CN113433652A - 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，光学系统沿着光轴由物侧至像侧依次包含：第一透镜至第六透镜，第一透镜和第三透镜具有正屈折力，第六透镜具有负屈折力。第一透镜、第五透镜和第六透镜的物侧面于近光轴处为凸面，第二透镜和第四透镜的物侧面于近光轴处为凹面；第一透镜和第四透镜的物侧面以及第一透镜和第六透镜的像侧面于近圆周处均为凸面。光学系统满足关系式：0.08≤SD11/IMGH≤0.11；其中，SD11为第一透镜物侧面最大有效口径的一半，IMGH为光学系统最大视场角所对应的像高的一半。通过对第一透镜至第六透镜的面型和屈折力进行合理设计，并使光学系统满足上述关系式，可使光学系统具有小头部和成像质量高的特点。

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
近些年来，各种搭载摄像镜头的移动电子装置，如数码相机、智能手机、笔记本电脑、平板电脑等各种便携式信息终端正在迅速发展。对于具有屏幕挖孔设计的设备而言，摄像镜头的结构很大程度上决定了屏幕的开孔尺寸，进而影响设备的屏占比。当控制摄像头的物端结构以使屏幕开孔尺寸缩小时，又会导致摄像头的入光量不足，导致像质较低。因此，如何设计出头部口径小，同时能够保证高成像品质的摄像镜头，成为目前急待解决的问题。
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，具有小头部和成像质量高的特点。
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于近光轴处和近圆周处均为凸面，所述第一透镜的像侧面于近圆周处为凸面；第二透镜，具负屈折力，所述第二透镜的物侧面于近光轴处为凹面；第三透镜，具有正屈折力；第四透镜，具有屈折力，所述第四透镜的物侧面于近光轴处和近圆周处均为凹面；第五透镜，具有屈折力，所述第五透镜的物侧面于近光轴处为凸面；第六透镜，具有负屈折力，所述第六透镜的物侧面于近光轴处为凸面，所述第六透镜的像侧面于近圆周处为凸面。所述光学系统满足关系式：0.08≤SD11/IMGH≤0.11；其中，SD11为所述第一透镜物侧面最大有效口径的一半，IMGH为所述光学系统最大视场角所对应的像高的一半。
第一透镜具有正屈折力，有助于缩短光学系统的光学总长，压缩各视场的光线走向，降低球差，满足光学系统高像质、小型化的需求。第一透镜物侧面于近光轴附近为凸面，有利于增强第一透镜的正屈折力，进一步为小广角的引入提供合理的光线入射角。第二透镜具有负屈折力，有利于弥补第一透镜边缘视场光线出射角大的问题，第二透镜物侧面于近光轴处为凹面，有利于第二透镜形成平坦的面型，降低公差敏感性，提高镜片紧凑性。第六透镜具有负屈折力，有利于校正小广角产生的畸变、像散、场曲量，进而满足广角小畸变需求。第六透镜像侧面于近圆周处为凸面，能够使得光线在像面上的入射角保持在合理范围，满足芯片匹配角需求。满足上述关系式，能够使所述第一透镜的物侧面孔径与光学系统的成像面大小之间得到合理配置，缩小所述第一透镜的径向尺寸，从而使上述具有六片式结构的光学系统实现小头部设计，以此可缩小在设备屏幕上的开孔尺寸，进而提高设备的屏占比。超过关系式上限，则第一透镜光学有效半口径过大，不利于光学系统实现小头部的特性。低于关系式下限，第一透镜光学有效半口径过小，由于小头部需要匹配尺寸更大的感光芯片，则会导致难以获得CRA(Chief Ray Angle，主光照角度)、边缘相对照度与性能的平衡，易损失良好的像质。
一种实施方式中，所述光学系统满足关系式：0.56<TTL/IMGH<0.66；4.0mm＜TTL＜4.4mm，其中，TTL为所述第一透镜物侧面至成像面于光轴上的距离。上述表达式表示了光学系统的厚薄特性，也从侧面反映了设计与制造难度。满足上述关系式，光学系统拥有较低的TTL与IMGH比值和较小的TTL值，说明光学系统在具备较短的光学总长时也能支持尺寸较大的电子感光芯片，符合便携式设备对光学系统厚度减薄的实际需求。此外，在此范围区间内，有利于光学系统CRA与芯片的匹配和像差的校正，从而提升光学系统的性能，降低公差敏感性。当TTL/IMGH≥0.66时，则光学系统失去了轻薄特性，光学总长难以符合市场需求；当TTL/IMGH≤0.56时，则光学系统设计难度高，公差敏感性难以降低，生产工艺风险极大，实用性低。
一种实施方式中，所述光学系统满足关系式：35deg<FOV/FNO<42deg；其中，FOV为所述光学系统的最大视场角，deg为角度单位，FNO为所述光学系统的光圈数。小头部镜头镜片口径的有效控制，其前提是光学系统光圈数的合理设定，满足上述关系式，将光学系统的最大视场角和光圈数的比值约束在一个合理的范围内，可使光学系统在保证具有足够进光量以满足小头部镜头的设计需求的同时，还能具有较宽的视角进一步拓展小头部对物空间信息的捕捉范围，从而确保小头部镜头的实用性。超过关系式上限，相同视场角下，光学系统光圈数下降，导致各透镜的口径增加，难以满足镜头的小头部需求。低于关系式下限，光圈数上升，在物理尺寸较小的微型摄像设备中就难以获得足够的进光量，镜头的实用性大打折扣。
一种实施方式中，所述光学系统满足关系式：0.35<(CT23+CT34+CT56)/CT1<1.7；其中，CT23为所述第二透镜与所述第三透镜于光轴上的空气间隔距离，CT34为所述第三透镜和所述第四透镜于光轴上的空气间隔距离，CT56为所述第五透镜和所述第六透镜于光轴上的空气间隔距离，CT1为所述第一透镜于光轴上的厚度。满足上述关系式，可将所述第二透镜至所述第六透镜之间的间隙之和与所述第一透镜的厚度的比值保持在合理的范围内，有利于提升所述光学系统的紧凑性，从而提高所述光学系统内部空间的使用率，降低杂光和鬼像产生的风险，且有利于镜片在非有效径处的设置和在镜筒内的堆叠，进而具有成本低、工艺调整简单、配合公差易把控等优势。超过关系式上限，当各透镜之间的间隙之和一定时，所述第一透镜的中厚(即所述第一透镜的物侧面和像侧面于光轴上的间隔距离)过小，不利于实现小头部特性，当所述第一透镜的中厚一定时，各透镜之间的间隙之和过大，不利于小型化；低于关系式下限，所述光学系统的镜片之间的间距过小，增加镜片的组装难度。
一种实施方式中，所述光学系统满足关系式：0.38<|f4|/f123<66；其中，f4为所述第四透镜的焦距，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。满足上述关系式时，所述第一透镜至所述第四透镜所构成的前透镜组的屈折力将得到合理的加强，可将扩散的光线有效会聚，并以小角度方向引导边缘光线进一步外扩，从而符合大像面的匹配需求。在整个光学系统中，通过对所述第四透镜分配合理的屈折力，可以较好的调和小口径大视场带来的像差补偿局限和相对照度低的问题。超过关系式上限，则所述第一透镜至所述第三透镜的屈折力过强，导致像侧透镜组像差校正能力不足，从而使光学系统产生高阶像差，降低成像质量；低于关系式下限，所述第一透镜至所述第三透镜的屈折力不足，难以对入射光线实现有效的汇聚，从而不利于缩短光学系统总长，不利于小型化设计。
一种实施方式中，所述光学系统满足关系式：0.35<|f23/R32|<6；其中，f23为所述第二透镜和所述第三透镜的组合有效焦距，R32为所述第三透镜像侧面于光轴处的曲率半径。满足上述关系式时，通过合理分配所述第二透镜和所述第三透镜的组合焦距和所述第三透镜像侧面于光轴处的曲率半径，有利于像差、像散的校正。超过关系式上限，所述第三透镜像侧面于光轴处的曲率半径过小，透镜于光轴处面型过于弯曲，镜片成型难度高；低于关系式下限，所述第二透镜和所述第三透镜的组合焦距过小，不利于平衡第一透镜朝正方向的像差。
一种实施方式中，所述光学系统满足关系式：44<ABV2+ABV4<80；其中，ABV2为所述第二透镜在波长为587nm处的阿贝数，ABV5为所述第四透镜在波长为587nm处的阿贝数。本发明采用不同的材料配比，以提高光学系统性能，合理降低实际生产成本。所述第二透镜和所述第四透镜可采用高折配低折的方案，充分压缩高折的使用，利用所述第二透镜和所述第四透镜面型的合理变化，来确保各级像差的平衡与性能的提升。所述第二透镜和所述第四透镜也可采用高折配高折的方案，此方案使得系统像散、色差校正良好，所述第二透镜和所述第四透镜面型变化量小且相对简单，具备良好的公差敏感性，利于所述第五透镜和所述第六透镜畸变的校正，符合大视场低畸变的实际需求。
一种实施方式中，所述光学系统满足关系式：20<|f6/SAG61|＜480；其中，f6为所述第六透镜的焦距，SAG61为所述第六透镜物侧面最大有效半孔径处的矢高。矢高即所述第六透镜物侧面的最大有效半口径处至所述第六透镜物侧面与光轴交点于光轴方向上的距离，当该值为负值时，在平行于系统光轴的方向上，该面的中心相较最大有效半径处更靠近系统的像侧；当该值为正值时，在平行于系统光轴的方向上，该面的中心相较最大有效半径处更靠近系统的物侧。所述第六透镜物侧面的矢高变化反映了所述第六透镜的面型变化。所述第六透镜作为主要消除畸变和芯片匹配角调整的镜片，在小头部大视场系统中产生了物侧面下凹的独特面型，满足上述关系式，并配合屈折力的变化，可将大视场畸变压缩在较小的范围，避免大视场成像扭曲；芯片匹配角可以调整到合理范围，满足芯片识别要求；矢高保持在合理范围，可缩小光学系统对镜筒的要求，提升镜筒设计与制造的可行性。
第二方面，本发明还提供了一种镜头模组，该镜头模组包括第一方面任一项实施方式所述的光学系统。通过在镜头模组中加入本发明提供的光学系统，能够通过对光学系统中各透镜的面型、屈折力、折射率等进行合理的设计，使得镜头模组具有高像质、大像面和小头部的特点。
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，使得电子设备具有高像质、大像面和小型化的特点。
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；
图11是第六实施例的光学系统的结构示意图；
图12是第六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：第一透镜，具有正屈折力，第一透镜的物侧面于近光轴处和近圆周处均为凸面，第一透镜的像侧面于近圆周处为凸面；第二透镜，具负屈折力，第二透镜的物侧面于近光轴处为凹面；第三透镜，具有正屈折力；第四透镜，具有屈折力，第四透镜的物侧面于近光轴处和近圆周处均为凹面；第五透镜，具有屈折力，第五透镜的物侧面于近光轴处为凸面；第六透镜，具有负屈折力，第六透镜的物侧面于近光轴处为凸面，第六透镜的像侧面于近圆周处为凸面。光学系统满足关系式：0.08≤SD11/IMGH≤0.11；其中，SD11为第一透镜物侧面最大有效口径的一半，IMGH为光学系统最大视场角所对应的像高的一半。
第一透镜具有正屈折力，有助于缩短光学系统的光学总长，压缩各视场的光线走向，降低球差，满足光学系统高像质、小型化的需求。第一透镜物侧面于近光轴附近为凸面，有利于增强第一透镜的正屈折力，进一步为小广角的引入提供合理的光线入射角。第二透镜具有负屈折力，有利于弥补第一透镜边缘视场光线出射角大的问题，第二透镜物侧面于近光轴处为凹面，有利于第二透镜形成平坦的面型，降低公差敏感性，提高镜片紧凑性。第六透镜具有负屈折力，有利于校正小广角产生的畸变、像散、场曲量，进而满足广角小畸变需求。第六透镜像侧面于近圆周处为凸面，能够使得光线在像面上的入射角保持在合理范围，满足芯片匹配角需求。满足上述关系式，能够使所述第一透镜的物侧面孔径与光学系统的成像面大小之间得到合理配置，缩小所述第一透镜的径向尺寸，从而使上述具有六片式结构的光学系统实现小头部设计，以此可缩小在设备屏幕上的开孔尺寸，进而提高设备的屏占比。超过关系式上限，则第一透镜光学有效半口径过大，不利于光学系统实现小头部的特性。低于关系式下限，第一透镜光学有效径过小，由于小头部需要匹配尺寸更大的感光芯片，则会导致难以获得CRA(Chief Ray Angle，主光照角度)、边缘相对照度与性能的平衡，易损失良好的像质。
一种实施例中，光学系统满足关系式：0.56<TTL/IMGH<0.66；4.0mm＜TTL＜4.4mm，其中，TTL为第一透镜物侧面至成像面于光轴上的距离。上述表达式表示了光学系统的厚薄特性，也从侧面反映了设计与制造难度。满足上述关系式，光学系统拥有较低的TTL与IMGH比值，说明光学系统在具备较短的光学总长TTL时也能支持尺寸较大的电子感光芯片，十分符合便携设备对光学系统厚度减薄的实际需求；此外，此范围区间，依旧可通过合理的设计保持各成像区域的像差校正和芯片CRA的匹配性，性能和公差敏感性也可得到一定的控制。超过关系式上限，则光学系统失去了轻薄特性，光学总长难以符合市场需求；低于关系式下限，则光学系统设计难度高，公差敏感性难以降低，生产工艺风险极大，实用性低。
一种实施例中，光学系统满足关系式：35deg<FOV/FNO<42deg；其中，FOV为光学系统的最大视场角，deg为角度单位，FNO为光学系统的光圈数。优选地，0deg＜FOV＜105deg。小头部镜头镜片口径的有效控制，其前提是光学系统光圈数的合理设定；满足上述关系式，将光学系统的最大视场角和光圈数的比值约束在一个合理的范围内，可使光学系统在保证具有足够进光量以满足小头部镜头的设计需求的同时，还能具有较宽的视角进一步拓展小头部对物空间信息的捕捉范围，从而确保小头部镜头的实用性。超过关系式上限，相同视场角下，光学系统光圈数下降，导致各镜片口径增加，难以满足镜头的小头部需求；低于关系式下限，光圈数上升，在物理尺寸较小的微型摄像设备中就难以获得足够的进光量，镜头的实用性大打折扣。
一种实施方式中，光学系统满足关系式：0.35<(CT23+CT34+CT56)/CT1<1.7；其中，CT23为第二透镜与第三透镜于光轴上的空气间隔距离，CT34为第三透镜和第四透镜于光轴上的空气间隔距离，CT56为第五透镜和第六透镜于光轴上的空气间隔距离，CT1为第一透镜于光轴上的厚度。上述关系式反映了各镜片间的空气间隔与第一透镜的厚度之间的关系，满足上述关系式，可将所述第二透镜至所述第六透镜之间的间隙之和与所述第一透镜的厚度的比值保持在合理的范围内，有利于提升所述光学系统的紧凑性，从而提高所述光学系统内部空间的使用率，降低杂光和鬼像产生的风险，且有利于镜片在非有效径处的设置和在镜筒内的堆叠，进而具有成本低、工艺调整简单、配合公差易把控等优势。超过关系式上限，当各透镜之间的间隙之和一定时，所述第一透镜的中厚(即所述第一透镜的物侧面和像侧面于光轴上的间隔距离)过小，不利于实现小头部特性，当所述第一透镜的中厚一定时，各透镜之间的间隙之和过大，不利于小型化；低于关系式下限，所述光学系统的镜片之间的间距过小，增加镜片的组装难度。
一种实施例中，光学系统满足关系式：0.38<|f4|/f123<66；其中，f4为第四透镜的焦距，f123为第一透镜、第二透镜和第三透镜的组合有效焦距。
满足上述关系式时，第一透镜至第四透镜所构成的前透镜组的屈折力将得到合理的加强，可将扩散的光线有效会聚，并以小角度方向引导边缘光线进一步外扩，从而符合大像面的匹配需求。在整个光学系统中，通过对第四透镜分配合理的屈折力，可以较好的调和小口径大视场带来的像差补偿局限和相对照度低的问题。超过关系式上限，则第一透镜至第三透镜的屈折力过强，导致像侧透镜组像差校正能力不足，从而使光学系统产生高阶像差，降低成像质量；低于关系式下限，第一透镜至第三透镜的屈折力不足，难以对入射光线实现有效的汇聚，从而不利于缩短光学系统总长，不利于小型化设计。
一种实施例中，光学系统还包括光阑，光学系统满足关系式：0.35<|f23/R32|<6；其中，f23为第二透镜和第三透镜的组合有效焦距，R32为第三透镜像侧面于光轴处的曲率半径。满足上述关系式时，通过合理分配所述第二透镜和所述第三透镜的组合焦距和所述第三透镜像侧面于光轴处的曲率半径，有利于像差、像散的校正。超过关系式上限，所述第三透镜像侧面于光轴处的曲率半径过小，透镜于光轴处面型过于弯曲，镜片成型难度高；低于关系式下限，所述第二透镜和所述第三透镜的组合焦距过小，不利于平衡第一透镜朝正方向的像差。一种实施例中，光学系统满足关系式：44<ABV2+ABV4<80；其中，ABV2为第二透镜在波长为587nm处的阿贝数，ABV4为第四透镜在波长为587nm处的阿贝数。本发明采用不同的材料配比，以提高光学系统性能，合理降低实际生产成本。第二透镜和第四透镜可采用高折配低折的方案，充分压缩高折的使用，利用第二透镜和第四透镜面型的合理变化，来确保各级像差的平衡与性能的提升。第二透镜和第四透镜也可采用高折配高折的方案，此方案使得系统像散、色差校正良好，第二透镜和第四透镜面型变化量小且相对简单，具备良好的公差敏感性，利于第五透镜和第六透镜畸变的校正，符合大视场低畸变的实际需求。
一种实施方式中，光学系统满足关系式：20<|f6/SAG61|＜480；其中，f6为第六透镜的焦距，SAG61为第六透镜物侧面最大有效半孔径处的矢高。矢高即第六透镜物侧面的最大有效半口径处至第六透镜物侧面与光轴交点于光轴方向上的距离，当该值为负值时，在平行于系统光轴的方向上，该面的中心相较最大有效半径处更靠近系统的像侧；当该值为正值时，在平行于系统光轴的方向上，该面的中心相较最大有效半径处更靠近系统的物侧。第六透镜物侧面的矢高变化反映了第六透镜的面型变化。第六透镜作为主要消除畸变和芯片匹配角调整的镜片，在小头部大视场系统中产生了物侧面下凹的独特面型，满足上述关系式，并配合屈折力的变化，可将大视场畸变压缩在较小的范围，避免大视场成像扭曲；芯片匹配角可以调整到合理范围，满足芯片识别要求；矢高保持在合理范围，可缩小光学系统对镜筒的要求，提升镜筒设计与制造的可行性。
本发明实施例提供了一种镜头模组，该镜头模组包括本发明实施例提供的光学系统。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，能够通过对光学系统中各透镜的面型、屈折力、折射率等进行合理的设计，使得镜头模组具有高像质、大像面和小头部的特点。
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。进一步的，电子设备还可包括电子感光元件，电子感光元件的感光面位于光学系统的成像面，穿过透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(ComplementaryMetal Oxide Semiconductor，CMOS)或电荷耦合器件(Charge-coupled Device，CCD)。该电子设备可以是数码相机、智能手机、笔记本电脑、平板电脑等各种便携式信息终端。通过在电子设备中加入本发明提供的镜头模组，使得电子设备具有高像质、大像面和小型化的特点。
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于近光轴处和近圆周处均为凸面；第一透镜L1的像侧面S2于近光轴处为凹面，于近圆周处为凸面。
第二透镜L2，具有负屈折力，第二透镜L2的物侧面S3于近光轴处为凹面，于近圆周处为凸面；第二透镜L2的像侧面S4于近光轴处和近圆周处均为凹面。
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于近光轴处和近圆周处均为凸面。
第五透镜L5，具有正屈折力，第五透镜L5的物侧面S9于近光轴处和近圆周处均为凸面；第五透镜L5的像侧面S10于近光轴处为凸面，于近圆周处为凹面。
第六透镜L6，具有负屈折力，第六透镜L6的物侧面S11于近光轴处和近圆周处均为凸面；第六透镜L6的像侧面S12于近光轴处为凹面，于近圆周处为凸面。
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设置在光学系统的物侧，用于控制进光量。红外截止滤光片IR设置在第六透镜L6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。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，各透镜的有效焦距、材料折射率和阿贝数由参考波长为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 BDA0003097505530000101
Figure BDA0003097505530000111
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至第六透镜L6的物侧面和像侧面均为非球面，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 BDA0003097505530000112
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 BDA0003097505530000113
Figure BDA0003097505530000121
图2中(a)示出了第一实施例的光学系统在波长为650.0000nm、610.0000nm、587.0000nm、510.0000nm、470.0000nm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587.0000nm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。像散曲线表示弧矢成像面弯曲S和子午成像面弯曲T。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587.0000nm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587.0000nm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于近光轴处和近圆周处均为凸面；第一透镜L1的像侧面S2于近光轴处为凹面，于近圆周处为凸面。
第二透镜L2，具有负屈折力，第二透镜L2的物侧面S3于近光轴处为凹面，于近圆周处为凸面；第二透镜L2的像侧面S4于近光轴处和近圆周处均为凹面。
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于近光轴处和近圆周处均为凸面。
第五透镜L5，具有正屈折力，第五透镜L5的物侧面S9于近光轴处为凸面，与近圆周处为凹面；第五透镜L5的像侧面S10于近光轴处和于近圆周处均为凸面。
第六透镜L6，具有负屈折力，第六透镜L6的物侧面S11于近光轴处为凸面，于近圆周处为凹面；第六透镜L6的像侧面S12于近光轴处为凹面，于近圆周处为凸面。
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，其中，各透镜的有效焦距、材料折射率和阿贝数由参考波长为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 BDA0003097505530000131
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 BDA0003097505530000132
Figure BDA0003097505530000141
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；像散曲线表示子午成像面弯曲和弧矢成像面弯曲；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于近光轴处和近圆周处均为凸面；第一透镜L1的像侧面S2于近光轴处为凹面，于近圆周处为凸面。
第二透镜L2，具有负屈折力，第二透镜L2的物侧面S3于近光轴处和近圆周处均为凹面；第二透镜L2的像侧面S4于近光轴处为凸面，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于近光轴处为凸面，于近圆周处均为凹面；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于近光轴处和近圆周处均为凸面。
第五透镜L5，具有正屈折力，第五透镜L5的物侧面S9于近光轴处为凸面，于近圆周处均为凹面；第五透镜L5的像侧面S10于近光轴处和近圆周处均为凸面。
第六透镜L6，具有负屈折力，第六透镜L6的物侧面S11于近光轴处和近圆周处均为凸面；第六透镜L6的像侧面S12于近光轴处为凹面，于近圆周处为凸面。
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，其中，各透镜的有效焦距、材料折射率和阿贝数由参考波长为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 BDA0003097505530000151
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 BDA0003097505530000152
Figure BDA0003097505530000161
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；像散曲线表示子午成像面弯曲和弧矢成像面弯曲；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于近光轴处和近圆周处均为凸面；第一透镜L1的像侧面S2于近光轴处为凹面，于近圆周处为凸面。
第二透镜L2，具有负屈折力，第二透镜L2的物侧面S3于近光轴处和近圆周处均为凹面；第二透镜L2的像侧面S4于近光轴处和近圆周处均为凹面。
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凸面；第三透镜L3的像侧面S6于近光轴处为凹面，于近圆周处为凸面。
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于近光轴处为凸面，于近圆周处为凹面。
第五透镜L5，具有正屈折力，第五透镜L5的物侧面S9于近光轴处和近圆周处均为凸面；第五透镜L5的像侧面S10于近光轴处为凸面，于近圆周处为凹面。
第六透镜L6，具有负屈折力，第六透镜L6的物侧面S11于近光轴处和近圆周处均为凸面；第六透镜L6的像侧面S12于近光轴处为凹面，于近圆周处为凸面。
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，其中，各透镜的有效焦距、材料折射率和阿贝数由参考波长为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 BDA0003097505530000171
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 BDA0003097505530000181
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；像散曲线表示子午成像面弯曲和弧矢成像面弯曲；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于近光轴处和近圆周处均为凸面；第一透镜L1的像侧面S2于近光轴处为凹面，于近圆周处为凸面。
第二透镜L2，具有负屈折力，第二透镜L2的物侧面S3于近光轴处和近圆周处均为凹面；第二透镜L2的像侧面S4于近光轴处为凸面，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于近光轴处为凹面，于近圆周处为凸面。
第五透镜L5，具有正屈折力，第五透镜L5的物侧面S9于近光轴处为凸面，于近圆周处均为凹面；第五透镜L5的像侧面S10于近光轴处和近圆周处均为凸面。
第六透镜L6，具有负屈折力，第六透镜L6的物侧面S11于近光轴处为凸面，于近圆周处为凹面；第六透镜L6的像侧面S12于近光轴处为凹面，于近圆周处为凸面。
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，其中，各透镜的有效焦距、材料折射率和阿贝数由参考波长为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 BDA0003097505530000191
Figure BDA0003097505530000201
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 BDA0003097505530000202
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；像散曲线表示子午成像面弯曲和弧矢成像面弯曲；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。
第六实施例
请参考图11和图12，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于近光轴处和近圆周处均为凸面；第一透镜L1的像侧面S2于近光轴处和近圆周处均为凸面。
第二透镜L2，具有负屈折力，第二透镜L2的物侧面S3于近光轴处和近圆周处均为凹面；第二透镜L2的像侧面S4于近光轴处和近圆周处均为凸面。
第三透镜L3，具有正屈折力，第三透镜L3的物侧面S5于近光轴处为凸面，于近圆周处为凹面；第三透镜L3的像侧面S6于近光轴处为凹面，于近圆周处为凸面。
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于近光轴处和近圆周处均为凸面。
第五透镜L5，具有负屈折力，第五透镜L5的物侧面S9于近光轴处为凸面，于近圆周处为凹面；第五透镜L5的像侧面S10于近光轴处为凹面，于近圆周处为凸面。
第六透镜L6，具有负屈折力，第六透镜L6的物侧面S11于近光轴处为凸面，于近圆周处为凹面；第六透镜L6的像侧面S12于近光轴处为凹面，于近圆周处为凸面。
第六实施例的其他结构与第一实施例相同，参照即可。
表6a示出了本实施例的光学系统的特性的表格，其中，各透镜的有效焦距、材料折射率和阿贝数由参考波长为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6a
Figure BDA0003097505530000211
Figure BDA0003097505530000221
表6b给出了可用于第六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6b
Figure BDA0003097505530000222
图12示出了第六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；像散曲线表示子午成像面弯曲和弧矢成像面弯曲；畸变曲线表示不同视场角对应的畸变大小值。由图12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7示出了第一实施例至第六实施例的光学系统中SD11/IMGH、TTL/IMGH、FOV/FNO、(CT23+CT34+CT56)、f4/f、R22/R32、ABV2+ABV5、|f6/SAG61|的值。
表7
Figure BDA0003097505530000223
Figure BDA0003097505530000231
由表7可知，第一实施例至第六实施例的光学系统均满足下列关系式：0.08≤SD11/IMGH≤0.11、0.56<TTL/IMGH<0.66、35deg<FOV/FNO<42deg、0.35<(CT23+CT34+CT56)/CT1<1.7、0.38<|f4|/f123<66、0.35<|f23/R32|<6、44<ABV2+ABV4<80、20<|f6/SAG61|＜480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 (10)

1.一种光学系统，其特征在于，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于近光轴处和近圆周处均为凸面，所述第一透镜的像侧面于近圆周处为凸面；
第二透镜，具有负屈折力，所述第二透镜的物侧面于近光轴处为凹面；
第三透镜，具有正屈折力；
第四透镜，具有屈折力，所述第四透镜的物侧面于近光轴处和近圆周处均为凹面；
第五透镜，具有屈折力，所述第五透镜的物侧面于近光轴处为凸面；
第六透镜，具有负屈折力，所述第六透镜的物侧面于近光轴处为凸面，所述第六透镜的像侧面于近圆周处为凸面；
所述光学系统满足关系式：0.08≤SD11/IMGH≤0.11；其中，SD11为所述第一透镜物侧面最大有效口径的一半，IMGH为所述光学系统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：
0.56<TTL/IMGH<0.66；
4.0mm＜TTL＜4.4mm；
其中，TTL为所述第一透镜物侧面至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：
35deg<FOV/FNO<42deg；
其中，FOV为所述光学系统的最大视场角，deg为角度单位，FNO为所述光学系统的光圈数。
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：
0.35<(CT23+CT34+CT56)/CT1<1.7；
其中，CT23为所述第二透镜与所述第三透镜于光轴上的空气间隔距离，CT34为所述第三透镜和所述第四透镜于光轴上的空气间隔距离，CT56为所述第五透镜和所述第六透镜于光轴上的空气间隔距离，CT1为所述第一透镜于光轴上的厚度。
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：
0.38<|f4|/f123<66；
其中，f4为所述第四透镜的焦距，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。
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：
0.35<|f23/R32|<6；
其中，f23为所述第二透镜和所述第三透镜的组合有效焦距，R32为所述第三透镜像侧面于光轴处的曲率半径。
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：
44<ABV2+ABV4<80；
其中，ABV2为所述第二透镜在波长为587nm处的阿贝数，ABV4为所述第四透镜在波长为587nm处的阿贝数。
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：
20<|f6/SAG61|＜480；
其中，f6为所述第六透镜的焦距，SAG61为所述第六透镜物侧面最大有效半孔径处的矢高。
9.一种镜头模组，其特征在于，包括电子感光元件和如权利要求1至8任一项所述的光学系统。
10.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括壳体和如权利要求9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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