CN112684591B

CN112684591B - 一种光学成像系统、识别模块及电子装置

Info

Publication number: CN112684591B
Application number: CN202110081570.8A
Authority: CN
Inventors: 崔甲臣; 戴付建; 赵烈烽
Original assignee: Zhejiang Sunny Optics Co Ltd
Current assignee: Zhejiang Sunny Optics Co Ltd
Priority date: 2021-01-21
Filing date: 2021-01-21
Publication date: 2022-10-25
Anticipated expiration: 2041-01-21
Also published as: CN112684591A; US20220229273A1

Abstract

本发明公开了一种光学成像系统，光学成像系统沿着光轴由物侧至像侧依序包括：具有负光焦度的第一透镜，其物侧面为凹面；具有正光焦度的第二透镜；具有正光焦度的第三透镜；其中，光学成像镜头的有效焦距f与光学成像镜头的入瞳直径EPD满足：f/EPD<1.6；第二透镜的有效焦距f2与第三透镜的有效焦距f3满足的条件式为：0.5<f2/f3<1.7；光学成像系统的最大视场角的一半Semi‑FOV满足：Semi‑FOV>70°。本发明提供的光学成像系统，通过控制镜头的视场角，系统的F数，可使镜头具有较大的成像范围，约束第一透镜物侧面至成像面的距离、成像面有效像素对角线长一半与第三透镜有效焦距的比值，体积小，视场角大，光圈大，具有良好的成像品质。

Description

一种光学成像系统、识别模块及电子装置

技术领域

本发明属于光学成像领域，尤其涉及一种包括三片透镜的光学成像系统、识别模块及电子装置。

背景技术

手机屏幕根据光源的种类，主要分为液晶显示(liquid crystal display，LCD)屏和有机发光二极管(organic light-emitting diode，OLED)屏，OLED屏幕本身具备较好的透光性，因此，屏下指纹识别装置可以接收OLED屏自身发出的经过手指反射后形成的反射光检测指纹。屏下指纹识别装置需要匹配对应的光学系统，传统的光学系统由于体积大，视场角小，光圈小等因素，导致成像品质不够好，影响识别装置工作效果，因此需要对现有的识别装置进行优化，需要一种体积小、视场角大，光圈大的光学成像系统，具有良好的成像品质。

发明内容

本发明旨在提供一种三片透镜组成的光学成像系统，该光学成像系统体积小，视场角大，光圈大，具有良好的成像品质。

本发明的一个方面提供一种光学成像系统，该光学成像系统沿着光轴由物侧至像侧依序包括：具有负光焦度的第一透镜，其物侧面为凹面；具有正光焦度的第二透镜；具有正光焦度的第三透镜。

其中，光学成像镜头的有效焦距f与光学成像镜头的入瞳直径EPD满足：f/EPD<1.6；光学成像系统的最大视场角的一半Semi-FOV满足：Semi-FOV>70°。

根据本发明的一个实施方式，第二透镜的有效焦距f2、第三透镜的有效焦距f3以及第一透镜的有效焦距f1满足：2.0<|(f2+f3)/f1|<2.5。

根据本发明的一个实施方式，第三透镜的有效焦距f3、第三透镜物侧面的曲率半径R5以及第三透镜像侧面的曲率半径R6满足：-1.6<f3/R5+f3/R6<-0.9。

根据本发明的一个实施方式，光学成像镜头的有效焦距f、光学成像系统的最大视场角的一半Semi-FOV以及第二透镜物侧面的曲率半径R3满足：1.5<f×tan(Semi-FOV)/R3<4.0。

根据本发明的一个实施方式，第三透镜在光轴上的中心厚度CT3与第三透镜的边缘厚度ET3满足：1.5<CT3/ET3<2.1。

根据本发明的一个实施方式，光学成像系统的最大成像高度的物高YO与成像面上有效像素区域对角线长的一半ImgH满足：4.0<YO/ImgH<5.5。

根据本发明的一个实施方式，第一透镜物侧面到最后一个透镜像侧面的轴上距离TD与被摄物至第一透镜物侧表面于光轴上的距离TO满足：0.5<TD/TO<1.0。

根据本发明的一个实施方式，光圈至成像面的轴上距离SL满足：1.0mm<SL<1.5mm。

根据本发明的一个实施方式，第一透镜像侧面和光轴的交点至第一透镜像侧面的有效半径顶点之间的轴上距离SAG12与第一透镜与第二透镜在光轴上的空气间隔T12满足：1.0<SAG12/T12<1.5。

根据本发明的一个实施方式，光学成像系统还包括玻璃屏，玻璃屏设置在物侧与第一透镜之间。

本发明的另一个方面提供一种光学成像系统，该光学成像系统沿着光轴由物侧至像侧依序包括：具有负光焦度的第一透镜，其物侧面为凹面；具有光焦度的第二透镜；具有光焦度的第三透镜。

其中，各个透镜之间相互独立，各透镜之间在光轴上具有空气间隔；第二透镜的有效焦距f2与第三透镜的有效焦距f3满足：0.5<f2/f3<1.7；光学成像系统的最大视场角的一半Semi-FOV满足：Semi-FOV>70°。

本发明的又一个方面提供一种识别模块，包括上述的光学成像系统以及一电子感光元件，其中电子感光元件设置于光学成像系统的成像面上。

本发明的再一个方面提供一种电子装置，包括上述的识别模块。

本发明的有益效果：

本发明提供的光学成像系统包括多片透镜，如第一透镜至第三透镜。本发明的光学成像系统体积小，视场角大，光圈大，具有良好的成像品质。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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例，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1为本发明光学成像系统实施例1的透镜组结构示意图；

图2a至图2c分别为本发明光学成像系统实施例1的轴上色差曲线、畸变曲线以及倍率色差曲线；

图3为本发明光学成像系统实施例2的透镜组结构示意图；

图4a至图4c分别为本发明光学成像系统实施例2的轴上色差曲线、畸变曲线以及倍率色差曲线；

图5为本发明光学成像系统实施例3的透镜组结构示意图；

图6a至图6c分别为本发明光学成像系统实施例3的轴上色差曲线、畸变曲线以及倍率色差曲线；

图7为本发明光学成像系统实施例4的透镜组结构示意图；

图8a至图8c分别为本发明光学成像系统实施例4的轴上色差曲线、畸变曲线以及倍率色差曲线；

图9为本发明光学成像系统实施例5的透镜组结构示意图；

图10a至图10c分别为本发明光学成像系统实施例5的轴上色差曲线、畸变曲线以及倍率色差曲线；

图11为本发明光学成像系统的YO、TO参数示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意，在本说明书中，第一、第二、第三等的表述仅用于将一个特征与另一个特征区分开来，而不表示对特征的任何限制。因此，在不背离本发明的教导的情况下，下文中讨论的第一透镜也可被称作第二透镜或第三透镜。

还应理解的是，用语“包括”、“包括有”、“具有”、“包含”和/或“包含有”，当在本说明书中使用时表示存在所陈述的特征、元件和/或部件，但不排除存在或附加有一个或多个其它特征、元件、部件和/或它们的组合。此外，当诸如“......中的至少一个”的表述出现在所列特征的列表之后时，修饰整个所列特征，而不是修饰列表中的单独元件。此外，当描述本申请的实施方式时，使用“可”表示“本申请的一个或多个实施方式”。并且，用语“示例性的”旨在指代示例或举例说明。

在附图中，为了便于说明，已稍微夸大了透镜的厚度、尺寸和形状。具体来讲，附图中所示的球面或非球面的形状通过示例的方式示出。即，球面或非球面的形状不限于附图中示出的球面或非球面的形状。附图仅为示例而并非严格按比例绘制。

在本发明的描述中，近轴区域是指光轴附近的区域。若透镜表面为凸面且未界定该凸面位置时，则表示该透镜表面至少于近轴区域为凸面。若透镜表面为凹面且未界定该凹面位置时，则表示该透镜表面至少于近轴区域为凹面。每个透镜最靠近被摄物体的表面称为该透镜的物侧面，每个透镜最靠近成像面的表面称为该透镜的像侧面。

除非另外限定，否则本文中使用的所有用语(包括技术用语和科学用语)均具有与本申请所属领域普通技术人员的通常理解相同的含义。还应理解的是，用语(例如在常用词典中定义的用语)应被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义一致的含义，并且将不被以理想化或过于形式化的解释，除非本文中明确如此限定。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例对本发明的特征、原理和其他方面进行详细描述。

示例性实施方式

本发明示例性实施方式的光学成像系统包括三片镜片，沿光轴由物侧至像侧依序包括：第一透镜、第二透镜以及第三透镜，其中，各个透镜之间相互独立，各透镜之间在光轴上具有空气间隔。

在本示例性实施方式中，第一透镜具有负光焦度，其物侧面为凹面；第二透镜可具有正光焦度或负光焦度；第三透镜可具有正光焦度或负光焦度。

在本示例性实施方式中，光学成像镜头的有效焦距f与光学成像镜头的入瞳直径EPD满足的条件式为：f/EPD<1.6。通过控制镜头的视场角，减小系统的F数，可使镜头具有较大的成像范围。更具体的，f与EPD满足：1<f/EPD<1.55，例如，1.44≤f/EPD≤1.51。

在本示例性实施方式中，光学成像系统的最大视场角的一半Semi-FOV满足的条件式为：Semi-FOV>70°。通过控制镜头的视场角，减小系统的F数，可使镜头具有较大的成像范围。更具体的，Semi-FOV满足：70.2°<Semi-FOV<81°，例如，70.31°≤Semi-FOV≤80.25°。

在本示例性实施方式中，第二透镜的有效焦距f2与第三透镜的有效焦距f3满足的条件式为：0.5<f2/f3<1.7。能够有效地平衡第二透镜和第三透镜所产生的球差和慧差，使得平衡后的第二透镜和第三透镜的球差和慧差贡献量处在合理范围内，进而使得光学系统的敏感性处于合理水平；通过控制镜头的视场角，可使镜头具有较大的成像范围。更具体的，f2与f3满足：0.9<f2/f3<1.5，例如，0.99≤f2/f3≤1.45。

在本示例性实施方式中，第二透镜的有效焦距f2、第三透镜的有效焦距f3以及第一透镜的有效焦距f1满足的条件式为：2.0<|(f2+f3)/f1|<2.5。通过约束第一透镜元件的有效焦距与第一透镜和第三透镜有效焦距之和的比值在一定的范围内，可以保证光学透镜具有良好的可加工特性。更具体的，f2、f3与f1满足：2.1<|(f2+f3)/f1|<2.4，例如，2.11≤|(f2+f3)/f1|≤2.36。

在本示例性实施方式中，第三透镜的有效焦距f3、第三透镜物侧面的曲率半径R5以及第三透镜像侧面的曲率半径R6满足的条件式为：-1.6<f3/R5+f3/R6<-0.9。通过约束第三透镜的有效焦距和第三透镜物侧面的曲率半径在一定的范围内，可以合理分配系统的光焦度，并且能够控制其三阶象散量在一定的范围，平衡系统前端光学和后端光学产生的像散量，使得系统具有良好的成像质量。更具体的，f3、R5与R6满足：-1.55<f3/R5+f3/R6<-1，例如，-1.52≤f3/R5+f3/R6≤-1.17。

在本示例性实施方式中，光学成像镜头的有效焦距f、光学成像系统的最大视场角的一半Semi-FOV以及第二透镜物侧面的曲率半径R3满足的条件式为：1.5<f×tan(Semi-FOV)/R3<4.0。通过约束成像系统的最大半视场角，成像系统的有效焦距，两者和第二透镜物侧面的曲率半径的比值。实现系统大像面的成像效果，进而拥有较高的光学性能以及较好的加工工艺。更具体的，f、Semi-FOV与R3满足：1.5<f×tan(Semi-FOV)/R3<3.9，例如，1.50≤f×tan(Semi-FOV)/R3≤3.84。

在本示例性实施方式中，第三透镜在光轴上的中心厚度CT3与第三透镜的边缘厚度ET3满足的条件式为：1.5<CT3/ET3<2.1。通过约束第三透镜的中厚与边缘厚度的比值在一定的范围内，可以降低镜头的厚度敏感性，矫正场曲。更具体的，CT3与ET3满足：1.6<CT3/ET3<2，例如，1.67≤CT3/ET3≤1.89。

在本示例性实施方式中，光学成像系统的最大成像高度的物高YO与成像面上有效像素区域对角线长的一半ImgH满足的条件式为：4.0<YO/ImgH<5.5。通过约束光学摄像透镜组的最大成像高度的物高和成像面上有效像素区域对角线长一半的比值，来获得光学成像系统的更大视角。更具体的，YO与ImgH满足：4.3<YO/ImgH<5.4，例如，4.41≤YO/ImgH≤5.38。

在本示例性实施方式中，第一透镜物侧面到最后一个透镜像侧面的轴上距离TD与被摄物至第一透镜物侧表面于光轴上的距离TO满足的条件式为：0.5<TD/TO<1.0。合理配置第一透镜像侧面和物侧面的轴上间隔距离，可有效降低镜头的厚度敏感性，矫正场曲。更具体的，TD与TO满足：0.6<TD/TO<0.95，例如，0.77≤TD/TO≤0.94。

在本示例性实施方式中，光圈至成像面的轴上距离SL满足的条件式为：1.0mm<SL<1.5mm。合理控制光圈至成像面的轴上距离在一定范围，以此调整光学成像镜头的主光线角度，能有效提高光学成像透镜组的相对亮度，提升像面清晰度。更具体的，SL满足：1.2mm<SL<1.4mm，例如，1.27mm≤SL≤1.34mm。

在本示例性实施方式中，第一透镜像侧面和光轴的交点至第一透镜像侧面的有效半径顶点之间的轴上距离SAG12与第一透镜与第二透镜在光轴上的空气间隔T12满足的条件式为：1.0<SAG12/T12<1.5。合理控制第二透镜像侧面和光轴的交点至第二透镜像侧面的有效半径顶点之间的轴上距离与第一透镜和第二透镜在光轴上的空气间隔在一定范围，以此调整光学成像镜头的主光线角度，能有效提高光学成像透镜组的相对亮度，提升像面清晰度。更具体的，SAG12与T12满足：1.1<SAG12/T12<1.3，例如，1.16≤SAG12/T12≤1.22。

在本示例性实施方式中，上述光学成像系统还可包括设置在物侧与第一透镜之间的玻璃屏。上述光学成像系统还可包括光阑，光阑可根据需要设置在适当位置处，例如，光阑可设置在物侧与第一透镜之间。可选地，上述光学成像系统还可包括用于校正色彩偏差的滤光片和/或用于保护位于成像面上的感光元件的保护玻璃。

根据本发明的上述实施方式的光学成像系统可采用多片镜片，例如上述的三片。通过合理分配各透镜的光焦度、面型、各透镜的中心厚度以及各透镜之间的轴上间距等，使得光学成像系统具有较大的成像像面，具有成像范围广和成像质量高的特点，并保证了手机的超薄性。

在示例性实施方式中，各透镜的镜面中的至少一个为非球面镜面，即，第一透镜的物侧面至第三透镜的像侧面中的至少一个镜面为非球面镜面。非球面透镜的特点是：从透镜中心到透镜周边，曲率是连续变化的，与从透镜中心到透镜周边具有恒定曲率的球面透镜不同，非球面透镜具有更佳的曲率半径特性，具有改善歪曲像差及改善像散像差的优点。采用非球面透镜后，能够尽可能地消除在成像的时候出现的像差，从而改善成像质量。可选地，第一透镜、第二透镜和第三透镜中的每个透镜的物侧面和像侧面中的至少一个为非球面镜面。可选地，第一透镜、第二透镜和第三透镜中的每片透镜的物侧面和像侧面均为非球面镜面。

然而，本领域的技术人员应当理解，在未背离本申请要求保护的技术方案的情况下，可改变构成光学成像系统的透镜数量，来获得本说明书中描述的各个结果和优点。例如，虽然在实施方式中以三个透镜为例进行了描述，但是该光学成像系统不限于包括三个透镜，如果需要，该光学成像系统还可包括其它数量的透镜。

下面参照附图进一步描述适用于上述实施例的光学成像系统的具体实施例。

具体实施例1

图1为本发明光学成像系统实施例1的透镜组结构示意图，光学成像系统沿光轴由物侧至像侧依序包括：玻璃屏E1、第一透镜E2、第二透镜E3、光阑STO、第三透镜E4、滤光片E5和成像面S11。

玻璃屏E1具有物侧面S1和像侧面S2。第一透镜E2具有负光焦度，其物侧面S3为凹面，像侧面S4为凹面。第二透镜E3具有正光焦度，其物侧面S5为凸面，像侧面S6为凸面。第三透镜E4具有正光焦度，其物侧面S7为凸面，像侧面S8为凸面。滤光片E5具有物侧面S9和像侧面S10。来自物体的光依序穿过表面S1至S10的各表面并最终成像在成像面S11上。

如表1所示，为实施例1的光学成像系统的基本参数表，其中，曲率半径、厚度、焦距的单位均为毫米(mm)。

表1

如表2所示，在实施例1中，光学成像系统的总有效焦距f＝0.33mm，从第一透镜E2的物侧面S3至成像面S11在光轴上的距离TTL＝2.55mm，成像面S11上有效像素区域对角线长的一半ImgH＝1.03mm，光学成像系统的最大视场角的一半Semi-FOV＝70.31°。

表2

实施例1中的光学成像系统满足：

f/EPD＝1.44，其中，f为光学成像镜头的有效焦距，EPD为光学成像镜头的入瞳直径；

Semi-FOV＝70.31°，其中，Semi-FOV为光学成像系统的最大视场角的一半；

f2/f3＝0.99，其中，f2为第二透镜的有效焦距，f3为第三透镜的有效焦距；

|(f2+f3)/f1|＝2.11，其中，f2为第二透镜的有效焦距，f3为第三透镜的有效焦距，f1为；

f3/R5+f3/R6＝-1.37，其中，f3为第三透镜的有效焦距，R5为第三透镜物侧面的曲率半径，R6为第三透镜像侧面的曲率半径；

f×tan(Semi-FOV)/R3＝1.50，其中，f为光学成像镜头的有效焦距，Semi-FOV为光学成像系统的最大视场角的一半，R3为第二透镜物侧面的曲率半径；

CT3/ET3＝1.67，其中，CT3为第三透镜在光轴上的中心厚度，ET3为第三透镜的边缘厚度；

YO/ImgH＝4.41，其中，YO为光学成像系统最大成像高度的物高，ImgH为成像面上有效像素区域对角线长的一半；

TD/TO＝0.89，其中，TD为第一透镜物侧面到最后一个透镜像侧面的轴上距离，TO为被摄物至第一透镜物侧表面于光轴上的距离；

SL＝1.32mm，其中，SL为光圈至成像面的轴上距离；

SAG12/T12＝1.18，其中，SAG12为第一透镜像侧面和光轴的交点至第一透镜像侧面的有效半径顶点之间的轴上距离，T12为第一透镜与第二透镜在光轴上的空气间隔。

在实施例1中，第一透镜E2至第三透镜E4中的任意一个透镜的物侧面和像侧面均为非球面，各非球面透镜的面型x可利用但不限于以下非球面公式进行限定：

其中，x为非球面沿光轴方向在高度为h的位置时，距非球面顶点的距离矢高；c为非球面的近轴曲率，c＝1/R(即，近轴曲率c为表1中曲率半径R的倒数)；k为圆锥系数；Ai为非球面第i-th阶的修正系数。

在实施例1中，第一透镜E2至第三透镜E4中的任意一个透镜的物侧面和像侧面均为非球面，表3示出了可用于实施例1中各非球面镜面S3-S8的高次项系数A₄、A₆、A₈、A₁₀、A₁₂、A₁₄、A₁₆、A₁₈、A₂₀、A₂₂、A₂₄、A₂₆、A₂₈和A₃₀。

面号

A4

A6

A8

A10

A12

A14

A16

S3

1.8933E+00

-4.2969E-01

1.4225E-01

-5.6213E-02

2.5341E-02

-1.2317E-02

6.2690E-03

S4

3.9451E-01

-1.1797E-01

2.8260E-02

2.7453E-03

1.3978E-03

-2.7813E-03

6.3047E-04

S5

-1.2615E-01

5.6973E-03

-4.1004E-03

4.6840E-03

-1.1101E-03

1.6701E-03

-8.6935E-04

S6

5.1861E-02

-1.4798E-02

7.5903E-04

-1.6728E-03

-2.0316E-05

-6.0562E-04

-2.2130E-04

S7

-1.0817E-02

3.9267E-03

-1.2750E-03

7.1761E-04

-4.2780E-04

5.8909E-04

-1.8233E-04

S8

1.8562E-01

2.8519E-02

1.0567E-02

-8.7479E-03

1.1402E-03

3.5272E-04

1.6035E-03

面号

A18

A20

A22

A24

A26

A28

A30

S3

-3.2871E-03

1.7625E-03

-9.5577E-04

5.4204E-04

-2.8704E-04

1.0210E-04

-1.6273E-05

S4

3.7490E-04

1.2168E-03

-1.1731E-04

-8.8593E-04

-1.9689E-03

-1.3117E-03

-8.2552E-04

S5

3.6613E-04

-3.6140E-04

5.4467E-04

2.3982E-04

5.3290E-04

1.4251E-04

2.1336E-04

S6

6.8574E-07

1.5446E-04

-1.4298E-04

-4.6340E-06

1.2709E-05

9.4208E-05

-4.8473E-05

S7

7.4251E-05

-9.8747E-05

-2.2698E-04

-8.5808E-06

2.0076E-05

-1.1598E-04

1.6957E-04

S8

-1.1288E-03

-9.4516E-04

-2.5090E-04

2.6292E-04

-9.0256E-04

-1.0046E-04

2.4686E-04

表3

图2a示出了实施例1的光学成像系统的轴上色差曲线，其表示不同波长的光线经由镜头后的会聚焦点偏离。图2b示出了实施例1的光学成像系统的畸变曲线，其表示不同像高对应的畸变大小值。图2c示出了实施例1的光学成像系统的倍率色差曲线，其表示光线经由镜头后在成像面上的不同的像高的偏差。根据图2a至图2c所示可知，实施例1所给出的光学成像系统能够实现良好的成像品质。

具体实施例2

图3为本发明光学成像系统实施例2的透镜组结构示意图，光学成像系统沿光轴由物侧至像侧依序包括：玻璃屏E1、第一透镜E2、第二透镜E3、光阑STO、第三透镜E4、滤光片E5和成像面S11。

如表4所示，为实施例2的光学成像系统的基本参数表，其中，曲率半径、厚度、焦距的单位均为毫米(mm)。

面号	表面类型	曲率半径	厚度/距离	焦距	折射率	色散系数	圆锥系数
								OBJ	球面	无穷	0.0000
S1	球面	无穷	1.0000		1.52	64.2	0.0000
								S2	球面	无穷	1.0818				0.0000
S3	非球面	-0.4990	0.5184	-0.64	1.54	56.1	-1.0000
								S4	非球面	1.5711	0.2795				0.0000
S5	非球面	0.5869	0.4244	0.87	1.62	25.9	0.0000
								S6	非球面	-2.0000	0.0500				0.0000
STO	球面	无穷	0.0442				0.0000
								S7	非球面	1.9166	0.4231	0.64	1.54	56.1	0.0000
S8	非球面	-0.3907	0.3915				-1.0000
								S9	球面	无穷	0.2100		1.52	64.2	0.0000
S10	球面	无穷	0.1962				0.0000
								S11	球面	无穷

表4

如表5所示，在实施例2中，光学成像系统的总有效焦距f＝0.34mm，从第一透镜E2的物侧面S3至成像面S11在光轴上的距离TTL＝2.54mm，成像面S11上有效像素区域对角线长的一半ImgH＝1.02mm，光学成像系统的最大视场角的一半Semi-FOV＝79.34°。各个关系式的参数如同第一实施例所阐释，各个关系式的数值如下表中所列。

表5

在实施例2中，第一透镜E2至第三透镜E4中的任意一个透镜的物侧面和像侧面均为非球面，表6示出了可用于实施例2中各非球面镜面S3-S8的高次项系数A₄、A₆、A₈、A₁₀、A₁₂、A₁₄、A₁₆、A₁₈、A₂₀、A₂₂、A₂₄、A₂₆、A₂₈和A₃₀。

面号

A4

A6

A8

A10

A12

A14

A16

S3

2.0325E+00

-4.6218E-01

1.5387E-01

-6.1758E-02

2.8187E-02

-1.3913E-02

7.1869E-03

S4

3.8935E-01

-1.1235E-01

3.4057E-02

4.6142E-03

3.9659E-05

-3.5964E-03

1.4148E-03

S5

-1.3032E-01

5.0675E-03

-2.2258E-03

4.7667E-03

-1.1765E-03

1.3486E-03

-8.0274E-04

S6

1.0766E-01

-4.1994E-02

1.4908E-02

-1.0186E-02

1.0800E-02

-4.5736E-03

-1.7840E-03

S7

-8.6108E-03

5.4545E-03

-2.5775E-03

4.4477E-04

-1.8725E-05

7.3179E-04

-4.8526E-05

S8

2.2112E-01

1.9428E-02

7.2245E-04

-5.3791E-03

3.1213E-03

6.5449E-04

-1.0476E-04

面号

A18

A20

A22

A24

A26

A28

A30

S3

-3.8552E-03

2.1409E-03

-1.1967E-03

6.9064E-04

-3.8557E-04

1.5104E-04

-2.6581E-05

S4

1.2439E-03

1.4016E-03

-6.4554E-04

-1.3523E-03

-1.8045E-03

-9.6054E-04

-5.1698E-04

S5

4.4186E-04

-2.5803E-04

5.1722E-04

1.9494E-04

5.1867E-04

1.9290E-04

2.2139E-04

S6

1.5395E-03

1.1077E-03

-8.9611E-04

-9.4650E-04

1.0541E-03

-6.8668E-05

-3.3866E-04

S7

-1.1001E-04

-4.0873E-04

-1.3198E-04

-1.8962E-05

1.5745E-04

1.2102E-04

9.2800E-05

S8

-1.6151E-03

1.7121E-04

1.9986E-04

-1.0079E-04

-1.0028E-03

-7.0628E-04

-3.9907E-04

表6

图4a示出了实施例2的光学成像系统的轴上色差曲线，其表示不同波长的光线经由镜头后的会聚焦点偏离。图4b示出了实施例2的光学成像系统的畸变曲线，其表示不同像高对应的畸变大小值。图4c示出了实施例2的光学成像系统的倍率色差曲线，其表示光线经由镜头后在成像面上的不同的像高的偏差。根据图4a至图4c所示可知，实施例2所给出的光学成像系统能够实现良好的成像品质。

具体实施例3

图5为本发明光学成像系统实施例3的透镜组结构示意图，光学成像系统沿光轴由物侧至像侧依序包括：玻璃屏E1、第一透镜E2、第二透镜E3、光阑STO、第三透镜E4、滤光片E5和成像面S11。

如表7所示，为实施例3的光学成像系统的基本参数表，其中，曲率半径、厚度、焦距的单位均为毫米(mm)。

面号	表面类型	曲率半径	厚度/距离	焦距	折射率	色散系数	圆锥系数
								OBJ	球面	无穷	0.0000
S1	球面	无穷	1.0000		1.52	64.2	0.0000
								S2	球面	无穷	0.9057				0.0000
S3	非球面	-0.4962	0.5101	-0.63	1.54	56.1	-1.0000
								S4	非球面	1.4953	0.2545				0.0000
S5	非球面	0.6907	0.4145	0.74	1.62	25.9	0.0000
								S6	非球面	-1.0381	0.0596				0.0000
STO	球面	无穷	0.0478				0.0000
								S7	非球面	3.1327	0.5000	0.64	1.54	56.1	0.0000
S8	非球面	-0.3701	0.3880				-1.0000
								S9	球面	无穷	0.2100		1.52	64.2	0.0000
S10	球面	无穷	0.1962				0.0000
								S11	球面	无穷

表7

如表8所示，在实施例3中，光学成像系统的总有效焦距f＝0.32mm，从第一透镜E2的物侧面S3至成像面S11在光轴上的距离TTL＝2.58mm，成像面S11上有效像素区域对角线长的一半ImgH＝1.02mm，光学成像系统的最大视场角的一半Semi-FOV＝78.34°。各个关系式的参数如同第一实施例所阐释，各个关系式的数值如下表中所列。

表8

在实施例3中，第一透镜E2至第三透镜E4中的任意一个透镜的物侧面和像侧面均为非球面，表9示出了可用于实施例3中各非球面镜面S3-S8的高次项系数A₄、A₆、A₈、A₁₀、A₁₂、A₁₄、A₁₆、A₁₈、A₂₀、A₂₂、A₂₄、A₂₆、A₂₈和A₃₀。

表9

图6a示出了实施例3的光学成像系统的轴上色差曲线，其表示不同波长的光线经由镜头后的会聚焦点偏离。图6b示出了实施例3的光学成像系统的畸变曲线，其表示不同像高对应的畸变大小值。图6c示出了实施例3的光学成像系统的倍率色差曲线，其表示光线经由镜头后在成像面上的不同的像高的偏差。根据图6a至图6c所示可知，实施例3所给出的光学成像系统能够实现良好的成像品质。

具体实施例4

图7为本发明光学成像系统实施例4的透镜组结构示意图，光学成像系统沿光轴由物侧至像侧依序包括：玻璃屏E1、第一透镜E2、第二透镜E3、光阑STO、第三透镜E4、滤光片E5和成像面S11。

玻璃屏E1具有物侧面S1和像侧面S2。第一透镜E2具有负光焦度，其物侧面S3为凹面，像侧面S4为凹面。第二透镜E3具有正光焦度，其物侧面S5为凸面，像侧面S6为凹面。第三透镜E4具有正光焦度，其物侧面S7为凸面，像侧面S8为凸面。滤光片E5具有物侧面S9和像侧面S10。来自物体的光依序穿过表面S1至S10的各表面并最终成像在成像面S11上。

如表10所示，为实施例4的光学成像系统的基本参数表，其中，曲率半径、厚度、焦距的单位均为毫米(mm)。

表10

如表11所示，在实施例4中，光学成像系统的总有效焦距f＝0.35mm，从第一透镜E2的物侧面S3至成像面S11在光轴上的距离TTL＝2.56mm，成像面S11上有效像素区域对角线长的一半ImgH＝1.02mm，光学成像系统的最大视场角的一半Semi-FOV＝78.36°。各个关系式的参数如同第一实施例所阐释，各个关系式的数值如下表中所列。

表11

在实施例4中，第一透镜E2至第三透镜E4中的任意一个透镜的物侧面和像侧面均为非球面，表12示出了可用于实施例4中各非球面镜面S3-S8的高次项系数A₄、A₆、A₈、A₁₀、A₁₂、A₁₄、A₁₆、A₁₈、A₂₀、A₂₂、A₂₄、A₂₆、A₂₈和A₃₀。

面号

A4

A6

A8

A10

A12

A14

A16

S3

-2.1114E-01

-1.0015E-01

-6.5041E-02

-3.5400E-02

-2.1768E-02

-1.3988E-02

-9.1021E-03

S4

3.9537E-01

-1.1045E-01

2.7888E-02

1.8296E-03

1.5072E-03

-2.9622E-03

5.3496E-04

S5

-1.2584E-01

5.6268E-03

-3.9671E-03

4.8832E-03

-1.2687E-03

1.5139E-03

-8.5685E-04

S6

5.9641E-02

-4.1349E-02

2.4665E-02

-1.2456E-02

7.1332E-03

-3.7436E-03

9.2115E-04

S7

-1.2713E-02

6.0588E-03

-1.7713E-03

7.5702E-04

-3.1996E-04

4.3473E-04

-1.1273E-04

S8

1.9982E-01

2.1425E-02

6.9982E-03

-5.6672E-03

7.6120E-04

1.3166E-05

1.3751E-03

面号

A18

A20

A22

A24

A26

A28

A30

S3

-5.8536E-03

-3.8561E-03

-2.5175E-03

-1.6696E-03

-1.2721E-03

-6.9008E-04

-1.5244E-04

S4

4.9346E-04

1.4666E-03

-1.8335E-04

-1.2000E-03

-2.0379E-03

-1.2991E-03

-6.8762E-04

S5

4.6617E-04

-2.9030E-04

5.5657E-04

1.7961E-04

5.0428E-04

1.5837E-04

2.2395E-04

S6

3.6256E-04

-2.5493E-04

-4.1251E-05

-1.0502E-04

2.0125E-05

1.6626E-04

-2.1782E-04

S7

4.2842E-05

-2.1687E-04

-9.7667E-05

-1.2106E-04

-9.1585E-07

-1.1912E-05

3.6993E-05

S8

-8.6822E-04

-5.3443E-04

-7.3186E-04

-6.1421E-05

-3.3958E-04

-1.4395E-04

-2.2228E-04

表12

图8a示出了实施例4的光学成像系统的轴上色差曲线，其表示不同波长的光线经由镜头后的会聚焦点偏离。图8b示出了实施例4的光学成像系统的畸变曲线，其表示不同像高对应的畸变大小值。图8c示出了实施例4的光学成像系统的倍率色差曲线，其表示光线经由镜头后在成像面上的不同的像高的偏差。根据图8a至图8c所示可知，实施例4所给出的光学成像系统能够实现良好的成像品质。

具体实施例5

图9为本发明光学成像系统实施例5的透镜组结构示意图，光学成像系统沿光轴由物侧至像侧依序包括：玻璃屏E1、第一透镜E2、第二透镜E3、光阑STO、第三透镜E4、滤光片E5和成像面S11。

如表13所示，为实施例5的光学成像系统的基本参数表，其中，曲率半径、厚度、焦距的单位均为毫米(mm)。

面号	表面类型	曲率半径	厚度/距离	焦距	折射率	色散系数	圆锥系数
								OBJ	球面	无穷	0.0000
S1	球面	无穷	1.0000		1.52	64.2	0.0000
								S2	球面	无穷	1.2693				0.0000
S3	非球面	-0.5465	0.5129	-0.66	1.54	56.1	-1.0000
								S4	非球面	1.4159	0.2529				0.0000
S5	非球面	0.5305	0.3868	0.87	1.62	25.9	0.0000
								S6	非球面	46.4848	0.0592				-99.0000
STO	球面	无穷	0.0452				0.0000
								S7	非球面	1.4088	0.5000	0.60	1.54	56.1	0.0000
S8	非球面	-0.3703	0.3675				-1.0000
								S9	球面	无穷	0.2100		1.52	64.2	0.0000
S10	球面	无穷	0.1962				0.0000
								S11	球面	无穷

表13

如表14所示，在实施例5中，光学成像系统的总有效焦距f＝0.35mm，从第一透镜E2的物侧面S3至成像面S11在光轴上的距离TTL＝2.53mm，成像面S11上有效像素区域对角线长的一半ImgH＝1.02mm，光学成像系统的最大视场角的一半Semi-FOV＝80.25°。各个关系式的参数如同第一实施例所阐释，各个关系式的数值如下表中所列。

表14

在实施例5中，第一透镜E2至第三透镜E4中的任意一个透镜的物侧面和像侧面均为非球面，表15示出了可用于实施例5中各非球面镜面S3-S8的高次项系数A₄、A₆、A₈、A₁₀、A₁₂、A₁₄、A₁₆、A₁₈、A₂₀、A₂₂、A₂₄、A₂₆、A₂₈和A₃₀。

面号

A4

A6

A8

A10

A12

A14

A16

S3

1.8303E+00

-4.1604E-01

1.3607E-01

-5.3727E-02

2.4047E-02

-1.1454E-02

5.7189E-03

S4

3.9393E-01

-1.1316E-01

3.2259E-02

5.4796E-03

1.1993E-03

-4.8101E-03

1.0536E-03

S5

-1.2773E-01

3.0533E-03

-5.7027E-03

5.5631E-03

-9.7191E-04

1.4986E-03

-1.0608E-03

S6

1.8509E-02

-4.6995E-03

-2.1080E-03

-1.2899E-03

-4.1717E-04

-4.7949E-04

-1.6843E-04

S7

-1.2977E-02

5.6157E-03

-1.6427E-03

8.3443E-04

-4.5715E-04

2.8962E-04

-1.7264E-04

S8

1.9671E-01

1.0922E-02

8.2152E-03

-3.7530E-03

8.7238E-04

-1.3828E-03

1.1247E-03

面号

A18

A20

A22

A24

A26

A28

A30

S3

-2.9358E-03

1.5622E-03

-8.5234E-04

4.3551E-04

-2.4457E-04

1.1542E-04

-2.3037E-05

S4

1.5807E-03

1.6520E-03

-7.2067E-04

-1.4407E-03

-1.9244E-03

-9.8555E-04

-5.7069E-04

S5

3.6256E-04

-3.9603E-04

5.5542E-04

2.2003E-04

6.1944E-04

2.2726E-04

2.5898E-04

S6

-6.9290E-05

4.7026E-05

-1.9976E-05

4.6424E-06

6.5520E-06

3.5913E-05

2.3311E-06

S7

1.2924E-04

-7.9727E-05

4.2057E-05

-3.6317E-05

2.2073E-05

-2.7392E-05

1.4175E-05

S8

-1.4661E-04

1.2445E-04

-8.8663E-04

-6.5803E-04

-9.1727E-04

-4.4007E-04

-2.6684E-04

表15

图10a示出了实施例5的光学成像系统的轴上色差曲线，其表示不同波长的光线经由镜头后的会聚焦点偏离。图10b示出了实施例5的光学成像系统的畸变曲线，其表示不同像高对应的畸变大小值。图10c示出了实施例5的光学成像系统的倍率色差曲线，其表示光线经由镜头后在成像面上的不同的像高的偏差。根据图10a至图10c所示可知，实施例5所给出的光学成像系统能够实现良好的成像品质。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、改进、等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种光学成像系统，其特征在于，沿着光轴由物侧至像侧依序设置如下三片透镜：

具有负光焦度的第一透镜，其物侧面为凹面；

具有正光焦度的第二透镜；

具有正光焦度的第三透镜；

其中，所述光学成像系统的有效焦距f与所述光学成像系统的入瞳直径EPD满足：f/EPD<1.6；所述光学成像系统的最大视场角的一半Semi-FOV满足：Semi-FOV>70°；所述光学成像系统的有效焦距f、所述光学成像系统的最大视场角的一半Semi-FOV以及所述第二透镜物侧面的曲率半径R3满足：1.5<f×tan(Semi-FOV)/R3<4.0；所述第二透镜的有效焦距f2、所述第三透镜的有效焦距f3以及所述第一透镜的有效焦距f1满足：2.0<|(f2+f3)/f1|<2.5。

2.根据权利要求1所述的光学成像系统，其特征在于：所述第三透镜的有效焦距f3、所述第三透镜物侧面的曲率半径R5以及所述第三透镜像侧面的曲率半径R6满足：-1.6<f3/R5+f3/R6<-0.9。

3.根据权利要求1所述的光学成像系统，其特征在于：所述第三透镜在光轴上的中心厚度CT3与所述第三透镜的边缘厚度ET3满足：1.5<CT3/ET3<2.1。

4.根据权利要求1所述的光学成像系统，其特征在于：所述光学成像系统的最大成像高度的物高YO与成像面上有效像素区域对角线长的一半ImgH满足：4.0<YO/ImgH<5.5。

5.根据权利要求1所述的光学成像系统，其特征在于：所述第一透镜物侧面到最后一个透镜像侧面的轴上距离TD与被摄物至第一透镜物侧表面于光轴上的距离TO满足：0.5<TD/TO<1.0。

6.根据权利要求1所述的光学成像系统，其特征在于：光圈至成像面的轴上距离SL满足：1.0mm<SL<1.5mm。

7.根据权利要求1所述的光学成像系统，其特征在于：第一透镜像侧面和光轴的交点至第一透镜像侧面的有效半径顶点之间的轴上距离SAG12与第一透镜与第二透镜在光轴上的空气间隔T12满足：1.0<SAG12/T12<1.5。

8.一种光学成像系统，其特征在于，沿着光轴由物侧至像侧依序包括设置如下三片透镜：

具有负光焦度的第一透镜，其物侧面为凹面；

具有正光焦度的第二透镜；

具有正光焦度的第三透镜；

其中，所述第二透镜的有效焦距f2与所述第三透镜的有效焦距f3满足的条件式为：0.5<f2/f3<1.7；所述光学成像系统的最大视场角的一半Semi-FOV满足：Semi-FOV>70°；所述光学成像系统的有效焦距f、所述光学成像系统的最大视场角的一半Semi-FOV以及所述第二透镜物侧面的曲率半径R3满足：1.5<f×tan(Semi-FOV)/R3<4.0；所述第二透镜的有效焦距f2、所述第三透镜的有效焦距f3以及所述第一透镜的有效焦距f1满足：2.0<|(f2+f3)/f1|<2.5。

9.根据权利要求8所述的光学成像系统，其特征在于：所述第三透镜的有效焦距f3、所述第三透镜物侧面的曲率半径R5以及所述第三透镜像侧面的曲率半径R6满足：-1.6<f3/R5+f3/R6<-0.9。

10.根据权利要求8所述的光学成像系统，其特征在于：所述第三透镜在光轴上的中心厚度CT3与所述第三透镜的边缘厚度ET3满足：1.5<CT3/ET3<2.1。

11.根据权利要求8所述的光学成像系统，其特征在于：所述光学成像系统的最大成像高度的物高YO与成像面上有效像素区域对角线长的一半ImgH满足：4.0<YO/ImgH<5.5。

12.根据权利要求8所述的光学成像系统，其特征在于：所述第一透镜物侧面到最后一个透镜像侧面的轴上距离TD与被摄物至第一透镜物侧表面于光轴上的距离TO满足：0.5<TD/TO<1.0。

13.根据权利要求8所述的光学成像系统，其特征在于：光圈至成像面的轴上距离SL满足：1.0mm<SL<1.5mm。

14.根据权利要求8所述的光学成像系统，其特征在于：第一透镜像侧面和光轴的交点至第一透镜像侧面的有效半径顶点之间的轴上距离SAG12与第一透镜与第二透镜在光轴上的空气间隔T12满足：1.0<SAG12/T12<1.5。

15.一种识别模块，其特征在于，所述识别模块包括权利要求1～14任一项所述的光学成像系统以及一电子感光元件，所述电子感光元件设置于所述光学成像系统的成像面上。

16.一种电子装置，其特征在于，所述电子装置包括权利要求15所述的识别模块。