CN112764200A - 光学系统、摄像模组及电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种光学系统、摄像模组及电子设备。光学系统沿光轴由物侧至像侧依次包括：具有正屈折力的第一透镜，第一透镜的物侧面为凸面；具有屈折力的第二透镜；具有屈折力的第三透镜；具有屈折力的第四透镜，第四透镜的像侧面为凸面；光学系统还满足关系：85.0＜43*f/Imgh＜122.0；f为光学系统的有效焦距，Imgh为光学系统的最大视场角所对应的像高。光学系统具有长焦特性，使光学系统具有较高的放大倍率，以此实现远摄效果。且由于光学系统具有四片式结构，因此一方面可简化系统的结构，降低制备成本及制备难度，另一方面也可使光学系统的结构得到压缩，以满足小型化设计的需求。

Description

光学系统、摄像模组及电子设备

技术领域

本发明涉及摄影成像技术领域，特别是涉及一种光学系统、摄像模组及电子设备。

背景技术

人眼对有限距物体成像具有极高的响应速度和分辨力，但对远距离物体进行精确分辨却非常困难。而随着摄像设备的发展，具有长焦特性的光学系统已逐渐成为拓展人眼可视距离的重要结构。目前，光学系统常通过小光圈、小尺寸感光面等方式来获得长焦远摄效果，但往往还是会出现成像质量不良的问题。而一般的解决方法则是通过使光学系统的结构复杂化，进而对系统像差进行校正以实现提升像质的效果，但这种设计往往会导致制备成本高，且制备难度大。

发明内容

基于此，有必要针对如何降低制备成本及难度的问题，提供一种光学系统、摄像模组及电子设备。

一种光学系统，沿光轴由物侧至像侧依次包括：

具有正屈折力的第一透镜，所述第一透镜的物侧面为凸面；

具有屈折力的第二透镜；

具有屈折力的第三透镜；

具有屈折力的第四透镜，所述第四透镜的像侧面为凸面；

所述光学系统还满足关系：

85.0＜43*f/Imgh＜122.0；f为所述光学系统的有效焦距，Imgh为所述光学系统的最大视场角所对应的像高。

以35mm的标准镜头为参照，当所述光学系统满足上述关系时，将拥有超过85mm的等效焦距，因而可使所述光学系统具有长焦特性，使所述光学系统具有较高的放大倍率，以此实现远摄效果。且由于所述光学系统具有四片式结构，因此一方面可简化系统的结构，降低制备成本及制备难度，另一方面也可使所述光学系统的结构得到压缩，以满足小型化设计的需求。进一步地，具有四片式结构的所述光学系统中，所述第一透镜具有正屈折力且其物侧面为凸面，从而有利于进一步压缩系统的结构，使具有长焦特性的所述光学系统的小型化特征更为显著。

在一些实施例中，所述光学系统满足关系：

17.2mm＜f＜21.0mm。

满足上述关系时，一方面可进一步确保所述光学系统长焦特性，另一方面可对所述光学系统的最大视场角所对应的像高进行约束，使所述光学系统拥有大像面特性，而无需通过牺牲像高大小来获得较高的放大倍率。且大像面特性使所述光学系统能够匹配更高像素的图像传感器，以此可获得更优的成像品质。另外，通过上述设计，所述光学系统可适配市场上多数32M、48M的图像传感器，使得光学系统具备良好的普适性与实用性。

在一些实施例中，所述光学系统满足关系：

0.35＜OAL/BF＜0.52；

OAL为所述第一透镜的物侧面至所述第四透镜的像侧面于光轴上的距离，BF为所述第四透镜的像侧面沿光轴方向至所述光学系统的成像面的最短距离。

满足上述关系时，有利于所述光学系统的长后焦设计，从而可改良具有长焦特性的所述光学系统与图像传感器之间的匹配，提高两者在后期装配形成模组时的设计灵活度。

在一些实施例中，所述光学系统满足关系：

6.7mm＜OAL≤7.5mm。

满足上述关系时，能够使所述光学系统的镜组结构更为紧凑，可使所述光学系统能够同时支持长后焦和小镜组尺寸的设计，可拓的展系统在设计制造方面灵活性，降低装配难度。当低于该关系的下限时，会导致镜组尺寸过短，透镜的设计及透镜间的装配难以得到协调，所述光学系统的长焦结构设计将变得困难，且易引入较大的面型扭曲，影响成型制造。当高于该关系的上限时，又会导致透镜间的间距过大，透镜过于分散，难以使所述光学系统中的镜组实现紧凑设计，另外也会压缩后焦的大小，不利于长焦系统的设计。

在一些实施例中，所述光学系统满足关系：

BF＞13.0mm；

BF为所述第四透镜的像侧面沿光轴方向至所述光学系统的成像面的最短距离，且所述光学系统包括光路折转元件，所述光路折转元件设于所述第四透镜的出光侧，所述光路折转元件用于将来自所述第四透镜的光线反射至图像传感器。

满足上述关系时，所述光学系统将具有长后焦特性，从而可改良具有长焦特性的所述光学系统与图像传感器之间的匹配，提高两者在后期装配形成模组时的设计灵活度。另外，通过在所述第四透镜的出光侧设置所述光路折转元件，可对所述第四透镜与成像面之间的光轴实现折转，避免所述光学系统于镜组轴向上的尺寸过长，从而有利于使系统的整体结构更为紧凑且合理，进而有利于应用至对元件小型化要求较高的设备中。

在一些实施例中，所述光学系统包括孔径光阑，所述孔径光阑设于所述第一透镜的物侧、所述第三透镜与所述第四透镜之间或所述第四透镜的像侧，且所述光学系统满足关系：

7.0mm＜|f4|/FNO＜36.0mm；

2.0＜FNO＜2.5；

f4为所述第四透镜的有效焦距，FNO为所述光学系统的光圈数。

满足上述关系时，具有长焦特性的所述光学系统能够获得良好的进光量，这样的配置，不仅增大了系统的衍射极限，且在上述透镜及孔径光阑的设计及配合下，所述光学系统可获得较高的解像力及大光圈特性，从而可使全视场拥有较高的相对亮度，同时也能抑制从视场中心到边缘的解像力衰减。

在一些实施例中，所述光学系统满足关系：

0.5＜(CT12+CT23+CT34)/CT3＜4.2；

CT12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，CT23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，CT34为所述第三透镜的像侧面至所述第四透镜的物侧面于光轴上的距离，CT3为所述第三透镜于光轴上的厚度。

满足上述关系时，各透镜之间的间隙缩小，镜组结构紧凑，配合关系良好。进一步地，通过上述设计可较好的引导光线以较小的偏转角在各透镜表面上偏折，从而降低公差敏感性；同时，可减少杂散光在透镜间的反射，降低产生杂散光和鬼像的风险；另外也有利于降低镜组成型制造和装配的难度。

在一些实施例中，所述光学系统满足关系：

|slp42|/|R41|＜4.0°/mm；

slp42为所述第四透镜的像侧面于最大有效孔径处的切面与垂直所述第四透镜光轴的平面的锐角夹角，R41为所述第四透镜的物侧面于光轴处的曲率半径。所述第四透镜作为所述光学系统的最后一个透镜，一般位于镜筒的底部，其面型直接决定了镜筒结构以及透镜与镜筒固定的难易程度。所述第四透镜的像侧面为凸面，这种设计使得镜筒底部在有效径处有足够的空间以布放所述第四透镜的非有效径区域，以及有足够的点胶空间；此外，当各透镜与镜筒装配后，所述第四透镜的上述面型设计不易形成灰尘堆积而影响像质。且当满足上述关系时，所述第四透镜的物侧面及像侧面的面型之间能够得到相互约束从而可易于成型加工以及对像质的提升。

在一些实施例中，所述光学系统满足关系：

0.4＜f1/|R21|＜2.3；

f1为所述第一透镜的有效焦距，R21为所述第二透镜的物侧面于光轴处的曲率半径。满足上述关系时，所述第一透镜为系统提供了较大的正屈折力，使得从所述第一透镜大口径处入射的光线可以向内收缩，以便于后方透镜对光线的调控，可避免所述光学系统在满足大光圈特性时所带来的光线难以调控和球差过大的问题；且通过上述第二透镜物侧面的曲率半径及所述第一透镜的屈折力强度之间的配合，可更好的引导光线，降低光线的偏转角，缩小色球差，缩小像差的引入，降低透镜的加工工艺难度，进而可实现系统对低成本高像质的要求。

在一些实施例中，所述光学系统满足关系：

1.5＜|R32|/|f3|＜13；

R32为所述第三透镜的像侧面于光轴处的曲率半径，f3为所述第三透镜的有效焦距。

满足上述关系时，所述第三透镜的有效焦距与像侧面于光轴处的曲率半径之间能够得到合理配置，此时即使所述第一透镜和所述第二透镜拥有较强的屈折力，所述第三透镜也无需拥有较高的屈折力即可完成对光线的收窄和角度的平滑过度，另外也能使该像侧面保持平滑的面型，以提供一定的球差贡献量，补偿所述第一透镜和所述二透镜因屈折力较强带来的球差溢出现象。另外，通过满足上述关系，所述第三透镜可为镜组增加设计的灵活性，提高与所述第一透镜和所述第二透镜之间的匹配关系，从而有助于缩小镜组尺寸，降低面型复杂度和公差敏感性。

在一些实施例中，所述光学系统满足关系：

0.5＜(ET1+ET2+ET3)/(CT1+CT2+CT3)＜1；

ET1为所述第一透镜于物侧面最大有效孔径处至像侧面最大有效孔径处沿光轴方向的厚度，ET2为所述第二透镜于物侧面最大有效孔径处至像侧面最大有效孔径处沿光轴方向的厚度，ET3为所述第三透镜于物侧面最大有效孔径处至像侧面最大有效孔径处沿光轴方向的厚度，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，CT3为所述第三透镜于光轴上的厚度。满足上述关系时，当所述光学系统在满足大光圈和高像素的特性时，也可使所述第一透镜至所述第三透镜所构成的透镜组保持合理的中心厚度及边缘厚度，从而提升镜组的紧凑性，及缩小所述第一透镜至所述第四透镜所构成的镜组的轴向尺寸。

在一些实施例中，所述光学系统包括光路折转元件，所述光路折转元件设于所述第四透镜的出光侧，所述光路折转元件用于将来自所述第四透镜的光线反射至图像传感器。

一种摄像模组，包括图像传感器及上述任意一项的光学系统，所述图像传感器设于所述光学系统的出光侧。通过采用上述具有四片式结构的光学系统，所述摄像模组不仅可具有长焦特性以实现远摄效果，同时还可简化模组的装配结构，降低制备成本及制备难度。

一种电子设备，包括固定件及上述的摄像模组，所述摄像模组设于所述固定件。通过采用上述摄像模组，所述电子设备不仅能够拥有远摄性能，同时还能够降低设备的生产成本。

附图说明

图1为本申请第一实施例提供的光学系统的结构示意图；

图2包括第一实施例中光学系统的纵向球差图、像散图和畸变图；

图3为本申请实施例中关于第四透镜像侧面上的slp42的示意图；

图4为本申请第一实施例中光学系统的光路折转元件于另一设置位置下的结构示意图；

图5为本申请第二实施例提供的光学系统的结构示意图；

图6包括第二实施例中光学系统的纵向球差图、像散图和畸变图；

图7为本申请第三实施例提供的光学系统的结构示意图；

图8包括第三实施例中光学系统的纵向球差图、像散图和畸变图；

图9为本申请第四实施例提供的光学系统的结构示意图；

图10包括第四实施例中光学系统的纵向球差图、像散图和畸变图；

图11为本申请第五实施例提供的光学系统的结构示意图；

图12包括第五实施例中光学系统的纵向球差图、像散图和畸变图；

图13为本申请第六实施例提供的光学系统的结构示意图；

图14包括第六实施例中光学系统的纵向球差图、像散图和畸变图；

图15为本申请一实施例提供的摄像模组的示意图；

图16为本申请一实施例提供的电子设备的示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”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“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“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。

参考图1，本申请的实施例提供了一种具有四片式结构的光学系统10，光学系统10沿光轴101由物侧至像侧依次包括第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3及第四透镜L4。光学系统10中各透镜同轴设置，即各透镜的光轴均位于同一直线上，该直线可称为光学系统10的光轴101。光学系统10中的各光学元件可与镜筒装配以构成摄像镜头。

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。光学系统10还有一成像面S9，成像面S9位于第四透镜L4的出射光路上。一般地，光学系统10的成像面S9与图像传感器的感光面重合，为方便理解，可将成像面S9视为图像传感器的感光表面。

在本申请的实施例中，第一透镜L1具有正屈折力。但应注意的是，当描述透镜具有何种性质的屈折力时，可理解为该透镜至少于近轴处具有该种性质的屈折力。另外，本申请实施例中的第一透镜L1的物侧面S1为凸面，第四透镜L4的像侧面S8为凸面。

进一步地，光学系统10还满足关系：85.0＜43*f/Imgh＜122.0；f为光学系统10的有效焦距，Imgh为光学系统10的最大视场角所对应的像高。以35mm的标准镜头为参照，当光学系统10满足上述关系时将拥有超过85mm的等效焦距，因而可使光学系统10具有长焦特性，使光学系统10具有较高的放大倍率，以此实现远摄效果。在一些实施例中，该关系具体可以为90、92、95、100、105、108、110、112、115、118或120。应注意的是，图像传感器的矩形有效像素区域具有一对角线方向，当装配图像传感器后，光学系统10的最大视场角可理解为平行该对角线方向的最大视场角。Imgh可理解为成像面S9上矩形有效成像区域的对角线长度的一半。当装配图像传感器后，Imgh也可理解为图像传感器的矩形有效像素区域的中心至对角线边缘的距离，且上述有效成像区域的对角线方向平行于该矩形有效像素区域的对角线方向。

上述具有长焦特性的光学系统10具有四片式结构，因此一方面可简化系统的结构，降低制备成本及制备难度，另一方面也可使光学系统10的镜组结构得到压缩，以满足小型化设计的需求。且由于第一透镜L1具有正屈折力且其物侧面S1为凸面，从而有利于进一步压缩系统的结构，使具有长焦特性的光学系统10的小型化特征更为显著。对于上述具有长焦特性的光学系统10，由于第四透镜L4的像侧面S8为凸面，这种设计能够使得镜筒底部在有效径处有足够的空间以布放第四透镜L4的非有效径区域，以及有足够的点胶空间；此外，当各透镜与镜筒装配后，第四透镜L4的上述面型设计也不易形成灰尘堆积而影响像质。

此外，在一些实施例中，光学系统10还进一步满足以下至少一个关系，且当满足任一关系式时均能带来相应的技术效果：

17.2mm＜f＜21.0mm。满足上述关系时，一方面可进一步确保光学系统10长焦特性，另一方面可对光学系统10的最大视场角所对应的像高进行约束，使光学系统10拥有大像面特性，而无需通过牺牲像高大小来获得较高的放大倍率。且大像面特性使光学系统10能够匹配更高像素的图像传感器，以此可获得更优的成像品质。另外，通过上述设计，光学系统10可适配市场上多数32M、48M的图像传感器，使得光学系统10具备良好的普适性与实用性。在一些实施例中，该关系具体可以为17.3mm、17.5mm、17.8mm、18mm、18.5mm、19mm、19.4mm、19.6mm或19.8mm。

0.35＜OAL/BF＜0.52；OAL为第一透镜L1的物侧面S1至第四透镜L4的像侧面S4于光轴上的距离，BF为第四透镜L4的像侧面S4沿光轴方向至光学系统10的成像面S9的最短距离。满足上述关系时，有利于光学系统10的长后焦设计，从而可改良具有长焦特性的光学系统10与图像传感器之间的匹配，提高两者在后期装配形成模组时的设计灵活度。在一些实施例中，该关系具体可以为0.4、0.42、0.44、0.46、0.48或0.5。

6.7mm＜OAL≤7.5mm。在满足上述OAL/BF的基础上进一步满足OAL的关系时，能够使光学系统10的镜组结构更为紧凑，可使光学系统10能够同时支持长后焦和小镜组尺寸的设计，可拓展系统在设计制造方面的灵活性，降低装配难度。当低于该关系的下限时，会导致镜组尺寸过短，透镜的设计及透镜间的装配难以得到协调，光学系统10的长焦结构设计将变得困难，且易引入较大的面型扭曲，影响成型制造。当高于该关系的上限时，又会导致透镜间的间距过大，透镜过于分散，难以使光学系统10中的镜组实现紧凑设计，另外也会压缩后焦的大小，不利于长焦系统的设计。在一些实施例中，该关系具体可以为6.7mm、6.8mm、6.9mm、7mm、7.1mm、7.2mm、7.3mm或7.4mm。

BF＞13.0mm；BF为第四透镜L4的像侧面S8沿光轴方向至光学系统10的成像面S9的最短距离，且光学系统10包括光路折转元件，光路折转元件设于第四透镜L4的出光侧，光路折转元件用于将来自第四透镜L4的光线反射至图像传感器。满足上述关系时，光学系统10将具有长后焦特性，从而可改良具有长焦特性的光学系统10与图像传感器之间的匹配，提高两者在后期装配形成模组时的设计灵活度。另外，通过在第四透镜L4的出光侧设置光路折转元件，可对第四透镜L4与成像面S9之间的光轴实现折转，避免光学系统10于镜组轴向上的尺寸过长，从而有利于使系统的整体结构更为合理，进而有利于应用至对元件小型化要求较高的设备中。在一些实施例中，该关系具体可以为13.5mm、13.8mm、14mm、14.5mm、15mm、16mm、17mm、18mm、18.5mm、18.8mm、19.2mm或19.4mm。

0.5＜(CT12+CT23+CT34)/CT3＜4.2；CT12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，CT23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，CT34为第三透镜L3的像侧面S6至第四透镜L4的物侧面S7于光轴上的距离，CT3为第三透镜L3于光轴上的厚度。满足上述关系时，各透镜之间的间隙缩小，镜组结构紧凑，配合关系良好。进一步地，通过上述设计可较好的引导光线以较小的偏转角在各透镜表面上偏折，从而降低公差敏感性；同时，可减少杂散光在透镜间的反射，降低产生杂散光和鬼像的风险；另外也有利于降低镜组成型制造和装配的难度。在一些实施例中，该关系具体可以为0.7、0.8、1、1.5、1.8、2、2.2、2.5、3、3.5、3.8或4。

|slp42|/|R41|＜4.0°/mm；slp42为第四透镜L4的像侧面S8于最大有效孔径处的切面与垂直第四透镜L4光轴的平面的锐角夹角(可参考图3)，R41为第四透镜L4的物侧面S7于光轴处的曲率半径。第四透镜L4作为光学系统10的最后一个透镜，一般位于镜筒的底部，其面型直接决定了镜筒结构以及透镜与镜筒固定的难易程度。第四透镜L4的像侧面S8为凸面，这种设计使得镜筒底部在有效径处有足够的空间以布放第四透镜L4的非有效径区域，以及有足够的点胶空间；此外，当各透镜与镜筒装配后，第四透镜L4的上述面型设计不易形成灰尘堆积而影响像质。且当满足上述关系时，第四透镜L4的物侧面S7及像侧面S8的面型之间能够得到相互约束从而可易于成型加工以及对像质的提升。在一些实施例中，该关系具体可以为0.1、0.2、0.4、0.6、1、1.5、1.8、2、2.5、3、3.4、3.5或3.8，数值单位为(°/mm)。

0.4＜f1/|R21|＜2.3；f1为第一透镜L1的有效焦距，R21为第二透镜L2的物侧面S3于光轴处的曲率半径。满足上述关系时，第一透镜L1为系统提供了较大的正屈折力，使得从第一透镜L1大口径处入射的光线可以向内收缩，以便于后方透镜对光线的调控，可避免光学系统10在满足大光圈特性时所带来的光线难以调控和球差过大的问题；且通过上述第二透镜L2物侧面S3的曲率半径及第一透镜L1的屈折力强度之间的配合，可更好的引导光线，降低光线的偏转角，缩小色球差，缩小像差的引入，降低透镜的加工工艺难度，进而可实现系统对低成本高像质的要求。在一些实施例中，该关系具体可以为0.45、0.5、0.6、0.8、1、1.5、1.8、2、2.1或2.2。

1.5＜|R32|/|f3|＜13；R32为第三透镜L3的像侧面S6于光轴处的曲率半径，f3为第三透镜L3的有效焦距。满足上述关系时，第三透镜L3的有效焦距与像侧面S6于光轴处的曲率半径之间能够得到合理配置，此时即使第一透镜L1和第二透镜L2拥有较强的屈折力，第三透镜L3也无需拥有较高的屈折力即可完成对光线的收窄和角度的平滑过度，另外也能使该像侧面S6保持平滑的面型，以提供一定的球差贡献量，补偿第一透镜L1和二透镜因屈折力较强带来的球差溢出现象。另外，通过满足上述关系，第三透镜L3可为镜组增加设计的灵活性，提高与第一透镜L1和第二透镜L2之间的匹配关系，从而有助于缩小镜组尺寸，降低面型复杂度和公差敏感性。在一些实施例中，该关系具体可以为2、2.2、2.5、3、3.5、4、5、8、10、11.5、12、12.3、12.5或12.8。

0.5＜(ET1+ET2+ET3)/(CT1+CT2+CT3)＜1；ET1为第一透镜L1于物侧面S1最大有效孔径处至像侧面S2最大有效孔径处沿光轴方向的厚度，ET2为第二透镜L2于物侧面S3最大有效孔径处至像侧面S4最大有效孔径处沿光轴方向的厚度，ET3为第三透镜L3于物侧面S5最大有效孔径处至像侧面S6最大有效孔径处沿光轴方向的厚度，CT1为第一透镜L1于光轴上的厚度，CT2为第二透镜L2于光轴上的厚度，CT3为第三透镜L3于光轴上的厚度。满足上述关系时，当光学系统10在满足大光圈和高像素的特性时，也可使第一透镜L1至第三透镜L3所构成的透镜组保持合理的中心厚度及边缘厚度，从而提升镜组的紧凑性，及缩小第一透镜L1至第四透镜L4所构成的镜组的轴向尺寸。在一些实施例中，该关系具体可以为0.6、0.62、0.65、0.68、0.7、0.73、0.76或0.78。

光学系统10包括孔径光阑，孔径光阑在一些实施例中可设于第一透镜L1的物侧、第三透镜L3与第四透镜L4之间或第四透镜L4的像侧，且光学系统10满足关系：7.0mm＜|f4|/FNO＜36.0mm及2.0＜FNO＜2.5；f4为第四透镜L4的有效焦距，FNO为光学系统10的光圈数。满足上述关系时，具有长焦特性的光学系统10能够获得良好的进光量，这样的配置，不仅增大了系统的衍射极限，且在上述透镜及孔径光阑的设计及配合下，光学系统10可获得较高的解像力及大光圈特性，从而可使全视场拥有较高的相对亮度，同时也能抑制从视场中心到边缘的解像力衰减。在一些实施例中，|f4|/FNO的关系具体可以为7.5、8、8.5、9、10、11、15、20、25、30、31、33或35，数值单位为mm。在一些实施例中，FNO的关系具体可以为2.1、2.15、2.2、2.3、2.4或2.45。

在一些实施例中，第一透镜L1至第四透镜L4中至少一者的物侧面及/或像侧面为非球面，即第一透镜L1至第四透镜L4中的至少一者具有非球面面型。例如可以将第一透镜L1至第四透镜L4的物侧面及像侧面均设计为非球面。非球面的面型设置能够进一步帮助光学系统10消除像差，解决视界歪曲的问题，同时还有利于光学系统10的小型化设计，使光学系统10能够在保持小型化设计的前提下同时具备优良的光学效果。当然，在另一些实施例中，第一透镜L1至第四透镜L4中至少一者的物侧面及/或像侧面也可以为球面。球面面型可降低透镜的制备难度及成本。在一些实施例中，球面与非球面面型的搭配能够使系统在拥有良好的成像质量与低成本及低制备难度之间取得平衡。

且应注意的是，透镜的实际面型并不限于本申请附图中示出的球面或非球面的形状，附图主要为示例参考而非严格按比例绘制。另外还应注意的是，在以下描述中，当某个透镜的物侧面或像侧面为非球面时，该面可以是整体呈现凸面或整体呈现凹面的结构。或者，该面也可设计成存在反曲点的结构，此时该面由中心至边缘的面型将发生改变，例如该面于中心处呈凸面而于边缘处呈凹面。此处仅为说明近轴处与圆周处的关系而做出的示例，任一透镜的任一侧面的具体面型结构(凹凸关系)可以为多样，并不限于上述示例。

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该面于光轴处的切平面的距离，r为非球面上相应点到光轴的距离，c为非球面于光轴处的曲率，k为圆锥系数，Ai为非球面面型公式中与第i阶高次项相对应的高次项系数。

进一步地，在一些实施例中，第四透镜L4的物侧面S7和像侧面S8中的至少一者设有反曲点，反曲点的设置能够增加透镜对入射光线的调控灵活性。特别对于位于镜组最后端的第四透镜L4而言，中心视场的光线主要透过该透镜靠近中心的区域，而边缘视场的光线则主要透过这两个透镜靠近边缘的区域，因此通过反曲点的设置能够使第四透镜L4针对性地调控中心视场和边缘视场的光线，以此可有效校正系统的轴上及轴外像差。在一个实施例中，第四透镜L4的物侧面S7和像侧面S8均设有反曲点。

在一些实施例中，光学系统10中设有光路折转元件110，光路折转元件110设于第四透镜L4的出光侧，光路折转元件110用于将来自第四透镜L4的光线反射至图像传感器以形成成像。光路折转元件110可以为直角棱镜或其他常见的反射元件。以直角棱镜为例，光路折转元件包括入射面111、反射面112及出射面113，三者均为平面，且反射面112可设置具有高反射率的反射镀层。入射面111与由第一透镜L1至第四透镜L4所构成的镜组的光轴垂直，而反射面112与镜组的光轴101之间形成45°夹角。光学系统10的光轴101在光路折转元件110的反射面112处发生折转。当描述一透镜表面的某一位置沿光轴方向至成像面S9的距离时，可理解为由该位置起始的平行于镜组光轴方向的线段，随后经反射面112折转90°后到达成像面S9，此线段距离即为该表面位置沿光轴方向至成像面S9的距离。

光学系统10包括光阑STO，光阑STO为孔径光阑，光阑STO用于控制光学系统10的进光量，并同时能够起到阻挡非有效光线的作用。当光阑STO在光轴101上的投影与第一透镜L1的物侧面S1于光轴101上的投影重叠时，也可认为是光阑STO设于第一透镜L1的物侧，此时第一透镜L1的物侧面S1的至少部分区域朝物方穿过光阑STO。光阑STO可设于第一透镜L1的物侧，也可设于第一透镜L1至第四透镜L4中的其中两个相邻透镜之间，或者设于第四透镜L4的像侧。光阑STO可以由夹持透镜的镜筒结构形成，也可以是单独装配至透镜和镜筒之间的隔圈。

另一方面，在一些实施例中，第一透镜L1至第四透镜L4中至少一者的材质为塑料。在一些实施例中，第一透镜L1至第四透镜L4中至少一者的材质均为玻璃。例如，光学系统10中各透镜的材质均为塑料或均为玻璃。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效果。在另一些实施例中，第一透镜L1的材质为玻璃，而第二透镜L2至第四透镜L4中各透镜的材质均为塑料，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，这种结构能够较好地平衡系统的光学性能与成本。当然，光学系统10中透镜材质配置关系并不限于上述距离，任一透镜的材质可以为塑料，也可以为玻璃，具体设计可根据实际需求而确定。

在一些实施例中，光学系统10包括红外截止滤光片120，红外截止滤光片120设置于第四透镜L4的出光光路上，并与光学系统10中的各透镜相对固定设置。红外截止滤光片120用于滤除红外光，防止红外光到达系统的成像面S9，从而防止红外光干扰正常成像。红外截止滤光片120可与各透镜一同装配以作为光学系统10中的一部分。在另一些实施例中，红外截止滤光片120并不属于光学系统10的元件，此时红外截止滤光片120可以在光学系统10与感光元件装配成摄像模组时，一并安装至光学系统10与感光元件之间。在一些实施例中，红外截止滤光片120也可设置在第一透镜L1的物侧。另外，在一些实施例中也可通过在第一透镜L1至第四透镜L4中的至少一个透镜上设置滤光镀层以实现滤除红外光的作用。

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沿光轴101由物侧至像侧依次包括光阑STO、具有正屈折力的第一透镜L1、具有负屈折力的第二透镜L2、具有正屈折力的第三透镜L3、具有负屈折力的第四透镜L4及光路折转元件110。光路折转元件110位直角棱镜。图2包括第一实施例中光学系统10的纵向球差图、像散图和畸变图，其中的像散图和畸变图的参考波长为587nm。

第一透镜L1的物侧面S1于近轴处为凸面，像侧面S2于近轴处为凸面；物侧面S1于圆周处为凸面，像侧面S2于圆周处为凹面。

第二透镜L2的物侧面S3于近轴处为凸面，像侧面S4于近轴处为凹面；物侧面S3于圆周处为凸面，像侧面S4于圆周处为凹面。

第三透镜L3的物侧面S5于近轴处为凸面，像侧面S6于近轴处为凸面；物侧面S5于圆周处为凸面，像侧面S6于圆周处为凹面。

第四透镜L4的物侧面S7于近轴处为凹面，像侧面S8于近轴处为凸面；物侧面S7于圆周处为凹面，像侧面S8于圆周处为凸面。

除了第三透镜L3的物侧面S5为球面外，第一透镜L1至第四透镜L4中各透镜的物侧面和像侧面均为非球面。通过光学系统10中各透镜的面型配置，从而能够有效解决光学系统10视界歪曲的问题，也能够使透镜在较小、较薄的情况下实现优良的光学效果，进而使光学系统10具有更小的体积，有利于光学系统10实现小型化设计。

另外，光学系统10中各透镜的材质均为塑料，以此可有效降低光学系统10的制造成本及系统重量。

进一步地，参考图1和图4，光路折转元件110的设置位置可以为多样，并不限于该实施例或以下各实施例中所提及的具体位置，只要确保第四透镜L4的像侧面S8至反射面112于光轴101上的距离不变即可。

以图1和图4为例，图中的第四透镜L4的像侧面S8至成像面S9于光轴101上的距离即为两者于任一光轴101方向上的最短距离BF，将该像侧面S8至反射面112于光轴101上的距离定义为BF1，将反射面112至成像面S9于光轴101上的距离定义为BF2，可知BF＝BF1+BF2。光路折转元件110可以拥有不同的设置位置，只要确保BF1+BF2＝BF即可。这种设计可以根据设备对摄像元件的不同尺寸要求而进行相应调节，从而可使光学系统10拥有更佳的适配性。

该实施例中光学系统10的各透镜参数由以下的表1和表2给出。表2给出了表1中各透镜相应表面的非球面系数，其中K为圆锥系数，Ai为非球面面型公式中与第i阶高次项相对应的系数。由物面至像面(成像面S19，也可理解为后期装配时图像传感器的感光表面)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，光阑为孔径光阑，红外滤光片为红外截止滤光片120。面序号2和3所对应的表面分别表示第一透镜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。面序号10对应的是光路折转元件110的入射面111，面序号11对应的是反射面112，面序号12对应的是出射面113。表1中的Y半径为相应面序号的物侧面或像侧面于光轴处的曲率半径。Y半径为无限的球面即为平面。透镜于“厚度”参数列中的第一个数值的绝对值为该透镜于光轴上的厚度，第二个数值的绝对值为该透镜的像侧面至后一光学元件的物侧面于光轴上的距离。在以下各实施例(第一实施例至第六实施例)的参数表格中，各透镜的折射率、阿贝数和焦距的参考波长均为587nm，且Y半径、厚度、焦距(有效焦距)、Y孔径的数值单位均为毫米(mm)。另外，各实施例的关系式计算和透镜结构应以参数表格(如表1、表2、表3、表4等)所提供的数据为准。

在第一实施例中，光学系统10的有效焦距f＝18.82mm，光圈数FNO＝2.08，最大视场角FOV＝21.12°，光学总长TTL＝22.6mm，光学总长TTL为第一透镜L1的物侧面S1至成像面S9于光轴101上的距离。

表1

表2

面序号

2

3

4

5

7

8

9

K

6.271E-01

-9.900E+01

-6.198E+01

0.000E+00

-2.998E+01

0.000E+00

8.691E+00

A4

-3.382E-04

3.248E-03

9.101E-03

3.629E-03

4.352E-03

1.219E-02

6.174E-03

A6

-1.541E-05

1.509E-04

-6.159E-04

-7.017E-04

-6.830E-05

-5.574E-04

-4.364E-04

A8

3.567E-05

-3.182E-06

-1.255E-05

-1.078E-05

1.081E-04

0.000E+00

-1.981E-05

A10

-7.692E-06

-4.589E-06

8.263E-06

4.861E-07

-4.916E-05

0.000E+00

1.580E-05

A12

9.612E-07

9.094E-07

-1.495E-06

0.000E+00

1.073E-05

0.000E+00

-3.148E-06

A14

-7.484E-08

-9.117E-08

1.588E-07

0.000E+00

-1.367E-06

0.000E+00

3.299E-07

A16

3.524E-09

4.981E-09

-1.027E-08

0.000E+00

1.048E-07

0.000E+00

-1.870E-08

A18

-9.232E-11

-1.419E-10

3.750E-10

0.000E+00

-4.437E-09

0.000E+00

4.911E-10

A20

1.033E-12

1.677E-12

-5.782E-12

0.000E+00

7.791E-11

0.000E+00

-3.206E-12

在第一实施例中，光学系统10满足以下各关系：

43*f/Imgh＝114.95。以35mm的标准镜头为参照，当光学系统10满足该关系时将拥有超过85mm的等效焦距，因而可使光学系统10具有长焦特性，使光学系统10具有较高的放大倍率，以此实现远摄效果。

f＝18.82mm。满足该关系时，一方面可进一步确保光学系统10长焦特性，另一方面可对光学系统10的最大视场角所对应的像高进行约束，使光学系统10拥有大像面特性，而无需通过牺牲像高大小来获得较高的放大倍率。且大像面特性使光学系统10能够匹配更高像素的图像传感器，以此可获得更优的成像品质。另外，通过上述设计，光学系统10可适配市场上多数32M、48M的图像传感器，使得光学系统10具备良好的普适性与实用性。

OAL/BF＝0.43。满足该关系时，有利于光学系统10的长后焦设计，从而可改良具有长焦特性的光学系统10与图像传感器之间的匹配，提高两者在后期装配形成模组时的设计灵活度。

OAL＝6.8mm。在满足上述OAL/BF的基础上进一步满足OAL的关系时，能够使光学系统10的镜组结构更为紧凑，可使光学系统10能够同时支持长后焦和小镜组尺寸的设计，可拓展系统在设计制造方面的灵活性，降低装配难度。当低于该关系的下限时，会导致镜组尺寸过短，透镜的设计及透镜间的装配难以得到协调，光学系统10的长焦结构设计将变得困难，且易引入较大的面型扭曲，影响成型制造。当高于该关系的上限时，又会导致透镜间的间距过大，透镜过于分散，难以使光学系统10中的镜组实现紧凑设计，另外也会压缩后焦的大小，不利于长焦系统的设计。

BF＝15.8mm。满足该关系时，光学系统10将具有长后焦特性，从而可改良具有长焦特性的光学系统10与图像传感器之间的匹配，提高两者在后期装配形成模组时的设计灵活度。另外，通过在第四透镜L4的出光侧设置光路折转元件110，可对第四透镜L4与成像面S9之间的光轴实现折转，避免光学系统10于镜组轴向上的尺寸过长，从而有利于使系统的整体结构更为紧凑且合理，进而有利于应用至对元件小型化要求较高的设备中。

(CT12+CT23+CT34)/CT3＝2.24。满足该关系时，各透镜之间的间隙缩小，镜组结构紧凑，配合关系良好。进一步地，通过上述设计可较好的引导光线以较小的偏转角在各透镜表面上偏折，从而降低公差敏感性；同时，可减少杂散光在透镜间的反射，降低产生杂散光和鬼像的风险；另外也有利于降低镜组成型制造和装配的难度。

|slp42|/|R41|＝1.88°/mm。满足该关系时，第四透镜L4的物侧面S7及像侧面S8的面型之间能够得到相互约束从而可易于成型加工以及对像质的提升。

f1/|R21|＝0.47。满足该关系时，第一透镜L1为系统提供了较大的正屈折力，使得从第一透镜L1大口径处入射的光线可以向内收缩，以便于后方透镜对光线的调控，可避免光学系统10在满足大光圈特性时所带来的光线难以调控和球差过大的问题；且通过上述第二透镜L2物侧面S3的曲率半径及第一透镜L1的屈折力强度之间的配合，可更好的引导光线，降低光线的偏转角，缩小色球差，缩小像差的引入，降低透镜的加工工艺难度，进而可实现系统对低成本高像质的要求。

|R32|/|f3|＝1.99。满足该关系时，第三透镜L3的有效焦距与像侧面S6于光轴处的曲率半径之间能够得到合理配置，此时即使第一透镜L1和第二透镜L2拥有较强的屈折力，第三透镜L3也无需拥有较高的屈折力即可完成对光线的收窄和角度的平滑过度，另外也能使该像侧面S6保持平滑的面型，以提供一定的球差贡献量，补偿第一透镜L1和二透镜因屈折力较强带来的球差溢出现象。另外，通过满足上述关系，第三透镜L3可为镜组增加设计的灵活性，提高与第一透镜L1和第二透镜L2之间的匹配关系，从而有助于缩小镜组尺寸，降低面型复杂度和公差敏感性。

(ET1+ET2+ET3)/(CT1+CT2+CT3)＝0.74。满足该关系时，当光学系统10在满足大光圈和高像素的特性时，也可使第一透镜L1至第三透镜L3所构成的透镜组保持合理的中心厚度及边缘厚度，从而提升镜组的紧凑性，及缩小第一透镜L1至第四透镜L4所构成的镜组的轴向尺寸。

|f4|/FNO＝24.89mm及FNO＝2.08。满足该关系时，具有长焦特性的光学系统10能够获得良好的进光量，这样的配置，不仅增大了系统的衍射极限，且在上述透镜及孔径光阑的设计及配合下，光学系统10可获得较高的解像力及大光圈特性，从而可使全视场拥有较高的相对亮度，同时也能抑制从视场中心到边缘的解像力衰减。

上述光学系统10能够以较少的透镜片数即实现长焦、大光圈和高像素的性能，从而可实现低成本高性能的设计；同时，由于保持合理的透镜厚度与厚薄比，从而也能降低透镜的成型难度及组装匹配难度，另外也能提高镜组结构的紧凑性。另外，通过设置光路折转元件110，光学系统10能够有效压缩于镜组光轴方向上的尺寸，以此可更好应用于对部件小型化要求较高的设备。

另外，图2包括光学系统10的纵向球面像差图(Longitudinal SphericalAberration)，其表示不同波长的光线经由镜头后的汇聚焦点偏离。纵向球面像差图的纵坐标表示归一化的由光瞳中心至光瞳边缘的光瞳坐标(Normalized Pupil Coordinator)，横坐标表示成像面到光线与光轴交点的距离(单位为mm)。由纵向球面像差图可知，第一实施例中的各波长光线的汇聚焦点偏离程度趋于一致，成像画面中的弥散斑或色晕得到有效抑制。图2还包括光学系统10的场曲图(Astigmatic Field Curves)，其中S曲线代表587nm下的弧矢场曲，T曲线代表587nm下的子午场曲。由图中可知，系统的场曲较小，各视场的场曲和像散均得到了良好的校正，视场中心和边缘均拥有清晰的成像。图2还包括光学系统10的畸变图(Distortion)，由图中可知，由主光束引起的图像变形较小，最大畸变被控制在0.5％以内，系统的成像质量优良。

第二实施例

参考图5和图6，在第二实施例中，光学系统10沿光轴101由物侧至像侧依次包括光阑STO、具有正屈折力的第一透镜L1、具有负屈折力的第二透镜L2、具有正屈折力的第三透镜L3、具有负屈折力的第四透镜L4及光路折转元件110。光路折转元件110位直角棱镜。图6包括第二实施例中光学系统10的纵向球差图、像散图和畸变图，其中的像散图和畸变图的参考波长为587nm。

第一透镜L1的物侧面S1于近轴处为凸面，像侧面S2于近轴处为凹面；物侧面S1于圆周处为凸面，像侧面S2于圆周处为凸面。

第二透镜L2的物侧面S3于近轴处为凹面，像侧面S4于近轴处为凹面；物侧面S3于圆周处为凸面，像侧面S4于圆周处为凹面。

第三透镜L3的物侧面S5于近轴处为凸面，像侧面S6于近轴处为凸面；物侧面S5于圆周处为凸面，像侧面S6于圆周处为凹面。

第四透镜L4的物侧面S7于近轴处为凹面，像侧面S8于近轴处为凸面；物侧面S7于圆周处为凹面，像侧面S8于圆周处为凸面。

另外，第二实施例中光学系统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

2

3

4

5

6

7

8

9

K

1.566E-01

-9.348E+01

4.837E+01

-7.299E-01

-1.134E+00

-9.900E+01

4.841E+00

3.346E+01

A4

6.475E-04

7.500E-03

1.178E-02

-4.026E-04

1.359E-02

3.191E-02

3.399E-02

1.484E-02

A6

6.738E-07

3.477E-04

-1.626E-03

-9.678E-03

-1.140E-02

-1.333E-02

-2.384E-02

-1.198E-02

A8

9.499E-06

-5.310E-04

-8.674E-04

4.411E-03

3.436E-03

1.849E-03

9.894E-03

5.444E-03

A10

-9.428E-06

1.217E-04

4.001E-04

-1.441E-03

-2.990E-04

1.256E-03

-2.475E-03

-1.607E-03

A12

2.282E-06

-1.454E-05

-7.532E-05

3.297E-04

-1.105E-04

-7.294E-04

3.404E-04

3.040E-04

A14

-2.877E-07

1.006E-06

7.992E-06

-4.928E-05

3.577E-05

1.718E-04

-1.606E-05

-3.600E-05

A16

2.069E-08

-4.068E-08

-5.001E-07

4.564E-06

-4.474E-06

-2.164E-05

-1.892E-06

2.494E-06

A18

-8.178E-10

8.982E-10

1.737E-08

-2.383E-07

2.725E-07

1.440E-06

2.957E-07

-8.601E-08

A20

1.364E-11

-8.470E-12

-2.594E-10

5.396E-09

-6.721E-09

-4.003E-08

-1.190E-08

8.799E-10

该实施例中的光学系统10满足以下关系：

43*f/Imgh	111.39	(CT12+CT23+CT34)/CT3	2.22
				OAL/BF	0.48	|slp42|/|R41|	1.48
OAL	6.80	f1/|R21|	0.41
				BF	14.48	|R32|/|f3|	5.68
|f4|/FNO	10.82	(ET1+ET2+ET3)/(CT1+CT2+CT3)	0.70
				FNO	2.45

上表中OAL、BF、|f4|/FNO的单位为mm，|slp42|/|R41|的单位为deg/mm。

由图6中的像差图可知，光学系统10的纵向球差、场曲和畸变均得到良好的控制，从而该实施例的光学系统10拥有良好的成像品质。

第三实施例

参考图7和图8，在第三实施例中，光学系统10沿光轴101由物侧至像侧依次包括光阑STO、具有正屈折力的第一透镜L1、具有负屈折力的第二透镜L2、具有正屈折力的第三透镜L3、具有负屈折力的第四透镜L4及光路折转元件110。光路折转元件110位直角棱镜。图8包括第三实施例中光学系统10的纵向球差图、像散图和畸变图，其中的像散图和畸变图的参考波长为587nm。

第一透镜L1的物侧面S1于近轴处为凸面，像侧面S2于近轴处为凹面；物侧面S1于圆周处为凸面，像侧面S2于圆周处为凸面。

第二透镜L2的物侧面S3于近轴处为凹面，像侧面S4于近轴处为凹面；物侧面S3于圆周处为凸面，像侧面S4于圆周处为凹面。

第三透镜L3的物侧面S5于近轴处为凸面，像侧面S6于近轴处为凸面；物侧面S5于圆周处为凹面，像侧面S6于圆周处为凹面。

第四透镜L4的物侧面S7于近轴处为凹面，像侧面S8于近轴处为凸面；物侧面S7于圆周处为凹面，像侧面S8于圆周处为凸面。

另外，第三实施例中光学系统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

2

3

4

5

6

7

8

9

K

-1.344E-01

-8.020E+01

-1.073E+01

0.000E+00

-4.845E+00

-7.314E+01

5.805E-01

7.686E+00

A4

3.834E-04

2.651E-03

3.167E-03

-1.980E-02

8.062E-04

2.207E-02

2.955E-02

1.792E-02

A6

-6.415E-05

1.521E-04

3.875E-03

5.251E-03

-2.799E-03

-6.933E-03

-1.463E-02

-8.826E-03

A8

6.038E-05

1.281E-04

-1.795E-03

4.477E-04

1.416E-03

3.661E-04

5.860E-03

3.691E-03

A10

-2.012E-05

-9.356E-05

3.687E-04

-8.488E-04

-2.590E-04

9.351E-04

-1.546E-03

-1.088E-03

A12

3.720E-06

2.188E-05

-4.150E-05

2.740E-04

-5.787E-06

-4.458E-04

2.448E-04

2.131E-04

A14

-4.317E-07

-2.719E-06

2.421E-06

-4.566E-05

6.603E-06

9.670E-05

-1.929E-05

-2.676E-05

A16

3.109E-08

1.917E-07

-3.822E-08

4.367E-06

-7.006E-07

-1.143E-05

-1.251E-08

2.026E-06

A18

-1.278E-09

-7.244E-09

-2.785E-09

-2.282E-07

2.400E-08

7.187E-07

1.144E-07

-8.131E-08

A20

2.234E-11

1.144E-10

1.096E-10

5.078E-09

0.000E+00

-1.897E-08

-5.894E-09

1.233E-09

该实施例中的光学系统10满足以下关系：

由图8中的像差图可知，光学系统10的纵向球差、场曲和畸变均得到良好的控制，从而该实施例的光学系统10拥有良好的成像品质。

第四实施例

参考图9和图10，在第四实施例中，光学系统10沿光轴101由物侧至像侧依次包括光阑STO、具有正屈折力的第一透镜L1、具有负屈折力的第二透镜L2、具有正屈折力的第三透镜L3、具有正屈折力的第四透镜L4及光路折转元件110。光路折转元件110位直角棱镜。图10包括第四实施例中光学系统10的纵向球差图、像散图和畸变图，其中的像散图和畸变图的参考波长为587nm。

第一透镜L1的物侧面S1于近轴处为凸面，像侧面S2于近轴处为凹面；物侧面S1于圆周处为凸面，像侧面S2于圆周处为凸面。

第二透镜L2的物侧面S3于近轴处为凸面，像侧面S4于近轴处为凹面；物侧面S3于圆周处为凸面，像侧面S4于圆周处为凹面。

第三透镜L3的物侧面S5于近轴处为凸面，像侧面S6于近轴处为凸面；物侧面S5于圆周处为凸面，像侧面S6于圆周处为凹面。

第四透镜L4的物侧面S7于近轴处为凸面，像侧面S8于近轴处为凸面；物侧面S7于圆周处为凹面，像侧面S8于圆周处为凸面。

另外，第四实施例中光学系统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

该实施例中的光学系统10满足以下关系：

43*f/Imgh	112.46	(CT12+CT23+CT34)/CT3	1.88
				OAL/BF	0.42	|slp42|/|R41|	0.31
OAL	6.70	f1/|R21|	1.49
				BF	16.09	|R32|/|f3|	2.19
|f4|/FNO	31.90	(ET1+ET2+ET3)/(CT1+CT2+CT3)	0.79
				FNO	2.08

由图10中的像差图可知，光学系统10的纵向球差、场曲和畸变均得到良好的控制，从而该实施例的光学系统10拥有良好的成像品质。

第五实施例

参考图11和图12，在第五实施例中，光学系统10沿光轴101由物侧至像侧依次包括具有正屈折力的第一透镜L1、具有正屈折力的第二透镜L2、具有负屈折力的第三透镜L3、光阑STO、具有正屈折力的第四透镜L4及光路折转元件110。光路折转元件110位直角棱镜。图12包括第五实施例中光学系统10的纵向球差图、像散图和畸变图，其中的像散图和畸变图的参考波长为587nm。

第一透镜L1的物侧面S1于近轴处为凸面，像侧面S2于近轴处为凸面；物侧面S1于圆周处为凸面，像侧面S2于圆周处为凹面。

第二透镜L2的物侧面S3于近轴处为凸面，像侧面S4于近轴处为凸面；物侧面S3于圆周处为凹面，像侧面S4于圆周处为凸面。

第三透镜L3的物侧面S5于近轴处为凹面，像侧面S6于近轴处为凹面；物侧面S5于圆周处为凹面，像侧面S6于圆周处为凸面。

第四透镜L4的物侧面S7于近轴处为凹面，像侧面S8于近轴处为凸面；物侧面S7于圆周处为凸面，像侧面S8于圆周处为凸面。

另外，第五实施例中光学系统10的各透镜参数由表9和表10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

表10

面序号

1

2

3

4

5

6

8

9

K

-4.903E+01

-4.000E+01

3.572E+01

-7.956E+01

-7.585E+00

4.697E+01

-4.827E+01

-5.822E+00

A4

-3.123E-03

-9.170E-03

-3.845E-03

-4.169E-03

-8.702E-03

-4.316E-05

4.911E-03

1.023E-03

A6

2.422E-04

2.171E-03

2.482E-03

2.373E-03

2.572E-03

-1.153E-05

-1.088E-03

-2.454E-04

A8

-1.418E-05

-5.263E-04

-7.748E-04

-5.735E-04

-7.581E-05

3.014E-04

2.236E-04

4.373E-05

A10

6.309E-06

1.069E-04

1.305E-04

7.876E-05

-4.987E-05

-7.559E-05

-2.590E-05

-3.443E-06

A12

-1.250E-06

-1.410E-05

-1.285E-05

-6.193E-06

8.948E-06

8.085E-06

1.871E-06

2.380E-07

A14

1.214E-07

1.158E-06

7.520E-07

2.797E-07

-7.341E-07

-4.690E-07

-9.255E-08

-1.942E-08

A16

-6.507E-09

-5.780E-08

-2.458E-08

-7.394E-09

3.049E-08

1.484E-08

2.986E-09

1.044E-09

A18

1.879E-10

1.615E-09

3.467E-10

1.024E-10

-5.082E-10

-2.047E-10

-4.577E-11

-2.218E-11

A20

-2.300E-12

-1.943E-11

0.000E+00

0.000E+00

0.000E+00

0.000E+00

0.000E+00

0.000E+00

该实施例中的光学系统10满足以下关系：

43*f/Imgh	120.37	(CT12+CT23+CT34)/CT3	4.14
				OAL/BF	0.39	|slp42|/|R41|	0.09
OAL	7.50	f1/|R21|	0.63
				BF	19.17	|R32|/|f3|	2.48
|f4|/FNO	8.02	(ET1+ET2+ET3)/(CT1+CT2+CT3)	0.59
				FNO	2.42

由图12中的像差图可知，光学系统10的纵向球差、场曲和畸变均得到良好的控制，从而该实施例的光学系统10拥有良好的成像品质。

第六实施例

参考图13和图14，在第六实施例中，光学系统10沿光轴101由物侧至像侧依次包括具有正屈折力的第一透镜L1、具有负屈折力的第二透镜L2、具有正屈折力的第三透镜L3、具有正屈折力的第四透镜L4、光阑STO及光路折转元件110。光路折转元件110位直角棱镜。图14包括第六实施例中光学系统10的纵向球差图、像散图和畸变图，其中的像散图和畸变图的参考波长为587nm。

第一透镜L1的物侧面S1于近轴处为凸面，像侧面S2于近轴处为凸面；物侧面S1于圆周处为凸面，像侧面S2于圆周处为凹面。

第二透镜L2的物侧面S3于近轴处为凹面，像侧面S4于近轴处为凹面；物侧面S3于圆周处为凹面，像侧面S4于圆周处为凹面。

第三透镜L3的物侧面S5于近轴处为凸面，像侧面S6于近轴处为凸面；物侧面S5于圆周处为凸面，像侧面S6于圆周处为凸面。

第四透镜L4的物侧面S7于近轴处为凹面，像侧面S8于近轴处为凸面；物侧面S7于圆周处为凹面，像侧面S8于圆周处为凸面。

另外，第六实施例中光学系统10的各透镜参数由表11和表12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11

表12

面序号

1

2

3

4

5

6

7

8

K

-2.590E+01

-2.107E+01

-4.484E+01

-4.340E+00

-4.703E+00

2.845E+01

1.159E+00

3.610E-01

A4

2.831E-04

3.323E-03

1.513E-03

-1.482E-03

3.734E-03

4.574E-04

8.600E-04

9.461E-04

A6

-1.135E-04

-1.986E-03

-6.707E-04

1.322E-03

-2.715E-03

-2.435E-03

-2.471E-03

-6.123E-04

A8

-1.873E-05

5.084E-04

1.938E-04

-1.320E-04

1.326E-03

1.012E-03

1.169E-03

2.993E-04

A10

7.362E-06

-7.242E-05

-1.924E-05

-4.489E-05

-3.473E-04

-1.962E-04

-2.390E-04

-6.026E-05

A12

-1.006E-06

6.566E-06

2.617E-07

1.553E-05

5.431E-05

2.190E-05

2.788E-05

7.140E-06

A14

7.603E-08

-3.944E-07

1.035E-07

-2.162E-06

-5.281E-06

-1.425E-06

-1.868E-06

-5.268E-07

A16

-3.262E-09

1.554E-08

-9.214E-09

1.616E-07

3.124E-07

4.472E-08

6.189E-08

2.429E-08

A18

7.413E-11

-3.657E-10

3.304E-10

-6.366E-09

-1.031E-08

-6.263E-11

-3.492E-10

-6.510E-10

A20

-6.950E-13

3.844E-12

-4.591E-12

1.038E-10

1.459E-10

-2.162E-11

-2.134E-11

7.727E-12

该实施例中的光学系统10满足以下关系：

43*f/Imgh	103.60	(CT12+CT23+CT34)/CT3	0.58
				OAL/BF	0.38	|slp42|/|R41|	3.38
OAL	7.46	f1/|R21|	0.56
				BF	19.57	|R32|/|f3|	12.98
|f4|/FNO	35.43	(ET1+ET2+ET3)/(CT1+CT2+CT3)	0.65
				FNO	2.48

由图14中的像差图可知，光学系统10的纵向球差、场曲和畸变均得到良好的控制，从而该实施例的光学系统10拥有良好的成像品质。

参考图15，本申请的一些实施例还提供了一种摄像模组20，摄像模组20可包括上述任意一个实施例的光学系统10及图像传感器210，图像传感器210设置于光学系统10的出射光侧。图像传感器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)。一般地，在装配时，光学系统10的成像面S19与图像传感器210的感光表面重叠。通过采用上述具有四片式结构的光学系统10，摄像模组20不仅可具有长焦特性以实现远摄效果，同时还可简化模组的装配结构，降低制备成本及制备难度。当光学系统10进一步满足相应关系特征时，摄像模组20还能拥有相应的大光圈、高像素特性，以及拥有结构紧凑的特点。

参考图16，本申请的一些实施例还提供了一种电子设备30。电子设备30包括固定件310，摄像模组20安装于固定件310，固定件310可以为显示屏盖板、电路板、中框、后盖等部件。电子设备30可以为但不限于智能手机、智能手表、智能眼镜、电子书阅读器、车载摄像设备、监控设备、无人机、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 Digital Assistant，个人数字助理)、无人机等。通过采用上述摄像模组20，电子设备30不仅能够拥有远摄性能，同时还能够降低设备的生产成本。

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 (12)

1.一种光学系统，其特征在于，沿光轴由物侧至像侧依次包括：

具有正屈折力的第一透镜，所述第一透镜的物侧面为凸面；

具有屈折力的第二透镜；

具有屈折力的第三透镜；

具有屈折力的第四透镜，所述第四透镜的像侧面为凸面；

所述光学系统还满足关系：

85.0＜43*f/Imgh＜122.0；

f为所述光学系统的有效焦距，Imgh为所述光学系统的最大视场角所对应的像高。

2.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统满足关系：

17.2mm＜f＜21.0mm。

3.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统满足关系：

0.35＜OAL/BF＜0.52；

OAL为所述第一透镜的物侧面至所述第四透镜的像侧面于光轴上的距离，BF为所述第四透镜的像侧面沿光轴方向至所述光学系统的成像面的最短距离。

4.根据权利要求3所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统满足关系：

6.7mm＜OAL≤7.5mm。

5.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统包括孔径光阑，所述孔径光阑设于所述第一透镜的物侧、所述第三透镜与所述第四透镜之间或所述第四透镜的像侧，且所述光学系统满足关系：

7.0mm＜|f4|/FNO＜36.0mm；

2.0＜FNO＜2.5；

f4为所述第四透镜的有效焦距，FNO为所述光学系统的光圈数。

6.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统满足关系：

0.5＜(CT12+CT23+CT34)/CT3＜4.2；

CT12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，CT23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，CT34为所述第三透镜的像侧面至所述第四透镜的物侧面于光轴上的距离，CT3为所述第三透镜于光轴上的厚度。

7.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统满足关系：

|slp42|/|R41|＜4.0°/mm；

slp42为所述第四透镜的像侧面于最大有效孔径处的切面与垂直所述第四透镜光轴的平面的锐角夹角，R41为所述第四透镜的物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，所述光学系统满足关系：

0.4＜f1/|R21|＜2.3；

f1为所述第一透镜的有效焦距，R21为所述第二透镜的物侧面于光轴处的曲率半径。

9.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统满足关系：

1.5＜|R32|/|f3|＜13；

R32为所述第三透镜的像侧面于光轴处的曲率半径，f3为所述第三透镜的有效焦距。

10.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统满足关系：

0.5＜(ET1+ET2+ET3)/(CT1+CT2+CT3)＜1；

ET1为所述第一透镜于物侧面最大有效孔径处至像侧面最大有效孔径处沿光轴方向的厚度，ET2为所述第二透镜于物侧面最大有效孔径处至像侧面最大有效孔径处沿光轴方向的厚度，ET3为所述第三透镜于物侧面最大有效孔径处至像侧面最大有效孔径处沿光轴方向的厚度，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，CT3为所述第三透镜于光轴上的厚度。

11.一种摄像模组，其特征在于，包括图像传感器及权利要求1至10任意一项所述的光学系统，所述图像传感器设于所述光学系统的出光侧。

12.一种电子设备，其特征在于，包括固定件及权利要求11所述的摄像模组，所述摄像模组设于所述固定件。

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