CN115202015B

CN115202015B - 光学系统、镜头模组和电子设备

Info

Publication number: CN115202015B
Application number: CN202211112593.1A
Authority: CN
Inventors: 刘彬彬
Original assignee: Jiangxi Jingchao Optical Co Ltd
Current assignee: Jiangxi Jingchao Optical Co Ltd
Priority date: 2022-09-14
Filing date: 2022-09-14
Publication date: 2023-01-10
Anticipated expiration: 2042-09-14
Also published as: CN115202015A

Abstract

一种光学系统、镜头模组和电子设备，光学系统具有屈折力的透镜数为四片，第一透镜和第二透镜为固定透镜组，第三透镜和第四透镜为移动透镜组，固定透镜组相对于光学系统的成像面固定，移动透镜组在固定透镜组和光路折射元件之间沿光轴方向移动，使光学系统在不同的物距状态下成像；光学系统满足关系式：0.17<DLmax/TTL<0.3，其中，DLmax为第一透镜的物侧面与第四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成像面于光轴上的距离。

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

随着技术的发展，尤其是光学系统的快速发展，光学系统被广泛应用在手机和平板电脑等电子设备里，人们对光学系统的小型化设计要求也越来越高。传统的对焦方式一般是通过对焦马达移动整个光学系统使其成像面与感光芯片的感光面重合来实现，因此光学系统与感光芯片之间需要预留较大的空间（机械后焦），如此不利于光学系统的小型化设计。此外，移动整个光学系统对对焦马达的力量要求较高，导致对焦马达尺寸较大，不利于光学系统的小型化设计，且会导致对焦速度大幅下降。因此亟需设计一种光学系统来解决上述问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种光学系统、镜头模组和电子设备，该光学系统能够满足具备连续的内对焦功能和小型化的特点。

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，具有屈折力的透镜数为四片，从物侧到像侧沿光轴方向依次包括第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜和光路折射元件；其中，所述第一透镜和所述第二透镜为固定透镜组，所述第三透镜和所述第四透镜为移动透镜组，所述固定透镜组相对于所述光路折射元件物侧面固定，所述移动透镜组在所述固定透镜组和所述光路折射元件之间沿所述光轴方向移动，使所述光学系统在不同的物距状态下成像；所述光学系统满足关系式：0.17<DLmax/TTL<0.3，其中，DLmax为所述第一透镜的物侧面与所述第四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成像面于光轴上的距离。

本申请通过利用移动透镜组在固定透镜组和成像面之间移动，使得该光学系统可以具有连续的内对焦功能，而且在移动透镜组移动的过程中光学系统的总长不发生改变，即该光学系统具有固定的光学总长，可以进一步满足光学系统小型化的设计需求；同时，仅利用移动透镜组移动的方式，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；使用四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，以减小单个透镜屈折光线的任务量，避免透镜过于弯曲而增加公差敏感度。并且将移动透镜组和固定透镜组的透镜数均设置为两片，有利于平衡移动透镜组和固定透镜组之间的重量；当移动透镜组的透镜数量少于上述中的两片时，移动透镜组的透镜数量过少，其折光能力较差，不易矫正第一透镜和第二透镜产生的像差，导致成像质量较差；当移动透镜组的透镜数量多于上述中的三片时，移动透镜组的透镜数量过多，导致移动透镜组的总质量过重，对马达的要求较高，需定制更高规格的马达，并且移动透镜组也更难被马达驱动，从而对焦速度减慢。

满足上述关系式时，光学系统可以拥有合理的结构布局，在实现小型化的基础上，减小透镜本体部分的空间，给移动透镜组后的光路折射元件预留出足够的空间，同时还给后端模组在不同工作物距条件下对焦留出足够空间，从而可以使得光学系统实现潜望式和内调焦功能。

第二方面，本发明还提供了一种镜头模组，该镜头模组包括第一方面任一项实施方式所述的光学系统和感光芯片，所述感光芯片设置在所述光学系统的像侧。通过在镜头模组中加入本发明提供的光学系统，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和固定的光学总长，能够使镜头模组具备连续的内对焦功能和小型化的特点。

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。通过在电子设备中加入本发明提供的镜头模组，使得电子设备可以拥有连续的内对焦功能，也能得到更快捷的对焦相应速度；小型化的镜头模组设计还可以节约更多的空间用于安装其他器件。

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为第一实施例的移动透镜组位于远焦端时光学系统的结构示意图；

图2为第一实施例的移动透镜组位于远焦端时光学系统的像差图；

图3为第一实施例的移动透镜组位于近焦端时光学系统的结构示意图；

图4为第一实施例的移动透镜组位于近焦端时光学系统的像差图；

图5为第二实施例的移动透镜组位于远焦端时光学系统的结构示意图；

图6为第二实施例的移动透镜组位于远焦端时光学系统的像差图；

图7为第二实施例的移动透镜组位于近焦端时光学系统的结构示意图；

图8为第二实施例的移动透镜组位于近焦端时光学系统的像差图；

图9为第三实施例的移动透镜组位于远焦端时光学系统的结构示意图；

图10为第三实施例的移动透镜组位于远焦端时光学系统的像差图；

图11为第三实施例的移动透镜组位于近焦端时光学系统的结构示意图；

图12为第三实施例的移动透镜组位于近焦端时光学系统的像差图；

图13为第四实施例的移动透镜组位于远焦端时光学系统的结构示意图；

图14为第四实施例的移动透镜组位于远焦端时光学系统的像差图；

图15为第四实施例的移动透镜组位于近焦端时光学系统的结构示意图；

图16为第四实施例的移动透镜组位于近焦端时光学系统的像差图；

图17为第五实施例的移动透镜组位于远焦端时光学系统的结构示意图；

图18为第五实施例的移动透镜组位于远焦端时光学系统的像差图；

图19为第五实施例的移动透镜组位于近焦端时光学系统的结构示意图；

图20为第五实施例的移动透镜组位于近焦端时光学系统的像差图；

图21为本发明一实施例提供的镜头模组的示意图；

图22为本发明一实施例提供的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10，请参考图1，具有屈折力的透镜数为四片，从物侧到像侧沿光轴101方向依次包括第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4和光路折射元件D1；其中，第一透镜L1和第二透镜L2为固定透镜组G1，第三透镜L3和第四透镜L4为移动透镜组G2，固定透镜组G1相对于光路折射元件D1物侧面固定，移动透镜组G2在固定透镜组G1和光路折射元件D1之间沿光轴101方向移动，使光学系统10在不同的物距状态下成像；在移动过程中，当第四透镜L4与光路折射元件D1在光轴101上的距离最大时，移动透镜组G2位于远焦端；当第四透镜L4与光路折射元件D1在光轴101上的距离最小时，移动透镜组G2位于近焦端；光学系统10满足关系式：0.17<DLmax/TTL<0.3，其中，DLmax为第一透镜L1的物侧面与第四透镜L4的像侧面于光轴101上的最大距离，TTL为第一透镜L1的物侧面至光学系统10成像面IMG于光轴101上的距离；具体地，DLmax/TTL的值可以为：0.173、0.187、0.195、0.214、0.228、0.241、0.252、0.256、0.262、0.274、0.290。

本申请通过利用移动透镜组G2在固定透镜组G1和成像面IMG之间移动，使得该光学系统10可以具有连续的内对焦功能，而且在移动透镜组G2移动的过程中光学系统10的总长不发生改变，即该光学系统10具有固定的光学总长，可以进一步满足光学系统10小型化的设计需求；同时，仅利用移动透镜组G2移动的方式，还能够进一步减小光学系统10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10的快速内对焦的效果；使用四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，以减小单个透镜屈折光线的任务量，避免透镜过于弯曲而增加公差敏感度。并且将移动透镜组G2和固定透镜组G1的透镜数均设置为两片，有利于平衡移动透镜组G2和固定透镜组G1之间的重量；当移动透镜组G2的透镜数量少于上述中的两片时，移动透镜组G2的透镜数量过少，其折光能力较差，不易矫正第一透镜L1和第二透镜L2产生的像差，导致成像质量较差；当移动透镜组G2的透镜数量多于上述中的三片时，移动透镜组G2的透镜数量过多，导致移动透镜组G2的总质量过重，对马达的要求较高，需定制更高规格的马达，并且移动透镜组G2也更难被马达驱动，从而对焦速度减慢。

满足上述关系式时，光学系统可以拥有合理的结构布局，在实现小型化的基础上，减小透镜本体部分的空间，给移动透镜组G2后的光路折射元件D1预留出足够的空间，同时还给后端模组在不同工作物距条件下对焦留出足够空间，从而可以使得光学系统实现潜望式和内调焦功能。

一种实施方式中，请参考图1，光学系统10可具有第一光轴Z、第二光轴Y。第一光轴Z与第二光轴Y垂直。进一步地，第一光轴Z与第二光轴Y相交，且第一光轴Z和第二光轴Y共同组成光轴101。第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4和光路折射元件D1沿第一光轴Z由物侧至像侧依序排列且间隔设置。光路折射元件D1可将沿第一光轴Z的方向的光偏转为沿第二光轴Y的方向传播，并将沿第二光轴Y方向传播的光线汇聚于光学系统10的成像面IMG上。通过设置具有反射功能的光路折射元件D1使光线发生偏转，使光学系统10成为潜望式结构，进而有效利用空间，缩短光学系统10轴向长度，可以在实现长焦特性的同时，节省光学系统10的占用空间。

一种实施方式中，第一透镜L1具有正屈折力，物侧面于近光轴处为凸面，像侧面于近光轴处为凸面；第二透镜L2具有屈折力，物侧面于近光轴处为凹面，像侧面于近光轴处为凸面；第三透镜L3具有负屈折力；物侧面于近光轴处为凹面；第四透镜L4具有正屈折力，物侧面于近光轴处为凹面，像侧面于近光轴处为凸面；至少一个透镜利用塑料材料制成。

通过设置具有正屈折力的第一透镜L1，其物侧面于光轴处为凸面，像侧面于光轴为凸面，有利于视场范围光线的入射汇集；具有屈折力的第二透镜L2，其物侧面于近光轴处为凹面，像侧面于近光轴处为凸面，有助于校正前透镜产生的像差；具有负屈折力的第三透镜L3，其物侧面于光轴处为凹面，有利于延缓从前端镜头入射进入系统的光线，延缓角度；具有正屈折力的第四透镜L4，其物侧面于近光轴处为凹面，像侧面于近光轴处为凸面，可缩短总长及校正像差，同时可压制光线出射角度。

一种实施方式中，光学系统10满足关系式：17deg<FOV<23deg；其中，FOV为光学系统10的最大视场角；具体地，FOV的值可以为：17.3、18、18.5、19.1、19.6、20.1、20.6、21.2、21.7、22.5。满足上述关系式时，光学系统10的最大视场角被控制在一个合理的范围内，使得光学系统10具备远摄效果，也有利于缩减对焦预留的后焦空间。

一种实施方式中，光学系统10满足关系式：1<TTL/fmax<1.3；其中，fmax为光学系统10的最大焦距；具体地，TTL/fmax的值可以为：1.033、1.076、1.093、1.126、1.164、1.193、1.220、1.236、1.245、1.256。满足上述关系式时，可提供更短的光学系统10的总长度，使得具有该光学系统10的镜头模组更易于植入电子设备中；同时光学系统10还可以具备更好的远摄效果。

一种实施方式中，光学系统10满足关系式：0.1mm<(T23max-T23min)<0.2mm；其中，T23min为第二透镜L2的像侧面至第三透镜L3的物侧面于光轴上的最小距离，T23max为第二透镜L2的像侧面至第三透镜L3的物侧面于光轴上的最大距离；具体地，T23max-T23min的值可以为：0.104、0.113、0.128、0.13、0.131、0.148、0.151、0.163、0.172、0.18。满足上述关系式时，可以合理配置固定透镜组G1、移动透镜组G2的尺寸与屈折力，通过移动透镜组G2的移动，在不同物距下矫正成像画质性能的条件下，仍然保持光学系统10的总长不变，从而实现光学系统10的内调焦作用；同时移动透镜组G2从远焦端到近焦端的移动量，控制在0.2mm以内，可以减小移动透镜组G2的运动行程，确保马达带动移动透镜组G2运动时的运动带动量处于合理范围内，从而降低对马达的技术要求，提高整体部件之间的适配性和稳定性。

一种实施方式中，光学系统10满足关系式：0.8<(T12+T34)/T23max<2.3；其中，T12为第一透镜L1的像侧面至第二透镜L2的物侧面于光轴上的距离，T34为第三透镜L3的像侧面至第四透镜L4的物侧面于光轴上的距离，T23max为第二透镜L2的像侧面至第三透镜L3的物侧面于光轴上的最大距离；具体地，（T12+T34)/T23max的值可以为：0.813、0.871、0.892、0.972、1.217、1.336、1.475、1.582、1.885、2.097、2.177。满足上述关系式时，可以让光学系统10周边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10后的方向变化，有助于减小像散的产生。

一种实施方式中，光学系统10满足关系式：1.5<(|f2|+|f3|)/|R42|<3.5；其中，f2为第二透镜L2的焦距，f3为第三透镜L3的焦距，R42为第四透镜L4的像侧面于光轴上的曲率半径；具体地，(|f2|+|f3|)/|R42|的值可以为：1.514、1.663、1.722、1.834、1.953、2.265、2.412、2.500、3.059、3.153、3.276、3.397、3.459。满足上述关系式时，第二透镜L2和第三透镜L3的屈折力可以得到合理的分配和调整，其有助于将光学系统10的综合球差、色差、畸变降到合理位置；同时，第四透镜L4的曲率半径分配适当，避免面型过度弯曲，有助于透镜的成型与制造。

一种实施方式中，光学系统10满足关系式：0.4<|f12/fmax|<0.5；其中，f12为第一透镜L1和第二透镜L2的组合焦距，fmax为光学系统10的最大焦距；具体地，|f12/fmax|的值可以为：0.416、0.428、0.432、0.447、0.453、0.455、0.464、0.474、0.488、0.497。满足上述条件式时，固定透镜组G1的屈折力得到合理配置，可以避免固定透镜组G1产生的较大球差，从而提升光学系统10整体的解像力；同时，还利于在不同物距下固定透镜组G1和移动透镜组G2之间距离的压缩，从而有助于光学系统10形成小行程内对焦方式。

一种实施方式中，光学系统10满足关系式：0.7<|f34/fmax|<1.1；其中，f34为第三透镜L3和第四透镜L4的组合焦距，fmax为光学系统10的最大焦距；具体地，|f34/fmax|的值可以为：0.732、0.757、0.794、0.815、0.844、0.894、0.935、0.976、1.018、1.064。满足上述条件式时，移动透镜组G2的屈折力得到合理配置，有利于在不同物距下固定透镜组G1和移动透镜组G2之间距离的压缩，从而有助于光学系统10形成小行程内对焦方式。

一种实施方式中，光学系统10满足关系式：0.3<(|SAGY11|+|SAGY12|)/CT1<0.75；其中，SAGY11为第一透镜L1的物侧面与光轴的交点至第一透镜L1物侧面的最大有效口径处在平行于光轴方向上的距离（请参考图21），SAGY12为第一透镜L1的像侧面与光轴的交点至第一透镜L1像侧面的最大有效口径处在平行于光轴方向上的距离（请参考图21），CT1为第一透镜L1于光轴上的厚度；具体地，(|SAGY11|+|SAGY12|)/CT1的值可以为：0.312、0.346、0.375、0.378、0.405、0.407、0.464、0.527、0.575、0.625、0.673、0.709。满足上述关系式时，第一透镜L1满足透镜有效口径处矢高与中心厚度的比值在一个合理范围之内，在利于视场范围光线的入射汇集，可合理控制第一透镜L1在垂直方向的屈折力与厚度，避免第一透镜L1过薄或过厚，还有利于第一透镜L1的加工。

一种实施方式中，光学系统10满足关系式：0.8<(|SAGY41|+|SAGY42|)/CT4<1.5；其中，SAGY41为第四透镜L4的物侧面与光轴的交点至第四透镜L4物侧面的最大有效口径处在平行于光轴方向上的距离（请参考图21），SAGY42为第四透镜L4的像侧面和光轴的交点至第四透镜L4像侧面的最大有效口径处在平行于光轴方向上的距离（请参考图21），CT4为第四透镜L4于光轴上的厚度；具体地，(|SAGY41|+|SAGY42|)/CT4的值可以为：0.817、0.870、0.917、0.973、1.035、1.135、1.183、1.269、1.316、1.375、1.465。满足上述关系式时，第四透镜L4满足透镜有效口径处矢高与中心厚度的比值在一个合理范围之内，有利于修正第一透镜L1至第三透镜L3产生的畸变、场曲，使靠近成像面IMG的屈折力配置较为均匀，即可合理控制第四透镜L4在垂直方向的屈折力与厚度，避免第四透镜L4过薄或过厚，减小光线在成像面IMG上的入射角，降低光学系统10的敏感性。

第二方面，本发明还提供了一种镜头模组，该镜头模组包括第一方面任一项实施方式的光学系统10和感光芯片，感光芯片设置在光学系统10的像侧。通过在镜头模组中加入本发明提供的光学系统10，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和固定的光学总长，能够使镜头模组具备连续的内对焦功能和小型化的特点。

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的镜头模组，镜头模组设置在壳体内。通过在电子设备中加入本发明提供的镜头模组，使得电子设备可以拥有连续的内对焦功能，从而得到更快捷的对焦相应速度；小型化的镜头模组设计还可以节约更多的空间用于安装其他器件。

第一实施例

请参考图1至图4，本实施例的光学系统10，物侧至像侧依次包括：第一透镜L1具有正屈折力，其物侧面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具有负屈折力，其物侧面S3于近光轴处为凹面，像侧面S4于近光轴处为凸面。第三透镜L3具有负屈折力，其物侧面S5于近光轴处为凹面，像侧面S6于近光轴处为凹面。第四透镜L4具有正屈折力，其物侧面S7于近光轴处为凹面，像侧面S8于近光轴处为凸面。光路折射元件D1，光路折射元件D1为三棱镜，该三棱镜包括入射面S9、反射面S10和出射面S11；入射面S9的延伸方向与第一光轴Z的方向垂直，反射面S10的延伸方向与第二光轴Y的方向呈45°夹角，出射面S11的延伸方向与第二光轴Y的方向垂直。来自物体的光线沿第一光轴Z穿过透镜组（由第一透镜L1至第四透镜L4构成）和三棱镜的入射面S9，被三棱镜的反射面S10反射为沿第二光轴Y后，穿出出射面S11照射在成像面IMG上。

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设置在第一透镜L1前，用于控制进光量，其他实施例中，光阑STO也可以设在两透镜间，例如设于第一透镜L1和第二透镜L2之间。滤光片IR可以为红外截止滤光片，设置在光路折射元件D1和成像面IMG之间，其包括物侧面S12和像侧面S13，红外截止滤光片用于过滤掉红外光线，使得射入成像面IMG的光线为可见光，可见光的波长为380nm-780nm。红外截止滤光片的材质为玻璃（GLASS），并可在透镜上镀膜，当然，其他实施例中，滤光片IR也可以为红外通过滤光片，用于过滤可见光，仅让红外光通过，可用于红外摄像等。第一透镜L1至第四透镜L4的材质为塑料，其他实施例中，透镜材质也可以均为玻璃，或为玻塑混合，即其中几片为塑料，另外几片为玻璃。感光芯片的有效像素区域位于成像面IMG。

其中，第一透镜L1和第二透镜L2为固定透镜组G1，第三透镜L3和第四透镜L4为移动透镜组G2，移动透镜组G2可以沿光轴101的方向在固定透镜组G1和光路折射元件D1之间移动，从而到达光学系统10的内对焦效果。在拍摄的过程中，当物距逐渐降低时，移动透镜组G2沿光轴方向背向固定透镜组G1移动；当物距逐渐增加时，移动透镜组G2沿光轴方向朝向固定透镜组G1移动。需要说明的是，在其他实施例中，当物距逐渐降低时，移动透镜组G2沿光轴方向朝向固定透镜组G1移动；当物距逐渐增加时，移动透镜组G2沿光轴方向背向固定透镜组G1移动。

表1a示出了本实施例的光学系统10的特性的表格，其中，透镜的焦距的参考波长为555nm，折射率和阿贝数的参考波长为587.56nm，表1a中的Y半径为相应面序号的物侧面或像侧面于光轴101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101上的厚度，第二个数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。Y半径、厚度和焦距的单位均为毫米（mm）。表1b为表1a的补充参数，具体为移动透镜组G2沿光轴移动的参数变化的端值。

表1a

表1b

其中，如表1a和表1b所示，TTL为第一透镜L1的物侧面S1至光学系统10成像面IMG于光轴101上的距离，FNO为光学系统10的光圈数，FOV为光学系统10的最大视场角，OBJ为光学系统10的物距，f为光学系统10的焦距。

在本实施例中，第一透镜L1至第四透镜L4的物侧面和像侧面均为非球面，其他实施例中，第一透镜L1至第四透镜L4的物侧面和像侧面也可以均为球面，或者为球面与非球面结合，例如，第一透镜L1的物侧面S1为球面，像侧面S2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轴上顶点相切的平面的距离，h为非球面上相应点到光轴101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1c给出了可用于第一实施例中的非球面镜面S1至S8的高次项系数A4、A6、A8、A10、A12、A14、A16、A18、A20、A22、A24、A26、A28和A30。

表1c

图2中（a）示出了第一实施例的移动透镜组G2位于远焦端时光学系统10的纵向球差曲线图，图4中（a）示出了第一实施例的移动透镜组G2位于近焦端时光学系统10的纵向球差曲线图。其参考波长为650nm、610nm、555nm、510nm和470nm。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的各透镜后的会聚焦点偏离。由图2中（a）可以看出，第一实施例中的光学系统10的球差数值较佳，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移动透镜组G2位于远焦端时光学系统10的像散曲线图，图4中（b）还示出了第一实施例的移动透镜组G2位于近焦端时光学系统10的像散曲线图。其参考波长为555nm。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T表示成像面IMG在子午方向的弯曲、S表示成像面IMG在弧矢方向的弯曲。由图2中（b）可以看出，光学系统10的像散得到了很好的补偿。

图2中（c）还示出了第一实施例的移动透镜组G2位于远焦端时光学系统10的畸变曲线图，图4中（c）还示出了第一实施例的移动透镜组G2位于近焦端时光学系统10的畸变曲线图。其波长为555nm。其中，沿X轴方向的横坐标表示畸变，沿Y轴方向的纵坐标表示像高，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555nm下，光学系统10的畸变得到了很好的矫正。

由图2中（a）、（b）、（c）和图4中（a）、（b）、（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5至图8，本实施例的光学系统10与第一实施例的区别在于，第三透镜L3的像侧面S6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和表2b示出了本实施例的光学系统10的特性的表格，各参数含义均与第一实施例各参数含义相同，在此不做赘述。

表2a

表2b

表2c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2c

图6示出了第二实施例的移动透镜组G2位于远焦端时光学系统10的纵向球差曲线图、像散曲线图和畸变曲线图，图8示出了第二实施例的移动透镜组G2位于近焦端时光学系统10的纵向球差曲线图、像散曲线图和畸变曲线图。由图6和图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。

第三实施例

请参考图9至图12，本实施例的光学系统10与第一实施例的区别在于，第三透镜L3的像侧面S6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和表3b示出了本实施例的光学系统10的特性的表格，各参数含义均与第一实施例各参数含义相同，在此不做赘述。

表3a

表3b

表3c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3c

图10示出了第三实施例的移动透镜组G2位于远焦端时光学系统10的纵向球差曲线图、像散曲线图和畸变曲线图，图12示出了第三实施例的移动透镜组G2位于近焦端时光学系统10的纵向球差曲线图、像散曲线图和畸变曲线图。由图10和图12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13至图16，本实施例的光学系统10与第一实施例的区别在于，第二透镜L2具有正屈折力。第三透镜L3的像侧面S6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和表4b示出了本实施例的光学系统10的特性的表格，各参数含义均与第一实施例各参数含义相同，在此不做赘述。

表4a

表4b

表4c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4c

图14示出了第四实施例的移动透镜组G2位于远焦端时光学系统10的纵向球差曲线图、像散曲线图和畸变曲线图，图16示出了第四实施例的移动透镜组G2位于近焦端时光学系统10的纵向球差曲线图、像散曲线图和畸变曲线图。由图14和图16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17至图20，本实施例的光学系统10与第一实施例的区别在于，第二透镜L2具有正屈折力。第四实施例的其他结构与第一实施例相同，参照即可。

表5a和表5b示出了本实施例的光学系统10的特性的表格，各参数含义均与第一实施例各参数含义相同，在此不做赘述。

表5a

表5b

表5c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5c

图18示出了第五实施例的移动透镜组G2位于远焦端时光学系统10的纵向球差曲线图、像散曲线图和畸变曲线图，图20示出了第五实施例的移动透镜组G2位于近焦端时光学系统10的纵向球差曲线图、像散曲线图和畸变曲线图。由图18和图20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：0.17<DLmax/TTL<0.3、17deg<FOV<23deg、1<TTL/fmax<1.3、0.1mm<(T23max-T23min)<0.2mm、0.8<(T12+T34)/T23max<2.3、1.5<(|f2|+|f3|)/|R42|<3.5、0.4<|f12/fmax|<0.5、0.7<|f34/fmax|<1.1、0.3<(|SAGY11|+|SAGY12|)/CT1<0.75、0.8<(|SAGY41|+|SAGY42|)/CT4<1.5的值。

表6

上述各实施例所提供的光学系统10能够满足具备连续的内对焦功能和小型化的特点。

参考图21，本发明实施例还提供了一种镜头模组20，镜头模组20包括前述任一实施例中的光学系统10及感光芯片201，感光芯片201设置于光学系统10的像侧，两者可通过支架固定。感光芯片201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IMG与感光芯片201的感光表面重叠。通过采用上述光学系统10，镜头模组20能够具备连续的内对焦功能和小型化的特点。

参考图22，本发明实施例还提供了一种电子设备30。电子设备30包括壳体310和前述实施例中的镜头模组20，镜头模组20安装于壳体310，壳体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、生物识别设备（如指纹识别设备或瞳孔识别设备等）、PDA(Personal DigitalAssistant，个人数字助理)等。由于上述镜头模组20能够在具备连续的内对焦功能的同时还具备小型化的特点，从而当采用上述镜头模组20时，电子设备30可用更小的空间装配上述镜头模组20，从而使得设备的厚度能够得到压缩，同时拍照对焦相应速度变快。

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

1.一种光学系统，其特征在于，具有屈折力的透镜数为四片，从物侧到像侧沿光轴方向依次包括第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜和光路折射元件；

所述第一透镜具有正屈折力，物侧面于近光轴处为凸面，像侧面于近光轴处为凸面；

所述第二透镜具有屈折力，物侧面于近光轴处为凹面，像侧面于近光轴处为凸面；

所述第三透镜具有负屈折力；物侧面于近光轴处为凹面；

所述第四透镜具有正屈折力，物侧面于近光轴处为凹面，像侧面于近光轴处为凸面；

其中，所述第一透镜和所述第二透镜为固定透镜组，所述第三透镜和所述第四透镜为移动透镜组，所述固定透镜组相对于所述光路折射元件的物侧面固定，所述移动透镜组在所述固定透镜组和所述光路折射元件之间沿所述光轴方向移动，使所述光学系统在不同的物距状态下成像；

所述光学系统满足关系式：0.17<DLmax/TTL<0.3，其中，DLmax为所述第一透镜的物侧面与所述第四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。

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：

17deg<FOV<23deg；

其中，FOV为所述光学系统的最大视场角。

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：

1<TTL/fmax<1.3；

其中，fmax为所述光学系统的最大焦距。

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：

0.1mm<(T23max-T23min)<0.2mm；

其中，T23min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最小距离，T23max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：

0.8<(T12+T34)/T23max<2.3；

其中，T12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，T34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，T23max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最大距离。

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：

1.5<(|f2|+|f3|)/|R42|<3.5；

其中，f2为所述第二透镜的焦距，f3为所述第三透镜的焦距，R42为所述第四透镜的像侧面于光轴上的曲率半径。

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：

0.4<|f12/fmax|<0.5；和/或，0.7<|f34/fmax|<1.1；

其中，f12为所述第一透镜和所述第二透镜的组合焦距，f34为所述第三透镜和所述第四透镜的组合焦距，fmax为所述光学系统的最大焦距。

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：

0.3<(|SAGY11|+|SAGY12|)/CT1<0.75；和/或，0.8<(|SAGY41|+|SAGY42|)/CT4<1.5；

其中，SAGY11为所述第一透镜的物侧面与光轴的交点至所述第一透镜物侧面的最大有效口径处在平行于光轴方向上的距离，SAGY12为所述第一透镜的像侧面和光轴的交点至所述第一透镜像侧面的最大有效口径处在平行于光轴方向上的距离，CT1为所述第一透镜于光轴上的厚度；SAGY41为所述第四透镜的物侧面与光轴的交点至所述第四透镜物侧面的最大有效口径处在平行于光轴方向上的距离，SAGY42为所述第四透镜的像侧面和光轴的交点至所述第四透镜像侧面的最大有效口径处在平行于光轴方向上的距离，CT4为所述第四透镜于光轴上的厚度。

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，所述感光芯片设置在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。