CN114879347B - 光学系统、摄像模组和电子设备 - Google Patents

Abstract

一种光学系统、摄像模组和电子设备，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，且第一透镜具有负屈折力，第三透镜和第六透镜具有正屈折力，其中，第一透镜的像侧面、第二透镜的像侧面于近光轴处均为凹面，第二透镜的物侧面、第三透镜的物侧面和像侧面、第四透镜的像侧面、第五透镜的像侧面、第六透镜的物侧面于近光轴处均为凸面。通过对光学系统各透镜的面型和屈折力进行合理设计，有利于满足较大的视场角、小型化和大光圈的特点。

Description

光学系统、摄像模组和电子设备

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、摄像模组和电子设备。

背景技术

近年来，具备摄影功能的可携带电子产品呈现越来越轻薄化的发展趋势，因此，对光学系统满足高成像品质且小型化的需求也越来越高，譬如更大的视场角、小畸变和昏暗环境下也具备足够的进光量。然而，能够满足不同环境的摄像需求通常意味着光学系统的结构更为复杂，最终导致摄像模组的尺寸增大、总长增加，难以适用于轻薄的电子产品。

因此，如何在保证光学系统具备较大视场角的前提下，实现小型化和大光圈的特征，成为业内必须解决的问题之一。

发明内容

本发明的目的是提供一种光学系统、摄像模组和电子设备，解决光学系统在具备较大视场角的前提下，还需要具备小型化和大光圈的问题。

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透镜，沿着光轴由物侧至像侧依次包含：第一透镜，具有负屈折力，所述第一透镜的像侧面于近光轴处为凹面；第二透镜，具有屈折力，所述第二透镜的物侧面于近光轴处为凸面，所述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，所述第三透镜的物侧面和像侧面于近光轴处均为凸面；第四透镜，具有屈折力，所述第四透镜的像侧面于近光轴处为凸面；第五透镜，具有屈折力，所述第五透镜的像侧面于近光轴处为凸面；第六透镜，具有正屈折力，所述第六透镜的物侧面于近光轴处为凸面。

所述光学系统满足关系式：0.1 mm<TTL/tan(HFOV)<4 mm，1.9<f/EPD≤2.3；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，HFOV为所述光学系统的最大视场角的一半，tan(HFOV)为所述光学系统的最大视场角的一半的正切值，f为所述光学系统的焦距，EPD为所述光学系统的入瞳直径。

通过使第一透镜具有负屈折力，且第一透镜的像侧面于近光轴处为凹面，有利于增大光线的入射角度，扩大光学系统的视场角，同时，还有利于合理控制第一透镜的光学有效口径的大小，实现光学系统小型化的需求；通过使第二透镜的物侧面于近光轴处为凸面，第二透镜的像侧面于近光轴处为凹面，有利于边缘光线偏转，可减小后续透镜承担的工作量，使得光线在各个透镜上的偏转角较为均匀，有效矫正边缘视场的像差；通过使第三透镜具有正屈折力，且第三透镜的物侧面和像侧面于近光轴处均为凸面，有利于为光学系统的中心视场和边缘视场提供不同的屈折力，降低内外视场的光程差；通过使第四透镜的像侧面于近光轴处为凸面，有利于增强第四透镜的屈折力，有效汇聚光线，提升镜片间的紧凑性；通过使第五透镜的像侧面于近光轴处为凸面，有利于合理约束第五透镜的曲率半径，降低公差敏感性和产生杂散光的风险；通过使第六透镜具备正屈折力，且第六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，校正畸变、像散、场曲量。因此，满足上述面型，有利于光学系统实现较大的视场角和小型化的效果。

通过使光学系统满足0.1 mm<TTL/tan(HFOV)<4 mm，有利于光学系统的光学总长和最大视场角的比值得到合理配置，使光学系统在具备足够大的视场角的基础上，保证良好的轻薄特性，有利于光学系统在便携式设备中的应用。低于关系式下限，视场角过大，像差急剧增加，难以保证成像质量；超过关系式上限，光学系统的光学总长增加，轻薄性降低，不利于满足光学系统小型化的需求。

通过使光学系统满足1.9<f/EPD≤2.3，有利于光学系统具备较大的孔径和较高的通光量，进而增加光学系统在昏暗环境下的成像效果，减小边缘视场的像差，保证边缘视场具有足够的相对亮度，避免出现暗角。

一种实施方式中，所述光学系统满足关系式：-3.5<f1/f<-1.5；其中，f1为所述第一透镜的焦距，f为所述光学系统的焦距。通过使光学系统满足上述关系式，有利于第一透镜的焦距和光学系统的焦距的比值得到合理配置，使第一透镜的焦距被控制在合理范围内，有利于第一透镜为整个光学系统贡献合适的负屈折力，有效降低光学系统的头部尺寸，缩短光学系统的总长，为提高成像面的大小提供足够的空间。

一种实施方式中，所述光学系统满足关系式：1.5<f3/f<3.5；其中，f3为所述第三透镜的焦距，f为所述光学系统的焦距。通过使光学系统满足上述关系式，有利于第三透镜的焦距和光学系统的焦距的比值得到合理配置，通过控制第三透镜对光学系统总体的屈折力的贡献量，来提高光学系统的像差矫正能力，第三透镜还可以配合前后透镜达到更好的像差矫正效果，以保证获得良好的成像质量，同时，还有利于缩短光学系统的总长。低于关系式下限，第三透镜提供的正屈折力不足，会导致光学系统中后透镜组平衡像差较为困难，增大光学系统的敏感度，导致成像品质不佳；超过关系式上限，容易造成第三透镜的负屈折力过度集中，破坏光学系统总体的像差平衡，降低成像质量。

一种实施方式中，所述光学系统满足关系式：0.2<f3/R31<0.8；其中，f3为所述第三透镜的焦距，R31为所述第三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，有利于第三透镜的焦距与第三透镜的物侧面的曲率半径的比值得到合理配置，使第三透镜具备合理的正屈折力，有利于第三透镜与前后透镜的屈折力相互配合，进一步减小光学系统的总长，同时，通过合理约束第三透镜的物侧面的曲率半径，还有利于控制第三透镜的物侧面的弯曲度，保证第三透镜具备良好的加工工艺性。

一种实施方式中，所述光学系统满足关系式：2.5<ET1/CT1<2.9；其中，ET1为所述第一透镜的边缘厚度，即在平行于光轴的方向上，第一透镜物侧面的最大有效口径处至第一透镜像侧面的最大有效口径处于平行光轴方向的距离，CT1为所述第一透镜于光轴上的厚度。通过使光学系统满足上述关系式，有利于在增大视场角的前提下，控制第一透镜的边缘厚度和中心厚度的比值，在合理范围内保证第一透镜具备良好的加工工艺性。超过关系式上限，第一透镜的边缘厚度过大，不利于镜片的成型加工，且增加组装难度和不稳定性；低于关系式下限，第一透镜的边缘厚度过小，增加了第一透镜的加工难度和光学系统的组装敏感度。

一种实施方式中，所述光学系统满足关系式：6<SD11/SD31<9；其中，SD11为所述第一透镜的物侧面的最大有效口径的一半，SD31为所述第三透镜的物侧面的最大有效口径的一半。通过使光学系统满足上述关系式，有利于第一透镜的物侧面的最大有效口径的一半与第三透镜的物侧面的最大有效口径的一半的比值被控制在合理范围内，增大光学系统的视场角，进而减小光学系统的体积。低于关系式下限，所述第一透镜的物侧面的最大有效口径过小，不利于大角度光线入射至光学系统，降低光学系统的成像范围；超过关系式上限，第一透镜至第三透镜垂直于光轴方向的段差过大，容易增加光学系统的敏感度，降低光学系统的稳定性。

一种实施方式中，所述光学系统满足关系式：-17<SAG32/SAG31<-5；其中，SAG32为所述第三透镜的像侧面于最大有效口径处的矢高，即第三透镜的像侧面与光轴的交点至第三透镜的像侧面最大有效口径处于光轴方向上的距离，SAG31为所述第三透镜的物侧面于最大有效口径处的矢高，即第三透镜的物侧面与光轴的交点至第三透镜的物侧面最大有效口径处于光轴方向上的距离。通过使光学系统满足上述关系式，有利于第三透镜的像侧面的矢高和第三透镜的物侧面的矢高的比值得到合理配置，约束第三透镜的物侧面和像侧面的形状和弯曲度，保证自第一透镜和第二透镜射入的光线在第三透镜的物侧面有效汇聚，并合理配置屈折力，使第三透镜的像侧面有效发散光线至后透镜，同时，还有利于第三透镜的加工成型。

一种实施方式中，所述光学系统满足关系式：2<SAG12/SAG11<4.1；其中，SAG12为所述第一透镜的像侧面于最大有效口径处的矢高，即第一透镜的像侧面与光轴的交点至第一透镜的像侧面最大有效口径处于光轴方向上的距离，SAG11为所述第一透镜的物侧面于最大有效口径处的矢高，即第一透镜的物侧面与光轴的交点至第一透镜的物侧面最大有效口径处于光轴方向上的距离。通过使光学系统满足上述关系式，有利于第一透镜的像侧面的矢高和第一透镜的物侧面的矢高的比值得到合理配置，防止第一透镜像侧面的面型过弯，从而减小第一透镜的加工难度。

一种实施方式中，所述光学系统满足关系式：3.4 mm<ImgH^2/f<4.2 mm；其中，ImgH 为所述光学系统最大视场角对应像高的一半。通过使光学系统满足上述关系式，有利于保证光学系统具备短焦距大像面的特征，进而实现大视场角和较高的成像品质。

一种实施方式中，所述光学系统满足关系式：3.5<CT12/CT23<6；其中，CT12为第一透镜的像侧面至第二透镜的物侧面于光轴上的距离，CT23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。通过使光学系统满足上述关系式，有利于在满足光学系统具备大视场角的特征的前提下，合理配置第一透镜与第二透镜之间的距离，进而有效缩短光学系统的总长，减小场曲，并提升成像质量。

一种实施方式中，所述光学系统满足关系式：0.8<ET56/ET12<2.3；其中，ET56为第五透镜像侧面的最大有效半口径处至第六透镜物侧面的最大有效半口径处于平行光轴方向的距离，ET12为第一透镜像侧面的最大有效半口径处至第二透镜物侧面的最大有效半口径处于平行光轴方向的距离。通过使光学系统满足上述关系式，有利于第五透镜像侧面的最大有效半口径处至第六透镜物侧面的最大有效半口径处于平行光轴方向的距离和第一透镜像侧面的最大有效半口径处至第二透镜物侧面的最大有效半口径处于平行光轴方向的距离的比值得到合理配置，有利于边缘视场光线以合理的偏转角入射和出射，进而保证光学系统的边缘成像质量。

一种实施方式中，所述光学系统满足关系式：1.5<ET6/SAG61<5.1；其中，ET6为第六透镜的边缘厚度，即在平行于光轴的方向上，第六透镜物侧面的最大有效口径处至第六透镜像侧面的最大有效口径处的距离，SAG61为第六透镜的物侧面的矢高。通过使光学系统满足上述关系式，有利于约束第六透镜的边缘厚度和物侧面的形状，校正光学系统的像差，进一步提高成像品质，同时，还有利于保证第六透镜具备良好的加工工艺性，降低光学系统的敏感性，提高稳定性。

一种实施方式中，所述光学系统满足关系式：1.6<SD11/SD62<2；其中，SD11为所述第一透镜的物侧面的最大有效口径的一半，SD62为所述第六透镜的像侧面的最大有效口径的一半。通过使光学系统满足上述关系式，有利于第一透镜的物侧面的最大有效口径与第六透镜的像侧面的最大有效口径的比值得到合理配置，使得光学系统具备大视场角的特征，保证足够广的拍摄范围。

一种实施方式中，所述光学系统满足关系式：0.82<SD12/SD61<1；其中，SD12为所述第一透镜的像侧面的最大有效口径的一半，SD61为所述第六透镜的物侧面的最大有效口径的一半。通过使光学系统满足上述关系式，有利于第一透镜的像侧面的最大有效口径与第六透镜的物侧面的最大有效口径的比值得到合理配置，有助于视场角的分配和像差的矫正，进而实现光学系统大视场角的特征和较高的成像品质。

第二方面，本发明还提供了一种摄像模组，该摄像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）。该摄像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。通过在摄像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，使得摄像模组具有较大的视场角、小型化和大光圈的特点。

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摄像模组，所述摄像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摄像模组，使得电子设备具有较大的视场角、小型化和大光圈的特点。

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，显而易见地，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1是第一实施例的光学系统的结构示意图；

图2示出了第一实施例的纵向球差曲线图、像散曲线图和畸变曲线图；

图3是第二实施例的光学系统的结构示意图；

图4示出了第二实施例的纵向球差曲线图、像散曲线图和畸变曲线图；

图5是第三实施例的光学系统的结构示意图；

图6示出了第三实施例的纵向球差曲线图、像散曲线图和畸变曲线图；

图7是第四实施例的光学系统的结构示意图；

图8示出了第四实施例的纵向球差曲线图、像散曲线图和畸变曲线图；

图9是第五实施例的光学系统的结构示意图；

图10示出了第五实施例的纵向球差曲线图、像散曲线图和畸变曲线图；

图11示出了本发明一种实施例中摄像模组的结构示意图；

图12示出了本发明一种实施例中电子设备的结构示意图。

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透镜，沿着光轴由物侧至像侧依次包含：第一透镜，具有负屈折力，第一透镜的物侧面于近光轴处可以为凸面、凹面或平面，第一透镜的像侧面于近光轴处为凹面；第二透镜，具有正屈折力或负屈折力，第二透镜的物侧面于近光轴处为凸面，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，第三透镜的物侧面和像侧面于近光轴处均为凸面；第四透镜，具有正屈折力或负屈折力，第四透镜的物侧面于近光轴处可以为凸面、凹面或平面，第四透镜的像侧面于近光轴处为凸面；第五透镜，具有正屈折力或负屈折力，第五透镜的物侧面于近光轴处可以为凸面、凹面或平面，第五透镜的像侧面于近光轴处为凸面；第六透镜，具有正屈折力，第六透镜的物侧面于近光轴处为凸面，第六透镜的像侧面于近光轴处可以为凸面、凹面或平面。

光学系统满足关系式：0.1 mm<TTL/tan(HFOV)<4 mm，1.9<f/EPD≤2.3；其中，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，HFOV为光学系统的最大视场角的一半，tan(HFOV)为光学系统半视场角的正切值，f为光学系统的焦距，EPD为光学系统的入瞳直径。具体的，TTL/tan(HFOV)的值可以为0.460、0.161、0.880、3.669、0.374、0.134、1.583、2.392，单位为mm；f/EPD的值可以为2.200、2.150、2.052、2.050、1.980、2.274、1.927、2.137。

通过使第一透镜具有负屈折力，且第一透镜的像侧面于近光轴处为凹面，有利于增大光线的入射角度，扩大光学系统的视场角，同时，还有利于合理控制第一透镜的光学有效口径的大小，实现光学系统小型化的需求；通过使第二透镜的物侧面于近光轴处为凸面，第二透镜的像侧面于近光轴处为凹面，有利于边缘光线偏转，可减小后续透镜承担的工作量，使得光线在各个透镜上的偏转角较为均匀，有效矫正边缘视场的像差；通过使第三透镜具有正屈折力，且第三透镜的物侧面和像侧面于近光轴处均为凸面，有利于为光学系统的中心视场和边缘视场提供不同的屈折力，降低内外视场的光程差；通过使第四透镜的像侧面于近光轴处为凸面，有利于增强第四透镜的屈折力，有效汇聚光线，提升镜片间的紧凑性；通过使第五透镜的像侧面于近光轴处为凸面，有利于合理约束第五透镜的曲率半径，降低公差敏感性和产生杂散光的风险；通过使第六透镜具备正屈折力，且第六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，校正畸变、像散、场曲量。因此，满足上述面型，有利于光学系统实现较大的视场角和小型化的效果。

通过使光学系统满足0.1 mm<TTL/tan(HFOV)<4 mm，有利于光学系统的光学总长和最大视场角的比值得到合理配置，使光学系统在具备足够大的视场角的基础上，保证良好的轻薄特性，有利于光学系统在便携式设备中的应用。低于关系式下限，视场角过大，像差急剧增加，难以保证成像质量；超过关系式上限，光学系统的光学总长增加，轻薄性降低，不利于满足光学系统小型化的需求。

通过使光学系统满足1.9<f/EPD≤2.3，有利于光学系统具备较大的孔径和较高的通光量，进而增加光学系统在昏暗环境下的成像效果，减小边缘视场的像差，保证边缘视场具有足够的相对亮度，避免出现暗角。

一种实施方式中，光学系统满足关系式：-3.5<f1/f<-1.5；其中，f1为第一透镜的焦距，f为光学系统的焦距。具体的，f1/f的值可以为-1.579、-1.739、-1.686、-3.500、-1.576、-3.374、-2.846、-2.196。通过使光学系统满足上述关系式，有利于第一透镜的焦距和光学系统的焦距的比值得到合理配置，使第一透镜的焦距被控制在合理范围内，有利于第一透镜为整个光学系统贡献合适的负屈折力，有效降低光学系统的头部尺寸，缩短光学系统的总长，为提高成像面的大小提供足够的空间。

一种实施方式中，光学系统满足关系式：1.5<f3/f<3.5；其中，f3为第三透镜的焦距，f为光学系统的焦距。具体的，f3/f的值可以为2.496、2.013、3.225、1.989、2.448、1.593、1.729、2.846。通过使光学系统满足上述关系式，有利于第三透镜的焦距和光学系统的焦距的比值得到合理配置，通过控制第三透镜对光学系统总体的屈折力的贡献量，来提高光学系统的像差矫正能力，第三透镜还可以配合前后透镜达到更好的像差矫正效果，以保证获得良好的成像质量，同时，还有利于缩短光学系统的总长。低于关系式下限，第三透镜提供的正屈折力不足，会导致光学系统中后透镜组平衡像差较为困难，增大光学系统的敏感度，导致成像品质不佳；超过关系式上限，容易造成第三透镜的负屈折力过度集中，破坏光学系统总体的像差平衡，降低成像质量。

一种实施方式中，光学系统满足关系式：0.2<f3/R31<0.8；其中，f3为第三透镜的焦距，R31为第三透镜的物侧面于光轴处的曲率半径。具体的，f3/R31的值可以为0.491、0.704、0.547、0.268、0.447、0.273、0.317、0.681。通过使光学系统满足上述关系式，有利于第三透镜的焦距与第三透镜的物侧面的曲率半径的比值得到合理配置，使第三透镜具备合理的正屈折力，有利于第三透镜与前后透镜的屈折力相互配合，进一步减小光学系统的总长，同时，通过合理约束第三透镜的物侧面的曲率半径，还有利于控制第三透镜的物侧面的弯曲度，保证第三透镜具备良好的加工工艺性。

一种实施方式中，光学系统满足关系式：2.5<ET1/CT1<2.9；其中，ET1为第一透镜的边缘厚度，即在平行于光轴的方向上，第一透镜物侧面的最大有效口径处至第一透镜像侧面的最大有效口径处于平行光轴方向的距离，CT1为第一透镜于光轴上的厚度。具体的，ET1/CT1的值可以为2.888、2.665、2.898、2.815、2.874、2.513、2.713、2.632。通过使光学系统满足上述关系式，有利于在增大视场角的前提下，控制第一透镜的边缘厚度和中心厚度的比值，在合理范围内保证第一透镜具备良好的加工工艺性。超过关系式上限，第一透镜的边缘厚度过大，不利于镜片的成型加工，且增加组装难度和不稳定性；低于关系式下限，第一透镜的边缘厚度过小，增加了第一透镜的加工难度和光学系统的组装敏感度。

一种实施方式中，光学系统满足关系式：6<SD11/SD31<9；其中，SD11为第一透镜的物侧面的最大有效口径的一半，SD31为第三透镜的物侧面的最大有效口径的一半。具体的，SD11/SD31的值可以为6.956、7.084、6.501、8.116、6.173、7.521、8.421、7.936。通过使光学系统满足上述关系式，有利于第一透镜的物侧面的最大有效口径的一半与第三透镜的物侧面的最大有效口径的一半的比值被控制在合理范围内，增大光学系统的视场角，进而减小光学系统的体积。低于关系式下限，第一透镜的物侧面的最大有效口径过小，不利于大角度光线入射至光学系统，降低光学系统的成像范围；超过关系式上限，第一透镜至第三透镜垂直于光轴方向的段差过大，容易增加光学系统的敏感度，降低光学系统的稳定性。

一种实施方式中，光学系统满足关系式：-17<SAG32/SAG31<-5；其中，SAG32为第三透镜的像侧面于最大有效口径处的矢高，即第三透镜的像侧面与光轴的交点至第三透镜的像侧面最大有效口径处于光轴方向上的距离，SAG31为第三透镜的物侧面于最大有效口径处的矢高，即第三透镜的物侧面与光轴的交点至第三透镜的物侧面最大有效口径处于光轴方向上的距离。具体的，SAG32/SAG31的值可以为-9.564、-5.810、-10.324、-16.149、-8.648、-14.738、-7.379、-12.472。通过使光学系统满足上述关系式，有利于第三透镜的像侧面的矢高和第三透镜的物侧面的矢高的比值得到合理配置，约束第三透镜的物侧面和像侧面的形状和弯曲度，保证自第一透镜和第二透镜射入的光线在第三透镜的物侧面有效汇聚，并合理配置屈折力，使第三透镜的像侧面有效发散光线至后透镜，同时，还有利于第三透镜的加工成型。

一种实施方式中，光学系统满足关系式：2<SAG12/SAG11<4.1；其中，SAG12为第一透镜的像侧面于最大有效口径处的矢高，即第一透镜的像侧面与光轴的交点至第一透镜的像侧面最大有效口径处于光轴方向上的距离，SAG11为第一透镜的物侧面于最大有效口径处的矢高，即第一透镜的物侧面与光轴的交点至第一透镜的物侧面最大有效口径处于光轴方向上的距离。具体的，SAG12/SAG11的值可以为4.051、2.028、3.267、2.605、2.911、3.631、3.521、2.233。通过使光学系统满足上述关系式，有利于第一透镜的像侧面的矢高和第一透镜的物侧面的矢高的比值得到合理配置，防止第一透镜像侧面的面型过弯，从而减小第一透镜的加工难度。

一种实施方式中，光学系统满足关系式：3.4 mm<ImgH^2/f<4.2 mm；其中，ImgH为光学系统最大视场角对应像高的一半。具体的，ImgH^2/f的值可以为3.760、4.102、3.924、3.471、3.800、3.569、3.667、4.062，单位为mm。通过使光学系统满足上述关系式，有利于保证光学系统具备短焦距大像面的特征，进而实现大视场角和较高的成像品质。

一种实施方式中，光学系统满足关系式：3.5<CT12/CT23<6；其中，CT12为第一透镜的像侧面至第二透镜的物侧面于光轴上的距离，CT23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。具体的，CT12/CT23的值可以为4.20、3.72、3.65、5.69、4.65、4.07、5.26、5.92。通过使光学系统满足上述关系式，有利于在满足光学系统具备大视场角的特征的前提下，合理配置第一透镜与第二透镜之间的距离，进而有效缩短光学系统的总长，减小场曲，并提升成像质量。

一种实施方式中，光学系统满足关系式：0.8<ET56/ET12<2.3；其中，ET56为第五透镜像侧面的最大有效半口径处至第六透镜物侧面的最大有效半口径处于平行光轴方向的距离，ET12为第一透镜像侧面的最大有效半口径处至第二透镜物侧面的最大有效半口径处于平行光轴方向的距离。具体的，ET56/ET12的值可以为1.31、2.01、0.81、2.29、0.99、0.91、1.83、2.17。通过使光学系统满足上述关系式，有利于第五透镜像侧面的最大有效半口径处至第六透镜物侧面的最大有效半口径处于平行光轴方向的距离和第一透镜像侧面的最大有效半口径处至第二透镜物侧面的最大有效半口径处于平行光轴方向的距离的比值得到合理配置，有利于边缘视场光线以合理的偏转角入射和出射，进而保证光学系统的边缘成像质量。

一种实施方式中，光学系统满足关系式：1.5<ET6/SAG61<5.1；其中，ET6为第六透镜的边缘厚度，即在平行于光轴的方向上，第六透镜物侧面的最大有效口径处至第六透镜像侧面的最大有效口径处的距离，SAG61为第六透镜的物侧面的矢高。具体的，ET6/SAG61的值可以为1.65、2.16、2.42、5.01、2.12、1.78、3.86、4.68。通过使光学系统满足上述关系式，有利于约束第六透镜的边缘厚度和物侧面的形状，校正光学系统的像差，进一步提高成像品质，同时，还有利于保证第六透镜具备良好的加工工艺性，降低光学系统的敏感性，提高稳定性。

一种实施方式中，光学系统满足关系式：1.6<SD11/SD62<2；其中，SD11为第一透镜的物侧面的最大有效口径的一半，SD62为第六透镜的像侧面的最大有效口径的一半。具体的，SD11/SD62的值可以为1.729、1.805、1.979、1.643、1.724、1.638、1.846、1.836。通过使光学系统满足上述关系式，有利于第一透镜的物侧面的最大有效口径与第六透镜的像侧面的最大有效口径的比值得到合理配置，使得光学系统具备大视场角的特征，保证足够广的拍摄范围。

一种实施方式中，光学系统满足关系式：0.82<SD12/SD61<1；其中，SD12为第一透镜的像侧面的最大有效口径的一半，SD61为第六透镜的物侧面的最大有效口径的一半。具体的，SD12/SD61的值可以为0.84、0.92、0.99、0.88、0.85、0.83、0.87、0.95。通过使光学系统满足上述关系式，有利于第一透镜的像侧面的最大有效口径与第六透镜的物侧面的最大有效口径的比值得到合理配置，有助于视场角的分配和像差的矫正，进而实现光学系统大视场角的特征和较高的成像品质。

一些实施例中，光学系统还包括滤光片，滤光片可以是红外截止滤光片或红外带通滤光片，红外截止滤光片用于滤除红外光，红外带通滤光片仅允许红外光通过。在本申请中，滤光片为红外截止滤光片，与光学系统中的各透镜相对固定设置，用于防止红外光到达光学系统的成像面干扰正常成像。滤光片可与各透镜一同装配以作为光学系统中的一部分，在另一些实施例中，滤光片也可以为独立于光学系统外的元件，滤光片可以在光学系统与感光芯片装配时，一并安装至光学系统与感光芯片之间。可以理解的是，滤光片可以是光学玻璃镀膜制成的，也可以是有色玻璃制成的，或者其他材质的滤光片，可根据实际需要进行选择，在本实施例不作具体限定。另一些实施例中也可通过在第一透镜至第六透镜中的至少一个透镜上设置滤光镀层以实现滤除红外光的作用。

第一实施例

请参考图1和图2，本实施例的光学系统10，沿光轴方向的物侧至像侧依次包括：

第一透镜L1，具有负屈折力，第一透镜L1的物侧面S1于近光轴处为凹面，像侧面S2于近光轴处为凹面。

第二透镜L2，具有正屈折力，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于近光轴处为凸面。

第四透镜L4，具有正屈折力，第四透镜L4的物侧面S7于近光轴处为凸面，像侧面S8于近光轴处为凸面。

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于近光轴处为凸面。

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于近光轴处为凹面。

此外，光学系统10还包括光阑STO、滤光片IR和成像面IMG。本实施例中，光阑STO设置在光学系统10的第三透镜的像侧面一侧，用于控制进光量。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，滤光片IR包括红外截止滤光片，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。滤光片IR的材质为玻璃（GLASS），并可在玻璃上镀膜。第一透镜L1至第六透镜L6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。

表1a示出了本实施例的光学系统10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。焦距采用参考波长为555nm的可见光获得，材料折射率和阿贝数均采用参考波长为587.6nm的可见光获得，Y半径、厚度和焦距的单位均为毫米（mm）。

表1a

其中，f为光学系统10的焦距，FNO为光学系统10的光圈数，FOV为光学系统10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。

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2中（a）示出了第一实施例的光学系统10在波长为650.0000nm、610.0000nm、555.0000nm、510.0000nm和470.0000nm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IMG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10的各透镜后的汇聚焦点偏离。由图2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，说明本实施例中的光学系统10的成像质量较好。

图2中（b）还示出了第一实施例的光学系统10在波长为555.0000nm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555.0000nm下的弧矢场曲，T曲线代表555.0000nm下的子午场曲。由图2中（b）可以看出，光学系统10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中（c）还示出了第一实施例的光学系统10在波长为555.0000nm时的畸变曲线。其中，沿X轴方向的横坐标表示畸变值，符号为%，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2中（c）可以看出，在波长为555.0000nm下，由主光束引起的图像变形较小，光学系统10的成像质量优良。

由图2中（a）、（b）和（c）可以看出，本实施例的光学系统10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3和图4，本实施例的光学系统10，沿光轴方向的物侧至像侧依次包括：

第一透镜L1，具有负屈折力，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于近光轴处为凸面。

第四透镜L4，具有正屈折力，第四透镜L4的物侧面S7于近光轴处为凸面，像侧面S8于近光轴处为凸面。

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于近光轴处为凸面。

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于近光轴处为凹面。

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10的各项参数，其中，焦距采用参考波长为555nm的可见光获得，材料折射率和阿贝数均采用参考波长为587.6nm的可见光获得，Y半径、厚度和焦距的单位均为毫米（mm），其他各参数含义均与第一实施例各参数含义相同。

表2a

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4示出了第二实施例的光学系统10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10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4中的像差图可知，光学系统10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10拥有良好的成像品质。

第三实施例

请参考图5和图6，本实施例的光学系统10，沿光轴方向的物侧至像侧依次包括：

第一透镜L1，具有负屈折力，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，具有正屈折力，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于近光轴处为凸面。

第四透镜L4，具有正屈折力，第四透镜L4的物侧面S7于近光轴处为凸面，像侧面S8于近光轴处为凸面。

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于近光轴处为凸面。

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于近光轴处为凹面。

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10的各项参数，其中，焦距采用参考波长为555nm的可见光获得，材料折射率和阿贝数均采用参考波长为587.6nm的可见光获得，Y半径、厚度和焦距的单位均为毫米（mm），其他各参数含义均与第一实施例各参数含义相同。

表3a

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6示出了第三实施例的光学系统10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10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6中的像差图可知，光学系统10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10拥有良好的成像品质。

第四实施例

请参考图7和图8，本实施例的光学系统10，沿光轴方向的物侧至像侧依次包括：

第一透镜L1，具有负屈折力，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于近光轴处为凸面。

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10的各项参数，其中，焦距采用参考波长为555nm的可见光获得，材料折射率和阿贝数均采用参考波长为587.6 nm的可见光获得，Y半径、厚度和焦距的单位均为毫米（mm），其他各参数含义均与第一实施例各参数含义相同。

表4a

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8示出了第四实施例的光学系统10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10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8中的像差图可知，光学系统10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10拥有良好的成像品质。

第五实施例

请参考图9和图10，本实施例的光学系统10，沿光轴方向的物侧至像侧依次包括：

第一透镜L1，具有负屈折力，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，具有正屈折力，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于近光轴处为凸面。

第四透镜L4，具有正屈折力，第四透镜L4的物侧面S7于近光轴处为凸面，像侧面S8于近光轴处为凸面。

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于近光轴处为凸面。

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于近光轴处为凹面。

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10的各项参数，其中，焦距采用参考波长为555nm的可见光获得，材料折射率和阿贝数均采用参考波长为587.6 nm的可见光获得，Y半径、厚度和焦距的单位均为毫米（mm），其他各参数含义均与第一实施例各参数含义相同。

表5a

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

图10示出了第五实施例的光学系统10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10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10中的像差图可知，光学系统10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10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10中TTL/tan(HFOV)、f/EPD、f1/f、f3/f、f3/R31、ET1/CT1、SD11/SD31、SAG32/SAG31、SAG12/SAG11、ImgH^2/f、CT12/CT23、ET56/ET12、SD11/SD62、SD12/SD61和ET6/SAG61的值。

表6

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：0.1mm<TTL/tan(HFOV)<4mm、1.9<f/EPD≤2.3、-3.5<f1/f<-1.5、1.5<f3/f<3.5、0.2<f3/R31<0.8、2.5<ET1/CT1<2.9、6<SD11/SD31<9、-17<SAG32/SAG31<-5、2<SAG12/SAG11<4.1、3.4mm<ImgH^2/f<4.2mm、3.5<CT12/CT23<6、0.8<ET56/ET12<2.3、1.6<SD11/SD62<2、0.82<SD12/SD61<1和1.5<ET6/SAG61<5.1的值。

请参考图11，本发明还提供了一种摄像模组20，该摄像模组20包括感光芯片21和第一方面任一项实施方式所述的光学系统10，所述感光芯片21设置在所述光学系统10的像侧。其中，感光芯片21的感光面位于光学系统10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21可以为互补金属氧化物半导体（ComplementaryMetal Oxide Semiconductor，CMOS）或电荷耦合器件（Charge-coupled Device，CCD）。该摄像模组20可以是集成在电子设备30上的成像模块，也可以是独立镜头。通过在摄像模组20中加入本发明提供的光学系统10，能够通过对光学系统10中各透镜的面型和屈折力进行合理的设计，使得摄像模组20具有较大的视场角、小型化和大光圈的特点。

请参考图12，本发明还提供了一种电子设备30，该电子设备30包括壳体31和上述摄像模组20，所述摄像模组20设置在所述壳体31内。该电子设备30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30中加入本发明提供的摄像模组20，使得电子设备30具有较大的视场角、小型化和大光圈的特点。

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之权利范围，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 (11)

1.一种光学系统，其特征在于，共六片具有屈折力的透镜，沿着光轴由物侧至像侧依次包含：

第一透镜，具有负屈折力，所述第一透镜的像侧面于近光轴处为凹面；

第二透镜，具有屈折力，所述第二透镜的物侧面于近光轴处为凸面，所述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，所述第三透镜的物侧面和像侧面于近光轴处均为凸面；

第四透镜，具有屈折力，所述第四透镜的像侧面于近光轴处为凸面；

第五透镜，具有屈折力，所述第五透镜的像侧面于近光轴处为凸面；

第六透镜，具有正屈折力，所述第六透镜的物侧面于近光轴处为凸面；

所述光学系统满足关系式：0.1mm<TTL/tan(HFOV)<4mm，1.9<f/EPD≤2.3，2.5<ET1/CT1<2.9；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，HFOV为所述光学系统的最大视场角的一半，tan(HFOV)为所述光学系统半视场角的正切值，f为所述光学系统的焦距，EPD为所述光学系统的入瞳直径，ET1为所述第一透镜的边缘厚度，CT1为所述第一透镜于光轴上的厚度。

2.如权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统满足关系式：

-3.5<f1/f<-1.5，

和/或1.5<f3/f<3.5；

其中，f1为所述第一透镜的焦距，f3为所述第三透镜的焦距。

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：

0.2<f3/R31<0.8，-17<SAG32/SAG31<-5，1.6<SD11/SD62<2；

其中，f3为所述第三透镜的焦距，R31为所述第三透镜的物侧面于光轴处的曲率半径，SAG32为所述第三透镜的像侧面于最大有效口径处的矢高，SAG31为所述第三透镜的物侧面于最大有效口径处的矢高，SD11为所述第一透镜的物侧面的最大有效口径的一半，SD62为所述第六透镜的像侧面的最大有效口径的一半。

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：

6<SD11/SD31<9；

其中，SD11为所述第一透镜的物侧面的最大有效口径的一半，SD31为所述第三透镜的物侧面的最大有效口径的一半。

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：

2<SAG12/SAG11<4.1；

其中，SAG12为所述第一透镜的像侧面于最大有效口径处的矢高，SAG11为所述第一透镜的物侧面于最大有效口径处的矢高。

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：

3.4mm<ImgH^2/f<4.2mm；

其中，ImgH为所述光学系统最大视场角对应像高的一半。

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：

3.5<CT12/CT23<6；

其中，CT12为第一透镜的像侧面至第二透镜的物侧面于光轴上的距离，CT23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。

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：

0.8<ET56/ET12<2.3，

和/或1.5<ET6/SAG61<5.1；

其中，ET56为第五透镜像侧面的最大有效半口径处至第六透镜物侧面的最大有效半口径处于平行光轴方向的距离，ET12为第一透镜像侧面的最大有效半口径处至第二透镜物侧面的最大有效半口径处于平行光轴方向的距离，ET6为第六透镜的边缘厚度，SAG61为第六透镜的物侧面的矢高。

9.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：

0.82<SD12/SD61<1；

其中，SD12为所述第一透镜的像侧面的最大有效口径的一半，SD61为所述第六透镜的物侧面的最大有效口径的一半。

10.一种摄像模组，其特征在于，包括如权利要求1至9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。

11.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括壳体和权利要求10所述的摄像模组，所述摄像模组设置在所述壳体内。

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