CN113741007B - 光学系统、镜头模组以及电子设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种光学系统、镜头模组以及电子设备，光学系统包括沿光轴由物侧至像侧方向依次设置的第一透镜组、调焦组件以及第二透镜组；调焦组件包括压电膜层，在通电状态下，压电膜层的曲率半径可调，第二透镜组包括由物侧至像侧方向依次设置的第一至第四透镜；0.1＜|R61/R62|＜0.8。根据本发明的光学系统，通过在第一透镜组和第二透镜组之间设置调焦组件以实现自动对焦功能，压电膜层的曲率半径可以发生细微的凹凸变化，结构简单，有利于光学系统的小型化设计。另外，满足关系式0.1＜|R61/R62|＜0.8，当拍摄物距在近焦和远焦范围之间变化时，光学系统能够快速改变有效焦距，有利于呈现清晰流畅的成像画面。
Description
技术领域
本发明涉及光学成像技术领域，尤其是涉及一种光学系统、镜头模组以及电子设备。
背景技术
相关技术中，镜头模组的对焦模式分为手动对焦和自动对焦。手动对焦需要通过人工去调节对焦环，拍摄效率较低，对使用者要求较高。自动对焦即人工智能自动对焦，相机对焦系统会始终以被选择的对焦点联动不间断的进行跟随对焦，拍摄效率较高，对使用者要求较低。因此，镜头模组中一般设有用于自动调焦的调焦组件。例如，通过调焦螺牙移动整个镜头组实现成像面清晰的物理对焦模式，或者通过调节导电液体来控制对焦，这样均不利于光学系统的小型化设计，且成像质量不高。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种可以自动对焦，兼顾小型化和高成像质量的光学系统。
本发明还进一步提出了一种镜头模组，所述成像装置包括上述光学系统。
本发明还进一步提出了一种电子设备，所述电子设备包括上述镜头模组。
根据本发明实施例的光学系统，包括：沿光轴由物侧至像侧方向依次设置的第一透镜组、调焦组件以及第二透镜组；所述调焦组件包括压电膜层，在通电状态下，所述压电膜层的曲率半径可调，所述第二透镜组包括由物侧至像侧方向依次设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜以及第四透镜；其中，所述光学系统满足关系式：0.1＜|R61/R62|＜0.8；其中，近焦状态下的所述压电膜层的曲率半径为R61，远焦状态下的所述压电膜层的曲率半径为R62。
根据本发明实施例的光学系统，通过在第一透镜组和第二透镜组之间设置调焦组件以实现自动对焦功能，其中调焦组件包括压电膜层，压电膜层的曲率半径发生细微的凹凸变化，光学系统采用上述简单的结构，有利于光学系统的小型化设计。另外，满足关系式0.1＜|R61/R62|＜0.8，当拍摄物距在近焦和远焦范围之间变化时，光学系统能够快速改变有效焦距，实现准确对焦，有利于呈现清晰流畅的成像画面，提高光学系统的成像质量。
在一些实施例中，所述第一透镜于光轴上的中心厚度为CT1，所述调焦组件于光轴上的中心厚度为TTm2，所述调焦组件包括沿光轴由物侧至像侧方向依次设置的基板、材料层以及所述压电膜层，所述压电膜层贴设于所述材料层的远离物侧面的一侧。其中，所述CT1、TTm2满足关系式：1.20mm＜CT1+TTm2＜1.60mm。由此，材料层可以实现粘合作用。满足上述关系时，第一透镜和调焦组件于光轴上的厚度足够大，有利于光学系统实现小头部设计，另第一透镜具有足够的厚度，有利于降低第一透镜的成型难度和光学系统的组装难度，提高镜头模组的稳定性。
在一些实施例中，所述光学系统的光圈数为FNO，其中，所述FNO满足关系式：2.4＜FNO＜2.6。由此，当光学系统的镜头的光圈数满足上述关系式时，可以保证光学系统镜头的通光量足够的同时，实现光学系统小头部的特点。
在一些实施例中，所述第二透镜的有效焦距为f2，所述第三透镜的有效焦距为f3；其中，所述f2、f3满足关系式：3＜f2/f3＜7。通过合理配置第一透镜与第二透镜有效焦距的比值，有利于压缩光学系统的镜头的总长，可提升边缘视场光线的偏折，有效扩大光学系统的视场角的同时实现薄型化的特点。
在一些实施例中，所述第一透镜的有效焦距为f1，所述第一透镜的物侧面于光轴处的曲率半径为R11，其中，所述f1、R11满足关系式：1.0＜f1/R11＜2.2。由此，满足上述关系的第一透镜具有强正屈折力，搭配于光轴处为凸面的物侧面加强聚光能力，提升光学系统的清晰度，达到优良成像品质要求。
在一些实施例中，所述第四透镜像侧面于光轴处的曲率半径为R42，所述第四透镜物侧面于光轴处的曲率半径为R41；其中，所述R42、R41满足关系式：-8＜R42/R41＜-0.2。当满足上述关系，第三透镜的透镜形状合理，有利于第三透镜的制造及成型，可以减少成型不良的缺陷，同时可修正光学系统所产生的场曲像差，保证光学系统场曲的平衡，提高镜头模组的成像质量。
在一些实施例中，所述第一透镜的物侧面至成像面于光轴上的距离为TTL，所述光学系统的最大视场角对应像高的一半为ImgH,通过通电可调节所述调焦组件的焦距，其中在不通电状态下的所述光学系统的焦距为EFL；其中，所述TTL、ImgH、EFL满足关系式：4.0mm＜(TTL×ImgH)/EFL＜4.6mm。由此，满足上述条件时，可满足在大像面上的高质量成像效果，同时可有效减小光学系统的总长度，从而实现整个镜头模组薄型化。
在一些实施例中，所述第二透镜的物侧面于光轴处的曲率半径为R21，所述第二透镜的像侧面于光轴处的曲率半径为R22；其中，所述R21、R22满足关系式：2.5＜(R21+R22)/(R21-R22)＜9.0。由此，通过调整第一透镜的曲率半径，可有效修正光学系统的球差和像散，同时可降低第一透镜的敏感度，可以提高调焦组件的平面度组装容错率，减少光学系统在不同物距对焦过程中场曲的影响，提升成像品质。
根据本发明第二方面实施例的镜头模组包括上述实施例中任一项所述的光学系统和感光芯片，所述感光芯片设于所述光学系统的成像面。由此，通过调节压电膜层两端的电压，使得压电膜层的面型发生细微的凹凸变化，可改变压电膜层于光轴处的曲率半径，有利于光学系统的小型化设计。另外，当拍摄物距在近焦和远焦范围之间变化时，光学系统能够快速改变有效焦距，实现准确对焦，有利于呈现清晰流畅的成像画面，提高成像质量。
根据本发明第三方面实施例的电子设备包括上述实施例中任一项所述的镜头模组和固定件，镜头模组设于所述固定件。由此，通过调节压电膜层两端的电压，使得压电膜层的面型发生细微的凹凸变化，可改变压电膜层于光轴处的曲率半径，有利于光学系统的小型化设计。另外，当拍摄物距在近焦和远焦范围之间变化时，光学系统能够快速改变有效焦距，实现准确对焦，有利于呈现清晰流畅的成像画面，提高成像质量。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是根据本发明第一个实施例的光学系统的结构示意图；
图2是图1中所示的光学系统在调焦组件不通电状态下的纵向球差、像散和畸变曲线图；
图3是根据本发明第二个实施例的光学系统的结构示意图；
图4是图3中所示的光学系统在调焦组件不通电状态下的纵向球差、像散和畸变曲线图；
图5是根据本发明第三个实施例的光学系统的结构示意图；
图6是图5中所示的光学系统在调焦组件不通电状态下的纵向球差、像散和畸变曲线图；
图7是根据本发明第四个实施例的光学系统的结构示意图；
图8是图7中所示的光学系统在调焦组件不通电状态下的纵向球差、像散和畸变曲线图；
图9是根据本发明第五个实施例的光学系统的结构示意图；
图10是图9中所示的光学系统在调焦组件不通电状态下的纵向球差、像散和畸变曲线图。
附图标记：
光学系统100；
第一透镜组1；第一透镜11；第一透镜的物侧面111；第一透镜的像侧面112；调焦组件2；基板21；材料层22；压电膜层23；第二透镜组3；
第二透镜31；第二透镜的物侧面311；第二透镜的像侧面312；
第三透镜32；第三透镜的物侧面321；第三透镜的像侧面322；
第四透镜33；第四透镜的物侧面331；第四透镜的像侧面332；
第五透镜34；第五透镜的物侧面341；第五透镜的像侧面342；
光轴4；红外滤光片5；成像面6。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，参考附图描述的实施例是示例性的，下面参考图1-图10描述根据本发明实施例的光学系统100，光学系统100包括第一透镜组1、调焦组件2和第二透镜组3。下面以光学系统100应用于镜头模组为例进行说明，但不代表对本申请的限制。
具体而言，如图1、图3、图5、图7以及图9所示，第一透镜组1、调焦组件2以及第二透镜组3沿光轴4由物侧至像侧方向依次设置。调焦组件2包括压电膜层23，压电膜层23的曲率半径可调。
由此，通过设置压电膜层23，当拍摄物距在近焦和远焦范围内变化时，可以通过控制压电膜层23的曲率半径，以实现镜头的自动对焦，即在物距变化的情况下调整系统焦距而保持像距不发生变化，当镜头用于摄像模组时，能够使像汇聚于感光芯片的感光面上。这里，近焦指的是在物距的可变化范围内的最小值，远焦指的是在物距可变化范围内的最大值，例如，可以为无限远。
第一透镜组1包括第一透镜11，第二透镜组3包括由物侧至像侧方向依次设置的第二透镜31、第三透镜32、第四透镜33以及第五透镜34。其中，光学系统100满足关系式：0.1＜|R61/R62|＜0.8；其中，近焦状态下的压电膜层23于光轴处的曲率半径为R61，远焦状态下的压电膜层23于光轴处的曲率半径为R62。
当压电膜层23的曲率半径满足上述关系时，压电膜层23的曲率半径可以发生的细微凹凸变化，可以使得镜头产生细小的光焦度的变化，当拍摄物距在近焦和远焦范围内变化时，能够快速改变光学镜头的焦距，且可以使整个成像面6清晰均匀。
例如，调节压电膜层23的曲率半径的方式可以为多种，在通电状态下，可以通过调节电压来调节压电膜层23的曲率半径，或者可以通过机械方式调节调焦组件2，以改变压电膜层23的曲率半径，可以通过设置调节件，来对压电膜层23施加外力，以改变压电膜层的曲率半径，在此不做限定。
根据本发明实施例的光学系统100，通过在第一透镜组1和第二透镜组3之间设置调焦组件2以实现自动对焦功能，其中调焦组件2包括压电膜层23，压电膜层23的曲率半径可以调节，因此，可以实现镜头的自动对焦，光学系统采用上述结构简单，有利于光学系统100的小型化设计。另外，满足关系式0.1＜|R61/R62|＜0.8，当拍摄物距在近焦和远焦范围之间变化时，光学系统能够快速改变有效焦距，实现准确对焦，有利于呈现清晰流畅的成像画面，提高光学系统的成像质量。
在图1、图3、图5、图7和图9的示例中，示意出了第一透镜11、第一透镜的物侧面111以及第一透镜的像侧面112；第二透镜31、第二透镜的物侧面311以及第二透镜的像侧面312；示意出了第三透镜32、第三透镜的物侧面321以及第三透镜的像侧面322；示意出了第四透镜33、第四透镜的物侧面331以及第四透镜的像侧面332；示意出了第五透镜34、第五透镜的物侧面341以及第五透镜的像侧面342；
在一些实施例中，如图1、图3、图5、图7以及图9所示，第一透镜11于光轴4上的中心厚度为CT1，调焦组件2于光轴4上的中心厚度为TTm2，其中，CT1、TTm2满足关系式：1.20mm＜CT1+TTm2＜1.60mm。由此，满足上述关系时，第一透镜11和调焦组件2于光轴上的厚度足够大，有利于光学系统100实现小头部设计，另第一透镜11具有足够的厚度，有利于降低第一透镜11的成型难度和光学系统100的组装难度，提高镜头模组的稳定性。
如图1、图3、图5、图7和图9所示，调焦组件2可以包括沿光轴4由物侧至像侧方向依次设置的基板21、材料层22以及压电膜层23，压电膜层23贴设于材料层22的远离物侧面的一侧。基板21可以对压电膜层23起到支撑的作用，材料层22可以起到安装基板21和压电膜层23的作用。例如，材料层22具有粘性，可粘结基板21和压电膜层23，且具有良好透光性，当施加电压时，压电膜层23和所述材料层22接触面形状改变，使调焦组件2的焦距改变，进而调整光学系统100的焦距。例如，基板21可以为玻璃，或者基板21可以为塑料，材料层22可以为聚合物，聚合物为弹性材质，起到配合压电膜层23的形变的作用，更优的，聚合物可膨胀或收缩。
在一些示例中，光学系统100的光圈数为FNO，其中，FNO满足关系式：2.4＜FNO＜2.6。由此，当光学系统100的镜头的光圈数满足上述关系式时，可以保证光学系统100镜头的通光量足够的同时，也有利于实现光学系统100的镜头的小头部的特点。
在一些实施例中，第二透镜31的有效焦距为f2，第三透镜32的有效焦距为f3；其中，f2、F3满足关系式：3＜f2/f3＜7。通过合理配置第二透镜31与第三透镜32有效焦距的比值，可有效扩大系统视场角，有利于压缩光学系统100的镜头的总长，可提升边缘视场光线的偏折，有效扩大光学系统的视场角的同时实现薄型化的特点。
如图1、图3、图5、图7以及图9所示，第一透镜11的有效焦距为f1，第一透镜的物侧面111于光轴处的曲率半径为R11，其中，f1、R1满足关系式：1.0＜f1/R11＜2.2。由此，满足上述关系的第一透镜11，具有强正屈折力，搭配于光轴处为凸的物侧面加强聚光能力，提升光学系统的清晰度，达到优良成像品质要求。
在一些实施例中，第四透镜33像侧面于光轴处的曲率半径为R42，第四透镜33物侧面于光轴处的曲率半径为R41；其中，R42、R41满足关系式：-8＜R42/R41＜-0.2。当满足上述关系，第四透镜33的透镜形状合理，有利于第四透镜33的制造及成型，可以减少成型不良的缺陷，同时可修正光学系统100所产生的场曲像差，保证系光学统场曲的平衡，提高镜头模组的成像质量。
在一些实施例中，第一透镜的物侧面111至成像面于光轴4上的距离为TTL，光学系统100的的最大视场角对应像高的一半为ImgH,通过通电可调节调焦组件2的焦距，其中在不通电状态下的光学系统100的焦距为EFL，例如，调焦组件2在不通电状态下，压电膜层23为平面，调焦组件2的光焦度为零。其中，TTL、ImgH、EFL满足关系式：4.0mm＜(TTL×ImgH)/EFL＜4.6mm。的光学镜头的焦距。由此，满足上述条件时，可满足在大像面6上的高质量成像效果，同时可有效减小光学系统100的总长度，从而实现整个镜头模组的薄型化。
在一些实施例中，第二透镜的物侧面311于光轴处的曲率半径为R21，第二透镜的像侧面312于光轴处的曲率半径为R22；其中，R21、R22满足关系式：2.5＜(R21+R22)/(R21-R22)＜9.0。
由此，通过调整第二透镜31的曲率半径，可有效修正光学系统100的球差和像散，同时可降低第二透镜31的敏感度，可以提高调焦组件2的平面度组装容错率，减少光学系统100在不同物距对焦过程中场曲的影响，提升成像品质。下面参考图1-图10描述本发明多个实施例的光学系统100。
实施例一，
在本实施例中，如图1所示，光学系统100从物侧面到像侧面依次包括第一透镜组1、调焦组件2、第三透镜组3。具体而言，第一透镜组1包括第一透镜11，调焦组件2包括基板21、材料层22、压电膜层23，第三透镜组3包括第二透镜31、第三透镜32、第四透镜33、第五透镜34。
光学系统100从物侧面到像侧面依次包括第一透镜11、基板21、材料层22、压电膜层23、第二透镜31、光阑、第三透镜32、第四透镜33、第五透镜34、红外滤光片50以及成像面6。其中，图1中的a示出了边缘视场的光路图，图1中的b示出了中心视场的光路图。
实施例一详细的光学数据如表1所示，其中Y半径为相应面序号的物侧面或像侧面于光轴4处的曲率半径。透镜的“厚度”参数列中的第一个数值为该透镜于光轴4上的厚度，第二个数值为该透镜的像侧面至后一表面于光轴4上的距离，曲率半径和厚度的单位为mm，光学系统100有效焦距的参考波长为555nm，透镜的阿贝数和折射率的参考波长为587.56nm。其非球面系数如表2所示，其中，非球面面型公式为：
表1
表2
调焦组件2在不通电状态下，光学系统100的有效焦距EFL可以为3.84mm，此时，物面到第一透镜的物侧面111之间的距离为350mm，同时，压电膜层23的物侧面于光轴处的曲率半径为无限，压电膜层23的像侧面于光轴处的曲率半径为无限；
调焦组件2在通电状态下，光学系统100的有效焦距EFL可以为3.74mm，此时，物面到第一透镜的物侧面111之间的距离为150mm，光学系统100处于近焦状态，同时，压电膜层23的物侧面于光轴处的曲率半径为-85.5mm，压电膜层23的像侧面于光轴处的曲率半径为-85.5mm；
调焦组件2在通电状态下，光学系统100的有效焦距EFL可以为3.89mm，此时，物面到第一透镜的物侧面111之间的距离为1200mm，同时，压电膜层23的物侧面于光轴处的曲率半径为160mm，压电膜层23的像侧面于光轴处的曲率半径为160mm；
调焦组件2在通电状态下，光学系统100的有效焦距EFL可以为3.91mm，此时，物面到第一透镜的物侧面111之间的距离为无限远，光学系统100处于远焦状态，同时，压电膜层23的物侧面于光轴处的曲率半径为113mm，压电膜层23的像侧面于光轴处的曲率半径为113mm。
结合表1和表2的数据可知，光学系统100满足：
|R61/R62|＝0.757，其中，近焦状态下的压电膜层23的曲率半径为R61，远焦状态下的压电膜层23的曲率半径为R62。
CT1+TTm2＝1.494mm。其中，第二透镜31于光轴4上的中心厚度为CT1，调焦组件2于光轴4上的中心长度为TTm2。
FNO＝2.45，其中，光学系统100的光圈数为FNO。
F2/F3＝4.98。其中，第二透镜31的有效焦距为F2，第三透镜32的有效焦距为F3.
F1/R1＝1.93.其中，第一透镜组1包括：第一透镜11，第一透镜11的焦距为F1，第一透镜的物侧面111曲率半径为R1，
R42/R41＝-4.66，其中，第四透镜33像侧面的曲率半径为R42，第四透镜33物侧面的曲率半径为R41。
(TTL×ImgH)/EFL＝4.05mm，第二透镜的物侧面311至基板21的像侧面于光轴4之间的距离为TTL，光学系统100的有效像素区域对角线长度的一半为ImgH,调焦组件2在不通电状态下的光学系统100的焦距为EFL；
(R21+R22)/(R21-R22)＝8.59，其中，第二透镜的物侧面311的曲率半径为R21，第二透镜的像侧面312的曲率半径为R22。
图2(a)、图2(b)、图2(c)分别示出了实施例一的光学系统100的纵向球差曲线图、像散曲线图以及畸变曲线图。其中，纵向球差图沿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，示出了波长为的光线经由光学系统100后的会聚焦点偏离，球差图中的a、b、c、d、e分别代表不同的波长。其中，a＝650nm、b＝610nm、c＝555nm、d＝510nm、e＝470nm。像散曲线图沿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，像散曲线表示子午成像面弯曲T和弧矢成像面弯曲S；畸变曲线沿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。根据图2可知，光学系统的纵向球差、场曲和畸变均得到良好的控制，实施例一给出的光学系统100能够实现良好的成像品质。
实施例二，
在本实施例中，如图1所示，光学系统100从物侧面到像侧面依次包括第一透镜组1、调焦组件2、第三透镜组3。具体而言，第一透镜组1包括第一透镜11，调焦组件2包括基板21、材料层22、压电膜层23，第三透镜组3包括第二透镜31、第三透镜32、第四透镜33、第五透镜34。
光学系统100从物侧面到像侧面依次包括第一透镜11、基板21、材料层22、压电膜层23、第二透镜31、光阑、第三透镜32、第四透镜33、第五透镜34、红外滤光片5以及成像面6。其中，图3中的a示出了边缘视场的光路图，图3中的b示出了中心视场的光路图。
实施例二详细的光学数据如表3所示，其中各参数的定义可由第一实施例的说明中得出，此处不加以赘述。光学系统100有效焦距的参考波长为555nm，透镜的阿贝数和折射率的参考波长为587.56nm。其中，非球面系数如表4所示，非球面面型公式为：
z为非球面上相应点到与表面顶点相切的平面的距离，r为非球面上相应点到光轴4的距离，c为非球面顶点的曲率，k为圆锥常数，Ai为非球面面型公式中与第i项高次项相对应的系数。表4给出了可用于实施例二中透镜非球面的高次项系数A4、A6、A8、A10、A12、A14、A16、A18和A20。
表3
表4
在实施例二中，
调焦组件2在通电状态下，光学系统100的有效焦距EFL可以为3.88mm，此时，物面到第一透镜的物侧面111之间的距离为150mm，光学系统100处于近焦状态，同时，压电膜层23的物侧面于光轴处的曲率半径为-59mm，压电膜层23的像侧面于光轴处的曲率半径为-59mm；
调焦组件2在通电状态下，光学系统100的有效焦距EFL可以为3.98mm，此时，物面到第一透镜的物侧面111之间的距离为350mm，同时，压电膜层23的物侧面于光轴处的曲率半径为-175mm，压电膜层23的像侧面于光轴处的曲率半径为-175mm；
调焦组件2在不通电状态下，光学系统100的有效焦距EFL可以为4.04mm，此时，物面到第一透镜的物侧面111之间的距离为1050mm，同时，压电膜层23的物侧面于光轴处的曲率半径为无限，压电膜层23的像侧面于光轴处的曲率半径为无限；
调焦组件2在通电状态下，光学系统100的有效焦距EFL可以为4.06mm，此时，物面到第一透镜的物侧面111之间的距离为无限远，光学系统100处于远焦状态，同时，压电膜层23的物侧面于光轴处的曲率半径为370mm，压电膜层23的像侧面于光轴处的曲率半径为370mm。
表5为该实施例中的光学系统100满足的关系式及值：
表5
图4(a)、图4(b)、图4(c)分别示出了实施例二的光学系统100的纵向球差曲线图、像散曲线图以及畸变曲线图。其中，纵向球差图沿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，示出了波长为的光线经由光学系统100后的会聚焦点偏离，球差图中的a、b、c、d、e分别代表不同的波长。其中，a＝650nm、b＝610nm、c＝555nm、d＝510nm、e＝470nm。像散曲线图沿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，像散曲线表示子午成像面弯曲T和弧矢成像面弯曲S；畸变曲线沿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。根据图4可知，实施例二给出的光学系统100能够实现良好的成像品质。
实施例三，
在本实施例中，如图5所示，光学系统100从物侧面到像侧面依次包括第一透镜组1、调焦组件2、第三透镜组3。具体而言，第一透镜组1包括第一透镜11，调焦组件2包括基板21、材料层22、压电膜层23，第三透镜组3包括第二透镜31、第三透镜32、第四透镜33、第五透镜34。
光学系统100从物侧面到像侧面依次包括第一透镜11、基板21、材料层22、压电膜层23、第二透镜31、光阑、第三透镜32、第四透镜33、第五透镜34、红外滤光片50以及成像面6。其中，图5中的a示出了边缘视场的光路图，图5中的b示出了中心视场的光路图。
实施例三详细的光学数据如表6和表8所示，其中各参数的定义可由第一实施例的说明中得出，此处不加以赘述。光学系统100有效焦距的参考波长为555nm，透镜的阿贝数和折射率的参考波长为587.56nm。其非球面系数如表7所示，其中，非球面面型公式为：
表6
表7
在实施例三中，
调焦组件2在通电状态下，光学系统100的有效焦距EFL可以为3.78mm，此时，物面到第一透镜的物侧面111之间的距离为150mm，光学系统100处于近焦状态，同时，压电膜层23的物侧面于光轴处的曲率半径为-92mm，压电膜层23的像侧面于光轴处的曲率半径为-92mm；
调焦组件2在不通电状态下，光学系统100的有效焦距EFL可以为3.88mm，此时，物面到第一透镜的物侧面111之间的距离为350mm，同时，压电膜层23的物侧面于光轴处的曲率半径为无限，压电膜层23的像侧面于光轴处的曲率半径为无限；
调焦组件2在通电状态下，光学系统100的有效焦距EFL可以为3.93，此时，物面到第一透镜的物侧面111之间的距离为1050mm，同时，压电膜层23的物侧面于光轴处的曲率半径为175mm，压电膜层23的像侧面于光轴处的曲率半径为175mm；
调焦组件2在通电状态下，光学系统100的有效焦距EFL可以为3.96mm，此时，物面到第一透镜的物侧面111之间的距离为无限远，光学系统100处于远焦状态，同时，压电膜层23的物侧面于光轴处的曲率半径为124mm，压电膜层23的像侧面于光轴处的曲率半径为124mm。
其中，表8为该实施例中的光学系统100满足的关系式及值：
表8
图6(a)、图6(b)、图6(c)分别示出了实施例三的光学系统100的纵向球差曲线图、像散曲线图以及畸变曲线图。其中，纵向球差图沿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，示出了波长为的光线经由光学系统100后的会聚焦点偏离，球差图中的a、b、c、d、e分别代表不同的波长。其中，a＝650nm、b＝610nm、c＝555nm、d＝510nm、e＝470nm。像散曲线图沿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，像散曲线表示子午成像面弯曲T和弧矢成像面弯曲S；畸变曲线沿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。根据图6可知，实施例三给出的光学系统100能够实现良好的成像品质。
实施例四，
在本实施例中，如图7所示，光学系统100从物侧面到像侧面依次包括第一透镜组1、调焦组件2、第三透镜组3。具体而言，第一透镜组1包括第一透镜11，调焦组件2包括基板21、材料层22、压电膜层23，第三透镜组3包括第二透镜31、第三透镜32、第四透镜33、第五透镜34。
光学系统100从物侧面到像侧面依次包括第一透镜11、基板21、材料层22、压电膜层23、第二透镜31、光阑、第三透镜32、第四透镜33、第五透镜34、红外滤光片50以及成像面6。其中，图7中的a示出了边缘视场的光路图，图7中的b示出了中心视场的光路图。
实施例四详细的光学数据如表9和表11所示，其中各参数的定义可由第一实施例的说明中得出，此处不加以赘述。光学系统100有效焦距的参考波长为555nm，透镜的阿贝数和折射率的参考波长为587.56nm。其非球面系数如表10所示，其中，非球面面型公式为：
表9
表10
在实施例四中，
调焦组件2在通电状态下，光学系统100的有效焦距EFL可以为3.21mm，此时，物面到第一透镜的物侧面111之间的距离为150mm，光学系统100处于近焦状态，同时，压电膜层23的物侧面于光轴处的曲率半径为-75mm，压电膜层23的像侧面于光轴处的曲率半径为-75mm；
调焦组件2在不通电状态下，光学系统100的有效焦距EFL可以为3.28mm，此时，物面到第一透镜的物侧面111之间的距离为600mm，同时，压电膜层23的物侧面于光轴处的曲率半径为无限，压电膜层23的像侧面于光轴处的曲率半径为无限；
调焦组件2在通电状态下，光学系统100的有效焦距EFL可以为3.29mm，此时，物面到第一透镜的物侧面111之间的距离为1200mm，同时，压电膜层23的物侧面于光轴处的曲率半径为550mm，压电膜层23的像侧面于光轴处的曲率半径为550mm；
调焦组件2在通电状态下，光学系统100的有效焦距EFL可以为3.30mm，此时，物面到第一透镜的物侧面111之间的距离为无限远，光学系统100处于远焦状态，同时，压电膜层23的物侧面于光轴处的曲率半径为250mm，压电膜层23的像侧面于光轴处的曲率半径为250mm。
其中，表11为该实施例中的光学系统100满足的关系式及值：
表11
图8(a)、图8(b)、图8(c)分别示出了实施例四的光学系统100的纵向球差曲线图、像散曲线图以及畸变曲线图。其中，纵向球差图沿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，示出了波长为的光线经由光学系统100后的会聚焦点偏离，球差图中的a、b、c、d、e分别代表不同的波长。其中，a＝650nm、b＝610nm、c＝555nm、d＝510nm、e＝470nm。像散曲线图沿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，像散曲线表示子午成像面弯曲T和弧矢成像面弯曲S；畸变曲线沿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。根据图8可知，实施例四给出的光学系统100能够实现良好的成像品质。
实施例五，
在本实施例中，如图9所示，光学系统100从物侧面到像侧面依次包括第一透镜组1、调焦组件2、第三透镜组3。具体而言，第一透镜组1包括第一透镜11，调焦组件2包括基板21、材料层22、压电膜层23，第三透镜组3包括第二透镜31、第三透镜32、第四透镜33、第五透镜34。
光学系统100从物侧面到像侧面依次包括第一透镜11、基板21、材料层22、压电膜层23、第二透镜31、光阑、第三透镜32、第四透镜33、第五透镜34、红外滤光片50以及成像面6。其中，图9中的a示出了边缘视场的光路图，图9中的b示出了中心视场的光路图。
实施例五详细的光学数据如表12和表14所示，其中各参数的定义可由第一实施例的说明中得出，此处不加以赘述。光学系统100有效焦距的参考波长为555nm，透镜的阿贝数和折射率的参考波长为587.56nm。其非球面系数如表13所示，其中，非球面面型公式为：
表12
表13
在实施例五中，
调焦组件2在通电状态下，光学系统100的有效焦距EFL可以为3.12mm，此时，物面到第一透镜的物侧面111之间的距离为150mm，光学系统100处于近焦状态，同时，压电膜层23的物侧面于光轴处曲率半径为-100，压电膜层23的像侧面于光轴处曲率半径为-100mm；
调焦组件2在不通电状态下，光学系统100的有效焦距EFL可以为3.17mm，此时，物面到第一透镜的物侧面111之间的距离为370mm，同时，压电膜层23的物侧面于光轴处曲率半径为无限，压电膜层23的像侧面于光轴处的曲率半径为无限；
调焦组件2在通电状态下，光学系统100的有效焦距EFL可以为3.19mm，此时，物面到第一透镜的物侧面111之间的距离为1200mm，同时，压电膜层23的物侧面于光轴处的曲率半径为220mm，压电膜层23的像侧面于光轴处的曲率半径为220mm；
调焦组件2在通电状态下，光学系统100的有效焦距EFL可以为3.21mm，此时，物面到第一透镜的物侧面111之间的距离为无限远，光学系统100处于远焦状态，同时，压电膜层23的物侧面于光轴处曲率半径为150mm，压电膜层23的像侧面于光轴处曲率半径为150mm。
其中，表14为该实施例中的光学系统100满足的关系式及值：
表14
图10(a)、图10(b)、图10(c)分别示出了实施例五的光学系统100的纵向球差曲线图、像散曲线图以及畸变曲线图。其中，纵向球差图沿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，示出了波长为的光线经由光学系统100后的会聚焦点偏离，球差图中的a、b、c、d、e分别代表不同的波长。其中，a＝650nm、b＝610nm、c＝555nm、d＝510nm、e＝470nm。像散曲线图沿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，像散曲线表示子午成像面弯曲T和弧矢成像面弯曲S；畸变曲线沿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。根据图10可知，实施例五给出的光学系统100能够实现良好的成像品质。
根据本发明第二方面实施例的镜头模组包括上述实施例中任一项的光学系统100，感光芯片设于光学系统100的成像面。根据本发明实施例的镜头模组，通过在第一透镜组1和第二透镜组3之间设置调焦组件2以实现自动对焦功能，其中调焦组件2包括压电膜层23，通过调节压电膜层23两端的电压，使得压电膜层23的面型发生细微的凹凸变化，可改变压电膜层23于光轴处的曲率半径，光学系统采用上述简单的结构，有利于光学系统100的小型化设计。另外，满足关系式0.1＜|R61/R62|＜0.8，当拍摄物距在近焦和远焦范围之间变化时，光学系统能够快速改变有效焦距，实现准确对焦，有利于呈现清晰流畅的成像画面，提高光学系统的成像质量。
根据本发明第三方面实施例的电子设备，包括上述实施例中任一项的镜头模组和固定件。所述镜头模组设于固定件，以利于保证镜头模组的安装可靠性。固定件可以为卡扣、粘接层或者安装槽在此不做限定。
根据本发明实施例的电子设备，通过在第一透镜组1和第二透镜组3之间设置调焦组件2以实现自动对焦功能，其中调焦组件2包括压电膜层23，通过调节压电膜层23两端的电压，使得压电膜层23的面型发生细微的凹凸变化，可改变压电膜层23于光轴处的曲率半径，光学系统采用上述简单的结构，有利于光学系统100的小型化设计。另外，满足关系式0.1＜|R61/R62|＜0.8，当拍摄物距在近焦和远焦范围之间变化时，光学系统能够快速改变有效焦距，实现准确对焦，有利于呈现清晰流畅的成像画面，提高光学系统的成像质量。
例如，电子设备可以为智能手机、平板电脑、笔记本电脑、电子书籍阅读器、便携多媒体播放器(PMP)、便携电话机、视频电话机、数码静物相机、移动医疗装置、可穿戴式设备等。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“内”、“外”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。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种光学系统，其特征在于，包括：沿光轴由物侧至像侧方向依次设置的第一透镜组、调焦组件以及第二透镜组；所述光学系统中具有光焦度的为所述第一透镜组、所述调焦组件以及所述第二透镜组；
所述第一透镜组由第一透镜构成，所述第一透镜具有正光焦度；
所述调焦组件包括沿光轴由物侧至像侧方向依次设置的基板、材料层以及压电膜层，所述压电膜层的曲率半径可调；
所述第二透镜组由物侧至像侧方向依次设置的第二透镜、第三透镜、第四透镜以及第五透镜构成，所述第二透镜具有负光焦度，所述第三透镜具有负光焦度，所述第四透镜具有正光焦度，所述第五透镜具有负光焦度；
其中，所述光学系统满足关系式：
0.1＜|R61/R62|＜0.8；
其中，近焦状态下的所述压电膜层的于光轴处的曲率半径为R61，远焦状态下的所述压电膜层于光轴处的曲率半径为R62。
2.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述第一透镜于光轴上的中心厚度为CT1，所述调焦组件于光轴上的中心厚度为TTm2，所述压电膜层贴设于所述材料层的远离物侧面的一侧；
其中，所述CT1、TTm2满足关系式：1.20mm＜CT1+TTm2＜1.60mm。
3.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统的光圈数为FNO，其中，所述FNO满足关系式：2.4＜FNO＜2.6。
4.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述第二透镜的有效焦距为f2，所述第三透镜的有效焦距为f3；
其中，所述f2、f3满足关系式：3＜f2/f3＜7。
5.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述第一透镜的有效焦距为f1，所述第一透镜的物侧面于光轴处的曲率半径为R11，其中，所述f1、R11满足关系式：1.0＜f1/R11＜2.2。
6.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述第四透镜像侧面于光轴处的曲率半径为R42，所述第四透镜物侧面于光轴处的曲率半径为R41；
其中，所述R42、R41满足关系式：-8＜R42/R41＜-0.2。
7.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述第一透镜的物侧面至成像面于光轴上的距离为TTL，所述光学系统的最大视场角对应像高的一半为ImgH,通过通电可调节所述调焦组件的焦距，其中在不通电状态下的所述光学系统的焦距为EFL；
其中，所述TTL、ImgH、EFL满足关系式：4.0mm＜(TTL×ImgH)/EFL＜4.6mm。
8.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述第二透镜的物侧面于光轴处的曲率半径为R21，所述第二透镜的像侧面于光轴处的曲率半径为R22；
其中，所述R21、R22满足关系式：2.5＜(R21+R22)/(R21-R22)＜9.0。
9.一种镜头模组，其特征在于，包括感光芯片和如权利要求1-8中任一项所述光学系统，所述感光芯片设于所述光学系统的成像面。
10.一种电子设备，其特征在于，包括固定件和如权利要求9所述的镜头模组，所述镜头模组设于所述固定件。
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