CN114384668A - 光学系统及终端设备 - Google Patents

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CN114384668A CN202011141071.5A CN202011141071A CN114384668A CN 114384668 A CN114384668 A CN 114384668A CN 202011141071 A CN202011141071 A CN 202011141071A CN 114384668 A CN114384668 A CN 114384668A
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二瓶泰英
松井拓未
封荣凯
金闻嘉
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Abstract

本申请提供一种光学系统，具有光轴，光学系统包括第一透镜群组、第二透镜群组及成像面，第一透镜群组、第二透镜群组及成像面自光学系统的物侧至像侧依次排列；第一透镜群组的光焦度为正，第二透镜群组的光焦度为负；第一透镜群组到成像面的距离固定，第二透镜群组能够相对成像面移动；当物距缩短时，第二透镜群组沿光轴往成像面的方向移动以实现对焦；光学系统满足如下条件式：1.5≤F#≤7；2.5≤EFL/IH≤7.5；f2/EFL≤‑0.5；其中，F#为光学系统的光圈数；EFL为光学系统的有效焦距；IH为半像高；f2为第二透镜群组的有效焦距。本申请还提供一种终端设备。本申请提供的光学系统及终端设备可同时满足微距与远摄且适合小空间范围的使用场景使用。

Description

光学系统及终端设备
技术领域
本申请涉及光学技术领域，尤其涉及一种光学系统及终端设备。
背景技术
近年来，随着科技的发展，使用手机进行拍照也越来越普遍，手机终端用户对手机摄影的焦段、对焦距离等提出了更高的要求。现有的手机一般搭载有多个镜头，至少包括一个主摄镜头及一个远摄长焦镜头。所述远射长焦镜头一般仅对无穷远处成像，因此，相比于主摄镜头，所述远射长焦镜头需要具有更高的放大率。
手机终端用户有较多拍摄近景的使用场景，例如拍摄食物、玩偶、花卉、昆虫等。在这样的使用场景中，用户一般会先放大再拍摄，此时，较高的放大率的远射长焦镜头有天然的放大率优势。然而，现有的手机等小型便携设备上的传统长焦镜头不能同时满足远射与微距的要求。手机等小型便携设备上使用主摄镜头作为微距镜头，放大率小。在现在光学镜头市场上，部分可换镜头型相机使用的光学镜头，虽然可以满足同时对焦无穷远与微距的场景，但是其一般通过移动镜筒内多个镜头组实现，对焦行程长，镜头总长大，这样的结构不适合在手机等其他小空间范围的使用场景使用。
发明内容
有鉴于此，本申请提供一种可同时满足微距与远摄且适合小空间范围的使用场景使用的光学系统。
还有必要提供一种应用如上所述的光学系统的终端设备。
本申请实施例的第一方面，提供一种光学系统，具有一光轴，所述光学系统包括一第一透镜群组、一第二透镜群组及一成像面，所述第一透镜群组、所述第二透镜群组及所述成像面自所述光学系统的物侧至像侧依次排列；所述第一透镜群组的光焦度为正，所述第二透镜群组的光焦度为负；所述第一透镜群组到所述成像面的距离固定，所述第二透镜群组能够相对所述成像面移动；当物距缩短时，所述第二透镜群组沿所述光轴往所述成像面的方向移动以实现对焦；所述光学系统满足如下条件式：1.5≤F#≤7；2.5≤EFL/IH≤7.5；f2/EFL≤-0.5；其中，F#为所述光学系统的光圈数；EFL为所述光学系统的有效焦距；IH为半像高，所述半像高为所述成像面上的成像高度的1/2；f2为所述第二透镜群组的有效焦距。如此，本申请的光学系统采用具有正光焦度的第一透镜群组及具有负光焦度的第二透镜群组构成长焦镜头(长焦镜头本身具有远摄对焦功能)，并将具有负光焦度的第二透镜群组设置为可相对成像面移动，通过移动具有负光焦度的第二透镜群组来小幅度改变具有负光焦度的第二透镜群组与成像面之间的距离，从而实现微距对焦，从而本申请提供的光学系统不仅能够同时满足微距与远摄要求，还可以适用于小空间范围的使用场景，进而提升光学系统的微距与远摄性能。
在本申请的一种实施方式中，定义所述光学系统的最近对焦距离为L1，所述光学系统的最远对焦距离为L2；则L1≥0.03m且L2＝+∞。如此能够提升光学系统的微距与远摄性能。
在本申请的一种实施方式中，所述光学系统实现对焦满足如下条件式：L1≤OD<L2。如此能够提升光学系统的微距与远摄性能。
在本申请的一种实施方式中，当所述OD＝L1时，所述光学系统处于微距状态；当所述光学系统处于微距状态时，所述光学系统的垂轴放大率β满足如下关系式：0.1<β<0.8，其中，所述垂轴放大率是指所述光学系统的像高度与物高的比值。如此能够使得所述光学系统具有较大的垂轴放大率，进而提升光学系统的微距与远摄性能。
在本申请的一种实施方式中，当所述光学系统对焦时，还满足如下条件式：0.1<ΔZ/TTL<0.4；其中，ΔZ为对焦时所述第二透镜群组的位移行程，TTL为所述光学系统的光学总长。如此能够提升光学系统的微距与远摄性能。
在本申请的一种实施方式中，所述光学系统还满足如下条件式：-1.7<f2/EFL<-0.5。如此能够提升光学系统的微距与远摄性能。
在本申请的一种实施方式中，所述光学系统还满足如下条件式：f1/EFL>0.4；其中，f1为所述第一透镜群组的有效焦距。如此能够提升光学系统的微距与远摄性能。
在本申请的一种实施方式中，所述第一透镜群组包括自物侧向像侧排列的3片或4片透镜，所述第二透镜群组包括自物侧向像侧排列的2片或3片透镜。如此能够提升光学系统的微距与远摄性能。
在本申请的一种实施方式中，所述透镜的表面呈球面或非球面。如此能够提升光学系统的微距与远摄性能。
在本申请的一种实施方式中，所述透镜的材质为光学玻璃或光学塑料。如此能够提升光学系统的微距与远摄性能。
在本申请的一种实施方式中，定义所述第一透镜群组的自物侧向像侧排列的第一个透镜为第一透镜，所述第一透镜的光焦度为正，所述第一透镜包括一面向被摄物体的第一表面，所述第一表面朝向物侧凸出。如此能够提升光学系统的微距与远摄性能。
在本申请的一种实施方式中，所述光学系统还包括一滤光片，所述滤光片位于所述第二透镜群组与所述成像面之间，所述第二透镜群组、所述滤光片及所述成像面间隔设置。如此能够提升光学系统的微距与远摄性能。
在本申请的一种实施方式中，所述光学系统还包括一感光元件，所述感光元件设置在所述成像面上且面向所述滤光片。如此能够提升光学系统的微距与远摄性能。
在本申请的一种实施方式中，所述光学系统还包括一光路偏折元件，所述光路偏折元件位于所述第一透镜群组及被摄物体之间。如此能够提升光学系统的微距与远摄性能。
在本申请的一种实施方式中，所述光学系统还包括一传动机构，所述传动机构用于驱动所述第二透镜群组相对于所述成像面移动。如此能够驱动第二透镜群组沿光轴向成像面移动，以实现对焦，进而提升光学系统的微距与远摄性能。
本申请实施例的第二方面，提供一种终端设备，包括一本体，所述终端设备还包括一如上所述的光学系统，所述光学系统位于所述本体内或所述本体上。如此，本申请的终端设备具有如上所述的光学系统，所述光学系统采用具有正光焦度的第一透镜群组及具有负光焦度的第二透镜群组构成长焦镜头(长焦镜头本身具有远摄对焦功能)，并将具有负光焦度的第二透镜群组设置为可相对成像面移动，通过移动具有负光焦度的第二透镜群组来小幅度改变具有负光焦度的第二透镜群组与成像面之间的距离，从而实现微距对焦，从而本申请提供的光学系统不仅能够同时满足微距与远摄要求，还可以适用于小空间范围的使用场景，进而提升光学系统的微距与远摄性能。
附图说明
图1为本申请第一实施方式提供的一种光学系统在远摄状态(物体处于无穷远)时的对焦状态示意图。
图2为图1所示的光学系统在微距状态(物体处于近处时)的对焦状态示意图。
图3为图1所示的处于远摄状态的光学系统的球色差图、像散场曲图及畸变图。
图4为图2所示的处于微距状态的光学系统的球色差图、像散场曲图及畸变图。
图5为本申请第二实施方式提供的一种光学系统在远摄状态(物体处于无穷远)时的对焦状态示意图。
图6为图5所示的光学系统在微距状态(物体处于近处时)的对焦状态示意图。
图7为图5所示的处于远摄状态的光学系统的球色差图、像散场曲图及畸变图。
图8为图6所示的处于微距状态的光学系统的球色差图、像散场曲图及畸变图。
图9为本申请第三实施方式提供的一种光学系统在远摄状态(物体处于无穷远)时的对焦状态示意图。
图10为图9所示的光学系统在微距状态(物体处于近处时)的对焦状态示意图。
图11为图9所示的处于远摄状态的光学系统的球色差图、像散场曲图及畸变图。
图12为图10所示的处于微距状态的光学系统的球色差图、像散场曲图及畸变图。
图13为本申请第四实施方式提供的一种光学系统在远摄状态(物体处于无穷远)时的对焦状态示意图。
图14为图13所示的光学系统在微距状态(物体处于近处时)的对焦状态示意图。
图15为图13所示的处于远摄状态的光学系统的球色差图、像散场曲图及畸变图。
图16为图14所示的处于微距状态的光学系统的球色差图、像散场曲图及畸变图。
图17为本申请第五实施方式提供的一种光学系统在远摄状态(物体处于无穷远)时的对焦状态示意图。
图18为图17所示的光学系统在微距状态(物体处于近处时)的对焦状态示意图。
图19为图17所示的处于远摄状态的光学系统的球色差图、像散场曲图及畸变图。
图20为图18所示的处于微距状态的光学系统的球色差图、像散场曲图及畸变图。主要元件符号说明，参见图1，图5，图9，图13以及图17：
Figure BDA0002738274030000031
Figure BDA0002738274030000041
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本申请。
具体实施方式
为能进一步阐述本申请达成预定申请目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图1-20及较佳实施方式，对本申请提供的光学系统及终端设备的具体实施方式、结构、特征及其功效，作出如下详细说明。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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例，都属于本申请保护的范围。
在说明书全文中，相同的附图标号指代相同的元件。表述“和/或”包括相关联的所列项目中的一个或多个的任何和全部组合。
应注意，在本说明书中，第一、第二、第三等的表述仅用于将一个特征与另一个特征区分开来，而不表示对特征的任何限制。因此，在不背离本申请的教导的情况下，下文中讨论的第一透镜也可被称作第二透镜或第三透镜。
在附图中，为了便于说明，已稍微夸大了透镜的厚度、尺寸和形状。具体来讲，附图中所示的球面或非球面的形状通过示例的方式示出。即，球面或非球面的形状不限于附图中示出的球面或非球面的形状。附图仅为示例而并非严格按比例绘制。
还应理解的是，用语“包括”、“包括有”、“具有”、“包含”和/或“包含有”，当在本说明书中使用时表示存在所陈述的特征、元件和/或部件，但不排除存在或附加有一个或多个其它特征、元件、部件和/或它们的组合。此外，当诸如“...中的至少一个”的表述出现在所列特征的列表之后时，修饰整个所列特征，而不是修饰列表中的单独元件。此外，当描述本申请的实施方式时，使用“可”表示“本申请的一个或多个实施方式”。并且，用语“示例性的”旨在指代示例或举例说明。
除非另外限定，否则本文中使用的所有用语(包括技术用语和科学用语)均具有与本申请所属领域普通技术人员的通常理解相同的含义。还应理解的是，用语(例如在常用词典中定义的用语)应被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义一致的含义，并且将不被以理想化或过度正式意义解释，除非本文中明确如此限定。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
以下对本申请涉及到的概念进行简要说明：
近轴区域是指光轴附近的区域。若透镜表面为凸面且未界定该凸面位置时，则表示该透镜表面至少于近轴区域为凸面；若透镜表面为凹面且未界定该凹面位置时，则表示该透镜表面至少于近轴区域为凹面。
物侧面：每个透镜最靠近被摄物体的表面称为该透镜的物侧面。
像侧面：每个透镜最靠近成像面的表面称为该透镜的像侧面。
光焦度：等于像方光束会聚度与物方光束会聚度之差，它表征光学系统偏折光线的能力。
光圈数：镜头的总焦距与入瞳直径的比值，相对孔径的倒数，光圈数值愈小，在同一单位时间内的进光量便愈多。光圈数值越大，景深越小，拍照的背景内容将会虚化。
焦距：焦距是指当平行于主光轴的光线穿过所述光学系统100的透镜时，光会聚到一点上，这个点叫做焦点，焦点到透镜中心(即光心)的距离，就称为焦距。
有效焦距：光学系统的有效焦距是指光学系统的主平面到近轴成像面(焦点)的距离。第一透镜群组的有效焦距是指所述第一透镜群组的主平面到近轴成像面(焦点)的距离。
对焦距离：对焦距离是指对焦距离是指物象之间的距离，是镜头到物体的距离与镜头到感光元件的距离之和。
最近对焦距离：最近对焦距离是指镜头能够合焦时的最短的对焦距离。
最远对焦距离：最远对焦距离是指镜头能够合焦时的最长的对焦距离。
物距：物距用OD表示，OD是指被摄物体(图未示)到光学系统100的光心的距离，可以用被摄物体到第一个透镜的第一表面的距离近似表示。
光学系统的光学总长：光学系统的光学总长为所述第一透镜群组的物侧面到成像面的距离。
垂轴放大率：垂轴放大率是指所述光学系统的像高度与物高的比值。
曲率半径：曲率是用于表示曲线在某一点的弯曲程度的数值。曲率越大，表示曲线的弯曲程度越大，曲率的倒数就是曲率半径。
面厚度：面厚度是指两个表面各自与光轴的交点之间的距离。
球差：球差是由于透镜中心区域和边缘区域对光束会聚能力不同而造成的。远轴光束通过透镜时被折射得比近轴光束要厉害得多，因而由同一物点散射的光束经过透镜后不交在一点上，而是在透镜相平面上变成了一个漫射圆斑。结果成像会变得模糊，这种成像缺陷就是球差。
像散：像散是指光源发出的弧矢光线与子午光线的汇聚点沿光轴有一定距离-δx'，把δx'即称为像散。像散像高是指发生了像散的成像的高度。
光学系统成像的子午面：轴外物点的主光线与光学系统主轴所构成的平面，称为光学系统成像的子午面。
子午光束：位于子午面内的那部分光线，统称为子午光束。
子午像面：子午光束所结成的影像，称为子午像点t。子午像点所在的像平面，称为子午像面。
光学系统成像的弧矢像面：过轴外物点的主光线，并与子午面垂直的平面，称为光学系统成像的弧矢像面。
弧矢光束：位于弧矢像面内的那部分光线，统称为弧矢光束。
弧矢像面：弧矢光束所结成的影像，称为弧矢像点s。弧矢像点所在的像平面，称为弧矢像面。
畸变：对于理想的光学系统，在一对共轭的物像平面上，放大率是常数。但对于实际的光学系统，仅当视场较小时具有这一性质。当视场较大时，像的放大率就要随着视场而异，使得像相对于物失去相似性。这种使像变形的成像缺陷称为畸变。畸变像高是指发生了畸变的成像的高度。
下面将结合图1-20对本申请提供的光学系统的结构及功能作进一步地说明。当然，本申请提供的光学系统的具体结构及性能并不局限于下面的第一实施方式至第五实施方式中的光学系统。
具体地，请参阅图1-2，本申请第一实施方式提供一光学系统100，所述光学系统100包括自所述光学系统100的物侧至像侧依次排列的一第一透镜群组10、一第二透镜群组20、一滤光片30及一成像面40。
其中，所述光学系统100具有一光轴50。所述第一透镜群组10、所述第二透镜群组20、所述滤光片30及所述成像面40均关于所述光轴50对称设置。
其中，所述光学系统100满足如下条件式：
1.5≤F#≤7；
2.5≤EFL/IH≤7.5；及
f2/EFL≤-0.5。
优选地，-1.7≤f2/EFL≤-0.5。
在本实施方式中，光圈数F#＝3.1，EFL＝15.7mm，IH＝4mm，EFL/IH＝3.93。
其中，F#为所述光学系统100的光圈数，EFL为所述光学系统100的有效焦距，IH为所述成像面40上的成像高度的1/2，f2为所述第二透镜群组20的有效焦距。
具体地，光圈数是指光学系统100的焦距/光学系统100的通光直径得出的相对值(相对孔径的倒数)，光圈数值愈小，在同一单位时间内的进光量便愈多。光圈数值越大，景深越小，拍照的背景内容将会虚化。
定义所述物距为OD，所述光学系统100的最近对焦距离为L1，所述光学系统100的最远对焦距离为L2；则L1≥0.03m且L2＝+∞。所述光学系统100实现对焦要满足如下条件式：L1≤OD<L2。当OD＝L1时，所述光学系统100处于微距状态，当OD＝L2时，所述光学系统100处于远摄状态。在本实施方式中，L1＝0.054m。
具体地，对焦距离是指对焦距离是指物象之间的距离，是镜头到物体的距离与镜头到感光元件的距离之和。最近对焦距离是指镜头能够合焦时的最短的对焦距离。最远对焦距离是指镜头能够合焦时的最长的对焦距离。其中，合焦是指拍摄照片时，被拍摄物体清晰成像。
具体地，OD是指被摄物体(图未示)到光学系统100的光心的距离，可以用被摄物体到第一个透镜的第一表面的距离近似表示。
其中，当所述光学系统100对焦时，所述光学系统100还满足如下条件式：0.1<Δz/TTL<0.4；具体地，Δz为对焦时所述第二透镜群组20的位移行程，TTL为所述光学系统100的光学总长。在本实施方式中，Δz＝2.28mm，TTL＝18.41mm，Δz/TTL＝0.12。其中，所述光学系统100还满足如下条件式：f1/EFL>0.4，f1为所述第一透镜群组10的有效焦距。。在本实施方式中，f1＝8.76mm。
当所述光学系统100处于微距状态时，所述光学系统100的垂轴放大率β满足如下关系式：0.1<β<0.8。具体地，垂轴放大率是指所述光学系统100的像高度与物高的比值。在本实施方式中，所述光学系统100处于微距状态时的垂轴放大率β＝0.27。
在本实施方式中，如图1所示，所述光学系统100处于远摄对焦状态时，所述第一透镜群组10和所述第二透镜群组20之间的空气间隔为1.07mm。
在本实施方式中，如图2所示，所述光学系统100处于微距对焦状态时，所述第一透镜群组10相对所述成像面40固定不动，所述第二镜头群组20通过一传动机构(图未示)沿着所述光轴50向所述成像面40移动，此时，所述第一透镜群组10和所述第二透镜群组20之间的空气间隔为3.35mm。
在本实施方式中，所述第一透镜群组10由3片透镜构成。所述透镜的物侧面及像侧面为球面或非球面。所述透镜的材质为光学玻璃或光学塑料。
具体地，所述第一透镜群组10包括自所述光学系统100的物侧至像侧依次排列的第一透镜11、第二透镜12及第三透镜13。
在第一实施方式中，所述第一透镜11的光焦度为正，所述第二透镜12的光焦度为负，所述第三透镜13的光焦度为正。具体地，所述第一透镜11的有效焦距f1.1＝10.36mm。
具体地，在第一实施方式中，所述第一透镜11的材料为光学玻璃，所述第二透镜12及所述第三透镜13的材质均为光学塑料。
具体地，在第一实施方式中，所述第一透镜11的物侧面及像侧面为球面。所述第二透镜12及所述第三透镜13的物侧面及像侧面均为非球面。优选地，所述第二透镜12及所述第三透镜13的物侧面及像侧面均为高次非球面。
其中，所述第一透镜11包括一面向被摄物体的第一表面111及一与所述第一表面111相背的第二表面112。在第一实施方式中，所述第一表面111朝向物侧凸出，所述第二表面112朝向像侧凸出。
其中，所述第二透镜12包括一面向所述第二表面112的第三表面121及一与所述第三表面121相背的第四表面122。在第一实施方式中，所述第三表面121朝向像侧凸出，所述第四表面122朝向像侧凸出。
其中，所述第三透镜13包括一面向所述第四表面122的第五表面131及一与所述第五表面131相背的第六表面132。在第一实施方式中，所述第五表面131朝向像侧凸出，所述第六表面132朝向像侧凸出。
在第一实施方式中，所述第二透镜群组20的光焦度f2＝-13.96mm。
在第一实施方式中，所述第二透镜群组20由两片透镜组成。所述第二透镜群组20的透镜的物侧面及像侧面为球面或非球面。所述第二透镜群组20的透镜的材质为光学玻璃或光学塑料。
具体地，所述第二透镜群组20包括自所述光学系统100的物侧至像侧依次排列的第五透镜21及第六透镜22。
在第一实施方式中，所述第五透镜21的光焦度为负，所述第六透镜22的光焦度为正。
具体地，在第一实施方式中，所述第五透镜21与所述第六透镜22的材料均为光学塑料。
具体地，在第一实施方式中，所述第五透镜21与所述第六透镜22均为非球面。优选地，所述第五透镜21与所述第六透镜22的物侧面及像侧面均为高次非球面。
其中，所述第五透镜21包括一面向所述第六表面132的第九表面211及一与所述第九表面211相背的第十表面212。在第一实施方式中，所述第九表面211朝向物侧凸出，所述第十表面212朝向物侧凸出。
其中，所述第六透镜22包括一面向所述第十表面212的第十一表面221及一与所述第十一表面221相背的第十二表面222。在第一实施方式中，所述第十一表面221朝向像侧凸出，所述第十二表面222朝向像侧凸出。
其中，所述滤光片30位于所述第二透镜群组20与所述成像面40之间，所述第二透镜群组20、所述滤光片30及所述成像面40间隔设置。所述滤光片30包括一第一滤光面31及一第二滤光面32，所述第一滤光面31面向所述第十二表面222，所述第二滤光面32面向所述成像面40。
其中，所述滤光片30用于校正色彩偏差。优选地，所述滤光片30为红外滤光片。
其中，所述光学系统100还包括一感光元件(图未示)，所述感光元件设置在所述成像面40上且面向所述滤光片30。所述感光元件可以为电荷耦合器件(Charge CoupledDevice，CCD)，也可以为互补金属氧化物半导体(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor Transistor，CMOS)。
其中，所述成像面40为所述感光元件(图未示)的面向所述滤光片30的表面且用于成像。所述滤光片30还可以保护所述感光元件。
在本申请的一种实施方式中，所述光学系统100还包括一光路偏折元件(图未示)，所述光路偏折元件位于所述第一透镜群组10及被摄物体之间。
在本申请的一种实施方式中，所述光学系统100还包括一传动机构(图未示)，所述传动机构用于驱动所述第二透镜群组20相对于所述成像面40移动。
如下表1-2分别表示了本申请第一实施方式中所述光学系统100处于远摄状态和微距状态时各透镜的基本参数。表1和2中，R为曲率半径，Th为面厚度，Nd为材料折射率，Vd为材料阿贝数，SA(Semi-Aperture)为光学面的半孔径，Conic为圆锥系数，inf表示无穷大。在本申请中，一个表面对应的面厚度为这个表面与与之相邻的后面一个表面分别与光轴的交点之间的距离。在具体地，光阑面对应的面厚度为光阑面与第一表面111分别与光轴的交点之间的距离，第一表面111对应的面厚度为第一表面111与第二表面112分别与光轴的交点之间的距离，第二表面112对应的面厚度为第二表面112与第三表面121分别与光轴的交点之间的距离，等等。
表1
表面 表面类型 R(mm) Th(mm) Nd Vd SA(mm) Conic
物面 球面 Inf Inf
光阑面 球面 Inf 0.00 2.80
第一表面111 球面 8.00 1.76 1.55 63.37 2.78
第二表面112 球面 -18.72 1.09 2.68
第三表面121 非球面 -5.48 1.16 1.64 23.50 2.35
第四表面122 非球面 -11.41 0.29 2.15
第五表面131 非球面 -24.54 2.56 1.54 55.99 2.16
第六表面132 非球面 -4.83 1.07 2.23
第九表面211 非球面 8.12 0.93 1.54 55.99 1.75
第十表面212 非球面 3.23 1.87 1.75
第十一表面221 非球面 -39.30 1.88 1.54 55.99 2.33 -3.05
第十二表面222 非球面 -50.32 4.23 3.00 25.50
第一滤光面31 球面 inf 0.21 1.52 64.17 4.19
第二滤光面32 球面 inf 1.37 4.22
成像面40 球面 inf 0.00 4.20
表2
Figure BDA0002738274030000091
Figure BDA0002738274030000101
如下表3为所述光学系统100的基本参数。其中，远摄F#为光学系统100在远摄状态时的光圈数，微距F#为光学系统100在微距状态时的光圈数。微距OD为光学系统100在微距状态时的物距。远摄EFL为光学系统100在远摄状态时的有效焦距，微距EFL为光学系统100在微距状态时的有效焦距。微距β表示光学系统100在微距状态的垂轴放大率。微距间隔为光学系统100在微距状态时所述第一透镜群组10和所述第二透镜群组20之间的空气间隔，远摄间隔为光学系统100在远摄状态时所述第一透镜群组10和所述第二透镜群组20之间的空气间隔。
表3
远摄F# 3.06 f<sub>1</sub>(mm) 8.97
微距F# 3.16 f<sub>2</sub>(mm) -10.23
微距OD(m) 55.98 f<sub>1</sub>/EFL 0.54
远摄EFL(mm) 15.73 f<sub>2</sub>/EFL -0.62
微距EFL(mm) 11.26 TTL(mm) 17.30
IH(mm) 4.00 微距间隔(mm) 3.44
EFL/IH 3.93 远摄间隔(mm) 0.92
f<sub>1.1</sub>(mm) 10.36 Δ<sub>Z</sub>(mm) 2.52
微距β 0.27 Δ<sub>Z</sub>/TTL 0.12
如下表4为所述光学系统100的各个透镜的基本参数。其中，A4,A6,A8,…,A30为非球面系数。
表4
Figure BDA0002738274030000102
Figure BDA0002738274030000111
在第一实施方式中，所述光学系统100的所有非球面面型可利用以下非球面公式进行限定：
Figure BDA0002738274030000112
其中，z为非球面的矢高，r为非球面的径向坐标，c为非球面顶点球曲率，K为二次曲面常数，K＝1-Conic，A4,A6,A8,…,A30为非球面系数。
图3及图4分别为所述光学系统100在远摄状态及微距状态时的球色差图、像散场曲图及畸变图。其中，球色差图中的不同曲线表示不同波长的光经过光学系统纵向球差的值。像散图中的实线表示中心波长(555nm)的光在子午像面的场曲值，虚线表示中心波长(555nm)的光在弧矢像面的场曲值，畸变图中的实线表示中心波长(555nm)经过光学系统的畸变值。
具体地，由图3可知，所述光学系统100在远摄状态时，不同波长的光经过光学系统100的纵向球差的值被控制在0.000mm～0.87mm范围内；中心波长(555nm)的光在子午像面的场曲值被控制在0.000mm～0.300mm，在弧矢像面的场曲值被控制在0.000mm～0.46mm；中心波长(555nm)的光经过光学系统的畸变值被控制在0％～1.08％。
具体地，由图4可知，所述光学系统100在微距状态时，不同波长的光经过光学系统100的纵向球差的值被控制在-0.05mm～0.4mm范围内；中心波长(555nm)的光在子午像面的场曲值被控制在0.00mm～0.33mm，在弧矢像面的场曲值被控制在0.0mm～0.8mm；中心波长(555nm)的光经过光学系统的畸变值被控制在0％～4.0％。
请参考图5-6，本申请第二实施方式提供一种光学系统200。所述光学系统200与所述光学系统100的结构基本相同，其区别点在于：所述光学系统200的光学总长TTL＝16.6mm，光圈数F#＝3.1，半像高IH＝4mm，有效焦距EFL为16.7mm，所述光学系统200的有效焦距EFL与半像高IH之比EFL/IH＝4.17，L1＝0.053m。
在第二实施方式中，所述光学系统200的第一透镜群组10的有效焦距f1＝9.34，所述光学系统200的第二透镜群组20的光焦度f2＝-10.01mm。
在第二实施方式中，所述光学系统200的第一透镜11的光焦度为正，第二透镜12的光焦度为负，第三透镜13的光焦度为正，第五透镜21的光焦度为负，第六透镜22的光焦度为正。具体地，所述光学系统200的第一透镜11的有效焦距f1.1＝9.45mm。
在第二实施方式中，所述光学系统200的所述第一表面111朝向物侧凸出，所述第二表面112朝向物侧凸出，所述第三表面121朝向物侧凸出，所述第四表面122朝向物侧凸出，所述第五表面131朝向像侧凸出，所述第六表面132朝向像侧凸出，所述第九表面211朝向像侧凸出，所述第十表面212朝向像侧凸出，所述第十一表面221朝向像侧凸出，所述第十二表面222朝向物侧凸出。
在第二实施方式中，OD＝∞时，所述光学系统200的对焦状态(远摄状态)如图5所示，第一透镜群组10和第二透镜群组20之间的空气间隔为1mm。
在第二实施方式中，所述光学系统200的微距对焦状态如图6所示。第一透镜群组10和第二透镜群组20之间的空气间隔为4.13mm，所述光学系统200的垂轴放大率β＝0.31。
在第二实施方式中，在对焦距离由无穷远距离变成最近对焦距离时，所述第二镜头群组20的位移行程ΔZ＝3.13mm，所述位移行程与所述光学总长TTL的比值为ΔZ/TTL＝0.19。
如下表5-6分别表示了本申请第二实施方式中所述光学系统200处于远摄状态和微距状态时各透镜的基本参数。表5和6中，R为曲率半径，Th为面厚度，Nd为材料折射率，Vd为材料阿贝数，SA(Semi-Aperture)为光学面的半孔径，Conic为圆锥系数，inf表示无穷大。
表5
Figure BDA0002738274030000121
Figure BDA0002738274030000131
表6
Figure BDA0002738274030000132
如下表7为所述光学系统200的基本参数。其中，远摄F#为光学系统200在远摄状态时的光圈数，微距F#为光学系统200在微距状态时的光圈数。微距OD为光学系统200在微距状态时的物距。远摄EFL为光学系统200在远摄状态时的有效焦距，微距EFL为光学系统200在微距状态时的有效焦距。微距β表示光学系统200在微距状态的垂轴放大率。微距间隔为光学系统200在微距状态时所述第一透镜群组10和所述第二透镜群组20之间的空气间隔，远摄间隔为光学系统200在远摄状态时所述第一透镜群组10和所述第二透镜群组20之间的空气间隔。
表7
Figure BDA0002738274030000141
如下表8为所述光学系统200的各个透镜的基本参数。其中，A4,A6,A8,…,A30为非球面系数。
表8
Figure BDA0002738274030000142
Figure BDA0002738274030000151
在第二实施方式中，所述光学系统200的所有非球面面型可利用以下非球面公式进行限定：
Figure BDA0002738274030000152
其中，z为非球面的矢高，r为非球面的径向坐标，c为非球面顶点球曲率，K为二次曲面常数，A4,A6,A8,…,A30为非球面系数。
图7-8分别为所述光学系统200在远摄状态及微距状态时的球色差图、像散场曲图及畸变图。其中，球色差图中的不同曲线表示不同波长的光经过光学系统纵向球差的值。像散图中的实线表示中心波长(555nm)的光在子午像面的场曲值，虚线表示中心波长(555nm)的光在弧矢像面的场曲值。畸变图中的实线表示中心波长(555nm)经过光学系统的畸变值。
具体地，由图7可知，所述光学系统200在远摄状态时，不同波长的光经过光学系统200的纵向球差的值被控制在-0.025mm～0.25mm范围内；中心波长(555nm)的光在子午像面的场曲值被控制在-0.068mm～0.0mm，在弧矢像面的场曲值被控制在-0.136mm～0.0mm；中心波长(555nm)的光经过光学系统的畸变值被控制在0％～0.7％。
具体地，由图8可知，所述光学系统200在微距状态时，不同波长的光经过光学系统100的纵向球差的值被控制在-0.06mm～0.44mm范围内；中心波长(555nm)的光在子午像面的场曲值被控制在-0.2mm～0.0mm，在弧矢像面的场曲值被控制在-0.9mm～0.0mm；中心波长(555nm)的光经过光学系统的畸变值被控制在0％～3.5％。
请参考图9-10，本申请第三实施方式提供一种光学系统300。所述光学系统300与所述光学系统100的结构基本相同，其区别点在于：所述光学系统300的光学总长TTL＝17.3mm，光圈数F#＝3.0，有效焦距EFL为16.6mm，半像高IH＝4.2mm，所述光学系统300的有效焦距EFL与半像高IH之比EFL/IH＝3.95,L1＝0.049m。
在第三实施方式中，所述光学系统300的第一透镜群组10的有效焦距f1＝9.28mm，所述光学系统300的第二透镜群组20的光焦度f2＝-10.58mm。
在第三实施方式中，所述光学系统300的所述第一透镜群组10由4片透镜构成。具体地，所述第一透镜群组10还包括一第四透镜14，所述第一透镜11、第二透镜12、第三透镜13及第四透镜14自所述光学系统300的物侧至像侧依次排列。所述第四透镜14包括一面向所述第六表面132的第七表面141及一与所述第七表面141相背的第八表面142。
在第三实施方式中，所述光学系统300的第一透镜11的光焦度为正，第二透镜12的光焦度为负，第三透镜13的光焦度为正，第四透镜14的光焦度为正，第五透镜21的光焦度为负，第六透镜22的光焦度为正。具体地，所述光学系统300的第一透镜11的有效焦距f1.1＝9.91mm。
在第三实施方式中，所述光学系统300的所述第一表面111朝向物侧凸出，所述第二表面112朝向物侧凸出，所述第三表面121朝向像侧凸出，所述第四表面122朝向物侧凸出，所述第五表面131朝向像侧凸出，所述第六表面132朝向像侧凸出，所述第七表面141朝向物侧凸出，所述第八表面142朝向像侧凸出，所述第九表面211朝向物侧凸出，所述第十表面212朝向物侧凸出。所述第十一表面221朝向物侧凸出，所述第十二表面222朝向物侧凸出。
在第三实施方式中，如图9所示，所述光学系统300处于远摄对焦状态时，第一透镜群组10和第二透镜群组20之间的空气间隔为1mm。
在第三实施方式中，如图10所示，所述光学系统300处于微距对焦状态时。第一透镜群组10和第二透镜群组20之间的空气间隔为3.58mm，所述光学系统300的垂轴放大率β＝0.3。
在第三实施方式中，在对焦距离由无穷远距离变成最近对焦距离时，所述第二镜头群组20的位移行程ΔZ＝2.85mm，所述位移行程与所述光学总长TTL的比值为ΔZ/TTL＝0.16。
如下表9-10分别表示了本申请第三实施方式中所述光学系统300处于远摄状态和微距状态时的基本参数。表9和10中，R为曲率半径，Th为面厚度，Nd为材料折射率，Vd为材料阿贝数，SA(Semi-Aperture)为光学面的半孔径，Conic为圆锥系数，inf表示无穷大。
表9
Figure BDA0002738274030000161
Figure BDA0002738274030000171
表10
Figure BDA0002738274030000172
Figure BDA0002738274030000181
如下表11为所述光学系统300的基本参数。其中，远摄F#为光学系统300在远摄状态时的光圈数，微距F#为光学系统300在微距状态时的光圈数。微距OD为光学系统300在微距状态时的物距。远摄EFL为光学系统300在远摄状态时的有效焦距，微距EFL为光学系统300在微距状态时的有效焦距。微距β表示光学系统300在微距状态的垂轴放大率。微距间隔为光学系统300在微距状态时所述第一透镜群组10和所述第二透镜群组20之间的空气间隔，远摄间隔为光学系统300在远摄状态时所述第一透镜群组10和所述第二透镜群组20之间的空气间隔。
表11
远摄F# 2.96 f<sub>1</sub>(mm) 9.28
微距F# 3.16 f<sub>2</sub>(mm) -10.58
微距OD(m) 49.47 f<sub>1</sub>/EFL 0.56
远摄EFL(mm) 16.60 f<sub>2</sub>/EFL -0.64
微距EFL(mm) 11.50 TTL(mm) 17.30
IH(mm) 4.20 微距间隔(mm) 3.85
EFL/IH 3.95 远摄间隔(mm) 1.00
f<sub>1.1</sub>(mm) 9.91 Δ<sub>Z</sub>(mm) 2.85
微距β 0.30 Δ<sub>Z</sub>/TTL 0.16
如下表12为所述光学系统300的各个透镜的基本参数。其中，A4,A6,A8,…,A12为非球面系数。
表12
Figure BDA0002738274030000182
Figure BDA0002738274030000191
在第三实施方式中，所述光学系统300的所有非球面面型可利用以下非球面公式进行限定：
Figure BDA0002738274030000192
其中，z为非球面的矢高，r为非球面的径向坐标，c为非球面顶点球曲率，K为二次曲面常数，A4,A6,A8,…,A12为非球面系数。
图11-12分别为所述光学系统300在远摄状态及微距状态时的球色差图、像散场曲图及畸变图。其中，球色差图中的不同曲线表示不同波长的光经过光学系统纵向球差的值。像散图中的实线表示中心波长(555nm)的光在子午像面的场曲值，虚线表示中心波长(555nm)的光在弧矢像面的场曲值。畸变图中的实线表示中心波长(555nm)经过光学系统的畸变值。
具体地，由图11可知，所述光学系统300在远摄状态时，不同波长的光经过光学系统300的纵向球差的值被控制在0.000mm～0.0475mm范围内；中心波长(555nm)的光在子午像面的场曲值被控制在-0.009mm～0.04mm，在弧矢像面的场曲值被控制在-0.003mm～0.14mm；中心波长(555nm)的光经过光学系统的畸变值被控制在0％～0.48％。
具体地，由图12可知，所述光学系统300在微距状态时，不同波长的光经过光学系统300的纵向球差的值被控制在-0.076mm～0.064mm范围内；中心波长(555nm)的光在子午像面的场曲值被控制在-0.038mm～0.0mm，在弧矢像面的场曲值被控制在-0.25mm～0.0mm；中心波长(555nm)的光经过光学系统的畸变值被控制在0％～3.75％。
请参考图13-14，本申请第四实施方式提供一种光学系统400。所述光学系统400与所述光学系统100的结构基本相同，其区别点在于：所述光学系统400的光学总长TTL＝13.25mm，远摄F#＝1.78，半像高IH＝4mm，远摄EFL为11.56mm，所述光学系统400的远摄EFL与半像高IH之比远摄EFL/IH＝2.89。微距F#＝1.63，微距EFL为8.17mm，L1＝0.063m。
在第四实施方式中，所述光学系统400的第一透镜群组10的有效焦距f1＝8.3，所述光学系统400的第二透镜群组20的光焦度f2＝-8.13mm。
在第四实施方式中，所述光学系统400的第一透镜11的光焦度为正，第二透镜12的光焦度为负，第三透镜13的光焦度为正，第五透镜21的光焦度为正，第六透镜22的光焦度为负。具体地，所述光学系统400的第一透镜11的有效焦距f1.1＝13.39mm。
在第四实施方式中，所述光学系统400的所述第一表面111朝向物侧凸出，所述第二表面112朝向物侧凸出，所述第三表面121朝向物侧凸出，所述第四表面122朝向物侧凸出，所述第五表面131朝向物侧凸出，所述第六表面132朝向像侧凸出，所述第九表面211朝向像侧凸出，所述第十表面212朝向像侧凸出，所述第十一表面221朝向像侧凸出，所述第十二表面222朝向物侧凸出。
在第四实施方式中，如图13所示，所述光学系统400处于远摄对焦状态时，第一透镜群组10和第二透镜群组20之间的空气间隔为0.1mm。
在第四实施方式中，如图14所示，所述光学系统400处于微距对焦状态时，第一透镜群组10和第二透镜群组20之间的空气间隔为2.53mm，所述光学系统400的垂轴放大率β＝0.3。
在第四实施方式中，在对焦距离由无穷远距离变成最近对焦距离时，所述第二镜头群组20的位移行程ΔZ＝2.43mm，所述位移行程与所述光学总长TTL的比值为ΔZ/TTL＝0.18。
如下表13-14分别表示了本申请四实施方式中所述光学系统400处于远摄状态和微距状态时的基本参数。表13和14中，R为曲率半径，Th为面厚度，Nd为材料折射率，Vd为材料阿贝数，SA(Semi-Aperture)为光学面的半孔径，Conic为圆锥系数，inf表示无穷大。
表13
表面 表面类型 R(mm) Th(mm) Nd Vd SA(mm) Conic
物面 球面 inf inf inf
光阑面 球面 inf 0.00 3.29 inf
第一表面111 球面 4.44 1.25 1.59 67.02 3.33 4.44
第二表面112 球面 9.02 1.76 3.12 9.02
第三表面121 非球面 5.51 0.42 1.64 23.50 3.06 5.51
第四表面122 非球面 3.42 1.01 2.83 3.42
第五表面131 非球面 11.13 1.54 1.54 55.99 2.67 11.13
第六表面132 非球面 -5.90 0.10 2.73 -5.90
第九表面211 非球面 -10.22 1.50 1.64 23.50 2.28 -10.22
第十表面212 非球面 -8.22 2.20 2.50 -8.22
第十一表面221 非球面 -4.37 0.63 1.54 55.99 2.76 -4.37
第十二表面222 非球面 36.08 2.53 3.52 36.08
第一滤光面31 球面 inf 0.21 1.52 64.21 3.90 inf
第二滤光面32 球面 inf 0.10 3.96 inf
成像面40 球面 inf 0.00 4.01 inf
表14
Figure BDA0002738274030000201
Figure BDA0002738274030000211
如下表15为所述光学系统400的基本参数。其中，远摄F#为光学系统400在远摄状态时的光圈数，微距F#为光学系统400在微距状态时的光圈数。微距OD为光学系统400在微距状态时的物距。远摄EFL为光学系统400在远摄状态时的有效焦距，微距EFL为光学系统400在微距状态时的有效焦距。微距β表示光学系统400在微距状态的垂轴放大率。微距间隔为光学系统400在微距状态时所述第一透镜群组10和所述第二透镜群组20之间的空气间隔，远摄间隔为光学系统400在远摄状态时所述第一透镜群组10和所述第二透镜群组20之间的空气间隔。
表15
远摄F# 1.78 f<sub>1</sub>(mm) 8.30
微距F# 1.63 f<sub>2</sub>(mm) -8.13
微距OD(m) 63.00 f<sub>1</sub>/EFL 0.72
远摄EFL(mm) 11.56 f<sub>2</sub>/EFL -0.70
微距EFL(mm) 8.17 TTL(mm) 13.25
IH(mm) 4.00 微距间隔(mm) 2.53
EFL/IH 2.89 远摄间隔(mm) 0.10
f<sub>1.1</sub>(mm) 13.39 ΔZ(mm) 2.43
微距β 0.16 ΔZ/TTL 0.18
如下表16为所述光学系统200的各个透镜的基本参数。其中，A4,A6,A8,…,A30为非球面系数。
表16
Figure BDA0002738274030000221
在第四实施方式中，所述光学系统400的所有非球面面型可利用以下非球面公式进行限定：
Figure BDA0002738274030000231
其中，z为非球面的矢高，r为非球面的径向坐标，c为非球面顶点球曲率，K为二次曲面常数，A4,A6,A8,…,A30为非球面系数。
图15-16分别为所述光学系统400在远摄状态及微距状态时的球色差图、像散场曲图及畸变图。其中，球色差图中的不同曲线表示不同波长的光经过光学系统纵向球差的值。像散图中的实线表示中心波长(555nm)的光在子午像面的场曲值，虚线表示中心波长(555nm)的光在弧矢像面的场曲值。畸变图中的实线表示中心波长(555nm)经过光学系统的畸变值。
具体地，由图15可知，所述光学系统400在远摄状态时，不同波长的光经过光学系统400的纵向球差的值被控制在-0.035mm～0.11mm范围内；中心波长(555nm)的光在子午像面的场曲值被控制在0.0mm～0.026mm，在弧矢像面的场曲值被控制在0.0mm～0.06mm；中心波长(555nm)的光经过光学系统的畸变值被控制在0％～3.75％。
具体地，由图16可知，所述光学系统400在微距状态时，不同波长的光经过光学系统400的纵向球差的值被控制在-0.09mm～0.075mm范围内；中心波长(555nm)的光在子午像面的场曲值被控制在0.0mm～0.06mm，在弧矢像面的场曲值被控制在-0.075mm～0.25mm；中心波长(555nm)的光经过光学系统的畸变值被控制在0％～5％。
请参考图17-18，本申请第五实施方式提供一种光学系统500。所述光学系统500与所述光学系统100的结构基本相同，其区别点在于：所述光学系统500的光学总长TTL＝31mm，光圈数F#＝5，有效焦距EFL为25.25mm，半像高IH＝4mm，所述光学系统500的有效焦距EFL与半像高IH之比EFL/IH＝6.31。
在第五实施方式中，所述光学系统500的第一透镜群组10的有效焦距f1＝11.68，所述光学系统500的第二透镜群组20的光焦度f2＝-39.11mm，L1＝0.004m。
在第五实施方式中，所述光学系统500的所述第一透镜群组10由4片透镜构成。具体地，所述第一透镜群组10还包括一第四透镜14，所述第一透镜11、第二透镜12、第三透镜13及第四透镜14自所述光学系统500的物侧至像侧依次排列。所述第四透镜14包括一面向所述第六表面132的第七表面141及一与所述第七表面141相背的第八表面142。所述第二透镜群组20还包括一第七透镜23，所述第五透镜21、第六透镜22及第七透镜23自所述光学系统500的物侧至像侧依次排列。所述第七透镜23包括一面向所述第十二表面222的第十三表面231及一与所述第十三表面231相背的第十四表面232。
在第五实施方式中，所述光学系统500的第一透镜11的光焦度为正，第二透镜12的光焦度为正，第三透镜13的光焦度为负，第四透镜14的光焦度为正，第五透镜21的光焦度为负，第六透镜22的光焦度为正，第七透镜23的光焦度为正。具体地，所述光学系统500的第一透镜11的有效焦距f1.1＝24.83mm。
在第五实施方式中，所述光学系统500的所述第一表面111朝向物侧凸出，所述第二表面112朝向像侧凸出，所述第三表面121朝向物侧凸出，所述第四表面122朝向物侧凸出，所述第五表面131朝向像侧凸出，所述第六表面132朝向像侧凸出，所述第七表面141朝向物侧凸出，所述第八表面142朝向像侧凸出，所述第九表面211朝向物侧凸出，所述第十表面212朝向物侧凸出，所述第十一表面221朝向像侧凸出，所述第十二表面222朝向像侧凸出，所述第十三表面231朝向像侧凸出，所述第十四表面232朝向像侧凸出。
在第五实施方式中，如图17所示，所述光学系统500处于远摄对焦状态时，第一透镜群组10和第二透镜群组20之间的空气间隔为0.5mm。
在第五实施方式中，如图18所示，所述光学系统500处于微距对焦状态时，。第一透镜群组10和第二透镜群组20之间的空气间隔为5.95mm，所述光学系统500的垂轴放大率β＝0.73。
在第五实施方式中，在对焦距离由无穷远距离变成最近对焦距离时，所述第二镜头群组20的位移行程ΔZ＝2.517mm，所述位移行程与所述光学总长TTL的比值为ΔZ/TTL＝0.18。
如下表17-18分别表示了本申请第五实施方式中所述光学系统500处于远摄状态和微距状态时的基本参数。表17和18中，R为曲率半径，Th为面厚度，Nd为材料折射率，Vd为材料阿贝数，SA(Semi-Aperture)为光学面的半孔径，Conic为圆锥系数，inf表示无穷大。
表17
Figure BDA0002738274030000241
Figure BDA0002738274030000251
表18
表面 表面类型 R(mm) Th(mm) Nd Vd SA(mm) Conic
物面 球面 inf inf
光阑面 球面 inf 2.52
第一表面111 球面 52.59 0.51 1.63 54.80 2.53
第二表面112 球面 -22.32 1.00 2.56
第三表面121 球面 4.95 0.73 1.53 66.20 2.66
第四表面122 球面 6.30 2.80 2.57
第五表面131 球面 -7.95 0.27 1.67 31.95 2.50
第六表面132 球面 11.34 0.31 2.64
第七表面141 非球面 7.15 1.54 1.54 55.99 2.85
第八表面142 非球面 -5.80 0.50 2.89
第九表面211 非球面 6.09 0.28 1.54 55.99 2.68
第十表面212 非球面 2.56 1.91 2.62 -1
第十一表面221 非球面 -6.51 2.86 1.54 55.99 2.80
第十二表面222 非球面 -5.12 0.87 3.53
第十三表面231 非球面 -26.91 1.87 1.54 55.99 4.00
第十四表面232 非球面 -16.94 12.58 4.20
第一滤光面31 球面 inf 0.21 1.52 64.17 4.04
第二滤光面32 球面 inf 2.77 4.03
成像面40 球面 inf 0.00 4.01
如下表19为所述光学系统500的基本参数。其中，远摄F#为光学系统500在远摄状态时的光圈数，微距F#为光学系统500在微距状态时的光圈数。微距OD为光学系统500在微距状态时的物距。远摄EFL为光学系统500在远摄状态时的有效焦距，微距EFL为光学系统500在微距状态时的有效焦距。微距β表示光学系统500在微距状态的垂轴放大率。微距间隔为光学系统500在微距状态时所述第一透镜群组10和所述第二透镜群组20之间的空气间隔，远摄间隔为光学系统500在远摄状态时所述第一透镜群组10和所述第二透镜群组20之间的空气间隔。
表19
远摄F# 5.00 f<sub>1</sub>(mm) 11.68
微距F# 6.18 f<sub>2</sub>(mm) -39.11
微距OD(m) 40.00 f<sub>1</sub>/EFL 0.46
远摄EFL(mm) 25.25 f<sub>2</sub>/EFL -1.55
微距EFL(mm) 19.40 TTL(mm) 31.00
IH(mm) 4.00 微距间隔(mm) 5.95
EFL/IH 6.31 远摄间隔(mm) 0.50
f<sub>1.1</sub>(mm) 24.83 Δ<sub>Z</sub>(mm) 5.45
微距β 0.73 Δ<sub>Z</sub>/TTL 0.18
如下表20为所述光学系统500的各个透镜的基本参数。其中，A4,A6,A8,…,A30为非球面系数。
表20
Figure BDA0002738274030000261
Figure BDA0002738274030000271
在第五实施方式中，所述光学系统500的所有非球面面型可利用以下非球面公式进行限定：
Figure BDA0002738274030000272
其中，z为非球面的矢高，r为非球面的径向坐标，c为非球面顶点球曲率，K为二次曲面常数，A4,A6,A8,…,A30为非球面系数。
图19-20分别为所述光学系统500在远摄状态及微距状态时的球色差图、像散场曲图及畸变图。其中，球色差图中的不同曲线表示不同波长的光经过光学系统纵向球差的值。像散图中的实线表示中心波长(555nm)的光在子午像面的场曲值，虚线表示中心波长(555nm)的光在弧矢像面的场曲值。畸变图中的实线表示中心波长(555nm)经过光学系统的畸变值。
具体地，由图19可知，所述光学系统500在远摄状态时，不同波长的光经过光学系统500的纵向球差的值被控制在-0.032mm～0.068mm范围内；中心波长(555nm)的光在子午像面的场曲值被控制在-0.0075mm～0.0mm，在弧矢像面的场曲值被控制在-0.025mm～0.0075mm；中心波长(555nm)的光经过光学系统的畸变值被控制在-1％～0％。
具体地，由图20可知，所述光学系统500在微距状态时，不同波长的光经过光学系统500的纵向球差的值被控制在-0.02mm～0.064mm范围内；中心波长(555nm)的光在子午像面的场曲值被控制在-0.005mm～0.0mm，在弧矢像面的场曲值被控制在-0.0125mm～0.025mm；中心波长(555nm)的光经过光学系统的畸变值被控制在0％～0.35％。
本申请还提供一种终端设备(图未示)，包括一本体及如上所述的光学系统100，200，300，400，500等中的至少一个，所述光学系统100，200，300，400，500等中的至少一个位于所述本体内或所述本体上。
本申请的光学系统采用具有正光焦度的第一透镜群组及具有负光焦度的第二透镜群组构成长焦镜头(长焦镜头本身具有远摄对焦功能)，并将具有负光焦度的第二透镜群组设置为可相对成像面移动，通过移动具有负光焦度的第二透镜群组来小幅度改变具有负光焦度的第二透镜群组与成像面之间的距离，从而实现微距对焦，从而本申请提供的光学系统不仅能够同时满足微距与远摄要求，还可以适用于小空间范围的使用场景，且能够得到较大的垂轴放大率，进而提升光学系统的微距与远摄性能。
以上所述，仅是本申请的较佳实施方式而已，并非对本申请任何形式上的限制，虽然本申请已是较佳实施方式揭露如上，并非用以限定本申请，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本申请技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施方式，但凡是未脱离本申请技术方案内容，依据本申请的技术实质对以上实施方式所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本申请技术方案的范围内。

Claims (16)

1.一种光学系统，具有一光轴，其特征在于，所述光学系统包括一第一透镜群组、一第二透镜群组及一成像面，所述第一透镜群组、所述第二透镜群组及所述成像面自所述光学系统的物侧至像侧依次排列；所述第一透镜群组的光焦度为正，所述第二透镜群组的光焦度为负；所述第一透镜群组到所述成像面的距离固定，所述第二透镜群组能够相对所述成像面移动；当物距OD缩短时，所述第二透镜群组沿所述光轴往所述成像面的方向移动以实现对焦；所述光学系统满足如下条件式：
1.5≤F#≤7；
2.5≤EFL/IH≤7.5；
f2/EFL≤-0.5；
其中，F#为所述光学系统的光圈数，EFL为所述光学系统的有效焦距，IH为半像高，所述半像高为所述成像面上的成像高度的1/2，f2为所述第二透镜群组的有效焦距。
2.如权利要求1所述的光学系统，其特征在于，定义所述光学系统的最近对焦距离为L1，所述光学系统的最远对焦距离为L2；则L1≥0.03m且L2＝+∞。
3.如权利要求2所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统实现对焦满足如下条件式：L1≤OD<L2。
4.如权利要求2所述的光学系统，其特征在于，当OD＝L1时，所述光学系统处于微距状态；当所述光学系统处于微距状态时，所述光学系统的垂轴放大率β满足如下关系式：0.1<β<0.8，其中，所述垂轴放大率是指所述光学系统的像高度与物高的比值。
5.如权利要求1所述的光学系统，其特征在于，当所述光学系统对焦时，还满足如下条件式：0.1<ΔZ/TTL<0.4；其中，ΔZ为对焦时所述第二透镜群组的位移行程，TTL为所述光学系统的光学总长。
6.如权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统还满足如下条件式：-1.7<f2/EFL<-0.5。
7.如权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统还满足如下条件式：f1/EFL>0.4；其中，f1为所述第一透镜群组的有效焦距。
8.如权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述第一透镜群组包括自物侧向像侧排列的3片或4片透镜，所述第二透镜群组包括自物侧向像侧排列的2片或3片透镜。
9.如权利要求8所述的光学系统，其特征在于，所述透镜的表面呈球面或非球面。
10.如权利要求8所述的光学系统，其特征在于，所述透镜的材质为光学玻璃或光学塑料。
11.如权利要求8所述的光学系统，其特征在于，定义所述第一透镜群组的自物侧向像侧排列的第一个透镜为第一透镜，所述第一透镜的光焦度为正，所述第一透镜包括一面向被摄物体的第一表面，所述第一表面为朝向物侧凸出。
12.如权利要求8所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统还包括一滤光片，所述滤光片位于所述第二透镜群组与所述成像面之间，所述第二透镜群组、所述滤光片及所述成像面间隔设置。
13.如权利要求12所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统还包括一感光元件，所述感光元件设置在所述成像面上且面向所述滤光片。
14.如权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统还包括一光路偏折元件，所述光路偏折元件位于所述第一透镜群组及被摄物体之间。
15.如权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统还包括一传动机构，所述传动机构用于驱动所述第二透镜群组相对于所述成像面移动。
16.一种终端设备，包括一本体，其特征在于，所述终端设备还包括一如权利要求1-15任一项所述的光学系统，所述光学系统位于所述本体内或所述本体上。
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