CN113900230B - 光学系统、摄像模组及电子设备 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种光学系统、摄像模组及电子设备，光学系统包括沿光轴从物侧到像侧依次设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜及调焦组件；其中，第一透镜具有正屈折力，第一透镜的物侧面于近光轴处为凸面，第二透镜具有负屈折力，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，第四透镜的物侧面和第四透镜的像侧面均为非球面，调焦组件包括调焦层，且调焦层的曲率半径可调；其中，所述调焦层在近焦模式下于光轴处的曲率半径为Rj，且调焦层的物侧面上的最大有效半径处与调焦层像侧面上的最大有效半径处于光轴方向上的距离为ety，其中，Rj与ety满足条件式：25.00＜Rj/ety＜85.00。
Description
技术领域
本申请涉及光学成像技术领域，尤其涉及一种光学系统、摄像模组及电子设备。
背景技术
随着科学技术的不断发展，摄像镜头的应用愈加广泛，摄像镜头的对焦系统通常通过搭载马达来驱动部分透镜发生相对移动，以通过改变各透镜之间的间距来改变对焦系统的焦距，从而实现对焦系统在不同物距下的对焦功能。
发明内容
本申请实施例提供一种光学系统、摄像模组及电子设备，能够实现对光学焦系统的小型化设计以有效缩小摄像镜头的体积。
第一方面，本申请实施例提供了一种光学系统；该光学系统包括沿光轴从物侧到像侧依次设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜及调焦组件；其中，第一透镜具有正屈折力，第一透镜的物侧面于近光轴处为凸面，第二透镜具有负屈折力，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，第四透镜的物侧面和第四透镜的像侧面均为非球面，调焦组件包括调焦层，且调焦层的曲率半径可调；其中，所述调焦层在近焦模式下于光轴处的曲率半径为Rj，且调焦层的物侧面上的最大有效半径处与调焦层像侧面上的最大有效半径处于光轴方向上的距离为ety，其中，Rj与ety满足条件式：
25.00＜Rj/ety＜85.00。
基于本申请实施例的光学系统，通过将第一透镜设计成具有正屈折力，且其物侧面于近光轴处为凸面，从而第一透镜可对进入第一透镜的光束实现及时且有效的偏折，特别是有利于调节边缘视场的场曲和像散；通过将第二透镜设计成具有负屈折力，且第二透镜的像侧面于近光轴处为凹面，可有效防止第一透镜对入射光束的偏折过大，使来自第一透镜的光束能够经第二透镜后产生平缓地偏折，从而有利于抑制像差的产生；通过将第三透镜以及第四透镜设计成具有屈折力，且第四透镜的物侧面以及像侧面均为非球面，可以让靠近光轴的光线与远离光轴的光线所形成的焦点的位置重合，进一步修正光学系统的像差；通过将调焦组件的调焦层设计成曲率半径可调，当拍摄的物距在近焦、中焦以及远焦范围内变化时，调焦层可以对应产生不同的形变，以改变调焦层于光轴处的曲率半径，从而改变光学系统的焦距，实现该光学系统在不同的拍摄物距下的对焦功能，且该光学系统采用上述简单的结构，有利于实现光学系统的小型化设计和提高光学系统的成像品质；当25.00＜Rj/ety＜85.00时，通过参数的设计控制Rj和ety使Rj与ety的比值得到合理的配置，有利于合理的控制调焦层的曲率半径，使光学系统达到较好的调焦效果，从而提高光学系统的成像品质；当Rj/ety≤25.00时，调焦层的曲率半径过小，使得调焦层物侧面过于弯曲，不能有效修正光学系统的像差，降低了光学系统的成像品质；当Rj/ety≥85.00时，调焦层的物侧面上的最大有效半径处与调焦层像侧面上的最大有效半径处于光轴上的距离过小，调焦层物侧面过于弯曲，不利于调焦层的生产加工。
第二方面，本申请实施例提供了一种摄像模组，该摄像模组包括图像传感器以及上述光学系统，图像传感器设于光学系统的像侧。
基于本申请实施例中的摄像模组，具有上述光学系统，能够实现光学系统的小型化设计以有效缩小摄像模组的体积。
第三方面，本申请实施例提供了一种电子设备，该电子设备包括固定件以及上述摄像模组，摄像模组设于固定件。
基于本申请实施例中的电子设备，具有上述摄像模组，能够实现光学系统的小型化设计以有效缩小电子设备的体积。
基于本申请实施例的光学系统、摄像模组及电子设备，通过将第一透镜设计成具有正屈折力，且其物侧面于近光轴处为凸面，从而第一透镜可对进入第一透镜的光束实现及时且有效的偏折，特别是有利于调节边缘视场的场曲和像散；通过将第二透镜设计成具有负屈折力，且第二透镜的像侧面于近光轴处为凹面，可有效防止第一透镜对入射光束的偏折过大，使来自第一透镜的光束能够经第二透镜后产生平缓地偏折，从而有利于抑制像差的产生；通过将第三透镜以及第四透镜设计成具有屈折力，且第四透镜的物侧面以及像侧面均为非球面，可以让靠近光轴的光线与远离光轴的光线所形成的焦点的位置重合，进一步修正光学系统的像差；通过将调焦组件的调焦层设计成曲率半径可调，当拍摄的物距在近焦、中焦、远焦范围内变化时，调焦层可以对应产生不同的形变，以改变调焦层的曲率半径，从而改变光学系统的焦距，实现该光学系统在不同的拍摄物距下的对焦功能，且该光学系统采用上述简单的结构，有利于实现光学系统的小型化设计和提高光学系统的成像品质；当25.00＜Rj/ety＜85.00时，通过参数的设计控制Rj和ety使Rj与ety的比值得到合理的配置，有利于合理的控制调焦层的曲率半径，使光学系统达到较好的调焦效果，从而提高光学系统的成像品质；当Rj/ety≤25.00时，调焦层的曲率半径过小，使得调焦层物侧面过于弯曲，不能有效修正光学系统的像差，降低了光学系统的成像品质；当Rj/ety≥85.00时，调焦层的物侧面上的最大有效半径处与调焦层像侧面上的最大有效半径处于光轴上的距离过小，调焦层物侧面过于弯曲，不利于调焦层的生产加工。
附图说明
为了更清楚地说明本申请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申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，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为本申请一种实施例中的镜头结构示意图；
图2为本申请第一实施例中光学系统处于远焦模式时的结构示意图；
图3为本申请第一实施例中光学系统处于远焦模式时的纵向球差曲线图、像散曲线图和畸变曲线图；
图4为本申请第一实施例中光学系统处于中焦模式时的结构示意图；
图5为本申请第一实施例中光学系统处于中焦模式时的纵向球差曲线图、像散曲线图和畸变曲线图；
图6为本申请第一实施例中光学系统处于近焦模式时的结构示意图；
图7为本申请第一实施例中光学系统处于近焦模式时的纵向球差曲线图、像散曲线图和畸变曲线图；
图8为本申请第二实施例中光学系统处于近焦模式时的结构示意图；
图9为本申请第二实施例中光学系统处于远焦模式时的纵向球差曲线图、像散曲线图和畸变曲线图；
图10为本申请第二实施例中光学系统处于中焦模式时的纵向球差曲线图、像散曲线图和畸变曲线图；
图11为本申请第二实施例中光学系统处于近焦模式时的纵向球差曲线图、像散曲线图和畸变曲线图；
图12为本申请第三实施例中光学系统处于近焦模式时的结构示意图；
图13为本申请第三实施例中光学系统处于远焦模式时的纵向球差曲线图、像散曲线图和畸变曲线图；
图14为本申请第三实施例中光学系统处于中焦模式时的纵向球差曲线图、像散曲线图和畸变曲线图；
图15为本申请第三实施例中光学系统处于近焦模式时的纵向球差曲线图、像散曲线图和畸变曲线图；
图16为本申请第四实施例中光学系统处于近焦模式时的结构示意图；
图17为本申请第四实施例中光学系统处于远焦模式时的纵向球差曲线图、像散曲线图和畸变曲线图；
图18为本申请第四实施例中光学系统处于中焦模式时的纵向球差曲线图、像散曲线图和畸变曲线图；
图19为本申请第四实施例中光学系统处于近焦模式时的纵向球差曲线图、像散曲线图和畸变曲线图；
图20为本申请第五实施例中光学系统处于近焦模式时的结构示意图；
图21为本申请第五实施例中光学系统处于远焦模式时的纵向球差曲线图、像散曲线图和畸变曲线图；
图22为本申请第五实施例中光学系统处于中焦模式时的纵向球差曲线图、像散曲线图和畸变曲线图；
图23为本申请第五实施例中光学系统处于近焦模式时的纵向球差曲线图、像散曲线图和畸变曲线图；
图24为本申请第六实施例中光学系统处于近焦模式时的结构示意图；
图25为本申请第六实施例中光学系统处于远焦模式时的纵向球差曲线图、像散曲线图和畸变曲线图；
图26为本申请第六实施例中光学系统处于中焦模式时的纵向球差曲线图、像散曲线图和畸变曲线图；
图27为本申请第六实施例中光学系统处于近焦模式时的纵向球差曲线图、像散曲线图和畸变曲线图；
图28为本申请第七实施例中光学系统处于近焦模式时的结构示意图；
图29为本申请第七实施例中光学系统处于远焦模式时的纵向球差曲线图、像散曲线图和畸变曲线图；
图30为本申请第七实施例中光学系统处于中焦模式时的纵向球差曲线图、像散曲线图和畸变曲线图；
图31为本申请第七实施例中光学系统处于近焦模式时的纵向球差曲线图、像散曲线图和畸变曲线图；
图32为本申请第八实施例中光学系统处于近焦模式时的结构示意图；
图33为本申请第八实施例中光学系统处于远焦模式时的纵向球差曲线图、像散曲线图和畸变曲线图；
图34为本申请第八实施例中光学系统处于中焦模式时的纵向球差曲线图、像散曲线图和畸变曲线图；
图35为本申请第八实施例中光学系统处于近焦模式时的纵向球差曲线图、像散曲线图和畸变曲线图。
附图标记：100、光学系统；110、第一透镜；120、第二透镜；130、第三透镜；140、第四透镜；150、调焦层；160、基板；170、滤光片；STO、光阑；180、棱镜；S5、第一透镜的物侧面；S6、第一透镜的像侧面；S7、第二透镜的物侧面；S8、第二透镜的像侧面；S9、第三透镜的物侧面；S10、第三透镜的像侧面；S11、第四透镜的物侧面；S12、第四透镜的像侧面；S13、第三表面；S14、第四表面/第五表面；S15、第六表面；S16、第一表面；S17、第二表面；S18、成像面。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
随着科学技术的不断发展，摄像镜头的应用愈加广泛。
相关技术中，摄像镜头的对焦系统一般通过搭载马达提供动力来驱动部分透镜发生相对移动，以通过改变各透镜之间的间距来改变对焦系统的焦距，从而实现对焦系统在不同物距下的对焦功能。
但是，马达本身体积较大，需要占用对焦系统较大空间，从而使得该摄像镜头的整体体积较大，因此，如何实现对焦系统的小型化设计以有效缩小摄像镜头的体积已成为亟待解决的问题。
为了解决上述技术问题，请参照图1-图35所示，本申请的第一方面提出了一种光学系统100，能够实现光学系统100的小型化设计以有效缩小摄像镜头的体积。
该光学系统100系统包括沿光轴从物侧到像侧依次设置的第一透镜110、第二透镜120、第三透镜130、第四透镜140以及调焦组件。
第一透镜110具有正屈折力，第一透镜110的物侧面S5于近光轴处为凸面。第一透镜110的像侧面S6于近光轴处可以是凸面也可以是凹面。
第二透镜120具有负屈折力，第二透镜120的像侧面S8于近光轴处为凹面。第二透镜120的物侧面S7于近光轴处可以是凸面也可以是凹面。
第三透镜130具有屈折力，第三透镜130可以具有正屈折力也可以具有负屈折力。例如，当第三透镜130具有正屈折力时，第三透镜130的物侧面S9于近光轴处可以是凸面，对应的第三透镜130的像侧面S10于近光轴处可以是凸面也可以是凹面，当然，第三透镜130的物侧面S9于近光轴处也可以是凹面，对应的第三透镜130的像侧面S10于近光轴处可以是凸面也可以是凹面；当第三透镜130具有负屈折力时，第三透镜130的物侧面S9于近光轴处为凹面，对应的第三透镜130的像侧面S10于近光轴处为凸面。
第四透镜140具有屈折力，第四透镜140的物侧面S11和第四透镜140的像侧面S12均为非球面。第四透镜140可以具有正屈折力也可以具有负屈折力，例如，当第四透镜140具有正屈折力时，第四透镜140的物侧面S11于近光轴处可以是凸面，对应的第四透镜140的像侧面S12于近光轴处可以是凸面也可以是凹面，当然，第四透镜140的物侧面S11于近光轴处也可以是凹面，对应的第四透镜140的像侧面S12于近光轴处是凸面；当第四透镜140具有负屈折力时，第四透镜140的物侧面S11于近光轴处为凹面，对应的第四透镜140的像侧面S12于近光轴处可以是凸面也可以是凹面。
调焦组件包括调焦层150，调焦层150的曲率半径可调。其中，调节调焦层150的曲率半径的方式有很多，例如，在通电状态下，可以通过调节电压来调节调焦层150的曲率半径，或者可以通过机械调节的方式来调节调焦组件，具体地，可以通过设置调节件，来对调焦层150施加外力，以改变调焦层150的曲率半径，在此不做限定。示例性的，调焦层为內裹光学液体的柔性层，在柔性层的两侧设有挤压环，驱动电机带动挤压环挤压柔性层的表面，使其表面曲率半径发生变化；另一种示例性的，调焦层为压电层，需要说明的是，压电层的形变原理如下：由于在电场方向上受到电场力的作用，压电材料的原子晶胞被拉长，大量原子晶胞在微观上被拉长并累积到一定量时，就表现为在宏观上压电材料的形变。正因为压电材料的形变是由原子晶胞形变引起，因此压电材料相较调焦马达等驱动装置具有更大推力，而且响应速度更快，作用精度更高。
一些实施例中，调焦组件还可包括基板调焦层和基板沿光轴由物侧至像侧方向依次设置，具体地，调焦层贴设于基板的物侧面，基板可以对调焦层起到支撑的作用。其中，基板的材质可为但不局限于玻璃、塑料(例如，聚碳酸酯塑料，Polycarbonate Plastic，简称PC塑料)等。
通过设置调焦层150，当拍摄物距在近焦和远焦范围内变化时，可以通过控制调焦层150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的中心上。这里，近焦指的是物距在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)。
综上所述，通过将第一透镜110设计成具有正屈折力，且其物侧面于近光轴处为凸面，从而第一透镜110可对进入第一透镜110的光束实现及时且有效的偏折，特别是有利于调节边缘视场的场曲和像散；通过将第二透镜120设计成具有负屈折力，且第二透镜120的像侧面S8于近光轴处为凹面，可有效防止第一透镜110对入射光束的偏折过大，使来自第一透镜110的光束能够经第二透镜120后产生平缓地偏折，从而有利于抑制像差的产生；通过将第三透镜130以及第四透镜140设计成具有屈折力，且第四透镜140的物侧面S11以及像侧面均为非球面，可以让靠近光轴的光线与远离光轴的光线所形成的焦点的位置重合，进一步修正光学系统100的像差；通过将调焦组件的调焦层150设计成曲率半径可调，当拍摄的物距在近焦、中焦、远焦范围内变化时，调焦层150可以对应产生不同的形变，以改变调焦层150的曲率半径，从而改变光学系统100的焦距，实现该光学系统100在不同的拍摄物距下的对焦功能，且该光学系统100采用上述简单的结构，有利于实现光学系统100的小型化设计和提高光学系统100的成像品质；当25.00＜Rj/ety＜85.00时，通过参数的设计控制Rj和ety使Rj与ety的比值得到合理的配置，有利于合理的控制调焦层150的曲率半径，使光学系统100达到较好的调焦效果，从而提高光学系统100的成像品质；当Rj/ety≤25.00时，调焦层的曲率半径过小，使得调焦层物侧面过于弯曲，不能有效修正光学系统的像差，降低了光学系统的成像品质；当Rj/ety≥85.00时，调焦层的物侧面上的最大有效半径处与调焦层像侧面上的最大有效半径处于光轴上的距离过小，调焦层物侧面过于弯曲，不利于调焦层的生产加工。
进一步的，在一些实施例中，光学系统100于远焦模式下的有效焦距为fy，第一透镜110的物侧面S5至光学系统100的成像面S18于光轴上的距离为TTL，其中，fy与TTL满足条件式：fy/TTL>1.00。具体的，fy/TTL的取值可以为1.017、1.016、1.018、1.001、1.147、1.031、1.033或1.011。该设计中，基于上述实施例，当fy/TTL>1.00时，通过参数的设计控制fy和TTL使fy与TTL的比值得到合理的配置，有利于光学系统获得较长的有效焦距、同时缩小光学系统的总长以使光学系统的结构更加紧凑，从而实现光学系统小型化的设计，还能够保证光线更好的汇聚于光学系统的成像面上，有助于处理远处景象的细节，实现高清晰成像；当fy/TTL≤1.00时，由于第一透镜的物侧面至光学系统的成像面于光轴上的距离过长，导致光学系统整体体积相对变大，不利于光学系统的小型化设计要求。
进一步的，在其中一些实施例中，光学系统100的最大视场角所对应的像高的一半为IMgH，光学系统100于远焦模式下的光圈数为FNOy，其中，IMgH与FNOy满足条件式：IMgH/FNOy>0.65mm。具体的，IMgH/FNOy的取值可以为0.690、0.862、0.739、0.701、0.672、0.693、0.697或0.732。由于光学系统的光圈数决定了整个光学系统的通光量大小，而像面尺寸大小(与光学系统的最大视场角所对应的像高相关)决定了整个摄像系统画面的清晰度及像素大小，该设计中，通过参数的设计控制IMgH和FNOy使IMgH与FNOy的比值得到合理配置，能够保证足够的通光量，获得更大的像面尺寸，从而保证所拍摄的图像的清晰度；当IMgH/FNOy≤0.67时，则会造成通光量不足，光线相对亮度不够时会造成对拍摄画面的感光度下降。
进一步的，在一些实施例中，第二透镜120的有效焦距为f2，光学系统100于远焦模式下的有效焦距为fy，其中，f2与fy满足条件式：-3.50<fy/f2<-2.00。具体的fy/f2的取值可以为-2.18、-2.55、-3.38、-2.07、-2.70、-3.45、-3.10或-2.25。该设计中，当-3.50<fy/f2<-2.00时，通过参数的设计控制f2和fy使f2与fy的比值得到合理配置，使得第二透镜120能够有效矫正光学系统100的彗差，以提升该光学系统100的成像品质；当fy/f2≤-3.50或当fy/f2≥-2.00时，第二透镜的有效焦距过大或过小，和光学系统的有效焦距不匹配，以致于光学系统的像差难以修正，影响成像品质。
进一步的，在一些实施例中，第一透镜110的有效焦距为f1，光学系统100于远焦模式下的有效焦距为fy，其中，f1与fy满足条件式：2.00<fy/f1<3.50。具体的，fy/f1可以为2.42、2.60、2.54、2.28、3.01、2.61、2.33或2.23。该设计中，当2.00<fy/f1<3.50时，通过参数的设计控制fy和f1使fy与f1的比值得到合理配置，使得光学系统100可抓住大角度射入的光束，扩大该光学系统100的视场角范围，实现该光学系统100的低敏感度以及小型化的设计；当fy/f1≤2.00时，第一透镜110的焦距过大导致第一透镜110的屈折力过弱，不利于大角度光束射入该光学系统100；当fy/f1≥3.50时，第一透镜110的焦距过小导致第一透镜110的屈折力过强，光学系统100的成像面S18的成像会因第一透镜110焦距的变化而敏感，从而易产生较大的像差，不利于提升该光学系统100的成像品质。
进一步的，在一些实施例中，第三透镜130于光轴处的中心厚度为ct3，第四透镜140于光轴处的中心厚度为ct4，其中，ct3与ct4满足条件式：0.50<ct3/ct4<3.00。具体的，ct3/ct4的取值可以为2.97、0.69、2.40、2.40、2.45、2.40、2.40或2.40。该设计中当0.50<ct3/ct4<3.00时，通过参数的设计控制ct3和ct4使ct3与ct4的比值得到合理配置，有利于保证第三透镜于光轴处的中心厚度和第四透镜于光轴处的中心厚度的均匀性在合理的范围内，进而提高光学系统组装的稳定性；当ct3/ct4≤0.50时，第四透镜于光轴处的中心厚度过大，导致第四透镜过厚而对光学系统的组装稳定性产生不良影响，且不利于实现该光学系统的小型化与轻量化的设计；当ct3/ct4≥3.00时，第四透镜于光轴处的中心厚度过小，导致第四透镜过薄而对光学系统的组装稳定性产生不良影响，且第四透镜过薄提高了生产加工的难度。
进一步的，在一些实施例中，第四透镜140的物侧面S11的光学有效口径的一半为sd41，第三透镜130的像侧面S10的光学有效口径的一半为sd32，其中，sd41与sd32满足条件式：0.95<sd41/sd32<1.05。具体的，sd41/sd32的取值可以为0.996、0.996、1.010、1.007、0.997、1.003、1.034或1.000。该设计中，当0.95<sd41/sd32<1.05时，通过参数的设计控制sd41和sd32使sd41与sd32的比值得到合理配置，在两者的比值满足大于条件式下限时，可以有效避免第四透镜140的面型过于弯曲而造成第四透镜140的加工难度提升的问题，同时也有效避免了大角度的光束不能入射该光学系统100而造成光学系统100成像品质差的问题，在两者的比值满足小于条件式上限时，可以有效避免第四透镜140的面型过平而增大该光学系统100产生鬼影的风险；当sd41/sd32<0.95时，第四透镜140的面型过于弯曲，会导致第四透镜140的加工难度增大，同时还会造成大角度的光束不能入射该光学系统100而造成成像品质差；当sd41/sd32>1.05时，第四透镜140的物侧面S11的面型过平，会增大该光学系统100产生鬼影的风险。
进一步的，在一些实施例中，第二透镜120于光轴处的中心厚度为ct2，第二透镜120的像侧面S8的最大光学有效半口径处的矢高为sag22，其中，ct2与sag22满足条件式：1.00<ct2/sag22<3.50。具体的，ct2/sag22的取值可以为3.20、1.02、1.28、1.41、2.11、2.38、1.57或1.60。矢高为第二透镜120的像侧面S8中心(即第二透镜120的像侧面S8与光轴的交点位置)至该面的最大光学有效半口径处于平行光轴方向上的距离，且当该值为正值时，在平行于光学系统100的光轴的方向上，该面的最大有效有效通光口径处相较于该面的中心处更靠近光学系统100的物侧，当该值为负值时，在平行于光学系统100的光轴的方向上，该面的最大有效通光口径处相较于该面的中心处更靠近光学系统100的像侧。该设计中，通过参数的设计控制ct2和sag22使ct2与sag22的比值得到合理配置，当1.00<ct2/sag22<3.50时，使得第二透镜在满足屈折力的同时保证其中心厚度以及像侧面的弯曲程度在合理范围内，降低了第二透镜的加工难度，；当ct2/sag22≤1.00时，第二透镜的像侧面过于弯曲，增大了第二透镜的加工难度，且导致第一透镜在边缘视场内容易产生边缘像差，从而不利于提升该光学系统的成像品质；当ct2/sag22≥3.5时，第二透镜的中心厚度过大，不利于实现该光学系统的小型化与轻量化的设计。
进一步地，为减少该光学系统100中的杂光以提升该光学系统100的成像品质，该光学系统100还包括光阑STO，光阑STO可以是孔径光阑，也可以是视场光阑，其中，本申请实施例均采用孔径光阑。光阑STO位于该光学系统100的物面与成像面S18之间，例如，可以在光学系统100的物面与第一透镜110的物侧面S5之间设置光阑STO，为节约成本，也可以在第一透镜110的物侧面S5、第一透镜110的像侧面S6、第二透镜120的物侧面S7以及第二透镜120的像侧面S8、第三透镜130的物侧面S9、第三透镜130的像侧面S10、第四透镜140的物侧面S11、第四透镜140的像侧面S12中的任意一个表面上设置光阑STO。该设计中，通过光阑STO中置设计，可有效地减少鬼影产生的风险，以提升该光学系统100的成像品质。
需要指出的是，透镜的物侧面指代透镜的远离像面一侧的表面，透镜的像侧面指代透镜的靠近像面一侧的表面，例如，第一透镜110的物侧面S5指代第一透镜110的朝向(靠近)物侧一侧的表面，第一透镜110的像侧面S6指代第一透镜110的朝向(靠近)像侧一侧的表面。以上各透镜的物侧面或像侧面于光轴处的曲率半径为正表示该透镜的物侧面或像侧面朝向物面凸设，各透镜的物侧面或像侧面于光轴处的曲率半径为负表示该透镜的物侧面或像侧面朝向像面凸设。
为校正该光学系统100的像差以提高该光学系统100的成像品质，在第一透镜110、第二透镜120、第三透镜130及第四透镜140的多个物侧面中，以及在第一透镜110、第二透镜120、第三透镜130及第四透镜140的多个像侧面中，至少有一个面为非球面，例如，第一透镜110的物侧面S5可以为非球面，第二透镜120的物侧面S7也可以为非球面。需要注意的是，以上表面为非球面可以是透镜的整个表面为非球面，也可以是透镜的表面的部分为非球面，例如，第四透镜140于近光轴处的部分为非球面。
考虑到第一透镜110、第二透镜120、第三透镜130以及第四透镜140可以部分或全部采用玻璃材质制成，为节约该光学系统100的成本，在本申请实施例中，第一透镜110、第二透镜120、第三透镜130以及第四透镜140均采用塑料材质制成。
被拍摄的物体所发射或者反射的光束由物侧依次穿过光学系统100的第一透镜110、第二透镜120、第三透镜130、第四透镜140、调焦组件后到达光学系统100的成像面S18，并在光学系统100的成像面S18成像，为保证被拍摄物体在光学系统100的成像面S18的成像清晰度，光学系统100还可以包括红外滤光片170，红外滤光片170可以设置在调焦组件的像侧面与光学系统100的成像面S18之间，其中，红外滤光片170包括靠近物侧的第一表面S16以及靠近像侧的第二表面S17。通过红外滤光片170的设置，光束经调焦组件后穿过红外滤光片170能够有效地对光束中的波段进行过滤，暗光下也可以让红外光通过，滤除可见光，从而成像系统可适用于日间或光束较暗的环境中，实现暗光下的高质量的清晰成像，进而保证了被拍摄物体在成像面S18上的成像清晰度。
如图1所示，被拍摄的物体所发射或者反射的光束由物侧依次穿过光学系统100的第一透镜110、第二透镜120、第三透镜130、第四透镜140、调焦组件后到达光学系统100的成像面S18，并在光学系统100的成像面S18成像，当该光学系统100用于电子设备时，为避免光学系统100增加电子设备的机身厚度，光学系统100还可以包括棱镜180，棱镜180设置于光学系统100的物面与第一透镜110的物侧面S5之间，棱镜180适用于改变被拍摄物体所发射或反射的光束的传播路径，例如该棱镜180可以但不仅限于是三棱镜180或四棱镜180。该设计中，通过棱镜180的设计，使得该光学系统100适用于潜望式镜头，在不增加镜头的厚度的同时够实现在不同的拍摄物距下的对焦功能。在本申请实施例中，棱镜180为直角三棱镜180，该直角三棱镜180包括首尾依次连接的入光面、反光面和出光面，其中，直角三棱镜180的入光面用于供光线穿入直角三棱镜180，直角三棱镜180的反光面用于对穿过入光面的光线进行反射，直角三棱镜180的出光面用于供光线穿出直角三棱镜180。
根据上述各实施例的描述，以下提出更为具体的实施例及附图予以说明。
实施例一
请参照图2至图7所示，光学系统100包括沿光轴从物侧至像侧依次设置的棱镜180(图中未示出)、第一透镜110、第二透镜120、第三透镜130、第四透镜140、调焦组件、红外滤光片170、以及成像面S18。
第一透镜110具有正屈折力，第一透镜110的物侧面S5于近光轴处为凸面，第一透镜110的像侧面S6于近光轴处为凸面，第一透镜110的物侧面S5于圆周处为凸面，第一透镜110的像侧面S6于圆周处为凹面。
第二透镜120具有负屈折力，第二透镜120的物侧面S7于近光轴处为凸面，第二透镜120的像侧面S8于近光轴处为凹面，第二透镜120的物侧面S7于圆周处为凹面，第二透镜120的像侧面S8于近光轴处为凸面。
第三透镜130具有正屈折力，第三透镜130的物侧面S9于近光轴处为凹面，第三透镜130的像侧面S10于近光轴处为凸面，第三透镜130的物侧面S9于圆周处为凹面，第三透镜130的像侧面S10于圆周处为凹面。
第四透镜140具有负屈折力，第四透镜140的物侧面S11于近光轴处为凹面，第四透镜140的像侧面S12于近光轴处为凹面，第四透镜140的物侧面S11于圆周处为凹面，第四透镜140的像侧面S12于圆周处为凸面。
第一透镜110的物侧面S5、第一透镜110的像侧面S6、第二透镜120的物侧面S7、第二透镜120的像侧面S8、第三透镜130的物侧面S9、第三透镜130的像侧面S10、第四透镜140的物侧面S11以及第四透镜140的像侧面S12均为非球面。
实施例一中，各透镜的焦距的参考波长为555.0000nm，阿贝数和折射率的参考波长均为587.6000nm。光学系统100的相关参数如表1所示，其中，曲率半径为相应物侧面或像侧面于近光轴处的曲率半径。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上的距离，f表示该光学系统100的有效焦距，TTL为第一透镜110的物侧面S5至光学系统100的成像面S18于光轴上的距离，即光学系统100总长，FNO为光学系统100的光圈的数量，需要注意的是，焦距、曲率半径以及厚度均以毫米为单位。
表1
如表1所示，调焦组件在不通电状态下，光学系统100的有效焦距fy可以为11.470mm，此时，光学系统100的物面与第一透镜110的物侧面S5之间的距离为无限，光学系统100处于远焦模式，同时，调焦层150的物侧面于近光轴处的曲率半径为无限，调焦层150的有效焦距为无限，光学系统100的光圈的数量FNOy为3.408。
调焦组件在通电状态下，光学系统100的有效焦距f可以为10.704mm，此时，光学系统100的物面与第一透镜110的物侧面S5之间的距离为300mm，光学系统100处于中焦状态，同时，调焦层150的物侧面于近光轴处的曲率半径为8.256mm，调焦层150的有效焦距为123.370mm，光学系统100的光圈的数量FNO为3.327。
调焦组件在通电状态下，光学系统100的有效焦距f可以为9.517mm，此时，光学系统100的物面与第一透镜110的物侧面S5之间的距离为100mm，光学系统100处于近焦状态，同时，调焦层150的物侧面于近光轴处的曲率半径为23.680mm，调焦层150的有效焦距为40.012mm，光学系统100的光圈的数量FNO为3.173。
在本申请实施例一中，光学系统100满足表2的关系式。
表2
| Rj/ety | 28.498 | fy/f1 | 2.416 |
| fy/TTL | 1.017 | ct3/ct4 | 2.975 |
| IMgH/FNOy(单位：mm) | 0.692 | sd41/sd32 | 0.996 |
| fy/f2 | -2.178 | ct2/sag22 | 3.205 |
光学系统100的透镜的表面是非球面，非球面表面的非球面公式为：
其中，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，A4、A6、A8、A10、A12、A14、A18、A20分别表示4阶、6阶、8阶、10阶、12阶、14阶、16阶、18阶、20阶对应阶次的非球面系数。本申请实施例一中，各透镜非球面的表面所对应的圆锥常数K和非球面系数如表3所示。
表3
| 序号 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 |
| K | 4.685E-02 | 1.100E+00 | -2.305E+01 | -8.679E-01 | 3.661E+01 | -2.404E+01 | 1.486E+01 | 6.791E+01 |
| A4 | -3.533E-04 | -8.241E-03 | 6.632E-03 | 2.283E-02 | -2.727E-02 | 2.032E-02 | 8.223E-02 | 6.709E-02 |
| A6 | -2.805E-04 | 7.475E-04 | 4.540E-03 | 1.856E-02 | 1.962E-02 | -6.861E-03 | -1.009E-02 | -1.966E-02 |
| A8 | -6.977E-05 | -9.101E-04 | -1.624E-03 | -2.637E-03 | -6.039E-03 | -6.430E-03 | -9.859E-03 | 1.430E-02 |
| A10 | 2.587E-05 | 5.388E-04 | -3.781E-04 | 1.057E-03 | 1.898E-03 | 4.099E-03 | 9.572E-03 | -1.065E-02 |
| A12 | -1.379E-05 | -2.273E-04 | 4.882E-04 | -3.609E-04 | 7.297E-04 | 9.849E-04 | 2.342E-03 | 7.724E-03 |
| A14 | 1.688E-06 | 7.841E-05 | -9.939E-05 | 1.477E-03 | -4.113E-05 | 1.217E-04 | -1.540E-03 | -3.964E-03 |
| A16 | 0.000E+00 | -1.055E-05 | 0.000E+00 | -9.569E-04 | -8.041E-04 | -6.828E-04 | -2.356E-04 | 1.697E-03 |
| A18 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | -2.918E-05 | 0.000E+00 | -6.076E-04 |
| A20 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 1.118E-04 |
图3体现了该实施例中的光学系统100处于远焦模式时的纵向球差曲线图、像散曲线图和畸变曲线图，图5体现了该实施例中的光学系统100处于中焦模式时的纵向球差曲线图、像散曲线图和畸变曲线图，图7体现了该实施例中的光学系统100处于近焦模式时的纵向球差曲线图、像散曲线图和畸变曲线图。图3、图5以及图7中的像散图和畸变图的参考波长为555.0000nm。图3、图5以及图7均包括光学系统100的纵向球差曲线图(LongitudinalSpherical Aberration)，纵向球差曲线表示不同波长的光线经由镜头后的汇聚焦点偏离，其中，纵向球差曲线图的纵坐标表示归一化的由光瞳中心至光瞳边缘的光瞳坐标(Normalized Pupil Coordinator)，横坐标表示焦点偏移，即成像面S18到光线与光轴交点的距离(单位为mm)。由各纵向球差曲线图可知，在远焦模式、中焦模式及近焦模式三种拍摄模式下，第一实施例中的各波长光线的汇聚焦点偏离程度趋于一致，成像画面中的弥散斑或色晕得到有效抑制。图3、图5以及图7分别还包括光学系统100的像散曲线图(AstigmaticField Curves)，其中，横坐标表示焦点偏移，纵坐标表示像高，单位为mm，且像散曲线图中的S曲线代表555.0000nm下的弧矢场曲，T曲线代表555.0000nm下的子午场曲。由图中可知，在远焦模式、中焦模式及近焦模式三种拍摄模式下，系统的场曲较小，各视场的场曲和像散均得到了良好的校正，视场中心和边缘均拥有清晰的成像。图3、图5以及图7分别还包括光学系统100的畸变曲线图(Distortion)，畸变曲线图表示不同视场角对应的畸变大小值，其中，横坐标表示畸变值，单位为％，纵坐标表示像高，单位为mm。由图中可知，在远焦模式、中焦模式及近焦模式三种拍摄模式下，由主光束引起的图像变形较小，系统的对焦性能优良。
实施例二
请参照图8至图11所示，光学系统100包括沿光轴从物侧至像侧依次设置的棱镜180(图中未示出)、第一透镜110、第二透镜120、第三透镜130、第四透镜140、调焦组件、红外滤光片170、以及成像面S18。
第一透镜110具有正屈折力，第一透镜110的物侧面S5于近光轴处为凸面，第一透镜110的像侧面S6于近光轴处为凸面，第一透镜110的物侧面S5于圆周处为凹面，第一透镜110的像侧面S6于圆周处为凸面。
第二透镜120具有负屈折力，第二透镜120的物侧面S7于近光轴处为凸面，第二透镜120的像侧面S8于近光轴处为凹面，第二透镜120的物侧面S7于圆周处为凸面，第二透镜120的像侧面S8于近光轴处为凹面。
第三透镜130具有正屈折力，第三透镜130的物侧面S9于近光轴处为凹面，第三透镜130的像侧面S10于近光轴处为凸面，第三透镜130的物侧面S9于圆周处为凸面，第三透镜130的像侧面S10于圆周处为凹面。
第四透镜140具有负屈折力，第四透镜140的物侧面S11于近光轴处为凹面，第四透镜140的像侧面S12于近光轴处为凸面，第四透镜140的物侧面S11于圆周处为凹面，第四透镜140的像侧面S12于圆周处为凸面。
第一透镜110的物侧面S5、第一透镜110的像侧面S6、第二透镜120的物侧面S7、第二透镜120的像侧面S8、第三透镜130的物侧面S9、第三透镜130的像侧面S10、第四透镜140的物侧面S11以及第四透镜140的像侧面S12均为非球面。
实施例二中，光学系统100的相关参数定义与实施例一相同，此处不再赘述，光学系统100的相关参数如表4所示。
表4
在本申请实施例二中，光学系统100满足表5的关系式。
表5
| Rj/ety | 83.624 | fy/f1 | 2.600 |
| fy/TTL | 1.016 | ct3/ct4 | 0.694 |
| IMgH/FNOy(单位：mm) | 0.862 | sd41/sd32 | 0.996 |
| fy/f2 | -2.554 | ct2/sag22 | 1.020 |
表6
图9体现了该实施例中的光学系统100处于远焦模式时的纵向球差曲线图、像散曲线图和畸变曲线图，图10体现了该实施例中的光学系统100处于中焦模式时的纵向球差曲线图、像散曲线图和畸变曲线图，图11体现了该实施例中的光学系统100处于近焦模式时的纵向球差曲线图、像散曲线图和畸变曲线图。图9、图10以及图11中的像散图和畸变图的参考波长为555.0000nm。由图9、图10以及图11可知，在远焦模式、中焦模式及近焦模式三种拍摄模式下，光学系统100的纵向球差、场曲和畸变均得到良好的控制，因此光学系统100拥有良好的对焦性能。
实施例三
请参照图12至图15所示，光学系统100包括沿光轴从物侧至像侧依次设置的第一透镜110、第二透镜120、第三透镜130、第四透镜140、调焦组件、红外滤光片170、以及成像面S18。
第一透镜110具有正屈折力，第一透镜110的物侧面S5于近光轴处为凸面，第一透镜110的像侧面S6于近光轴处为凸面，第一透镜110的物侧面S5于圆周处为凸面，第一透镜110的像侧面S6于圆周处为凹面。
第二透镜120具有负屈折力，第二透镜120的物侧面S7于近光轴处为凸面，第二透镜120的像侧面S8于近光轴处为凹面，第二透镜120的物侧面S7于圆周处为凹面，第二透镜120的像侧面S8于近光轴处为凹面。
第三透镜130具有正屈折力，第三透镜130的物侧面S9于近光轴处为凸面，第三透镜130的像侧面S10于近光轴处为凸面，第三透镜130的物侧面S9于圆周处为凸面，第三透镜130的像侧面S10于圆周处为凹面。
第四透镜140具有正屈折力，第四透镜140的物侧面S11于近光轴处为凹面，第四透镜140的像侧面S12于近光轴处为凸面，第四透镜140的物侧面S11于圆周处为凸面，第四透镜140的像侧面S12于圆周处为凸面。
第一透镜110的物侧面S5、第一透镜110的像侧面S6、第二透镜120的物侧面S7、第二透镜120的像侧面S8、第三透镜130的物侧面S9、第三透镜130的像侧面S10、第四透镜140的物侧面S11以及第四透镜140的像侧面S12均为非球面。
实施例三中，光学系统100的相关参数定义与实施例一相同，此处不再赘述，光学系统100的相关参数如表7所示。
表7
在本申请实施例三中，光学系统100满足表8的关系式。
表8
| Rj/ety | 33.094 | fy/f1 | 2.536 |
| fy/TTL | 1.018 | ct3/ct4 | 2.405 |
| IMgH/FNOy(单位：mm) | 0.739 | sd41/sd32 | 1.010 |
| fy/f2 | -3.383 | ct2/sag22 | 1.277 |
表9
| 序号 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 |
| K | -1.738E-01 | 6.888E+00 | -8.717E+00 | -7.768E-01 | -9.800E+01 | -7.653E+01 | -5.556E+01 | -2.169E+01 |
| A4 | 3.082E-04 | -6.646E-03 | 7.204E-03 | 1.447E-02 | -4.298E-02 | 1.673E-02 | 7.877E-02 | 4.874E-02 |
| A6 | 1.034E-04 | 1.205E-03 | 5.319E-03 | 1.262E-03 | 3.280E-03 | -9.251E-03 | -1.704E-02 | -1.528E-02 |
| A8 | -1.986E-05 | -6.838E-04 | -2.177E-03 | -7.473E-03 | -7.455E-03 | -9.236E-03 | -1.125E-02 | 1.136E-02 |
| A10 | 3.536E-05 | 5.248E-04 | -5.169E-04 | 6.164E-04 | 2.228E-03 | 3.266E-03 | 6.164E-03 | -1.110E-02 |
| A12 | -1.065E-05 | -2.657E-04 | 5.086E-04 | -3.060E-04 | 1.098E-04 | 4.365E-04 | 8.311E-04 | 7.895E-03 |
| A14 | 4.425E-07 | 6.576E-05 | -8.937E-05 | 1.519E-03 | -2.920E-04 | -1.719E-04 | -1.489E-03 | -3.866E-03 |
| A16 | 0.000E+00 | -6.321E-06 | 0.000E+00 | -5.643E-04 | 6.975E-05 | -6.681E-04 | 1.101E-04 | 1.715E-03 |
| A18 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 1.613E-04 | 0.000E+00 | -6.124E-04 |
| A20 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 1.038E-04 |
图13体现了该实施例中的光学系统100处于远焦模式时的纵向球差曲线图、像散曲线图和畸变曲线图，图14体现了该实施例中的光学系统100处于中焦模式时的纵向球差曲线图、像散曲线图和畸变曲线图，图15体现了该实施例中的光学系统100处于近焦模式时的纵向球差曲线图、像散曲线图和畸变曲线图。图13、图14以及图15的像散图和畸变图的参考波长为555.0000nm。由图13、图14以及图15可知，在远焦模式、中焦模式及近焦模式三种拍摄模式下，光学系统100的纵向球差、场曲和畸变均得到良好的控制，因此光学系统100拥有良好的对焦性能。
实施例四
请参照图16至图19所示，光学系统100包括沿光轴从物侧至像侧依次设置的第一透镜110、第二透镜120、第三透镜130、第四透镜140、调焦组件、红外滤光片170、以及成像面S18。
第一透镜110具有正屈折力，第一透镜110的物侧面S5于近光轴处为凸面，第一透镜110的像侧面S6于近光轴处为凹面，第一透镜110的物侧面S5于圆周处为凸面，第一透镜110的像侧面S6于圆周处为凹面。
第二透镜120具有负屈折力，第二透镜120的物侧面S7于近光轴处为凸面，第二透镜120的像侧面S8于近光轴处为凹面，第二透镜120的物侧面S7于圆周处为凹面，第二透镜120的像侧面S8于近光轴处为凹面。
第三透镜130具有负屈折力，第三透镜130的物侧面S9于近光轴处为凹面，第三透镜130的像侧面S10于近光轴处为凸面，第三透镜130的物侧面S9于圆周处为凸面，第三透镜130的像侧面S10于圆周处为凸面。
第四透镜140具有正屈折力，第四透镜140的物侧面S11于近光轴处为凸面，第四透镜140的像侧面S12于近光轴处为凸面，第四透镜140的物侧面S11于圆周处为凹面，第四透镜140的像侧面S12于圆周处为凸面。
第一透镜110的物侧面S5、第一透镜110的像侧面S6、第二透镜120的物侧面S7、第二透镜120的像侧面S8、第三透镜130的物侧面S9、第三透镜130的像侧面S10、第四透镜140的物侧面S11以及第四透镜140的像侧面S12均为非球面。
实施例四中，光学系统100的相关参数定义与实施例一相同，此处不再赘述，光学系统100的相关参数如表10所示。
表10
在本申请实施例四中，光学系统100满足表11的关系式。
表11
| Rj/ety | 34.240 | fy/f1 | 2.278 |
| fy/TTL | 1.001 | ct3/ct4 | 2.405 |
| IMgH/FNOy(单位：mm) | 0.701 | sd41/sd32 | 1.007 |
| fy/f2 | -2.074 | ct2/sag22 | 1.414 |
表12
| 序号 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 |
| K | -2.239E-02 | -9.800E+01 | -2.911E+00 | -2.672E-01 | 9.605E+00 | -1.840E+01 | -2.184E+01 | -9.800E+01 |
| A4 | 1.302E-03 | 5.417E-03 | -1.042E-03 | -3.390E-03 | -5.281E-02 | 2.432E-02 | 7.919E-02 | 5.154E-02 |
| A6 | 2.515E-04 | -4.544E-04 | 4.655E-03 | 8.185E-03 | 3.998E-03 | -1.118E-02 | -1.618E-02 | -1.406E-02 |
| A8 | -1.860E-06 | -1.186E-03 | -1.811E-03 | -4.472E-03 | -8.029E-03 | -9.749E-03 | -1.124E-02 | 1.102E-02 |
| A10 | 2.559E-05 | 5.391E-04 | -6.628E-04 | -3.019E-04 | 6.238E-04 | 4.822E-03 | 5.293E-03 | -1.093E-02 |
| A12 | -7.077E-06 | -2.478E-04 | 4.100E-04 | -8.543E-04 | 2.661E-04 | 9.529E-04 | 1.687E-03 | 7.580E-03 |
| A14 | -8.273E-06 | 6.149E-05 | -2.317E-05 | 1.954E-03 | 8.051E-04 | -4.420E-06 | -8.650E-04 | -3.971E-03 |
| A16 | 0.000E+00 | -6.320E-06 | 0.000E+00 | -3.974E-04 | -6.817E-04 | -5.474E-04 | 4.769E-05 | 1.811E-03 |
| A18 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 1.459E-04 | 0.000E+00 | -5.446E-04 |
| A20 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 6.879E-05 |
图17体现了该实施例中的光学系统100处于远焦模式时的纵向球差曲线图、像散曲线图和畸变曲线图，图18体现了该实施例中的光学系统100处于中焦模式时的纵向球差曲线图、像散曲线图和畸变曲线图，图19体现了该实施例中的光学系统100处于近焦模式时的纵向球差曲线图、像散曲线图和畸变曲线图。图17、图18以及图19中的像散图和畸变图的参考波长为555.0000nm。由图17、图18以及图19可知，在远焦模式、中焦模式及近焦模式三种拍摄模式下，光学系统100的纵向球差、场曲和畸变均得到良好的控制，因此光学系统100拥有良好的对焦性能。
实施例五
请参照图20至图23所示，光学系统100包括沿光轴从物侧至像侧依次设置的第一透镜110、第二透镜120、第三透镜130、第四透镜140、调焦组件、红外滤光片170、以及成像面S18。
第一透镜110具有正屈折力，第一透镜110的物侧面S5于近光轴处为凸面，第一透镜110的像侧面S6于近光轴处为凸面，第一透镜110的物侧面S5于圆周处为凸面，第一透镜110的像侧面S6于圆周处为凸面。
第二透镜120具有负屈折力，第二透镜120的物侧面S7于近光轴处为凸面，第二透镜120的像侧面S8于近光轴处为凹面，第二透镜120的物侧面S7于圆周处为凸面，第二透镜120的像侧面S8于近光轴处为凹面。
第三透镜130具有正屈折力，第三透镜130的物侧面S9于近光轴处为凹面，第三透镜130的像侧面S10于近光轴处为凸面，第三透镜130的物侧面S9于圆周处为凹面，第三透镜130的像侧面S10于圆周处为凸面。
第四透镜140具有负屈折力，第四透镜140的物侧面S11于近光轴处为凹面，第四透镜140的像侧面S12于近光轴处为凹面，第四透镜140的物侧面S11于圆周处为凹面，第四透镜140的像侧面S12于圆周处为凸面。
第一透镜110的物侧面S5、第一透镜110的像侧面S6、第二透镜120的物侧面S7、第二透镜120的像侧面S8、第三透镜130的物侧面S9、第三透镜130的像侧面S10、第四透镜140的物侧面S11以及第四透镜140的像侧面S12均为非球面。
实施例五中，光学系统100的相关参数定义与实施例一相同，此处不再赘述，光学系统100的相关参数如表13所示。
表13
在本申请实施例五中，光学系统100满足表14的关系式。
表14
| Rj/ety | 25.801 | fy/f1 | 3.006 |
| fy/TTL | 1.147 | ct3/ct4 | 2.449 |
| IMgH/FNOy(单位：mm) | 0.672 | sd41/sd32 | 0.997 |
| fy/f2 | -2.698 | ct2/sag22 | 2.110 |
表15
| 序号 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 |
| K | -4.536E-02 | 1.903E+01 | -2.235E+01 | -3.932E-01 | 2.397E+01 | -1.021E+01 | 1.156E+01 | 6.939E+01 |
| A4 | 5.468E-04 | -5.138E-03 | 5.291E-03 | 1.032E-02 | -3.330E-02 | 3.020E-02 | 8.246E-02 | 6.973E-02 |
| A6 | 1.353E-04 | 1.752E-03 | 3.688E-03 | 4.660E-03 | 1.310E-02 | -6.413E-04 | -1.865E-02 | -3.072E-02 |
| A8 | 9.729E-05 | -7.896E-04 | -1.879E-03 | -4.503E-03 | -5.914E-03 | -6.450E-03 | -1.710E-02 | 1.355E-02 |
| A10 | 5.614E-05 | 5.063E-04 | -4.918E-04 | 1.245E-03 | 1.969E-03 | 1.476E-03 | 7.343E-03 | -1.028E-02 |
| A12 | -9.807E-06 | -2.541E-04 | 4.311E-04 | -6.087E-04 | 3.396E-04 | -2.179E-04 | 9.490E-04 | 8.174E-03 |
| A14 | 3.563E-06 | 7.128E-05 | -9.241E-05 | 1.280E-03 | 5.994E-04 | 7.274E-04 | -1.645E-03 | -3.767E-03 |
| A16 | 0.000E+00 | -8.150E-06 | 0.000E+00 | -5.676E-04 | -9.669E-04 | 2.913E-05 | 1.219E-03 | 1.571E-03 |
| A18 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 1.667E-04 | 0.000E+00 | -7.251E-04 |
| A20 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 1.789E-04 |
图21体现了该实施例中的光学系统100处于远焦模式时的纵向球差曲线图、像散曲线图和畸变曲线图，图22体现了该实施例中的光学系统100处于中焦模式时的纵向球差曲线图、像散曲线图和畸变曲线图，图23体现了该实施例中的光学系统100处于近焦模式时的纵向球差曲线图、像散曲线图和畸变曲线图。图21、图22以及图23中的像散图和畸变图的参考波长为555.0000nm。由图21、图22以及图23可知，在远焦模式、中焦模式及近焦模式三种拍摄模式下，光学系统100的纵向球差、场曲和畸变均得到良好的控制，因此光学系统100拥有良好的对焦性能。
实施例六
请参照图24至图27所示，光学系统100包括沿光轴从物侧至像侧依次设置的第一透镜110、第二透镜120、第三透镜130、第四透镜140、调焦组件、红外滤光片170、以及成像面S18。
第一透镜110具有正屈折力，第一透镜110的物侧面S5于近光轴处为凸面，第一透镜110的像侧面S6于近光轴处为凸面，第一透镜110的物侧面S5于圆周处为凸面，第一透镜110的像侧面S6于圆周处为凸面。
第二透镜120具有负屈折力，第二透镜120的物侧面S7于近光轴处为凹面，第二透镜120的像侧面S8于近光轴处为凹面，第二透镜120的物侧面S7于圆周处为凸面，第二透镜120的像侧面S8于近光轴处为凹面。
第三透镜130具有正屈折力，第三透镜130的物侧面S9于近光轴处为凹面，第三透镜130的像侧面S10于近光轴处为凸面，第三透镜130的物侧面S9于圆周处为凸面，第三透镜130的像侧面S10于圆周处为凹面。
第四透镜140具有负屈折力，第四透镜140的物侧面S11于近光轴处为凹面，第四透镜140的像侧面S12于近光轴处为凹面，第四透镜140的物侧面S11于圆周处为凹面，第四透镜140的像侧面S12于圆周处为凸面。
第一透镜110的物侧面S5、第一透镜110的像侧面S6、第二透镜120的物侧面S7、第二透镜120的像侧面S8、第三透镜130的物侧面S9、第三透镜130的像侧面S10、第四透镜140的物侧面S11以及第四透镜140的像侧面S12均为非球面。
实施例六中，光学系统100的相关参数定义与实施例一相同，此处不再赘述，光学系统100的相关参数如表16所示。
表16
在本申请实施例六中，光学系统100满足表17的关系式。
表17
表18
| 序号 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 |
| K | -3.906E-01 | -5.070E-02 | -9.800E+01 | 2.264E-01 | 1.476E+01 | -1.356E+01 | -9.800E+01 | -9.800E+01 |
| A4 | 1.729E-03 | -5.000E-03 | -2.197E-03 | 6.824E-03 | -3.297E-02 | 2.892E-02 | 7.222E-02 | 6.682E-02 |
| A6 | 4.965E-04 | 1.752E-03 | 1.034E-03 | 4.894E-03 | 1.061E-02 | -6.924E-03 | 1.702E-04 | -1.905E-02 |
| A8 | 1.261E-04 | -7.286E-04 | -2.608E-03 | -7.418E-03 | -8.138E-03 | -6.231E-03 | -1.054E-02 | 1.266E-02 |
| A10 | 2.904E-05 | 5.164E-04 | -2.226E-04 | -2.236E-04 | 7.722E-04 | 3.478E-03 | 3.024E-03 | -1.054E-02 |
| A12 | -1.994E-05 | -2.647E-04 | 5.578E-04 | -1.171E-03 | -4.439E-04 | -1.023E-03 | 7.394E-04 | 7.303E-03 |
| A14 | 1.831E-06 | 6.488E-05 | -1.113E-04 | 9.872E-04 | -2.833E-04 | -1.476E-04 | -6.832E-04 | -4.058E-03 |
| A16 | 0.000E+00 | -6.107E-06 | 0.000E+00 | -3.335E-04 | 4.676E-05 | 1.246E-04 | 2.053E-04 | 1.831E-03 |
| A18 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | -2.986E-05 | 0.000E+00 | -5.169E-04 |
| A20 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 6.345E-05 |
图25体现了该实施例中的光学系统100处于远焦模式时的纵向球差曲线图、像散曲线图和畸变曲线图，图26体现了该实施例中的光学系统100处于中焦模式时的纵向球差曲线图、像散曲线图和畸变曲线图，图27体现了该实施例中的光学系统100处于近焦模式时的纵向球差曲线图、像散曲线图和畸变曲线图。图25、图26以及图27中的像散图和畸变图的参考波长为555.0000nm。由图25、图26以及图27可知，在远焦模式、中焦模式及近焦模式三种拍摄模式下，光学系统100的纵向球差、场曲和畸变均得到良好的控制，因此光学系统100拥有良好的对焦性能。
实施例七
请参照图28至图31所示，光学系统100包括沿光轴从物侧至像侧依次设置的第一透镜110、第二透镜120、第三透镜130、第四透镜140、调焦组件、红外滤光片170、以及成像面S18。
第一透镜110具有正屈折力，第一透镜110的物侧面S5于近光轴处为凸面，第一透镜110的像侧面S6于近光轴处为凸面，第一透镜110的物侧面S5于圆周处为凸面，第一透镜110的像侧面S6于圆周处为凹面。
第二透镜120具有负屈折力，第二透镜120的物侧面S7于近光轴处为凸面，第二透镜120的像侧面S8于近光轴处为凹面，第二透镜120的物侧面S7于圆周处为凸面，第二透镜120的像侧面S8于近光轴处为凹面。
第三透镜130具有正屈折力，第三透镜130的物侧面S9于近光轴处为凸面，第三透镜130的像侧面S10于近光轴处为凹面，第三透镜130的物侧面S9于圆周处为凸面，第三透镜130的像侧面S10于圆周处为凹面。
第四透镜140具有正屈折力，第四透镜140的物侧面S11于近光轴处为凸面，第四透镜140的像侧面S12于近光轴处为凹面，第四透镜140的物侧面S11于圆周处为凹面，第四透镜140的像侧面S12于圆周处为凸面。
第一透镜110的物侧面S5、第一透镜110的像侧面S6、第二透镜120的物侧面S7、第二透镜120的像侧面S8、第三透镜130的物侧面S9、第三透镜130的像侧面S10、第四透镜140的物侧面S11以及第四透镜140的像侧面S12均为非球面。
实施例七中，光学系统100的相关参数定义与实施例一相同，此处不再赘述，光学系统100的相关参数如表19所示。
表19
在本申请实施例七中，光学系统100满足表20的关系式。
表20
| Rj/ety | 31.540 | fy/f1 | 2.329 |
| fy/TTL | 1.033 | ct3/ct4 | 2.405 |
| IMgH/FNOy(mm) | 0.697 | sd41/sd32 | 1.034 |
| fy/f2 | -3.102 | ct2/sag22 | 1.574 |
表21
| 序号 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 |
| K | -1.214E-01 | 9.940E+00 | -7.932E+00 | -2.145E-01 | 1.751E+01 | -9.800E+01 | 3.726E+01 | 6.609E+01 |
| A4 | 7.149E-04 | -3.809E-03 | 2.998E-03 | 5.798E-02 | -2.107E-02 | -1.999E-03 | 4.804E-02 | 3.241E-02 |
| A6 | 4.598E-04 | 1.609E-03 | 4.898E-03 | 1.248E-02 | 6.219E-03 | -6.069E-03 | -1.602E-02 | -1.167E-02 |
| A8 | 1.728E-04 | -8.144E-04 | -2.441E-03 | -3.480E-03 | -5.224E-03 | -9.017E-03 | -6.903E-03 | 8.080E-03 |
| A10 | 3.685E-05 | 4.971E-04 | -4.159E-04 | 2.470E-03 | 2.216E-03 | 3.445E-03 | 2.104E-03 | -9.491E-03 |
| A12 | -2.573E-05 | -2.638E-04 | 3.179E-04 | -8.164E-04 | -1.924E-04 | -1.087E-03 | -7.790E-05 | 7.631E-03 |
| A14 | 8.326E-07 | 6.474E-05 | -3.544E-05 | 6.671E-04 | -2.421E-04 | -3.799E-04 | -6.667E-04 | -4.208E-03 |
| A16 | 0.000E+00 | -6.159E-06 | 0.000E+00 | 2.505E-04 | 1.014E-04 | 6.537E-05 | 2.920E-04 | 1.765E-03 |
| A18 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 8.772E-05 | 0.000E+00 | -5.150E-04 |
| A20 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 7.268E-05 |
图29体现了该实施例中的光学系统100处于远焦模式时的纵向球差曲线图、像散曲线图和畸变曲线图，图30体现了该实施例中的光学系统100处于中焦模式时的纵向球差曲线图、像散曲线图和畸变曲线图，图31体现了该实施例中的光学系统100处于近焦模式时的纵向球差曲线图、像散曲线图和畸变曲线图。图29、图30以及图31中的像散图和畸变图的参考波长为555.0000nm。由图29、图30以及图31可知，在远焦模式、中焦模式及近焦模式三种拍摄模式下，光学系统100的纵向球差、场曲和畸变均得到良好的控制，因此光学系统100拥有良好的对焦性能。
实施例八
请参照图32至图35所示，光学系统100包括沿光轴从物侧至像侧依次设置的第一透镜110、第二透镜120、第三透镜130、第四透镜140、调焦组件、红外滤光片170、以及成像面S18。
第一透镜110具有正屈折力，第一透镜110的物侧面S5于近光轴处为凸面，第一透镜110的像侧面S6于近光轴处为凸面，第一透镜110的物侧面S5于圆周处为凸面，第一透镜110的像侧面S6于圆周处为凸面。
第二透镜120具有负屈折力，第二透镜120的物侧面S7于近光轴处为凸面，第二透镜120的像侧面S8于近光轴处为凹面，第二透镜120的物侧面S7于圆周处为凸面，第二透镜120的像侧面S8于近光轴处为凹面。
第三透镜130具有正屈折力，第三透镜130的物侧面S9于近光轴处为凸面，第三透镜130的像侧面S10于近光轴处为凸面，第三透镜130的物侧面S9于圆周处为凹面，第三透镜130的像侧面S10于圆周处为凸面。
第四透镜140具有负屈折力，第四透镜140的物侧面S11于近光轴处为凸面，第四透镜140的像侧面S12于近光轴处为凹面，第四透镜140的物侧面S11于圆周处为凹面，第四透镜140的像侧面S12于圆周处为凸面。
第一透镜110的物侧面S5、第一透镜110的像侧面S6、第二透镜120的物侧面S7、第二透镜120的像侧面S8、第三透镜130的物侧面S9、第三透镜130的像侧面S10、第四透镜140的物侧面S11以及第四透镜140的像侧面S12均为非球面。
实施例八中，光学系统100的相关参数定义与实施例一相同，此处不再赘述，光学系统100的相关参数如表22所示。
表22
在本申请实施例八中，光学系统100满足表23的关系式。
表23
| Rj/ety | 30.282 | fy/f1 | 2.225 |
| fy/TTL | 1.011 | ct3/ct4 | 2.405 |
| IMgH/FNOy(单位：mm) | 0.732 | sd41/sd32 | 1.000 |
| fy/f2 | -2.252 | ct2/sag22 | 1.603 |
表24
| 序号 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 |
| K | -2.451E-01 | 1.469E+01 | -5.402E+00 | -9.508E-01 | 9.800E+01 | -9.690E+01 | 4.065E+01 | 3.369E+01 |
| A4 | 1.749E-04 | -9.120E-03 | 6.021E-03 | 2.528E-02 | -3.021E-02 | 1.851E-02 | 5.386E-02 | 2.841E-02 |
| A6 | 9.404E-04 | 5.852E-04 | 5.555E-03 | 1.490E-02 | 1.718E-02 | -8.362E-03 | -2.118E-02 | -1.301E-02 |
| A8 | -1.093E-04 | -6.165E-04 | -2.180E-03 | -4.841E-03 | -6.408E-03 | -9.608E-03 | -1.046E-02 | 1.199E-02 |
| A10 | 5.313E-05 | 5.558E-04 | -5.900E-04 | -2.533E-04 | 1.574E-03 | 3.591E-03 | 8.403E-03 | -1.132E-02 |
| A12 | 1.134E-05 | -2.610E-04 | 4.705E-04 | -8.862E-04 | 3.978E-04 | 1.440E-03 | 1.291E-03 | 8.224E-03 |
| A14 | -1.349E-06 | 6.598E-05 | -1.016E-04 | 1.516E-03 | 4.703E-05 | 5.207E-04 | -1.532E-03 | -3.637E-03 |
| A16 | 0.000E+00 | -7.442E-06 | 0.000E+00 | -6.461E-04 | -1.610E-04 | -4.627E-04 | 8.995E-04 | 1.728E-03 |
| A18 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 1.837E-04 | 0.000E+00 | -6.824E-04 |
| A20 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 1.154E-04 |
图33体现了该实施例中的光学系统100处于远焦模式时的纵向球差曲线图、像散曲线图和畸变曲线图，图34体现了该实施例中的光学系统100处于中焦模式时的纵向球差曲线图、像散曲线图和畸变曲线图，图35体现了该实施例中的光学系统100处于近焦模式时的纵向球差曲线图、像散曲线图和畸变曲线图。图33、图34以及图35中的像散图和畸变图的参考波长为555.0000nm。由图33、图34以及图35可知，在远焦模式、中焦模式及近焦模式三种拍摄模式下，光学系统100的纵向球差、场曲和畸变均得到良好的控制，因此光学系统100拥有良好的对焦性能。
本申请第二方面提供了一种摄像模组，该摄像模组包括图像传感器(图中未标出)以及上述光学系统100，图像传感器设于光学系统100的像侧，其中，光学系统100用于接收被拍摄物体所发射的光线并投射至图像传感器上，图像传感器用于将光线的光信号转化成图像信号。具有上述光学系统100的摄像模组，能够实现光学系统100的小型化设计以有效缩小摄像模组的体积。
本申请第三方面提供了一种电子设备，该电子设备包括固定件(图中未标出)以及上述摄像模组，摄像模组设于固定件，其中，固定件用于承载摄像模组，固定件可以直接是电子设备的外壳，也可以是将摄像模组固定在电子设备的外壳上的一个中间连接结构，这里对中间连接结构的具体结构不做赘述，设计人员可根据实际需要进行合理设计。电子设备可以为但不限于智能手机、智能手表、智能眼镜、电子书阅读器、车载摄像设备、监控设备、无人机、医疗设备(如内窥镜)、平板电脑、生物识别设备(如指纹识别设备、瞳孔识别设备、人脸识别设备等)、PDA(Personal Digital Assistant，个人数字助理)等。通过采用上述摄像模组，能够实现光学系统100的小型化设计以有效缩小电子设备的体积。
本实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本申请的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”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申请和简化描述，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，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种光学系统，其特征在于，包括沿光轴从物侧到像侧依次设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜及调焦组件；其中，
所述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为凸面；
所述第二透镜具有负屈折力，所述第二透镜的像侧面于近光轴处为凹面；
所述第三透镜具有屈折力；
所述第四透镜具有屈折力，所述第四透镜的物侧面和所述第四透镜的像侧面均为非球面；具有屈折力的透镜为四片；及
所述调焦组件包括调焦层，且所述调焦层的曲率半径可调；
其中，所述调焦层在近焦模式下于光轴处的曲率半径为Rj，且所述调焦层的物侧面上的最大有效半径处与调焦层像侧面上的最大有效半径处于光轴方向上的距离为ety，所述第一透镜的有效焦距为f1，所述光学系统于远焦模式下的有效焦距为fy，其中，Rj与ety，fy与f1满足条件式：
25.00＜Rj/ety＜85.00；2.00<fy/f1<3.50。
2.如权利要求1所述的光学系统，其特征在于，
所述光学系统于远焦模式下的有效焦距为fy，所述第一透镜的物侧面至所述光学系统的成像面于光轴上的距离为TTL，其中，fy与TTL满足条件式：
fy/TTL>1.00。
3.如权利要求1所述的光学系统，其特征在于，
所述光学系统的最大视场角所对应的像高的一半为IMgH，所述光学系统于远焦模式下的光圈数为FNOy，其中，IMgH与FNOy满足条件式：
IMgH/FNOy>0.65mm。
4.如权利要求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，所述光学系统于远焦模式下的有效焦距为fy，其中，f2与fy满足条件式：
-3.50<fy/f2<-2.00。
5.如权利要求1所述的光学系统，其特征在于，
所述第三透镜于光轴处的中心厚度为ct3，所述第四透镜于光轴处的中心厚度为ct4，其中，ct3与ct4满足条件式：
0.50<ct3/ct4<3.00。
6.如权利要求1所述的光学系统，其特征在于，
所述第四透镜的物侧面的最大有效口径的一半为sd41，所述第三透镜的像侧面的最大有效口径的一半为sd32，其中，sd41与sd32满足条件式：
0.95<sd41/sd32<1.05。
7.如权利要求1所述的光学系统，其特征在于，
所述第二透镜于光轴处的中心厚度为ct2，所述第二透镜的像侧面的最大有效口径处的矢高为sag22，其中，ct2与sag22满足条件式：
1.00<ct2/sag22<3.50。
8.一种摄像模组，其特征在于，包括
图像传感器；及
权利要求1-7中的任一项所述的光学系统，所述图像传感器设于所述光学系统的像侧。
9.一种电子设备，其特征在于，包括固定件及权利要求8所述的摄像模组，所述摄像模组设于所述固定件。
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