CN114815153B - 光学系统、镜头模组和电子设备 - Google Patents

光学系统、镜头模组和电子设备 Download PDF

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Abstract

一种光学系统、镜头模组和电子设备，光学系统沿光轴由物侧至像侧依次包含：具有屈折力的第一透镜至第六透镜，且第一透镜和第三透镜具有正屈折力，第二透镜和第四透镜具有正屈折力，其中，第一透镜的物侧面、第三透镜的物侧面和第六透镜的像侧面于近光轴处均为凸面，第一透镜的像侧面、第二透镜的像侧面、第四透镜的物侧面及像侧面于近光轴处均为凹面。通过对光学系统各透镜的面型和屈折力进行合理设计，有利于满足小型化、连续性的内对焦功能和良好的成像质量的特点。

Description

光学系统、镜头模组和电子设备
技术领域
本发明属于光学成像技术领域，尤其涉及一种光学系统、镜头模组和电子设备。
背景技术
随着人们对对诸如手机之类的终端设备的便携需求越来越高，镜头的小型化设计要求也越来越高。镜头的传统对焦方式中，一般通过对焦马达移动整个镜头使其成像面与感光芯片的感光面重合，因此，镜头与感光芯片之间需要预留较大的空间(机械后焦)，不利于镜头模组的小型化设计。此外，移动整个镜头要求力量较高的对焦马达，因此需要选用尺寸较大的对焦马达，不利于镜头模组的小型化设计，且会导致对焦速度大幅下降。
发明内容
本申请提供一种光学系统、镜头模组和电子设备，解决现有技术中镜头尺寸较大、对焦较慢且成像质量差的问题。
为实现本发明的目的，本发明提供了如下的技术方案：
第一方面，本发明提供了一种光学系统，共六片具有屈折力的镜片，沿着光轴由物侧至像侧依次为第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜和第六透镜；其中，所述第一透镜、所述第二透镜和所述第三透镜为第一透镜组，所述第四透镜、所述第五透镜和所述第六透镜为第二透镜组，且所述第一透镜至所述第六透镜中至少包含一个非球面透镜；所述第一透镜组相对于所述光学系统的成像面固定，所述第二透镜组在所述第一透镜组和所述成像面之间沿所述光轴的延伸方向上移动。
所述光学系统满足关系式：DLmax/TTL＜0.6；其中，DLmax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最大距离，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。
通过使第一透镜组相对于成像面固定，设计了总长不变的内对焦光学系统，即仅第二透镜组可沿光轴方向移动，可以在保持光学系统的总长不变的情况下，实现光学系统的内对焦效果，避免了在常规对焦中需要为镜片移动提供较大预留空间，缩短了整个光学系统的长度，实现小型化的需求，还能够进一步减小光学系统对马达的负担，实现在使用更低功率的马达的情况下即完成对光学系统的快速内对焦的效果。同时，使用六片具有屈折力的透镜，可以将光线折射的压力均匀的分散至每一片透镜上，以减少单个透镜屈折光线的任务量，避免透镜过于弯曲而增加的公差敏感度，其中，第一透镜组和第二透镜组均为三片透镜的分布方式，使两个透镜组在片数上对称，有利于降低两个透镜组之间的公差敏感度，使光学系统在移动第二镜组实现对焦的过程中始终保持较高的成像质量。
通过使光学系统满足上述关系式，有利于光学系统通过合理的结构布局，在实现小型化的基础上，减小光学系统中各个镜片本体部分所占有的空间，为光学系统中的后端模组在不同工作物距条件下对焦留出足够的空间，有利于光学系统在不同的工作物距条件下实现对焦，使得光学系统在具备内调焦功能的条件下，节省制造成本且实现横排结构布局。
一种实施方式中，所述光学系统满足：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，具有正屈折力，所述第三透镜的物侧面于近光轴处为凸面；所述第四透镜，具有负屈折力，所述第四透镜的物侧面和像侧面于近光轴处均为凹面；所述第五透镜，具有屈折力；所述第六透镜，具有屈折力，所述第六透镜的像侧面于近光轴处为凸面。
通过使第一透镜具有正屈折力，有利于缩短光学系统的光学总长，压缩各视场的光线走向，降低球差，满足光学系统高像质小型化的需求，通过使第一透镜的物侧面于近光轴处为凸面，有利于增强第一透镜的正屈折力，进一步为边缘光线的引入提供合理的光线入射角；通过使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，有利于边缘光线进入与偏折，可减小后面透镜承担的偏折角，使得光线在各个透镜上的偏折角较为均匀，有效矫正边缘视场的像差；通过使第三透镜具有正屈折力，第三透镜的物侧面于近光轴处为凸面，有利于延缓从前端镜头入射进入系统的光线，延缓角度；通过使第四透镜具备负屈折力，第四透镜的物侧面和像侧面于近光轴处均为凹面，有利于校正第一透镜、第二透镜和第三透镜产生的球差，彗差及畸变；通过使第五透镜具备屈折力，有利于合理约束第五透镜的曲率半径，降低光学系统的公差敏感性和产生杂散光的风险；通过使第六透镜具备屈折力，第六透镜的像侧面于近光轴处为凸面，有利于缩短光学系统的总长、校正像差，同时，还可以限制光线的出射角度，使光线于视场范围内进入光学系统后的汇聚点更集中于光学系统的像面上，有利于光学系统具有较好的成像质量。因此，满足上述面型，有利于光学系统实现小型化和良好的成像质量的效果。
一种实施方式中，所述光学系统满足关系式：0.8＜TTL/fmax＜1；其中，fmax为所述光学系统的最大有效焦距。通过使光学系统满足上述关系式，可使光学系统具有更低的镜头高度，有利于实现光学系统的小型化，使其更容易植入体积较小的便携式设备中，同时，还有利于实现更好的摄远效果。
一种实施方式中，所述光学系统满足关系式：0.5＜(T23+T45)/T34max＜0.8；其中，T23为所述第二透镜的像侧面至所述第三透镜的物侧面于光轴上的距离，T45为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，T34max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上的最大距离。通过使光学系统满足上述关系式，有利于光学系统中的边缘光线保持较小的入射角度及出射角度，减缓光线进入光学系统后的方向变化，减小像散的产生。
一种实施方式中，所述光学系统满足关系式：19deg＜FOV＜25deg；其中，FOV为所述光学系统的最大视场角。通过使光学系统满足上述关系式，有利于光学系统的最大视场角被控制在一个合理的范围内，使得光学系统在具备小视场角的同时还具备远摄效果。
一种实施方式中，所述光学系统满足关系式：0.3mm<T34MAX-T34MIN＜0.42mm；其中，T34MAX为所述光学系统处于近焦状态时所述第三透镜的像侧面至所述第四透镜的物侧面于光轴上的距离，T34MIN为所述光学系统处于远焦状态时所述第三透镜的像侧面至所述第四透镜的物侧面于光轴上的距离。通过使光学系统满足上述关系式，有利于合理配置第一透镜组、第二透镜组的尺寸与屈折力，通过第二透镜组的移动，在校正不同物距像质性能的条件下，保持总体的镜头高度不变，从而实现内调焦作用，同时第二透镜组从远焦到近焦的移动量控制在0.42mm以内，减小运动行程，保证马达的运动带动量；移动量大于0.3mm时，可保证对焦过程中的平滑程度，增加不同物距所对应移动量的范围，降低马达对透镜组移动控制的精度要求，提高成像质量。
一种实施方式中，所述光学系统满足关系式：(|f2|+|f3|)/|R61|＞0.8；其中，f2为所述第二透镜的焦距，f3为所述第三透镜的焦距，R61为所述第六透镜的物侧面于光轴处的曲率半径。通过使光学系统满足上述关系式，有利于合理分配第二透镜与第三透镜的屈折力，使第一透镜、第二透镜和第三透镜的综合球差、色差、畸变维持在合理范围内，降低后续透镜的设计难度，同时，使第六透镜得曲率半径分配适当，还有利于避免第六透镜的面型过于弯曲，方便镜片的成型与制造。
一种实施方式中，所述光学系统满足关系式：0.45＜|F123/fmax|＜0.6；其中，F123为所述第一透镜、所述第二透镜和所述第三透镜的组合焦距，fmax为所述光学系统的最大有效焦距。通过使光学系统满足上述关系式，有利于强化光学系统的收光能力，合理配置第一透镜组的屈折力，可避免第一透镜组产生的较大的球差，有利于提升光学系统整体的解像力，同时，还有利于第一透镜组和第二透镜组之间的距离尺寸在不同物距下的压缩，有助于形成小行程内的对焦方式。
一种实施方式中，所述光学系统满足关系式：0.5＜|F456/fmax|＜1；其中，F456为所述第四透镜、所述第五透镜和所述第六透镜的组合焦距，fmax为所述光学系统的最大有效焦距。通过使光学系统满足上述关系式，有利于压缩光学系统的长度，合理配置第二透镜组的屈折力，有利于第一透镜组和第二透镜组之间的距离尺寸在不同物距下的压缩，有助于形成小行程内的对焦方式。
一种实施方式中，所述光学系统满足关系式：0＜Yc41/SD41＜0.8；其中，Yc41为所述第四透镜物侧面轴外顶点到光轴上的垂轴高度，SD41为所述第四透镜物侧面的最大有效半口径。通过使光学系统满足上述关系式，可合理控制第六透镜像侧面沿轴外方向的面型趋势，使第四透镜具有反曲点，有利于修正第一透镜至第三透镜产生的畸变、场曲，使靠近成像面的屈折力配置较为均匀，减小光线在像面上的入射角，降低光学系统的敏感性。
第二方面，本发明还提供了一种镜头模组，该镜头模组包括感光芯片和第一方面任一项实施方式所述的光学系统，所述感光芯片设置在所述光学系统的像侧。其中，感光芯片的感光面位于光学系统的成像面，穿过透镜入射到感光面上的物的光线可转换成图像的电信号。感光芯片可以为互补金属氧化物半导体(Complementary Metal OxideSemiconductor，CMOS)或电荷耦合器件(Charge-coupled Device，CCD)。该镜头模组可以是集成在电子设备上的成像模块，也可以是独立镜头。通过在镜头模组中加入本发明提供的光学系统，能够通过对光学系统中各透镜的面型和屈折力进行合理的设计，使得镜头模组具有小型化、连续性的内对焦功能和良好的成像质量的特点。
第三方面，本发明还提供了一种电子设备，该电子设备包括壳体和第二方面所述的镜头模组，所述镜头模组设置在所述壳体内。该电子设备包括但不限于智能手机、电脑和智能手表等。通过在电子设备中加入本发明提供的镜头模组，使得电子设备具有小型化、连续性的内对焦功能和良好的成像质量的特点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，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1a是第一实施例的光学系统在远焦状态的结构示意图；
图1b示出了图1a的纵向球差曲线、像散曲线和畸变曲线；
图1c是第一实施例的光学系统在近焦状态的结构示意图；
图1d示出了图1c的纵向球差曲线、像散曲线和畸变曲线；
图2a是第二实施例的光学系统在远焦状态的结构示意图；
图2b示出了图2a的纵向球差曲线、像散曲线和畸变曲线；
图2c是第二实施例的光学系统在近焦状态的结构示意图；
图2d示出了图2c的纵向球差曲线、像散曲线和畸变曲线；
图3a是第三实施例的光学系统在远焦状态的结构示意图；
图3b示出了图3a的纵向球差曲线、像散曲线和畸变曲线；
图3c是第三实施例的光学系统在近焦状态的结构示意图；
图3d示出了图3c的纵向球差曲线、像散曲线和畸变曲线；
图4a是第四实施例的光学系统在远焦状态的结构示意图；
图4b示出了图4a的纵向球差曲线、像散曲线和畸变曲线；
图4c是第四实施例的光学系统在近焦状态的结构示意图；
图4d示出了图4c的纵向球差曲线、像散曲线和畸变曲线；
图5a是第五实施例的光学系统在远焦状态的结构示意图；
图5b示出了图5a的纵向球差曲线、像散曲线和畸变曲线；
图5c是第五实施例的光学系统在近焦状态的结构示意图；
图5d示出了图5c的纵向球差曲线、像散曲线和畸变曲线。
具体实施方式
下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，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方式，都属于本发明保护的范围。
第一方面，本发明提供了一种光学系统，共六片具有屈折力的镜片，沿着光轴由物侧至像侧依次为第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜和第六透镜；其中，第一透镜、第二透镜和第三透镜为第一透镜组，第四透镜、第五透镜和第六透镜为第二透镜组，且第一透镜至第六透镜中至少包含一个非球面透镜；第一透镜组相对于光学系统的成像面固定，第二透镜组在第一透镜组和成像面之间沿光轴的延伸方向上移动，在第一透镜组与第二透镜组相对移动的过程中，第一透镜组内部的多个透镜之间相互固定，第二透镜组内部的多个透镜之间相互固定。
光学系统满足关系式：DLmax/TTL＜0.6；其中，DLmax为第一透镜的物侧面至第六透镜的像侧面于光轴上的最大距离，TTL为第一透镜的物侧面至光学系统的成像面于光轴上的距离。
通过使第一透镜组相对于成像面固定，设计了总长不变的内对焦光学系统，即仅第二透镜组可沿光轴方向移动，可以在保持光学系统的总长不变的情况下，实现光学系统的内对焦效果，避免了在常规对焦中需要为镜片移动提供较大预留空间，缩短了整个光学系统的长度，实现小型化的需求，还能够进一步减小光学系统对马达的负担，实现在使用更低功率的马达的情况下即完成对光学系统的快速内对焦的效果。同时，使用六片具有屈折力的透镜，可以将光线折射的压力均匀的分散至每一片透镜上，以减少单个透镜屈折光线的任务量，避免透镜过于弯曲而增加的公差敏感度，其中，第一透镜组和第二透镜组均为三片透镜的分布方式，使两个透镜组在片数上对称，有利于降低两个透镜组之间的公差敏感度，使光学系统在移动第二镜组实现对焦的过程中始终保持较高的成像质量。
通过使光学系统满足上述关系式，有利于光学系统通过合理的结构布局，在实现小型化的基础上，减小光学系统中各个镜片本体部分所占有的空间，为光学系统中的后端模组在不同工作物距条件下对焦留出足够的空间，有利于光学系统在不同的工作物距条件下实现对焦，使得光学系统在具备内调焦功能的条件下，节省制造成本且实现横排结构布局。
一种实施方式中，光学系统满足：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，具有正屈折力，第三透镜的物侧面于近光轴处为凸面；第四透镜，具有负屈折力，第四透镜的物侧面和像侧面于近光轴处均为凹面；第五透镜，具有屈折力；第六透镜，具有屈折力，第六透镜的像侧面于近光轴处为凸面。
通过使第一透镜具有正屈折力，有利于缩短光学系统的光学总长，压缩各视场的光线走向，降低球差，满足光学系统高像质小型化的需求，通过使第一透镜的物侧面于近光轴处为凸面，有利于增强第一透镜的正屈折力，进一步为边缘光线的引入提供合理的光线入射角；通过使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，有利于边缘光线进入与偏折，可减小后面透镜承担的偏折角，使得光线在各个透镜上的偏折角较为均匀，有效矫正边缘视场的像差；通过使第三透镜具有正屈折力，第三透镜的物侧面于近光轴处为凸面，有利于延缓从前端镜头入射进入系统的光线，延缓角度；通过使第四透镜具备负屈折力，第四透镜的物侧面和像侧面于近光轴处均为凹面，有利于校正第一透镜、第二透镜和第三透镜产生的球差，彗差及畸变；通过使第五透镜具备屈折力，有利于合理约束第五透镜的曲率半径，降低光学系统的公差敏感性和产生杂散光的风险；通过使第六透镜具备屈折力，第六透镜的像侧面于近光轴处为凸面，有利于缩短光学系统的总长、校正像差，同时，还可以限制光线的出射角度，使光线于视场范围内进入光学系统后的汇聚点更集中于光学系统的像面上，有利于光学系统具有较好的成像质量。因此，满足上述面型，有利于光学系统实现小型化和良好的成像质量的效果。
一种实施方式中，光学系统满足关系式：0.8＜TTL/fmax＜1；其中，fmax为光学系统的最大有效焦距。通过使光学系统满足上述关系式，可使光学系统具有更低的镜头高度，有利于实现光学系统的小型化，使其更容易植入体积较小的便携式设备中，同时，还有利于实现更好的摄远效果。
一种实施方式中，光学系统满足关系式：0.5＜(T23+T45)/T34max＜0.8；其中，T23为第二透镜的像侧面至第三透镜的物侧面于光轴上的距离，T45为第四透镜的像侧面至第五透镜的物侧面于光轴上的距离，T34max为第三透镜的像侧面至第四透镜的物侧面于光轴上的最大距离。通过使光学系统满足上述关系式，有利于光学系统中的边缘光线保持较小的入射角度及出射角度，减缓光线进入光学系统后的方向变化，减小像散的产生。
一种实施方式中，光学系统满足关系式：19deg＜FOV＜25deg；其中，FOV为光学系统的最大视场角。通过使光学系统满足上述关系式，有利于光学系统的最大视场角被控制在一个合理的范围内，使得光学系统在具备小视场角的同时还具备远摄效果。
一种实施方式中，光学系统满足关系式：0.3mm<T34MAX-T34MIN＜0.42mm；其中，T34MAX为光学系统处于近焦状态时第三透镜的像侧面至第四透镜的物侧面于光轴上的距离，T34MIN为光学系统处于远焦状态时第三透镜的像侧面至第四透镜的物侧面于光轴上的距离。通过使光学系统满足上述关系式，有利于合理配置第一透镜组、第二透镜组的尺寸与屈折力，通过第二透镜组的移动，在校正不同物距像质性能的条件下，保持总体的镜头高度不变，从而实现内调焦作用，同时第二透镜组从远焦到近焦的移动量控制在0.42mm以内，减小运动行程，保证马达的运动带动量；移动量大于0.3mm时，可保证对焦过程中的平滑程度，增加不同物距所对应移动量的范围，降低马达对透镜组移动控制的精度要求，提高成像质量。
一种实施方式中，光学系统满足关系式：|V2-V1|＞30；其中，V2为第二透镜的阿贝数，V1为第一透镜的阿贝数。通过使光学系统满足上述关系式，有利于光学系统的色差修正及解析力性能的保证。
一种实施方式中，光学系统满足关系式：(n1+n2)/2n1＞1；其中，n1为第一透镜的折射率，n2为第二透镜的折射率。通过使光学系统满足上述关系式，有利于合理分配第一透镜与第二透镜的屈折力，可以最大限度的减小光学系统的色差与球差，提高光学系统的成像品质，同时，通过合理的光焦度分配，还有利于强化光学系统接收光线的能力，压缩尺寸。
一种实施方式中，光学系统满足关系式：(|f2|+|f3|)/|R61|＞0.8；其中，f2为第二透镜的焦距，f3为第三透镜的焦距，R61为第六透镜的物侧面于光轴处的曲率半径。通过使光学系统满足上述关系式，有利于合理分配第二透镜与第三透镜的屈折力，使第一透镜、第二透镜和第三透镜的综合球差、色差、畸变维持在合理范围内，降低后续透镜的设计难度，同时，使第六透镜得曲率半径分配适当，还有利于避免第六透镜的面型过于弯曲，方便镜片的成型与制造。
一种实施方式中，光学系统满足关系式：0.45＜|F123/fmax|＜0.6；其中，F123为第一透镜、第二透镜和第三透镜的组合焦距，fmax为光学系统的最大有效焦距。通过使光学系统满足上述关系式，有利于强化光学系统的收光能力，合理配置第一透镜组的屈折力，可避免第一透镜组产生的较大的球差，有利于提升光学系统整体的解像力，同时，还有利于第一透镜组和第二透镜组之间的距离尺寸在不同物距下的压缩，有助于形成小行程内的对焦方式。
一种实施方式中，光学系统满足关系式：0.5＜|F456/fmax|＜1；其中，F456为第四透镜、第五透镜和第六透镜的组合焦距，fmax为光学系统的最大有效焦距。通过使光学系统满足上述关系式，有利于压缩光学系统的长度，合理配置第二透镜组的屈折力，有利于第一透镜组和第二透镜组之间的距离尺寸在不同物距下的压缩，有助于形成小行程内的对焦方式。
一种实施方式中，光学系统满足关系式：0＜Yc41/SD41＜0.8；其中，Yc41为第四透镜物侧面轴外顶点到光轴上的垂轴高度，SD41为第四透镜物侧面的最大有效半口径。通过使光学系统满足上述关系式，可合理控制第六透镜像侧面沿轴外方向的面型趋势，使第四透镜具有反曲点，有利于修正第一透镜至第三透镜产生的畸变、场曲，使靠近成像面的屈折力配置较为均匀，减小光线在像面上的入射角，降低光学系统的敏感性。
一种实施方式中，光学系统还包括转向棱镜，转向棱镜设置于第一透镜的物侧，转向棱镜的入光面和出光面相垂直。设置转向棱镜将光路偏折90deg，从而使得光学系统应用于电子设备中时有利于缩短电子设备的厚度，进而有利于电子设备的便携式设计。
第一实施例
请参考图1a和图1c，本实施例的光学系统，沿光轴方向的物侧至像侧依次包括：
第一透镜L1，具有正屈折力，第一透镜L1的物侧面S1于近光轴处为凸面，像侧面S2于近光轴处为凹面。
第二透镜L2，具有负屈折力，第二透镜L2的物侧面S3于近光轴处为凸面，像侧面S4于近光轴处为凹面。
第三透镜L3，具有正屈折力，第三透镜L3的物侧面S5于近光轴处为凸面，像侧面S6于近光轴处为凹面。
第四透镜L4，具有负屈折力，第四透镜L4的物侧面S7于近光轴处为凹面，像侧面S8于近光轴处为凹面。
第五透镜L5，具有正屈折力，第五透镜L5的物侧面S9于近光轴处为凸面，像侧面S10于近光轴处为凸面。
第六透镜L6，具有负屈折力，第六透镜L6的物侧面S11于近光轴处为凹面，像侧面S12于近光轴处为凸面。
此外，光学系统还包括光阑STO、红外截止滤光片IR和成像面IMG。本实施例中，光阑STO设置在光学系统的第一透镜的物侧面一侧，用于控制进光量。红外截止滤光片IR设置在第六透镜L6和成像面IMG之间，其包括物侧面S13和像侧面S14，红外截止滤光片IR用于过滤掉红外光线，使得射入成像面IMG的光线仅为可见光，可见光的波长为380nm-780nm。红外截止滤光片IR的材质为玻璃(GLASS)，并可在玻璃上镀膜。第一透镜L1至第四透镜L4的材质为塑料(Plastic)。电子感光元件的有效像素区域位于成像面IMG。
其中，第一透镜L1至第三透镜L3为第一透镜组G1，第四透镜至第六透镜为第二透镜组G2，第二透镜组G2可以沿光轴101的方向在第一镜组G1和像面IMG之间移动，实现光学系统的内对焦效果。在拍摄的过程中，当物距逐渐减小时，第二镜组G2沿光轴方向背向第一透镜组G1移动；当物距逐渐增加时，第二镜组G2沿光轴方向朝向第一透镜组G1移动。当然，在拍摄的过程中还可以是，当物距逐渐减小时，第二镜组G2沿光轴方向朝向第一透镜组G1移动；当物距逐渐增加时，第二镜组G2沿光轴方向背向第一透镜组G1移动。其他实施例与第一实施例类似。
表1a示出了本实施例的光学系统的各项参数，其中，Y半径为相应面序号的物侧面或像侧面于光轴处的曲率半径。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上的距离。材料折射率和色散系数均采用参考波长为555nm的可见光获得，曲率半径和厚度的单位均为毫米(mm)。
表1a
Obj(mm) D1(mm) D2(mm) f(mm) FOV(deg)
远焦 无限 1.019 5.538 16.92 21.60
近焦 300 1.426 5.131 15.93 20.60
其中，f为光学系统的有效焦距，FNO为光学系统的光圈数，FOV为光学系统的最大视场角,TTL为第一透镜物侧面至成像面于光轴上的距离，ImgH为光学系统最大视场角对应像高的一半，DLmax为第一透镜的物侧面至第六透镜的像侧面于光轴上的最大距离。当光学系统处于远焦状态时，光学系统的f1＝16.92mm；当光学系统处于近焦状态时，光学系统的f2＝15.93mm。
在本实施例中，第一透镜L1至第六透镜L6的物侧面和像侧面均为非球面，非球面的面型x可利用但不限于以下非球面公式进行限定：
其中，x为非球面上相应点到与表面顶点相切的平面的距离，h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。表1b给出了可用于第一实施例中的非球面镜面S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8、S9、S10、S11和S12的高次项系数A4、A6、A8、A10、A12、A14、A16、A18和A20。
表1b
图1b(远焦)和图1d(近焦)中(a)分别示出了第一实施例中不同焦距下的光学系统在波长为650nm、610nm、555nm、510nm、470nm的纵向球差曲线图，其中，沿X轴方向的横坐标表示焦点偏移，即成像面到光线与光轴交点的距离(单位为mm)，沿Y轴方向的纵坐标表示归一化视场，纵向球差曲线表示不同波长的光线经由光学系统的各透镜后的汇聚焦点偏离。由图1b(远焦)和图1d(近焦)中(a)可以看出，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光学系统，说明本实施例中的光学系统的成像质量较好。
图1b(远焦)和图1d(近焦)中(b)分别示出了第一实施例中不同焦距下的光学系统在波长为555nm时的像散曲线图，其中，沿X轴方向的横坐标表示焦点偏移，沿Y轴方向的纵坐标表示像高，其单位为mm。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1b(远焦)和图1d(近焦)中(b)可以看出，光学系统的场曲较小，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1b(远焦)和图1d(近焦)中(c)分别示出了第一实施例中不同焦距下的光学系统在波长为555nm时的畸变曲线。其中，沿X轴方向的横坐标表示畸变值，单位为％，沿Y轴方向的纵坐标表示像高，单位为mm。畸变曲线表示不同视场角对应的畸变大小值。由图1b(远焦)和图1d(近焦)中(c)可以看出，在波长为555nm下，由主光束引起的图像变形较小，系统的成像质量优良。
由图1b(远焦)和图1d(近焦)中(a)、(b)和(c)可以看出，本实施例的光学系统的像差较小、成像质量较好，具有良好的成像品质。
第二实施例
请参考图2a和图2c，本实施例的光学系统，沿光轴方向的物侧至像侧依次包括：
第一透镜L1，具有正屈折力，第一透镜L1的物侧面S1于近光轴处为凸面，像侧面S2于近光轴处为凹面。
第二透镜L2，具有负屈折力，第二透镜L2的物侧面S3于近光轴处为凸面，像侧面S4于近光轴处为凹面。
第三透镜L3，具有正屈折力，第三透镜L3的物侧面S5于近光轴处为凸面，像侧面S6于近光轴处为凹面。
第四透镜L4，具有负屈折力，第四透镜L4的物侧面S7于近光轴处为凹面，像侧面S8于近光轴处为凹面。
第五透镜L5，具有负屈折力，第五透镜L5的物侧面S9于近光轴处为凹面，像侧面S10于近光轴处为凹面。
第六透镜L6，具有正屈折力，第六透镜L6的物侧面S11于近光轴处为凸面，像侧面S12于近光轴处为凸面。
第二实施例的其他结构与第一实施例相同，参照即可。
表2a示出了本实施例的光学系统的各项参数，其中，材料折射率和色散系数均采用参考波长为555nm的可见光获得，曲率半径和厚度的单位均为毫米(mm)，其他各参数含义均与第一实施例各参数含义相同。
表2a
Obj(mm) D1(mm) D2(mm) f(mm) FOV(deg)
远焦 无限 0.986 5.365 16.50 22.40
近焦 300 1.393 4.958 15.68 21.40
表2b给出了可用于第二实施例中各非球面镜面的高次项系数，其中，各非球面面型可由第一实施例中给出的公式限定。
表2b
图2b(远焦)和图2d(近焦)分别示出了第二实施例中不同焦距下的光学系统的纵向球差曲线、像散曲线和畸变曲线，其中，纵向球差曲线表示不同波长的光线经由光学系统的各透镜后的汇聚焦点偏离；像散曲线表示子午场曲和弧矢场曲；畸变曲线表示不同视场角对应的畸变大小值。由图2b(远焦)和图2d(近焦)中的像差图可知，光学系统的纵向球差、场曲和畸变均得到良好的控制，从而该实施例的光学系统拥有良好的成像品质。
第三实施例
请参考图3a和图3c，本实施例的光学系统，沿光轴方向的物侧至像侧依次包括：
第一透镜L1，具有正屈折力，第一透镜L1的物侧面S1于近光轴处为凸面，像侧面S2于近光轴处为凹面。
第二透镜L2，具有负屈折力，第二透镜L2的物侧面S3于近光轴处为凹面，像侧面S4于近光轴处为凹面。
第三透镜L3，具有正屈折力，第三透镜L3的物侧面S5于近光轴处为凸面，像侧面S6于近光轴处为凸面。
第四透镜L4，具有负屈折力，第四透镜L4的物侧面S7于近光轴处为凹面，像侧面S8于近光轴处为凹面。
第五透镜L5，具有负屈折力，第五透镜L5的物侧面S9于近光轴处为凹面，像侧面S10于近光轴处为凹面。
第六透镜L6，具有正屈折力，第六透镜L6的物侧面S11于近光轴处为凸面，像侧面S12于近光轴处为凸面。
第三实施例的其他结构与第一实施例相同，参照即可。
表3a示出了本实施例的光学系统的各项参数，其中，材料折射率和色散系数均采用参考波长为555nm的可见光获得，曲率半径和厚度的单位均为毫米(mm)，其他各参数含义均与第一实施例各参数含义相同。
表3a
Obj(mm) D1(mm) D2(mm) f(mm) FOV(deg)
远焦 无限 1.011 5.220 15.50 23.60
近焦 300 1.400 4.831 14.79 22.60
表3b给出了可用于第三实施例中各非球面镜面的高次项系数，其中，各非球面面型可由第一实施例中给出的公式限定。
表3b
图3b(远焦)和图3d(近焦)分别示出了第三实施例中不同焦距下的光学系统的纵向球差曲线、像散曲线和畸变曲线，其中，纵向球差曲线表示不同波长的光线经由光学系统的各透镜后的汇聚焦点偏离；像散曲线表示子午场曲和弧矢场曲；畸变曲线表示不同视场角对应的畸变大小值。由图3b(远焦)和图3d(近焦)中的像差图可知，光学系统的纵向球差、场曲和畸变均得到良好的控制，从而该实施例的光学系统拥有良好的成像品质。
第四实施例
请参考图4a和图4c，本实施例的光学系统，沿光轴方向的物侧至像侧依次包括：
第一透镜L1，具有正屈折力，第一透镜L1的物侧面S1于近光轴处为凸面，像侧面S2于近光轴处为凹面。
第二透镜L2，具有负屈折力，第二透镜L2的物侧面S3于近光轴处为凹面，像侧面S4于近光轴处为凹面。
第三透镜L3，具有正屈折力，第三透镜L3的物侧面S5于近光轴处为凸面，像侧面S6于近光轴处为凸面。
第四透镜L4，具有负屈折力，第四透镜L4的物侧面S7于近光轴处为凹面，像侧面S8于近光轴处为凹面。
第五透镜L5，具有负屈折力，第五透镜L5的物侧面S9于近光轴处为凹面，像侧面S10于近光轴处为凹面。
第六透镜L6，具有正屈折力，第六透镜L6的物侧面S11于近光轴处为凸面，像侧面S12于近光轴处为凸面。
第四实施例的其他结构与第一实施例相同，参照即可。
表4a示出了本实施例的光学系统的各项参数，其中，材料折射率和色散系数均采用参考波长为555nm的可见光获得，曲率半径和厚度的单位均为毫米(mm)，其他各参数含义均与第一实施例各参数含义相同。
表4a
Obj(mm) D1(mm) D2(mm) f(mm) FOV(deg)
远焦 无限 0.991 4.847 15.00 24.50
近焦 300 1.358 4.480 14.30 23.50
表4b给出了可用于第四实施例中各非球面镜面的高次项系数，其中，各非球面面型可由第一实施例中给出的公式限定。
表4b
图4b(远焦)和图4d(近焦)示出了第四实施例中不同焦距下的光学系统的纵向球差曲线、像散曲线和畸变曲线，其中，纵向球差曲线表示不同波长的光线经由光学系统的各透镜后的汇聚焦点偏离；像散曲线表示子午场曲和弧矢场曲；畸变曲线表示不同视场角对应的畸变大小值。由图4b(远焦)和图4d(近焦)中的像差图可知，光学系统的纵向球差、场曲和畸变均得到良好的控制，从而该实施例的光学系统拥有良好的成像品质。
第五实施例
请参考图5a和图5c，本实施例的光学系统，沿光轴方向的物侧至像侧依次包括：
第一透镜L1，具有正屈折力，第一透镜L1的物侧面S1于近光轴处为凸面，像侧面S2于近光轴处为凹面。
第二透镜L2，具有负屈折力，第二透镜L2的物侧面S3于近光轴处为凸面，像侧面S4于近光轴处为凹面。
第三透镜L3，具有正屈折力，第三透镜L3的物侧面S5于近光轴处为凸面，像侧面S6于近光轴处为凹面。
第四透镜L4，具有负屈折力，第四透镜L4的物侧面S7于近光轴处为凹面，像侧面S8于近光轴处为凹面。
第五透镜L5，具有正屈折力，第五透镜L5的物侧面S9于近光轴处为凹面，像侧面S10于近光轴处为凸面。
第六透镜L6，具有负屈折力，第六透镜L6的物侧面S11于近光轴处为凹面，像侧面S12于近光轴处为凸面。
第五实施例的其他结构与第一实施例相同，参照即可。
表5a示出了本实施例的光学系统的各项参数，其中，材料折射率和色散系数均采用参考波长为555nm的可见光获得，曲率半径和厚度的单位均为毫米(mm)，其他各参数含义均与第一实施例各参数含义相同。
表5a
Obj(mm) D1(mm) D2(mm) f(mm) FOV(deg)
远焦 无限 0.991 5.507 18.50 19.80
近焦 300 1.356 5.142 17.10 18.80
表5b给出了可用于第五实施例中各非球面镜面的高次项系数，其中，各非球面面型可由第一实施例中给出的公式限定。
表5b
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图5b(远焦)和图5d(近焦)示出了第五实施例中不同焦距下的光学系统的纵向球差曲线、像散曲线和畸变曲线，其中，纵向球差曲线表示不同波长的光线经由光学系统的各透镜后的汇聚焦点偏离；像散曲线表示子午场曲和弧矢场曲；畸变曲线表示不同视场角对应的畸变大小值。由图5b(远焦)和图5d(近焦)中的像差图可知，光学系统的纵向球差、场曲和畸变均得到良好的控制，从而该实施例的光学系统拥有良好的成像品质。
表6示出了第一实施例至第五实施例的光学系统中FOV、DLmax/TTL、TTL/fmax、T23+T45/T34max、(TTL Z1)/(TTL Z2)、T34MAX-T34MIN、|V2-V1|、(n1+n2)/2n1、(|f2|+|f3|)/|R61|、|F123/fmax|、|F456/fmax|和Yc41/SD41的值。
表6
第一实施例 第二实施例 第三实施例 第四实施例 第五实施例
FOV(deg) 21.600 22.400 23.600 24.500 19.800
DLmax/TTL 0.526 0.557 0.555 0.590 0.535
TTL/fmax 0.898 0.939 0.961 0.960 0.838
T23+T45/T34max 0.681 0.674 0.558 0.572 0.729
(TTL Z1)/(TTL Z2) 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000
T34MAX-T34MIN(mm) 0.409 0.408 0.390 0.368 0.366
|V2-V1| 32.000 32.000 32.000 32.000 32.000
(n1+n2)/2n1 1.029 1.029 1.029 1.029 1.029
(|f2|+|f3|)/|R61| 1.177 0.859 1.015 1.253 1.504
|F123/fmax| 0.544 0.553 0.571 0.570 0.488
|F456/fmax| 0.717 0.858 0.917 0.878 0.508
Yc41/SD41 0.736 0.691 0.667 0.715 0.741
由表6可知，第一实施例至第五实施例的光学系统均满足下列关系式：19deg＜FOV＜25deg、DLmax/TTL＜0.6、0.8＜TTL/fmax＜1、0.5＜(T23+T45)/T34max＜0.8、0.3mm＜T34MAX-T34MIN＜0.42mm、|V2-V1|＞30、(n1+n2)/2n1＞1、(|f2|+|f3|)/|R61|＞0.8、0.45＜|F123/fmax|＜0.6、0.5＜|F456/fmax|＜1和0＜Yc41/SD41＜0.8的值。
本发明还提供了一种镜头模组，该镜头模组包括感光芯片和第一方面任一项实施方式所述的光学系统，感光芯片设置在光学系统的像侧。其中，感光芯片的感光面位于光学系统的成像面，穿过透镜入射到感光面上的物的光线可转换成图像的电信号。感光芯片可以为互补金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor，CMOS)或电荷耦合器件(Charge-coupled Device，CCD)。该镜头模组可以是集成在电子设备上的成像模块，也可以是独立镜头。通过在镜头模组中加入本发明提供的光学系统，能够通过对光学系统中各透镜的面型和屈折力进行合理的设计，使得镜头模组具有小型化、连续性的内对焦功能和良好的成像质量的特点。
本发明还提供了一种电子设备，该电子设备包括壳体和第二方面所述的镜头模组，镜头模组设置在壳体内。该电子设备包括但不限于智能手机、电脑和智能手表等。通过在电子设备中加入本发明提供的镜头模组，使得电子设备具有小型化、连续性的内对焦功能和良好的成像质量的特点。
以上所揭露的仅为本发明一些较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明的权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于本发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种光学系统，其特征在于，共六片具有屈折力的镜片，沿着光轴由物侧至像侧依次为第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜和第六透镜，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，所述第四透镜具有负屈折力；
其中，所述第一透镜、所述第二透镜和所述第三透镜为第一透镜组，所述第四透镜、所述第五透镜和所述第六透镜为第二透镜组，且所述第一透镜至所述第六透镜中至少包含一个非球面透镜；
所述第一透镜组相对于所述光学系统的成像面固定，所述第二透镜组在所述第一透镜组和所述成像面之间沿所述光轴的延伸方向上移动；
所述光学系统满足关系式：DLmax/TTL＜0.6；0.45＜F123/fmax＜0.6；-1＜F456/fmax＜-0.5；其中，DLmax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最大距离，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，F123为所述第一透镜、所述第二透镜和所述第三透镜的组合焦距，F456为所述第四透镜、所述第五透镜和所述第六透镜的组合焦距，fmax为所述光学系统的最大有效焦距。
2.如权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统满足：
所述第二透镜的像侧面于近光轴处为凹面；
所述第三透镜，具有正屈折力，所述第三透镜的物侧面于近光轴处为凸面；
所述第四透镜的物侧面和像侧面于近光轴处均为凹面；
所述第五透镜，具有屈折力；
所述第六透镜，具有屈折力，所述第六透镜的像侧面于近光轴处为凸面。
3.如权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统满足关系式：
0.8＜TTL/fmax＜1；
其中，fmax为所述光学系统的最大有效焦距。
4.如权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统满足关系式：
0.5＜(T23+T45)/T34max＜0.8；
其中，T23为所述第二透镜的像侧面至所述第三透镜的物侧面于光轴上的距离，T45为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，T34max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上的最大距离。
5.如权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统满足关系式：
19 deg＜FOV＜25 deg；
其中，FOV为所述光学系统的最大视场角。
6.如权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统满足关系式：
0.3mm＜T34MAX-T34MIN＜0.42mm；
其中，T34MAX为所述光学系统处于近焦状态时所述第一透镜组至所述第二透镜组于光轴上的距离，T34MIN为所述光学系统处于远焦状态时所述第一透镜组至所述第二透镜组于光轴上的距离。
7.如权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统满足关系式：
(|f2|+|f3|)/|R61|＞0.8；
其中，f2为所述第二透镜的焦距，f3为所述第三透镜的焦距，R61为所述第六透镜的物侧面于光轴处的曲率半径。
8.如权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统满足关系式：
0＜Yc41/SD41＜0.8；
其中，Yc41为所述第四透镜物侧面轴外顶点到光轴上的垂直高度，SD41为所述第四透镜物侧面的最大有效半口径。
9.一种镜头模组，其特征在于，包括如权利要求1至8任一项所述的光学系统和感光芯片，所述感光芯片位于所述光学系统的像侧。
10.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括壳体和如权利要求9所述的镜头模组，所述镜头模组设置在所述壳体内。
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