工艺简单，无需借助其他零件对光阑STO进行固定，且遮光罩130的厚度远比常用于形成光阑的遮光板或镜框的厚度小，能够进一步缩短光学系统100的尺寸，以满足电子设备小型化设计的需求。

并且，在第三实施例中，像面S4与红外带通滤光片L2的像侧面S3贴合。

图8由左至右依次为第三实施例中光学系统100的场曲及畸变的曲线图。图9为第三实施例中光学系统的模拟MTF对视场角性能数据。

另外，光学系统100的各项参数由表5给出，且其中各参数的定义可由第一实施例得出，此处不加以赘述。需要注意的是，表5中STO的厚度可理解为透镜部110与遮光罩相贴合的表面，即光阑STO至透镜L1的像侧面S2于光轴上的距离。

表5

进一步地，透镜L1的物侧面S1的非球面系数由表6给出，且其中各参数的定义可由第一实施例得出，此处不加以赘述。

表6

面序号	K	A4	A6	A8	A10
						S1	-0.815554	-0.0791729	2.767227	-11.621	959.85475

并且，根据上述所提供的各参数信息，可推得以下关系：

SD/TTL＝0.291；TTL/f＝1.485。

请参见图10，在一些实施例中，光学系统100可与感光元件210组装形成接收模组200，此时，感光元件210的感光面即可视为光学系统的像面S4。具体地，感光元件210可以为电荷耦合元件(Charge Coupled Device，CCD)或互补金属氧化物半导体器件(Complementary Metal-Oxide Semiconductor Sensor，CMOS Sensor)。

进一步地，在一些实施例中，光学系统100能够沿光轴朝向靠近或远离感光元件210的感光面的方向移动，以便于根据不同的待测物体进行对焦操作，使光线经光学系统100后能够更好地会聚于感光面成像，提高成像质量。并且，在一些实施例中，红外带通滤光片L2的像侧面S3与感光元件210的感光面相贴合，能够进一步缩短光学系统100的尺寸，以满足电子设备小型化设计的需求。可以理解的是，此时，光阑STO、透镜L1、红外带通滤光片L2三者之间的位置相互固定，将光阑STO、透镜L1、红外带通滤光片L2三者进行组装形成一整体，能够使接收模组200的组装更加简便，并且光阑STO、透镜L1、红外带通滤光片L2三者也能够于接收模组200中相对感光元件210同步移动以实现对焦功能。

请参见图10和图11，在一些实施例中，接收模组200能够与发射模组310组装形成电子设备300，电子设备还包括壳体320，接收模组200与发射模组310均安装于壳体320上。具体地，电子设备300可以为智能手机、平板电脑、TOF三维成像装置或结构光成像装置等具备三维成像功能的设备。发射模组310能够向待测物体(图未示出)发射光线，且发射模组310发射的光线于待测物体的表面反射到达接收模组200中，被接收模组200接收并于感光元件210的感光面上成像，通过对感光面上图像的处理，以得到待测物体的三维信息。

进一步地，在接收模组200中，透镜L1的物侧面S1可视为接收模组200的入光面，红外带通滤光片L2的像侧面S3可视为接收模组200的出光面，即从待测物体反射的光线从透镜L1的物侧面S1进入接收模组200中，然后经光学系统100的调节后，从红外带通滤光片L2的像侧面S3射出，并于光学系统100的成像面S4成像。

需要注意的是，在本申请中，通过透镜L1以及红外带通滤光片L2组成接收模组200的光学系统100，即可理解为接收模组200除透镜L1及红外带通滤光片L2外，不存在其他具有屈折力的光学元件。当然，在接收模组200中，还能够设置有其他不具备屈折力的光学元件，例如，在一些实施例中，接收模组200还包括一透明的保护盖板(图未示出)，保护盖板设置于光学系统100的物侧，且当接收模组200安装于壳体320中时，保护盖板位于光学系统100的物侧，将光学系统100与电子设备300的外部相隔离，对光学系统100起保护作用。

具体地，在一些实施例中，发射模组310包括发射器311和保护板312，其中，发射器311可以为垂直腔面发射激光器(VCSEL)，而保护板312可以为光学扩散片或衍射光学元件，发射器311发射的光线经保护板312的调节后到达待测物体的表面。并且，在壳体320中，还应该设置有与光学系统100相连接的支架(图未示出)以及能够驱动支架移动的马达(图未示出)，马达驱动支架移动，进而带动光学系统100沿光轴朝向靠近或远离感光元件210的方向移动，以针对不同的待测物体实现对焦功能。

另外，在一些实施例中，发射模组310发射的光线为波长在800nm-1500nm之间的红外波段光线，且接收模组100中的红外带通滤光片L2的主要透光波段的波长也在800nm-1500nm之间，以滤除其它波段的杂光，避免杂光对发射模组310发射的光线于感光面上的成像造成干扰。

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：

具有正屈折力的透镜；以及

2.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述透镜的物侧面是凸面，所述透镜的像侧面为平面。

3.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，满足关系式：

FNO＞1.3；

其中，FNO为所述光学系统的光圈数。

4.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，满足关系式：

0＜SD/TTL＜0.5；

其中，SD为所述透镜的物侧面的最大有效孔径的一半，TTL为所述透镜的物侧面至所述光学系统的成像面于光轴上的距离。

5.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，满足关系式：

1.0＜TTL/f＜1.5；

其中，TTL为所述透镜的物侧面至所述光学系统的成像面于光轴上的距离，f为所述光学系统的总有效焦距。

6.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，满足关系式：

10°＜FOV＜80°；

其中，FOV为所述光学系统的最大视场角。

7.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，还包括光阑，所述光阑设置于所述透镜和所述红外带通滤光片之间，所述透镜包括透镜部和结合部，所述透镜部和结合部一体成型设置，所述结合部贴合于所述红外带通滤光片的物侧面，所述光阑由一遮光罩环绕所述结合部形成。

8.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述透镜通过紫外光固化胶于所述红外带通滤光片的物侧面上以压印的方式形成。

9.一种接收模组，用于接收三维成像装置的发射模组发出并经待测物体反射的光线，且所述接收模组能够接收波长在800nm-1500nm之间的红外波段光线，其特征在于，所述接收模组包括感光元件以及权利要求1-8任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，所述感光元件具有感光面，光线经所述光学系统后于所述感光面成像。

10.根据权利要求9所述的接收模组，其特征在于，所述光学系统能够沿光轴朝向靠近或远离所述感光面的方向移动。

11.一种电子设备，用于获取待测物体的深度信息，其特征在于，所述电子设备包括壳体、发射模组以及权利要求9或10任一项所述的接收模组，所述发射模组及所述接收模组安装于所述壳体上，所述发射模组发射的光线经所述待测物体反射后被所述接收模组接收。