CN211786334U

CN211786334U - 光学系统、摄像模组及电子设备

Info

Publication number: CN211786334U
Application number: CN202020653919.1U
Authority: CN
Inventors: 蔡雄宇; 兰宾利; 周芮
Original assignee: Tianjin OFilm Opto Electronics Co Ltd
Current assignee: Tianjin OFilm Opto Electronics Co Ltd
Priority date: 2020-04-26
Filing date: 2020-04-26
Publication date: 2020-10-27
Anticipated expiration: 2030-04-26

Abstract

本实用新型涉及一种光学系统、摄像模组及电子设备。光学系统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轴处为凸面，像侧面于近轴处为凹面；具有负屈折力的第二透镜；具有正屈折力的第三透镜；第四透镜；第五透镜与第四透镜构成具有正屈折力的透镜组；具有负屈折力的第六透镜；且光学系统满足：‑1.1＜Sag S10/CT5＜‑0.5；Sag S10为第五透镜的像侧面的最大矢高，CT5为第五透镜于光轴上厚度。在光学系统满足上述透镜配置及关系式条件时，第五透镜的中心厚度与第五透镜的像侧面的弯曲程度能够得到合理匹配，使第五透镜能够对系统像差进行良好的校正，从而有利于提高光学系统的成像质量。

Description

光学系统、摄像模组及电子设备

技术领域

本实用新型涉及摄像领域，特别是涉及一种光学系统、摄像模组及电子设备。

背景技术

在摄像镜头应用至智能手机、平板电脑等电子设备以来，摄像镜头的性能也随着用户对高品质摄像需求的提高而发生翻天覆地的变化。其中摄像镜头的拍摄效果的不断改进也成为人们对科技进步所期待的重心之一。尤其随着具有摄像功能的电子设备在生活中的普及，成像质量的优良与否已然成为人们选择电子产品的关键因素之一。

实用新型内容

基于此，有必要针对如何提高成像质量的问题，提供一种光学系统、摄像模组及电子设备。

一种光学系统，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轴处为凸面，像侧面于近轴处为凹面；

具有负屈折力的第二透镜；

具有正屈折力的第三透镜；

具有屈折力的第四透镜；

具有屈折力的第五透镜，与所述第四透镜构成具有正屈折力的透镜组；

具有负屈折力的第六透镜；

且光学系统满足以下关系：

-1.1＜Sag S10/CT5＜-0.5；

其中，Sag S10为所述第五透镜的像侧面的最大矢高，CT5为所述第五透镜于光轴上厚度。

在所述光学系统满足上述透镜配置及关系式条件时，所述第五透镜的中心厚度与所述第五透镜的像侧面的弯曲程度能够得到合理匹配，使所述第五透镜能够对系统像差进行良好的校正，从而有利于提高所述光学系统的成像质量。当低于上述关系式的下限时，所述第五透镜的像侧面将变得过弯，不利于校正所述光学系统的像差，从而导致解像力的下降；而当高于上述关系式的上限时，所述第五透镜的中心厚度将变得过厚，不利于透镜注塑成型，且容易导致杂散光的产生，进而影响成像质量。

在其中一个实施例中，所述光学系统满足以下关系：

1.2＜f123/CT123＜5.5；

其中，f123为所述第一透镜、所述第二透镜及所述第三透镜的组合焦距，CT123为所述第一透镜、所述第二透镜及所述第三透镜于光轴上的厚度之和。满足上述关系时，所述第一透镜、所述第二透镜及所述第三透镜整体为所述光学系统提供正屈折力，从而能够收缩以大角度入射所述光学系统的光束，使大角度入射的光束最终能够经过后续的所述第四透镜、所述第五透镜及所述第六透镜，并会聚至系统的成像面。超过上述关系式的上限时，所述第一透镜、所述第二透镜及所述第三透镜所构成的透镜组的屈折力不足，进而导致系统总长的增加，不利于系统的小型化；而当低于上述关系式的下限时，所述第一透镜、所述第二透镜及所述第三透镜的中心厚度过大，同样不利于系统的小型化。

在其中一个实施例中，所述光学系统满足以下关系：

6＜f1/CT1＜16；

其中，f1为所述第一透镜的有效焦距，CT1为所述第一透镜于光轴上的厚度。所述第一透镜为所述光学系统提供正屈折力，且当满足上述关系时，所述第一透镜的焦距与中心厚度之间能够得到合理配置，这将有利于所述光学系统捕获大角度入射的光束，从而使所述光学系统具有广视角及低敏感度的特性，同时也有助于缩短所述光学系统的总长，以满足小型化设计。

在其中一个实施例中，所述光学系统满足以下关系：

-6＜f2/f＜-1；

其中，f2为所述第二透镜的有效焦距，f为所述光学系统的有效焦距。所述第二透镜为所述光学系统提供负屈折力，可对所述第一透镜的正屈折力进行修正，且当满足上述关系时，将有利于修正系统像散，降低系统敏感度，并提升良率。

在其中一个实施例中，所述光学系统满足以下关系：

0.5＜f3/f＜3.2；

其中，f3为所述第三透镜的有效焦距，f为所述光学系统的有效焦距。所述第三透镜为所述光学系统提供正屈折力，且当满足上述关系时，将有利于修正系统对所述第一透镜所产生的像差校正不足的问题；同时也能够使所述光学系统具有更强的摄远特性，即具有更大的景深范围。

在其中一个实施例中，所述第四透镜的像侧面与所述第五透镜的物侧面胶合，且所述光学系统满足以下关系：

2＜f45/(CT5-CT4)＜6；

其中，f45为所述第四透镜和所述第五透镜的组合焦距，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。所述第四透镜与所述第五透镜构成胶合透镜，且当满足上述关系时，所述第四透镜和所述第五透镜的中心厚度以及所述胶合透镜的焦距能够得到合理控制，这将有利于修正所述光学系统的像散，校正所述光学系统的高阶像差，从而能够提升系统解像力，以获得更好的成像品质；同时，通过满足上述关系的设计，可避免因透镜材料存在差异而导致在热胀冷缩的效应下，所述第四透镜与所述第五透镜因形变量不同而导致胶合处开裂的问题。

在其中一个实施例中，所述光学系统满足以下关系：

-4.2＜f6/CT6＜-1.2；

其中，f6为所述第六透镜的有效焦距，CT6为所述第六透镜于光轴上的厚度。所述第六透镜为所述光学系统提供负屈折力，且当满足上述关系时，所述第六透镜的焦距与所述第六透镜的中心厚度能够得到合理配置，以增大所述第六透镜与系统成像面之间的距离，从而有利于提供足够的后焦调焦距离；同时能够缩小主光线的入射角度，提高感光元件的感光性能。

在其中一个实施例中，所述光学系统满足以下关系：

0.1＜ExPD/f＜0.7；

其中，ExPD为所述光学系统的出瞳直径，f为所述光学系统的有效焦距。满足上述关系时，可使所述光学系统的像面的视野更明亮，使系统具有大光圈的效果以及更大的景深范围，即更宽的成像深度，从而有利于准确识别和判断由远及近的成像画面。当高于上述关系的上限时，将不利于所述光学系统的广角化设计及视野亮度的提升。

在其中一个实施例中，所述光学系统满足以下关系：

0.2mm＜TTL/tan FOV＜2.2mm；

其中，TTL为所述光学系统的系统总长，FOV为所述光学系统的最大视场角，TTL的单位为毫米，FOV的单位为度。满足上述关系时，将有利于所述光学系统实现小型化的设计，满足较大角度拍摄要求。

在其中一个实施例中，所述光学系统满足以下关系：

0.5＜Imgh/f＜2.2；

其中，Imgh为所述光学系统的最大视场角所对应的像高，f为所述光学系统的有效焦距。满足上述关系时，将有利于使所述光学系统实现小型化设计，且有利于保证高像素要求。

在其中一个实施例中，所述第二透镜的物侧面于近轴处为凸面，像侧面于近轴处为凹面；所述第三透镜的物侧面于近轴处为凸面，像侧面于近轴处为凸面或凹面；所述第四透镜的物侧面于近轴处均为凹面，像侧面于近轴处为凸面；所述第五透镜的物侧面于近轴处均为凹面，像侧面于近轴处为凸面；所述第六透镜的物侧面于近轴处为凸面或凹面，像侧面于近轴处为凹面。通过上述面形的凹凸搭配，有利于使透镜系统的结构更紧凑，有利于实现小型化设计。

在其中一个实施例中，所述第六透镜的物侧面和像侧面中的至少一个面存在反曲点。上述设计有利于透镜系统边缘视场的像素优化。

一种摄像模组，包括感光元件及上述任意一个实施例所述的光学系统，所述感光元件设置于所述光学系统的像侧。通过采用上述光学系统，将有利于提高所述摄像模组的成像质量，提高模组的摄像性能。

一种电子设备，包括固定件及上述的摄像模组，所述摄像模组设置于所述固定件。通过采用上述摄像模组，所述电子设备将拥有良好的摄像性能。

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为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为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为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为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为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为本申请一实施例提供的摄像模组的示意图；

图12为本申请一实施例提供的电子设备的示意图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的首选实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使本实用新型的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个原件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个原件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。相反，当元件被称作“直接在”另一原件“上”时，不存在中间元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

参考图1，在本申请的一些实施例中，光学系统10由物侧至像侧依次包括光阑STO、第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4、第五透镜L5及第六透镜L6，第一透镜L1至第六透镜L6分别只含有一个透镜。其中，第一透镜L1具有正屈折力，第二透镜L2具有负屈折力，第三透镜L3具有正屈折力，第四透镜L4具有正屈折力或负屈折力，第五透镜L5具有正屈折力或负屈折力，第六透镜L6具有负屈折力。光学系统10中各透镜与光阑STO同轴设置，即各透镜的光轴与光阑STO的中心均位于同一直线，该直线可称为光学系统10的光轴。光阑STO设于第一透镜L1的物侧，光阑STO前置的设计将有利于光学系统10实现小型化设计。当然，一些实施例中的光阑STO的位置也可以根据实际情况进行改变，例如在一些实施例中，光阑STO也可设于光学系统10中任意两个相邻透镜之间。

第一透镜L1包括物侧面S1和像侧面S2，第二透镜L2包括物侧面S3和像侧面S4，第三透镜L3包括物侧面S5和像侧面S6，第四透镜L4包括物侧面S7和像侧面S8，第五透镜L5包括物侧面S9及像侧面S10，第六透镜L6包括物侧面S11和像侧面S12。另外，光学系统10还有一虚拟的成像面S13，成像面S13位于第六透镜L6的像侧。一般地，光学系统10的成像面S13与感光元件的感光表面重合，为方便理解，可将感光元件的感光表面视为光学系统10的成像面S13。

另外，在光学系统10中，第一透镜L1的物侧面S1于近轴处为凸面，像侧面S2于近轴处为凹面，且光学系统10满足关系：

-1.1＜Sag S10/CT5＜-0.5；其中，Sag S10为第五透镜L5的像侧面S10的最大矢高，CT5为第五透镜L5于光轴上厚度。具体地，Sag S10为第五透镜L5的像侧面S10的中心(该面与光轴的交点)至该面的最大有效半径处于平行光轴方向上的距离。当Sag S10为负值时，在平行于系统光轴的方向上，该面的中心相较最大有效半径处更靠近系统的像侧；当Sag S10为正值时，在平行于系统光轴的方向上，该面的中心相较最大有效半径处更靠近系统的物侧。具体地，一些实施例中的Sag S10/CT5可以为-1.04、-1.02、-1、-0.95、-0.9、-0.85或-0.82。在光学系统10满足上述实施例的透镜配置及关系式条件时，第五透镜L5的中心厚度与第五透镜L5的像侧面S10的弯曲程度能够得到合理匹配，使第五透镜L5能够对系统像差进行良好的校正，从而有利于提高光学系统10的成像质量。当低于上述关系式的下限时，第五透镜L5的像侧面S10将变得过弯，不利于校正光学系统10的像差，从而导致解像力的下降；而当高于上述关系式的上限时，第五透镜L5的中心厚度将变得过厚，不利于透镜注塑成型，且容易导致杂散光的产生，进而影响成像质量。

特别地，在一些实施例中，第二透镜L2的物侧面S3于近轴处为凸面，像侧面S4于近轴处为凹面；第三透镜L3的物侧面S5于近轴处为凸面，像侧面S6于近轴处为凸面或凹面；第四透镜L4的物侧面S7于近轴处均为凹面，像侧面S8于近轴处为凸面；第五透镜L5的物侧面S9于近轴处均为凹面，像侧面S10于近轴处为凸面；第六透镜L6的物侧面S11于近轴处为凸面或凹面，像侧面S12于近轴处为凹面。通过上述面形的凹凸搭配，有利于使透镜系统的结构更紧凑，有利于实现小型化设计。

另外，在上述实施例中，第四透镜L4的像侧面S8与第五透镜L5的物侧面S9胶合，从而使第四透镜L4与第五透镜L5构成胶合透镜。第四透镜L4与第五透镜L5所构成的胶合透镜整体为光学系统10提供正屈折力，从而有利于修正像差，且有利于系统实现小型化设计，使系统能够在缩小体积和提高解像力之间取得平衡。另外，还能够降低第四透镜L4和第五透镜L5在组装过程中整体产生倾斜偏心的风险。

在上述实施例中，光学系统10中各透镜的物侧面和像侧面均为非球面，非球面设计能够使透镜的物侧面及/或像侧面拥有更灵活的设计，使透镜在较小、较薄的情况下便能良好地解决成像不清，视界歪曲、视野狭小等不良现象，这样无需设置过多的透镜便能使系统拥有良好的成像品质，且有助于缩短光学系统10的长度。在一些实施例中，光学系统10中各透镜的物侧面和像侧面均为球面，球面透镜的制作工艺简单，生产成本较低。在另一些实施例中，光学系统10中部分透镜的物侧面为非球面，其他透镜的物侧面为球面，而部分透镜的像侧面为非球面，其他透镜的像侧面为非球面。一些实施例中具体的球面及非球面的配置根据实际设计需求而定，此处不加以赘述。通过球面与非球面的配合也可有效消除系统的像差，使光学系统10具有良好的成像品质，且同时提高透镜设计及组装的灵活性，使系统在高像质与低成本之间取得平衡。需注意的是，实施例中的球面和非球面的具体形状并不限于附图中示出的球面和非球面的形状，附图主要为示例参考而非严格按比例绘制。

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与表面顶点相切的平面的距离，r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。

在上述实施例中，第六透镜L6的物侧面S11和像侧面S12均存在反曲点。而在一些实施例中，第六透镜L6的物侧面S11存在反曲点，而像侧面S12不存在反曲点。在另一些实施例中，第六透镜L6的物侧面S11不存在反曲点，而像侧面S12存在反曲点。通过在第六透镜L6上设置反曲点，从而有利于对系统的边缘视场的像素进行优化，提高成像质量。

在上述实施例中，光学系统10中各透镜的材质均为塑料。在另一些实施例中，光学系统10中各透镜的材质均为玻璃。塑料材质的透镜能够减少光学系统10的重量并降低制备成本，而玻璃材质的透镜能够耐受较高的温度且具有优良的光学效果。在另一些实施例中，第一透镜L1的材质为玻璃，而第二透镜L2至第六透镜L6的材质均为塑料，此时，由于光学系统10中位于物方的透镜的材质为玻璃，因此这些位于物方的玻璃透镜对极端环境具有很好耐受效果，不易受物方环境的影响而出现老化等情况，从而当光学系统10处于暴晒高温等极端环境下时，这种结构能够较好地平衡系统的光学性能与成本。当然，光学系统10中透镜材质配置关系并不限于上述实施例，任意一个透镜的材质可以为塑料，也可以为玻璃，具体配置关系根据实际设计需求而定，此处不加以赘述。

在一些实施例中，光学系统10包括滤光片L7，滤光片L7设置于第六透镜L6的像侧，并与光学系统10中的各透镜相对固定设置。滤光片L7为用于滤除红外光的红外截止滤光片，防止红外光到达系统的成像面S13，从而防止红外光干扰正常成像。滤光片L7可与各透镜一同装配以作为光学系统10中的一部分。例如，在一些实施例中，光学系统10中的各透镜安装于镜筒内，滤光片L7安装于镜筒的像端。在另一些实施例中，滤光片L7并不属于光学系统10的元件，此时滤光片L7可以在光学系统10与感光元件装配成摄像模组时，一并安装至光学系统10与感光元件之间。在一些实施例中，滤光片L7也可设置在第一透镜L1的物侧。另外，在一些实施例中也可不设置滤光片L7，而是通过在第一透镜L1至第六透镜L6中的其中一个透镜的物侧面或像侧面上设置红外滤光膜，以实现滤除红外光的作用。

在一些实施例中，第一透镜L1也可以包含两个或多个透镜，其中最靠近物侧的透镜的物侧面为第一透镜L1的物侧面S1，最靠近像侧的透镜的像侧面为第一透镜L1的像侧面S2。相应地，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及第六透镜L6中的任意一个并不限于只包含一个透镜的情况。

在一些实施例中，光学系统10还满足以下至少一个关系，且当满足以下任一关系式条件时，光学系统10均能拥有相应关系式所对应的效果：

1.2＜f123/CT123＜5.5；其中，f123为第一透镜L1、第二透镜L2及第三透镜L3的组合焦距，CT123为第一透镜L1、第二透镜L2及第三透镜L3于光轴上的厚度之和。具体地，一些实施例中的f123/CT123可以为2.96、3、3.1、3.2、3.5、3.6、4、4.4、4.5、4.55或4.58。满足上述关系时，第一透镜L1、第二透镜L2及第三透镜L3整体为光学系统10提供正屈折力，从而能够收缩以大角度入射光学系统10的光束，使大角度入射的光束最终能够经过后续的第四透镜L4、第五透镜L5及第六透镜L6，并会聚至系统的成像面。超过上述关系式的上限时，第一透镜L1、第二透镜L2及第三透镜L3所构成的透镜组的屈折力不足，进而导致系统总长的增加，不利于系统的小型化；而当低于上述关系式的下限时，第一透镜L1、第二透镜L2及第三透镜L3的中心厚度过大，同样不利于系统的小型化。

6＜f1/CT1＜16；其中，f1为第一透镜L1的有效焦距，CT1为第一透镜L1于光轴上的厚度。具体地，一些实施例中的f1/CT1可以为8.3、8.4、8.8、9、9.5、9.6、10、11、12、13、13.5、14或14.3。第一透镜L1为光学系统10提供正屈折力，且当满足上述关系时，第一透镜L1的焦距与中心厚度之间能够得到合理配置，这将有利于光学系统10捕获大角度入射的光束，从而使光学系统10具有广视角及低敏感度的特性，同时也有助于缩短光学系统10的总长，以满足小型化设计。

-6＜f2/f＜-1；其中，f2为第二透镜L2的有效焦距，f为光学系统10的有效焦距。具体地，一些实施例中的f2/f可以为-5、-4.9、-4.8、-4.5、-4、-3.8、-3.5、-3、-2.9或-2.8。第二透镜L2为光学系统10提供负屈折力，可对第一透镜L1的正屈折力进行修正，且当满足上述关系时，将有利于修正系统像散，降低系统敏感度，并提升良率。

0.5＜f3/f＜3.2；其中，f3为第三透镜L3的有效焦距，f为光学系统10的有效焦距。具体地，一些实施例中的f3/f可以为1.7、1.8、2、2.1、2.3、2.5、2.7或2.8。第三透镜L3为光学系统10提供正屈折力，且当满足上述关系时，将有利于修正系统对第一透镜L1所产生的像差校正不足的问题；同时也能够使光学系统10具有更强的摄远特性，即具有更大的景深范围。

第四透镜L4的像侧面S8与第五透镜L5的物侧面S9胶合，且光学系统10满足以下关系：2＜f45/(CT5-CT4)＜6；其中，f45为第四透镜L4和第五透镜L5的组合焦距，CT4为第四透镜L4于光轴上的厚度，CT5为第五透镜L5于光轴上的厚度。具体地，一些实施例中的f45/(CT5-CT4)可以为4、4.1、4.2、4.5、5、5.3、5.4、5.5、5.7或5.8。第四透镜L4与第五透镜L5构成胶合透镜，且当满足上述关系时，第四透镜L4和第五透镜L5的中心厚度以及胶合透镜的焦距能够得到合理控制，这将有利于修正光学系统10的像散，校正光学系统10的高阶像差，从而能够提升系统解像力，以获得更好的成像品质；同时，通过满足上述关系的设计，可避免因透镜材料存在差异而导致在热胀冷缩的效应下，第四透镜L4与第五透镜L5因形变量不同而导致胶合处开裂的问题。

-4.2＜f6/CT6＜-1.2；其中，f6为第六透镜L6的有效焦距，CT6为第六透镜L6于光轴上的厚度。具体地，一些实施例中的f6/CT6可以为-3.9、-3.8、-3.5、-3.1、-3、-2.9或-2.8。第六透镜L6为光学系统10提供负屈折力，且当满足上述关系时，第六透镜L6的焦距与第六透镜L6的中心厚度能够得到合理配置，以增大第六透镜L6与系统成像面之间的距离，从而有利于提供足够的后焦调焦距离；同时能够缩小主光线的入射角度，提高感光元件的感光性能。

0.1＜ExPD/f＜0.7；其中，ExPD为光学系统10的出瞳直径，f为光学系统10的有效焦距。具体地，一些实施例中的ExPD/f可以为0.38、0.4、0.41、0.42、0.47、0.48、0.5、0.52或0.54。满足上述关系时，可使光学系统10的像面的视野更明亮，使系统具有大光圈的效果以及更大的景深范围，即更宽的成像深度，从而有利于准确识别和判断由远及近的成像画面。当高于上述关系的上限时，将不利于光学系统10的广角化设计及视野亮度的提升。

0.2mm＜TTL/tan FOV＜2.2mm；其中，TTL为光学系统10的系统总长，即第一透镜L1的物侧面S1至系统的成像面S13于光轴上的距离，FOV为光学系统10的最大视场角，TTL的单位为毫米，FOV的单位为度。具体地，一些实施例中的TTL/tan FOV可以为0.38、0.4、0.45、0.5、0.55、0.7、0.72、1、1.4、1.6、1.8或1.9。满足上述关系时，将有利于光学系统10实现小型化的设计，且满足大角度拍摄需求。

0.5＜Imgh/f＜2.2；其中，Imgh为光学系统10的最大视场角所对应的像高，f为光学系统10的有效焦距。具体地，一些实施例中的Imgh/f可以为1.55、1.6、1.65、1.7、1.75、1.8或1.85。满足上述关系时，将有利于使光学系统10实现小型化设计，且有利于保证系统的高像素要求。

接下来以更为具体详细的实施例来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以及具有负屈折力的第六透镜L6。图2包括第一实施例中光学系统10的纵向球差图、像散图和畸变图。以下各实施例(第一实施例至第五实施例)的系统的参考波长均为555nm。

第一透镜L1的物侧面S1于近轴处为凸面，像侧面S2于近轴处为凹面；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于近轴处为凸面，像侧面S4于近轴处为凹面；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于近轴处为凸面，像侧面S6于近轴处为凸面；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于近轴处为凹面，像侧面S8于近轴处为凸面；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于近轴处为凹面，像侧面S10于近轴处为凸面；物侧面S9于圆周处为凹面，像侧面S10于圆周处为凸面。

第六透镜L6的物侧面S11于近轴处为凹面，像侧面S12于近轴处为凹面；物侧面S11于圆周处为凸面，像侧面S12于圆周处为凸面。

上述面型设计有利于使透镜系统结构更紧凑，实现小型化特征。

需要注意的是，在本申请中，当描述透镜的一个表面于近轴处(该面的中心区域)为凸面时，可理解为该透镜的该表面于光轴附近的区域为凸面。当描述透镜的一个表面于圆周处为凹面时，可理解为该表面在靠近最大有效半径处的区域为凹面。举例而言，当该表面于近轴处为凸面，且于圆周处也为凸面时，该表面由中心(光轴)至边缘方向的形状可以为纯粹的凸面，或者是先由中心的凸面形状过渡到凹面形状，随后在靠近最大有效半径处时变为凸面。此处仅为说明光轴处与圆周处的关系而做出的示例，表面的多种形状结构(凹凸关系)并未完全体现，但一些实施例中的其他情况可根据以上示例推出，此处不加以赘述。

第四透镜L4的像侧面S8与第五透镜L5的物侧面S9胶合，从而使第四透镜L4与第五透镜L5构成胶合透镜，且该胶合透镜为光学系统10提供正屈折力。

以上，在保证系统的高解析性能的前提下，通过将光学系统10的光阑STO设置于第一透镜L1的物侧，同时使第四透镜L4与第五透镜L5构成胶合透镜，从而能够促使系统实现小型化，且能够降低第四透镜L4和第五透镜L5在组装过程中整体产生倾斜偏心的风险，并降低系统的敏感度，降低透镜的加工成本。

光学系统10中各透镜的物侧面和像侧面均为非球面。非球面设计能够使透镜在较小、较薄的情况下便能良好地解决成像不清，视界歪曲、视野狭小等不良现象，对系统边缘视场的像素优化，且有助于缩短光学系统10的长度。另外，光学系统10中各透镜的材质均为塑料。

在第一实施例中，光学系统10满足以下各关系：

Sag S10/CT5＝-0.82；其中，Sag S10为第五透镜L5的像侧面S10的最大矢高，CT5为第五透镜L5于光轴上厚度。具体地，Sag S10为第五透镜L5的像侧面S10的中心(该面与光轴的交点)至该面的最大有效半径处于平行光轴方向上的距离。当Sag S10为负值时，在平行于系统光轴的方向上，该面的中心相较最大有效半径处更靠近系统的像侧；当Sag S10为正值时，在平行于系统光轴的方向上，该面的中心相较最大有效半径处更靠近系统的物侧。在光学系统10满足上述实施例的透镜配置及关系式条件时，第五透镜L5的中心厚度与第五透镜L5的像侧面S10的弯曲程度能够得到合理匹配，使第五透镜L5能够对系统像差进行良好的校正，从而有利于提高光学系统10的成像质量。

f123/CT123＝2.958；其中，f123为第一透镜L1、第二透镜L2及第三透镜L3的组合焦距，CT123为第一透镜L1、第二透镜L2及第三透镜L3于光轴上的厚度之和。满足上述关系时，第一透镜L1、第二透镜L2及第三透镜L3整体为光学系统10提供正屈折力，从而能够收缩以大角度入射光学系统10的光束，使大角度入射的光束最终能够经过后续的第四透镜L4、第五透镜L5及第六透镜L6，并会聚至系统的成像面。

f1/CT1＝11.32；其中，f1为第一透镜L1的有效焦距，CT1为第一透镜L1于光轴上的厚度。第一透镜L1为光学系统10提供正屈折力，且当满足上述关系时，第一透镜L1的焦距与中心厚度之间能够得到合理配置，这将有利于光学系统10捕获大角度入射的光束，从而使光学系统10具有广视角及低敏感度的特性，同时也有助于缩短光学系统10的总长，以满足小型化设计。

f2/f＝-5；其中，f2为第二透镜L2的有效焦距，f为光学系统10的有效焦距。第二透镜L2为光学系统10提供负屈折力，可对第一透镜L1的正屈折力进行修正，且当满足上述关系时，将有利于修正系统像散，降低系统敏感度，并提升良率。

f3/f＝1.681；其中，f3为第三透镜L3的有效焦距，f为光学系统10的有效焦距。第三透镜L3为光学系统10提供正屈折力，且当满足上述关系时，将有利于修正系统对第一透镜L1所产生的像差校正不足的问题；同时也能够使光学系统10具有更强的摄远特性，即具有更大的景深范围。

第四透镜L4的像侧面S8与第五透镜L5的物侧面S9胶合，且光学系统10满足以下关系：f45/(CT5-CT4)＝5.84；其中，f45为第四透镜L4和第五透镜L5的组合焦距，CT4为第四透镜L4于光轴上的厚度，CT5为第五透镜L5于光轴上的厚度。第四透镜L4与第五透镜L5构成胶合透镜，且当满足上述关系时，第四透镜L4和第五透镜L5的中心厚度以及胶合透镜的焦距能够得到合理控制，这将有利于修正光学系统10的像散，校正光学系统10的高阶像差，从而能够提升系统解像力，以获得更好的成像品质；同时，通过满足上述关系的设计，可避免因透镜材料存在差异而导致在热胀冷缩的效应下，第四透镜L4与第五透镜L5因形变量不同而导致胶合处开裂的问题。

f6/CT6＝-3.99；其中，f6为第六透镜L6的有效焦距，CT6为第六透镜L6于光轴上的厚度。第六透镜L6为光学系统10提供负屈折力，且当满足上述关系时，第六透镜L6的焦距与第六透镜L6的中心厚度能够得到合理配置，以增大第六透镜L6与系统成像面之间的距离，从而有利于提供足够的后焦调焦距离；同时能够缩小主光线的入射角度，提高感光元件的感光性能。

ExPD/f＝0.406；其中，ExPD为光学系统10的出瞳直径，f为光学系统10的有效焦距。满足上述关系时，可使光学系统10的像面的视野更明亮，使系统具有大光圈的效果以及更大的景深范围，即更宽的成像深度，从而有利于准确识别和判断由远及近的成像画面。

TTL/tan FOV＝0.518mm；其中，TTL为光学系统10的系统总长，FOV为光学系统10的最大视场角，TTL的单位为毫米，FOV的单位为度。满足上述关系时，将有利于光学系统10实现小型化的设计，且满足大角度拍摄需求。

Imgh/f＝1.528；其中，Imgh为光学系统10的最大视场角所对应的像高，f为光学系统10的有效焦距。满足上述关系时，将有利于使光学系统10实现小型化设计，且有利于保证系统的高像素要求。

另外，光学系统10的各透镜参数由表1和表2给出。表2为表1中各透镜的相应表面的非球面系数，其中K为圆锥系数，Ai为非球面面型公式中与第i项高次项相对应的系数。由物侧至像侧的各元件依次按照表1从上至下的各元件的顺序排列，像面(成像面S13)可理解为后期与感光元件装配时的感光元件的感光表面。面序号2和3分别对应第一透镜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。表1中的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。透镜于“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后一光学元件的物侧面于光轴上的距离。光阑ST0于“厚度”参数列中的数值为光阑ST0至后一透镜的物侧面顶点(顶点指透镜与光轴的交点)于光轴上的距离，我们默认由物侧至像侧的方向为光轴的正方向，当该值为负时，表明光阑ST0设置于透镜的物侧面顶点的右侧(即该物侧面的顶点穿过光阑STO)，当光阑STO的“厚度”参数为正值时，光阑ST0在透镜的物侧面顶点的左侧。本申请实施例中的各透镜的光轴处于同一直线上，该直线作为光学系统10的光轴。另外，各实施例的关系式计算和透镜结构以参数表格中的数据(如表1、表2、表3、表4等)为准。

在第一实施例中，光学系统10的有效焦距f＝3.71mm，光圈数FNO＝1.95，光学系统10的最大视场角(即对角线方向最大视角)FOV＝84°，系统总长TTL＝4.927mm，系统总长TTL为以下面序号1至面序号15中的“厚度”参数的数值之和。

表1

表2

第二实施例

参考图3，在第二实施例中，光学系统10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以及具有负屈折力的第六透镜L6。图4包括第二实施例中光学系统10的纵向球差图、像散图和畸变图。

第三透镜L3的物侧面S5于近轴处为凸面，像侧面S6于近轴处为凹面；物侧面S5于圆周处为凸面，像侧面S6于圆周处为凸面。

第六透镜L6的物侧面S11于近轴处为凸面，像侧面S12于近轴处为凹面；物侧面S11于圆周处为凸面，像侧面S12于圆周处为凸面。

另外，第二实施例中光学系统10的各透镜参数由表3和表4给出，其中各结构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

2

3

4

5

6

7

K

2.82E+00

8.78E+00

2.98E+01

-2.44E+00

-3.17E+01

-1.45E+01

A4

-5.56E-02

-4.32E-02

-3.88E-02

-5.32E-02

-4.65E-02

-1.75E-02

A6

-2.05E-02

-3.61E-03

3.79E-03

-2.37E-02

-1.08E-02

-2.10E-02

A8

-9.02E-02

-3.58E-02

-4.72E-02

-6.14E-03

-4.92E-03

2.04E-02

A10

4.16E-01

-2.15E-02

-5.92E-03

-7.83E-03

9.43E-03

3.59E-03

A12

-9.51E-01

5.76E-02

1.84E-02

-5.13E-03

1.11E-02

-3.47E-03

A14

9.19E-01

-4.36E-02

-4.94E-03

2.72E-02

5.20E-03

1.92E-04

A16

-3.43E-01

1.24E-02

3.39E-03

-1.11E-02

-5.56E-03

-3.74E-05

A18

0.00E+00

A20

0.00E+00

面序号

8

9

10

11

12

13

K

1.48E+00

2.05E-01

-1.12E+00

-7.69E-02

-4.03E+00

A4

-4.80E-02

-6.55E-03

-2.44E-02

-2.29E-01

-9.30E-02

A6

-1.00E-01

-5.96E-02

3.68E-02

1.71E-01

4.85E-02

A8

1.95E-01

3.22E-02

-2.52E-02

-7.29E-02

-1.54E-02

A10

-2.24E-01

-6.59E-03

1.22E-02

1.80E-02

3.05E-03

A12

8.21E-02

6.55E-03

-4.51E-03

-2.47E-03

-3.70E-04

A14

2.80E-02

-3.89E-03

8.28E-04

1.75E-04

2.53E-05

A16

-2.22E-02

6.21E-04

-2.99E-05

-4.97E-06

-7.42E-07

A18

0.00E+00

A20

0.00E+00

该实施例中的光学系统10满足以下关系：

f123/CT123	3.591	f6/CT6	-3.16
				f1/CT1	9.54	Sag S10/CT5	-0.96
f2/f	-3.85	ExPD/f	0.378
				f3/f	2.867	TTL/tan FOV	1.926
f45/(CT5-CT4)	4.568	Imgh/f	1.789

第三实施例

参考图5，在第三实施例中，光学系统10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以及具有负屈折力的第六透镜L6。图6包括第三实施例中光学系统10的纵向球差图、像散图和畸变图。

第一透镜L1的物侧面S1于近轴处为凸面，像侧面S2于近轴处为凹面；物侧面S1于圆周处为凸面，像侧面S2于圆周处为凹面。

第三透镜L3的物侧面S5于近轴处为凸面，像侧面S6于近轴处为凹面；物侧面S5于圆周处为凹面，像侧面S6于圆周处为凸面。

另外，第三实施例中光学系统10的各透镜参数由表5和表6给出，其中各结构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

该实施例中的光学系统10满足以下关系：

f123/CT123	4.592	f6/CT6	-3.57
				f1/CT1	13.9	Sag S10/CT5	-1.04
f2/f	-4.16	ExPD/f	0.479
				f3/f	2.313	TTL/tan FOV	0.704
f45/(CT5-CT4)	5.342	Imgh/f	1.868

第四实施例

参考图7，在第四实施例中，光学系统10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、具有正屈折力的第四透镜L4、具有正屈折力的第五透镜L5以及具有负屈折力的第六透镜L6。图8包括第四实施例中光学系统10的纵向球差图、像散图和畸变图。

第三透镜L3的物侧面S5于近轴处为凸面，像侧面S6于近轴处为凸面；物侧面S5于圆周处为凹面，像侧面S6于圆周处为凸面。

另外，第四实施例中光学系统10的各透镜参数由表7和表8给出，其中各结构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

面序号

2

3

4

5

6

7

K

3.15E+00

4.64E+00

-2.35E+01

-6.50E+01

-2.33E+01

7.37E+00

A4

-4.12E-02

-2.78E-02

-7.69E-02

-7.35E-02

-6.21E-02

-1.92E-02

A6

-2.63E-02

-6.99E-03

3.31E-02

-2.87E-03

-2.76E-02

-5.02E-02

A8

-1.18E-01

-2.86E-02

-4.12E-02

3.36E-04

-1.55E-02

-4.51E-03

A10

4.47E-01

-3.02E-02

-1.44E-02

-1.10E-02

4.76E-03

3.00E-03

A12

-9.44E-01

4.61E-02

8.47E-03

-1.08E-02

1.18E-02

7.71E-04

A14

8.95E-01

-4.64E-02

-9.93E-03

2.24E-02

8.38E-03

1.91E-03

A16

-3.46E-01

1.60E-02

4.73E-03

-1.12E-02

-5.68E-03

1.11E-03

A18

0.00E+00

A20

0.00E+00

面序号

8

9

10

11

12

13

K

-1.11E+01

-5.62E+01

-2.38E+00

2.34E+00

-4.88E+00

A4

-1.40E-01

-2.33E-02

-5.78E-02

-3.29E-02

-4.12E-02

A6

-8.96E-02

-7.48E-02

2.82E-02

1.02E-02

1.67E-02

A8

2.24E-01

4.26E-02

-2.18E-02

-2.77E-03

-4.79E-03

A10

-2.19E-01

-2.85E-03

1.34E-02

4.21E-04

8.81E-04

A12

7.18E-02

5.14E-03

-4.30E-03

-3.15E-05

-1.01E-04

A14

2.22E-02

-5.37E-03

8.10E-04

1.11E-06

6.44E-06

A16

-1.55E-02

1.18E-03

-6.69E-05

-1.49E-08

-1.74E-07

A18

0.00E+00

A20

0.00E+00

该实施例中的光学系统10满足以下关系：

f123/CT123	3.914	f6/CT6	-3.16
				f1/CT1	14.48	Sag S10/CT5	-0.99
f2/f	-4.66	ExPD/f	0.54
				f3/f	1.665	TTL/tan FOV	0.519
f45/(CT5-CT4)	3.927	Imgh/f	1.833

第五实施例

参考图9，在第五实施例中，光学系统10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、具有正屈折力的第四透镜L4、具有正屈折力的第五透镜L5以及具有负屈折力的第六透镜L6。图10包括第五实施例中光学系统10的纵向球差图、像散图和畸变图。

另外，第五实施例中光学系统10的各透镜参数由表9和表10给出，其中各结构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

该实施例中的光学系统10满足以下关系：

f123/CT123	3.524	f6/CT6	-2.76
				f1/CT1	8.23	Sag S10/CT5	-0.92
f2/f	-2.77	ExPD/f	0.416
				f3/f	2.024	TTL/tan FOV	0.374
f45/(CT5-CT4)	4.146	Imgh/f	1.868

参考图11，本申请的一些实施例还提供了一种摄像模组20，光学系统10与感光元件210组装以形成摄像模组20，感光元件210设置于第六透镜L6的像侧，即设置于光学系统10的像侧。一般地，感光元件210的感光表面与光学系统10的成像面S13重叠，或也可以将感光表面理解为成像面S13。感光元件210可以为CCD(Charge Coupled Device，电荷耦合器件)或CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor，互补金属氧化物半导体)。通过采用上述光学系统10，将有利于提高摄像模组20的成像质量，提高模组的摄像性能。

在一些实施例中，第六透镜L6与系统的成像面S13之间还设置有滤光片L7，滤光片L7用于滤除红外光。滤光片L7可以属于光学系统10中的一部分，或者也可以在光学系统10与感光元件210装配时一同安装至光学系统10与感光元件210之间。

在一些实施例中，感光元件210与光学系统10中的各透镜的距离相对固定，此时，摄像模组20为定焦模组。在另一些实施例中，可通过设置音圈马达等驱动机构以使感光元件210能够相对光学系统10中的各透镜相对移动，从而实现对焦效果。具体地，在装配上述各透镜的镜筒上设置有与驱动芯片电性连接的线圈，同时在摄像模组20中设置有磁石，通过通电后的线圈与磁石之间的磁力作用以驱动镜筒相对感光元件210运动，从而实现对焦效果。在另一些实施例中，也可通过设置类似的驱动机构以驱动光学系统10中的部分透镜移动，从而实现光学变焦效果。

参考图12，本申请的一些实施例还提供了一种电子设备30，摄像模组20应用于电子设备30以使电子设备30具备摄像功能。具体地，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可以是电路板、中框等部件。电子设备30可以是但不限于智能手机、智能手表、电子书阅读器、车载摄像设备(如行车记录仪)、监控设备、医疗设备(如内窥镜)、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(PersonalDigital Assistant，个人数字助理)、无人机等。具体地，在一个实施例中，电子设备30为智能手机，智能手机包括中框和电路板，电路板设置于中框，摄像模组20安装于智能手机的中框，且其中的感光元件210与电路板电性连接。摄像模组20可作为智能手机的前置摄像模组或者后置摄像模组。通过采用本申请实施例所提供的摄像模组20，电子设备30将拥有良好的摄像性能。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

1.一种光学系统，其特征在于，由物侧至像侧依次包括：

具有负屈折力的第二透镜；

具有正屈折力的第三透镜；

具有屈折力的第四透镜；

具有负屈折力的第六透镜；

且光学系统满足以下关系：

-1.1＜Sag S10/CT5＜-0.5；

2.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，满足以下关系：

1.2＜f123/CT123＜5.5；

其中，f123为所述第一透镜、所述第二透镜及所述第三透镜的组合焦距，CT123为所述第一透镜、所述第二透镜及所述第三透镜于光轴上的厚度之和。

3.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，满足以下关系：

6＜f1/CT1＜16；

其中，f1为所述第一透镜的有效焦距，CT1为所述第一透镜于光轴上的厚度。

4.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，满足以下关系：

-6＜f2/f＜-1；

其中，f2为所述第二透镜的有效焦距，f为所述光学系统的有效焦距。

5.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，满足以下关系：

0.5＜f3/f＜3.2；

其中，f3为所述第三透镜的有效焦距，f为所述光学系统的有效焦距。

6.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述第四透镜的像侧面与所述第五透镜的物侧面胶合，且所述光学系统满足以下关系：

2＜f45/(CT5-CT4)＜6；

其中，f45为所述第四透镜和所述第五透镜的组合焦距，CT4为所述第四透镜于光轴上的厚度。

7.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，满足以下关系：

-4.2＜f6/CT6＜-1.2；

其中，f6为所述第六透镜的有效焦距，CT6为所述第六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，满足以下关系：

0.1＜ExPD/f＜0.7；

其中，ExPD为所述光学系统的出瞳直径，f为所述光学系统的有效焦距。

9.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，满足以下关系：

0.2mm＜TTL/tan FOV＜2.2mm；

其中，TTL为所述光学系统的系统总长，FOV为所述光学系统的最大视场角。

10.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，满足以下关系：

0.5＜Imgh/f＜2.2；

其中，Imgh为所述光学系统的最大视场角所对应的像高，f为所述光学系统的有效焦距。

11.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述第二透镜的物侧面于近轴处为凸面，像侧面于近轴处为凹面；所述第三透镜的物侧面于近轴处为凸面，像侧面于近轴处为凸面或凹面；所述第四透镜的物侧面于近轴处均为凹面，像侧面于近轴处为凸面；所述第五透镜的物侧面于近轴处均为凹面，像侧面于近轴处为凸面；所述第六透镜的物侧面于近轴处为凸面或凹面，像侧面于近轴处为凹面。

12.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述第六透镜的物侧面和像侧面中的至少一个面存在反曲点。

13.一种摄像模组，其特征在于，包括感光元件及权利要求1至12任意一项所述的光学系统，所述感光元件设置于所述光学系统的像侧。

14.一种电子设备，其特征在于，包括固定件及权利要求13所述的摄像模组，所述摄像模组设置于所述固定件。