CN115113367A - 光学系统、摄像模组及电子设备 - Google Patents
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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：具有屈折力的透镜为五片，沿光轴由物侧至像侧依次包括：具有正屈折力的第一透镜，第一透镜的物侧面于近光轴处为凸面，像侧面于近光轴处为凸面；具有负屈折力的第二透镜，第二透镜的像侧面于近光轴处为凹面；具有屈折力的第三透镜；具有屈折力的第四透镜，第四透镜的像侧面于近光轴处为凹面；具有屈折力的第五透镜；光学系统满足关系：1.6<FNO*TTL/f<1.9。根据本发明实施例的光学系统，能够在满足长焦和大光圈特性的同时保证成像效果。
Description
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，而如何在满足长焦和大光圈特性的同时保证成像效果成为目前镜头研究的一个重要课题。
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，能够在满足长焦和大光圈特性的同时保证成像效果。
根据本申请的第一方面的实施例的所述光学系统，具有屈折力的透镜为五片，沿光轴由物侧至像侧依次包括：具有正屈折力的第一透镜，所述第一透镜的物侧面于近光轴处为凸面，像侧面于近光轴处为凸面；具有负屈折力的第二透镜，所述第二透镜的像侧面于近光轴处为凹面；具有屈折力的第三透镜；具有屈折力的第四透镜，所述第四透镜的像侧面于近光轴处为凹面；具有屈折力的第五透镜。
光学系统中，通过第一透镜的正屈折力和于近光轴处的凸凹的面型设计，将有利于大角度的入射光线进入光学系统并得到有效汇聚；第二透镜的负屈折力可以抵消具有正屈折力的第一透镜所产生的像差，同时搭配物侧面的凹面面型设计，也有利于良好地校正球面像差和轴上色差；具有屈折力的第三透镜和第四透镜，搭配第四透镜的像侧面为凹面的面型设计，有利于矫正光学系统的像差，具有屈折力的第五透镜能够平衡前方透镜组(即第一透镜至第四透镜)在汇聚入射光线时所带来的难以校正的像差，降低色差的产生，提高光学系统的成像品质。
在本申请的实施例中，1.6<FNO*TTL/f<1.9；FNO为光学系统的光圈数；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，即光学系统的总长，f为光学系统的有效焦距；满足上述关系式，通过合理配置FNO、TTL、f，能平衡光学系统像差，提高远摄时的成像品质，并且使得光学系统在具备大光圈的同时有利于控制光学系统的总长。当低于下限时，光学系统过度压缩，光线在较小的空气间隙下偏折角度太大，自由度减小，不利于长焦特性；当高于上限时，光学系统的有效焦距过短，拍摄远处物体细节还原度差，难以满足远摄需求。
光学系统还满足关系式条件：1.4<f/f12<1.8；f为光学系统的有效焦距，f12为第一透镜和第二透镜的组合焦距；满足上述关系式，通过合理的分配第一透镜和第二透镜的屈折力，可以合理控制第一透镜的物侧面和像侧面、第二透镜的物侧面和像侧面的弯曲程度，能防止第一透镜和第二透镜产生较大的像差，以保证光学系统的成像质量。同时，通过合理的分配第一透镜和第二透镜的屈折力，可以很好地控制边缘光线的偏转角，从而提升成像面的相对照度，可以增加光学系统的稳定性。
光学系统还满足关系式条件：2.3<(CT34+CT45)/(CT12+CT23)<5.6；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，即第一透镜和第二透镜之间的空气间隔；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，即第二透镜和第三透镜之间的空气间隔；CT34为第三透镜的像侧面至第四透镜的物侧面于光轴上的距离，即第三透镜和第四透镜之间的空气间隔；CT45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，即第四透镜和第五透镜之间的空气间隔。满足上述关系式，通过合理配置第一透镜至第五透镜之间的空气间隔，能提高五片透镜前后之间互相矫正球差的能力，从而提升了该光学系统的成像效果，还有利于控制光学系统的总长，降低了光学系统的组装难度，提升了光学系统生产的良率。
光学系统还满足关系式条件：26.5mm<f*TTL/ImgH<29mm；f为光学系统的有效焦距，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，即光学系统的总长，ImgH为光学系统的最大视场角所对应的像高的一半；满足上述关系式，通过合理控制光学系统的有效焦距、像高以及光学系统的总长，一方面可有助于实现长焦拍摄效果，另外还可使光学系统在维持小型化的条件下具有较大的像面尺寸，从而有助于拥有大像面特性，进而能够更好地呈现远景的拍摄细节，以此提升光学系统的远景拍摄性能。
光学系统还满足关系式条件：1.6<(sag22+sag21)/(sag22-sag21)<3.4；sag21为第二透镜的物侧面于最大有效口径处的矢高，即第二透镜的物侧面在光轴上的交点至第二透镜的物侧面的最大有效半口径位置于平行于光轴方向的水平位移量(水平位移量朝向像侧方向定义为正，朝向物侧方向则定义为负)；sag22为第二透镜的像侧面于最大有效口径处的矢高。即第二透镜的像侧面在光轴上的交点至第二透镜的像侧面的最大有效半口径位置于平行于光轴方向的水平位移量。满足上述关系式，通过合理配置第二透镜的物侧面和像侧面的矢高，可以避免第二透镜的物侧面或像侧面过于弯曲，能降低第二透镜的加工难度，提升光学系统组装时的稳定性，从而使光学系统获得更好的成像质量。
光学系统还满足关系式条件：13.8mm<f/tan(FOV)<15.4mm；f为光学系统的有效焦距，FOV为光学系统的最大视场角；满足上述关系式，合理的控制光学系统的有效焦距和光学系统的最大视场角，有利于在保持长焦系统的同时具备较大视场角，有利于光学系统接收较多光线，从而提高光学系统的成像效果；此外，还能防止FOV过大而对光学系统的视场边缘成像质量造成影响。
光学系统还满足关系式条件：1.1<BFL/(CT4+CT5)<1.5；BFL为第五透镜的像侧面到成像面于光轴方向的最小距离；CT4为第四透镜于光轴上的厚度；CT5为第五透镜于光轴上的厚度。满足上述关系式，通过合理的控制BFL，能为光学系统和图像传感器装配预留足够的配合空间，通过CT4和CT5的配合，还能补偿前方透镜组(即第一透镜至第三透镜)产生的畸变。当低于下限时，BFL过小，容易增加光学系统和图像传感器的装配难度；当高于上限时，第四透镜和第五透镜的厚度过小，不利于镜片的加工和成型，也不能很好地补偿前方透镜组(第一透镜至第三透镜)带来的畸变等像差。
光学系统还满足关系式条件：1.7＜f/EPD<2.1；f为光学系统的有效焦距，EPD为光学系统的入瞳直径；满足上述关系式，通过合理控制f与EPD的比值，能使得光学系统具有较大光圈，由此能使得成像的艾里斑尺寸较小，进而提高光学系统的成像品质，此外，光学系统具有较大光圈还能给光学系统提供足够的进光量，防止成像面出现暗角等不良现象，能提升暗光环境下的拍摄效果。
光学系统还满足关系式条件：1.6<ET45/SD45<2；ET45为第四透镜的像侧面最大有效通光口径处与第五透镜的物侧面最大有效通光口径处于光轴方向上的距离；SD45为第四透镜的像侧面最大有效通光口径与第五透镜的物侧面最大有效通光口径在垂直于光轴方向上的高度差。满足上述关系式，有利于减小由第四透镜射入第五透镜的光线偏转角，由此能较好地提高外视场的成像质量。当低于下限时，第四透镜的像侧面和第五透镜的物侧面边缘高度差过大，易发生全反射，导致外视场相对照度降低。当高于上限时，第四透镜的像侧面和第五透镜的物侧面边缘相距过大，空间利用率较低，第四透镜和第五透镜的排布较为松散，不利于光学系统的小型化设计。
光学系统还满足关系式条件：0.8<|R42+R51|/|R42-R51|<1.8；R42为第四透镜的像侧面的曲率半径；R51为第五透镜的物侧面的曲率半径。满足上述关系式，通过使第四透镜的像侧面的曲率半径和第五透镜的物侧面的曲率半径在合适的范围内，可以有利于均匀配置光学系统的屈折力，能弥补前方透镜组(即第一透镜至第三透镜)产生的畸变和像差；同时还能避免第四透镜的像侧面和第五透镜的物侧面过度弯曲，由此可以降低加工难度，提高镜片的成型良率。
根据本申请第二方面的实施例的摄像模组，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所述光学系统的像侧。通过采用上述光学系统，摄像模组能够在满足长焦和大光圈特性的同时保证成像效果。
根据本申请第三方面的实施例的电子设备，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。上述摄像模组能够在满足长焦和大光圈特性的同时保证成像效果。
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包括第一实施例中光学系统的纵向球差图、像散图和畸变图；
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包括第二实施例中光学系统的纵向球差图、像散图和畸变图；
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包括第三实施例中光学系统的纵向球差图、像散图和畸变图；
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包括第四实施例中光学系统的纵向球差图、像散图和畸变图；
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包括第五实施例中光学系统的纵向球差图、像散图和畸变图；
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包括第六实施例中光学系统的纵向球差图、像散图和畸变图；
图13为本申请第七实施例提供的光学系统的结构示意图；
图14包括第七实施例中光学系统的纵向球差图、像散图和畸变图；
图15为本申请一实施例提供的摄像模组的示意图；
图16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，
孔径光阑STO，
第一透镜L1：物侧面S1，像侧面S2；
第二透镜L2：物侧面S3，像侧面S4；
第三透镜L3：物侧面S5，像侧面S6；
第四透镜L4：物侧面S7，像侧面S8；
第五透镜L5：物侧面S9，像侧面S10；
滤光片110：物侧面S11，像侧面S12；
成像面S13。
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五片透镜设计的光学系统10，光学系统10包括具有正屈折力的第一透镜L1、具有负屈折力的第二透镜L2、具有正屈折力或者负屈折力的第三透镜L3、具有正屈折力或者负屈折力的第四透镜L4、具有正屈折力或者负屈折力的第五透镜L5。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。同时，光学系统10还存在成像面S13，成像面S13位于第五透镜L5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S13成像，进一步地，光学系统10还存在滤光片110，滤光片110位于第五透镜L5的像侧面S10和成像面S13之间，滤光片110具有物侧面S11和像侧面S12。
一般地，光学系统10的成像面S13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可以匹配具有矩形图像传感器的感光面，光学系统10的成像面S13与图像传感器的矩形感光面重合。此时，光学系统10成像面S13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可以理解为光学系统10成像面S13上有效像素区域对角线方向的长度的一半，也即光学系统10的最大视场角所对应的像高的一半。
在本申请的实施例中，第一透镜L1的物侧面S1于近光轴处为凸面，像侧面S2于近光轴处为凸面；第二透镜L2的物侧面S3于近光轴处可以为凸面，也可以为凹面，像侧面S4于近光轴处为凹面；第三透镜L3的物侧面S5于近光轴处可以为凸面，也可以为凹面，像侧面S6于近光轴处可以为凸面，也可以为凹面；第四透镜L4的物侧面S7于近光轴处可以为凸面，也可以为凹面，像侧面S8于近光轴处为凹面；第五透镜L5的物侧面S9于近光轴处可以为凸面，也可以为凹面，像侧面S10于近光轴处可以为凸面，也可以为凹面。当描述透镜表面于近光轴处具有某种面型时，即该透镜表面于光轴101附近具有该种面型；当描述透镜表面于圆周处具有某种面型时，即该透镜表面沿径向且在靠近圆周处具有该种面型。
光学系统10中，通过第一透镜L1的正屈折力和于近光轴处的凸凹面面型设计，将有利于大角度的入射光线进入光学系统10并得到有效汇聚；第二透镜L2的负屈折力可以抵消具有正屈折力的第一透镜L1所产生的像差，同时搭配二透镜L2的像侧面S4的凹面面型设计，也有利于良好地校正球面像差和轴上色差；具有屈折力的第三透镜L3和第四透镜L4，搭配第四透镜L4的像侧面S8为凹面的面型设计，有利于矫正光学系统10的像差，具有屈折力的第五透镜L5能够平衡前方透镜组(即第一透镜L1至第四透镜L4)在汇聚入射光线时所带来的难以校正的像差，降低色差的产生，提高了光学系统10的成像品质。
在本申请的实施例中，1.6<FNO*TTL/f<1.9；FNO为光学系统10的光圈数；TTL为第一透镜L1的物侧面S1至光学系统10的成像面S13于光轴101上的距离，即光学系统10的总长，f为光学系统10的有效焦距；具体地，FNO*TTL/f可以为：1.605、1.655、1.855、1.702、1.707、1.773、1.787、1.793、1.832、1.877。满足上述关系式，通过合理配置FNO、TTL、f，能在平衡光学系统10像差，提高远摄时的成像品质，并且使得光学系统10在具备大光圈的同时有利于控制光学系统10的总长。当低于下限时，光学系统10过度压缩，光线在较小的空气间隙下偏折角度太大，自由度减小，不利于长焦特性；当高于上限时，光学系统10的有效焦距过短，拍摄远处物体细节还原度差，难以满足远摄需求。
光学系统10还满足关系式条件：1.4<f/f12<1.8；f为光学系统10的有效焦距，f12为第一透镜L1和第二透镜L2的组合焦距；具体地，f/f12可以为：1.458、1.476、1.481、1.513、1.534、1.553、1.588、1.625、1.689、1.712。满足上述关系式，通过合理的分配第一透镜L1和第二透镜L2的屈折力，可以合理控制第一透镜L1的物侧面S1和像侧面S2、第二透镜L2的物侧面S3和像侧面S4的弯曲程度，能防止第一透镜L1和第二透镜L2产生较大的像差，以保证光学系统10的成像质量。同时，通过合理的分配第一透镜L1和第二透镜L2的屈折力，可以很好地控制边缘光线的偏转角，从而提升成像面S13的相对照度，可以增加光学系统10的稳定性。
光学系统10还满足关系式条件：2.3<(CT34+CT45)/(CT12+CT23)<5.6；CT12为第一透镜L1的像侧面S2至第二透镜L2的物侧面S3于光轴101上的距离，即第一透镜L1和第二透镜L2之间的空气间隔；CT23为第二透镜L2的像侧面S4至第三透镜L3的物侧面S5于光轴101上的距离，即第二透镜L2和第三透镜L3之间的空气间隔；CT34为第三透镜L3的像侧面S6至第四透镜L4的物侧面S7于光轴上的距离，即第三透镜L3和第四透镜L4之间的空气间隔；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，即第四透镜L4和第五透镜L5之间的空气间隔。具体地，(CT34+CT45)/(CT12+CT23)可以为：2.383、2.698、3.100、3.506、3.622、3.947、4.256、4.702、5.231、5.537。满足上述关系式，通过合理配置第一透镜L1至第五透镜L5之间的空气间隔，能提高五片透镜前后之间互相矫正球差的能力，从而提升了该光学系统10的成像效果，还有利于控制光学系统10的总长，降低了光学系统10的组装难度，提升了光学系统10生产的良率。
光学系统10还满足关系式条件：26.5mm<f*TTL/ImgH<29mm；f为光学系统10的有效焦距，TTL为第一透镜L1的物侧面S1至光学系统10的成像面S13于光轴101上的距离，即光学系统10的总长，ImgH为光学系统10的最大视场角所对应的像高的一半；具体地，f*TTL/ImgH可以为：26.634mm、26.817mm、26.892mm、27.018mm、27.533mm、27.805mm、27.889mm、28.102mm、28.623mm、28.817mm。满足上述关系式，通过合理控制光学系统10的有效焦距、像高以及光学系统10的总长，一方面可有助于实现长焦拍摄效果，另外还可使光学系统10在维持小型化的条件下具有较大的像面尺寸，从而有助于拥有大像面特性，进而能够更好地呈现远景的拍摄细节，以此提升光学系统10的远景拍摄性能。
光学系统10还满足关系式条件：1.6<(sag22+sag21)/(sag22-sag21)<3.4；sag21为第二透镜L2的物侧面S3于最大有效口径处的矢高，即第二透镜L2的物侧面S3在光轴101上的交点至第二透镜L2的物侧面S3的最大有效半口径位置于平行于光轴方向的水平位移量(水平位移量朝向像侧方向定义为正，朝向物侧方向则定义为负)；sag22为第二透镜L2的像侧面S4于最大有效口径处的矢高。即第二透镜L2的像侧面S4在光轴101上的交点至第二透镜L2的像侧面S4的最大有效半口径位置于平行于光轴方向的水平位移量。具体地，(sag22+sag21)/(sag22-sag21)可以为：1.654、2.038、2.118、2.169、2.485、2.511、2.768、3.014、3.351、3.374。满足上述关系式，通过合理配置第二透镜L2的物侧面S3和像侧面S4的矢高，可以避免第二透镜L2的物侧面S3或像侧面S4过于弯曲，能降低第二透镜L2的加工难度，提升光学系统10组装时的稳定性，从而使光学系统10获得更好的成像质量。
光学系统10还满足关系式条件：13.8mm<f/tan(FOV)<15.4mm；f为光学系统10的有效焦距，FOV为光学系统10的最大视场角；具体地，f/tan(FOV)可以为：13.833mm、14.133mm、14.229mm、14.280mm、14.640mm、14.855mm、14.955mm、15.101mm、15.294mm、15.343mm。满足上述关系式，合理的控制光学系统10的有效焦距和光学系统10的最大视场角，有利于在保持长焦系统的同时具备较大视场角，有利于光学系统10接收较多光线，从而提高光学系统10的成像效果；此外，还能防止FOV过大而对光学系统10的视场边缘成像质量造成影响。
光学系统10还满足关系式条件：1.1<BFL/(CT4+CT5)<1.5；BFL为第五透镜L5的像侧面S10到成像面S13于光轴方向的最小距离；CT4为第四透镜L4于光轴101上的厚度；CT5为第五透镜L5于光轴101上的厚度。具体地，BFL/(CT4+CT5)可以为：1.142、1.183、1.211、1.249、1.251、1.253、1.311、1.362、1.401、1.463。满足上述关系式，通过合理的控制BFL，能为光学系统10和图像传感器装配预留足够的配合空间，通过CT4和CT5的配合，还能补偿前方透镜组(即第一透镜L1至第三透镜L3)产生的畸变。当低于下限时，BFL过小，容易增加光学系统和图像传感器的装配难度；当高于上限时，第四透镜L4和第五透镜L5的厚度过小，不利于镜片的加工和成型，也不能很好地补偿前方透镜组(第一透镜L1至第三透镜L3)带来的畸变等像差。
光学系统10还满足关系式条件：1.7＜f/EPD<2.1；f为光学系统10的有效焦距，EPD为光学系统10的入瞳直径；具体地，f/EPD可以为：1.773、1.796、1.816、1.891、1.916、1.961、2.001、2.053、2.063、2.070。满足上述关系式，通过合理控制f与EPD的比值，能使得光学系统10具有较大光圈，由此能使得成像的艾里斑尺寸较小，进而提高光学系统10的成像品质，此外，光学系统10具有较大光圈还能给光学系统10提供足够的进光量，防止像面的图像传感器出现暗角等不良现象，能提升暗光环境下的拍摄效果。
光学系统10还满足关系式条件：1.6<ET45/SD45<2；ET45为第四透镜L4的像侧面S8最大有效通光口径处与第五透镜L5的物侧面S9最大有效通光口径处于光轴方向上的距离；SD45为第四透镜L4的像侧面S8最大有效通光口径与第五透镜L5的物侧面S9最大有效通光口径在垂直于光轴方向上的高度差。具体地，ET45/SD45可以为：1.605、1.645、1.671、1.721、1.762、1.785、1.823、1.868、1.884、1.964。满足上述关系式，有利于减小由第四透镜L4射入第五透镜L5的光线偏转角，由此能较好地提高外视场的成像质量。当低于下限时，第四透镜L4的像侧面S8和第五透镜L5的物侧面S9边缘高度差过大，易发生全反射，导致外视场相对照度降低。当高于上限时第四透镜L4的像侧面S8和第五透镜L5的物侧面S9边缘相距过大，空间利用率较低，第四透镜L4和第五透镜L5的排布较为松散，不利于光学系统10的小型化设计。
光学系统10还满足关系式条件：0.8<|R42+R51|/|R42-R51|<1.8；R42为第四透镜L4的像侧面S8的曲率半径；R51为第五透镜L5的物侧面S9的曲率半径。具体地，|R42+R51|/|R42-R51|可以为：0.820、0.869、0.871、0.874、1.195、1.698、1.702。满足上述关系式，通过使第四透镜L4的像侧面S8的曲率半径和第五透镜L5的物侧面S9的曲率半径在合适的范围内，可以有利于均匀配置光学系统10的屈折力，能弥补前方透镜组(即第一透镜L1至第三透镜L3)产生的畸变和像差；同时还能避免第四透镜L4的像侧面S8和第五透镜L5的物侧面S9过度弯曲，由此可以降低加工难度，提高镜片的成型良率。
以上各关系式条件中的有效焦距的数值参考波长为555nm，有效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近光轴处为凸面，而在圆周处则为凹面。具体地，在一些实施例中，第五透镜L5的物侧面S9和像侧面S10中均设置有至少两个反曲点，能够对长焦系统中的边缘视场的场曲、畸变等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中的各透镜的材质可以均为玻璃(GL，Glass)或均为塑料(PC，Plastic)，塑料材质可以为聚碳酸酯、树胶等。采用塑料材质的透镜能够减少光学系统10的重量并降低生产成本，配合光学系统10的小尺寸以实现光学系统10的轻薄化设计。而采用玻璃材质的透镜使光学系统10具备优良的光学性能以及较高的耐温性能。需要注意的是，光学系统10中各透镜的材质也可以为玻璃和塑料的任意组合，并不一定要是均为玻璃或均为塑料，具体配置关系可根据实际需求而确定，此处不加以穷举。
需要注意的是，第一透镜L1并不意味着只存在一片透镜，在一些实施例中，第一透镜L1中也可以存在两片或多片透镜，两片或多片透镜能够形成胶合透镜，胶合透镜最靠近物侧的表面可视为物侧面S1，最靠近像侧的表面可视为像侧面S2。或者，第一透镜L1中的各透镜之间并不形成胶合透镜，但各透镜之间的距离相对固定，此时最靠近物侧的透镜的物侧面为物侧面S1，最靠近像侧的透镜的像侧面为像侧面S2。另外，一些实施例中的第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4、第五透镜L5中的透镜数量也可大于或等于两片，且任意相邻透镜之间可以形成胶合透镜，也可以为非胶合透镜。
在一些实施例中，光学系统10还包括光阑，本申请的光阑STO可以为孔径光阑，也可以为视场光阑，孔径光阑用于控制光学系统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。光学系统10的各透镜面型如下：
第一透镜L1的物侧面S1于光轴101处为凸面，像侧面S2于光轴101处为凸面；物侧面S1于圆周处为凸面，像侧面S2于圆周处为凸面。
第二透镜L2的物侧面S3于光轴101处为凸面，像侧面S4于光轴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于光轴101处为凸面，像侧面S6于光轴101处为凹面；物侧面S5于圆周处为凸面，像侧面S6于圆周处为凸面。
第四透镜L4的物侧面S7于光轴101处为凸面，像侧面S8于光轴101处为凹面；物侧面S7于圆周处为凹面，像侧面S8于圆周处为凹面。
第五透镜L5的物侧面S9于光轴101处为凸面，像侧面S10于光轴101处为凹面；物侧面S9于圆周处为凹面，像侧面S10于圆周处为凸面。
在第一实施例中，第一透镜L1至第五透镜L5中的各透镜表面均为非球面，第一透镜L1至第五透镜L5中的各透镜的材质均为塑料(PC)。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五透镜L5的像侧面S10与光学系统10的成像面S13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。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587.56nm，有效焦距的参考波长为555nm，且Y半径、厚度、有效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的有效焦距f为8.729mm，光圈数FNO为2.05，光学总长TTL为7.80mm，以下各实施例中的光学总长TTL数值为面序号S1至S17所对应的厚度值之和，光学系统10的最大视场角FOV为31.7°。
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
| 面序号 | k | A4 | A6 | A8 | A10 |
| S1 | -4.611E+00 | 3.405E-02 | 1.004E-02 | -2.500E-02 | 2.212E-02 |
| S2 | 2.793E+00 | -5.463E-02 | 1.385E-01 | -1.717E-01 | 1.218E-01 |
| S3 | 1.376E+01 | -7.333E-02 | 1.529E-01 | -1.287E-01 | 3.018E-02 |
| S4 | 2.968E+00 | -4.053E-02 | 8.620E-02 | -9.590E-02 | 1.289E-01 |
| S5 | 4.681E+00 | 5.734E-02 | -2.467E-01 | 8.019E-01 | -1.504E+00 |
| S6 | 1.482E+01 | 4.691E-02 | -1.243E-01 | 3.373E-01 | -6.800E-01 |
| S7 | -8.765E+00 | -4.139E-03 | -2.466E-01 | 6.958E-01 | -1.673E+00 |
| S8 | -7.696E+00 | 5.514E-02 | -2.002E-02 | -2.457E-01 | 5.360E-01 |
| S9 | 4.086E+00 | -1.716E-04 | -1.090E-03 | 5.824E-03 | -5.337E-03 |
| S10 | -2.610E+01 | -6.854E-03 | -5.841E-03 | 1.151E-02 | -8.211E-03 |
| 面序号 | A12 | A14 | A16 | A18 | A20 |
| S1 | -1.126E-02 | 3.483E-03 | -6.463E-04 | 6.620E-05 | -2.874E-06 |
| S2 | -5.329E-02 | 1.478E-02 | -2.560E-03 | 2.549E-04 | -1.124E-05 |
| S3 | 2.801E-02 | -2.371E-02 | 7.525E-03 | -1.116E-03 | 6.321E-05 |
| S4 | -1.739E-01 | 1.551E-01 | -7.689E-02 | 1.930E-02 | -1.933E-03 |
| S5 | 1.711E+00 | -1.201E+00 | 5.104E-01 | -1.210E-01 | 1.231E-02 |
| S6 | 8.192E-01 | -5.938E-01 | 2.550E-01 | -6.009E-02 | 6.032E-03 |
| S7 | 2.535E+00 | -2.375E+00 | 1.336E+00 | -4.135E-01 | 5.423E-02 |
| S8 | -5.933E-01 | 3.969E-01 | -1.604E-01 | 3.600E-02 | -3.438E-03 |
| S9 | 2.507E-03 | -6.910E-04 | 1.120E-04 | -9.879E-06 | 3.661E-07 |
| S10 | 3.277E-03 | -7.878E-04 | 1.125E-04 | -8.793E-06 | 2.896E-07 |
图2包括了第一实施例中光学系统10的纵向球差图、像散图和畸变图。其中像散图和畸变图的参考波长为555nm。纵向球差图(Longitudinal Spherical Aberration)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(Normalized Pupil Coordinator)，横坐标表示成像面S13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，对于光学系统10而言，成像画面中的弥散斑或色晕得到有效抑制。图2还包括光学系统10的场曲像散图(Astigmatic Field Curves)，其中S曲线代表555nm下的弧矢场曲，T曲线代表555nm下的子午场曲。由图中可知，光学系统10的场曲较小，最大场曲被控制在±0.02mm以内，对于光学系统10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，具有长焦特性的光学系统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、具有负屈折力的第五透镜L5。光学系统10的各透镜面型如下：
第一透镜L1的物侧面S1于光轴101处为凸面，像侧面S2于光轴101处为凸面；物侧面S1于圆周处为凸面，像侧面S2于圆周处为凹面。
第二透镜L2的物侧面S3于光轴101处为凸面，像侧面S4于光轴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于光轴101处为凸面，像侧面S6于光轴101处为凹面；物侧面S5于圆周处为凸面，像侧面S6于圆周处为凸面。
第四透镜L4的物侧面S7于光轴101处为凹面，像侧面S8于光轴101处为凹面；物侧面S7于圆周处为凹面，像侧面S8于圆周处为凹面。
第五透镜L5的物侧面S9于光轴101处为凸面，像侧面S10于光轴101处为凹面；物侧面S9于圆周处为凹面，像侧面S10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
| 面序号 | k | A4 | A6 | A8 | A10 |
| S1 | -4.623E+00 | 4.056E-02 | -1.128E-02 | 4.964E-03 | -2.353E-03 |
| S2 | -9.396E+00 | -3.555E-02 | 5.306E-02 | -4.007E-02 | 1.857E-02 |
| S3 | 2.749E+01 | -7.850E-02 | 1.267E-01 | -8.921E-02 | 4.221E-02 |
| S4 | 3.394E+00 | -6.907E-02 | 1.218E-01 | -9.019E-02 | 6.295E-02 |
| S5 | 1.247E+01 | -1.279E-02 | 5.501E-02 | -7.095E-02 | 9.081E-02 |
| S6 | 1.610E+01 | 2.383E-02 | 2.546E-02 | -1.156E-01 | 1.836E-01 |
| S7 | -9.900E+01 | 7.806E-02 | -1.617E-01 | 8.108E-02 | -6.635E-03 |
| S8 | -3.238E+00 | 1.019E-01 | -1.124E-01 | -1.472E-03 | 1.009E-01 |
| S9 | -9.744E+01 | -1.250E-02 | 1.228E-02 | -5.290E-03 | 1.876E-03 |
| S10 | -9.235E+01 | -2.614E-02 | 9.087E-03 | -8.949E-04 | -9.226E-04 |
| 面序号 | A12 | A14 | A16 | A18 | A20 |
| S1 | 9.095E-04 | -2.508E-04 | 4.324E-05 | -4.157E-06 | 1.770E-07 |
| S2 | -5.703E-03 | 1.192E-03 | -1.653E-04 | 1.381E-05 | -5.151E-07 |
| S3 | -1.642E-02 | 5.680E-03 | -1.477E-03 | 2.284E-04 | -1.533E-05 |
| S4 | -3.734E-02 | 1.230E-02 | -7.057E-05 | -1.051E-03 | 1.850E-04 |
| S5 | -9.143E-02 | 6.102E-02 | -2.474E-02 | 5.556E-03 | -5.300E-04 |
| S6 | -2.009E-01 | 1.449E-01 | -6.502E-02 | 1.649E-02 | -1.804E-03 |
| S7 | -1.252E-01 | 2.098E-01 | -1.660E-01 | 6.610E-02 | -1.053E-02 |
| S8 | -1.385E-01 | 1.113E-01 | -5.417E-02 | 1.457E-02 | -1.656E-03 |
| S9 | -5.468E-04 | 1.077E-04 | -1.189E-05 | 5.206E-07 | 3.624E-09 |
| S10 | 6.100E-04 | -1.962E-04 | 3.605E-05 | -3.575E-06 | 1.477E-07 |
由图4中的各像差图可知，光学系统10的纵向球差、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、具有负屈折力的第二透镜L2、具有负屈折力的第三透镜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。光学系统10的各透镜面型如下：
第一透镜L1的物侧面S1于光轴101处为凸面，像侧面S2于光轴101处为凸面；物侧面S1于圆周处为凸面，像侧面S2于圆周处为凹面。
第二透镜L2的物侧面S3于光轴101处为凸面，像侧面S4于光轴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于光轴101处为凹面，像侧面S6于光轴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于光轴101处为凸面，像侧面S8于光轴101处为凹面；物侧面S7于圆周处为凹面，像侧面S8于圆周处为凹面。
第五透镜L5的物侧面S9于光轴101处为凸面，像侧面S10于光轴101处为凹面；物侧面S9于圆周处为凸面，像侧面S10于圆周处为凹面。
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
| 面序号 | k | A4 | A6 | A8 | A10 |
| S1 | -4.989E+00 | 3.625E-02 | -9.336E-03 | 3.446E-03 | -1.189E-03 |
| S2 | -3.785E+01 | -2.787E-02 | 3.766E-02 | -2.617E-02 | 1.159E-02 |
| S3 | 2.299E+01 | -3.124E-02 | 3.280E-02 | -5.451E-03 | -8.346E-03 |
| S4 | 3.527E+00 | -5.819E-03 | 4.381E-03 | 1.291E-02 | -1.066E-02 |
| S5 | -9.900E+01 | 4.200E-02 | -1.057E-02 | -1.654E-02 | 5.472E-02 |
| S6 | 6.515E+01 | 2.493E-02 | -2.383E-02 | 1.303E-02 | -1.683E-02 |
| S7 | -3.805E+01 | -4.941E-02 | -5.359E-02 | -8.297E-02 | 3.480E-01 |
| S8 | -1.209E+01 | 9.684E-02 | -2.149E-01 | 2.404E-01 | -1.945E-01 |
| S9 | -2.507E+01 | -1.978E-02 | 2.030E-02 | -1.805E-02 | 1.257E-02 |
| S10 | -9.900E+01 | -3.482E-02 | 1.422E-02 | -7.196E-03 | 2.933E-03 |
| 面序号 | A12 | A14 | A16 | A18 | A20 |
| S1 | 3.296E-04 | -6.755E-05 | 9.105E-06 | -7.212E-07 | 2.669E-08 |
| S2 | -3.458E-03 | 7.029E-04 | -9.457E-05 | 7.701E-06 | -2.890E-07 |
| S3 | 7.264E-03 | -2.771E-03 | 5.731E-04 | -6.203E-05 | 2.698E-06 |
| S4 | 4.657E-03 | -1.686E-03 | 9.170E-04 | -3.348E-04 | 4.214E-05 |
| S5 | -6.939E-02 | 5.124E-02 | -2.243E-02 | 5.385E-03 | -5.513E-04 |
| S6 | 2.355E-02 | -2.029E-02 | 9.756E-03 | -2.465E-03 | 2.530E-04 |
| S7 | -6.083E-01 | 6.048E-01 | -3.517E-01 | 1.107E-01 | -1.449E-02 |
| S8 | 1.097E-01 | -3.886E-02 | 7.263E-03 | -3.488E-04 | -5.339E-05 |
| S9 | -5.857E-03 | 1.714E-03 | -3.024E-04 | 2.924E-05 | -1.182E-06 |
| S10 | -7.104E-04 | 5.597E-05 | 1.271E-05 | -3.196E-06 | 2.065E-07 |
由图6中的各像差图可知，光学系统10的纵向球差、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、具有负屈折力的第二透镜L2、具有负屈折力的第三透镜L3、具有负屈折力的第四透镜L4、具有负屈折力的第五透镜L5。光学系统10的各透镜面型如下：
第一透镜L1的物侧面S1于光轴101处为凸面，像侧面S2于光轴101处为凸面；物侧面S1于圆周处为凸面，像侧面S2于圆周处为凹面。
第二透镜L2的物侧面S3于光轴101处为凸面，像侧面S4于光轴101处为凹面；物侧面S3于圆周处为凸面，像侧面S4于圆周处为凸面。
第三透镜L3的物侧面S5于光轴101处为凸面，像侧面S6于光轴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于光轴101处为凸面，像侧面S8于光轴101处为凹面；物侧面S7于圆周处为凹面，像侧面S8于圆周处为凹面。
第五透镜L5的物侧面S9于光轴101处为凹面，像侧面S10于光轴101处为凸面；物侧面S9于圆周处为凸面，像侧面S10于圆周处为凹面。
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，光学系统10的纵向球差、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、具有负屈折力的第二透镜L2、具有负屈折力的第三透镜L3、具有负屈折力的第四透镜L4、具有负屈折力的第五透镜L5。光学系统10的各透镜面型如下：
第一透镜L1的物侧面S1于光轴101处为凸面，像侧面S2于光轴101处为凸面；物侧面S1于圆周处为凸面，像侧面S2于圆周处为凹面。
第二透镜L2的物侧面S3于光轴101处为凸面，像侧面S4于光轴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于光轴101处为凹面，像侧面S6于光轴101处为凸面；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于光轴101处为凸面，像侧面S8于光轴101处为凹面；物侧面S7于圆周处为凹面，像侧面S8于圆周处为凹面。
第五透镜L5的物侧面S9于光轴101处为凹面，像侧面S10于光轴101处为凹面；物侧面S9于圆周处为凸面，像侧面S10于圆周处为凹面。
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
| 面序号 | k | A4 | A6 | A8 | A10 |
| S1 | -5.208E+00 | 3.175E-02 | -7.388E-03 | 2.153E-03 | -4.413E-04 |
| S2 | -1.029E+01 | -3.742E-02 | 5.087E-02 | -3.580E-02 | 1.605E-02 |
| S3 | 6.641E+01 | -3.043E-02 | 4.682E-02 | -2.574E-02 | 5.317E-03 |
| S4 | 3.597E+00 | 1.161E-02 | 1.280E-02 | -1.644E-02 | 2.441E-02 |
| S5 | 4.463E+01 | 4.176E-02 | -1.289E-02 | -1.512E-03 | 1.068E-02 |
| S6 | -9.900E+01 | 7.007E-03 | -6.549E-03 | -1.169E-02 | 1.576E-02 |
| S7 | -2.942E+00 | -7.519E-02 | -2.666E-02 | 3.813E-02 | -5.739E-02 |
| S8 | -1.148E+01 | 3.224E-02 | -6.893E-02 | 6.513E-02 | -4.718E-02 |
| S9 | 9.804E+01 | -5.789E-02 | 2.949E-02 | -1.152E-02 | 3.423E-03 |
| S10 | -9.607E+01 | -6.780E-02 | 2.787E-02 | -1.261E-02 | 5.488E-03 |
| 面序号 | A12 | A14 | A16 | A18 | A20 |
| S1 | 2.354E-05 | 1.574E-05 | -4.812E-06 | 5.640E-07 | -2.427E-08 |
| S2 | -4.815E-03 | 9.624E-04 | -1.224E-04 | 8.932E-06 | -2.834E-07 |
| S3 | 1.286E-03 | -1.082E-03 | 2.933E-04 | -3.842E-05 | 1.988E-06 |
| S4 | -2.623E-02 | 1.679E-02 | -6.224E-03 | 1.258E-03 | -1.076E-04 |
| S5 | -1.384E-02 | 9.154E-03 | -3.366E-03 | 6.689E-04 | -5.650E-05 |
| S6 | -1.290E-02 | 6.691E-03 | -2.066E-03 | 3.485E-04 | -2.526E-05 |
| S7 | 5.541E-02 | -3.445E-02 | 1.370E-02 | -3.159E-03 | 3.155E-04 |
| S8 | 2.670E-02 | -9.992E-03 | 2.273E-03 | -2.902E-04 | 1.642E-05 |
| S9 | -5.419E-04 | -3.218E-05 | 3.337E-05 | -5.721E-06 | 3.293E-07 |
| S10 | -2.070E-03 | 5.816E-04 | -1.076E-04 | 1.147E-05 | -5.249E-07 |
由图10中的各像差图可知，光学系统10的纵向球差、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、具有负屈折力的第二透镜L2、具有负屈折力的第三透镜L3、具有负屈折力的第四透镜L4、具有负屈折力的第五透镜L5。光学系统10的各透镜面型如下：
第一透镜L1的物侧面S1于光轴101处为凸面，像侧面S2于光轴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于光轴101处为凸面，像侧面S4于光轴101处为凹面；物侧面S3于圆周处为凸面，像侧面S4于圆周处为凸面。
第三透镜L3的物侧面S5于光轴101处为凹面，像侧面S6于光轴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于光轴101处为凸面，像侧面S8于光轴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于光轴101处为凹面，像侧面S10于光轴101处为凹面；物侧面S9于圆周处为凸面，像侧面S10于圆周处为凹面。
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，光学系统10的纵向球差、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。
第七实施例
参考图13，在第七实施例中，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、具有负屈折力的第五透镜L5。光学系统10的各透镜面型如下：
第一透镜L1的物侧面S1于光轴101处为凸面，像侧面S2于光轴101处为凸面；物侧面S1于圆周处为凸面，像侧面S2于圆周处为凹面。
第二透镜L2的物侧面S3于光轴101处为凹面，像侧面S4于光轴101处为凹面；物侧面S3于圆周处为凹面，像侧面S4于圆周处为凹面。
第三透镜L3的物侧面S5于光轴101处为凹面，像侧面S6于光轴101处为凹面；物侧面S5于圆周处为凸面，像侧面S6于圆周处为凸面。
第四透镜L4的物侧面S7于光轴101处为凸面，像侧面S8于光轴101处为凹面；物侧面S7于圆周处为凹面，像侧面S8于圆周处为凸面。
第五透镜L5的物侧面S9于光轴101处为凹面，像侧面S10于光轴101处为凸面；物侧面S9于圆周处为凸面，像侧面S10于圆周处为凹面。
该实施例中光学系统10的各透镜参数由表13和表14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13
表14
由图14中的各像差图可知，光学系统10的纵向球差、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15，表15为本申请第一实施例至第七实施例中各关系式的比值汇总。
表15
相较于一般的光学系统，上述各实施例中的光学系统10能够在满足长焦和大光圈特性的同时保证成像效果。
参考图15，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S13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能够在满足长焦和大光圈特性的同时保证成像效果。
参考图16，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，满足长焦和大光圈特性。
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 (10)
1.一种光学系统，其特征在于，具有屈折力的透镜为五片，沿光轴由物侧至像侧依次包括：
具有正屈折力的第一透镜，所述第一透镜的物侧面于近光轴处为凸面，像侧面于近光轴处为凸面；
具有负屈折力的第二透镜，所述第二透镜的像侧面于近光轴处为凹面；
具有屈折力的第三透镜；
具有屈折力的第四透镜，所述第四透镜的像侧面于近光轴处为凹面；
具有屈折力的第五透镜；
所述光学系统满足关系：
1.6<FNO*TTL/f<1.9；
FNO为所述光学系统的光圈数；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为所述光学系统的有效焦距。
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：
1.4<f/f12<1.8；
f12为所述第一透镜和所述第二透镜的组合焦距。
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：
2.3<(CT34+CT45)/(CT12+CT23)<5.6；
CT12为所述第一透镜的像侧面至所述第二透镜的物侧面于光轴上的距离，CT23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，CT34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。
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：
26.5mm<f*TTL/ImgH<29mm；和/或，1.7＜f/EPD<2.1；
ImgH为所述光学系统的最大视场角所对应的像高的一半，EPD为所述光学系统的入瞳直径。
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：
1.6<(sag22+sag21)/(sag22-sag21)<3.4；
sag21为所述第二透镜的物侧面于最大有效口径处的矢高；sag22为所述第二透镜的像侧面于最大有效口径处的矢高。
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：
13.8mm<f/tan(FOV)<15.4mm；
FOV为所述光学系统的最大视场角。
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：
1.1<BFL/(CT4+CT5)<1.5；
BFL为所述第五透镜的像侧面到成像面于光轴方向的最小距离；CT4为所述第四透镜于光轴上的厚度；CT5为所述第五透镜于光轴上的厚度。
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：
1.6<ET45/SD45<2；
ET45为所述第四透镜的像侧面最大有效通光口径处与所述第五透镜的物侧面最大有效通光口径处于光轴方向上的距离；SD45为所述第四透镜的像侧面最大有效通光口径与所述第五透镜的物侧面最大有效通光口径在垂直于光轴方向上的高度差。
9.一种摄像模组，其特征在于，包括图像传感器及权利要求1至8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。
10.一种电子设备，其特征在于，包括固定件及权利要求9所述的摄像模组，所述摄像模组设于所述固定件。
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