CN112379509B - 光学系统、摄像模组、电子设备及汽车 - Google Patents

光学系统、摄像模组、电子设备及汽车 Download PDF

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Abstract

一种光学系统、摄像模组、电子设备和汽车，光学系统从物侧至像侧依次包括：具有正曲折力的第一透镜，第一透镜的物侧面和像侧面于近光轴处均为凸面；具有负曲折力的第二透镜，第二透镜的物侧面和像侧面于近光轴处均为凹面；具有正曲折力的第三透镜；具有正曲折力的第四透镜，第四透镜的物侧面和像侧面于近光轴处均为凸面；具有负曲折力的第五透镜，第五透镜的物侧面和像侧面于近光轴处均为凹面；光学系统满足条件式：2<f45/f<5。通过合理设置各透镜的面型和屈折力，以及满足2<f45/f<5，使得光学系统同时满足大视场角以及小型化的设计，当应用于车载驾驶技术时，能够较为全面的监控驾驶环境，同时也符合车辆的设计趋势。

Description

光学系统、摄像模组、电子设备及汽车
技术领域
本发明属于光学成像技术领域，尤其涉及一种光学系统、摄像模组、电子设备和汽车。
背景技术
随着车载行业的发展，高级驾驶辅助系统(Advanced Driving AssistanceSystem，ADAS)、驾驶员监控系统(Driver Monitoring System，DMS)等车载驾驶的技术逐渐成熟。不仅要求对驾驶员的状态进行监测，根据眼睛状态、闭眼次数、闭眼幅度、打哈欠等相关信息进行推测，还要求对外界环境状态进行监控识别，从而全面的判断驾驶员的驾驶环境，从而提出安全预警，提醒驾驶员驾驶状态的变化，并提前做好预防。因此，为了实时监控仓内以及仓外环境，车载驾驶技术中的光学系统需要具备较大的视场角。而且，为了适应车辆更宽，更低，更轻的设计趋势，车载驾驶技术中的光学系统的小型化也是必不可缺的一环。
目前五片式的光学系统中，往往难以兼顾小型化和大视场角，使得光学系统应用在车载行业时，要不就具备大视场角而本身的体积重量不理想，不适用于小型车辆，要不就能够实现小型化而视场角过小，难以监控全面。
发明内容
本发明的目的是提供一种光学系统、摄像模组、电子设备和汽车，能够同时兼顾小型化和大视场角。
为实现本发明的目的，本发明提供了如下的技术方案：
第一方面，本发明提供了一种光学系统，光学系统从物侧至像侧依次包括：具有正曲折力的第一透镜，所述第一透镜的物侧面和像侧面于近光轴处均为凸面；具有负曲折力的第二透镜，所述第二透镜的物侧面和像侧面于近光轴处均为凹面；具有正曲折力的第三透镜；具有正曲折力的第四透镜，所述第四透镜的物侧面和像侧面于近光轴处均为凸面；具有负曲折力的第五透镜，所述第五透镜的物侧面和像侧面于近光轴处均为凹面；所述光学系统满足条件式：2<f45/f<5；其中，f45为所述第四透镜和所述第五透镜的组合有效焦距，f为所述光学系统的有效焦距。
通过合理配置第一透镜至第五透镜的曲折力，以及优化各透镜的面型，使得光学系统同时满足大视场角以及小型化的设计，当光学系统应用于车载驾驶技术时，能够较为全面的监控驾驶环境，同时也符合车辆的设计趋势。同时满足f45/f在2和5之间，形成具有一正一负曲折力的两个透镜的结构，有利于像差的相互校正。可以理解的是，f45/f的值高于5时，组合透镜的曲折力过弱，易使光学系统产生较大的边缘像差及色差，不利于提高成像解析力；f45/f的值低于2时，组合透镜的曲折力过强，使得透镜组易产生较严重的像散现象，不利于成像品质的提升。
一种实施方式中，所述光学系统满足条件式：Vd<25；其中，Vd为所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜、所述第四透镜以及所述第五透镜中至少一者的阿贝数，所述阿贝数的参考波长为587.56nm。通过满足至少一片透镜的阿贝数Vd在25以内，有利于光学系统更好的校正色差，提高成像质量。
一种实施方式中，所述光学系统满足条件式：-5mm<f1*f2/f<-2mm；其中，f1为所述第一透镜的有效焦距，f2为所述第二透镜的有效焦距，f为所述光学系统的有效焦距。通过满足f1*f2/f的值在-5mm和-2mm之间，将第二透镜设置为负透镜，为光学系统提供负曲折力，有利于扩大光线角度，使经第一透镜折射后摄入光学系统的光线扩宽为大角度光线，同时，正负透镜搭配可相互抵消彼此产生的像差，因此有利于校正光线经第一透镜与第二透镜折射产生的像差，提升成像解析力。可以理解的是，当f1*f2/f的值低于-5mm，或者高于-2mm时，不利于光学系统像差的校正，从而降低成像品质。
一种实施方式中，所述光学系统满足条件式：-9<f2/CT2<-4；其中，f2为所述第二透镜的有效焦距，CT2为所述第二透镜于光轴上的厚度。通过满足f2/CT2的值在-9和-4之间，一方面可以降低第二透镜中部厚度的公差敏感度，降低单透镜的加工工艺难度，有利于提升透镜组的组装良率，进一步的降低生产成本。另一方面，满足f2/CT2的值在-9和-4之间，能够避免第二透镜的有效焦距过大，减少光学系统产生较难校正的像散，从而提高了成像质量；同时，避免第二透镜的中部厚度过大或过小，中部厚度越大，透镜的重量越大，不利于实现光学系统的轻量化，中部厚度越小，则单透镜加工工艺难度较大。
一种实施方式中，所述光学系统满足条件式：9<CT3/|Sagf5|<18.5；其中，CT3为所述第三透镜于光轴上的厚度，Sagf5为在平行于光轴的方向上，所述第三透镜物侧面最大通光孔径处至所述第三透镜物侧面中心点的距离。通过满足CT3/|Sagf5|的值在9和18.5之间，使第三透镜在满足较高曲折力的同时，避免其中部厚度过大或物侧面过于弯曲而增加了透镜制造难度，从而实现降低生产成本。可以理解的是，CT3/|Sagf5|的值低于9时，第三透镜物侧面过于弯曲，透镜加工难度增大，增加透镜的生产成本；同时，第三透镜物侧面过于弯曲，易产生边缘像差，不利于所述光学系统像质的提升。CT3/|Sagf5|的值高于18.5时，第三透镜中部厚度值过大，从而由于透镜密度过大，则会增加透镜组的重量，不利于光学系统的轻量化和小型化。
一种实施方式中，所述第四透镜的像侧面和所述第五透镜的物侧面之间无空气间隔。通过设置第四透镜的像侧面和第五透镜的物侧面之间无空气间隔，从而缩短光学系统的总长，有利于实现小型化设计，同时透镜紧密组合结构还有利于像差的相互校正。
一种实施方式中，所述光学系统满足条件式：1<f123/f45<3；其中，f123为所述第一透镜、所述第二透镜和所述第三透镜的组合有效焦距，f45为所述第四透镜和所述第五透镜的组合有效焦距。通过满足f123/f45的值在1和3之间，合理控制f123、f45的光焦度分配比例，有利于控制光线的入射角度，减小光学系统的高级像差；同时，可减小经过第四透镜、第五透镜的主光线出射角度，提高光学系统的相对亮度。
一种实施方式中，所述光学系统满足条件式：1<CT1/CT2<3；其中，CT1为所述第一透镜于光轴上的厚度，CT2为所述第二透镜于光轴上的厚度。通过满足CT1/CT2的值在1和3之间，可有效的调节第一透镜与第二透镜之间曲折力的关系，有利于光学系统实现广角化和小型化，同时，减小光线射出光学系统的角度，从而更好的匹配感光元件，提高光学性能。可以理解的是，CT1/CT2的值低于1或者高于3，容易使得第一透镜与第二透镜曲折力分配不合理，则不利于光学系统像差的校正。
一种实施方式中，所述光学系统满足条件式：0.5mm*10-6/℃<(CT4-CT5)*|α4-α5|<2.5mm*10-6/℃；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，α4为所述第四透镜在-30～70℃下的热膨胀系数，α5为所述第五透镜在-30～70℃下的热膨胀系数。通过满足(CT4-CT5)*|α4-α5|的值在0.5mm*10-6/℃和2.5mm*10-6/℃之间，通过材料的合理搭配可减小温度对组合透镜的影响，使光学系统在高温或低温条件下保持良好的成像质量，此外，减小两片透镜中部厚度差异及材料特性差异，从而可减小组合透镜开裂的风险。
一种实施方式中，所述光学系统满足条件式：7<TTL/d15<13；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，d15为所述第一透镜至所述第五透镜于光轴上的相邻两个透镜的空气间隔之和。通过满足TTL/d15的值在7和13之间，控制第一透镜至第五透镜于光轴上的空气间隔之和，可在保证光学性能的情况下，控制光学系统总长，从而有利于实现光学系统的小型化设计。
第二方面，本发明还提供了一种摄像模组，摄像模组包括镜筒、感光元件和第一方面任一项实施方式所述的光学系统，所述光学系统的所述第一透镜至所述第五透镜安装在所述镜筒内，所述感光元件设置在所述光学系统的像侧。通过在摄像模组中加入本发明提供的光学系统，摄像模组能够同时实现小型化和大视场角设计，当应用于车载驾驶技术时，有利于较为全面的监控驾驶环境，同时也符合车辆的设计趋势。
第三方面，本发明还提供了一种电子设备，电子设备包括壳体和第二方面的摄像模组，所述摄像模组设于所述壳体内。通过在电子设备中加入本发明提供的摄像模组，电子设备能够同时实现小型化和大视场角设计，同时摄像模组的体积较小，有利于提高电子设备其他模块的空间利用率。
第四方面，本发明还提供了一种汽车，汽车包括车体及第二方面的摄像模组，所述摄像模组设置于所述车体上以获取所述车体周围的环境信息。通过在汽车中加入本发明提供的摄像模组，汽车能够较好地观察周围的环境，有利于较为全面的监控驾驶环境，确保驾驶安全以及仓内环境可视化，能够将驾驶员、乘客的状况或仓外的驾驶环境状况准确的反馈给处理中心，以便处理中心做出准确的分析及判断，有利于及时作出预警，从而有利于减少交通事故的发生，确保生命及财产安全，安全性能较佳，同时由于摄像模组的体积较小，使汽车的空间利用率提高，符合车辆的设计趋势。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1a是第一实施例的光学系统的结构示意图；
图1b是第一实施例的纵向球差曲线、像散曲线和畸变曲线；
图2a是第二实施例的光学系统的结构示意图；
图2b是第二实施例的纵向球差曲线、像散曲线和畸变曲线；
图3a是第三实施例的光学系统的结构示意图；
图3b是第三实施例的纵向球差曲线、像散曲线和畸变曲线；
图4a是第四实施例的光学系统的结构示意图；
图4b是第四实施例的纵向球差曲线、像散曲线和畸变曲线；
图5a是第五实施例的光学系统的结构示意图；
图5b是第五实施例的纵向球差曲线、像散曲线和畸变曲线。
具体实施方式
下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供了一种汽车，汽车可选为公共巴士、轿车、跑车、商务车、面包车和摩托车等。汽车包括车体及本发明实施例的摄像模组，摄像模组设置于车体上以获取车体周围的环境信息。通过在汽车中加入本发明提供的摄像模组，汽车能够较好地观察周围的环境，有利于较为全面的监控驾驶环境，确保驾驶安全以及仓内环境可视化，能够将驾驶员、乘客的状况或仓外的驾驶环境状况准确的反馈给处理中心，以便处理中心做出准确的分析及判断，有利于及时作出预警，从而有利于减少交通事故的发生，确保生命及财产安全，安全性能较佳，同时由于摄像模组的体积较小，使汽车的空间利用率提高，符合车辆的设计趋势。
本发明实施例提供了一种电子设备，电子设备包括壳体和本发明实施例提供的摄像模组，摄像模组设于壳体内。该电子设备可以为智能手机、个人数字助理(PDA)、平板电脑、智能手表、无人机、电子书籍阅读器、行车记录仪、可穿戴装置和监控安防设备等，优选为ADAS、DMS等车载驾驶设备。通过在电子设备中加入本发明提供的摄像模组，电子设备能够同时实现小型化和大视场角设计，同时摄像模组的体积较小，有利于提高电子设备其他模块的空间利用率。
本发明实施例还提供了一种摄像模组，摄像模组包括镜筒、感光元件和本发明实施例提供的光学系统，光学系统的第一透镜至第五透镜安装在镜筒内，感光元件设置在光学系统的像侧，用于将穿过第一透镜至第五透镜入射到感光元件上的物的光线转换成图像的电信号。感光元件可以为互补金属氧化物半导体(Complementary Metal OxideSemiconductor，CMOS)或电荷耦合器件(Charge-coupled Device，CCD)。该摄像模组可以是数码相机的独立的镜头，也可以是集成在如智能手机等电子设备上的成像模块，优选为高级驾驶员辅助系统和监控安防设备中的侧视摄像头和前视摄像头。通过在摄像模组中加入本发明提供的光学系统，摄像模组能够同时实现小型化和大视场角设计，当应用于车载驾驶技术时，有利于较为全面的监控驾驶环境，同时也符合车辆的设计趋势。
本发明实施例基于车载技术的光学系统，将驾驶员、乘客的状况或仓外的驾驶环境状况准确的反馈给处理中心，以便处理中心做出准确的分析及判断，从而确保驾驶安全以及仓内环境可视化，有利于减少交通事故的发生，确保生命及财产安全。
本发明实施例还提供了一种光学系统，光学系统从物侧至像侧依次包括第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜和第五透镜；
第一透镜具有正曲折力，第一透镜的物侧面和像侧面于近光轴处均为凸面；
第二透镜具有负曲折力，第二透镜的物侧面和像侧面于近光轴处均为凹面；
第三透镜具有正曲折力；
第四透镜具有正曲折力，第四透镜的物侧面和像侧面于近光轴处均为凸面；
第五透镜具有负曲折力，第五透镜的物侧面和像侧面于近光轴处均为凹面；
光学系统满足条件式：
2<f45/f<5；
其中，f45为第四透镜和第五透镜的组合有效焦距，f为光学系统的有效焦距。
通过合理配置第一透镜至第五透镜的曲折力，以及优化各透镜的面型，使得光学系统同时满足大视场角以及小型化的设计，当光学系统应用于车载驾驶技术时，能够较为全面的监控驾驶环境，同时也符合车辆的设计趋势。同时，满足f45/f在2和5之间，形成具有一正一负曲折力的两个透镜的结构，有利于像差的相互校正。可以理解的是，f45/f的值高于5时，组合透镜的曲折力过弱，易产生较大的边缘像差以及色差的产生，不利于提高分辨性能；f45/f的值低于2时，组合透镜的曲折力过强，使得透镜组易产生较严重的像散现象，不利于成像品质的提升。具体的，f45/f的值可以为2、3.1、3.8、4.1、4和5等。f45的单位为毫米(mm)。
一种实施方式中，光学系统满足条件式：Vd<25；其中，Vd为第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜以及第五透镜中至少一者的阿贝数，阿贝数的参考波长为587.56nm。通过满足至少一片透镜的阿贝数Vd在25以内，有利于光学系统更好的校正色差，提高成像质量。具体的，本实施例中只有第五透镜的Vd在25以内，在其他实施例中，可以为其他透镜的Vd在25以内，也可以为多个透镜的Vd均在25以内。Vd的值可以为5、8、12、16、18、20、23和25等。
一种实施方式中，光学系统满足条件式：-5mm<f1*f2/f<-2mm；其中，f1为第一透镜的有效焦距，f2为第二透镜的有效焦距，f为光学系统的有效焦距。通过满足f1*f2/f的值在-5mm和-2mm之间，将第二透镜设置为负透镜，为光学系统提供负曲折力，有利于扩大光线角度，使经第一透镜折射后摄入光学系统的光线扩宽为大角度光线，同时，正负透镜搭配可相互抵消彼此产生的像差，因此有利于校正光线经第一透镜与第二透镜折射产生的像差，提升成像解析力。可以理解的是，当f1*f2/f的值低于-5mm，或者高于-2mm时，不利于光学系统像差的校正，从而降低成像品质。具体的，f1*f2/f的值可以为-5、-4.5、-4、-3.6、-3和-2等。f、f1和f2的单位均为毫米(mm)。
一种实施方式中，光学系统满足条件式：-9<f2/CT2<-4；其中，f2为第二透镜的有效焦距，CT2为第二透镜于光轴上的厚度。通过满足f2/CT2的值在-9和-4之间，一方面可以降低第二透镜中部厚度的公差敏感度，降低单透镜的加工工艺难度，有利于提升透镜组的组装良率，进一步的降低生产成本。另一方面，满足f2/CT2的值在-9和-4之间，能够避免第二透镜的有效焦距过大，减少光学系统产生较难校正的像散，从而提高了成像质量；同时，避免第二透镜的中部厚度过大或过小，中部厚度越大，透镜的重量越大，不利于实现光学系统的轻量化，中部厚度越小，则单透镜加工工艺难度较大。具体的，f2/CT2的值可以为-9、-8、-6、-5和-4等。CT2的单位为毫米(mm)。
一种实施方式中，光学系统满足条件式：9<CT3/|Sagf5|<18.5；其中，CT3为第三透镜于光轴上的厚度，Sagf5为在平行于光轴的方向上，第三透镜物侧面最大通光孔径处至第三透镜物侧面中心点的距离。通过满足CT3/|Sagf5|的值在9和18.5之间，使第三透镜在满足较高曲折力的同时，避免其中部厚度过大或物侧面过于弯曲而增加了透镜制造难度，从而实现降低生产成本。可以理解的是，CT3/|Sagf5|的值低于9时，第三透镜物侧面过于弯曲，透镜加工难度增大，增加透镜的生产成本；同时，第三透镜物侧面过于弯曲，易产生边缘像差，不利于光学系统像质的提升。CT3/|Sagf5|的值高于18.5时，第三透镜中部厚度值过大，从而由于透镜密度过大，则会增加透镜组的重量，不利于光学系统的轻量化和小型化。具体的，CT3/|Sagf5|的值可以为9、11、12.5、13.7、15.4、16.1、17和18.5等。CT3和Sagf5的单位均为毫米(mm)。
一种实施方式中，第四透镜的像侧面和第五透镜的物侧面之间无空气间隔。通过设置第四透镜的像侧面和第五透镜的物侧面之间无空气间隔，从而缩短光学系统的总长，有利于实现小型化设计，同时透镜紧密组合结构还有利于像差的相互校正。具体的，第四透镜的像侧面和第五透镜的物侧面可通过胶合而形成组合结构，或者，第四透镜与第五透镜卡合而使得第四透镜的像侧面和第五透镜的物侧面贴合，等等。
一种实施方式中，光学系统满足条件式：1<f123/f45<3；其中，f123为第一透镜、第二透镜和第三透镜的组合有效焦距，f45为第四透镜和第五透镜的组合有效焦距。通过满足f123/f45的值在1和3之间，合理控制f123、f45的光焦度分配比例，有利于控制光线的入射角度，减小光学系统的高级像差；同时，可减小经过第四透镜、第五透镜的主光线出射角度，提高光学系统的相对亮度。具体的，f123/f45的值可以为1、1.2、1.4、1.5、1.8、2.4、2.6、2.9和3等。f123的单位为毫米(mm)。
一种实施方式中，光学系统满足条件式：1<CT1/CT2<3；其中，CT1为第一透镜于光轴上的厚度，CT2为第二透镜于光轴上的厚度。通过满足CT1/CT2的值在1和3之间，可有效的调节第一透镜与第二透镜之间曲折力的关系，有利于光学系统实现广角化和小型化，同时，减小光线射出光学系统的角度，从而更好的匹配感光元件，提高光学性能。可以理解的是，CT1/CT2的值低于1或者高于3，容易使得第一透镜与第二透镜曲折力分配不合理，则不利于光学系统像差的校正。具体的，CT1/CT2的值可以为1、1.3、1.4、1.5、2.3、2.6、2.9和3等。CT1和CT2的单位均为毫米(mm)。
一种实施方式中，光学系统满足条件式：0.5mm*10-6/℃<(CT4-CT5)*|α4-α5|<2.5mm*10-6/℃；其中，CT4为第四透镜于光轴上的厚度，CT5为第五透镜于光轴上的厚度，α4为第四透镜在-30～70℃下的热膨胀系数，α5为第五透镜在-30～70℃下的热膨胀系数。通过满足(CT4-CT5)*|α4-α5|的值在0.5mm*10-6/℃和2.5mm*10-6/℃之间，通过材料的合理搭配可减小温度对组合透镜的影响，使光学系统在高温或低温条件下保持良好的成像质量，此外，减小两片透镜中部厚度差异及材料特性差异，从而可减小组合透镜开裂的风险。具体的，(CT4-CT5)*|α4-α5|的值可以为0.5mm*10-6/℃、0.6mm*10-6/℃、0.75mm*10-6/℃、0.9mm*10-6/℃、1.4mm*10-6/℃、1.5mm*10-6/℃、1.7mm*10-6/℃、1.9mm*10-6/℃、2.3mm*10-6/℃和2.5mm*10-6/℃等。α4和α5的单位为10-6/℃，CT4和CT5的单位为mm。
一种实施方式中，光学系统满足条件式：7<TTL/d15<13；其中，TTL为第一透镜的物侧面至光学系统的成像面于光轴上的距离，d15为第一透镜至第五透镜于光轴上的相邻两个透镜的空气间隔之和。通过满足TTL/d15的值在7和13之间，控制第一透镜至第五透镜于光轴上的空气间隔之和，在保证光学性能的情况下，控制光学系统总长，从而有利于实现光学系统的小型化设计。具体的，TTL/d15的值可以为7、9、10、11、12.5和13等。TTL和d15的单位均为毫米(mm)。
第一实施例
请参考图1a，本实施例的光学系统，沿光轴方向的物侧至像侧依次包括：
第一透镜L1，具有正曲折力，第一透镜的物侧面S1和像侧面S2于近光轴处均为凸面；
第二透镜L2，具有负曲折力，第二透镜的物侧面S3和像侧面S4于近光轴处均为凹面；
第三透镜L3，具有正曲折力，第三透镜的物侧面S5于近光轴处为凹面，像侧面S6于近光轴处为凸面；
第四透镜L4，具有正曲折力，第四透镜的物侧面S7和像侧面S8于近光轴处均为凸面；
第五透镜L5，具有负曲折力，第五透镜的物侧面S9和像侧面S10于近光轴处均为凹面。
本实施例中，上述第一透镜L1至第五透镜L5的材质均为玻璃，且第一透镜L1至第五透镜L5的物侧面以及像侧面均为球面。第四透镜L4的像侧面S8和第五透镜L5的物侧面S9之间无空气间隔，例如可采用胶合、卡合等方式实现，本实施例中第四透镜L4的像侧面S8和第五透镜L5的物侧面S9之间优选采用胶合方式。在其他实施例中，第一透镜L1至第五透镜L5中的一个或者多个也可以采用塑料加工形成，以及，第一透镜L1至第五透镜L5的物侧面和像侧面中的一个或者多个也可以采用非球面的结构。
此外，光学系统还包括光阑ST0、保护玻璃L6和成像面IMG。光阑(未图示)设置在第一透镜L1的物侧面S1，用于控制进光量。其他实施例中，光阑ST0还可以设置在其他透镜的物侧面和像侧面上，或者是两片透镜之间。保护玻璃L6设于红外滤光片IR的像侧面S13和成像面IMG之间，其包括物侧面S14和像侧面S15，保护玻璃L6可用于保护成像面IMG。成像面IMG为光学系统的像面，其大部分区域与电子感光元件的有效像素区域交叠。
表1示出了本实施例的光学系统的特性的表格，其中的数据采用波长为940nm的光线获得，Y半径、厚度和焦距的单位均为毫米(mm)。
表1
Figure BDA0002834388720000101
Figure BDA0002834388720000111
其中，f为光学系统的有效焦距，FNO为光学系统的光圈数，FOV为光学系统对角线方向的最大视场角。
请参阅图1b，图1b示出了第一实施例的光学系统的纵向球差曲线、像散曲线和畸变曲线。其中，纵向球差曲线表示不同波长的光线经由光学系统的各透镜后的聚焦点偏离；像散曲线子午像面弯曲和弧矢像面弯曲；畸变曲线表示不同视场角对应的畸变大小值。根据图1b可知，第一实施例所给出的光学系统能够实现良好的成像品质。
第二实施例
请参考图2a，本实施例的光学系统，沿光轴方向的物侧至像侧依次包括：
第一透镜L1，具有正曲折力，第一透镜的物侧面S1和像侧面S2于近光轴处均为凸面；
第二透镜L2，具有负曲折力，第二透镜的物侧面S3和像侧面S4于近光轴处均为凹面；
第三透镜L3，具有正曲折力，第三透镜的物侧面S5于近光轴处为凹面，像侧面S6于近光轴处为凸面；
第四透镜L4，具有正曲折力，第四透镜的物侧面S7和像侧面S8于近光轴处均为凸面；
第五透镜L5，具有负曲折力，第五透镜的物侧面S9和像侧面S10于近光轴处均为凹面。
第二实施例的其他结构与第一实施例相同，参照即可。
表2示出了本实施例的光学系统的特性的表格，其中的数据采用波长为940nm的光线获得，Y半径、厚度和焦距的单位均为毫米(mm)。
表2
Figure BDA0002834388720000121
其中，f为光学系统的有效焦距，FNO为光学系统的光圈数，FOV为光学系统对角线方向的最大视场角。
请参阅图2b，图2b示出了第二实施例的光学系统的纵向球差曲线、像散曲线和畸变曲线。其中，纵向球差曲线表示不同波长的光线经由光学系统的各透镜后的会聚焦点偏离；像散曲线子午像面弯曲和弧矢像面弯曲；畸变曲线表示不同视场角对应的畸变大小值。根据图2b可知，第二实施例所给出的光学系统能够实现良好的成像品质。
第三实施例
请参考图3a，本实施例的光学系统，沿光轴方向的物侧至像侧依次包括：
第一透镜L1，具有正曲折力，第一透镜的物侧面S1和像侧面S2于近光轴处均为凸面；
第二透镜L2，具有负曲折力，第二透镜的物侧面S3和像侧面S4于近光轴处均为凹面；
第三透镜L3，具有正曲折力，第三透镜的物侧面S5于近光轴处为凹面，像侧面S6于近光轴处为凸面；
第四透镜L4，具有正曲折力，第四透镜的物侧面S7和像侧面S8于近光轴处均为凸面；
第五透镜L5，具有负曲折力，第五透镜的物侧面S9和像侧面S10于近光轴处均为凹面。
第三实施例的其他结构与第一实施例相同，参照即可。
表3示出了本实施例的光学系统的特性的表格，其中的数据采用波长为940nm的光线获得，Y半径、厚度和焦距的单位均为毫米(mm)。
表3
Figure BDA0002834388720000131
其中，f为光学系统的有效焦距，FNO为光学系统的光圈数，FOV为光学系统对角线方向的最大视场角。
请参阅图3b，图3b示出了第三实施例的光学系统的纵向球差曲线、像散曲线和畸变曲线。其中，纵向球差曲线表示不同波长的光线经由光学系统的各透镜后的会聚焦点偏离；像散曲线子午像面弯曲和弧矢像面弯曲；畸变曲线表示不同视场角对应的畸变大小值。根据图3b可知，第三实施例所给出的光学系统能够实现良好的成像品质。
第四实施例
请参考图4a，本实施例的光学系统，沿光轴方向的物侧至像侧依次包括：
第一透镜L1，具有正曲折力，第一透镜的物侧面S1和像侧面S2于近光轴处均为凸面；
第二透镜L2，具有负曲折力，第二透镜的物侧面S3和像侧面S4于近光轴处均为凹面；
第三透镜L3，具有正曲折力，第三透镜的物侧面S5于近光轴处为凹面，像侧面S6于近光轴处为凸面；
第四透镜L4，具有正曲折力，第四透镜的物侧面S7和像侧面S8于近光轴处均为凸面；
第五透镜L5，具有负曲折力，第五透镜的物侧面S9和像侧面S10于近光轴处均为凹面。
第四实施例的其他结构与第一实施例相同，参照即可。
表4示出了本实施例的光学系统的特性的表格，其中的数据采用波长为940nm的光线获得，Y半径、厚度和焦距的单位均为毫米(mm)。
表4
Figure BDA0002834388720000141
其中，f为光学系统的有效焦距，FNO为光学系统的光圈数，FOV为光学系统对角线方向的最大视场角。
请参阅图4b，图4b示出了第四实施例的光学系统的纵向球差曲线、像散曲线和畸变曲线。其中，纵向球差曲线表示不同波长的光线经由光学系统的各透镜后的会聚焦点偏离；像散曲线子午像面弯曲和弧矢像面弯曲；畸变曲线表示不同视场角对应的畸变大小值。根据图4b可知，第四实施例所给出的光学系统能够实现良好的成像品质。
第五实施例
请参考图5a，本实施例的光学系统，沿光轴方向的物侧至像侧依次包括：
第一透镜L1，具有正曲折力，第一透镜的物侧面S1和像侧面S2于近光轴处均为凸面；
第二透镜L2，具有负曲折力，第二透镜的物侧面S3和像侧面S4于近光轴处均为凹面；
第三透镜L3，具有正曲折力，第三透镜的物侧面S5于近光轴处为凹面，像侧面S6于近光轴处为凸面；
第四透镜L4，具有正曲折力，第四透镜的物侧面S7和像侧面S8于近光轴处均为凸面；
第五透镜L5，具有负曲折力，第五透镜的物侧面S9和像侧面S10于近光轴处均为凹面。
第五实施例的其他结构与第一实施例相同，参照即可。
表5示出了本实施例的光学系统的特性的表格，其中的数据采用波长为940nm的光线获得，Y半径、厚度和焦距的单位均为毫米(mm)。
表5
Figure BDA0002834388720000151
其中，f为光学系统的有效焦距，FNO为光学系统的光圈数，FOV为光学系统对角线方向的最大视场角。
请参阅图5b，图5b示出了第五实施例的光学系统的纵向球差曲线、像散曲线和畸变曲线。其中，纵向球差曲线表示不同波长的光线经由光学系统的各透镜后的会聚焦点偏离；像散曲线子午像面弯曲和弧矢像面弯曲；畸变曲线表示不同视场角对应的畸变大小值。根据图5b可知，第五实施例所给出的光学系统能够实现良好的成像品质。
请参阅表6，表6示出了第一实施例至第五实施例中光学系统的f1*f2/f、f2/CT2、CT3/|Sagf5|、f45/f、f123/f45、CT1/CT2、(CT4-CT5)*|α4-α5|、TTL/d15的值。其中，f1*f2/f的单位为mm，(CT4-CT5)*|α4-α5|的单位为mm*10-6/℃。
表6
-5<f1*f2/f<-2 -9<f2/CT2<-4 9<CT3/|Sagf5|<18.5 2<f45/f<5
第一实施例 -4.851 -8.394 9.443 3.197
第二实施例 -3.950 -7.250 9.859 3.538
第三实施例 -3.985 -4.691 12.281 4.433
第四实施例 -2.904 -5.017 17.565 3.683
第五实施例 -3.131 -6.375 18.050 2.579
1<f123/f45<3 1<CT1/CT2<3 0.5<(CT4-CT5)*|α4-α5|<2.5 7<TTL/d15<13
第一实施例 1.987 2.523 2.104 11.332
第二实施例 2.192 2.564 1.031 12.304
第三实施例 2.894 1.496 1.130 12.627
第四实施例 2.660 2.124 0.747 9.062
第五实施例 1.749 2.568 0.792 7.981
由表6可知，第一实施例至第五实施例中的光学系统均满足一下条件式：-5mm<f1*f2/f<-2mm、-9<f2/CT2<-4、9<CT3/|Sagf5|<18.5、2<f45/f<5、1<f123/f45<3、1<CT1/CT2<3、0.5mm*10-6/℃<(CT4-CT5)*|α4-α5|<2.5mm*10-6/℃、7<TTL/d15<13。
以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于本发明所涵盖的范围。

Claims (12)

1.一种光学系统，其特征在于，由五片透镜组成，从物侧至像侧依次为：
具有正曲折力的第一透镜，所述第一透镜的物侧面和像侧面于近光轴处均为凸面；
具有负曲折力的第二透镜，所述第二透镜的物侧面和像侧面于近光轴处均为凹面；
具有正曲折力的第三透镜；
具有正曲折力的第四透镜，所述第四透镜的物侧面和像侧面于近光轴处均为凸面；
具有负曲折力的第五透镜，所述第五透镜的物侧面和像侧面于近光轴处均为凹面；
所述光学系统满足条件式：2<f45/f<5；
其中，f45为所述第四透镜和所述第五透镜的组合有效焦距，f为所述光学系统的有效焦距；
所述光学系统还满足条件式：-5mm<f1*f2/f<-2mm；
其中，f1为所述第一透镜的有效焦距，f2为所述第二透镜的有效焦距，f为所述光学系统的有效焦距。
2.如权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统满足条件式：
Vd<25；
其中，Vd为所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜、所述第四透镜以及所述第五透镜中至少一者的阿贝数，所述阿贝数的参考波长为587.56nm。
3.如权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统满足条件式：
-9<f2/CT2<-4；
其中，f2为所述第二透镜的有效焦距，CT2为所述第二透镜于光轴上的厚度。
4.如权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统满足条件式：
9<CT3/|Sagf5|<18.5；
其中，CT3为所述第三透镜于光轴上的厚度，Sagf5为在平行于光轴的方向上，所述第三透镜物侧面最大通光孔径处至所述第三透镜物侧面中心点的距离。
5.如权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述第四透镜的像侧面和所述第五透镜的物侧面之间无空气间隔。
6.如权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统满足条件式：
1<f123/f45<3；
其中，f123为所述第一透镜、所述第二透镜和所述第三透镜的组合有效焦距，f45为所述第四透镜和所述第五透镜的组合有效焦距。
7.如权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统满足条件式：
1<CT1/CT2<3；
其中，CT1为所述第一透镜于光轴上的厚度，CT2为所述第二透镜于光轴上的厚度。
8.如权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统满足条件式：
0.5mm*10-6/℃<(CT4-CT5)*|α4-α5|<2.5mm*10-6/℃
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，α4为所述第四透镜在-30～70℃下的热膨胀系数，α5为所述第五透镜在-30～70℃下的热膨胀系数。
9.如权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统满足条件式：
7<TTL/d15<13；
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，d15为所述第一透镜至所述第五透镜的相邻两个透镜于光轴上的空气间隔之和。
10.一种摄像模组，其特征在于，包括镜筒、感光元件和如权利要求1至9任一项所述的光学系统，所述光学系统的所述第一透镜至所述第五透镜安装在所述镜筒内，所述感光元件设置在所述光学系统的像侧。
11.一种电子设备，其特征在于，包括壳体和如权利要求10所述的摄像模组，所述摄像模组设于所述壳体内。
12.一种汽车，其特征在于，包括：车体及权利要求10所述的摄像模组，所述摄像模组设置于所述车体上以获取所述车体周围的环境信息。
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