CN113281879B - 光学系统、镜头模组和电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供光学系统、镜头模组和电子设备。光学系统沿光轴方向的物侧至像侧依次包含：第一透镜，具有负屈折力；第二透镜，具有正屈折力；第三透镜，具有负屈折力；第四透镜，具有正屈折力；第五透镜，具有负屈折力；光学系统满足条件式：0.5<D1/ImgH<0.73，D1为第一透镜物侧面的光学有效半径，ImgH为光学系统的最大视场角所对应的像高的一半。本申请五片式的光学系统可以同时满足较大视场角与高成像质量的要求。

Description

光学系统、镜头模组和电子设备

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、镜头模组和电子设备。

背景技术

如今，随着科技的飞速发展，消费者对移动电子产品的成像质量要求也越来越高。为满足高阶成像系统，实现广角拍摄效果，五片式镜头可作为多种类型可摄像便携式电子设备的配件选择之一。然而，现有的五片式镜头无法同时满足较大视场角与高成像质量的要求。

发明内容

本申请的目的在于提供一种光学系统、镜头模组和电子设备，用于解决上述技术问题。

本发明提供一种光学系统，沿光轴方向的物侧至像侧依次包含：第一透镜，具有负屈折力，所述第一透镜的物侧面于近光轴处为凸面，像侧面于近光轴处为凹面；第二透镜，具有正屈折力；所述第二透镜的物侧面于近光轴处为凸面，像侧面于近光轴处为凸面；第三透镜，具有负屈折力，所述第三透镜的像侧面于近光轴处为凹面；第四透镜，具有正屈折力；所述第四透镜的物侧面于近光轴处为凹面，像侧面于近光轴处为凸面；第五透镜，具有负屈折力；所述第五透镜的物侧面于近光轴处为凸面，像侧面于近光轴处为凹面；所述光学系统满足条件式：0.5<D1/ImgH<0.73，其中，D1为所述第一透镜物侧面的光学有效半径，ImgH为所述光学系统的最大视场角所对应的像高的一半。本申请中，第一透镜和第三透镜具有较强负屈折力，以将自物侧进入光学系统的光线进行发散，有利于增大光学系统的视场角；第二透镜具有较强正屈折力及物侧面和像侧面双凸面型设计，产生强正折光力，良好矫正第一透镜产生的像差，且有利于缩短总长；具有负屈折力的第五透镜可轻松确保后焦；通过对镜片正负及凹凸搭配，有利于缩短光学系统的系统总长，实现小型化设计，同时也有利于光线更好地汇聚于光学系统的成像面上。当光学系统满足上述条件式，所述光学系统的第一透镜物侧面的有效口径的大小得到优化，能够满足良好成像质量的同时，还可以扩大视场角，使更多的光线入射到光学系统。当D1/ImgH≤0.5，第一透镜口径过小，在搭配大尺寸高像素芯片时，视场角被限制较小，不利于采集大视角图像，当D1/ImgH≥0.73时，像面尺寸小，图像解析力不足，难以满足高像素需求，且第一透镜口径过大，没有充分压缩，导致整个镜头模组大型化，难以满足体积较小的电子设备。

在某些可能的实施例中，所述第二透镜为玻璃材质，所述光学系统满足条件式：2.9<f/CT2<6.7，其中，f为所述光学系统的焦距，CT2为所述第二透镜于光轴上的厚度。当光学系统满足上述条件式，可合理控制第二透镜的厚度，在不同的环境下，第二透镜的性能会呈现较小的温漂变化。同时，第二透镜采用玻璃材质，对于整个镜头焦距控制会比塑胶镜片稳定，可以解决温差变化可能带来的成像失真问题，玻璃材质在不同温度变化环境下，比塑胶材质表现的更稳定，焦距变化小，且用折射率高的玻璃透镜优化镜头的调制传递函数，提高镜头分辨率，在扩大了视场角的同时保证光学系统的高像素，可以更全面的拍摄物体。本申请的光学系统可以采用玻璃镜片加塑胶镜片的透镜组合，比全玻璃透镜组具有更优的成本优势。

在某些可能的实施例中，所述第二透镜为玻璃材质，所述光学系统满足条件式：0.3<f2/TTL<0.5，其中，f2为所述第二透镜的焦距，TTL为所述第一透镜物侧面至光学系统成像面于光轴上的距离。第二片透镜具有正屈折力，采用玻璃材质，温漂变化小，对于整个镜头焦距控制会比塑胶镜片稳定，可以解决温差变化可能带来的成像失真问题，玻璃材质在不同温度变化环境下，比塑胶材质表现的更稳定，焦距变化小，且用折射率高的玻璃透镜优化镜头的调制传递函数，提高镜头分辨率，在扩大了视场角的同时保证光学系统的高像素，可以更全面的拍摄物体。当光学系统满足上述条件式时，光学系统总长过度合适，玻璃镜片厚度合适，加工工艺难度较小，第二透镜焦距合适，屈折力合适，像差校正容易。当f2/TTL≥0.5时，光学系统总长过度压缩，玻璃镜片厚度过薄，加工工艺难度增加，不利于量产的稳定；当f2/TTL≤0.3时，光学系统总长压缩不充分，且第二透镜焦距偏短，屈折力大，像差校正变得困难。

在某些可能的实施例中，所述光学系统满足条件式：0.27<tanω/FNO<0.33，其中，ω为所述光学系统最大视场角的一半，FNO为所述光学系统的光圈数。当光学系统满足上述条件式，可合理控制光学系统的通光量，有利于增大光学系统的视场角，满足广角化的要求。若tanω/FNO≥0.33，FNO过小，光圈偏大，五片式光学系统校正像差变得困难；若tanω/FNO≤0.27，视场角偏小，不利于扩大图像范围。

在某些可能的实施例中，所述光学系统满足条件式：-10<f1/R2<-2，其中，f1为所述第一透镜的焦距，R2为所述第一透镜像侧面于光轴处的曲率半径。当光学系统满足上述条件式时，第一透镜提供负屈折力，使大视角光线进入光学系统，第一像侧面为凸面，有利于光线的汇聚。若f1/R2≤-10，第一透镜像侧面曲率半径小，弯曲度大，成型工艺差，若f1/R2≥-2，第一透镜屈折力过大，光线偏折角度偏大，系统敏感，不利于维持高分辨率。

在某些可能的实施例中，所述光学系统满足条件式：0.7<ET1/CT1<1.0，其中，CT1为所述第一透镜于光轴上的厚度，ET1为所述第一透镜的物侧面在最大光学有效径处至所述第一透镜的像侧面在最大光学有效径处于光轴上的距离。当光学系统满足上述条件式时，通过优化ET1/CT1的比例，使第一透镜的厚薄比在易加工成型的范围内。

在某些可能的实施例中，所述光学系统满足条件式：0.01<|f12/f345|<0.5，其中，f12为所述第一透镜和所述第二透镜的合成焦距，f345为所述第三透镜、所述第四透镜以及所述第五透镜的合成焦距。当光学系统满足上述条件式时，第一透镜和第二透镜控制镜头的有效焦距，从而限制整个光学系统的总长，第三透镜、第四透镜以及第五透镜配合第二透镜校正色像差，第一透镜收集光线，第二透镜提供较强的正屈折力，调整第一透镜和第二透镜的屈折力和形状，可使得光线更好地入射到光学系统，在缩短光学系统总长的同时，保证良好的成像质量。

在某些可能的实施例中，所述光学系统满足条件式：0.68<f2/f<0.91，其中，f2为所述第二透镜的焦距，f为所述光学系统的焦距。当光学系统满足上述条件式时，通过合理配置f2/f的比值，可修正光学系统的像差和场曲，调节光学系统的焦距。

在某些可能的实施例中，所述光学系统满足条件式：7.0<TTL/BFL≤9.3，其中，TTL为所述第一透镜物侧面至光学系统成像面于光轴上的距离，BFL为所述第五透镜的像侧面至所述光学系统的成像面在平行于光轴方向上的最短距离。当光学系统满足上述条件式时，光学系统的总长合适，有利于透镜面形的优化，后焦距合适，光学系统的主光线入射角(CRA)可以较容易匹配芯片。当TTL/BFL≤7.0，光学系统的总长过度压缩，不利于透镜面形的优化；当TTL/BFL>9.3，后焦距压缩过短，CRA匹配芯片变得困难。

在某些可能的实施例中，所述光学系统满足条件式：1.3<(R7+R8)/(R7-R8)<2.6，其中，R7为所述第四透镜物侧面于光轴处的曲率半径，R8为所述第四透镜像侧面于光轴处的曲率半径。当光学系统满足上述条件式时，第四透镜提供正的屈折力，通过优化第四透镜的形状，可以较好地校正周边视场的像差，提升周边视场的影像，且有利于减淡周边反射的鬼像。

本发明提供一种镜头模组，包括镜筒、电子感光元件和上述的光学系统，所述光学系统设置在所述镜筒内，所述电子感光元件设置于所述光学系统像侧。所述电子感光元件设置在所述光学系统的像侧，用于将穿过所述第一透镜至所述第五透镜入射到所述电子感光元件上的物的光线转换成图像的电信号。本申请通过在镜头模组内安装该光学系统的第一透镜至第五透镜，以将自物侧进入光学系统的光线进行发散，有利于增大光学系统的视场角，且有利于缩短总长，实现小型化设计，同时也有利于光线更好地汇聚于光学系统的成像面上。

本发明提供一种电子设备，包括壳体和上述的镜头模组，所述镜头模组设于所述壳体内。本申请通过在电子设备中设置上述镜头模组，以将自物侧进入光学系统的光线进行发散，有利于增大光学系统的视场角，且有利于缩短总长，实现小型化设计，同时也有利于光线更好地汇聚于光学系统的成像面上。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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作出创造性劳动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。

本申请实施例提供了一种镜头模组，该镜头模组包括镜筒、电子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，所述电子感光元件设置在所述光学系统的像侧，用于将穿过所述第一透镜至所述第五透镜入射到所述电子感光元件上的物的光线转换成图像的电信号。电子感光元件可以为互补金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor，CMOS)或电荷耦合器件(Charge-coupledDevice，CCD)。该镜头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。本申请通过在镜头模组内安装该光学系统的第一透镜至第五透镜，合理配置第一透镜至第五透镜的各透镜的面型和屈折力，可以使得五片式透镜的光学系统同时满足较大视场角与小型化的要求。

本申请实施例提供了一种电子设备，该电子设备包括壳体和本申请实施例提供的镜头模组。镜头模组和电子感光元件设置在壳体内。该电子设备可以为智能手机、智能家电、机器人、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、可穿戴装置等。本申请通过在电子设备中设置镜头模组，可以使得电子设备同时满足较大视场角与小型化的要求。

本申请实施例提供了一种光学系统，该光学系统沿光轴方向的物侧至像侧依次包含第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜以及第五透镜。在第一透镜至第五透镜中，任意相邻两片透镜之间均可具有空气间隔。

具体的，五片透镜的具体形状和结构如下：

第一透镜，具有负屈折力，所述第一透镜的物侧面于近光轴处为凸面，像侧面于近光轴处为凹面；第二透镜，具有正屈折力；所述第二透镜的物侧面于近光轴处为凸面，像侧面于近光轴处为凸面；第三透镜，具有负屈折力，所述第三透镜的像侧面于近光轴处为凹面；第四透镜，具有正屈折力；所述第四透镜的物侧面于近光轴处为凹面，像侧面于近光轴处为凸面；第五透镜，具有负屈折力；所述第五透镜的物侧面于近光轴处为凸面，像侧面于近光轴处为凹面；所述光学系统满足条件式：0.5<D1/ImgH<0.73，其中，D1为所述第一透镜物侧面的光学有效半径，ImgH为所述光学系统的最大视场角所对应的像高的一半。本申请中，第一透镜和第三透镜具有较强负屈折力，以将自物侧进入光学系统的光线进行发散，有利于增大光学系统的视场角；第二透镜具有较强正屈折力及物侧面和像侧面双凸面型设计，产生强正折光力，良好矫正第一透镜产生的像差，且有利于缩短总长；具有负屈折力的第五透镜可轻松确保后焦；通过对镜片正负及凹凸搭配，有利于缩短光学系统的系统总长，实现小型化设计，同时也有利于光线更好地汇聚于光学系统的成像面上。当光学系统满足上述条件式，所述光学系统的第一透镜物侧面的有效口径的大小得到优化，能够满足良好成像质量的同时，还可以扩大视场角，使更多的光线入射到光学系统。当D1/ImgH≤0.5，第一透镜口径过小，在搭配大尺寸高像素芯片时，视场角被限制较小，不利于采集大视角图像，当D1/ImgH≥0.73时，像面尺寸小，图像解析力不足，难以满足高像素需求，且第一透镜口径过大，没有充分压缩，导致整个镜头模组大型化，难以满足体积较小的电子设备。

在一个具体的实施例中，所述第二透镜为玻璃材质，所述光学系统满足条件式：2.9<f/CT2<6.7，其中，f为所述光学系统的焦距，CT2为所述第二透镜于光轴上的厚度。当光学系统满足上述条件式，可合理控制第二透镜的厚度，在不同的环境下，第二透镜的性能会呈现较小的温漂变化。同时，第二透镜采用玻璃材质，对于整个镜头焦距控制会比塑胶镜片稳定，可以解决温差变化可能带来的成像失真问题，玻璃材质在不同温度变化环境下，比塑胶材质表现的更稳定，焦距变化小，且用折射率高的玻璃透镜优化镜头的调制传递函数，提高镜头分辨率，在扩大了视场角的同时保证光学系统的高像素，可以更全面的拍摄物体。本申请的光学系统可以采用玻璃镜片加塑胶镜片的透镜组合，比全玻璃透镜组具有更优的成本优势。

在一个具体的实施例中，所述第二透镜为玻璃材质，所述光学系统满足条件式：0.3<f2/TTL<0.5，其中，f2为所述第二透镜的焦距，TTL为所述第一透镜物侧面至光学系统成像面于光轴上的距离。第二片透镜具有正屈折力，采用玻璃材质，温漂变化小，对于整个镜头焦距控制会比塑胶镜片稳定，可以解决温差变化可能带来的成像失真问题，玻璃材质在不同温度变化环境下，比塑胶材质表现的更稳定，焦距变化小，且用折射率高的玻璃透镜优化镜头的调制传递函数，提高镜头分辨率，在扩大了视场角的同时保证光学系统的高像素，可以更全面的拍摄物体。当光学系统满足上述条件式时，光学系统总长过度合适，玻璃镜片厚度合适，加工工艺难度较小，第二透镜焦距合适，屈折力合适，像差校正容易。当f2/TTL≥0.5时，光学系统总长过度压缩，玻璃镜片厚度过薄，加工工艺难度增加，不利于量产的稳定；当f2/TTL≤0.3时，光学系统总长压缩不充分，且第二透镜焦距偏短，屈折力大，像差校正变得困难。

在一个具体的实施例中，所述光学系统满足条件式：0.27<tanω/FNO<0.33，其中，ω为所述光学系统最大视场角的一半，FNO为所述光学系统的光圈数。当光学系统满足上述条件式，可合理控制光学系统的通光量，有利于增大光学系统的视场角，满足广角化的要求。若tanω/FNO≥0.33，FNO过小，光圈偏大，五片式光学系统校正像差变得困难；若tanω/FNO≤0.27，视场角偏小，不利于扩大图像范围。

在一个具体的实施例中，所述光学系统满足条件式：-10<f1/R2<-2，其中，f1为所述第一透镜的焦距，R2为所述第一透镜像侧面于光轴处的曲率半径。当光学系统满足上述条件式时，第一透镜提供负屈折力，使大视角光线进入光学系统，第一像侧面为凸面，有利于光线的汇聚。若f1/R2≤-10，第一透镜像侧面曲率半径小，弯曲度大，成型工艺差，若f1/R2≥-2，第一透镜屈折力过大，光线偏折角度偏大，系统敏感，不利于维持高分辨率。

在一个具体的实施例中，所述光学系统满足条件式：0.7<ET1/CT1<1.0，其中，CT1为所述第一透镜于光轴上的厚度，ET1为所述第一透镜的物侧面在最大光学有效径处至所述第一透镜的像侧面在最大光学有效径处于光轴上的距离。当光学系统满足上述条件式时，通过优化ET1/CT1的比例，使第一透镜的厚薄比在易加工成型的范围内。

在一个具体的实施例中，所述光学系统满足条件式：0.01<|f12/f345|<0.5，其中，f12为所述第一透镜和所述第二透镜的合成焦距，f345为第三透镜、所述第四透镜以及所述第五透镜的合成焦距。当光学系统满足上述条件式时，第一透镜和第二透镜控制镜头的有效焦距，从而限制整个光学系统的总长，第三透镜、第四透镜以及第五透镜配合第二透镜校正色像差，第一透镜收集光线，第二透镜提供较强的正屈折力，调整第一透镜和第二透镜的屈折力和形状，可使得光线更好地入射到光学系统，在缩短光学系统总长的同时，保证良好的成像质量。

在一个具体的实施例中，所述光学系统满足条件式：0.68<f2/f<0.91，其中，f2为所述第二透镜的焦距，f为所述光学系统的焦距。当光学系统满足上述条件式时，通过合理配置f2/f的比值，可修正光学系统的像差和场曲，调节光学系统的焦距。

在一个具体的实施例中，所述光学系统满足条件式：7.0<TTL/BFL≤9.3，其中，TTL为所述第一透镜物侧面至光学系统成像面于光轴上的距离，BFL为所述第五透镜的像侧面至所述光学系统的成像面在平行于光轴方向上的最短距离。当光学系统满足上述条件式时，光学系统的总长合适，有利于透镜面形的优化，后焦距合适，光学系统的主光线入射角(CRA)可以较容易匹配芯片。当TTL/BFL≤7.0，光学系统的总长过度压缩，不利于透镜面形的优化；当TTL/BFL>9.3，后焦距压缩过短，CRA匹配芯片变得困难。

在一个具体的实施例中，所述光学系统满足条件式：1.3<(R7+R8)/(R7-R8)<2.6，其中，R7为所述第四透镜物侧面于光轴处的曲率半径，R8为所述第四透镜像侧面于光轴处的曲率半径。当光学系统满足上述条件式时，第四透镜提供正的屈折力，通过优化第四透镜的形状，可以较好地校正周边视场的像差，提升周边视场的影像，且有利于减淡周边反射的鬼像。

第一实施例，

请参考图1a和图1b，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，具有负曲折力，第一透镜L1的物侧面S1于近光轴处为凸面，像侧面S2于近光轴处为凹面；第一透镜L1的物侧面S1于圆周处为凸面，像侧面S2于圆周处为凹面。

第二透镜L2，具有正曲折力，第二透镜L2的物侧面S3于近光轴处为凸面，像侧面S4于近光轴处为凸面；第二透镜L2的物侧面S3于圆周处为凸面，像侧面S4于圆周处为凸面。

第三透镜L3，具有负曲折力，第三透镜L3的物侧面S5于近光轴处为凸面，像侧面S6于近光轴处为凹面；第三透镜L3的物侧面S5于圆周处为凸面，像侧面S6于圆周处为凹面。

第四透镜L4，具有正曲折力，第四透镜的物侧面S7于近光轴处为凹面，像侧面S8于近光轴处为凸面；第四透镜L4的物侧面S7于圆周处为凹面，像侧面S8为于圆周处为凸面。

第五透镜L5，具有负曲折力，第五透镜L5的物侧面S9于近光轴处为凸面，像侧面S10于近光轴处为凹面；第五透镜L5的物侧面S9于圆周处为凹面，像侧面S10于圆周处为凸面。

此外，光学系统还包括光阑STO、红外滤光片L6和像面S13。光阑STO设置在第一透镜L1与第二透镜L2之间，用于控制进光量。其他实施例中，光阑STO还可以设置在其他透镜上，或者其他两个透镜之间。红外滤光片L6设置在第五透镜L5的像方侧，其包括物侧面S11和像侧面S12，红外滤光片L6用于过滤掉红外光线，使得射入像面S13的光线为可见光，可见光的波长为380nm-780nm。红外滤光片L6的材质为玻璃，并可在玻璃上镀膜。像面S13为被摄物体的光通过所述光学系统后形成的像所在的面。

表1a示出了本实施例的光学系统的特性的表格，表格中各透镜的折射率、阿贝数及焦距的参考波长均为587.56nm。Y半径、厚度和焦距的单位均为毫米(mm)。

表1a

其中，f为光学系统的焦距，FNO为光学系统的光圈数，FOV为光学系统的视场角，TTL为所述第一透镜物侧面至光学系统成像面于光轴上的距离。

在本实施例中，第一透镜L1、第三透镜L3、第四透镜L4、第五透镜L5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为上表1a中Y半径R的倒数)；k为圆锥系数；Ai是非球面第i阶的修正系数。表1b给出了可用于第一实施例中各非球面镜面S1-S13高次项系数A4、A6、A8、A10、A12、A14、A16、A18和A20。

表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会聚焦点偏离；像散曲线表示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纵向球差图可知，光学系统对波长为486.1327nm、587.5618nm、656.2725nm的光线所产生的纵向球差介于-0.02mm至0.02mm之间；根据图1b像散图可知，光学系统对波长587.5618nm的光线于子午方向和弧矢方向的像散介于-0.1mm至0.1mm之间；根据图1b畸变图可知，光学系统对587.5618nm的光线所产生的畸变介于-3.0％至3.0％之间。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和图2b，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，具有负曲折力，第一透镜L1的物侧面S1于近光轴处为凸面，像侧面S2于近光轴处为凹面；第一透镜L1的物侧面S1于圆周处为凸面，像侧面S2于圆周处为凹面。

第二透镜L2，具有正曲折力，第二透镜L2的物侧面S3于近光轴处为凸面，像侧面S4于近光轴处为凸面；第二透镜L2的物侧面S3于圆周处为凸面，像侧面S4于圆周处为凸面。

第三透镜L3，具有负曲折力，第三透镜L3的物侧面S5于近光轴处为凸面，像侧面S6于近光轴处为凹面；第三透镜L3的物侧面S5于圆周处为凸面，像侧面S6于圆周处为凹面。

第四透镜L4，具有正曲折力，第四透镜L4的物侧面S7于近光轴处为凹面，像侧面S8于近光轴处为凸面；第四透镜L4的物侧面S7于圆周处为凹面，像侧面S8于圆周处为凸面。

第五透镜L5，具有负曲折力，第五透镜L5的物侧面S9于近光轴处为凸面，像侧面S10于近光轴处为凹面；第五透镜L5的物侧面S9于圆周处为凹面，像侧面S10于圆周处为凸面。

第二实施例的其他结构与第一实施例相同，参照即可。

表2a示出了本实施例的光学系统的特性的表格，表格中各透镜的折射率、阿贝数及焦距的参考波长均为587.56nm。Y半径、厚度和焦距的单位均为毫米(mm)。

表2a

其中，表2a的各参数含义均与第一实施例各参数含义相同。

表2b给出了可用于第二实施例中各非球面镜面的高次项系数，其中，各非球面面型可由第一实施例中给出的公式限定。

表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；像散曲线表示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纵向球差图可知，光学系统对波长为486.1327nm、587.5618nm、656.2725nm的光线所产生的纵向球差介于-0.02mm至0.02mm之间；根据图2b像散图可知，光学系统对波长587.5618nm的光线于子午方向和弧矢方向的像散介于-0.1mm至0.1mm之间；根据图2b畸变图可知，光学系统对587.5618nm的光线所产生的畸变介于0％至3.0％之间。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和图3b，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，具有负曲折力，第一透镜L1的物侧面S1于近光轴处为凸面，像侧面S2于近光轴处为凹面；第一透镜L1的物侧面S1于圆周处为凸面，像侧面S2于圆周处为凹面。

第二透镜L2，具有正曲折力，第二透镜L2的物侧面S3于近光轴处为凸面，像侧面S4于近光轴处为凸面；第二透镜L2的物侧面S3于圆周处为凸面，像侧面S4于圆周处为凸面。

第三透镜L3，具有负曲折力，第三透镜L3的物侧面S1于近光轴处为凸面，像侧面S2于近光轴处为凹面；第三透镜L3的物侧面S5于圆周处为凹面，像侧面S6于圆周处为凸面。

第四透镜L4，具有正曲折力，第四透镜L4的物侧面S7于近光轴处为凹面，像侧面S8于近光轴处为凸面；第四透镜L4的物侧面S7于圆周处为凸面，像侧面S8于圆周处为凸面。

第五透镜L5，具有负曲折力，第五透镜L5的物侧面S9于近光轴处为凸面，像侧面S10于近光轴处为凹面；第五透镜L5的物侧面S9于圆周处为凹面，像侧面S10于圆周处为凸面。

第三实施例的其他结构与第一实施例相同，参照即可。

表3a示出了本实施例的光学系统的特性的表格，表格中各透镜的折射率、阿贝数及焦距的参考波长均为587.56nm。Y半径、厚度和焦距的单位均为毫米(mm)。

表3a

其中，表3a的各参数含义均与第一实施例各参数含义相同。

表3b给出了可用于第三实施例中各非球面镜面的高次项系数，其中，各非球面面型可由第一实施例中给出的公式限定。

表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；像散曲线表示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纵向球差图可知，光学系统对波长为486.1327nm、587.5618nm、656.2725nm的光线所产生的纵向球差介于-0.02mm至0.02mm之间；根据图3b像散图可知，光学系统对波长587.5618nm的光线于子午方向和弧矢方向的像散介于-0.1mm至0.1mm之间；根据图3b畸变图可知，光学系统对587.5618nm的光线所产生的畸变介于-2.5％至5.0％之间。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和图4b，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，具有负曲折力，第一透镜L1的物侧面S1于近光轴处为凸面，像侧面S2于近光轴处为凹面；第一透镜L1的物侧面S1于圆周处为凸面，像侧面S2于圆周处为凹面。

第二透镜L2，具有正曲折力，第二透镜L2的物侧面S3于近光轴处为凸面，像侧面S4于近光轴处为凸面；第二透镜L2的物侧面S3于圆周处为凸面，像侧面S4于圆周处为凸面。

第三透镜L3，具有负曲折力，第三透镜L3的物侧面S1于近光轴处为凹面，像侧面S2于近光轴处为凹面；第三透镜L3的物侧面S5于圆周处为凹面，像侧面S6于圆周处为凹面。

第四透镜L4，具有正曲折力，第四透镜L4的物侧面S7于近光轴处为凹面，像侧面S8于近光轴处为凸面；第四透镜L4的物侧面S7于圆周处为凹面，像侧面S8于圆周处为凸面。

第五透镜L5，具有负曲折力，第五透镜L5的物侧面S9于近光轴处为凸面，像侧面S10于近光轴处为凹面；第五透镜L5的物侧面S9于圆周处为凹面，像侧面S10于圆周处为凸面。

第四实施例的其他结构与第一实施例相同，参照即可。

表4a示出了本实施例的光学系统的特性的表格，表格中各透镜的折射率、阿贝数及焦距的参考波长均为587.56nm。Y半径、厚度和焦距的单位均为毫米(mm)。

表4a

其中，表4a的各参数含义均与第一实施例各参数含义相同。

表4b给出了可用于第四实施例中各非球面镜面的高次项系数，其中，各非球面面型可由第一实施例中给出的公式限定。

表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；像散曲线表示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纵向球差图可知，光学系统对波长为486.1327nm、587.5618nm、656.2725nm的光线所产生的纵向球差介于-0.004mm至0.008mm之间；根据图4b像散图可知，光学系统对波长587.5618nm的光线于子午方向和弧矢方向的像散介于-0.1mm至0.1mm之间；根据图4b畸变图可知，光学系统对587.5618nm的光线所产生的畸变介于0％至2.5％之间。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和图5b，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，具有负曲折力，第一透镜L1的物侧面S1于近光轴处为凸面，像侧面S2于近光轴处为凹面；第一透镜L1的物侧面S1于圆周处为凸面，像侧面S2于圆周处为凹面。

第二透镜L2，具有正曲折力，第二透镜L2的物侧面S3于近光轴处为凸面，像侧面S4于近光轴处为凸面；第二透镜L2的物侧面S3于圆周处为凸面，像侧面S4于圆周处为凸面。

第三透镜L3，具有负曲折力，第三透镜L3的物侧面S5于近光轴处为凸面，像侧面S6于近光轴处为凹面；第三透镜L3的物侧面S5于圆周处为凸面，像侧面S6于圆周处为凹面。

第四透镜L4，具有正曲折力，第四透镜L4的物侧面S7于近光轴处为凹面，像侧面S8于近光轴处为凸面；第四透镜L4的物侧面S7于圆周处为凹面，像侧面S8于圆周处为凸面。

第五透镜L5，具有负曲折力，第五透镜L5的物侧面S9于近光轴处为凸面，像侧面S10于近光轴处为凹面；第五透镜L5的物侧面S9于圆周处为凹面，像侧面S10于圆周处为凸面。

第五实施例的其他结构与第一实施例相同，参照即可。

表5a示出了本实施例的光学系统的特性的表格，表格中各透镜的折射率、阿贝数及焦距的参考波长均为587.56nm。Y半径、厚度和焦距的单位均为毫米(mm)。

表5a

其中，表5a的各参数含义均与第一实施例各参数含义相同。

表5b给出了可用于第五实施例中各非球面镜面的高次项系数，其中，各非球面面型可由第一实施例中给出的公式限定。

表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；像散曲线表示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纵向球差图可知，光学系统对波长为486.1327nm、587.5618nm、656.2725nm的光线所产生的纵向球差介于-0.01mm至0.02mm之间；根据图5b像散图可知，光学系统对波长587.5618nm的光线于子午方向和弧矢方向的像散介于-0.1mm至0.1mm之间；根据图5b畸变图可知，光学系统对587.5618nm的光线所产生的畸变介于0％至2.5％之间。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。

表6为第一实施例至第五实施例的光学系统的D1/ImgH、f/CT2、f2/TTL、tanω/FNO、f1/R2、ET1/CT1、0.01<|f12/f345|<0.5、f2/f、TTL/BFL、(R7+R8)/(R7-R8)的值。

表6

	D1/ImgH	f/CT2	f2/TTL	tanω/FNO	f1/R2
						第一实施例	0.723	6.623	0.480	0.300	-4.8
第二实施例	0.506	3.582	0.403	0.279	-7.7
						第三实施例	0.537	4.074	0.394	0.309	-2.1
第四实施例	0.490	3.707	0.360	0.279	-9.0
						第五实施例	0.531	2.932	0.380	0.325	-6.4
	ET1/CT1	0.01<|f12/f345|<0.5	f2/f	TTL/BFL	(R7+R8)/(R7-R8)
						第一实施例	0.918	0.307	0.908	7.500	1.304
第二实施例	0.778	0.017	0.769	7.869	1.363
						第三实施例	0.985	0.423	0.797	8.217	1.581
第四实施例	0.745	0.186	0.683	7.869	1.557
						第五实施例	0.825	0.343	0.698	9.300	2.519

由表6可见，各实施例均满足以下条件式0.5<D1/ImgH<0.73、2.9<f/CT2<6.7、0.3<f2/TTL<0.5、0.27<tanω/FNO<0.33、-10<f1/R2<-2、0.7<ET1/CT1<1.0、0.01<|f12/f345|<0.5、0.68<f2/f<0.91、7.0<TTL/BFL≤9.3、1.3<(R7+R8)/(R7-R8)<2.6。

本发明在一些实施例中还提供了一种镜头模组，应用在无人机的移动摄像装置。本申请通过在镜头模组内安装该光学系统的第一透镜至第五透镜，以将自物侧进入光学系统的光线进行发散，有利于增大光学系统的视场角，且有利于缩短总长，实现小型化设计，同时也有利于光线更好地汇聚于光学系统的成像面上。

本发明在一些实施例中还提供了一种电子设备。电子设备可以为但不限于便携电话机、视频电话、智能手机、电子书籍阅读器、无人机、行车记录仪等车载摄像设备或者智能手表等可穿戴装置。如下将以电子设备为无人机为例。电子设备包括上述的镜头模组。第一透镜和第三透镜具有较强负屈折力，以将自物侧进入光学系统的光线进行发散，有利于增大光学系统的视场角；第二透镜具有较强正屈折力及物侧面和像侧面双凸面型设计，产生强正折光力，良好矫正第一透镜产生的像差，且有利于缩短总长；具有负屈折力的第五透镜可轻松确保后焦；通过对镜片正负及凹凸搭配，有利于缩短光学系统的系统总长，实现小型化设计，同时也有利于光线更好地汇聚于光学系统的成像面上。光学系统的第一透镜物侧面的有效口径的大小得到优化，能够满足良好成像质量的同时，还可以扩大视场角，使更多的光线入射到光学系统。与一般广角镜头相比，常见的广角镜头第一透镜口径大，不利于放置于狭小的无人机内。本申请在扩大视角范围的同时优化第一透镜的口径，表面曲率，形状等，使其口径缩小，更有利于头部小型化的设计。同时，第二透镜采用玻璃材质，对于整个镜头焦距控制会比塑胶镜片稳定，可以解决温差变化可能带来的成像失真问题，玻璃材质在不同温度变化环境下，比塑胶材质表现的更稳定，焦距变化小，且用折射率高的玻璃透镜优化镜头的调制传递函数，提高镜头分辨率，在扩大了视场角的同时保证光学系统的高像素，可以更全面的拍摄物体。本申请的光学系统可以采用玻璃镜片加塑胶镜片的透镜组合，比全玻璃透镜组具有更优的成本优势。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简介，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，应当认为是本说明书记载的范围。

以上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本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，本发明的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (11)

1.一种光学系统，其特征在于，所述光学系统中具有屈折力的透镜仅包括五片，沿光轴方向的物侧至像侧依次为：

第一透镜，具有负屈折力，所述第一透镜的物侧面于近光轴处为凸面，像侧面于近光轴处为凹面；

第二透镜，具有正屈折力；所述第二透镜的物侧面于近光轴处为凸面，像侧面于近光轴处为凸面；

第三透镜，具有负屈折力，所述第三透镜的像侧面于近光轴处为凹面；

第四透镜，具有正屈折力；所述第四透镜的物侧面于近光轴处为凹面，像侧面于近光轴处为凸面；

第五透镜，具有负屈折力；所述第五透镜的物侧面于近光轴处为凸面，像侧面于近光轴处为凹面；

所述光学系统满足条件式：0.5<D1/ImgH<0.73，及7.0<TTL/BFL≤9.3，其中，D1为所述第一透镜物侧面的光学有效半径，ImgH为所述光学系统的最大视场角所对应的像高的一半，TTL为所述第一透镜物侧面至光学系统成像面于光轴上的距离，BFL为所述第五透镜的像侧面至所述光学系统的成像面在平行于光轴方向上的最短距离。

2.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述第二透镜为玻璃材质，所述光学系统满足条件式：2.9<f/CT2<6.7，其中，f为所述光学系统的焦距，CT2为所述第二透镜于光轴上的厚度。

3.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述第二透镜为玻璃材质，所述光学系统满足条件式：0.3<f2/TTL<0.5，其中，f2为所述第二透镜的焦距，TTL为所述第一透镜物侧面至光学系统成像面于光轴上的距离。

4.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统满足条件式：0.27<tanω/FNO<0.33，其中，ω为所述光学系统最大视场角的一半，FNO为所述光学系统的光圈数。

5.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统满足条件式：-10<f1/R2<-2，其中，f1为所述第一透镜的焦距，R2为所述第一透镜像侧面于光轴处的曲率半径。

6.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统满足条件式：0.7<ET1/CT1<1.0，其中，CT1为所述第一透镜于光轴上的厚度，ET1为所述第一透镜的物侧面在最大光学有效径处至所述第一透镜的像侧面在最大光学有效径处于光轴上的距离。

7.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统满足条件式：0.01<|f12/f345|<0.5，其中，f12为所述第一透镜和所述第二透镜的合成焦距，f345为所述第三透镜、所述第四透镜以及所述第五透镜的合成焦距。

8.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统满足条件式：0.68<f2/f<0.91，其中，f2为所述第二透镜的焦距，f为所述光学系统的焦距。

9.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统满足条件式：1.3<(R7+R8)/(R7-R8)<2.6，其中，R7为所述第四透镜物侧面于光轴处的曲率半径，R8为所述第四透镜像侧面于光轴处的曲率半径。

10.一种镜头模组，其特征在于，包括镜筒、电子感光元件和如权利要求1至9任一项所述的光学系统，所述光学系统设置在所述镜筒内，所述电子感光元件设置于所述光学系统像侧。

11.一种电子设备，其特征在于，包括壳体和如权利要求10所述的镜头模组，所述镜头模组设于所述壳体内。

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