CN113741003B - 光学系统、镜头模组和电子设备 - Google Patents

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。其中，第二透镜的物侧面和第四透镜的像侧面于近光轴处均为凹面。光学系统满足关系式：EFLmax‑EFLmin<0.03mm；波长以400nm至900nm之间，每100nm为一个波长，权重均设置为1，分别取各个波长为参考波长获得对应焦距，EFLmax为焦距最大值，EFLmin为焦距最小值。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，并使光学系统满足上述关系式，有利于提升光学系统的共焦性和相对照度，实现在宽光谱的条件下获得较高的成像质量和成像稳定性。

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

如今的镜头成像已不再满足于可见光波段成像，进一步增大镜头的成像波段范围使得镜头可适用于更多特殊的环境中，其中涉及到的产品包括家用摄像机、智能门锁、智能猫眼、智能门铃、红外报警器等等。家庭安防类设备将是智能家居领域不可小觑的市场。家庭安防设备的核心部件为光学镜头，为满足长波段下高清稳定成像的需求，光学系统需要获得高共焦性等特征。而如何合理配置镜片数量、屈折力、曲率半径、厚度和间隙等参数以使光学系统获得高共焦性、高相对照度和高成像质量成为目前行业内欲解决的问题之一。

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，具有高共焦性和高相对照度，实现在宽光谱条件下下获得较高的成像质量和成像稳定性。

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，沿光轴方向由物侧至像侧依次包含：第一透镜，具有正屈折力；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，具有屈折力；第四透镜，具有屈折力，所述第四透镜的像侧面于近光轴处为凹面；所述光学系统满足关系式：EFLmax-EFLmin<0.03mm；其中，波长以400nm至900nm之间，每间隔100nm为一个波长，共6个波长，分别取各个波长为参考波长获得对应焦距，EFLmax为其中焦距最大的值，EFLmin为其中焦距最小的值。第一透镜具有负屈折力，有利于汇聚光线，保证所述光学系统具有足够的光通量大小，避免边缘视场的相对照度较中心视场过低，导致成像画质不均匀。第二透镜具有负屈折力，配合物侧面为凹面的设计，有利于发散光线，矫正前后透镜产生的畸变场曲，促进整个所述光学系统的像差平衡，提高光学系统解像力。具有正屈折力或负屈折力的第三透镜有利于缩短光学系统的总长，其与前后透镜之间合适的空气间隔也能保证其物侧面与像侧面皆为非球面，且其物侧面与像侧面中至少一个面设置有至少一个反曲点，有利于矫正光学系统的像差，保证外视场光线入射至所述光学系统的像面时有较小的主光线入射角，以更好地匹配芯片，提升成像质量。上述四个透镜的屈折力配置有利于所述光学系统在共焦性能和MTF(Modulation Transfer Function，模量传递函数)性能在各个波长下达到一个平衡，可促进实现多波长和大波长范围下也能获得较高的成像质量。此外，满足上述关系式，可控制最大焦距、最小焦距的差值在小范围内，有利于所述光学系统获得高共焦性，在不同波长下能获得几乎相等的焦距，提高不同波长下的成像稳定性。

一种实施方式中，所述光学系统中至少有一枚透镜满足关系式：4<CRAmax/FFL<5；其中，CRA为光线入射到像面的主光线入射角，CRAmax为所有视场中所述主光线入射角最大的值，FFL为所述第四透镜像侧面至所述光学系统的像面于光轴方向上的最短距离。通过将上述比值控制在合理范围内，有利于在成像面获得较小的主光线入射角，使像面获得高相对亮度，同时，所述透镜组和像面之间有足够的空间放置滤光片，降低了光学系统的设计难度和模组组装难度。

一种实施方式中，所述光学系统满足关系式：2<n1/CT1<5；其中，n1为所述第一透镜的折射率，CT1为所述第一透镜于光轴上的厚度。满足上述条件式，有利于缩短光学系统总长，减小头部尺寸，为所述光学系统提供足够的正屈折力。低于关系式下限时，所述第一透镜于光轴上的厚度(即中厚)过大，既不利于节省材料，也不利于实现小型化和轻量化设计；超过关系式上限，所述第一透镜的折射率过大，折光能力过强，一方面增加成本，另一方面使得所述第一透镜的中厚过小，降低所述光学系统的稳定性，另外，高折射率也会导致色差难以得到平衡，从而影响成像质量。

一种实施方式中，所述光学系统满足关系式：-50<SAG41/SAG42<-0.5；其中，SAG41为所述第四透镜物侧面最大有效口径处的矢高，SAG42为所述第四透镜像侧面最大有效口径处的矢高。通过控制所述第四透镜物侧面和像侧面的矢高，有利于有效约束所述第四透镜的面型，保证外视场光线有足够的偏转角，入射至像面的角度较小，相对照度较大，进而有利于提升所述光学系统的成像品质。低于关系式下限，所述第四透镜的物侧面矢高过大，面型过于扭曲，不利于镜片成型组装；超过关系式上限，所述第四透镜面型扭曲过小，不利于偏折外视场光线，导致所述光学系统无法获得足够的相对照度，导致成像良率降低。

一种实施方式中，所述光学系统满足关系式：0.8<f1/f<1.5；其中，f1为所述第一透镜的有效焦距，f为所述光学系统的有效焦距。满足上述关系式，有利于将所述第一透镜的正屈折力控制在合理范围内，提高所述光学系统矫正像差的能力，减小所述第一透镜的敏感度，避免过高的公差要求。此外，还有利于消除像差球差，提升所述光学系统整体的成像质量，获得良好的解像力。

一种实施方式中，所述光学系统满足关系式：0.2<R21/f2<6；其中，R21为所述第二透镜物侧面于光轴处的曲率半径，f2为所述第二透镜的有效焦距。通过合理配置所述第二透镜的负光焦度和曲率半径，可以降低所述第二透镜面型复杂度，避免子午方向场曲畸变的增加，有利于缩短所述光学系统的总长。超过关系式上限，所述第二透镜提供的负屈折力不够，不利于像差平衡；低于关系式下限时，所述第二透镜像侧面面型过于弯曲，敏感度升高，增加镜片成型加工难度。

一种实施方式中，所述光学系统满足关系式：2<R42/CT4<70；其中，R42为所述第四透镜像侧面于光轴处的曲率半径，CT4为所述第四透镜于光轴上的厚度。满足上述关系式，可有效控制所述第四透镜像侧面的像散量贡献，进而保证边缘视场的成像质量；另外，所述第四透镜合理的中厚和与前透镜合理的空气间隙配置有利于缩短所述光学系统的总长，提高组装稳定性。超过关系式上限，第所述第四透镜像侧面的面型过于平缓，不利于像差校正，从而降低所述光学系统的成像质量；低于关系式下限，所述第四透镜像侧面的曲率半径值过小，面型过于扭曲，导致透镜成型组装稳定性降低。

一种实施方式中，所述光学系统满足关系式：SD42/SD11>3.4；其中，SD42为所述第四透镜像侧面的最大有效半口径，SD11为所述第一透镜物侧面的最大有效半口径。满足上述关系式，有利于减小镜头头部尺寸，增大像高，减小镜头体积，进而有助于实现镜头小型化；当SD42/SD11≤3.4时，不利于实现大像面和镜头头部小型化。

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、感光元件和第一方面任一项实施方式所述的光学系统，所述光学系统的所述第一透镜至所述第四透镜安装在所述镜筒内，所述感光元件设于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，使得镜头模组具有高共焦性和高相对照度的特点，从而能够在宽光谱的条件成像，且能够获得较高的成像质量和成像稳定性。

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，使得电子设备在宽光谱的条件下依旧能成像，且能够获得较高的成像质量和成像稳定性。

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；

图13是第七实施例的光学系统的结构示意图；

图14是第七实施例的纵向球差曲线、像散曲线和畸变曲线；

图15是第八实施例的光学系统的结构示意图；

图16是第八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。

本发明提供了一种光学系统，沿光轴方向由物侧至像侧依次包含：第一透镜，具有正屈折力；第二透镜，具有负屈折力，第二透镜的物侧面于近光轴处为凹面；第三透镜，具有屈折力；第四透镜，具有屈折力，第四透镜的像侧面于近光轴处为凹面；光学系统满足关系式：EFLmax-EFLmin<0.03mm；其中，波长以400nm至900nm之间，每间隔100nm为一个波长，共6个波长，该6个波长分别为：波长为900.0000nm、800.0000nm、700.0000nm、600.0000nm、550.0000nm、500.0000nm和400.0000nm，分别取各个波长为参考波长获得对应焦距，EFLmax为其中焦距最大的值，EFLmin为其中焦距最小的值。第一透镜具有负屈折力，有利于汇聚光线，保证光学系统具有足够的光通量大小，避免边缘视场的相对照度较中心视场过低，成像画质不均匀。第二透镜具有负屈折力，配合物侧面为凹面的设计，有利于发散光线，矫正前后透镜产生的畸变场曲，促进整个光学系统的像差平衡，提高光学系统解像力。具有正屈折力或负屈折力的第三透镜有利于缩短光学系统的总长，其与前后透镜之间合适的空气间隔也能保证镜片的加工工艺性。其物侧面与像侧面皆为非球面，且其物侧面与像侧面中至少一个面设置有至少一个反曲点，有利于矫正光学系统的像差，保证外视场光线入射至光学系统的像面时有较小的主光线入射角，以更好地匹配芯片，提升成像质量。上述四个透镜的屈折力配置有利于光学系统在共焦性能和MTF性能在各个波长下达到一个平衡，可促进实现多波长和大波长范围下也能获得较高的成像质量。此外，满足上述关系式，可控制最大焦距、最小焦距的差值在小范围内，有利于光学系统获得高共焦性，在不同波长下能获得几乎相等的焦距，提高不同波长下的成像稳定性。

一种实施方式中，光学系统中至少有一枚透镜满足关系式：4<CRAmax/FFL<5；其中，CRA为光线入射到像面的入射角，CRAmax为所有视场中主光线入射角最大的值，FFL为第四透镜像侧面至光学系统的像面于光轴方向上的最短距离，即所述光学系统的后焦。通过将上述比值控制在合理范围内，有利于在成像面获得较小的主光线入射角，使像面获得高相对亮度，同时，透镜组和像面之间有足够的空间放置滤光片，降低了光学系统的设计难度和模组组装难度。

一种实施方式中，光学系统满足关系式：2<n1/CT1<5；其中，n1为第一透镜的折射率，CT1为第一透镜于光轴上的厚度。满足上述条件式，有利于缩短光学系统总长，减小头部尺寸，为光学系统提供足够的正屈折力。低于关系式下限时，第一透镜于光轴上的厚度(即中厚)过大，既不利于节省材料，也不利于小型化和轻量化设计；超过关系式上限，第一透镜的折射率过大，折光能力过强，一方面增加成本，另一方面使得第一透镜的中厚过小，降低光学系统的稳定性，另外，高折射率也会导致色差那一得到平衡，从而影响成像质量。

一种实施方式中，光学系统满足关系式：-50<SAG41/SAG42<-0.5；其中，SAG41为第四透镜物侧面最大有效口径处的矢高，即第四透镜物侧面与光轴的交点至第四透镜物侧面的最大有效口径处于光轴方向上的距离，SAG42为第四透镜像侧面最大有效口径处的矢高，即第四透镜像侧面与光轴的交点至第四透镜像侧面的最大有效口径处于光轴方向上的距离。通过控制第四透镜物侧面和像侧面的矢高，有利于有效约束第四透镜的面型，保证外视场光线有足够的偏转角，入射至像面的角度较小，相对照度较大，进而有利于提升光学系统的成像品质。低于关系式下限，第四透镜的物侧面矢高过大，面型过于扭曲，不利于镜片成型组装；超过关系式上限，第四透镜面型扭曲过小，不利于偏折外视场光线，导致光学系统无法获得足够的相对照度，导致成像良率降低。

一种实施方式中，光学系统满足关系式：0.8<f1/f<1.5；其中，f1为第一透镜的有效焦距，f为光学系统的有效焦距。满足上述关系式，有利于将第一透镜的正屈折力控制在合理范围内，提高光学系统矫正像差的能力，减小第一透镜的敏感度，避免过高的公差要求。此外，还有利于消除像差球差，提升光学系统整体的成像质量，获得良好的解像力。

一种实施方式中，光学系统满足关系式：0.2<R21/f2<6；其中，R21为第二透镜物侧面于光轴处的曲率半径，f2为第二透镜的有效焦距。通过合理配置第二透镜的负光焦度和曲率半径，可以降低第二透镜面型复杂度，避免子午方向场曲畸变的增加，有利于缩短光学系统的总长。超过关系式上限，第二透镜提供的负屈折力不够，不利于像差平衡；低于关系式下限时，第二透镜像侧面面型过于弯曲，敏感度升高，增加镜片成型加工难度。

一种实施方式中，光学系统满足关系式：2<R42/CT4<70；其中，R42为第四透镜像侧面于光轴处的曲率半径，CT4为第四透镜于光轴上的厚度。满足上述关系式，可有效控制第四透镜像侧面的像散量贡献，进而保证边缘视场的成像质量；另外，第四透镜合理的中厚和与前透镜合理的空气间隙配置有利于缩短光学系统的总长，提高组装稳定性。超过关系式上限，第第四透镜像侧面的面型过于平缓，不利于像差校正，从而降低光学系统的成像质量；低于关系式下限，第四透镜像侧面的曲率半径值过小，面型过于扭曲，导致透镜成型组装稳定性降低。

一种实施方式中，光学系统满足关系式：SD42/SD11>3.4；其中，SD42为第四透镜像侧面的最大有效半口径，SD11为第一透镜物侧面的最大有效半口径。满足上述关系式，有利于减小镜头头部尺寸，增大像高，减小镜头体积，进而有助于实现镜头小型化；当SD42/SD11≤3.4时，不利于实现大像面和镜头头部小型化。

本发明还提供了一种镜头模组，该镜头模组包括镜筒、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四透镜安装在镜筒内，感光元件设于光学系统的像侧。进一步的，感光元件为电子感光元件，电子感光元件的感光面位于光学系统的像面，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(Complementary Metal Oxide Semiconductor，CMOS)或电荷耦合器件(Charge-coupled Device，CCD)。通过在镜头模组中加入本发明提供的光学系统，使得镜头模组具有高共焦性和高相对照度的特点，从而能够在宽光谱的条件下依旧能成像，且能够获得较高的成像质量和成像稳定性。

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。该电子设备可以是自动巡航、行车记录仪、倒车影像等汽车驾驶辅助摄像头，也可以是集成在数码相机、各种视讯装置上的成像模块。通过在电子设备中加入本发明提供的镜头模组，使得电子设备在宽光谱的条件下依旧能成像，且能够获得较高的成像质量和成像稳定性。

第一实施例

请参考图1和图2，本实施例的光学系统，沿光轴方向由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；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，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；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凸面，像侧面S8于近光轴处和近圆周处均为凹面。

上述第一透镜L1至第四透镜L4的材质可以为塑料、玻璃或者玻塑混合材料。本申请实施例中，第一透镜L1至第四透镜L4均为塑料。

此外，光学系统还包括光阑STO，本实施例中光阑STO置于第一透镜的像侧面S1上，其他实施例中，光阑STO还可设置于任意两片透镜之间或者任意透镜表面。光学系统还包括红外截止滤光片IR和像面IMG。红外截止滤光片IR设置在第四透镜L4的像侧面S8和像面IMG之间，其包括物侧面S9和像侧面S10，红外截止滤光片IR用于过滤掉红外光线，使得射入像面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，并可在玻璃上镀膜，如具有滤光作用的盖板玻璃，或者，还可以为直接用滤光片封装裸片形成的COB(Chips on Board)等。电子感光元件的有效像素区域位于像面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587.6nm的可见光获得，Y半径、厚度和焦距的单位均为毫米(mm)，其中厚度数值的正负仅代表方向。

表1a

其中，EFL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，TTL为光学系统的总长。

在本实施例中，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；

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的高次项系数A4、A6、A8、A10、A12、A14、A16、A18、A20、A22、A24、A26、A28和A30。

表1b

图2中(a)示出了第一实施例的光学系统在波长为900.0000nm、800.0000nm、700.0000nm、600.0000nm、550.0000nm、500.0000nm、400.0000nm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600.0000nm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。像散曲线表示子午像面弯曲T和弧矢像面弯曲S。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600.0000nm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600.0000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，沿光轴方向由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凹面，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于近光轴处为凹面，于近圆周处为凸面；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于近光轴处和近圆周处均为凹面；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；像侧面S8于近光轴处均为凸面，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，焦距、材料折射率和阿贝数均由参考波长为587.6nm的可见光获得，Y半径、厚度和焦距的单位均为毫米(mm)，其中厚度数值的正负仅代表方向，其他各参数含义均与第一实施例各参数含义相同。

表2a

在本实施例中，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。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，沿光轴方向由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凹面；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于近光轴处为凹面，于近圆周处为凸面；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凹面；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；像侧面S8于近光轴处均为凹面，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，焦距、材料折射率和阿贝数均由参考波长为587.6nm的可见光获得，Y半径、厚度和焦距的单位均为毫米(mm)，其中厚度数值的正负仅代表方向，其他各参数含义均与第一实施例各参数含义相同。

表3a

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。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，沿光轴方向由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；像侧面S2于近光轴处和近圆周处均为凹面。

第二透镜L2，具有负屈折力，第二透镜L2的物侧面S3于近光轴处和近圆周处均为凹面，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于近光轴处为凸面，于近圆周处为凹面；像侧面S6于近光轴处和近圆周处均为凹面。

第四透镜L4，具有正屈折力，第四透镜L4的物侧面S7于近光轴处为凸面，于近圆周处为凹面；像侧面S8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，焦距、材料折射率和阿贝数均由参考波长为587.6nm的可见光获得，Y半径、厚度和焦距的单位均为毫米(mm)，其中厚度数值的正负仅代表方向，其他各参数含义均与第一实施例各参数含义相同。

表4a

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。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，沿光轴方向由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；像侧面S2于近光轴处和近圆周处均为凹面。

第二透镜L2，具有负屈折力，第二透镜L2的物侧面S3于近光轴处和近圆周处均为凹面；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；像侧面S6于近光轴处和近圆周处均为凹面。

第四透镜L4，具有正屈折力，第四透镜L4的物侧面S7于近光轴处为凸面，于近圆周处为凹面；像侧面S8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，焦距、材料折射率和阿贝数均由参考波长为587.6nm的可见光获得，Y半径、厚度和焦距的单位均为毫米(mm)，其中厚度数值的正负仅代表方向，其他各参数含义均与第一实施例各参数含义相同。

表5a

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。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，沿光轴方向由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凹面；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于近光轴处为凹面，于近圆周处均为凸面；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于近光轴处为凹面，于近圆周处为凸面；像侧面S6于近光轴处为凸面，于近圆周处均为凹面。

第四透镜L4，具有负屈折力，第四透镜L4的物侧面S7于近光轴处和近圆周处均为凹面；像侧面S8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，焦距、材料折射率和阿贝数均由参考波长为587.6nm的可见光获得，Y半径、厚度和焦距的单位均为毫米(mm)，其中厚度数值的正负仅代表方向，其他各参数含义均与第一实施例各参数含义相同。

表6a

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

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。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。

第七实施例

请参考图13和图14，本实施例的光学系统，沿光轴方向由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凹面；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于近光轴处为凹面，于近圆周处为凸面；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于近光轴处和近圆周处均为凹面；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；像侧面S8于近光轴处为凹面，于近圆周处为凸面。

第七实施例的其他结构与第一实施例相同，参照即可。

表7a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587.6nm的可见光获得，Y半径、厚度和焦距的单位均为毫米(mm)，其中厚度数值的正负仅代表方向，其他各参数含义均与第一实施例各参数含义相同。

表7a

表7b给出了可用于第七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7b

图14示出了第七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。由图14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。

第八实施例

请参考图15和图16，本实施例的光学系统，沿光轴方向由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凹面；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于近光轴处为凹面，于近圆周处均为凸面；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凹面；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；像侧面S8于近光轴处为凹面，于近圆周处为凸面。

第八实施例的其他结构与第一实施例相同，参照即可。

表8a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587.6nm的可见光获得，Y半径、厚度和焦距的单位均为毫米(mm)，其中厚度数值的正负仅代表方向，其他各参数含义均与第一实施例各参数含义相同。

表8a

表8b给出了可用于第八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8b

图16示出了第八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。由图16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9示出了第一实施例至第八实施例的光学系统中(EFLmax-EFLmin)mm、CRAmax/FFL、n1/CT1、SAG41/SAG42、f1/f、R21/f2、R42/CT4、SD42/SD11的值。

表9

	EFLmax-EFLmin(mm)	CRAmax/FFL	n1/CT1	SAG41/SAG42
					第一实施例	0.027	4.608	4.89	-1.98
第二实施例	0.012	4.294	3.64	-12.35
					第三实施例	0.018	4.784	2.73	-4.43
第四实施例	0.026	4.699	4.75	-1.38
					第五实施例	0.018	4.396	4.03	-0.53
第六实施例	0.008	4.809	2.97	-5.69
					第七实施例	0.009	4.747	2.80	-43.46
第八实施例	0.012	4.931	2.44	-5.61
						f1/f	R21/f2	R42/CT4	SD42/SD11
第一实施例	1.20	4.52	2.403	3.60
					第二实施例	1.10	0.33	15.421	3.78
第三实施例	1.00	0.27	19.028	3.97
					第四实施例	1.27	5.63	6.500	3.81
第五实施例	1.14	2.84	3.424	3.81
					第六实施例	1.02	0.33	21.187	3.86
第七实施例	1.03	0.37	12.592	3.84
					第八实施例	0.99	0.31	65.917	3.46

由表9可知，第一实施例至第八实施例的光学系统均满足下列关系式：EFLmax-EFLmin<0.03mm、4<CRAmax/FFL<5、2<n1/CT1<5、-50<SAG41/SAG42<-0.5、0.8<f1/f<1.5、0.2<R21/f2<6、2<R42/CT4<70、SD42/SD11>3.4。

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 (9)

1.一种光学系统，其特征在于，所述光学系统具有屈折力的透镜数量为四片，沿光轴由物侧至像侧依次包含：

第一透镜，具有正屈折力；

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，具有屈折力；

第四透镜，具有屈折力，所述第四透镜的像侧面于近光轴处为凹面，所述第四透镜的物侧面和像侧面均为非球面，且至少有一个面设置有至少一个反曲点；所述光学系统满足关系式：

EFLmax-EFLmin<0.03mm，4<CRAmax/FFL<5；

其中，波长以400nm至900nm之间，每间隔100nm为一个波长，共6个波长，分别取各个波长为参考波长获得对应焦距，EFLmax为其中焦距最大的值，EFLmin为其中焦距最小的值，CRA为光线入射到像面的主光线入射角，CRAmax为所有视场中所述主光线入射角最大的值，FFL为所述第四透镜像侧面至所述光学系统的像面于光轴方向上的最短距离。

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：

2<n1/CT1<5；

其中，n1为所述第一透镜的折射率，CT1为所述第一透镜于光轴上的厚度。

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：

-50<SAG41/SAG42<-0.5；

其中，SAG41为所述第四透镜物侧面最大有效口径处的矢高，SAG42为所述第四透镜像侧面最大有效口径处的矢高。

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：

0.8<f1/f<1.5；

其中，f1为所述第一透镜的有效焦距，f为所述光学系统的有效焦距。

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：

0.2<R21/f2<6；

其中，R21为所述第二透镜物侧面于光轴处的曲率半径，f2为所述第二透镜的有效焦距。

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：

2<R42/CT4<70；

其中，R42为所述第四透镜像侧面于光轴处的曲率半径，CT4为所述第四透镜于光轴上的厚度。

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：

SD42/SD11>3.4；

其中，SD42为所述第四透镜像侧面的最大有效半口径，SD11为所述第一透镜物侧面的最大有效半口径。

8.一种镜头模组，其特征在于，包括镜筒、感光元件和如权利要求1至7任一项所述的光学系统，所述光学系统的所述第一透镜至所述第四透镜安装在所述镜筒内，所述感光元件设于所述光学系统的像侧。

9.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括壳体和如权利要求8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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