CN114415355B - 光学系统、摄像模组及电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光学系统、摄像模组及电子设备。光学系统包括：具有正屈折力的第一透镜，其像侧面于近光轴处为凸面；具有屈折力的第二透镜，其物侧面于近光轴处为凹面；具有屈折力的第三透镜和第四透镜，第三透镜和第四透镜的物侧面和像侧面于近光轴处均分别为凸面和凹面；具有正屈折力的第五透镜，其物侧面和像侧面于近光轴处分别为凹面和凸面；具有负屈折力的第六透镜，其物侧面于近光轴处为凸面，像侧面于近光轴处为凹面；光学系统满足关系：0.1mm<（CT1*SD12）/|R2|<0.9mm。根据本发明实施例的光学系统，能够实现小型化设计的同时兼顾良好的成像品质。

Description

光学系统、摄像模组及电子设备

技术领域

本发明涉及摄影成像技术领域，特别是涉及一种光学系统、摄像模组及电子设备。

背景技术

随着手机、平板电脑、无人机、计算机等电子产品在生活中的广泛应用，各种科技改进推陈出新。其中，新型电子产品改进中摄像镜头拍摄效果的改进创新成为人们关注的重心之一，同时成为科技改进的一项重要内容，能否使用微型摄像元件拍摄出高画质感、高分辨率、高清晰度，的图片成为现代人选择何种电子产品的关键因素。另一方面，光电耦合器CCD及CMOS等感光元件伴随着科技进步在性能上的改进，为拍摄高质量的像质提供了可能，给人们带来了更高画质感的拍摄体验。因此，光学系统设计的微型化及性能改进成为目前摄像头提升拍摄质量的关键因素。

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，本申请第一方面提出一种光学系统，能够有效解决在实现小型化设计的同时兼顾良好的成像品质的问题。

根据本申请的第一方面的实施例的光学系统，沿光轴由物侧至像侧依次包括：具有正屈折力的第一透镜，所述第一透镜的像侧面于近光轴处为凸面；具有屈折力的第二透镜，所述第二透镜的物侧面于近光轴处为凹面；具有屈折力的第三透镜，所述第三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；具有屈折力的第四透镜，所述第四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；具有正屈折力的第五透镜，所述第五透镜的物侧面于近光轴处为凹面，像侧面于近光轴处为凸面；具有负屈折力的第六透镜，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。

光学系统中，通过第一透镜的正屈折力和像侧面于近光轴处的凸面设计，可以有利于增强第一透镜的正屈折力，像侧面于近光轴处的凸面设计可以平衡第一透镜的物侧面的面型配置，同时可以增强光线的汇聚能力；通过具有屈折力的第二透镜和物侧面于近光轴处的凹面设计，可以校正光线经过第一透镜时所产生的像差，还可以减小入射光线在光学系统的成像面上的入射角度，降低了色差的产生，提高了光学系统的成像品质，第一透镜与第二透镜相邻的面形状相适应，可以降低光学系统的偏心敏感度；通过具有屈折力的第三透镜和第四透镜可以有效校正光线经过物方透镜(即第一透镜和第二透镜)所产生的像差，降低后方透镜组（即第五透镜和第六透镜)的校正压力；第五透镜物侧面和像侧面于近光轴处分别为凹面和凸面，能降低光线自第五透镜转向第六透镜时在各个交界面上的的主光线入射角度，进一步修正轴外色差。同时，第五透镜与第六透镜为正负屈折力的组合，且第六透镜的物侧面和像侧面于近光轴处分别为凸面和凹面，可同时高效矫正轴上像差，如此以达到提高像质的效果。

在其中一个实施例中，光学系统满足关系：0.1mm<（CT1*SD12）/|R2|<0.9mm；CT1为所述第一透镜于光轴上的厚度；SD12为所述第一透镜的像侧面的最大有效口径；R2为所述第一透镜的像侧面于光轴处的曲率半径；满足上述关系式，能合理控制第一透镜外形尺寸和第一透镜曲率半径，使光学系统具有广角小头部特点，满足光学系统小型化的特点，并保证有较大视场角，能够捕捉更广的画面，当（CT1*SD12）/|R2|≥0.9mm时，会造成镜头头部过大，满足不了光学系统小型化的特点，不满足设计要求；当（CT1*SD12）/|R2|≤0.1mm时，会造成头部尺寸过小，不利于成型加工，同时降低组装良率。

在其中一个实施例中，3<CT5/ET5<4；CT5为所述第五透镜于光轴上的厚度，即第五透镜于光轴处中心厚度；ET5为所述第五透镜的物侧面最大有效通光口径处至像侧面最大有效通光口径处在平行于光轴方向上的距离，即第五透镜有效口径边缘厚度；满足上述关系式，可通过该镜片在边缘处使用超薄设计，有效平衡广角光学系统的光程差，从而实现修正场曲的功能，因此镜片的边缘厚度与中心厚度的比值需在一定范围内，中心处太厚或者太薄都会导致中心光线和边缘光线难以在像平面附近汇聚，导致场曲过大，无法有效平衡广角光学系统的光程差，无法实现修正场曲的功能，难以满足生产加工要求，无法保证成型良率，因此透镜中心及边缘厚度处应满足一定比例关系才能保证可加工性及成型良率，并保证成像稳定性，当CT5/ET5≥4时，则中心相对于边缘会太厚，造成场曲量过大，影响成像质量，也不利于镜片成型加工，当CT5/ET5≤3时，会导致中心太薄，轴上色差难以得到修正。

在其中一个实施例中，0.8<TL/TTL<0.9；TL为所述第一透镜的物侧面至所述第六透镜的像侧面于光轴上的距离；TTL为所述第一透镜的物侧面至光学系统的成像面于光轴上的距离；满足上述关系式，通过合理控制TL与TTL比值，可实现光学系统小型化设计，并能保证镜头有足够的后焦，保证光学系统有足够的调焦空间，提高模组组装良率。当TL/TTL≥0.9时，会造成后焦过小，不利于模组组装；当TL/TTL≤0.8时，会造成光学系统过度压缩，导致光学系统性能下降。

在其中一个实施例中，1.65<TTL/f<1.85；TTL为所述第一透镜的物侧面至光学系统的成像面于光轴上的距离，f为光学系统的焦距；满足上述关系式，通过合理控制焦距以及光学系统总长度，不仅能实现光学系统小型化，同时能保证光线更好的汇聚于光学系统的成像面上。当TTL/f≤1.65时，透镜组光学长度太短，会造成光学系统的公差敏感度加大，同时不利于光线在光学系统的成像面上的汇聚。当TTL/f≥1.85时，焦距过小，导致光线在光学系统的成像面上的主光线角度太大，从而使相对照度低下，进而造成成像信息不全。

在其中一个实施例中，0.12<BFL/TTL<0.15；BFL为所述第六透镜的像侧面到光学系统的成像面于光轴上的距离，TTL为所述第一透镜的物侧面至光学系统的成像面于光轴上的距离；当透镜满足上述公式时，满足小型化的同时可保证光学系统有足够的调焦范围，提升镜头模组组装良率，同时保证光学系统焦深较大，能够获取物方更多的深度信息。当BFL/TTL≥0.15时，各个镜片的厚度及其间距会被过度压缩，导致敏感度加大，生产工艺良率降低；当BFL/TTL≤0.12时，模组组装过程中预留的公差空间过小，会导致良率过低加大生产工艺难度，且对焦空间不足，影响成像质量。

在其中一个实施例中，-5<tan(FOV)/Fno<-2；FOV为光学系统的最大视场角，Fno为光学系统的光圈数；满足上述关系式，该镜头使用大光圈广角小头部的设计，满足高清晰拍摄要求，视场角与透镜光圈数通过合理配合能够满足成像要求，当tan(FOV)/Fno≥-2时，光学系统的视场角过大，造成外视场畸变过大，图像外围会出现扭曲现象，成像性能下降；当tan(FOV)/Fno≤-5时，视场角过小，不满足广角小头部设计要求。

在其中一个实施例中，0.8<∑ET/∑CT<0.9；∑ET为所述第一透镜至所述第六透镜中，各个透镜的物侧面最大有效通光口径处至像侧面最大有效通光口径处在平行于光轴方向上的距离的总和；∑CT为所述第一透镜至所述第六透镜中，各个透镜于光轴上的透镜厚度总和；满足上述关系式，可以合理的平衡中心视场与边缘视场光程差，有效改善场曲，减小畸变，当∑ET/∑CT≥0.9时，会使边缘视场光程大于中心光线光程，当∑ET/∑CT≤0.8时，会使边缘视场光程小于中心光线光程，均会造成场曲过大，引起外视场图像模糊，进而导致成像质量急剧下降。

在其中一个实施例中，1°<|Angle12-Angle21|<10°；所述第一透镜的像侧面最大有效口径处有一切面，所述切面与垂直于光轴的面的锐角夹角为Angle12，所述第二透镜的物侧面最大有效口径处有一切面，所述切面与垂直于光轴的面的锐角夹角为Angle21；第一透镜与第二透镜为光学系统的公差敏感部位，满足上式可使两面形状相适应，进而降低光学系统的偏心敏感度，从而提高产品的生产良率。

在其中一个实施例中，0.2<SAG42/CT45<0.7；SAG42为所述第四透镜的像侧面于最大有效口径处的矢高，也即，所述第四透镜的像侧面与光轴的交点至所述第四透镜的像侧面最大有效口径处在平行于光轴方向上的距离。CT45为所述第四透镜的像侧面至所述第五透镜的物侧面于光轴上的距离；满足上述关系式，既能为镜头组装留有足够的空间，又能改善场曲以避免图像边缘扭曲，当SAG42/CT45≥0.7时，会导致第四透镜的像侧面过度弯曲，不利于单片镜片加工成型，且组装难度加大，不利于组装工艺改善，当SAG42/CT45≤0.2时，会造成边缘与镜筒贴合度差，且不利于场曲修正，导致边缘图像歪曲。

根据本申请第二方面实施例的摄像模组，包括图像传感器及以上任意一项所述的光学系统，所述图像传感器设于光学系统的像侧。通过采用上述光学系统，摄像模组能够在保持小型化设计的同时拥有良好的成像质量。

根据本申请第三方面实施例的电子设备，包括固定件及上述的摄像模组，所述摄像模组设于所述固定件。上述摄像模组能够为电子设备提供良好摄像品质的同时，保持较小的占据体积，从而可减少对电子设备的小型化设计造成的阻碍。

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

图1为本申请第一实施例提供的光学系统的结构示意图；

图2为第一实施例中光学系统的纵向球差图、像散场曲图和畸变图；

图3为本申请第二实施例提供的光学系统的结构示意图；

图4为第二实施例中光学系统的纵向球差图、像散场曲图和畸变图；

图5为本申请第三实施例提供的光学系统的结构示意图；

图6为第三实施例中光学系统的纵向球差图、像散场曲图和畸变图；

图7为本申请第四实施例提供的光学系统的结构示意图；

图8为第四实施例中光学系统的纵向球差图、像散场曲图和畸变图；

图9为本申请第五实施例提供的光学系统的结构示意图；

图10为第五实施例中光学系统的纵向球差图、像散场曲图和畸变图；

图11为本申请第六实施例提供的光学系统的结构示意图；

图12为第六实施例中光学系统的纵向球差图、像散场曲图和畸变图；

图13为本申请一实施例提供的摄像模组的示意图；

图14为本申请一实施例提供的摄像设备的结构示意图。

附图标记

光学系统10，摄像模组20，电子设备30，

光轴101，滤光片110，图像传感器210，固定件310，

光阑STO，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，第六透镜L6，

第一透镜物侧面S1，第一透镜像侧面S2，第二透镜物侧面S3，第二透镜像侧面S4，第三透镜物侧面S5，第三透镜像侧面S6，第四透镜物侧面S7，第四透镜像侧面S8，第五透镜物侧面S9，第五透镜像侧面S10，第六透镜物侧面S11，第六透镜像侧面S12，滤光片物侧面S13，滤光片像侧面S14，成像面S15。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面将参考附图描述根据本发明一个具体实施例的光学系统10。

参考图1，本申请的实施例提供一种具有六片透镜设计的光学系统10，光学系统10沿光轴101由物侧至像侧依次包括具有正屈折力的第一透镜L1、具有正屈折力或负屈折力的第二透镜L2、具有正屈折力或负屈折力的第三透镜L3、具有正屈折力或负屈折力的第四透镜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。光学系统10中的各透镜应同轴设置，且各透镜能够安装于镜筒内以形成摄像镜头。

第一透镜L1具有物侧面S1和像侧面S2，第二透镜L2具有物侧面S3和像侧面S4，第三透镜L3具有物侧面S5和像侧面S6，第四透镜L4具有物侧面S7和像侧面S8，第五透镜L5具有物侧面S9及像侧面S10，第六透镜L6具有物侧面S11和像侧面S12。同时，光学系统10还存在成像面S15，成像面S15位于第六透镜L6的像侧，相应物距处的轴上物点发出的光线经光学系统10各透镜调节后能够于成像面S15成像。光学系统10还存在滤光片110，滤光片110位于第六透镜L6的像侧面S12和成像面S15之间，滤光片110具有物侧面S13和像侧面S14。

一般地，成像面S15与图像传感器的感光面重合。需要说明的是，在一些实施例中，光学系统10可以匹配具有矩形感光面的图像传感器，成像面S15与图像传感器的矩形感光面重合。此时，成像面S15上有效像素区域具有水平方向、垂直方向以及对角线方向，本申请中光学系统10的最大视场角可以理解为光学系统10对角线方向的最大视场角，ImgH可以理解为成像面S15上有效像素区域对角线方向的长度的一半。在本申请的实施例中，第一透镜L1的物侧面S1于近光轴101处可以为凸面，也可以为凹面，像侧面S2于近光轴101处为凸面；第二透镜L2的物侧面S3于近光轴101处为凹面，像侧面S4于近光轴101处可以为凸面，也可以为凹面；第三透镜L3的物侧面S5于近光轴处可以为凸面，像侧面S6于近光轴处为凹面；第四透镜L4的物侧面S7于近光轴处可以为凸面，像侧面S8于近光轴处为凹面；第五透镜L5的物侧面S9于近光轴101处为凹面，像侧面S10于近光轴101处均为凸面；第六透镜L6的物侧面S11于近光轴101处为凸面，像侧面S12于近光轴处为凹面。当描述透镜表面于近光轴101处具有某种面型时，即该透镜表面于光轴101附近具有该种面型；当描述透镜表面于近圆周处或近最大有效口径处具有某种面型时，即该透镜表面沿径向且在靠近最大有效通光口径处具有该种面型。

上述光学系统10中，通过第一透镜L1的正屈折力和像侧面S2于近光轴101处的凸面设计，可以有利于增强第一透镜L1的正屈折力，像侧面S2于近光轴101处的凸面设计可以平衡第一透镜L1的物侧面S1的面型配置，同时可以增强光线的汇聚能力；通过具有屈折力的第二透镜L2和物侧面S3于近光轴101处的凹面设计，可以校正光线经过第一透镜L1时所产生的像差，还可以减小入射光线在成像面S15的入射角度，降低了色差的产生，提高了光学系统10的成像品质，第一透镜L1与第二透镜L2相邻的面形状相适应，可以降低光学系统10的偏心敏感度；通过具有屈折力的第三透镜L3和第四透镜L4可以有效校正光线经过物方透镜(即第一透镜L1和第二透镜L2)所产生的像差，降低后方透镜组（即第五透镜L5和第六透镜L6)的校正压力；第五透镜L5物侧面S9和像侧面S10于近光轴101处分别为凹面和凸面，能降低光线自第五透镜L5转向第六透镜L6时在各个交界面上的的主光线入射角度，进一步修正轴外色差。同时，第五透镜L5与第六透镜L6为正负屈折力的组合，且第六透镜L6物侧面S11和像侧面S12于近光轴101处分别为凸面和凹面，可同时高效矫正轴上像差，如此以达到提高像质的效果。

在本申请的实施例中，光学系统10还满足关系式条件：0.1mm<（CT1*SD12）/|R2|<0.9mm；CT1为第一透镜L1于光轴101上的厚度；SD12为第一透镜L1的像侧面S2的最大有效口径；R2为第一透镜L1的像侧面S2于光轴101处的曲率半径。满足上述关系式，能通过合理控制第一透镜L1外形尺寸和第一透镜L1曲率半径，使光学系统10具有广角小头部特点，满足光学系统10小型化的特点，并保证有较大视场角，能够捕捉更广的画面，当（CT1*SD12）/|R2|≥0.9mm时，会造成镜头头部过大，满足不了光学系统10小型化的特点，不满足设计要求；当（CT1*SD12）/|R2|≤0.1mm时，会造成头部尺寸过小，不利于成型加工，同时降低组装良率。

此外，在一些实施例中，光学系统10还满足以下至少一条关系，且当满足任一关系时均可拥有相应的技术效果：

3<CT5/ET5<4；CT5为第五透镜L5于光轴101上的厚度；ET5为第五透镜L5的物侧面S9最大有效通光口径处至像侧面S10最大有效通光口径处在平行于光轴方向上的距离；满足上述关系式，可通过该镜片在边缘处使用超薄设计，有效平衡广角光学系统10的光程差，从而实现修正场曲的功能，因此镜片的边缘厚度与中心厚度的比值需在一定范围内，中心处太厚或者太薄都会导致中心光线和边缘光线难以在像平面附近汇聚，导致场曲过大，无法有效平衡光学系统10的光程差，无法实现修正场曲的功能，难以满足生产加工要求，无法保证成型良率，因此透镜中心及边缘厚度处应满足一定比例关系才能保证可加工性及成型良率，并保证成像稳定性，当CT5/ET5≥4时，则中心相对于边缘会太厚，造成场曲量过大，影响成像质量，也不利于镜片成型加工，当CT5/ET5≤3时，会导致中心太薄，轴上色差难以得到修正。

0.8<TL/TTL<0.9；TL为第一透镜L1的物侧面S1至第六透镜L6的像侧面S12于光轴101上的距离；TTL为第一透镜L1的物侧面S1至光学系统10的成像面S15于光轴101上的距离；满足上述关系式，通过合理控制TL与TTL比值，可实现光学系统10小型化设计，并能保证镜头有足够的后焦，保证光学系统10有足够的调焦空间，提高模组组装良率。当TL/TTL≥0.9时，会造成后焦过小，不利于模组组装；当TL/TTL≤0.8时，会造成光学系统10过度压缩，导致系统性能下降。

1.65<TTL/f<1.85；TTL为第一透镜L1的物侧面S1至光学系统10的成像面S15于光轴101上的距离，也即光学系统10总长度，f为光学系统10的焦距；满足上述关系式，通过合理控制焦距以及光学系统10总长度，不仅能实现光学系统10小型化，同时能保证光线更好的汇聚于成像面S15上。当TTL/f≤1.65时，光学系统10总长度太短，会造成光学系统10的公差敏感度加大，同时不利于光线在成像面S15上的汇聚。当TTL/f≥1.85时，焦距过小，导致光线在光学系统10的成像面S15的主光线角度太大，从而使相对照度低下，进而造成成像信息不全。

0.12<BFL/TTL<0.15；BFL为第六透镜L6的像侧面S12到光学系统10的成像面S15于光轴101上的距离，TTL为第一透镜L1的物侧面S1至光学系统10的成像面S15于光轴101上的距离；当透镜满足上述公式时，满足小型化的同时可保证光学系统10有足够的调焦范围，提升镜头模组组装良率，同时保证光学系统10焦深较大，能够获取物方更多的深度信息。当BFL/TTL≥0.15时，各个镜片的厚度及其间距会被过度压缩，导致敏感度加大，生产工艺良率降低；当BFL/TTL≤0.12时，模组组装过程中预留的公差空间过小，会导致良率过低加大生产工艺难度，且对焦空间不足，影响成像质量。

-5<tan(FOV)/Fno<-2；FOV为光学系统10的最大视场角，Fno为光学系统10的光圈数；满足上述关系式，该镜头使用大光圈广角小头部的设计，满足高清晰拍摄要求，视场角与透镜光圈数通过合理配合能够满足成像要求，当tan(FOV)/Fno≥-2时，光学系统10视场角过大，造成外视场畸变过大，图像外围会出现扭曲现象，成像性能下降；当tan(FOV)/Fno≤-5时，视场角过小，不满足广角小头部设计要求。

0.8<∑ET/∑CT<0.9；∑ET为第一透镜L1至第六透镜L6中，各个透镜的物侧面最大有效通光口径处至像侧面最大有效通光口径处在平行于光轴方向上的距离的总和，∑CT为第一透镜L1至第六透镜L6中，各个透镜于光轴101上的透镜厚度总和；满足上述关系式，可以合理平衡中心视场与边缘视场光程差，有效改善场曲，减小畸变，当∑ET/∑CT≥0.9时，会使边缘视场光程大于中心光线光程，当∑ET/∑CT≤0.8时，会使边缘视场光程小于中心光线光程，均会造成场曲过大，引起外视场图像模糊，进而导致成像质量急剧下降。

1°<|Angle12-Angle21|<10°；第一透镜L1的像侧面S2最大口径处有一切面，所述切面与垂直于光轴101的面的锐角夹角为Angle12，第二透镜L2的物侧面S3最大口径处有一切面，所述切面与垂直于光轴101的面的锐角夹角为Angle21；第一透镜L1与第二透镜L2为光学系统10的公差敏感部位，满足上式可使两面形状相适应，进而降低光学系统10的偏心敏感度，从而提高产品的生产良率。

0.2<SAG42/CT45<0.7；SAG42为第四透镜L4的像侧面S8于最大有效口径处的矢高，也即第四透镜L4的像侧面S8与光轴101的交点至第四透镜L4的像侧面S8最大有效口径处在平行于光轴方向上的距离。CT45为第四透镜L4的像侧面S8至第五透镜L5的物侧面S9于光轴101上的距离；满足上述关系式，既能为镜头组装留有足够的空间，又能改善场曲以避免图像边缘扭曲，当SAG42/CT45≥0.7时，会导致第四透镜L4的像侧面S8过度弯曲，不利于单片镜片加工成型，且组装难度加大，不利于组装工艺改善，当SAG42/CT45≤0.2时，则会造成边缘与镜筒贴合度差，且不利于场曲修正，导致边缘图像歪曲，形成歪曲像。

以上各关系式条件中的焦距的数值参考波长为587.6nm，焦距至少是指相应透镜于光轴101处的数值，透镜的屈折力至少是指于光轴101处的情况。且以上各关系式条件及其所带来的技术效果针对的是具有上述透镜设计的光学系统10。在无法确保拥有前述光学系统10的透镜设计（透镜数量、屈折力配置、面型配置等）时，将难以确保光学系统10在满足这些关系式时依然能够拥有相应的技术效果，甚至可能会导致摄像性能发生显著下降。

在一些实施例中，光学系统10的至少一个透镜具有非球面面型，当透镜的至少一侧表面（物侧面或像侧面）为非球面时，即可称该透镜具有非球面面型。在一个实施例中，可以将各透镜的物侧面及像侧面均设计为非球面。非球面设计能够帮助光学系统10更为有效地消除像差，改善成像品质。在一些实施例中，光学系统10中的至少一个透镜也可具有球面面型，球面面型的设计可降低透镜的制备难度，降低制备成本。在一些实施例中，为了兼顾制备成本、制备难度、成像品质、组装难度等，光学系统10中的各透镜表面的设计可由非球面及球面面型搭配而成。

非球面的面型计算可参考非球面公式：

其中，Z为非球面上相应点到该面于光轴101处的切平面的距离，r为非球面上相应点到光轴101的距离，c为非球面于光轴101处的曲率，k为圆锥系数，Ai为非球面面型公式中与第i阶高次项相对应的高次项系数。

另外应注意的是，当某个透镜表面为非球面时，该透镜表面可以存在反曲点，此时该面沿径向将发生面型种类的改变，例如一个透镜表面在光轴101处为凸面，而在靠近最大有效口径处则为凹面。具体地，在一些实施例中，第六透镜L6的物侧面S11和像侧面S12中均设置有至少一个反曲点，此时配合上述第六透镜L6的物侧面S11及像侧面S12于光轴101处的面型设计，从而能够对大视角系统中的边缘视场的场曲、畸变像差实现良好的校正，改善成像质量。

在一些实施例中，光学系统10中至少一个透镜的材质为塑料（PC，Plastic），塑料材质可以为聚碳酸酯、树胶等。在一些实施例中，光学系统10中至少一个透镜的材质为玻璃（GL，Glass）。具有塑料材质的透镜能够降低光学系统10的生产成本，而具有玻璃材质的透镜能够耐受较高或较低的温度且具有优良的光学效果及较佳的稳定性。在一些实施例中，光学系统10中可设置不同材质的透镜，即可采用玻璃透镜及塑料透镜相结合的设计，但具体配置关系可根据实际需求而确定，此处不加以穷举。

在一些实施例中，光学系统10还包括光阑STO，本申请的光阑STO可以为孔径光阑，也可以为视场光阑，光阑STO用于控制光学系统10的入光量及景深，同时也能对非有效光线实现良好的拦截以改善光学系统10的成像质量，其可设置在光学系统10的物侧与第一透镜L1的物侧面S1之间。可以理解的是，在其他实施例中，该光阑STO也可设置在相邻的两个透镜之间，例如设置在第二透镜L2和第三透镜L3之间，根据实际情况调整设置，本实施例对此不作具体限定。孔径光阑STO也可以由固定透镜的夹持件形成。

以下通过更具体的实施例以对本申请的光学系统10进行说明：

第一实施例

参考图1，在第一实施例中，光学系统10沿光轴101由物侧至像侧依次包括光阑STO、具有正屈折力的第一透镜L1、具有正屈折力的第二透镜L2、具有负屈折力的第三透镜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。光学系统10的各透镜面型如下：

第一透镜L1的物侧面S1于近光轴101处为凸面，像侧面S2于近光轴101处为凸面；物侧面S1于圆周处为凹面，像侧面S2于圆周处为凸面。

第二透镜L2的物侧面S3于近光轴101处为凹面，像侧面S4于近光轴101处为凸面；物侧面S3于圆周处为凹面，像侧面S4于圆周处为凸面。

第三透镜L3的物侧面S5于近光轴101处为凸面，像侧面S6于近光轴101处为凹面；物侧面S5于圆周处为凹面，像侧面S6于圆周处为凹面。

第四透镜L4的物侧面S7于近光轴101处为凸面，像侧面S8于近光轴101处为凹面；物侧面S7于圆周处为凸面，像侧面S8于圆周处为凸面。

第五透镜L5的物侧面S9于近光轴101处为凹面，像侧面S10于近光轴101处为凸面；物侧面S9于圆周处为凹面，像侧面S10于圆周处为凹面。

第六透镜L6的物侧面S11于近光轴101处为凸面，像侧面S12于近光轴101处为凹面；物侧面S11于圆周处为凹面，像侧面S12于圆周处为凸面。

在第一实施例中，第一透镜L1至第六透镜L6中的各透镜表面均为非球面，且第六透镜L6的物侧面S11和像侧面S12均存在反曲点，第一透镜L1至第六透镜L6中的各透镜的材质均为塑料。光学系统10还包括滤光片110，滤光片110可作为光学系统10的一部分，也可从光学系统10中去除，但当去除滤光片110后，光学系统10的光学总长TTL保持不变；本实施例中滤光片110为红外截止滤光片，红外截止滤光片设于第六透镜L6的像侧面S12与成像面S15之间，从而可滤除如红外光等不可见波段的光线，而仅让可见光通过，以获得较好的影像效果；可以理解的是，滤光片110也可滤除诸如可见光等其他波段的光线，而仅让红外光通过，光学系统10可作为红外光学镜头使用，即，光学系统10在昏暗的环境及其他特殊的应用场景下也能成像并能获得较好的影像效果。

第一实施例中光学系统10的各透镜参数由以下表1所展现。由光学系统10的物侧至像侧的各元件依次按照表1从上至下的顺序排列，其中光阑STO表征孔径光阑。表1中Y半径为透镜相应表面于光轴101处的曲率半径。表1中面序号为S1的表面代表第一透镜L1的物侧面，面序号为S2的表面代表第一透镜L1的像侧面，以此类推。透镜于“厚度”参数列中的第一个数值的绝对值为该透镜于光轴101上的厚度，第二个数值的绝对值为该透镜的像侧面至后一光学面（后一透镜的物侧面或光阑面）于光轴101上的距离，其中光阑的厚度参数表示光阑面至像方相邻透镜的物侧面于光轴101上的距离。表格中各透镜的折射率、阿贝数的参考波长均为587.6nm，焦距的参考波长为587.6nm，且Y半径、厚度、焦距的数值单位均为毫米（mm）。以下各实施例中用于关系式计算的参数数据和透镜面型结构以相应实施例中的透镜参数表格中的数据为准。

表1

由表1可知，第一实施例中的光学系统10的焦距f为2.89mm，光圈数FNO为2.28，光学总长TTL为4.90mm，以下各实施例中的光学总长TTL数值为面序号S1至S15所对应的厚度值之和，光学系统10的最大视场角FOV为96.91°，可知该实施例光学系统10拥有较大的视场角。

以下表2展现了表1中相应透镜表面的非球面系数，其中K为圆锥系数，Ai为非球面面型公式中与第i阶高次项相对应的系数。

表2

图2为第一实施例中光学系统10的纵向球差图、像散场曲图和畸变图。其中像散场曲图和畸变图的参考波长为587.6nm。纵向球差图展现了不同波长的光线经由镜头后的汇聚焦点偏离。纵向球差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，横坐标表示成像面S15到光线与光轴交点的距离(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，各参考波长的最大焦点偏移均被控制在±0.05mm以内，对于大光圈系统而言，成像画面中的弥散斑或色晕得到有效抑制。图2所示的像散场曲图中S曲线代表587.6nm下的弧矢场曲，T曲线代表587.6nm下的子午场曲。由图中可知，光学系统10的场曲较小，最大场曲被控制在±0.10mm以内，对于大光圈系统而言，像面弯曲程度得到有效抑制，且各视场下的弧矢场曲及子午场曲趋于一致，各视场的像散得到较佳的控制，因此可知光学系统10的视场中心至边缘均拥有清晰的成像。另外根据畸变图可知，具有大光圈特性的光学系统10的畸变程度也得到了良好的控制。

第二实施例

参考图3，在第二实施例中，光学系统10沿光轴101由物侧至像侧依次包括光阑STO、具有正屈折力的第一透镜L1、具有正屈折力的第二透镜L2、具有负屈折力的第三透镜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。

第一透镜L1的物侧面S1于近光轴101处为凸面，像侧面S2于近光轴101处为凸面；物侧面S1于圆周处为凹面，像侧面S2于圆周处为凸面。

第二透镜L2的物侧面S3于近光轴101处为凹面，像侧面S4于近光轴101处为凸面；物侧面S3于圆周处为凹面，像侧面S4于圆周处为凸面。

第三透镜L3的物侧面S5于近光轴101处为凸面，像侧面S6于近光轴101处为凹面；物侧面S5于圆周处为凹面，像侧面S6于圆周处为凹面。

第四透镜L4的物侧面S7于近光轴101处为凸面，像侧面S8于近光轴101处为凹面；物侧面S7于圆周处为凸面，像侧面S8于圆周处为凸面。

第五透镜L5的物侧面S9于近光轴101处为凹面，像侧面S10于近光轴101处为凸面；物侧面S9于圆周处为凹面，像侧面S10于圆周处为凹面。

第六透镜L6的物侧面S11于近光轴101处为凸面，像侧面S12于近光轴101处为凹面；物侧面S11于圆周处为凹面，像侧面S12于圆周处为凸面。

该实施例中光学系统10的各透镜参数由表3和表4给出，其中各元件名称和参数的定义可由第一实施例中得出，此处不加以赘述。

表3

表4

由图4中的各像差图可知，拥有广角特性的光学系统10的纵向球差、场曲、像散、畸变均得到良好的控制，该实施例的光学系统10可拥有良好的成像品质。

第三实施例

参考图5，在第三施例中，光学系统10沿光轴101由物侧至像侧依次包括光阑STO、具有正屈折力的第一透镜L1、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、具有正屈折力的第五透镜L5以及具有负屈折力的第六透镜L6。

第一透镜L1的物侧面S1于近光轴101处为凹面，像侧面S2于近光轴101处为凸面；物侧面S1于圆周处为凹面，像侧面S2于圆周处为凸面。

第二透镜L2的物侧面S3于近光轴101处为凹面，像侧面S4于近光轴101处为凹面；物侧面S3于圆周处为凹面，像侧面S4于圆周处为凸面。

第三透镜L3的物侧面S5于近光轴101处为凸面，像侧面S6于近光轴101处为凹面；物侧面S5于圆周处为凹面，像侧面S6于圆周处为凸面。

第四透镜L4的物侧面S7于近光轴101处为凸面，像侧面S8于近光轴101处为凹面；物侧面S7于圆周处为凸面，像侧面S8于圆周处为凸面。

第五透镜L5的物侧面S9于近光轴101处为凹面，像侧面S10于近光轴101处为凸面；物侧面S9于圆周处为凹面，像侧面S10于圆周处为凹面。

第六透镜L6的物侧面S11于近光轴101处为凸面，像侧面S12于近光轴101处为凹面；物侧面S11于圆周处为凸面，像侧面S12于圆周处为凸面。

该实施例中光学系统10的各透镜参数由表5和表6给出，其中各元件名称和参数的定义可由第一实施例中得出，此处不加以赘述。

表5

表6

由图6中的各像差图可知，拥有广角特性的光学系统10的纵向球差、场曲、像散、畸变均得到良好的控制，该实施例的光学系统10可拥有良好的成像品质。

第四实施例

参考图7，在第四施例中，光学系统10沿光轴101由物侧至像侧依次包括光阑STO、具有正屈折力的第一透镜L1、具有正屈折力的第二透镜L2、具有负屈折力的第三透镜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。

第一透镜L1的物侧面S1于近光轴101处为凸面，像侧面S2于近光轴101处为凸面；物侧面S1于圆周处为凹面，像侧面S2于圆周处为凸面。

第二透镜L2的物侧面S3于近光轴101处为凹面，像侧面S4于近光轴101处为凸面；物侧面S3于圆周处为凹面，像侧面S4于圆周处为凸面。

第三透镜L3的物侧面S5于近光轴101处为凸面，像侧面S6于近光轴101处为凹面；物侧面S5于圆周处为凹面，像侧面S6于圆周处为凸面。

第四透镜L4的物侧面S7于近光轴101处为凸面，像侧面S8于近光轴101处为凹面；物侧面S7于圆周处为凸面，像侧面S8于圆周处为凹面。

第五透镜L5的物侧面S9于近光轴101处为凹面，像侧面S10于近光轴101处为凸面；物侧面S9于圆周处为凹面，像侧面S10于圆周处为凹面。

第六透镜L6的物侧面S11于近光轴101处为凸面，像侧面S12于近光轴101处为凹面；物侧面S11于圆周处为凹面，像侧面S12于圆周处为凸面。

该实施例中光学系统10的各透镜参数由表7和表8给出，其中各元件名称和参数的定义可由第一实施例中得出，此处不加以赘述。

表7

表8

由图8中的各像差图可知，拥有广角特性的光学系统10的纵向球差、场曲、像散、畸变均得到良好的控制，该实施例的光学系统10可拥有良好的成像品质。

第五实施例

参考图9，在第五施例中，光学系统10沿光轴101由物侧至像侧依次包括光阑STO、具有正屈折力的第一透镜L1、具有负屈折力的第二透镜L2、具有负屈折力的第三透镜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。

第一透镜L1的物侧面S1于近光轴101处为凸面，像侧面S2于近光轴101处为凸面；物侧面S1于圆周处为凹面，像侧面S2于圆周处为凸面。

第二透镜L2的物侧面S3于近光轴101处为凹面，像侧面S4于近光轴101处为凸面；物侧面S3于圆周处为凹面，像侧面S4于圆周处为凸面。

第三透镜L3的物侧面S5于近光轴101处为凸面，像侧面S6于近光轴101处为凹面；物侧面S5于圆周处为凹面，像侧面S6于圆周处为凸面。

第四透镜L4的物侧面S7于近光轴101处为凸面，像侧面S8于近光轴101处为凹面；物侧面S7于圆周处为凸面，像侧面S8于圆周处为凸面。

第五透镜L5的物侧面S9于近光轴101处为凹面，像侧面S10于近光轴101处为凸面；物侧面S9于圆周处为凹面，像侧面S10于圆周处为凹面。

第六透镜L6的物侧面S11于近光轴101处为凸面，像侧面S12于近光轴101处为凹面；物侧面S11于圆周处为凹面，像侧面S12于圆周处为凸面。

该实施例中光学系统10的各透镜参数由表9和表10给出，其中各元件名称和参数的定义可由第一实施例中得出，此处不加以赘述。

表9

表10

由图10中的各像差图可知，拥有广角特性的光学系统10的纵向球差、场曲、像散、畸变均得到良好的控制，该实施例的光学系统10可拥有良好的成像品质。

第六实施例

参考图11，在第六施例中，光学系统10沿光轴101由物侧至像侧依次包括孔径光阑STO、具有正屈折力的第一透镜L1、具有正屈折力的第二透镜L2、具有负屈折力的第三透镜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。

第一透镜L1的物侧面S1于近光轴101处为凸面，像侧面S2于近光轴101处为凸面；物侧面S1于圆周处为凹面，像侧面S2于圆周处为凸面。

第二透镜L2的物侧面S3于近光轴101处为凹面，像侧面S4于近光轴101处为凸面；物侧面S3于圆周处为凹面，像侧面S4于圆周处为凸面。

第三透镜L3的物侧面S5于近光轴101处为凸面，像侧面S6于近光轴101处为凹面；物侧面S5于圆周处为凹面，像侧面S6于圆周处为凸面。

第四透镜L4的物侧面S7于近光轴101处为凸面，像侧面S8于近光轴101处为凹面；物侧面S7于圆周处为凸面，像侧面S8于圆周处为凸面。

第五透镜L5的物侧面S9于近光轴101处为凹面，像侧面S10于近光轴101处为凸面；物侧面S9于圆周处为凹面，像侧面S10于圆周处为凹面。

第六透镜L6的物侧面S11于近光轴101处为凸面，像侧面S12于近光轴101处为凹面；物侧面S11于圆周处为凸面，像侧面S12于圆周处为凸面。

该实施例中光学系统10的各透镜参数由表11和表12给出，其中各元件名称和参数的定义可由第一实施例中得出，此处不加以赘述。

表11

表12

由图12中的各像差图可知，拥有广角特性的光学系统10的纵向球差、场曲、像散、畸变均得到良好的控制，该实施例的光学系统10可拥有良好的成像品质。

请参阅表13，表13为本申请第一实施例至第六实施例中各关系式的比值汇总。

表13

相较于一般的光学系统，上述各实施例中的光学系统10能够在压缩总长以实现小型化设计的同时保持良好的成像质量，且还能够拥有较大成像范围。

参考图13，本申请的实施例还提供了一种摄像模组20，摄像模组20包括光学系统10及图像传感器210，图像传感器210设置于光学系统10的像侧，两者可通过支架固定。图像传感器210可以为CCD传感器（Charge Coupled Device，电荷耦合器件）或CMOS传感器（Complementary Metal Oxide Semiconductor，互补金属氧化物半导体）。一般地，在装配时，光学系统10的成像面S15与图像传感器210的感光表面重叠。通过采用上述光学系统10，摄像模组20能够在保持小型化设计的同时拥有良好的成像质量。

参考图14，本申请的一些实施例还提供了一种电子设备30。电子设备30包括固定件310，摄像模组20安装于固定件310，固定件310可以为显示屏、电路板、中框、后盖等部件。电子设备30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、平板电脑、PDA(Personal Digital Assistant，个人数字助理)等。上述摄像模组20能够为电子设备30提供良好摄像品质的同时，保持较小的占据体积，从而可减少对设备的小型化设计造成阻碍。

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一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，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，还可以是通信；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。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。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“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必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

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 (11)

1.一种光学系统，其特征在于，具有屈折力的透镜为六片，沿光轴由物侧至像侧依次包括：

具有正屈折力的第一透镜，所述第一透镜的像侧面于近光轴处为凸面；

具有屈折力的第二透镜，所述第二透镜的物侧面于近光轴处为凹面；

具有屈折力的第三透镜；所述第三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；

具有屈折力的第四透镜；所述第四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；

具有正屈折力的第五透镜，所述第五透镜的物侧面于近光轴处为凹面，像侧面于近光轴处为凸面；

具有负屈折力的第六透镜，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；

所述光学系统满足关系：

0.1mm<（CT1*SD12）/|R2|<0.9mm；

CT1为所述第一透镜于光轴上的厚度；SD12为所述第一透镜的像侧面的最大有效口径；R2为所述第一透镜的像侧面于光轴处的曲率半径。

2.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统满足关系：

3<CT5/ET5<4；

CT5为所述第五透镜于光轴上的厚度；ET5为所述第五透镜的物侧面最大有效通光口径处至像侧面最大有效通光口径处在平行于光轴方向上的距离。

3.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统满足关系：

0.8<TL/TTL<0.9；

TL为所述第一透镜的物侧面至所述第六透镜的像侧面于光轴上的距离；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。

4.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统满足关系：

1.65<TTL/f<1.85；

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，f为所述光学系统的焦距。

5.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统满足关系：

0.12<BFL/TTL<0.15；

BFL为所述第六透镜的像侧面到所述光学系统的成像面于光轴上的距离，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。

6.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统满足关系：

-5<tan(FOV)/Fno<-2；

FOV为所述光学系统的最大视场角，Fno为所述光学系统的光圈数。

7.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统满足关系：

0.8<∑ET/∑CT<0.9；

∑ET为所述光学系统的所述第一透镜至所述第六透镜的物侧面最大有效通光口径处至像侧面最大有效通光口径处在平行于光轴方向上的距离的总和，∑CT为所述第一透镜至所述第六透镜于光轴上的透镜厚度总和。

8.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统满足关系：

1°<|Angle12-Angle21|<10°；

所述第一透镜的像侧面最大有效口径处有一切面，所述切面与垂直于光轴的面的锐角夹角为Angle12，所述第二透镜的物侧面最大有效口径处有一切面，所述切面与垂直于光轴的面的锐角夹角为Angle21。

9.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统满足关系：

0.2<SAG42/CT45<0.7；

SAG42为所述第四透镜的像侧面于最大有效口径处的矢高，CT45为所述第四透镜的像侧面至所述第五透镜的物侧面于光轴上的距离。

10.一种摄像模组，其特征在于，包括图像传感器及权利要求1至9任意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。

11.一种电子设备，其特征在于，包括固定件及权利要求10所述的摄像模组，所述摄像模组设于所述固定件。

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