CN116774408B - 光学系统、镜头模组和电子设备 - Google Patents

Abstract

一种光学系统、镜头模组和电子设备，光学系统具有五片屈折力的透镜，从物侧到像侧沿光轴方向依次为第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜和第五透镜；其中，第一透镜至第三透镜为固定透镜组，第四透镜至第五透镜为移动透镜组，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成像面之间沿光轴方向移动；光学系统满足关系式：0.75<DLmax/TTL<0.84；其中，DLmax为第一透镜物侧面与第五透镜像侧面于光轴上的最大距离，TTL为第一透镜物侧面至光学系统成像面于光轴上的距离。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。

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智能设备里，人们对镜头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镜头使其成像面与感光芯片的感光面重合来实现，因此镜头与感光芯片之间需要预留较大的空间（机械后焦），如此不利于镜头模组的小型化设计。此外，移动整个镜头对对焦马达的力量要求较高，导致对焦马达尺寸较大，不利于镜头模组的小型化设计，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，包括具有屈折力的五片透镜，从物侧到像侧沿光轴方向依次为第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜和第五透镜；其中，所述第一透镜至所述第三透镜为固定透镜组，所述第四透镜至所述第五透镜为移动透镜组，所述固定透镜组相对于所述光学系统的成像面固定，所述移动透镜组在所述固定透镜组和所述成像面之间沿所述光轴方向移动；所述光学系统满足关系式：0.75<DLmax/TTL<0.84；其中，DLmax为所述第一透镜物侧面与所述第五透镜像侧面于光轴上的最大距离，TTL为所述第一透镜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；使用五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，将移动透镜组的透镜数量设置为两片，使得该光学系统能够在保证清晰成像的基础上，减少透镜对马达的负担，对焦过程中马达所需要的提供的动能更低，能够实现快速的对焦相应效果。

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在实现内调焦功能的条件下，还能够实现横排结构布局，节省其制造成本。

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，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。

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，包括具有屈折力的五片透镜，从物侧到像侧沿光轴方向依次为第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜和第五透镜；其中，第一透镜至第三透镜为固定透镜组，第四透镜至第五透镜为移动透镜组，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成像面之间沿光轴方向移动。

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；使用五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，将移动透镜组的透镜数量设置为两片，使得该光学系统能够在保证清晰成像的基础上，减少透镜对马达的负担，对焦过程中马达所需要的提供的动能更低，能够实现快速的对焦相应效果。

一种实施方式中，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；第二透镜具有负屈折力，物侧面于近光轴处为凸面，像侧面于近光轴处为凹面；第三透镜具有正屈折力；像侧面于近光轴处为凸面，第四透镜具有负屈折力，物侧面于近光轴处为凹面；第五透镜具有负屈折力，物侧面于近光轴处为凹面，像侧面于近光轴处为凸面。

通过设置具有正屈折力的第一透镜，且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；第二透镜具有负屈折力，其物侧面于近轴处为凸面，像侧面于近轴处为凹面，有助于校正前透镜产生的像差；第三透镜具有正屈折力，其像侧面于近光轴处设置为凸面，有利于合理分配光学系统的屈折力，使得光学系统整体的屈折力朝物侧方向移动的幅度减小，有助于缩短光学系统的光学总长，实现小型化设计需求；第四透镜具有负屈折力，能够较好的矫正光学系统的场曲和像散，并且能够与具有较大主光角的图像传感器相匹配，从而提高成像质量，其物侧面于近光轴处为凹面，能够配合第三透镜进一步缩短光学系统的光学总长，使得光学系统的结构更为紧凑；第五透镜具有负屈折力，其物侧面于近轴处为凹面，像侧面于近轴处为凸面，有利于增强第五透镜的负屈折力，提升光学系统的焦距，还有利于校正畸变及像散。

一种实施方式中，光学系统满足关系式：0.75<DLmax/TTL<0.9；其中，DLmax为第一透镜物侧面与第五透镜像侧面于光轴上的最大距离，TTL为第一透镜物侧面至光学系统成像面于光轴上的距离。进一步的，光学系统满足关系式：0.75<DLmax/TTL<0.84。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在实现内调焦功能的条件下，还能够实现横排结构布局，节省其制造成本。

一种实施方式中，光学系统满足关系式：34deg<FOV<50deg；其中，FOV为光学系统的最大视场角。满足上述关系式时，光学系统的最大视场角被控制在一个合理的范围内，使得光学系统具备小视场和远摄的效果，也有利于缩减对焦预留的后焦空间。

一种实施方式中，光学系统满足关系式：0.9<TTL/fmax<1.1；其中，fmax为光学系统的最大有效焦距。满足上述关系式时，且FOV<50deg的情况下，可提供更短的光学系统的总长度，使得具有该光学系统的镜头模组更易于植入电子设备中；同时光学系统还可以具备更好的远摄效果。TTL/fmax的数值可以为：0.91、0.93、0.96、0.99、1.02、1.05、1.08、1.09。

一种实施方式中，光学系统满足关系式：0.2mm<(T34max-T34min)<0.7mm；其中，T34min为第三透镜像侧面至第四透镜物侧面于光轴上的最小距离，T34max为第三透镜像侧面至第四透镜物侧面于光轴上的最大距离。进一步的，光学系统满足关系式：0.3mm<(T34max-T34min)<0.6mm。满足上述关系式时，可以合理配置固定透镜组、移动透镜组的尺寸与屈折力，通过移动透镜组的移动，在不同物距下矫正成像画质性能的条件下，仍然保持光学系统的总长不变，从而实现光学系统的内调焦作用；同时移动透镜组从远焦端到近焦端的移动量，控制在0.7mm以内，可以减小移动透镜组的运动行程，确保马达带动移动透镜组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，提高部件之间的适配性和稳定性。

一种实施方式中，光学系统满足关系式：1<(|T23|+|T45|)/|T34max|<3；其中，T23为第二透镜像侧面至第三透镜物侧面于光轴上的距离，T34max为第三透镜像侧面至第四透镜物侧面于光轴上的最大距离，T45为第四透镜像侧面至第五透镜物侧面于光轴上的距离。进一步的，光学系统满足关系式：1.5<(|T23|+|T45|)/|T34max|<2.4。满足上述关系式时，可以让光学系统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。满足上述关系式，第一透镜与第二透镜的屈折力可以得到合适分配，最大限度减小色差与球差，提高像质，通过合理的屈折力分配，强化光学系统的收光能力；同时，还有利于压缩光学系统的尺寸。

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。满足以上条件式时，第一透镜和第二透镜的阿贝数可以得到合理的配置，以此有利于修正光学系统产生的色差，并且保证光学系统的成像性能。

一种实施方式中，光学系统满足关系式：0.2＜SD52/fmax＜0.4；其中，SD52为第五透镜像侧面的最大有效半口径，fmax为所述光学系统的最大有效焦距。满足上述条关系式时，可以合理布局第五透镜像侧面的最大有效半口径与光学系统通光孔径的大小，以此保证光学系统小型化的同时，还具有大光圈的特性。

一种实施方式中，光学系统满足关系式：0.5<|f123/fmax|<0.7；和/或，0.4<|f45/fmax|<0.7；和/或，-1.4<f123/f45<-1；其中，f123为第一透镜、第二透镜和第三透镜的组合焦距，f45为第四透镜和第五透镜的组合焦距，fmax为光学系统的最大有效焦距。满足上述条件式时，固定透镜组和移动透镜组的屈折力得到合理配置，可以避免固定透镜组产生的较大球差，从而提升光学系统整体的解像力；还利于在不同物距下固定透镜组和移动透镜组之间距离的压缩，从而有助于光学系统形成小行程内对焦方式。同时，固定透镜组的屈折力大于零时，可以强化光学系统的收光能力；移动透镜组的屈折力小于零且绝对值较小时，有利于压缩移动透镜组的行程，并且有利于以通过移动透镜组的移动实现物距从无限到固定值的连续变化。

一种实施方式中，光学系统满足关系式：0.3<ET1/CT1<0.6；其中，ET1为第一透镜的边缘厚度（即第一透镜物侧面的最大有效径处至第一透镜像侧面的最大有效口径处于光轴方向的距离），CT1为第一透镜于光轴上的厚度。满足上述关系式时，第一透镜满足边缘厚度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的同时，又有利于第一透镜的加工成型，降低镜片的加工难度，保证镜头的品质及良率。

一种实施方式中，光学系统满足关系式：0.4<(|SAG11|+|SAG12|)/CT1<0.7；其中，SAG11为第一透镜的物侧面与光轴的交点至第一透镜的物侧面的最大有效口径处在平行于光轴的方向上的距离，SAG12为第一透镜的像侧面与光轴的交点至第一透镜的像侧面的最大有效口径处在平行于光轴的方向上的距离，CT1为第一透镜于光轴上的厚度。满足上述关系式时，第一透镜满足镜片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在垂直方向的屈折力与厚度，避免第一透镜过薄或过厚，还有利于第一透镜的加工。

一种实施方式中，光学系统满足关系式：0.2<(|SAG51|+|SAG52|)/CT5<1；其中，SAG51为第五透镜的物侧面与光轴的交点至第五透镜的物侧面的最大有效口径处在平行于光轴的方向上的距离，SAG52为第五透镜的像侧面与光轴的交点至第五透镜的像侧面的最大有效口径处在平行于光轴的方向上的距离，CT5为第五透镜于光轴上的厚度。满足上述关系式时，第五透镜满足镜片有效口径处矢高与中心厚度的比值在一个合理范围之内，在利于光线的入射汇集，同时有利于修正第一透镜至第四透镜产生的畸变、场曲，使靠近成像面的屈折力配置较为均匀，即可合理控制第五透镜在垂直方向的屈折力与厚度，避免第五透镜过薄或过厚，减小光线在成像面上的入射角，降低光学系统的敏感性。

一种实施方式中，光学系统满足关系式：0.4<SD4/SD5<0.7；和/或，1<SD32/SD41<1.4；其中，SD4为第四透镜的物侧面最大有效口径和像侧面最大有效口径中的较大值，SD5为第五透镜的物侧面最大有效口径和像侧面最大有效口径中的较大值；SD32为第三透镜的像侧面最大有效口径，SD41为第四透镜的物侧面最大有效口径。进一步的，光学系统满足关系式：1<SD32/SD41<1.3。满足上述关系式时，第三透镜、第四透镜和第五透镜的口径尺寸得到合理设置，可以减缓入射光线的出射角度，抑制像散和场曲，同时保证第三透镜、第四透镜和第五透镜合理的结构尺寸，有利于实现光学系统的结构紧凑。进一步的，第三透镜像侧面的口径大于第四透镜物侧面的口径，还有利于减少移动透镜组的行程，同时降低固定透镜组引入的球差和彗差。

一种实施方式中，光学系统满足关系式：-3<fmax/R32<-1；和/或，2<fmax/R22<3；其中，fmax为光学系统的最大有效焦距，R32为第三透镜的像侧面的曲率半径，R22为第二透镜的像侧面的曲率半径。满足上述关系式时，第二透镜和第三透镜的屈折力和曲率半径能够得到合理配置，能够抑制光学系统中场曲和畸变，提成光学系统的整体成像质量，有效控制光学系统的后段焦距，避免光学系统的总长过长；而且还有利于降低第二透镜和第三透镜的面型复杂度，从而降低第二透镜和第三透镜的成型难度。

一种实施方式中，光学系统满足关系式：1<CT3/CT2<3；和/或，3<CT1/CT2<5.5；其中，CT1为第一透镜于光轴上的厚度，CT2为第二透镜于光轴上的厚度，CT3为第三透镜于光轴上的厚度。满足上述关系式时，第一透镜和第二透镜的中厚比大于1，第三透镜和第二透镜的中厚比也大于1，使得透镜的厚度能够得到合理分配，有利于降低光学系统的敏感度，确保光学系统的小型化设计。

一种实施方式中，光学系统满足关系式：-30<CT3/SAG31<-2；其中，CT3为第三透镜于光轴上的厚度，SAG31为第三透镜的物侧面和光轴的交点至第三透镜的物侧面的最大有效口径处于光轴上的距离。满足上述关系式时，第三透镜在垂直方向的屈折力与中心厚度得到合理配置，能够避免第三透镜过薄或过厚，同时延缓光线在像侧面上的入射角度，降低光学系统的敏感度。CT3/SAG31的数值可以为：-29、-25、-20、-15、-10、-5、-1.9。

一种实施方式中，光学系统满足关系式：0.7<TTL/ImgH<1.7；其中，ImgH为光学系统最大视场角对应的全像高。进一步的，光学系统满足关系式：0.9<TTL/ImgH<1.6。满足上述关系式时，光学系统的总长以及像高之比较小，能够满足光学系统内对焦特性的情况系，使得光学系统具有超薄的特性，使光学系统更容易装配到设备中，从而实现远摄的功能。

一种实施方式中，光学系统满足关系式：0.2<CT5/∑CT<0.35；其中，CT5为第五透镜于光轴上的厚度，∑CT为第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜和第五透镜于光轴上的厚度和。满足上述关系式时，第五透镜的厚度占到五片透镜厚度之和的1/5~1/3，以此光学系统内的透镜得到合理分配，保证了第五透镜能够具有更大的可优化空间，从而提升对光学系统各类像差校正的程度以及光线汇聚度，能够较为容易的提升光学系统整体的解析力。

一种实施方式中，光学系统满足关系式：2<CT5/CT4<5；其中，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。满足上述关系式时，第四透镜和第五透镜的厚度得到合理配置，可有效利用光学系统的空间，有助于第四透镜和第五透镜的制造与组装，并且降低透镜的敏感度，提升镜片的制作良品率。

一种实施方式中，光学系统满足关系式：1.3<SD52/SD51<1.8；其中，SD51为第五透镜物侧面的最大有效半口径，SD52为第五透镜的像侧面的最大有效半口径。满足上述关系式时，第五透镜的口径得到合理配置，有利于减缓入射光线的出射角度，抑制像散和场曲；并且确保第五透镜的结构尺寸合适，有利于提高光学系统的结构紧凑度。

一种实施方式中，光学系统满足关系式：0.4<f1/fmax<0.7；和/或，-0.9<f2/fmax<-0.7；和/或，0.7<f3/fmax<1.1；和/或，-6<f4/fmax<-0.5；和/或，-2.1<f5/fmax<-0.7；其中，fmax为光学系统的最大有效焦距，f1为第一透镜的焦距，f2为第二透镜的焦距，f3为第三透镜的焦距，f4为第四透镜的焦距，f5为第五透镜的焦距。满足上述关系式时，每个透镜的屈折力得到合理分配，以此保证焦距在合理的范围内，使得光学系统的主点位置配置在物体侧，从而更容易实现光学系统的小型化；同时，合理的屈折力分配，有助于将固定透镜组产生的综合球差、色差、畸变降到合理位置，减少移动透镜组的设计难度；合理配置透镜屈折力还可以平衡固定透镜组产生的较大球差，提升光学系统整体的解像力，强化光绪系统周边像差校正。

一种实施方式中，光学系统满足关系式：-0.35<R11/R12<-0.1；和/或，4<R21/R22<14；和/或，-20<R31/R32<-4；和/或，-0.5<R41/R42<0.8；和/或，0.6<R51/R52<3；其中，R11为第一透镜的物侧面的曲率半径，R12为第一透镜的像侧面的曲率半径，R21为第二透镜的物侧面的曲率半径，R22为第二透镜的像侧面的曲率半径，R31为第三透镜的物侧面的曲率半径，R32为第三透镜的像侧面的曲率半径，R41为第四透镜的物侧面的曲率半径，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，R52为第五透镜的像侧面的曲率半径。满足上述关系式时，每个透镜的曲率控制在合理范围内，可保证其加工的良品率，还可以有效修正球差和像散，提升光学系统的成像品质。当透镜的曲率小于上述范围时，其物侧面过度弯曲，会造成成型不良而影响制造良率；当透镜的曲率大于上述范围时，透镜的面型太过平滑，导致像差修正的困难增加，边缘视场的相对亮度较低，影响光学系统的成像质量。

本发明提供的光学系统中的各技术特征皆可组合配置，而达到对应的功效。

一种实施方式中，透镜的材质可为玻璃或塑胶。若透镜的材质为玻璃，则可增加光学系统中透镜屈折力配置的自由度，而玻璃透镜可使用研磨或模造等技术制作而成。若透镜材质为塑胶，则可以有效降低生产成本。此外，可于镜面上设置球面或非球面(ASP)，其中球面透镜可减低制造难度，而若于镜面上设置非球面，则可借此获得较多的控制变数，用以消减像差、缩减透镜数目，并可有效降低本揭示内容光学系统的总长度，而非球面可以塑胶射出成型或模造玻璃镜片等方式制作而成。

一种实施方式中，可选择性地在任一(以上)透镜材料中加入添加物，产生光吸收或光干涉效果，以改变透镜对于特定波段光线的穿透率，进而减少杂散光与色偏。可选的，若透镜表面为非球面，则表示透镜表面光学有效区整个或其中一部分为非球面。

一种实施方式中，若透镜表面为凸面且未界定凸面位置时，则表示透镜表面可于近光轴处为凸面；若透镜表面为凹面且未界定凹面位置时，则表示透镜表面可于近光轴处为凹面。本揭示内容提供的光学系统中，若透镜具有正屈折力或负屈折力，或是透镜的焦距，皆可指透镜近光轴处的屈折力或是焦距。可选的，临界点为透镜表面上，除与光轴的交点外，与一垂直于光轴的切面相切的切点；反曲点为透镜表面曲率正负变化的交点。

一种实施方式中，光学系统中亦可于光路上在被摄物至成像面间选择性设置至少一具有转折光路功能的元件，如棱镜或反射镜等，以提供光学系统较高弹性的空间配置，使电子装置的轻薄化不受制于光学系统的光学总长度。可选的，光学系统亦可选择性配置三个以上的光路转折元件，并且光路转折元件的种类、数量与位置为限。

一种实施方式中，光学系统可多方面应用于三维(3D)影像撷取、数字相机、移动产品、数字平板、智能电视、网络监控设备、体感游戏机、行车记录器、倒车显影装置、穿戴式产品、空拍机等电子装置中。

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和感光芯片，感光芯片设置在光学系统的像侧。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，能够使镜头模组具备连续的内对焦功能和小型化的特点。可选的，镜头模组可进一步包含镜筒、支持装置或其组合。

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。可选的，电子设备皆可进一步包含控制单元、显示单元、储存单元、暂储存单元或其组合。

第一实施例

请参考图1至图4，本实施例的光学系统，物侧至像侧依次包括：

第一透镜L1具有正屈折力，于近光轴处，第一透镜L1的物侧面S1为凸面，第一透镜L1的像侧面S2为凸面。

第二透镜L2具有负屈折力，于近光轴处，第二透镜L2的物侧面S3为凸面，第二透镜L2的像侧面S4为凹面。

第三透镜L3具有正屈折力，于近光轴处，第三透镜L3的物侧面S5为凸面，第三透镜L3的像侧面S6为凸面。

第四透镜L4具有负屈折力，于近光轴处，第四透镜L4的物侧面S7为凹面，第四透镜L4的像侧面S8为凹面。

第五透镜L5具有负屈折力，于近光轴处，第五透镜L5的物侧面S9为凹面，第五透镜L5的像侧面S10为凸面。

此外，光学系统还包括光阑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之间前，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或双通道滤光片，设置在第五透镜L5和成像面IMG之间，其包括滤光片IR的物侧面S11和滤光片IR的像侧面S12。滤光片IR的材质为玻璃（GLASS），并可在透镜上镀膜。第一透镜L1至第五透镜L5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至第三透镜L3为固定透镜组G1，第四透镜L4至第五透镜L5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和成像面IMG之间移动，从而到达光学系统的内对焦效果。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沿光轴方向向固定透镜组G1移动。当然，在其他实施例中也可以是，当物距逐渐降低时，移动透镜组G2沿光轴方向向固定透镜组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的特性的表格，其中，透镜的焦距的参考波长为555nm，透镜的折射率和阿贝数的参考波长为587.5618nm，表1a中的Y半径为相应表面编号的物侧面或像侧面于光轴101处的曲率半径。表面编号S1和表面编号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，表面编号较小的表面为物侧面，表面编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，f为光学系统的焦距，FNO为光学系统的光圈数，FOV为光学系统的最大视场角，TTL为第一透镜的物侧面至光学系统成像面IMG于光轴101上的距离。

在本实施例中，第一透镜L1至第五透镜L5的物侧面和像侧面均为非球面，其他实施例中，第一透镜L1至第五透镜L5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，第一透镜物侧面S1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S10的高次项系数A4、A6、A8、A10、A12、A14、A16、A18、A20、A22、A24、A26、A28、A30。

表1c

图2中（a）示出了第一实施例的移动透镜组位于远焦端时光学系统的纵向球差曲线图，图4中（a）示出了第一实施例的移动透镜组位于近焦端时光学系统的纵向球差曲线图。其参考波长为656.2700nm、587.5600nm、546.0700nm、486.1300nm和435.8300nm。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的球差数值较佳，说明本实施例中的光学系统的成像质量较好。

图2中（b）还示出了第一实施例的移动透镜组位于远焦端时光学系统的像散曲线图，图4中（b）还示出了第一实施例的移动透镜组位于近焦端时光学系统的像散曲线图。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位于远焦端时光学系统的畸变曲线图，图4中（c）还示出了第一实施例的移动透镜组位于远焦端时光学系统的畸变曲线图。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，在所提供的波长下，光学系统的畸变得到了很好的矫正。

由图2中（a）、图2中（b）、图2中（c）和图4中（a）、图4中（b）、图4中（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5至图8，第二实施例的结构与第一实施例的区别在于，第四透镜L4的像侧面S8于光轴处为凸面，其他参照即可。

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位于远焦端时光学系统的像差图，图8示出了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。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会聚焦点偏离；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；畸变曲线表示不同视场角对应的畸变大小值。由图6和图8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9至图12，第三实施例的结构与第一实施例的区别在于，第四透镜L4的像侧面S8于光轴处为凸面，其他参照即可。

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位于远焦端时光学系统的像差图，图12示出了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。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会聚焦点偏离；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；畸变曲线表示不同视场角对应的畸变大小值。由图10和图12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13至图16，第四实施例的结构与第一实施例的区别在于，第四透镜L4的像侧面S8于光轴处为凸面，其他参照即可。

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位于远焦端时光学系统的像差图，图16示出了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。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会聚焦点偏离；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；畸变曲线表示不同视场角对应的畸变大小值。由图14和图16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17至图20，第五实施例的结构与第一实施例的区别在于，第三透镜L3的物侧面S5于光轴处为凹面，第四透镜L4的像侧面S8于光轴处为凸面，其他参照即可。

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位于远焦端时光学系统的像差图，图20示出了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。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会聚焦点偏离；像散曲线图中的T表示成像面在子午方向的弯曲、S表示成像面在弧矢方向的弯曲；畸变曲线表示不同视场角对应的畸变大小值。由图18和图20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10中各项关系式的值。

表6

上述各实施例所提供的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。

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及感光芯片201，感光芯片201设置于光学系统的像侧，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，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 (10)

1.一种光学系统，其特征在于，共有五片具有屈折力的透镜，从物侧到像侧沿光轴方向依次为第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜和第五透镜；

其中，所述第一透镜至所述第三透镜为固定透镜组，所述第四透镜至所述第五透镜为移动透镜组，所述固定透镜组相对于所述光学系统的成像面固定，所述移动透镜组在所述固定透镜组和所述成像面之间沿所述光轴方向移动；

所述第一透镜具有正屈折力，物侧面于近光轴处为凸面；所述第二透镜具有负屈折力；所述第三透镜具有正屈折力；所述第四透镜具有负屈折力；所述第五透镜具有负屈折力；

所述光学系统满足关系式：

0.9<TTL/fmax<1.1；

34deg<FOV<50deg；

0.7＜TTL/ImgH<1.7；

其中，TTL为所述第一透镜物侧面至所述光学系统成像面于光轴上的距离，fmax为所述光学系统的最大有效焦距，FOV为所述光学系统的最大视场角，ImgH为所述光学系统最大视场角对应的全像高。

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：

0.2mm<(T34max-T34min)<0.7mm；

和/或，0.75<DLmax/TTL<0.9；

和/或，1<(|T23|+|T45|)/|T34max|<3；

其中，T34min为所述第三透镜像侧面至所述第四透镜物侧面于光轴上的最小距离，T34max为所述第三透镜像侧面至所述第四透镜物侧面于光轴上的最大距离，DLmax为所述第一透镜物侧面与所述第五透镜像侧面于光轴上的最大距离，T23为所述第二透镜像侧面至所述第三透镜物侧面于光轴上的距离，T45为所述第四透镜像侧面至所述第五透镜物侧面于光轴上的距离。

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＜SD52/fmax＜0.4；和/或，0.2<(|SAG51|+|SAG52|)/CT5<1；

其中，SD52为所述第五透镜像侧面的最大有效半口径， SAG51为所述第五透镜的物侧面和光轴的交点至所述第五透镜的物侧面的最大有效口径处于光轴上的距离，SAG52为所述第五透镜的像侧面和光轴的交点至所述第五透镜的像侧面的最大有效口径处于光轴上的距离，CT5为所述第五透镜于光轴上的厚度。

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<|f123/fmax|<0.7；和/或，0.4<|f45/fmax|<0.7；和/或，-1.4<f123/f45<-1；

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，f45为所述第四透镜和所述第五透镜的组合焦距。

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：

0.3<ET1/CT1<0.6；和/或，0.4<(|SAG11|+|SAG12|)/CT1<0.7；

其中，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，SAG11为所述第一透镜的物侧面与光轴的交点至所述第一透镜的物侧面的最大有效口径处在平行于光轴的方向上的距离，SAG12为所述第一透镜的像侧面和光轴的交点至所述第一透镜的像侧面的最大有效口径在平行于光轴的方向上的距离，CT1为所述第一透镜于光轴上的厚度。

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：

0.4<SD4/SD5<0.7；和/或，1<SD32/SD41<1.4；和/或，1.3<SD52/SD51<1.8；

其中，SD4为所述第四透镜的物侧面最大有效口径和像侧面最大有效口径中的较大值，SD5为所述第五透镜的物侧面最大有效口径和像侧面最大有效口径中的较大值；SD32为所述第三透镜的像侧面最大有效口径，SD41为所述第四透镜的物侧面最大有效口径，SD51为所述第五透镜物侧面的最大有效半口径，SD52为所述第五透镜的像侧面的最大有效半口径。

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：

-3<fmax/R32<-1；和/或，2<fmax/R22<3；和/或，-30<CT3/SAG31<-2；

其中，R32为所述第三透镜的像侧面的曲率半径，R22为所述第二透镜的像侧面的曲率半径，CT3为所述第三透镜于光轴上的厚度，SAG31为所述第三透镜的物侧面和光轴的交点至所述第三透镜的物侧面的最大有效口径处于光轴上的距离。

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：

1<CT3/CT2<3；和/或，3<CT1/CT2<5.5；和/或，0.2<CT5/∑CT<0.35；和/或，2<CT5/CT4<5；

其中，CT1为所述第一透镜于光轴上的厚度，CT2为所述第二透镜于光轴上的厚度，CT3为所述第三透镜于光轴上的厚度；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，∑CT为所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜、所述第四透镜和所述第五透镜于光轴上的厚度和。

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。