CN114609754B - 光学成像系统及电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种光学成像系统及电子设备，该光学成像系统包括沿光路依次设置的第一镜片组和第二镜片组，其中，第一镜片组包括沿第一光轴设置的具有正光焦度的第一透镜和反射光学元件；第二镜片组包括沿第二光轴设置的第二透镜、第三透镜和第四透镜；第一光轴与第二光轴垂直。

Description

光学成像系统及电子设备

技术领域

本申请涉及光学元件领域，具体地，涉及一种光学成像系统及包括该光学成像系统的电子设备。

背景技术

随着人们对手机拍照功能的要求不断提高，长焦相机的需求量不断增加，众所周知，通常潜望长焦的体积较大，为减小长焦相机的尺寸往往需要对镜片或者镜筒进行切边设计，或者减小成像面，但这样会大大降低了长焦相机的拍照效果。小型化的、长焦光学成像系统还存在一些亟待改进的技术缺陷。

发明内容

本申请提供了这样一种光学成像系统，该光学成像系统包括沿光路依次设置的第一镜片组和第二镜片组，其中，第一镜片组包括沿第一光轴设置的具有正光焦度的第一透镜和反射光学元件；第二镜片组包括沿第二光轴设置的第二透镜、第三透镜和第四透镜；第一光轴与第二光轴垂直。

在一个实施方式中，第一镜片组的前端到第二镜片组中具有最大有效半径的透镜的最大有效半径边缘在沿第一光轴的方向上的距离TL1与光学成像系统的有效焦距f满足：TL1/f<0.7。

在一个实施方式中，第一镜片组的前端到第二镜片组中具有最大有效半径的透镜的最大有效半径边缘在沿第一光轴的方向上的距离TL1满足：5mm<TL1<10mm。

在一个实施方式中，光学成像系统的有效焦距f满足：f>12mm。

在一个实施方式中，第一镜片组的前端到第二镜片组中具有最大有效半径的透镜的最大有效半径边缘在沿第一光轴的方向上的距离TL1与第一透镜的最大有效半径边缘至光学成像系统的成像面在沿第二光轴的方向上的距离TL2满足：TL1/TL2<0.6。

在一个实施方式中，光学成像系统的最大视场角FOV满足：15°<FOV<30°。

在一个实施方式中，光学成像系统的有效焦距f与光学成像系统的入瞳直径EPD满足：2.5<f/EPD<4.0。

在一个实施方式中，第二透镜的折射率、第三透镜的折射率和第四透镜的折射率中的最大值Nmax满足：Nmax>1.5。

在一个实施方式中，第二透镜的色散系数、第三透镜的色散系数和第四透镜的色散系数中的最小色散系数Vmin满足：Vmin>40。

在一个实施方式中，第三透镜的折射率N3与第四透镜的折射率N4满足：(N3+N4)/2>1.6。

在一个实施方式中，第三透镜的色散系数V3与第四透镜的色散系数V4满足：(V3+V4)/2<40。

在一个实施方式中，第一透镜的像侧面至反射光学元件的入射面在第一光轴上的空气间隔TPL1与反射光学元件的出射面至第二透镜的物侧面在第二光轴上的空气间隔TPL2满足：TPL1×10/TPL2<1.0。

在一个实施方式中，第一镜片组与第二镜片组中具有至少一个非球面透镜。

在一个实施方式中，反射光学元件为棱镜，具有入射面、反射面、出射面。

在一个实施方式中，光学成像系统是具有微距特点的系统，光学成像系统的物距TOL满足：300mm<TOL。

在一个实施方式中，第一透镜的物侧面为凸面，像侧面为凸面。

在一个实施方式中，第二透镜具有正光焦度。

在一个实施方式中，第三透镜具有负光焦度，其物侧面为凹面。

本申请的另一方面提供了一种电子设备，可包括根据上述实施方式的光学成像系统及用于将光学成像系统形成的光学图像转换为电信号的成像元件。

本申请采用四片透镜和一个反射光学元件进行长焦相机折返光路设计，通过合理分配各透镜的光焦度、面型、各透镜的中心厚度以及各透镜之间的轴上间距等，使得上述光学成像系统具有长焦距、大通光量、小型化、高成像质量等至少一个有益效果。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1示出了根据本申请实施例1的光学成像系统在Y-Z平面上的结构示意图；

图2A至图2D分别示出了实施例1的光学成像系统的轴上色差曲线、象散曲线、畸变曲线以及倍率色差曲线；

图3示出了根据本申请实施例2的光学成像系统在Y-Z平面上的结构示意图；

图4A至图4D分别示出了实施例2的光学成像系统的轴上色差曲线、象散曲线、畸变曲线以及倍率色差曲线；

图5示出了根据本申请实施例3的光学成像系统在Y-Z平面上的结构示意图；

图6A至图6D分别示出了实施例3的光学成像系统在物距为无穷远时的轴上色差曲线、象散曲线、畸变曲线以及倍率色差曲线；

图7A至图7D分别示出了实施例3的光学成像系统在物距为1000mm时的轴上色差曲线、象散曲线、畸变曲线以及倍率色差曲线；

图8A至图8D分别示出了实施例3的光学成像系统在物距为400mm时的轴上色差曲线、象散曲线、畸变曲线以及倍率色差曲线；以及

图9是根据本申请实施例的一种电子设备的结构示意图。

具体实施方式

为了更好地理解本申请，将参考附图对本申请的各个方面做出更详细的说明。应理解，这些详细说明只是对本申请的示例性实施方式的描述，而非以任何方式限制本申请的范围。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。

在本文中，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。每个透镜最靠近被摄物体的表面称为该透镜的物侧面，每个透镜最靠近成像面的表面称为该透镜的像侧面。

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于形式化意义解释，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。

以下对本申请的特征、原理和其他方面进行详细描述。

根据本申请示例性实施方式的光学成像系统可包括沿光路依次设置的第一镜片组和第二镜片组，第一镜片组可包括沿第一光轴(即，光轴Z)设置的第一透镜和反射光学元件，第二镜片组可包括沿第二光轴(即，光轴Y)的第二透镜、第三透镜和第四透镜，光轴Z与光轴Y垂直。通过对光学成像系统分群设计，实现整体系统的小型化，在有限空间里增加进光量，同时，通过第二群组的分群移动，可以实现自动对焦功能。

在示例性实施方式中，第一透镜可具有正光焦度，其物侧面为凸面，像侧面为凸面，通过控制第一透镜的形状及光焦度的分配，可平衡光学成像系统的场曲，同时改善第一透镜和反射光学元件之间的鬼像。

在示例性实施方式中，第二透镜可具有正光焦度，通过控制第二透镜的正的光焦度，可提升镜片的加工工艺性，有利于实现第二镜片组的单群组对焦功能。

在示例性实施方式中，第三透镜可具有负光焦度，其物侧面为凹面，通过控制第三透镜的形状，可以有效改善第二透镜和第三透镜之间的鬼像。

在示例性实施方式中，第四透镜可具有正光焦度或负光焦度。光学成像系统的这种面型设置，有利于在降低光学成像系统的尺寸不至于过大的情况下，使光学成像系统的光焦度的分配更加合理，对提升光学成像系统的像差的矫正能力和降低光学成像系统的敏感性至关重要。

第一透镜至第四透镜中任意相邻两透镜之间均具有空气间隔。

在示例性实施方式中，第一镜片组和第二镜片组中具有至少一个非球面透镜，有利于实现高的成像质量，减小近轴区域的球差。

在示例性实施方式中，反射光学元件为棱镜，具有入射面、反射面、出射面，有利于实现光学成像系统的光路转折的功效。

在示例性实施方式中，光学成像系统可以是具有微距特点的系统，光学成像系统的物距TOL满足：300mm<TOL，有利于实现更广物距的拍摄功能，同时通过第二镜片组的分群组移动功能，可以快速实现焦平面对齐。

光学成像系统的成像面上有效像素区域对角线长的一半ImgH满足：ImgH>3.08mm。在示例性实施方式中，ImgH可以例如在3.08mm至3.11mm的范围内。

在示例性实施方式中，根据本申请的光学成像系统还包括设置在第一透镜与反射光学元件之间的光阑。

在示例性实施方式中，根据本申请的光学成像系统可满足：TL1/f<0.7，其中，TL1是第一镜片组的前端到第二镜片组中具有最大有效半径的透镜的最大有效半径边缘在沿第一光轴的方向上的距离。如图1所示，TL1是光学成像系统在光轴Z方向上的投影距离。f是光学成像系统的有效焦距。更具体地，TL1与f进一步可满足：TL1/f<0.5。满足TL1/f<0.7，有利于有效减少长焦镜头的整体尺寸，较少镜头体积。

在示例性实施方式中，根据本申请的光学成像系统可满足：5mm<TL1<10mm，其中，TL1是第一镜片组的前端到第二镜片组中具有最大有效半径的透镜的最大有效半径边缘在沿第一光轴的方向上的距离。更具体地，TL1进一步可满足：6.6mm<TL1<7.6mm。满足5mm<TL1<10mm，有利于通过棱镜折返设计，有效减少长焦镜头的整体长度，保证在焦距增加时还能保持较小尺寸。

在示例性实施方式中，根据本申请的光学成像系统可满足：f>12mm，其中，f是光学成像系统的有效焦距。更具体地，f进一步可满足：f>15mm。优选地，12mm<f<20mm。满足f>12mm，有利于光学成像系统具有较长的有效焦距，实现摄远的效果。

在示例性实施方式中，根据本申请的光学成像系统可满足：TL1/TL2<0.6，其中，TL1是第一镜片组的前端到第二镜片组中具有最大有效半径的透镜的最大有效半径边缘在沿第一光轴的方向上的距离，TL2是第一透镜的最大有效半径边缘至光学成像系统的成像面在沿第二光轴的方向上的距离。如图1所示，TL2是光学成像系统在光轴Y方向上的投影距离。更具体地，TL1与TL2进一步可满足：TL1/TL2<0.4。满足TL1/TL2<0.6，有利于使光学成像系统的整体尺寸兼顾到小型化的功能。

在示例性实施方式中，第一透镜的最大有效半径边缘至光学成像系统的成像面在沿第二光轴的方向上的距离TL2可以满足：21.41mm<TL2<24.87mm。

在示例性实施方式中，根据本申请的光学成像系统可满足：15°<FOV<30°，其中，FOV是光学成像系统的最大视场角。更具体地，FOV进一步可满足：20°<FOV<23°。满足15°<FOV<30°，有利于实现长焦镜头的摄远能力。

在示例性实施方式中，根据本申请的光学成像系统可满足：2.5<f/EPD<4.0，其中，f是光学成像系统的有效焦距，EPD是光学成像系统的入瞳直径。更具体地，f与EPD进一步可满足：2.7<f/EPD<3.4。满足2.5<f/EPD<4.0，有利于光学成像系统实现长焦功能，增加光学成像系统的进光量，提升光学成像系统的拍照功能。

在示例性实施方式中，根据本申请的光学成像系统可满足：Nmax>1.5，其中，Nmax是第二透镜的折射率、第三透镜的折射率和第四透镜的折射率中的最大值。满足Nmax>1.5，有利于实现光学成像系统的大焦距，同时控制第一透镜的整体尺寸。

在示例性实施方式中，根据本申请的光学成像系统可满足：Vmin>40，其中，Vmin是第二透镜的色散系数、第三透镜的色散系数和第四透镜的色散系数中的最小色散系数。满足Vmin>40，有利于实现光学成像系统的大焦距，同时减小光学成像系统的垂轴色差。

在示例性实施方式中，根据本申请的光学成像系统可满足：(N3+N4)/2>1.6，其中，N3是第三透镜的折射率，N4是第四透镜的折射率。更具体地，N3与N4进一步可满足：(N3+N4)/2>1.61。满足(N3+N4)/2>1.6，有利于光学成像系统在实现大焦距情况下还能提升进光亮，加大光圈。

在示例性实施方式中，根据本申请的光学成像系统可满足：(V3+V4)/2<40，其中，V3是第三透镜的色散系数，V4是第四透镜的色散系数。更具体地，V3与V4进一步可满足：(V3+V4)/2<37.6。满足(V3+V4)/2<40，有利于使光学成像系统在实现光路转折的情况下维持较好的畸变和像散的效果。

在示例性实施方式中，根据本申请的光学成像系统可满足：TPL1×10/TPL2<1.0，其中，TPL1是第一透镜的像侧面至反射光学元件的入射面在第一光轴上的空气间隔，TPL2是反射光学元件的出射面至第二透镜的物侧面在第二光轴上的空气间隔。更具体地，TPL1与TPL2进一步可满足TPL1×10/TPL2<0.5。满足TPL1×10/TPL2<1.0，既有利于保证进入光学成像系统中的光线通过镜片折射后稳定传输，又有利于第二镜片组的结构的排布，降低前第二镜片组的敏感性，同时减小镜头的整体尺寸，给整机留出更多的空间。

在示例性实施方式中，光学成像系统的有效焦距f可以例如在15.67mm至17.00mm的范围内，第一透镜的有效焦距f1可以例如在20.31mm至28.02mm的范围内，第二透镜的有效焦距f2可以例如在6.46mm与7.07mm的范围内，第三透镜的有效焦距f3可以例如在-32.81mm至-4.21mm的范围内，第四透镜的有效焦距f4可以例如在-11.09mm至10.09mm的范围内。

在示例性实施方式中，根据本申请的光学成像系统还包括用于校正色彩偏差的滤光片和/或用于保护位于成像面上的感光元件的保护玻璃。本申请提出了一种折返光路设计且具有自动对焦功能的光学成像系统。根据本申请的上述实施方式的光学成像系统可采用多片镜片，例如上文的四片。通过合理分配各透镜的光焦度、面型、各透镜的中心厚度以及各透镜之间的轴上间距等，可有效地平衡控制光学成像系统的低阶像差，同时能降低其公差的敏感性，保持光学成像系统的微型化。

在本申请的实施方式中，第一透镜至第四透镜中各透镜的镜面中的至少一个为非球面镜面。非球面透镜的特点是：从透镜中心到透镜周边，曲率是连续变化的。与从透镜中心到透镜周边具有恒定曲率的球面透镜不同，非球面透镜具有更佳的曲率半径特性，具有改善歪曲像差及改善像散像差的优点。采用非球面透镜后，能够尽可能地消除在成像的时候出现的像差，进而改善成像质量。可选地，第一透镜至第四透镜中的每个透镜的物侧面和像侧面均为非球面镜面。

然而，本领域的技术人员应当理解，在未背离本申请要求保护的技术方案的情况下，可改变构成光学成像系统的透镜数量，来获得本说明书中描述的各个结果和优点。例如，虽然在实施方式中以四个透镜为例进行了描述，但是该光学成像系统不限于包括四个透镜。如果需要，该光学成像系统还可包括其它数量的透镜。

下面参照附图进一步描述可适用于上述实施方式的光学成像系统的具体实施例。

实施例1

以下参照图1至图2D描述根据本申请实施例1的光学成像系统。图1示出了根据本申请实施例1的光学成像系统在Y-Z平面上的结构示意图。

如图1所示，光学成像系统由物侧至像侧依序包括：沿光轴Z设置的第一透镜E1、光阑STO以及反射光学元件P，沿光轴Y设置的第二透镜E2、第三透镜E3以及第四透镜E4、滤光片E5和成像面S11。

第一透镜E1具有正光焦度，其物侧面S1为凸面，像侧面S2为凸面。反射光学元件P为棱镜，具有入射面P1、反射面P2和出射面P3。第二透镜E2具有正光焦度，其物侧面S3为凹面，像侧面S4为凸面。第三透镜E3具有负光焦度，其物侧面S5为凹面，像侧面S6为凸面。第四透镜E4具有负光焦度，其物侧面S7为凹面，像侧面S8为凹面。滤光片E5具有物侧面S9和像侧面S10。来自物体的光沿光轴Z方向依序穿过第一透镜E1、光阑STO至反射光学元件P，经过反射光学元件P反射至光轴Y方向上，再沿光轴Y方向依序穿过第二透镜E2、第三透镜E3、第四透镜E4、滤光片E5，并最终成像在成像面S11上。

在本示例中，光学成像系统的有效焦距f为16.99mm，光学成像系统的第一透镜的有效焦距f1为26.15mm，第二透镜的有效焦距f2为6.67mm，第三透镜的有效焦距f3为-32.41mm，第四透镜的有效焦距f4为-10.70mm，第一镜片组的前端到第二镜片组中具有最大有效半径的透镜的最大有效半径边缘在沿光轴Z的方向上的距离TL1为6.70mm，第一透镜的最大有效半径边缘至光学成像系统的成像面在沿光轴Y的方向上的距离TL2为23.80mm，光学成像系统的成像面S11上有效像素区域的对角线长的一半ImgH为3.09mm，光学成像系统的最大视场角FOV为21.16°，光学成像系统的有效焦距f与光学成像系统的入瞳直径EPD的比值f/EPD为3.30。

表1示出了实施例1的光学成像系统的基本参数表，其中，曲率半径和厚度的单位均为毫米(mm)。

表1

在实施例1中，第一透镜E1至第四透镜E4中的任意一个透镜的物侧面和像侧面均为非球面，各非球面透镜的面型x可利用但不限于以下非球面公式进行限定：

其中，x为非球面沿光轴方向在高度为h的位置时，距非球面顶点的距离矢高；c为非球面的近轴曲率，c＝1/R(即，近轴曲率c为上表1中曲率半径R的倒数)；k为圆锥系数；Ai是非球面第i-th阶的修正系数。下表2给出了可用于实施例1中各非球面镜面S1-S8的高次项系数A₄、A₆、A₈、A₁₀、A₁₂、A₁₄、A₁₆和A₁₈。

面号

A4

A6

A8

A10

A12

A14

A16

A18

S1

-3.0724E-02

-7.1794E-04

-1.4449E-04

3.1164E-05

-1.8974E-05

9.3676E-06

-1.8261E-06

0.0000E+00

S2

-4.9476E-02

-1.7851E-03

-3.0242E-04

2.8138E-05

-3.1854E-05

5.4188E-06

-1.0672E-05

0.0000E+00

S3

1.3451E-01

-9.8020E-03

-3.0996E-03

-3.3213E-04

2.9665E-04

1.4287E-04

3.6226E-05

0.0000E+00

S4

-2.0799E-01

-2.7160E-02

-3.5024E-02

-2.0687E-03

-5.9281E-03

-2.3998E-03

-8.7555E-04

0.0000E+00

S5

-2.9750E-01

-2.7574E-04

-6.2293E-03

-1.8326E-04

-1.7132E-04

-3.4807E-05

-1.1258E-05

0.0000E+00

S6

-2.6900E-01

9.0251E-03

-4.4581E-03

-4.6394E-04

-1.9667E-04

2.0619E-05

1.7291E-05

0.0000E+00

S7

8.6326E-01

-1.0321E-01

8.8528E-03

-3.3935E-03

7.6335E-04

-1.0516E-05

1.1777E-04

5.4872E-06

S8

1.2621E+00

-1.5852E-01

1.9722E-02

-5.1533E-03

1.7830E-03

3.9807E-05

2.2993E-04

0.0000E+00

表2

图2A示出了实施例1的光学成像系统的轴上色差曲线，其表示不同波长的光线经由镜头后的会聚焦点偏离。图2B示出了实施例1的光学成像系统的象散曲线，其表示子午像面弯曲和弧矢像面弯曲。图2C示出了实施例1的光学成像系统的畸变曲线，其表示不同像高对应的畸变大小值。图2D示出了实施例1的光学成像系统的倍率色差曲线，其表示光线经由镜头后在成像面上的不同的像高的偏差。根据图2A至图2D可知，实施例1所给出的光学成像系统能够实现良好的成像品质。

实施例2

以下参照图3至图4D描述根据本申请实施例2的光学成像系统。在本实施例及以下实施例中，为简洁起见，将省略部分与实施例1相似的描述。图3示出了根据本申请实施例2的光学成像系统在Y-Z平面上的结构示意图。

如图3所示，光学成像系统由物侧至像侧依序包括：沿光轴Z设置的第一透镜E1、光阑STO以及反射光学元件P，沿光轴Y设置的第二透镜E2、第三透镜E3以及第四透镜E4、滤光片E5和成像面S11。

第一透镜E1具有正光焦度，其物侧面S1为凸面，像侧面S2为凸面。反射光学元件P为棱镜，具有入射面P1、反射面P2和出射面P3。第二透镜E2具有正光焦度，其物侧面S3为凸面，像侧面S4为凹面。第三透镜E3具有负光焦度，其物侧面S5为凹面，像侧面S6为凹面。第四透镜E4具有正光焦度，其物侧面S7为凸面，像侧面S8为凹面。滤光片E5具有物侧面S9和像侧面S10。来自物体的光沿光轴Z方向依序穿过第一透镜E1、光阑STO至反射光学元件P，经过反射光学元件P反射至光轴Y方向上，再沿光轴Y方向依序穿过第二透镜E2、第三透镜E3、第四透镜E4、滤光片E5，并最终成像在成像面S11上。

在本示例中，光学成像系统的有效焦距f为15.68mm，光学成像系统的第一透镜的有效焦距f1为20.32mm，第二透镜的有效焦距f2为7.06mm，第三透镜的有效焦距f3为-4.22mm，第四透镜的有效焦距f4为10.08mm，第一镜片组的前端到第二镜片组中具有最大有效半径的透镜的最大有效半径边缘在沿光轴Z的方向上的距离TL1为7.50mm，第一透镜的最大有效半径边缘至光学成像系统的成像面在沿光轴Y的方向上的距离TL2为21.42mm，光学成像系统的成像面S11上有效像素区域的对角线长的一半ImgH为3.10mm，光学成像系统的最大视场角FOV为22.19°，光学成像系统的有效焦距f与光学成像系统的入瞳直径EPD的比值f/EPD为2.80。

表3示出了实施例2的光学成像系统的基本参数表，其中，曲率半径和厚度的单位均为毫米(mm)。表4示出了可用于实施例2中各非球面镜面的高次项系数，其中，各非球面面型可由上述实施例1中给出的公式(1)限定。

表3

面号

A4

A6

A8

A10

A12

A14

A16

A18

S1

-7.2777E-02

-6.7312E-03

-1.0491E-03

-1.2463E-04

-3.4383E-05

3.6408E-06

-3.4819E-06

0.0000E+00

S2

-6.5724E-02

-5.9178E-03

-8.8952E-04

-9.8339E-05

-2.3308E-05

1.9402E-06

-1.8837E-06

0.0000E+00

S3

2.1694E-01

2.7859E-02

-3.7530E-03

-2.4671E-04

-3.2787E-05

-1.1596E-04

1.3491E-05

0.0000E+00

S4

1.0195E-01

2.3996E-02

-1.1159E-02

-1.4744E-03

-2.8896E-04

-3.2124E-04

6.2666E-04

0.0000E+00

S5

-2.2475E-01

3.5171E-02

3.1549E-03

-7.9310E-03

1.0906E-03

-1.0734E-03

7.6694E-04

0.0000E+00

S6

1.1624E-01

2.8124E-02

1.3492E-02

-3.8385E-03

6.7566E-04

-4.4200E-04

-3.3935E-05

0.0000E+00

S7

5.6471E-01

-2.1207E-02

5.2636E-03

-3.0174E-04

2.0042E-04

1.0648E-04

-3.0307E-05

-1.1650E-06

S8

4.5690E-01

-3.6257E-02

1.8537E-03

-3.2488E-04

-9.3140E-05

1.5545E-04

-2.5580E-05

0.0000E+00

表4

图4A示出了实施例2的光学成像系统的轴上色差曲线，其表示不同波长的光线经由镜头后的会聚焦点偏离。图4B示出了实施例2的光学成像系统的象散曲线，其表示子午像面弯曲和弧矢像面弯曲。图4C示出了实施例2的光学成像系统的畸变曲线，其表示不同像高对应的畸变大小值。图4D示出了实施例2的光学成像系统的倍率色差曲线，其表示光线经由镜头后在成像面上的不同的像高的偏差。根据图4A至图4D可知，实施例2所给出的光学成像系统能够实现良好的成像品质。

实施例3

以下参照图5至图6D描述了根据本申请实施例3的光学成像系统。图5示出了根据本申请实施例3的光学成像系统在Y-Z平面上的结构示意图。

如图5所示，光学成像系统由物侧至像侧依序包括：沿光轴Z设置的第一透镜E1、光阑STO以及反射光学元件P，沿光轴Y设置的第二透镜E2、第三透镜E3以及第四透镜E4、滤光片E5和成像面S11。

第一透镜E1具有正光焦度，其物侧面S1为凸面，像侧面S2为凸面。反射光学元件P为棱镜，具有入射面P1、反射面P2和出射面P3。第二透镜E2具有正光焦度，其物侧面S3为凸面，像侧面S4为凸面。第三透镜E3具有负光焦度，其物侧面S5为凹面，像侧面S6为凸面。第四透镜E4具有正光焦度，其物侧面S7为凸面，像侧面S8为凹面。滤光片E5具有物侧面S9和像侧面S10。来自物体的光沿光轴Z方向依序穿过第一透镜E1、光阑STO至反射光学元件P，经过反射光学元件P反射至光轴Y方向上，再沿光轴Y方向依序穿过第二透镜E2、第三透镜E3、第四透镜E4、滤光片E5，并最终成像在成像面S11上。

在本示例中，光学成像系统的第一透镜的有效焦距f1为28.01mm，第二透镜的有效焦距f2为6.47mm，第三透镜的有效焦距f3为-32.80mm，第四透镜的有效焦距f4为-11.08mm，第一镜片组的前端到第二镜片组中具有最大有效半径的透镜的最大有效半径边缘在沿光轴Z的方向上的距离TL1为7.58mm，第一透镜的最大有效半径边缘至光学成像系统的成像面在沿光轴Y的方向上的距离TL2为24.86mm，光学成像系统的成像面S11上有效像素区域的对角线长的一半ImgH为3.09mm，光学成像系统的有效焦距f与光学成像系统的入瞳直径EPD的比值f/EPD为3.30。

在本示例中，光学成像系统的第二镜片组在不同物矩TOL下相对于成像面移动以执行微距变焦功能，因此不同物距TOL下对应表6中TPL2与BFL的数据会有所不同，当物矩TOL为无穷远时，TPL2为5.1893mm，BFL为2.8318mm；当物矩TOL为1000mm时，TPL2为4.7893mm，BFL为3.2318mm；当物矩TOL为400mm时，TPL2为4.1893mm，BFL为3.8318mm。其中，TPL2为反射光学元件的出射面至第二透镜的物侧面在光轴Y上的空气间隔，BFL为光学成像系统的后焦。

表5示出了实施例3的光学成像系统的基本参数表，其中，曲率半径和厚度的单位均为毫米(mm)。表6示出了可用于实施例3中各非球面镜面的高次项系数，其中，各非球面面型可由上述实施例1中给出的公式(1)限定。

表5

面号

A4

A6

A8

A10

A12

A14

A16

A18

S1

-3.0796E-02

-6.7681E-04

-1.0961E-04

2.5671E-05

-1.4111E-05

6.5705E-06

-1.2135E-06

0.0000E+00

S2

-6.0671E-02

-1.7203E-03

-1.9843E-04

5.3309E-05

-7.4550E-06

1.3781E-05

-3.7370E-06

0.0000E+00

S3

1.6362E-01

-1.0713E-02

-2.9000E-03

-3.8620E-04

2.0263E-04

1.0641E-04

5.6413E-05

0.0000E+00

S4

-2.5891E-01

-4.6457E-02

-4.8156E-02

-9.0781E-03

-8.8860E-03

-6.1923E-03

-1.5478E-03

0.0000E+00

S5

-2.9759E-01

-6.3236E-04

-5.3339E-03

-1.1177E-03

9.0883E-07

-5.5922E-05

-9.4032E-06

0.0000E+00

S6

-2.8626E-01

1.0252E-02

-4.8380E-03

-5.0105E-04

-2.2687E-04

-4.7571E-05

-5.4236E-06

0.0000E+00

S7

1.0409E+00

-1.2938E-01

1.3347E-02

-3.5544E-03

7.5358E-04

-4.6187E-05

1.1009E-04

1.5088E-07

S8

1.2356E+00

-1.8597E-01

2.3247E-02

-5.1661E-03

1.9667E-03

2.0644E-04

2.8442E-04

0.0000E+00

表6

表7示出了实施例3在物矩TOL分别为无穷远、1000mm和400mm时对应的参数变化。

在本示例中，物矩TOL为无穷远时，光学成像系统的有效焦距f为16.29mm，光学成像系统的最大视场角FOV为21.24°，第一透镜的最大有效半径边缘至成像面沿光轴Y方向的距离TL2与光学成像系统的有效焦距f的比值TL2/f为1.53。反射光学元件的出射面至第二透镜的物侧面在光轴Y上的空气间隔TPL2为5.1893mm。

在本示例中，物矩TOL为1000mm时，光学成像系统的有效焦距f为16.20mm，光学成像系统的最大视场角FOV为21.03°，第一透镜的最大有效半径边缘至成像面沿光轴Y方向的距离TL2与光学成像系统的有效焦距f的比值TL2/f为1.53。反射光学元件的出射面至第二透镜的物侧面在光轴Y上的空气间隔TPL2为4.7893mm。

在本示例中，物矩TOL为400mm时，光学成像系统的有效焦距f为16.06mm，光学成像系统的最大视场角FOV为20.73°，第一透镜的最大有效半径边缘至成像面沿光轴Y方向的距离TL2与光学成像系统的有效焦距f的比值TL2/f为1.55。反射光学元件的出射面至第二透镜的物侧面在光轴Y上的空气间隔TPL2为4.1893mm。

表7

图6A示出了实施例3的光学成像系统的轴上色差曲线，其表示不同波长的光线经由镜头后的会聚焦点偏离。图6B示出了实施例3的光学成像系统的象散曲线，其表示子午像面弯曲和弧矢像面弯曲。图6C示出了实施例3的光学成像系统的畸变曲线，其表示不同像高对应的畸变大小值。图6D示出了实施例3的光学成像系统的倍率色差曲线，其表示光线经由镜头后在成像面上的不同的像高的偏差。根据图6A至图6D可知，实施例3所给出的光学成像系统能够实现良好的成像品质。

综上，实施例1至实施例3在物矩TOL为无穷远时分别满足表8中所示的关系。

条件式/实施例	1	2	3
				TL1/f	0.39	0.48	0.47
TL1/TL2	0.28	0.35	0.30
				(N3+N4)/2	1.62	1.66	1.62
(V3+V4)/2	37.55	20.80	37.55
				TPL1×10/TPL2	0.39	0.44	0.39

表8

本申请还提供了一种电子设备，电子设备可以是诸如数码相机、手机等移动电子设备。该电子设备装配有以上描述的光学成像系统以及用于将光学成像系统形成的光学图像转换为电信号的成像元件，其电子感光元件可以是感光耦合元件(CCD)或互补性氧化金属半导体元件(CMOS)。图9示出了根据本申请的实施例的电子设备的结构示意图，该电子设备为手机，手机上配置有光学成像系统。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (16)

1.光学成像系统，包括沿光路依次设置的第一镜片组和第二镜片组，其特征在于，

所述第一镜片组包括沿第一光轴依次设置的具有正光焦度的第一透镜和反射光学元件；所述第二镜片组包括沿第二光轴依次设置的具有正光焦度的第二透镜、具有负光焦度的第三透镜和具有光焦度的第四透镜；所述第一光轴与所述第二光轴垂直；其中，

所述光学成像系统中具有光焦度的镜片组的数量是二；

所述第一镜片组中具有光焦度的镜片的数量是一；

所述第二镜片组中具有光焦度的镜片的数量是三；

所述第一透镜的像侧面至所述反射光学元件的入射面在所述第一光轴上的空气间隔TPL1与所述反射光学元件的出射面至所述第二透镜的物侧面在所述第二光轴上的空气间隔TPL2满足：TPL1×10/TPL2<1.0。

2.根据权利要求1所述的光学成像系统，其中，所述第一镜片组的前端到所述第二镜片组中具有最大有效半径的透镜的最大有效半径边缘在沿所述第一光轴的方向上的距离的最大值TL1与所述光学成像系统的有效焦距f满足：TL1/f<0.7。

3.根据权利要求1所述的光学成像系统，其中，所述第一镜片组的前端到所述第二镜片组中具有最大有效半径的透镜的最大有效半径边缘在沿所述第一光轴的方向上的距离的最大值TL1满足：5mm<TL1<10mm。

4.根据权利要求1所述的光学成像系统，其中，所述光学成像系统的有效焦距f满足：f>12mm。

5.根据权利要求1所述的光学成像系统，其中，所述第一镜片组的前端到所述第二镜片组中具有最大有效半径的透镜的最大有效半径边缘在沿所述第一光轴的方向上的距离的最大值TL1与所述第一透镜的最大有效半径边缘至所述光学成像系统的成像面在沿所述第二光轴的方向上的距离的最大值TL2满足：TL1/TL2<0.6。

6.根据权利要求1所述的光学成像系统，其中，所述光学成像系统的最大视场角FOV满足：15°<FOV<30°。

7.根据权利要求1所述的光学成像系统，其中，所述光学成像系统的有效焦距f与所述光学成像系统的入瞳直径EPD满足：2.5<f/EPD<4.0。

8.根据权利要求1所述的光学成像系统，其中，所述第二透镜的折射率、所述第三透镜的折射率和所述第四透镜的折射率中的最大值Nmax满足：Nmax>1.5。

9.根据权利要求1所述的光学成像系统，其中，所述第三透镜的折射率N3与所述第四透镜的折射率N4满足：(N3+N4)/2>1.6。

10.根据权利要求1所述的光学成像系统，其中，所述第三透镜的色散系数V3与所述第四透镜的色散系数V4满足：(V3+V4)/2<40。

11.根据权利要求1所述的光学成像系统，其中，所述第一镜片组与所述第二镜片组中具有至少一个非球面透镜。

12.根据权利要求1所述的光学成像系统，其中，所述反射光学元件为棱镜，具有入射面、反射面、出射面。

13.根据权利要求1所述的光学成像系统，其中，所述光学成像系统的物距TOL满足：300mm<TOL。

14.根据权利要求1所述的光学成像系统，其中，所述第一透镜的物侧面为凸面，像侧面为凸面。

15.根据权利要求1所述的光学成像系统，其中，所述第三透镜的物侧面为凹面。

16.一种电子设备，其特征在于，包括根据权利要求1-15中任一项所述的光学成像系统及用于将所述光学成像系统形成的光学图像转换为电信号的成像元件。