CN114326019A

CN114326019A - 光学系统、取像模组及电子设备

Info

Publication number: CN114326019A
Application number: CN202111405313.1A
Authority: CN
Inventors: 徐标; 李明
Original assignee: Jiangxi Jingchao Optical Co Ltd
Current assignee: Jiangxi Jingchao Optical Co Ltd
Priority date: 2021-11-24
Filing date: 2021-11-24
Publication date: 2022-04-12
Anticipated expiration: 2041-11-24
Also published as: CN114326019B

Abstract

本发明涉及一种光学系统、取像模组及电子设备。光学系统沿光轴由物侧至像侧依次包括：具有正屈折力的第一透镜，物侧面于近光轴处为凸面，像侧面于近光轴处为凹面；具有负屈折力的第二透镜，物侧面于近光轴处为凸面，像侧面于近光轴处为凹面；具有正屈折力的第三透镜；具有屈折力的第四透镜；具有屈折力的第五透镜；以及具有屈折力的第六透镜，物侧面于近光轴处为凸面，像侧面于近光轴处为凹面；光学系统满足：5.5mm≤f/FNO≤6.2mm。上述光学系统，能够获得大孔径特性，在弱光环境下也能够具备良好的成像质量。

Description

光学系统、取像模组及电子设备

技术领域

本发明涉及摄像领域，特别是涉及一种光学系统、取像模组及电子设备。

背景技术

随着摄像技术的飞速发展，智能手机、平板电脑、无人机、计算机、电子阅读器等越来越多的电子设备配置有摄像镜头，以实现摄像功能。同时，电子设备中摄像镜头的成像质量决定着电子设备的产品竞争力，因而摄像镜头成像质量的提升成为业界关注的重心之一。其中，摄像镜头在夜景、雨天等弱光环境下的成像质量极大影响用户的拍摄体验。然而，目前的摄像镜头，在弱光环境下的拍摄质量不佳。

发明内容

基于此，有必要针对目前的摄像镜头在弱光环境下的拍摄质量不佳的问题，提供一种光学系统、取像模组及电子设备。

一种光学系统，沿光轴由物侧至像侧依次包括：

具有正屈折力的第一透镜，所述第一透镜的物侧面于近光轴处为凸面，像侧面于近光轴处为凹面；

具有负屈折力的第二透镜，所述第二透镜的物侧面于近光轴处为凸面，像侧面于近光轴处为凹面；

具有正屈折力的第三透镜；

具有屈折力的第四透镜；

具有屈折力的第五透镜；以及

具有屈折力的第六透镜，所述第六透镜的物侧面于近光轴处为凸面，像侧面于近光轴处为凹面；

且所述光学系统满足以下条件式：

5.5mm≤f/FNO≤6.2mm；

其中，f为所述光学系统的有效焦距，FNO为所述光学系统的光圈数。

上述光学系统，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，有利于缩短光学系统的总长，实现小型化设计。第二透镜具有负屈折力，配合第一透镜的正屈折力，有利于矫正光线系统的轴上球差。第一透镜与第二透镜于近光轴处的凸凹面型，有利于光学系统光线的汇聚，并提高系统的光学性能。第三透镜具有正屈折力，配合第一透镜的正屈折力，有利于进一步缩短光学系统的总长，同时有利于分担第一透镜的正屈折力，从而降低光学系统的敏感度。第六透镜于近光轴处的凸凹面型，有利于良好地校正球面彗差、像散，从而有利于光学系统的性能提升。

满足上述条件式时，有利于光学系统获得大孔径的特性，使得光学系统有足够的进光量，从而有利于使得拍摄图像更加清晰，提升成像质量，并有利于使得光学系统在夜景、雨天等弱光环境下也能够具备良好的成像质量；同时还有利于光学系统具有长焦的特性，从而实现凸显被摄物的效果。

具备上述屈折力和面型特征并满足上述条件式，光学系统能够具备大孔径和长焦特性，并能够实现小型化设计。

在其中一个实施例中，所述光学系统满足以下条件式：

1.05≤TTL/f≤1.3；

其中，TTL为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，即所述光学系统的光学总长。满足上述条件式时，有利于缩短光学系统的总长，实现小型化设计，同时有利于限制光学系统的视场角，防止光学系统的视场角过大而引入严重像差，进而使得光学系统能够在小型化设计以及降低大视场所带来的像差之间取得平衡。低于上述条件式的下限时，光学系统的光学总长过短，导致光线偏折空间不足，从而容易导致系统敏感度增大，进而使得像差修正困难；同时还会导致系统的视场角过小，难以满足大范围拍摄的需求。超过上述条件式的上限时，光学系统的光学总长过长，不利于小型化设计的实现，同时，边缘视场的光线难以成像在成像面的有效成像区域上，容易导致成像信息不全。

在其中一个实施例中，所述光学系统满足以下条件式：

1.0≤|R3+R4|/|R3-R4|≤3.2；

其中，R3为所述第二透镜的物侧面于光轴处的曲率半径，R4为所述第二透镜的像侧面于光轴处的曲率半径。满足上述条件式时，能够合理配置第二透镜的物侧面与像侧面的曲率半径，有利于使得第二透镜的面型不会过度弯曲，从而有效降低第二透镜制造成型的敏感度，同时也有利于使得第二透镜的面型不会过于平缓，从而有利于第二透镜平衡系统的高级彗差，提高系统的成像质量。

在其中一个实施例中，所述光学系统满足以下条件式：

0.8≤|f3/f|≤1.1；

其中，f3为所述第三透镜的有效焦距。满足上述条件式时，能够合理配置第三透镜与光学系统的有效焦距的比值，有利于使得第三透镜在光学系统中的屈折力不会过强，从而有利于校正系统的高级球差，使得系统具有良好的成像质量；同时也有利于第三透镜有足够的屈折力来缩短光学系统的总长，从而有利于系统小型化设计的实现。

在其中一个实施例中，所述光学系统满足以下条件式：

0.03≤D56/CT6≤0.1；

其中，D56为所述第五透镜的像侧面至所述第六透镜的物侧面于光轴上的距离，即所述第五透镜与所述第六透镜之间于光轴上的空气间隙，CT6为所述第六透镜于光轴上的厚度，即所述第六透镜的中心厚度。满足上述条件式时，能够合理配置第五透镜、第六透镜之间的空气间隙以及第六透镜的中心厚度的比值，有利于平衡系统产生的高级像差，且有利于工程制作中的场曲调整，进而提高系统的成像质量；同时还有利于降低入射到成像面的主光线角度，从而使得光学系统更容易与感光元件匹配，获得良好的成像质量。低于上述条件式的下限时，第五透镜与第六透镜之间的空气间隔过小，导致光学系统的敏感度增大，不利于光学系统的组装；超过上述条件式的上限时，第五透镜与第六透镜的空气间隔过大，不利于光学系统实现小型化设计。

在其中一个实施例中，所述光学系统满足以下条件式：

1.5≤MAX34/MIN34≤2.3；

其中，MAX34为所述第三透镜的像侧面至所述第四透镜的物侧面于光轴方向上的最大距离，MIN34为所述第三透镜的像侧面至所述第四透镜的物侧面于光轴方向上的最小距离。满足上述条件式时，能够合理配置第三透镜的像侧面至第四透镜的物侧面于光轴方向上的最大距离与最小距离的比值，使得第三透镜的像侧面与第四透镜的物侧面的面型不会过于弯曲，有利于有效抑制局部像散，同时有利于降低系统的整体敏感度，从而有利于工程的制造。

在其中一个实施例中，所述光学系统满足以下条件式：

0.6≤R5/R6≤0.8；

其中，R5为所述第三透镜的物侧面于光轴处的曲率半径，R6为所述第三透镜的像侧面于光轴处的曲率半径。满足上述条件式时，能够合理配置第三透镜的物侧面与像侧面的曲率半径的比值，有利于有效的平衡系统的像差，同时降低系统的敏感度，进而提高系统的光学性能。低于上述条件式的下限时，第三透镜的物侧面面型过于弯曲，导致系统的敏感度增大，不利于工程制造；当超过上述条件式的上限时，第三透镜的物侧面面型过于平缓，难以矫正系统的场曲像差，从而使系统的性能不佳。

在其中一个实施例中，所述光学系统满足以下条件式：

0.2≤|R4/f|≤0.6；

其中，R4为所述第二透镜的像侧面于光轴处的曲率半径。满足上述条件式时，能够合理配置第二透镜的像侧面曲率半径与光学系统的有效焦距的比值，从而抑制第二透镜的像散，并有利于第二透镜有效的平衡第一透镜产生的像散，从而使系统具有良好的成像质量。

在其中一个实施例中，所述光学系统满足以下条件式：

9≤f/(D56+CT6)≤20；

其中，D56为所述第五透镜的像侧面至所述第六透镜的物侧面于光轴上的距离，CT6为所述第六透镜于光轴上的厚度。满足上述条件式时，能够合理配置光学系统的有效焦距、第五透镜与第六透镜之间的空气间隙以及第六透镜的中心厚度之间的关系，有利于避免光学系统的光焦度过于集中在第五透镜和第六透镜所带来的像差及敏感度的增大，同时有利于减弱第五透镜和第六透镜的光线偏折，从而有利于系统的性能提升。

一种取像模组，包括感光元件以及上述任一实施例所述的光学系统，所述感光元件设置于所述光学系统的像侧。在所述取像模组中采用上述光学系统，取像模组能够具备大孔径特性，从而在弱光环境下也能够具备良好的成像质量，另外取像模组还能够实现长焦特性并满足小型化设计的需求。

一种电子设备，包括壳体以及上述的取像模组，所述取像模组设置于所述壳体。在所述电子设备中采用上述取像模组，能够具备大孔径特性，从而在弱光环境下也能够具备良好的成像质量，另外还能够实现长焦特性并满足小型化设计和便携式设计的需求。

附图说明

图1为本申请第一实施例中的光学系统的结构示意图；

图2为本申请第一实施例中的光学系统的纵向球差图、像散图及畸变图；

图3为本申请第二实施例中的光学系统的结构示意图；

图4为本申请第二实施例中的光学系统的纵向球差图、像散图及畸变图；

图5为本申请第三实施例中的光学系统的结构示意图；

图6为本申请第三实施例中的光学系统的纵向球差图、像散图及畸变图；

图7为本申请第四实施例中的光学系统的结构示意图；

图8为本申请第四实施例中的光学系统的纵向球差图、像散图及畸变图；

图9为本申请第五实施例中的光学系统的结构示意图；

图10为本申请第五实施例中的光学系统的纵向球差图、像散图及畸变图；

图11为本申请第六实施例中的光学系统的结构示意图；

图12为本申请第六实施例中的光学系统的纵向球差图、像散图及畸变图；

图13为本申请一实施例中的取像模组的示意图；

图14为本申请一实施例中的电子设备的示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。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在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

请参见图1，在本申请的一些实施例中，光学系统100沿光轴110由物侧到像侧依次包括第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4、第五透镜L5以及第六透镜L6。具体地，第一透镜L1包括物侧面S1及像侧面S2，第二透镜L2包括物侧面S3及像侧面S4，第三透镜L3包括物侧面S5及像侧面S6，第四透镜L4包括物侧面S7及像侧面S8，第五透镜L5包括物侧面S9及像侧面S10，第六透镜L6包括物侧面S11及像侧面S12。第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4、第五透镜L5以及第六透镜L6同轴设置，光学系统100中各透镜共同的轴线即为光学系统100的光轴110。

其中，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110处为凸面，有利于缩短光学系统110的总长，实现小型化设计。第二透镜L2具有负屈折力，配合第一透镜L1的正屈折力，有利于矫正光线系统100的轴上球差。第一透镜L1的像侧面S2于近光轴110处为凹面；第二透镜L2的物侧面S3于近光轴110处为凸面，像侧面S4于近光轴110处为凹面。第一透镜L1与第二透镜L2于近光轴110处的凸凹面型，有利于光学系统100光线的汇聚，并提高系统的光学性能。第三透镜L3具有正屈折力，配合第一透镜L1的正屈折力，有利于进一步缩短光学系统100的总长，同时有利于分担第一透镜L1的正屈折力，从而降低光学系统100的敏感度。第四透镜L4、第五透镜L5以及第六透镜L6具备屈折力。第六透镜L6于近光轴110处的凸凹面型，有利于良好地校正球面彗差、像散，从而有利于光学系统100的性能提升。

另外，在一些实施例中，光学系统100还包括位于第六透镜L6像侧的成像面S15，入射光经第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4、第五透镜L5以及第六透镜L6调节后能够成像于成像面S15。在一些实施例中，光学系统100设置有光阑STO，光阑STO可设置于第一透镜L1与第二透镜L2之间。在一些实施例中，光学系统100还包括设置于第六透镜L6像侧的红外滤光片L7。红外滤光片L7可为红外截止滤光片，用于滤除干扰光，防止干扰光到达光学系统100的成像面S15而影响正常成像。

在一些实施例中，光学系统100的各透镜的物侧面和像侧面均为非球面。非球面结构的采用能够提高透镜设计的灵活性，并有效地校正球差，改善成像质量。在另一些实施例中，光学系统100的各透镜的物侧面和像侧面也可以均为球面。需要注意的是，上述实施例仅是对本申请的一些实施例的举例，在一些实施例中，光学系统100中各透镜的表面可以是非球面或球面的任意组合。

在一些实施例中，光学系统100中的各透镜的材质可以均为玻璃或均为塑料。采用塑料材质的透镜能够减少光学系统100的重量并降低生产成本，配合光学系统100的小尺寸以实现光学系统100的轻薄化设计。而采用玻璃材质的透镜使光学系统100具备优良的光学性能以及较高的耐温性能。需要注意的是，光学系统100中各透镜的材质也可以为玻璃和塑料的任意组合，并不一定要是均为玻璃或均为塑料。

需要注意的是，第一透镜L1并不意味着只存在一片透镜，在一些实施例中，第一透镜L1中也可以存在两片或多片透镜，两片或多片透镜能够形成胶合透镜，胶合透镜最靠近物侧的表面可视为物侧面S1，最靠近像侧的表面可视为像侧面S2。或者，第一透镜L1中的各透镜之间并不形成胶合透镜，但各透镜之间的距离相对固定，此时最靠近物侧的透镜的物侧面为物侧面S1，最靠近像侧的透镜的像侧面为像侧面S2。另外，一些实施例中的第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4、第五透镜L5或第六透镜L6中的透镜数量也可大于或等于两片，且任意相邻透镜之间可以形成胶合透镜，也可以为非胶合透镜。

进一步地，在一些实施例中，光学系统100满足条件式：5.5mm≤f/FNO≤6.2mm；其中，f为光学系统100的有效焦距，FNO为光学系统100的光圈数。具体地，f/FNO可以为：5.564、5.584、6.001、6.013、6.017、6.025、6.038、6.055、6.069或6.089，数值单位为mm。满足上述条件式时，有利于光学系统100获得大孔径的特性，使得光学系统100有足够的进光量，从而有利于使得拍摄图像更加清晰，提升成像质量，并有利于使得光学系统100在夜景、雨天等弱光环境下也能够具备良好的成像质量；同时还有利于光学系统100具有长焦的特性，从而实现凸显被摄物的效果。

在一些实施例中，光学系统100满足条件式：1.05≤TTL/f≤1.3；其中，TTL为第一透镜L1的物侧面S1至光学系统100的成像面S15于光轴110上的距离。具体地，TTL/f可以为：1.091、1.095、1.103、1.117、1.120、1.128、1.134、1.144、1.147或1.150。满足上述条件式时，有利于缩短光学系统100的总长，实现小型化设计，同时有利于限制光学系统100的视场角，防止光学系统100的视场角过大而引入严重像差，进而使得光学系统100能够在小型化设计以及降低大视场所带来的像差之间取得平衡。低于上述条件式的下限时，光学系统100的光学总长过短，导致光线偏折空间不足，从而容易导致系统敏感度增大，进而使得像差修正困难；同时还会导致系统的视场角过小，难以满足大范围拍摄的需求。超过上述条件式的上限时，光学系统100的光学总长过长，不利于小型化设计的实现，同时，边缘视场的光线难以成像在成像面S15的有效成像区域上，容易导致成像信息不全。

在一些实施例中，光学系统100满足条件式：1.0≤|R3+R4|/|R3-R4|≤3.2；其中，R3为第二透镜L2的物侧面S3于光轴110处的曲率半径，R4为第二透镜L2的像侧面S4于光轴110处的曲率半径。具体地，|R3+R4|/|R3-R4|可以为：1.027、1.289、1.512、1.893、2.257、2.426、2.637、2.898、2.934或3.006。满足上述条件式时，能够合理配置第二透镜L2的物侧面S3与像侧面S4的曲率半径，有利于使得第二透镜L2的面型不会过度弯曲，从而有效降低第二透镜L2制造成型的敏感度，同时也有利于使得第二透镜L2的面型不会过于平缓，从而有利于第二透镜L2平衡系统的高级彗差，提高系统的成像质量。

在一些实施例中，光学系统100满足条件式：0.8≤|f3/f|≤1.1；其中，f3为第三透镜L3的有效焦距。具体地，|f3/f|可以为：0.902、0.926、0.937、0.955、0.968、0.971、0.993、1.035、1.047或1.065。满足上述条件式时，能够合理配置第三透镜L3与光学系统100的有效焦距的比值，有利于使得第三透镜L3在光学系统100中的屈折力不会过强，从而有利于校正系统的高级球差，使得系统具有良好的成像质量；同时也有利于第三透镜L3有足够的屈折力来缩短光学系统100的总长，从而有利于系统小型化设计的实现。

在一些实施例中，光学系统100满足条件式：0.03≤D56/CT6≤0.1；其中，D56为第五透镜L5的像侧面S10至第六透镜L6的物侧面S11于光轴110上的距离，CT6为第六透镜L6于光轴110上的厚度。具体地，D56/CT6可以为：0.045、0.048、0.050、0.052、0.056、0.059、0.063、0.074、0.085或0.087。满足上述条件式时，能够合理配置第五透镜L5、第六透镜L6之间的空气间隙以及第六透镜L6的中心厚度的比值，有利于平衡系统产生的高级像差，且有利于工程制作中的场曲调整，进而提高系统的成像质量；同时还有利于降低入射到成像面S15的主光线角度，从而使得光学系统100更容易与感光元件匹配，获得良好的成像质量。低于上述条件式的下限时，第五透镜L5与第六透镜L6之间的空气间隔过小，导致光学系统100的敏感度增大，不利于光学系统的组装；超过上述条件式的上限时，第五透镜L5与第六透镜L6的空气间隔过大，不利于光学系统100实现小型化设计。

在一些实施例中，光学系统100满足条件式：1.5≤MAX34/MIN34≤2.3；其中，MAX34为第三透镜L3的像侧面S6至第四透镜L4的物侧面S7于光轴110方向上的最大距离，MIN34为第三透镜L3的像侧面S6至第四透镜L4的物侧面S7于光轴110方向上的最小距离。具体地，MAX34/MIN34可以为：1.508、1.553、1.587、1.628、1.733、1.824、1.995、2.021、2.103或2.199。满足上述条件式时，能够合理配置第三透镜L3的像侧面S6至第四透镜L4的物侧面S7于光轴110方向上的最大距离与最小距离的比值，使得第三透镜L3的像侧面S6与第四透镜L4的物侧面S7的面型不会过于弯曲，有利于有效抑制局部像散，同时有利于降低系统的整体敏感度，从而有利于工程的制造。

在一些实施例中，光学系统100满足条件式：0.6≤R5/R6≤0.8；其中，R5为第三透镜L3的物侧面S5于光轴110处的曲率半径，R6为第三透镜L3的像侧面S6于光轴110处的曲率半径。具体地，R5/R6可以为：0.643、0.655、0.658、0.663、0.665、0.671、0.679、0.682、0.686或0.692。满足上述条件式时，能够合理配置第三透镜L3的物侧面S5与像侧面S6的曲率半径的比值，有利于有效的平衡系统的像差，同时降低系统的敏感度，进而提高系统的光学性能。低于上述条件式的下限时，第三透镜L3的物侧面S5面型过于弯曲，导致系统的敏感度增大，不利于工程制造；当超过上述条件式的上限时，第三透镜L3的物侧面S5面型过于平缓，难以矫正系统的场曲像差，从而使系统的性能不佳。

在一些实施例中，光学系统100满足条件式：0.2≤|R4/f|≤0.6；其中，R4为第二透镜L2的像侧面S4于光轴110处的曲率半径。具体地，|R4/f|可以为：0.251、0.253、0.254、0.255、0.256、0.257、0.258、0.261、0.262或0.562。满足上述条件式时，能够合理配置第二透镜L2的像侧面S4曲率半径与光学系统100的有效焦距的比值，从而抑制第二透镜L2的像散，并有利于第二透镜L2有效的平衡第一透镜L1产生的像散，从而使系统具有良好的成像质量。

在一些实施例中，光学系统100满足条件式：9≤f/(D56+CT6)≤20；其中，D56为第五透镜L5的像侧面S10至第六透镜L6的物侧面S11于光轴110上的距离，CT6为第六透镜L6于光轴110上的厚度。具体地，f/(D56+CT6)可以为：9.906、10.328、11.521、12.547、13.367、14.695、15.201、16.354、17.028或19.261。满足上述条件式时，能够合理配置光学系统100的有效焦距、第五透镜L5与第六透镜L6之间的空气间隙以及第六透镜L6的中心厚度之间的关系，有利于避免光学系统100的光焦度过于集中在第五透镜L5和第六透镜L6所带来的像差及敏感度的增大，同时有利于减弱第五透镜L5和第六透镜L6的光线偏折，从而有利于系统的性能提升。

以上的有效焦距数值的参考波长均为555nm。

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详细说明。

第一实施例

请参见图1和图2，图1为第一实施例中的光学系统100的结构示意图，光学系统100由物侧至像侧依次包括具有正屈折力的第一透镜L1、光阑STO、具有负屈折力的第二透镜L2、具有正屈折力的第三透镜L3、具有正屈折力的第四透镜L4、具有正屈折力的第五透镜L5以及具有负屈折力的第六透镜L6。图2由左至右依次为第一实施例中光学系统100的纵向球差、像散及畸变的曲线图，其中像散图和畸变图的参考波长为555nm，其他实施例相同。

第一透镜L1的物侧面S1于近光轴110处为凸面，于圆周处为凸面；

第一透镜L1的像侧面S2于近光轴110处为凹面，于圆周处为凸面；

第二透镜L2的物侧面S3于近光轴110处为凸面，于圆周处为凸面；

第二透镜L2的像侧面S4于近光轴110处为凹面，于圆周处为凹面；

第三透镜L3的物侧面S5于近光轴110处为凸面，于圆周处为凸面；

第三透镜L3的像侧面S6于近光轴110处为凹面，于圆周处为凸面；

第四透镜L4的物侧面S7于近光轴110处为凹面，于圆周处为凹面；

第四透镜L4的像侧面S8于近光轴110处为凸面，于圆周处为凹面；

第五透镜L5的物侧面S9于近光轴110处为凹面，于圆周处为凹面；

第五透镜L5的像侧面S10于近光轴110处为凸面，于圆周处为凸面；

第六透镜L6的物侧面S11于近光轴110处为凸面，于圆周处为凹面；

第六透镜L6的像侧面S12于近光轴110处为凹面，于圆周处为凸面。

第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4、第五透镜L5以及第六透镜L6的物侧面和像侧面均为非球面。

需要注意的是，在本申请中，当描述透镜的一个表面于近光轴110处(该表面的中心区域)为凸面时，可理解为该透镜的该表面于光轴110附近的区域为凸面。当描述透镜的一个表面于圆周处为凹面时，可理解为该表面在靠近最大有效半径处的区域为凹面。举例而言，当该表面于近光轴110处为凸面，且于圆周处也为凸面时，该表面由中心(该表面与光轴110的交点)至边缘方向的形状可以为纯粹的凸面；或者是先由中心的凸面形状过渡到凹面形状，随后在靠近最大有效半径处时变为凸面。此处仅为说明光轴110处与圆周处的关系而做出的示例，表面的多种形状结构(凹凸关系)并未完全体现，但其他情况可根据以上示例推导得出。

第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4、第五透镜L5以及第六透镜L6的材质均为塑料。

进一步地，光学系统100满足条件式：f/FNO＝6.089mm；其中，f为光学系统100的有效焦距，FNO为光学系统100的光圈数。满足上述条件式时，有利于光学系统100获得大孔径的特性，使得光学系统100有足够的进光量，从而有利于使得拍摄图像更加清晰，提升成像质量，并有利于使得光学系统100在夜景、雨天等弱光环境下也能够具备良好的成像质量；同时还有利于光学系统100具有长焦的特性，从而实现凸显被摄物的效果。

光学系统100满足条件式：TTL/f＝1.091；其中，TTL为第一透镜L1的物侧面S1至光学系统100的成像面S15于光轴110上的距离。满足上述条件式时，有利于缩短光学系统100的总长，实现小型化设计，同时有利于限制光学系统100的视场角，防止光学系统100的视场角过大而引入严重像差，进而使得光学系统100能够在小型化设计以及降低大视场所带来的像差之间取得平衡。

光学系统100满足条件式：|R3+R4|/|R3-R4|＝2.879；其中，R3为第二透镜L2的物侧面S3于光轴110处的曲率半径，R4为第二透镜L2的像侧面S4于光轴110处的曲率半径。满足上述条件式时，能够合理配置第二透镜L2的物侧面S3与像侧面S4的曲率半径，有利于使得第二透镜L2的面型不会过度弯曲，从而有效降低第二透镜L2制造成型的敏感度，同时也有利于使得第二透镜L2的面型不会过于平缓，从而有利于第二透镜L2平衡系统的高级彗差，提高系统的成像质量。

光学系统100满足条件式：|f3/f|＝0.902；其中，f3为第三透镜L3的有效焦距。满足上述条件式时，能够合理配置第三透镜L3与光学系统100的有效焦距的比值，有利于使得第三透镜L3在光学系统100中的屈折力不会过强，从而有利于校正系统的高级球差，使得系统具有良好的成像质量；同时也有利于第三透镜L3有足够的屈折力来缩短光学系统100的总长，从而有利于系统小型化设计的实现。

光学系统100满足条件式：D56/CT6＝0.087；其中，D56为第五透镜L5的像侧面S10至第六透镜L6的物侧面S11于光轴110上的距离，CT6为第六透镜L6于光轴110上的厚度。满足上述条件式时，能够合理配置第五透镜L5、第六透镜L6之间的空气间隙以及第六透镜L6的中心厚度的比值，有利于平衡系统产生的高级像差，且有利于工程制作中的场曲调整，进而提高系统的成像质量；同时还有利于降低入射到成像面S15的主光线角度，从而使得光学系统100更容易与感光元件匹配，获得良好的成像质量。

光学系统100满足条件式：MAX34/MIN34＝2.013；其中，MAX34为第三透镜L3的像侧面S6至第四透镜L4的物侧面S7于光轴110方向上的最大距离，MIN34为第三透镜L3的像侧面S6至第四透镜L4的物侧面S7于光轴110方向上的最小距离。满足上述条件式时，能够合理配置第三透镜L3的像侧面S6至第四透镜L4的物侧面S7于光轴110方向上的最大距离与最小距离的比值，使得第三透镜L3的像侧面S6与第四透镜L4的物侧面S7的面型不会过于弯曲，有利于有效抑制局部像散，同时有利于降低系统的整体敏感度，从而有利于工程的制造。

光学系统100满足条件式：R5/R6＝0.661；其中，R5为第三透镜L3的物侧面S5于光轴110处的曲率半径，R6为第三透镜L3的像侧面S6于光轴110处的曲率半径。满足上述条件式时，能够合理配置第三透镜L3的物侧面S5与像侧面S6的曲率半径的比值，有利于有效的平衡系统的像差，同时降低系统的敏感度，进而提高系统的光学性能。

光学系统100满足条件式：|R4/f|＝0.251；其中，R4为第二透镜L2的像侧面S4于光轴110处的曲率半径。满足上述条件式时，能够合理配置第二透镜L2的像侧面S4曲率半径与光学系统100的有效焦距的比值，从而抑制第二透镜L2的像散，并有利于第二透镜L2有效的平衡第一透镜L1产生的像散，从而使系统具有良好的成像质量。

光学系统100满足条件式：f/(D56+CT6)＝19.261；其中，D56为第五透镜L5的像侧面S10至第六透镜L6的物侧面S11于光轴110上的距离，CT6为第六透镜L6于光轴110上的厚度。满足上述条件式时，能够合理配置光学系统100的有效焦距、第五透镜L5与第六透镜L6之间的空气间隙以及第六透镜L6的中心厚度之间的关系，有利于避免光学系统100的光焦度过于集中在第五透镜L5和第六透镜L6所带来的像差及敏感度的增大，同时有利于减弱第五透镜L5和第六透镜L6的光线偏折，从而有利于系统的性能提升。

另外，光学系统100的各项参数由表1给出。其中，由物面(图未示出)至成像面S15的各元件依次按照表1从上至下的各元件的顺序排列。表1中的Y半径为相应面序号的物侧面或像侧面于光轴110处的曲率半径。面序号S1和面序号S2分别为第一透镜L1的物侧面S1和像侧面S2，即同一透镜中，面序号较小的表面为物侧面，面序号较大的表面为像侧面。第一透镜L1的“厚度”参数列中的第一个数值为该透镜于光轴110上的厚度，第二个数值为该透镜的像侧面至像侧方向的后一表面于光轴110上的距离。

需要注意的是，在该实施例及以下各实施例中，光学系统100也可不设置红外滤光片L7，但此时第六透镜L6的像侧面S12至成像面S15的距离保持不变。

在第一实施例中，光学系统100的有效焦距f＝9.62mm，光学总长TTL＝10.5mm，最大视场角FOV＝38.6deg，光圈数FNO＝1.58。光学系统100能够具备大孔径和长焦特性，并能够实现小型化设计。

需要说明的是，在一些实施例中，光学系统100可以匹配具有矩形感光面的感光元件，光学系统100的成像面S15与感光元件的感光面重合。此时，光学系统100成像面S15上有效像素区域具有水平方向以及对角线方向，则最大视场角FOV可以理解为光学系统100对角线方向的最大视场角。

且各透镜的焦距的参考波长为555nm，各透镜的折射率和阿贝数的参考波长均为587.56nm，其他实施例也相同。

表1

进一步地，光学系统100各透镜像侧面或物侧面的非球面系数由表2给出。其中，面序号从S1-S12分别表示像侧面或物侧面S1-S12。而从上到下的K-A20分别表示非球面系数的类型，其中，K表示圆锥系数，A4表示四次非球面系数，A6表示六次非球面系数，A8表示八次非球面系数，以此类推。另外，非球面系数公式如下：

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110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2

另外，图2包括光学系统100的纵向球差曲线图(Longitudinal SphericalAberration)，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S15到光线与光轴110交点的距离(单位为mm)。由纵向球差图可知，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2还包括光学系统100的像散曲线图(ASTIGMATIC FIELD 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555nm下的弧矢场曲，T曲线代表555nm下的子午场曲。由图中可知，光学系统100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2还包括光学系统100的畸变曲线图(DISTORTION)，畸变曲线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，由主光束引起的图像变形较小，系统的成像质量优良。

第二实施例

请参见图3和图4，图3为第二实施例中的光学系统100的结构示意图，光学系统100由物侧至像侧依次包括具有正屈折力的第一透镜L1、光阑STO、具有负屈折力的第二透镜L2、具有正屈折力的第三透镜L3、具有正屈折力的第四透镜L4、具有正屈折力的第五透镜L5以及具有负屈折力的第六透镜L6。图4由左至右依次为第二实施例中光学系统100的纵向球差、像散及畸变的曲线图。

第四透镜L4的物侧面S7于近光轴110处为凸面，于圆周处为凹面；

另外，光学系统100的各项参数由表3给出，且其中各参数的定义可由第一实施例得出，此处不加以赘述。

表3

进一步地，光学系统100各透镜像侧面或物侧面的非球面系数由表4给出，且其中各参数的定义可由第一实施例得出，此处不加以赘述。

表4

根据上述所提供的各参数信息，可推得以下数据：

f/FNO(mm)	5.994	MAX34/MIN34	1.554
				TTL/f	1.109	R5/R6	0.675
\|R3+R4\|/\|R3-R4\|	2.891	\|R4/f\|	0.257
				\|f3/f\|	0.965	f/(D56+CT6)	17.540
D56/CT6	0.080

另外，由图4中的像差图可知，光学系统100的纵向球差、像散和畸变均得到良好的控制，从而该实施例的光学系统100拥有良好的成像品质。

第三实施例

请参见图5和图6，图5为第三实施例中的光学系统100的结构示意图，光学系统100由物侧至像侧依次包括具有正屈折力的第一透镜L1、光阑STO、具有负屈折力的第二透镜L2、具有正屈折力的第三透镜L3、具有正屈折力的第四透镜L4、具有正屈折力的第五透镜L5以及具有负屈折力的第六透镜L6。图6由左至右依次为第三实施例中光学系统100的纵向球差、像散及畸变的曲线图。

另外，光学系统100的各项参数由表5给出，且其中各参数的定义可由第一实施例得出，此处不加以赘述。

表5

进一步地，光学系统100各透镜像侧面或物侧面的非球面系数由表6给出，且其中各参数的定义可由第一实施例得出，此处不加以赘述。

表6

并且，根据上述所提供的各参数信息，可推得以下数据：

f/FNO(mm)	5.963	MAX34/MIN34	1.508
				TTL/f	1.091	R5/R6	0.680
\|R3+R4\|/\|R3-R4\|	2.932	\|R4/f\|	0.252
				\|f3/f\|	0.943	f/(D56+CT6)	16.870
D56/CT6	0.074

另外，由图6中的像差图可知，光学系统100的纵向球差、像散和畸变均得到良好的控制，从而该实施例的光学系统100拥有良好的成像品质。

第四实施例

请参见图7和图8，图7为第四实施例中的光学系统100的结构示意图，光学系统100由物侧至像侧依次包括具有正屈折力的第一透镜L1、光阑STO、具有负屈折力的第二透镜L2、具有正屈折力的第三透镜L3、具有负屈折力的第四透镜L4、具有负屈折力的第五透镜L5以及具有正屈折力的第六透镜L6。图8由左至右依次为第四实施例中光学系统100的纵向球差、像散及畸变的曲线图。

另外，光学系统100的各项参数由表7给出，且其中各参数的定义可由第一实施例得出，此处不加以赘述。

表7

进一步地，光学系统100各透镜像侧面或物侧面的非球面系数由表8给出，且其中各参数的定义可由第一实施例得出，此处不加以赘述。

表8

并且，根据上述所提供的各参数信息，可推得以下数据：

f/FNO(mm)	5.564	MAX34/MIN34	2.199
				TTL/f	1.150	R5/R6	0.643
\|R3+R4\|/\|R3-R4\|	1.027	\|R4/f\|	0.562
				\|f3/f\|	1.057	f/(D56+CT6)	9.906
D56/CT6	0.045

另外，由图8中的像差图可知，光学系统100的纵向球差、像散和畸变均得到良好的控制，从而该实施例的光学系统100拥有良好的成像品质。

第五实施例

请参见图9和图10，图9为第五实施例中的光学系统100的结构示意图，光学系统100由物侧至像侧依次包括具有正屈折力的第一透镜L1、光阑STO、具有负屈折力的第二透镜L2、具有正屈折力的第三透镜L3、具有正屈折力的第四透镜L4、具有负屈折力的第五透镜L5以及具有正屈折力的第六透镜L6。图10由左至右依次为第五实施例中光学系统100的纵向球差、像散及畸变的曲线图。

第四透镜L4的像侧面S8于近光轴110处为凹面，于圆周处为凹面；

另外，光学系统100的各项参数由表9给出，且其中各参数的定义可由第一实施例得出，此处不加以赘述。

表9

进一步地，光学系统100各透镜像侧面或物侧面的非球面系数由表10给出，且其中各参数的定义可由第一实施例得出，此处不加以赘述。

表10

并且，根据上述所提供的各参数信息，可推得以下数据：

f/FNO(mm)	5.981	MAX34/MIN34	1.592
				TTL/f	1.122	R5/R6	0.692
\|R3+R4\|/\|R3-R4\|	3.006	\|R4/f\|	0.266
				\|f3/f\|	1.065	f/(D56+CT6)	14.768
D56/CT6	0.066

另外，由图10中的像差图可知，光学系统100的纵向球差、像散和畸变均得到良好的控制，从而该实施例的光学系统100拥有良好的成像品质。

第六实施例

请参见图11和图12，图11为第六实施例中的光学系统100的结构示意图，光学系统100由物侧至像侧依次包括具有正屈折力的第一透镜L1、光阑STO、具有负屈折力的第二透镜L2、具有正屈折力的第三透镜L3、具有正屈折力的第四透镜L4、具有正屈折力的第五透镜L5以及具有负屈折力的第六透镜L6。图12由左至右依次为第六实施例中光学系统100的纵向球差、像散及畸变的曲线图。

另外，光学系统100的各项参数由表11给出，且其中各参数的定义可由第一实施例得出，此处不加以赘述。

表11

进一步地，光学系统100各透镜像侧面或物侧面的非球面系数由表12给出，且其中各参数的定义可由第一实施例得出，此处不加以赘述。

表12

并且，根据上述所提供的各参数信息，可推得以下数据：

f/FNO(mm)	5.981	MAX34/MIN34	1.601
				TTL/f	1.115	R5/R6	0.678
\|R3+R4\|/\|R3-R4\|	2.911	\|R4/f\|	0.259
				\|f3/f\|	0.980	f/(D56+CT6)	17.503
D56/CT6	0.080

另外，由图12中的像差图可知，光学系统100的纵向球差、像散和畸变均得到良好的控制，从而该实施例的光学系统100拥有良好的成像品质。

请参见图13，在一些实施例中，光学系统100可与感光元件210组装形成取像模组200。此时，感光元件210的感光面可视为光学系统100的成像面S15。取像模组200还可设置有红外滤光片L7，红外滤光片L7设置于第六透镜L6的像侧面S12与成像面S15之间。具体地，感光元件210可以为电荷耦合元件(Charge Coupled Device，CCD)或互补金属氧化物半导体器件(Complementary Metal-Oxide Semiconductor Sensor，CMOS Sensor)。在取像模组200中采用上述光学系统100，取像模组200能够具备大孔径特性，从而在弱光环境下也能够具备良好的成像质量，另外取像模组200还能够实现长焦特性并满足小型化设计的需求。

请参见图13和图14，在一些实施例中，取像模组200可应用于电子设备300中，电子设备300包括壳体310，取像模组200设置于壳体310。具体地，电子设备300可以为但不限于便携电话机、视频电话、智能手机、电子书籍阅读器、行车记录仪等车载摄像设备或智能手表等可穿戴装置。当电子设备300为智能手机时，壳体310可以为电子设备300的中框。在电子设备300中采用上述取像模组200，能够具备大孔径特性，从而在弱光环境下也能够具备良好的成像质量，另外还能够实现长焦特性并满足小型化设计和便携式设计的需求。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

1.一种光学系统，其特征在于，沿光轴由物侧至像侧依次包括：

具有正屈折力的第三透镜；

具有屈折力的第四透镜；

具有屈折力的第五透镜；以及

且所述光学系统满足以下条件式：

5.5mm≤f/FNO≤6.2mm；

2.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，满足以下条件式：

1.05≤TTL/f≤1.3；

其中，TTL为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。

3.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，满足以下条件式：

1.0≤|R3+R4|/|R3-R4|≤3.2；

其中，R3为所述第二透镜的物侧面于光轴处的曲率半径，R4为所述第二透镜的像侧面于光轴处的曲率半径。

4.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，满足以下条件式：

0.8≤|f3/f|≤1.1；

其中，f3为所述第三透镜的有效焦距。

5.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，满足以下条件式：

0.03≤D56/CT6≤0.1；

其中，D56为所述第五透镜的像侧面至所述第六透镜的物侧面于光轴上的距离，CT6为所述第六透镜于光轴上的厚度。

6.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，满足以下条件式：

1.5≤MAX34/MIN34≤2.3；

其中，MAX34为所述第三透镜的像侧面至所述第四透镜的物侧面于光轴方向上的最大距离，MIN34为所述第三透镜的像侧面至所述第四透镜的物侧面于光轴方向上的最小距离。

7.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，满足以下条件式：

0.6≤R5/R6≤0.8；

其中，R5为所述第三透镜的物侧面于光轴处的曲率半径，R6为所述第三透镜的像侧面于光轴处的曲率半径；

和/或，所述光学系统满足以下条件式：

0.2≤|R4/f|≤0.6；

其中，R4为所述第二透镜的像侧面于光轴处的曲率半径。

8.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，满足以下条件式：

9≤f/(D56+CT6)≤20；

9.一种取像模组，其特征在于，包括感光元件以及权利要求1-8任一项所述的光学系统，所述感光元件设置于所述光学系统的像侧。

10.一种电子设备，其特征在于，包括壳体以及权利要求9所述的取像模组，所述取像模组设置于所述壳体。