CN113341539B - 光学系统、镜头模组和电子设备 - Google Patents

光学系统、镜头模组和电子设备 Download PDF

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Abstract

一种光学系统、镜头模组和电子设备，光学系统沿光轴由物侧至像侧依次包含：具有屈折力的第一透镜至第四透镜，第一透镜具有正屈折力，其物侧面和像侧面于近光轴处均为凸面，第二透镜的像侧面于近光轴处为凹面，以及棱镜。光学系统满足关系式：198<f*43/(2*ImgH)<260；其中，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的一半。通过设置棱镜，使得光线偏转90°，增加了光学系统的后焦，同时，对第一透镜至第四透镜的面型和屈折力进行合理设计，并使光学系统满足所述关系式，可确保光学系统具备超长焦的特性，实现背景虚化、远距离拍摄等特性。

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
相机已经用于诸如智能电话的便携式电子设备中。特别地，在便携式电子设备中使用长焦相机，可以获得用于以窄视场角对对象成像的长焦效果。由于对这种便携式电子设备的小型化的要求，已经要求安装在便携式电子设备上的相机小型化。然而，当在厚度方向上在便携式电子设备中布置多个透镜时，便携式电子设备的厚度可以随着透镜数量的增加而增加。因此，存在不符合便携式电子设备的小型化趋势的问题。特别地，由于长焦相机具有相对长的焦距，因此难以应用于相对薄的便携式电子设备。
发明内容
本发明的目的是提供一种光学系统、镜头模组和电子设备，具有超长焦、短总长、易于实现小型化的特点。
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，沿光轴方向的物侧至像侧依次包含：第一透镜，具有正屈折力，所述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，具有屈折力，所述第二透镜的像侧面于近光轴处为凹面；第三透镜，具有屈折力；第四透镜，具有屈折力；棱镜；所述光学系统满足关系式：198<f*43/(2*ImgH)<260；其中，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的一半。
通过对所述第一透镜至所述第四透镜的面型和屈折力进行合理设计，可以使光学系统具有高分辨率的成像质量。同时，棱镜的设置使得光线偏转90°，增加了光学系统的后焦，有利于满足光学系统超长焦的设计需求。此外，通过使光学系统满足上述关系式，可确保光学系统具备超长焦的特性，实现背景虚化、远距离拍摄等特性。超过关系式上限，则长焦性能进步一步增强，但会导致光学系统总长进一步扩大，不利于于小型化设计；低于关系式下限，则不能满足光学系统超长焦特性的设计需求。
一种实施方式中，所述光学系统满足关系式：11<TTL/ImgH<15；其中，TTL为所述第一透镜的物侧面到成像面于光轴上的距离。ImgH决定了电子感光芯片的大小，ImgH越大，可支持的最大电子感光芯片尺寸越大，满足上式，可让光学系统支持高像素电子感光芯片。此外，TTL的减小会导致整个光学系统的长度压缩，从而易于实现超薄化和小型化。超过关系式上限，光学系统总长过大，不利于于小型化设计。若低于关系式下限，光学系统总长偏小，难以满足超长焦的光学设计。
一种实施方式中，所述光学系统满足关系式：0.9<SD11/ImgH<1；其中，SD11为所述第一透镜物侧面最大有效口径处于光轴上的距离。满足上述关系式，则所述第一透镜与半像高(即所述光学系统的最大视场角所对应的像高的一半)大小匹配，有利于所述光学系统形成潜望式结构。若超过上述关系式的上限或下限，则所述第一透镜的最大有效口径过大或过小，都会导致各透镜以及成像面之间有较大的段差，不利于光学系统组装以及各透镜之间的承靠设计。
一种实施方式中，所述光学系统满足关系式：1.9<f/f1<2.4；其中，f为所述光学系统的有效焦距，f1为所述第一透镜的焦距。所述第一透镜提供一部分的正屈折力，能有效汇聚光线，缩短光学系统的光学总长。超过关系式上限，则所述第一透镜屈折力偏弱，导致光学系统总长偏大；若低于关系式下限，则所述第一透镜屈折力过强，容易产生较大的像差。满足上述关系式，有利于使所述光学系统满足小型化特性的同时具有较高的成像质量。
一种实施方式中，所述光学系统满足关系式：5<|f4/R41|<88；其中，f4为所述第四透镜的焦距，R41为所述第四透镜物侧面于光轴处的曲率半径。满足上述关系式，可以有效改善前透镜组产生的像差，提升解像力。超过关系式上限，则所述第四透镜的屈折力偏小且其物侧面过于弯曲，导致其难以有效的平衡前透镜组产生的轴上色差乃至其他的像差；若低于关系式下限，则所述第四透镜的屈折力过强且其物侧面过于平坦，这将导致所述第四透镜的像侧面过度弯曲，不利于光线向成像面平滑过度。
一种实施方式中，所述光学系统满足关系式：0.12<∑CT/TTL<0.26；其中，∑CT为所述第一透镜至所述第四透镜于光轴上的厚度之和，TTL为所述第一透镜物侧面到成像面于光轴上的距离。厚度和间隙的合理性直接关系所述光学系统的透镜成型和制造的难度，满足上述关系式，可保持所述光学系统各透镜于光轴上的厚度适当，且透镜间距合理，有效提升各透镜结构紧凑性，利于光学系统各透镜的成型和组装。
一种实施方式中，所述光学系统满足关系式：0<R41-R42|/|R41+R42|<0.2；其中，R41为所述第四透镜物侧面于光轴处的曲率半径，R42为所述第四透镜像侧面于光轴处的曲率半径。满足上述关系式，有利于修正所述光学系统产生的像差，使得所述光学系统各透镜在垂直于光轴方向的屈折力配置均匀，大幅修正前透镜组产生的畸变和像差，同时避免所述第四透镜过度弯曲，易于成型制造。不满足上述关系式，则所述第四透镜物侧面和像侧面的面型差异较大，导致轴上色差进一步扩大，从而影响所述光学系统的成像质量。
一种实施方式中，所述光学系统满足关系式：0.15<CT1/TD<0.37；其中，CT1为所述第一透镜于光轴上的厚度，TD为所述第一透镜物侧面至所述第四透镜像侧面于光轴上的距离。满足上述关系式，能合理配置所述第一透镜的厚度，确保所述第一透镜所汇聚的光线能平缓地向像侧过度，减少了色差。若超过关系式上限，则所述第一透镜厚度过大，缩减了后续透镜的配置空间，若低于关系式下限，则所述第一透镜于光轴上的厚度太小，容易发生光线过度偏折的情况。
一种实施方式中，所述光学系统满足关系式：0.9<∑CT/∑AT<4.4。其中，∑CT为所述第一透镜至所述第四透镜于光轴上的厚度之和，∑AT为所述第一透镜至所述第四透镜于光轴上的间隙之和。满足上述关系式，可通过合理配置空气间隙，有效缩短光学系统各透镜之间的段差，且利于所述光学系统各透镜的承靠设计，提高了所述光学系统的组装良率。若超过关系式上限，则各透镜之间过于紧密，容易导致各透镜之间发生碰撞；若低于关系式下限，则各透镜之间间隔较大，不利于透镜的组装。
一种实施方式中，棱镜为五棱镜，所述光学系统满足关系式：0<AT4/TD<0.51；其中，AT4为所述第四透镜像面侧至所述五棱镜入光面于光轴上的距离，TD为所述第一透镜物侧面至所述第四透镜像侧面于光轴上的距离。满足上述关系式，能有效缩减所述光学系统各透镜与所述五棱镜的间距，使所述光学系统结构更为紧凑，有效地缩短了横向空间，便于所述光学系统在便携式设备中的组装。若超过关系式上限，则各透镜之间过于紧密，容易导致各透镜之间发生碰撞；若低于关系式下限，则各透镜之间间隔较大，不利于镜片组装。
第二方面，本发明还提供了一种镜头模组，该镜头模组包括镜筒、电子感光元件和第一方面任一项实施方式所述的光学系统，所述第一透镜至所述第四透镜均安装在所述镜筒内，所述电子感光元件安装在所述光学系统的像侧。通过在镜头模组中加入本发明提供的光学系统，可以使所述镜头模组具备超长焦特性，以及实现背景虚化和远距离拍摄特性，同时，还有利于缩短镜头模组的横向距离，减小了镜头模组的占用空间。
第三方面，本发明还提供了一种电子设备，该电子设备包括壳体和第二方面所述的镜头模组，所述镜头模组设置在所述壳体内。通过在电子设备中加入本发明提供的镜头模组，使得电子设备超长焦特性，以及实现背景虚化和远距离拍摄特性，同时还兼具小型化和轻薄化的特点。
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1是第一实施例的光学系统的结构示意图；
图2是第一实施例的纵向球差曲线、像散曲线和畸变曲线；
图3是第二实施例的光学系统的结构示意图；
图4是第二实施例的纵向球差曲线、像散曲线和畸变曲线；
图5是第三实施例的光学系统的结构示意图；
图6是第三实施例的纵向球差曲线、像散曲线和畸变曲线；
图7是第四实施例的光学系统的结构示意图；
图8是第四实施例的纵向球差曲线、像散曲线和畸变曲线；
图9是第五实施例的光学系统的结构示意图；
图10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。
本发明实施例提供的光学系统沿光轴方向的物侧至像侧依次包含：光阑，透镜和保护平板。具体的，光阑置于光学系统的物侧，保护平板设置于光学系统的像侧，便于对光学成像镜头进行保护，该保护平板可以是玻璃板，还可以是透明塑料板等；第一透镜，具有正屈折力，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，具有屈折力，第二透镜的像侧面于近光轴处为凹面；第三透镜，具有屈折力；第四透镜，具有屈折力；棱镜，该棱镜至少具有两个反射面；光学系统满足关系式：198<f*43/(2*ImgH)<260；其中，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的一半。
通过对第一透镜至第四透镜的面型和屈折力进行合理设计，可以使光学系统具有高分辨率的成像质量。同时，棱镜的设置使得光线偏转90°，增加了光学系统的后焦，有利于满足光学系统超长焦的设计需求。此外，通过使光学系统满足上述关系式，可确保光学系统具备超长焦的特性，实现背景虚化、远距离拍摄等特性。超过关系式上限，则长焦性能进步一步增强，但会导致光学系统总长进一步扩大，不利于于小型化设计；低于关系式下限，则不能满足光学系统超长焦特性的设计需求。
一种实施例中，光学系统满足关系式：11<TTL/ImgH<15；其中，TTL为第一透镜的物侧面到成像面于光轴上的距离。ImgH决定了电子感光芯片的大小，ImgH越大，可支持的最大电子感光芯片尺寸越大，满足上式，可让光学系统支持高像素电子感光芯片。此外，TTL的减小会导致整个光学系统的长度压缩，从而易于实现超薄化和小型化。超过关系式上限，光学系统总长过大，不利于于小型化设计。若低于关系式下限，光学系统总长偏小，难以满足超长焦的光学设计。
一种实施例中，光学系统满足关系式：0.9<SD11/ImgH<1；其中，SD11为第一透镜物侧面最大有效口径处于光轴上的距离。满足上述关系式，则所述第一透镜与半像高(即所述光学系统的最大视场角所对应的像高的一半)大小匹配，有利于光学系统形成折叠潜望结构。若超过上述关系式的上限或下限，则所述第一透镜的最大有效口径过大或过小，都会导致各透镜以及成像面之间有较大的段差，不利于光学系统组装以及各透镜之间的承靠设计。
一种实施例中，光学系统满足关系式：1.9<f/f1<2.4；其中，f为光学系统的有效焦距，f1为第一透镜的焦距。第一透镜提供一部分的正屈折力，能有效汇聚光线，缩短光学系统的光学总长。超过关系式上限，则第一透镜屈折力偏弱，导致光学系统总长偏大；若低于关系式下限，则第一透镜屈折力过强，容易产生较大的像差。满足上述关系式，有利于使光学系统满足小型化特性的同时具有较高的成像质量。
一种实施方式中，光学系统满足关系式：5<|f4/R41|<88；其中，f4为第四透镜的焦距，R41为第四透镜物侧面于光轴处的曲率半径。满足上述关系式，可以有效改善前透镜组产生的像差，提升解像力。超过关系式上限，则第四透镜的屈折力偏小且其物侧面过于弯曲，导致其难以有效的平衡前透镜组产生的轴上色差乃至其他的像差；若低于关系式下限，则第四透镜的屈折力过强且其物侧面过于平坦，这将导致第四透镜的像侧面过度弯曲，不利于光线向成像面平滑过度。
一种实施例中，光学系统满足关系式：0.12<∑CT/TTL<0.26；其中，∑CT为第一透镜至第四透镜于光轴上的厚度之和，TTL为第一透镜物侧面到成像面于光轴上的距离。厚度和间隙的合理性直接关系光学系统的透镜成型和制造的难度，满足上述关系式，可保持光学系统各透镜于光轴上的厚度适当，且各透镜间距合理，有效提升各透镜结构紧凑性，利于透镜成型和组装。
一种实施例中，光学系统满足关系式：0<R41-R42|/|R41+R42|<0.2；其中，R41为第四透镜物侧面于光轴处的曲率半径，R42为第四透镜像侧面于光轴处的曲率半径。满足上述关系式，利于修正光学系统产生的像差，使得光学系统各透镜在垂直于光轴方向的屈折力配置均匀，大幅修正前透镜组产生的畸变和像差，同时避免第四透镜过度弯曲，易于成型制造。不满足公式则第四透镜物侧面和像侧面的面型差异较大，导致轴上色差进一步扩大，从而影响光学系统的成像质量。
一种实施例中，光学系统满足关系式：0.15<CT1/TD<0.37；其中，CT1为第一透镜于光轴上的厚度，TD为第一透镜物侧面至第四透镜像侧面于光轴上的距离。满足上述关系式，能合理配置第一透镜的厚度，确保第一透镜所汇聚的光线能平缓地向像侧过度，减少了色差。若超过关系式上限，则第一透镜厚度过大，缩减了后续透镜的配置空间，若低于关系式下限，则第一透镜于光轴上的厚度太小，容易发生光线过度偏折的情况。
一种实施例中，光学系统满足关系式：0.9<∑CT/∑AT<4.4。其中，∑CT为第一透镜至第四透镜于光轴上的厚度之和，∑AT为第一透镜至第四透镜于光轴上的间隙之和。合理配置空气间隙，能有效缩短各透镜之间的段差，且利于光学系统各透镜的承靠设计，提高了光学系统的组装良率。若超过关系式上限，则各透镜之间过于紧密，容易导致各透镜之间发生碰撞；若低于关系式下限，则各透镜之间间隔较大，不利于透镜的组装。
一种实施方式中，棱镜为五棱镜，光学系统满足关系式：0<AT4/TD<0.51；其中，AT4为第四透镜像面侧至五棱镜入光面于光轴上的距离，TD为第一透镜物侧面至第四透镜像侧面于光轴上的距离。满足上述关系式，能有效缩减光学系统各透镜与五棱镜的间距，使光学系统结构更为紧凑，有效的缩短了横向空间，便于光学系统在便携式设备中的组装。若超过关系式上限，则各透镜之间过于紧密，容易导致各透镜之间发生碰撞；若低于关系式下限，则各透镜之间间隔较大，不利于透镜组装。
本发明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。第一透镜至第四透镜均安装在镜筒内，电子感光元件安装在光学系统的像侧，电子感光元件的感光面位于光学系统的成像面，穿过五棱镜入射到电子感光元件的感光面上的物的光线可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-coupled Device，CCD)。该镜头模组可以是集成在电子设备上的成像模块，也可以是独立镜头。通过在镜头模组中加入本发明提供的光学系统，可以使镜头模组具备超长焦特性，以及实现背景虚化和远距离拍摄特性。
本发明实施例提供了一种电子设备，该电子设备包括壳体和本发明实施例提供的镜头模组，镜头模组设置在壳体内。该电子设备可以是智能手机、平板电脑、数码相机等便携式电子设备。通过在电子设备中加入本发明提供的镜头模组，使得电子设备超长焦特性，以及实现背景虚化和远距离拍摄特性。
第一实施例
请参考图1和图2，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，具有正屈折力，第一透镜L1的物侧面S1于近光轴处和于近光轴处均为凸面；第一透镜L1的像侧面S2于近光轴处为凸面，于近圆周处为凹面。
第二透镜L2，具有正屈折力，第二透镜L2的物侧面S3于近光轴处和于近圆周处均为凸面；第二透镜L2的像侧面S4于近光轴处和于近圆周处均为凹面。
第三透镜L3，具有负屈折力，第三透镜L3的物侧面S5于近光轴处和近圆周处均为凹面；第三透镜L3的像侧面S6于近光轴处和近圆周处均为凸面。
第四透镜L4，具有负屈折力，第四透镜L4的物侧面S7于近光轴处和近圆周处均为凹面；第四透镜L4的像侧面S8于近光轴处和于近圆周处均为凸面。
五棱镜E，五棱镜E至少具有第一反射面S10和第二反射面S11，五棱镜E还包括入光面S9和出光面S12，从第四透镜L4像侧面S8射出的光线经入光面S9入射，然后依次经第一反射面S10和第二反射面S11反射，最后经出光面S12射出五棱镜E。
此外，光学系统还包括光阑STO、红外截止滤光片IR和成像面IMG。本实施例中，光阑STO设置在第一透镜L1的物侧面上，用于控制进光量。红外截止滤光片IR设置在五棱镜E的出光面S12和成像面IMG之间，其包括物侧面S13和像侧面S14，红外截止滤光片IR用于过滤掉红外光线，使得射入成像面IMG的光线为可见光，可见光的波长为380nm-780nm。第一透镜L1至第四透镜L4的材质可以为玻璃、塑料或玻塑混合物，红外截止滤光片IR的材质为玻璃(GLASS)，并可在玻璃上镀膜。电子感光元件的有效像素区域位于成像面IMG。
表1a示出了本实施例的光学系统的特性的表格，其中，焦距、材料折射率和阿贝数均由参考波长为587nm的可见光获得，Y半径、厚度和有效焦距的单位均为毫米(mm)。
表1a
Figure BDA0003076508150000081
Figure BDA0003076508150000091
其中，f为光学系统的有效焦距，FNO为光学系统的光圈数，FOV为光学系统的最大视场角。
在本实施例中，第一透镜L1至第四透镜L4均为非球面透镜，非球面的面型x可利用但不限于以下非球面公式进行限定：
Figure BDA0003076508150000092
其中，x为非球面上相应点到与表面顶点相切的平面的距离，h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1b给出了可用于第一实施例中的非球面镜面S1和S2的高次项系数A4、A6、A8、A10、A12、A14、A16、A18和A20。
表1b
Figure BDA0003076508150000093
Figure BDA0003076508150000101
图2中(a)示出了第一实施例的光学系统在波长为656.2725nm、587.5618nm、486.1327nm的纵向球差曲线图，其中，沿X轴方向的横坐标表示焦点偏移，沿Y轴方向的纵坐标表示归一化视场，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。由图2中(a)可以看出，第一实施例中的光学系统的球差数值较佳，说明本实施例中的光学系统的成像质量较好。
图2中(b)还示出了第一实施例的光学系统在波长为587.5618nm时的像散曲线图，其中，沿X轴方向的横坐标表示焦点偏移，沿Y轴方向的纵坐标表示像高，其单位为mm。像散曲线表示弧矢场曲X和子午场曲Y。由图2中(b)可以看出，光学系统的像散得到了很好的补偿。
图2中(c)还示出了第一实施例的光学系统在波长为587.5618nm时的畸变曲线。其中，沿X轴方向的横坐标表示焦点偏移，沿Y轴方向的纵坐标表示像高，畸变曲线表示不同视场角对应的畸变大小值。由图2中(c)可以看出，在波长为587.5618nm下，光学系统的畸变得到了很好的矫正。
由图2中(a)、(b)和(c)可以看出，本实施例的光学系统的像差较小、成像质量较好，具有良好的成像品质。
第二实施例
请参考图3和图4，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，具有正屈折力，第一透镜L1的物侧面S1于近光轴处和于近光轴处均为凸面，第一透镜L1的像侧面S2于近于光轴处为凸面。
第二透镜L2，具有正屈折力，第二透镜L2的物侧面S3于近光轴处为凸面，于近圆周处为凹面；第二透镜L2的像侧面S4于近光轴处为凹面，于近圆周处为凸面。
第三透镜L3，具有负屈折力，第三透镜L3的物侧面S5于近光轴处和近圆周处均为凹面；第三透镜L3的像侧面S6于近光轴处和近圆周处均为凹面。
第四透镜L4，具有负屈折力，第四透镜L4的物侧面S7于近光轴处为凹面，于近圆周处均为凸面；第四透镜L4的像侧面S8于近光轴处为凸面，于近圆周处为凹面。
第二实施例的其他结构与第一实施例相同，参照即可。
表2a示出了本实施例的光学系统的特性的表格，其中，焦距、材料折射率和阿贝数均由参考波长为587nm的可见光获得，Y半径、厚度和有效焦距的单位均为毫米(mm)，其他各参数含义均与第一实施例各参数含义相同。
表2a
Figure BDA0003076508150000111
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
Figure BDA0003076508150000112
Figure BDA0003076508150000121
图4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；像散曲线表示子午场曲和弧矢场曲；畸变曲线表示不同视场角对应的畸变大小值。由图4中的像差图可知，光学系统的纵向球差、场曲和畸变均得到良好的控制，从而该实施例的光学系统拥有良好的成像品质。
第三实施例
请参考图5和图6，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，具有正屈折力，第一透镜L1的物侧面S1于近光轴处和于近光轴处均为凸面；第一透镜L1的像侧面S2于近光轴处为凸面，于近圆周处为凹面。
第二透镜L2，具有正屈折力，第二透镜L2的物侧面S3于近光轴处和于近圆周处均为凸面；第二透镜L2的像侧面S4于近光轴处为凹面，于近圆周处为凸面。
第三透镜L3，具有负屈折力，第三透镜L3的物侧面S5于近光轴处和近圆周处均为凹面；第三透镜L3的像侧面S6于近光轴处为凸面，于近圆周处为凹面。
第四透镜L4，具有正屈折力，第四透镜L4的物侧面S7于近光轴处和近圆周处均为凸面；第四透镜L4的像侧面S8于近光轴处和于近圆周处均为凹面。
第三实施例的其他结构均与第一实施例相同，参照即可。
表3a示出了本实施例的光学系统的特性的表格，其中，焦距、材料折射率和阿贝数均由参考波长为587nm的可见光获得，Y半径、厚度和有效焦距的单位均为毫米(mm)，其他各参数含义均与第一实施例各参数含义相同。
表3a
Figure BDA0003076508150000131
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
Figure BDA0003076508150000132
Figure BDA0003076508150000141
图6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；像散曲线表示子午场曲和弧矢场曲；畸变曲线表示不同视场角对应的畸变大小值。由图6中的像差图可知，光学系统的纵向球差、场曲和畸变均得到良好的控制，从而该实施例的光学系统拥有良好的成像品质。
第四实施例
请参考图7和图8，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，具有正屈折力，第一透镜L1的物侧面S1于近光轴处和于近光轴处均为凸面；第一透镜L1的像侧面S2于近光轴处和于近圆周处均为凸面。
第二透镜L2，具有负屈折力，第二透镜L2的物侧面S3于近光轴处为凸面，于近圆周处为凹面；第二透镜L2的像侧面S4于近光轴处和于近圆周处均为凹面。
第三透镜L3，具有正屈折力，第三透镜L3的物侧面S5于近光轴处和近圆周处均为凹面；第三透镜L3的像侧面S6于近光轴处和近圆周处均为凸面。
第四透镜L4，具有正屈折力，第四透镜L4的物侧面S7于近光轴处和近圆周处均为凹面；第四透镜L4的像侧面S8于近光轴处和于近圆周处均为凸面。
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，其中，焦距、材料折射率和阿贝数均由参考波长为587nm的可见光获得，Y半径、厚度和有效焦距的单位均为毫米(mm)，其他各参数含义均与第一实施例各参数含义相同。
表4a
Figure BDA0003076508150000142
Figure BDA0003076508150000151
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
Figure BDA0003076508150000152
图8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；像散曲线表示子午场曲和弧矢场曲；畸变曲线表示不同视场角对应的畸变大小值。由图8中的像差图可知，光学系统的纵向球差、场曲和畸变均得到良好的控制，从而该实施例的光学系统拥有良好的成像品质。
第五实施例
请参考图9和图10，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，具有正屈折力，第一透镜L1的物侧面S1于近光轴处和于近光轴处均为凸面；第一透镜L1的像侧面S2于近光轴处为凸面，于近圆周处为凹面。
第二透镜L2，具有负屈折力，第二透镜L2的物侧面S3于近光轴处和于近圆周处均为凹面；第二透镜L2的像侧面S4于近光轴处和于近圆周处为凹面。
第三透镜L3，具有正屈折力，第三透镜L3的物侧面S5于近光轴处和近圆周处均为凸面；第三透镜L3的像侧面S6于近光轴处和近圆周处均为凹面。
第四透镜L4，具有负屈折力，第四透镜L4的物侧面S7于近光轴处为凹面，于近圆周处为凸面；第四透镜L4的像侧面S8于近光轴处为凸面，于近圆周处为凹面。
第五实施例的其他结构与第一实施例相同，参照即可。
表5a示出了本实施例的光学系统的特性的表格，其中，焦距、材料折射率和阿贝数均由参考波长为587.56nm的可见光获得，Y半径、厚度和有效焦距的单位均为毫米(mm)，其中，其他各参数含义均与第一实施例各参数含义相同。
表5a
Figure BDA0003076508150000161
Figure BDA0003076508150000171
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
Figure BDA0003076508150000172
图10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；像散曲线表示子午场曲和弧矢场曲；畸变曲线表示不同视场角对应的畸变大小值。由图10中的像差图可知，光学系统的纵向球差、场曲和畸变均得到良好的控制，从而该实施例的光学系统拥有良好的成像品质。
表6示出了第一实施例至第五实施例的光学系统中f*43/(2*ImgH)、TTL/ImgH、SD11/ImgH、1.9<f/f1<2.4、|f4/R41|、∑CT/TT、R41-R42|/|R41+R42|、CT1/TD、∑CT/∑AT、AT4/TD的值。
表6
f*43/(2*ImgH) TTL/ImgH SD11/ImgH 1.9<f/f1<2.4 |f4/R41|
第一实施例 239.1046591 13.06720985 0.964563715 2.32297393 87.67437364
第二实施例 223.9416646 12.49552374 0.992467063 2.215423388 22.92292937
第三实施例 259.2916115 14.79776886 0.978337866 1.937817048 5.055095688
第四实施例 198.6545172 11.62347401 0.909862836 2.226140452 41.90720583
第五实施例 199.771176 11.36026173 0.930545576 2.303658227 14.89761267
∑CT/TTL |R41-R42|/|R41+R42| CT1/TD ∑CT/∑AT AT4/TD
第一实施例 0.189268598 0.036939432 0.193472277 0.931818816 0.026867238
第二实施例 0.215229561 0.075650363 0.246673864 4.357242998 0.368426364
第三实施例 0.259964073 0.199826881 0.154052926 1.303903289 0.029202344
第四实施例 0.121070127 0.004788715 0.166676626 1.043744719 0.5
第五实施例 0.164453674 0.095931697 0.36 2.105410159 0.508131175
由表6可知，第一实施例至第五实施例的光学系统均满足下列关系式：198<f*43/(2*ImgH)<260、11<TTL/ImgH<15、0.9<SD11/ImgH<1、1.9<f/f1<2.4、5<|f4/R41|<88、0.12<∑CT/TTL<0.26、0<R41-R42|/|R41+R42|<0.2、0.15<CT1/TD<0.37、0.9<∑CT/∑AT<4.4、0<AT4/TD<0.51的值。
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，共四片具有屈折力的镜片，沿着光轴由物侧至像侧依次包含：
第一透镜，具有正屈折力，所述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，具有屈折力，所述第二透镜的像侧面于近光轴处为凹面；
第三透镜，具有屈折力；
第四透镜，具有屈折力；
五棱镜；
所述光学系统满足关系式：198<f*43/(2*ImgH)<260；
其中，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的一半。
2.如权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统满足关系式：
11<TTL/ImgH<15；
其中，TTL为所述第一透镜的物侧面到成像面于光轴上的距离。
3.如权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统满足关系式：
0.9<SD11/ImgH<1；
其中，SD11为所述第一透镜物侧面最大有效口径处于光轴上的距离。
4.如权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统满足关系式：
1.9<f/f1<2.4；
其中，f1为所述第一透镜的焦距。
5.如权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统满足关系式：
5<|f4/R41|<88；
其中，f4为所述第四透镜的焦距，R41为所述第四透镜物侧面于光轴处的曲率半径。
6.如权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统满足关系式：
0.12<∑CT/TTL<0.26；
其中，∑CT为所述第一透镜至所述第四透镜于光轴上的厚度之和，TTL为所述第一透镜物侧面到成像面于光轴上的距离。
7.如权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统满足关系式：
0<R41-R42|/|R41+R42|<0.2；
其中，R41为所述第四透镜物侧面于光轴处的曲率半径，R42为所述第四透镜像侧面于光轴处的曲率半径。
8.如权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统满足关系式：
0.15<CT1/TD<0.37；
其中，CT1为所述第一透镜于光轴上的厚度，TD为所述第一透镜物侧面至所述第四透镜像侧面于光轴上的距离。
9.如权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统满足关系式：
0.9<∑CT/∑AT<4.4；
其中，∑CT为所述第一透镜至所述第四透镜于光轴上的厚度之和，∑AT为所述第一透镜至所述第四透镜于光轴上的间隙之和。
10.如权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统满足关系式：
0<AT4/TD<0.51；
其中，AT4为所述第四透镜像侧面至所述五棱镜入光面于光轴上的距离，TD为所述第一透镜物侧面至所述第四透镜像侧面于光轴上的距离。
11.一种镜头模组，其特征在于，包括镜筒、电子感光元件和如权利要求1至10任一项所述的光学系统，所述第一透镜至所述第四透镜均安装在所述镜筒内，所述电子感光元件安装在所述光学系统的像侧。
12.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括壳体和如权利要求11所述的镜头模组，所述镜头模组设置在所述壳体内。
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