CN212623292U - 光学系统、摄像头模组及电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种光学系统、摄像头模组及电子设备，该光学系统沿着光轴从其物侧至像侧依次包括：第一透镜、第二透镜、第三透镜以及第四透镜。其中，第一透镜具有正屈折力，第二透镜与第三透镜胶合，且第二透镜与第三透镜的组合焦距为光学系统提供正屈折力；第四透镜具有负屈折力。其中，第二透镜以及第三透镜的组合焦距为f23，光学系统的有效焦距为f，f23和f满足条件式：1.0<f/f23<3.0。通过第一透镜、第二透镜、第三透镜以及第四透镜的各镜面形状的设计以及各镜片之间的相互合理配置能够提高该光学系统的成像质量的同时达到该光学系统小型化的优点。

Description

光学系统、摄像头模组及电子设备

技术领域

本申请涉及光学成像技术领域，尤其涉及一种光学系统、摄像头模组及电子设备。

背景技术

现在的电子产品越做越轻薄，例如手机，消费者对手机除了外观设计(例如屏占比)有要求外，对手机的摄像头所拍摄的图片的质量要求也很高。

为提升手机的摄像头的图像拍摄质量，通常通过增加镜片数量以使光学成像系统达到高像素的成像效果，而增加镜片数量导致手机的摄像头的成像系统的总长过长而不利于手机的摄像头的小型化，与手机轻薄化的设计理念相冲突。因此，如何提高手机的摄像头的成像质量的同时实现手机的摄像头的小型化已成为亟待解决的问题。

实用新型内容

本申请提供一种光学系统、摄像头模组及电子设备，能够提高成像质量同时实现小型化的特点。

根据本申请的第一个方面，提供了一种成像用光学系统；该光学系统沿着光轴从物侧到像侧依次包括：

第一透镜，具有正屈折力；

第二透镜，具有屈折力；

第三透镜，与第二透镜胶合，第二透镜与第三透镜的组合焦距为光学系统提供正屈折力；

第四透镜，具有负屈折力；

其中，第二透镜以及第三透镜的组合焦距为f23，光学系统的有效焦距为f， f23和f满足条件式：

1.0<f/f23<3.0。

该设计中，通过第一透镜、第二透镜、第三透镜以及第四透镜的各镜面形状的设计以及各镜片之间的相互合理配置的情况下保证该光学系统的高解析性能，即提高光学系统的成像清晰度，同时通过第一透镜、第二透镜、第三透镜以及第四透镜四个透镜的合理配置实现了光学系统的小型化的特点。通过镜片胶合的设计，降低了透镜的自由度和偏心的风险，从而降低了系统的敏感度，提升了产品的良率，节约了镜头加工成本。光学系统第二透镜和第三透镜的组合焦距为f23，光学系统的有效焦距为f，当f23和f满足条件式时：整体为系统提供正曲折力，为系统校正像差，通过胶合件的设置，将两个元件的累加公差设置成一个整合元件的公差，可减小偏心敏感度，降低系统组装敏感度，解决镜片工艺制作及镜头组装问题，提高良率。

本申请进一步设置为：光学系统中至少有一个透镜的物侧面和/或像侧面为非球面；

其中，第二透镜的物侧面近光轴处为凹面，第二透镜的像侧面近光轴处为凸面；

第三透镜的像侧面近光轴处为凸面；

第四透镜的物侧面和/或第四透镜的像侧面至少具有一个反曲点。

该设计中，反曲点的设计有利于优化光学系统边缘视场的像素。

本申请进一步设置为：光学系统的第一透镜的焦距为f1，光学系统的有效焦距为f，f1和f满足条件式：

0.5<f/f1<2.0。

该设计中，光学系统第一透镜的焦距为f1，光学系统的有效焦距为f。当f1 和f满足条件式时：该光学系统提供正光焦度，有助于会聚光线为所需，校正光学系统像差、畸变的同时保持系统小型化。将靠近物体侧透镜设为正透镜，为系统提供正屈折力,通过满足关系条件式，可聚焦入射光束，有利于摄像镜头采集的图像信息有效的传递至成像面。超过关系式下限，所述第一透镜为光学系统提供的曲折力不足，则大角度光线难以入射至光学成像系统，则不利于扩大所光学系统视场角范围；超过关系式上限，则所述第一透镜提供的曲折力过强，光线折转角度过大，易产生较强的像散和色差，不利于高分辨成像特性。

本申请进一步设置为：光学系统的第二透镜的物侧面于光轴处的曲率半径为R3，第二透镜的像侧面于光轴处的曲率半径为R4，R3和R4满足条件式：

-3.0<(R3+R4)/(R3-R4)<0。

该设计中，光学系统第二透镜物侧面的曲率半径为R3，第二透镜像侧面的曲率半径为R4。其中，第二透镜像侧面为第二透镜于第三透镜的胶合面，通过满足条件式下限容易减小周边视角的主光线入射像面的角度；通过满足条件式上限容易抑制像散的产生，减小周边视角的主光线入射像面的角度。超过条件式，不利于所述光学系统像差的校正。

本申请进一步设置为：光学系统的总长为TTL，第二透镜于光轴处的厚度为CT2，第三透镜于光轴处的厚度为CT3，TTL、CT2以及CT3满足条件式：

7.0<TTL/(CT3-CT2)<40.0。

该设计中，光学系统总长为TTL，第二透镜和第三透镜于光轴上的厚度分别为CT2、CT3。当TTL、CT2以及CT3满足条件式时：通过采用较厚的第三透镜和较薄的第二透镜相胶合的结构，降低光学系统敏感度，同时缩小系统空间、降低成本。超过关系式下限，则第二透镜和第三透镜的于光轴上的厚度差变大，由于透镜的曲折力与透镜的厚度关联密切，则不利于一正一负的两个透镜的曲折力的合理搭配，从而不利于像差的相互校正，超过关系上限，光学系统的光学总长过长，则不利于小型化。

本申请进一步设置为：光学系统的第二透镜的d线折射率为Nd2，光学系统的第三透镜的d线折射率为Nd3，Nd2和Nd3满足条件式：

0<(Nd2-Nd3)*100<13.0。

该设计中，光学系统第二透镜、第三透镜的d线折射率为Nd2、Nd3。当 Nd2和Nd3满足条件式时：有利于校正轴外色差，从而提高该光学系统分辨率，保证像面清晰。超过关系式范围则不利所述光学系统像差的校正，从而降低成像品质。

本申请进一步设置为：光学系统的第二透镜的d线的阿贝数为Vd2，光学系统的第三透镜的d线的阿贝数为Vd3，Vd2和Vd3满足条件式：

0<Vd3-Vd2<40.0。

该设计中，光学系统第二透镜和第三透镜d线的阿贝数为Vd1、Vd2。当 Vd2和Vd3满足条件式时：通过材料的合理搭配使光学系统具有良好的成像质量，减小色差。超过条件式范围不利于减小光学系统色差，不利于实现高成像质量。

本申请进一步设置为：光学系统的第一透镜与第二透镜之间于光轴上的空气间隔为d1，光学系统的第三透镜与第四透镜之间于光轴上的空气间隔为d3，光学系统的有效焦距为f，d1、d3以及f满足条件式：

3.5<f/(d1+d3)<6.5。

该设计中，光学系统第一透镜与第二透镜之间于光轴上的空气间隔为d1，第三透镜与第四透镜之间于光轴上的空气间隔为d3，光学系统的有效焦距为f。当d1、d3以及f满足条件式时：使该光学系统具有小型化的特征的同时，达到高像素要求。超过条件式下限，第一透镜于第二透镜、第三透镜与第四透镜于光轴上的空气间隔变大，不利于系统实现小型化的特征；超过条件式的上限，第一透镜于第二透镜、第三透镜与第四透镜于光轴上的空气间隔过小，不利于系统像差的校正。

本申请进一步设置为：光学系统的第四透镜的焦距为f4，光学系统的有效焦距为f，f4和f满足条件式：

f/f4>-3.0。

该设计中，光学系统第四透镜的焦距为f4，光学系统的有效焦距为f。第四透镜为系统提供负光焦度，通过满足条件式的上限，负光焦度不会变的过强，容易抑制因成像区域周边部的光束造成的高阶像差的发生；满足条件式的下限，能够确保负光焦度，抑制消色差效果的减小，使该光学系统具有高分辨性能。超过关系式下限，则所述第四透镜曲折力不足，不利于大角度光线进入光学系统，从而不利于系统的广角化和小型化。

本申请进一步设置为：光学系统的对角线方向的最大视场角为FOV，光学系统的有效焦距为f，光学系统于成像面上的有效感光区域的对角线的长度为 Imgh，FOV、f以及Imgh满足条件式：

20.0°<(FOV×f)/Imgh<60.0°。

该设计中，光学系统的对角线方向的最大视场角为FOV,光学系统有效焦距为f，光学系统于成像面上的有效感光区域的对角线的长度为Imgh。满足关系式所述光学系统视场角范围决定了光学系统获取物空间信息的多少，因此，光学系统像面与光学系统视场角成合适比例。可提供影像透镜组充足的视场角，以满足手机、相机、车载、监控、医疗等电子产品高FOV的要求，同时减小光线射入芯片的角度，提高感光性能。超过关系式下限则视场角不足，无法获得足够的物空间信息，超过关系式上限，则照成光亮不足，无法满足高清晰拍摄。

本申请进一步设置为：光学系统的总长为TTL，光学系统的光圈数为FNO， TTL和FNO满足条件式：

0mm<TTL/FNO<3.0mm。

该设计中，光学系统的总长为TTL，光学系统的光圈数为FNO。当TTL和 FNO满足条件式时：通过合理选择TTL和FNO的范围，能在满足镜头小型化的前提下，降低轴外像差对系统的影响，提升成像质量。超过关系式上限，保证小型化的同时会导致系统光圈变小，不利于成像面亮度的提升，从而影响成像解析以及缩小拍摄景物的景深范围；超过关系式下限，不利于系统的小型化。

本申请进一步设置为：光学系统的第二透镜的热膨胀系数为a2，光学系统的第三透镜的热膨胀系数为a3，其单位为10^-6/℃，a2和a3满足条件式：

a2-a3<5.0。

该设计中，光学系统第二透镜的热膨胀系数为a2，第三透镜的热膨胀系数为a3,其单位为10-6/℃。第二透镜与第三透镜胶合，当a2和a3满足条件式时：有利于提高成像系统的温度敏感度，保证成像系统在高低温环境下，均能表现优良的成像质量、较高的解像力。超过关系式范围则第二透镜与第三透镜热膨胀差异过大而产生脱胶。

根据本申请的第二个方面，提供了一种摄像头模组，其特征在于，

包括上述的光学系统和图像传感器；

光学系统用于接收被拍摄物体的光信号并投射到图像传感器；

图像传感器用于将光信号转化成图像信号。

该设计中，具有上述光学系统的摄像头模组，通过对四片光学透镜的合理配置，对光焦度进行相应优化设置，使得该摄像头模组满足高像素的特点，同时，通过对透镜间空气间隔的合理控制，保证了该摄像头模组的小型化特点。

根据本申请的第三个方面，提供了一种电子设备，其特征在于，包括上述的摄像头模组。

该设计中，具有上述摄像头模组的电子设备，通过对四片光学透镜的合理配置，对光焦度进行相应优化设置，使得该电子设备满足高像素的特点，同时，通过对透镜间空气间隔的合理控制，保证了该电子设备的轻薄化的特点。

本申请提供了一种光学系统、摄像头模组及电子设备，通过第一透镜、第二透镜、第三透镜以及第四透镜的各镜面形状的设计以及各镜片之间的相互合理配置的情况下保证该光学系统的高解析性能，即提高光学系统的成像清晰度，同时通过第一透镜、第二透镜、第三透镜以及第四透镜四片透镜的合理配置实现了光学系统的小型化的特点。

通过镜片胶合的设计，降低了透镜的自由度和偏心的风险，从而降低了系统的敏感度，提升了产品的良率，节约了镜头加工成本。

光学系统第二透镜和第三透镜的组合焦距为f23，光学系统的有效焦距为f，当f23和f满足条件式时：整体为系统提供正曲折力，为系统校正像差，通过胶合件的设置，将两个元件的累加公差设置成一个整合元件的公差，可减小偏心敏感度，降低系统组装敏感度，解决镜片工艺制作及镜头组装问题，提高良率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，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为本申请实施例一提供的成像用光学系统的结构示意图；

图2为本申请实施例一提供的成像用光学系统的像差曲线图，其中，横纵标表示偏移量，纵坐标表示球差；

图3为本申请实施例一提供的成像用光学系统的场曲曲线图，其中，横坐标表示偏移量，纵坐标表示像高；

图4为本申请实施例一提供的成像用光学系统的畸变曲线图，其中，横坐标表示畸变，纵坐标表示像高；

图5为本申请实施例二提供的成像用光学系统的结构示意图；

图6为本申请实施例二提供的成像用光学系统的像差曲线图，其中，横纵标表示偏移量，纵坐标表示球差；

图7为本申请实施例二提供的成像用光学系统的场曲曲线图，其中，横坐标表示偏移量，纵坐标表示像高；

图8为本申请实施例二提供的成像用光学系统的畸变曲线图，其中，横坐标表示畸变，纵坐标表示像高；

图9为本申请实施例三提供的成像用光学系统的结构示意图；

图10为本申请实施例三提供的成像用光学系统的像差曲线图，其中，横纵标表示偏移量，纵坐标表示球差；

图11为本申请实施例三提供的成像用光学系统的场曲曲线图，其中，横坐标表示偏移量，纵坐标表示像高；

图12为本申请实施例三提供的成像用光学系统的畸变曲线图，其中，横坐标表示畸变，纵坐标表示像高；图1为本申请实施例一提供的成像用光学系统的结构示意图；

图13为本申请实施例四提供的成像用光学系统的结构示意图；

图14为本申请实施例四提供的成像用光学系统的像差曲线图，其中，横纵标表示偏移量，纵坐标表示球差；

图15为本申请实施例四提供的成像用光学系统的场曲曲线图，其中，横坐标表示偏移量，纵坐标表示像高；

图16为本申请实施例四提供的成像用光学系统的畸变曲线图，其中，横坐标表示畸变，纵坐标表示像高；

图17为本申请实施例五提供的成像用光学系统的结构示意图；

图18为本申请实施例五提供的成像用光学系统的像差曲线图，其中，横纵标表示偏移量，纵坐标表示球差；

图19为本申请实施例五提供的成像用光学系统的场曲曲线图，其中，横坐标表示偏移量，纵坐标表示像高；

图20为本申请实施例五提供的成像用光学系统的畸变曲线图，其中，横坐标表示畸变，纵坐标表示像高；

图21为本申请实施例六提供的成像用光学系统的结构示意图；

图22为本申请实施例六提供的成像用光学系统的像差曲线图，其中，横纵标表示偏移量，纵坐标表示球差；

图23为本申请实施例六提供的成像用光学系统的场曲曲线图，其中，横坐标表示偏移量，纵坐标表示像高；

图24为本申请实施例六提供的成像用光学系统的畸变曲线图，其中，横坐标表示畸变，纵坐标表示像高。

附图标记：110、第一透镜；120、第二透镜；130、第三透镜；140、第四透镜；200、光阑。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

以下首先解释本申请实施例中所涉及到的像差；像差(aberration)是指光学系统中，由非近轴光线追迹所得的结果和近轴光线追迹所得的结果不一致，与高斯光学(一级近似理论或近轴光线)的理想状况的偏差。像差又分为两大类：色差 (chromaticaberration，或称色像差)与单色像差(monochromatic aberration)。色差是由于透镜材料的折射率是波长的函数，不同波长的光通过透镜时因折射率不同而产生的像差，色差又可分为位置色像差和倍率色像差两种。色差是一种色散现象，所谓色散现象是指介质中的光速或折射率随光波波长变化的现象，光的折射率随着波长的增加而减小的色散可称为正常色散，而折射率随波长的增加而增加的色散可称为负色散(或称负反常色散)。单色像差是指即使在高度单色光时也会产生的像差，按产生的效果，单色像差又分成“使成像模糊”和“使成像变形”两类；前一类有球面像差(spherical aberration，可简称球差)、像散(astigmatism)等，后一类有像场弯曲(field curvature，可简称场曲)、畸变(distortion)等。像差还包括彗差，彗差是指由位于主轴外的某一轴外物点，向光学系统发出的单色圆锥形光束，经该光学系统折射后，在理想平面处不能结成清晰点，而是结成拖着明亮尾巴的彗星形光斑。

为了解决上述技术问题，请参照图1-24所示，本申请的第一方面提出了一种成像用光学系统，该光学系统包括第一透镜110、第二透镜120、第三透镜130、以及第四透镜140。该光学系统通过对四片光学透镜的合理配置，对光焦度进行相应优化设置，使得光学系统满足高像素的特点，同时，通过对透镜间空气间隔的合理控制，保证系统的小型化特点。

第一透镜110具有正屈折力，例如，第一透镜110的物侧面近光轴处可以为凸面，第一透镜110的像侧面近光轴处对应地为凹面。

第二透镜120具有负屈折力，例如，第二透镜120的物侧面近光轴处可以为凹面，第二透镜120的像侧面近光轴处对应地为凸面。

第三透镜130具有正屈折力，例如，第三透镜130的物侧面近光轴处可以为凹面，第三透镜130的像侧面近光轴处对应地为凸面。其中，第三透镜130 与第二透镜120胶合，第三透镜130与第二透镜120的组合焦距为光学系统提供正屈折力。

第四透镜140具有负屈折力，例如，第四透镜140的物侧面近光轴处可以为凸面，第四透镜140的像侧面近光轴处对应地为凹面。其中，第四透镜140 的物侧面和第四透镜140的像侧面至少有一个面具有反曲点。例如，第四透镜 140的物侧面可以具有反曲点，第四透镜140的像侧面对应地不具有反曲点；第四透镜140的像侧面可以具有反曲点，第四透镜140的物侧面对应地不具有反曲点；第四透镜140的物侧面可以具有反曲点，第四透镜140的像侧面对应地也可以具有反曲点。反曲点的设计有利于优化光学系统边缘视场的像素。

第一透镜110、第二透镜120、第三透镜130以及第四透镜140中至少其中一个透镜的物侧面和/或像侧面为非球面。例如，第一透镜110的物侧面以及第一透镜110的像侧面可以为非球面，第二透镜120、第三透镜130以及第四透镜 140的物侧面以及像侧面均分别对应为球面。或者第一透镜110以及第二透镜 120的物侧面以及像侧面也可以均分别为非球面，第三透镜130以及第四透镜 140的物侧面以及像侧面均分别对应为球面。还或者第一透镜110、第二透镜120、第三透镜130以及第四透镜140的物侧面以及像侧面还可以均分别为非球面。

其中，光学系统的第二透镜120以及第三透镜130的组合焦距为f23，光学系统的有效焦距为f，f23和f满足条件式：1.0<f/f23<3.0。

通过第一透镜110、第二透镜120、第三透镜130以及第四透镜140的各镜面形状的设计以及各镜片之间的相互合理配置的情况下保证该光学系统的高解析性能，即提高了光学系统的成像清晰度，同时通过第一透镜110、第二透镜 120、第三透镜130以及第四透镜140四块透镜的合理配置实现了该光学系统的小型化的特点。通过定义光学系统第二透镜120和第三透镜130的组合焦距为 f23，光学系统的有效焦距为f。第二透镜120和第三透镜130的组合焦距为系统提供正光焦度，其中，第二透镜120和第三透镜130为胶合结构。当f23和f满足条件式时：整体为系统提供正曲折力，为系统校正像差，通过胶合件的设置，将两个元件的累加公差设置成一个整合元件的公差，可减小偏心敏感度，降低系统组装敏感度，解决镜片工艺制作及镜头组装问题，提高良率。通过胶合件之间的像差校正，有利于提升成像解析度；超过关系式范围则不利光学系统像差的校正，从而降低成像品质。

光阑200能够减少光学系统中的杂光来提高成像品质，光阑200可以是孔径光阑200和/或视场光阑200。光阑200可以位于光学系统的物侧，或第一透镜110的像侧面与光学系统的成像面之间。例如，光阑200可以位于：光学系统的物侧与第一透镜110的物侧面之间、第一透镜110的像侧面与第二透镜120 的物侧面之间、第二透镜120的像侧面与第三透镜130的物侧面之间、第三透镜130的像侧面与第四透镜140的物侧面之间，第四透镜140的像侧面与光学系统的成像面之间的任意位置设置光阑200。

为节约成本，也可以在第一透镜110的物侧面、第二透镜120的物侧面、第三透镜130的物侧面、第四透镜140的物侧面、或第一透镜110的像侧面、第二透镜120的像侧面、第三透镜130的像侧面、第四透镜140的像侧面中的任意一个表面上设置光阑200。优选地，在一些实施例中，光阑200可设置于光学系统的第一透镜110与第四透镜140之间，例如，可以在第一透镜110的像侧面与第二透镜120的物侧面之间设置一个光阑200，也可以在第二透镜120的像侧面与第三透镜130的物侧面之间设置一个光阑200，还可以在第三透镜130 的像侧面与第四透镜140的物侧面之间设置一个光阑200。

通过镜片胶合、光阑200前置的设计，降低了透镜的自由度和偏心的风险，从而降低了系统的敏感度，提升了产品的良率，节约了镜头加工成本。

其中，光学系统的第一透镜110的焦距为f1，光学系统的有效焦距为f，f1 和f满足条件式：0.5<f/f1<2.0。通过定义光学系统第一透镜110的焦距为f1，光学系统的有效焦距为f。当f1和f满足条件式时：该光学系统提供正光焦度，有助于会聚光线为所需，校正光学系统像差、畸变的同时保持系统小型化。将靠近物体侧透镜设为正透镜，为系统提供正屈折力,通过满足关系条件式，可聚焦入射光束，有利于摄像镜头采集的图像信息有效的传递至成像面。超过关系式下限，第一透镜110为光学系统提供的曲折力不足，则大角度光线难以入射至光学成像系统，则不利于扩大所光学系统视场角范围；超过关系式上限，则第一透镜110提供的曲折力过强，光线折转角度过大，易产生较强的像散和色差，不利于高分辨成像特性。

其中，光学系统的第二透镜120的物侧面于光轴处的曲率半径为R3，第二透镜120的像侧面于光轴处的曲率半径为R4，R3和R4满足条件式： -3.0<(R3+R4)/(R3-R4)<0。通过定义光学系统第二透镜120物侧面的曲率半径为 R3，第二透镜120像侧面的曲率半径为R4。其中，第二透镜120像侧面为第二透镜120于第三透镜130的胶合面，通过满足条件式下限容易减小周边视角的主光线入射像面的角度；通过满足条件式上限容易抑制像散的产生，减小周边视角的主光线入射像面的角度。超过条件式，不利于光学系统像差的校正。

其中，光学系统的总长为TTL，第二透镜120于光轴处的厚度为CT2，第三透镜130于光轴处的厚度为CT3，TTL、CT2以及CT3满足条件式： 7.0<TTL/(CT3-CT2)<40.0。通过定义光学系统总长为TTL，第二透镜120和第三透镜130于光轴上的厚度分别为CT2、CT3。当TTL、CT2以及CT3满足条件式时：通过采用较厚的第三透镜130和较薄的第二透镜120相胶合的结构，降低光学系统敏感度，同时缩小系统空间、降低成本。超过关系式下限，则第二透镜120和第三透镜130的于光轴上的厚度差变大，由于透镜的曲折力与透镜的厚度关联密切，则不利于一正一负的两个透镜的曲折力的合理搭配，从而不利于像差的相互校正，超过关系上限，光学系统的光学总长过长，则不利于小型化。

其中，光学系统的第二透镜120的d线折射率为Nd2，光学系统的第三透镜130的d线折射率为Nd3，Nd2和Nd3满足条件式：0<(Nd2-Nd3)*100<13.0。通过定义光学系统第二透镜120、第三透镜130的d线折射率为Nd2、Nd3。当 Nd2和Nd3满足条件式时：有利于校正轴外色差，从而提高该光学系统分辨率，保证像面清晰。超过关系式范围则不利光学系统像差的校正，从而降低成像品质。

其中，光学系统的第二透镜120的d线的阿贝数为Vd2，光学系统的第三透镜130的d线的阿贝数为Vd3，Vd2和Vd3满足条件式：0<Vd3-Vd2<40.0。通过定义光学系统第二透镜120和第三透镜130d线的阿贝数为Vd1、Vd2。当 Vd2和Vd3满足条件式时：通过材料的合理搭配使光学系统具有良好的成像质量，减小色差。超过条件式范围不利于减小光学系统色差，不利于实现高成像质量。

其中，光学系统的第一透镜110与第二透镜120之间于光轴处的空气间隔为d1，光学系统的第三透镜130与第四透镜140之间于光轴处的空气间隔为d3，光学系统的有效焦距为f，d1、d3以及f满足条件式：3.5<f/(d1+d3)<6.5。通过定义光学系统第一透镜与第二透镜120之间于光轴处的空气间隔为d1，第三透镜130与第四透镜140之间于光轴处的空气间隔为d3，光学系统的有效焦距为 f。当d1、d3以及f满足条件式时：使该光学系统具有小型化的特征的同时，达到高像素要求。超过条件式下限，第一透镜于第二透镜120、第三透镜130与第四透镜140于光轴上的空气间隔变大，不利于系统实现小型化的特征；超过条件式的上限，第一透镜于第二透镜120、第三透镜130与第四透镜140于光轴上的空气间隔过小，不利于系统像差的校正。

其中，光学系统的第四透镜140的焦距为f4，光学系统的有效焦距为f，f4 和f满足条件式：f/f4>-3.0。通过定义光学系统第四透镜140的焦距为f4，光学系统的有效焦距为f。第四透镜140为系统提供负光焦度，通过满足条件式的上限，负光焦度不会变的过强，容易抑制因成像区域周边部的光束造成的高阶像差的发生；满足条件式的下限，能够确保负光焦度，抑制消色差效果的减小，使该光学系统具有高分辨性能。超过关系式下限，则第四透镜140曲折力不足，不利于大角度光线进入光学系统，从而不利于系统的广角化和小型化。

其中，光学系统的对角线方向的最大视场角为FOV，光学系统的有效焦距为f，光学系统于成像面上的有效感光区域的对角线的长度为Imgh，FOV、f以及Imgh满足条件式：20.0°<(FOV×f)/Imgh<60.0°。通过定义光学系统的对角线方向的视场角为FOV,光学系统有效焦距为f，光学系统于成像面上的有效感光区域的对角线的长度为Imgh。满足关系式光学系统视场角范围决定了光学系统获取物空间信息的多少，因此，光学系统像面与光学系统视场角成合适比例。可提供影像透镜组充足的视场角，以满足手机、相机、车载、监控、医疗等电子产品高FOV的要求，同时减小光线射入芯片的角度，提高感光性能。超过关系式下限则视场角不足，无法获得足够的物空间信息，超过关系式上限，则照成光亮不足，无法满足高清晰拍摄。

其中，光学系统的总长为TTL，光学系统的光圈数为FNO，TTL和FNO 满足条件式：0mm<TTL/FNO<3.0mm。通过定义光学系统的总长为TTL，光学系统的光圈数为FNO。当TTL和FNO满足条件式时：通过合理选择TTL和FNO 的范围，能在满足镜头小型化的前提下，降低轴外像差对系统的影响，提升成像质量。超过关系式上限，保证小型化的同时会导致系统光圈变小，不利于成像面亮度的提升，从而影响成像解析以及缩小拍摄景物的景深范围；超过关系式下限，不利于系统的小型化。

其中，光学系统的第二透镜120的热膨胀系数为a2，光学系统的第三透镜 130的热膨胀系数为a3，其单位为10^-6/℃，a2和a3满足条件式：a2-a3<5.0。通过定义光学系统第二透镜120的热膨胀系数为a2，第三透镜130的热膨胀系数为a3,其单位为10^-6/℃。第二透镜120与第三透镜130胶合，当a2和a3满足条件式时：有利于提高成像系统的温度敏感度，保证成像系统在高低温环境下，均能表现优良的成像质量、较高的解像力。超过关系式范围则第二透镜120与第三透镜130热膨胀差异过大而产生脱胶。

需要指出的是，透镜的物侧面指代透镜的朝向被拍摄物体一侧的表面，透镜的像侧面指代透镜的朝向成像面一侧的表面。例如，第一透镜110的物侧面指代第一透镜110的朝向(靠近)被拍摄物体一侧的表面，第一透镜110的像侧面指代第一透镜110的朝向(靠近)成像面一侧的表面。光学系统的物侧指代光学系统的靠近被拍摄物体的一侧，光学系统的像侧指代光学系统的靠近成像面的一侧。

为节约光学系统的成本，第一透镜110、第二透镜120、第三透镜130以及第四透镜140可以均采用塑料材质制成。光学系统的成像品质不仅与光学系统内的各透镜之间的配合有关，还与各透镜的材质密切相关，为提高光学系统的成像品质，第一透镜110、第二透镜120、第三透镜130以及第四透镜140也可以部分或全部采用玻璃材质制成。

红外光波段对工作波段的光波容易造成干扰而产生伪色或波纹的现象。为提高该光学系统的像素，优选地，该光学系统还可以包括红外滤光片(图中未示出)，红外滤光片可以设置于第四透镜140的像侧面与光学系统的像侧面之间。红外滤光片也可以设置在第一透镜110至第四透镜140中的其中一个透镜的物侧面或像侧面。红外片用于透过可见光波段，截止红外光波段，避免非工作波段光波的干扰而产生伪色或波纹的现象，同时可以提高有效分辨率和色彩还原性。

为实现对成像感光元件的保护，光学系统还可以包括保护玻璃，保护玻璃可以设置于第四透镜140的像侧面与光学系统的像侧之间。当光学系统也设置有红外滤光片时，红外滤光片设置于靠近第四透镜140的像侧面的一侧，保护玻璃对应地设置于红外滤光片与像侧之间。

实施例一

本申请实施例一中的成像用光学系统的结构示意图请参照图1所示，光学系统包括沿光轴从物侧至像侧依次设置的第一透镜110、第二透镜120、第三透镜130以及第四透镜140。

其中，第一透镜110具有正屈折力，且第一透镜110的物侧面近光轴处为凸面，第一透镜110的像侧面近光轴处为凹面，第一透镜110近圆周处的物侧面为凸面，第一透镜110近圆周处的像侧面为凹面。

第二透镜120具有负屈折力，且第二透镜120的物侧面近光轴处为凹面，第二透镜120的像侧面近光轴处为凸面，第二透镜120近圆周处的物侧面为凹面，第二透镜120近圆周处的像侧面为凸面。

第三透镜130具有正屈折力，且第三透镜130的物侧面近光轴处为凹面，第三透镜130的像侧面近光轴处为凸面，第三透镜130近圆周处的物侧面为凹面，第三透镜130近圆周处的像侧面为凸面。

第四透镜140具有负屈折力，且第四透镜140的物侧面近光轴处为凸面，第四透镜140的像侧面近光轴处为凹面，第四透镜140近圆周处的物侧面为凸面，第四透镜140近圆周处的像侧面亦为凸面。

实施例一中，以波长为555.000nm的光线作为参考，光学系统的相关参数如表1所示。其中，表1中f表示该光学系统的有效焦距，FNO表示光圈值， FOV表示光学系统的对角线方向的最大视场角，需要注意的是焦距、曲率半径以及厚度均以毫米级为单位。

表1

由上表1可知，本申请实施例一中的第一透镜110的焦距f1与光学系统的焦距f之间的关系为：f1/f＝0.468；第二透镜120的焦距f2与光学系统f的焦距之间的关系为：f2/f＝0.503；第三透镜130的焦距f3与光学系统的焦距f之间的关系为：f3/f＝0.468；第四透镜140的焦距f4与光学系统的焦距f之间的关系为： f4/f＝0.464。

光学系统的第一透镜110的焦距f1与光学系统的有效焦距f之间的条件式为：f/f1＝1.150；光学系统的第二透镜120以及第三透镜130的组合焦距f23与光学系统的有效焦距f之间的条件式为：f/f23＝2.432；光学系统的第二透镜120 的物侧面于光轴处的曲率半径R3与第二透镜120的像侧面于光轴处的曲率半径 R4之间的条件式为：(R3+R4)/(R3-R4)＝-1.888；光学系统的总长TTL与第二透镜120于光轴处的厚度CT2以及第三透镜130于光轴处的厚度CT3之间的条件式为：TTL/(CT3-CT2)＝8.146；光学系统的第二透镜120的d线折射率Nd2与光学系统的第三透镜130的d线折射率Nd3之间的条件式为： (Nd2-Nd3)*100＝11.700；光学系统的第二透镜120的d线的阿贝数Vd2与光学系统的第三透镜130的d线的阿贝数Vd3之间的条件式为：Vd3-Vd2＝35.600；光学系统的第一透镜110与第二透镜120之间于光轴处的空气间隔d1与光学系统的第三透镜130与第四透镜140之间于光轴处的空气间隔d3以及光学系统的有效焦距f之间的条件式为：f/(d1+d3)＝5.680；光学系统的第四透镜140的焦距 f4与光学系统的有效焦距f之间的条件式为：f/f4＝-2.329；光学系统的对角线方向的最大视场角FOV与光学系统于成像面上的有效感光区域的对角线的长度 Imgh之间的条件式为：(FOV×f)/Imgh＝50.489°；光学系统的总长TTL与光学系统的光圈数FNO之间的条件式为：TTL/FNO＝1.694mm；光学系统的第二透镜120的热膨胀系数a2与光学系统的第三透镜130的热膨胀系数a3之间的条件式为：a2-a3＝4.500。

光学系统的透镜的表面可能是非球面，对于这些非球面的表面，非球面表面的非球面方程为：

其中，Z表示透镜面中与Z轴平行的高度，r表示从顶点起的径向距离，c 表示顶点处表面的曲率，K表示圆锥常数，A4、A6、A8、A10、A12分别表示 4阶、6阶、8阶、10阶、12阶对应阶次的非球面系数。本申请实施例一中，第一透镜110、第二透镜120、第三透镜130以及第四透镜140的朝向物侧面一侧的表面均为非球面，第一透镜110、第二透镜120、第三透镜130以及第四透镜 140的朝向像侧面一侧的表面均为非球面，各透镜所对应的非球面的表面对应的圆锥常数K和非球面系数如表2所示：

表2

图2为本申请实施例一中在波长为470.000nm、510.000nm、555.000nm、 610.000nm以及650.000nm的光线球差曲线图。其中，沿X轴方向的横坐标表示焦点(偏移量)，沿Y轴方向的纵坐标表示球差。

由图2可以看出470.000nm、510.000nm、555.000nm、610.000nm以及 650.000nm的波长对应的球差均在1.000mm以内，说明本申请实施例一中的光学系统的成像质量较好。

图3为本申请实施例一中在波长为555.000nm的场曲曲线图，其中，沿X 轴方向的横坐标表示焦点(偏移量)，沿Y轴方向的纵坐标表示像高。

由图3可以看出场曲位于2.270mm以内，得到了较好的补偿。

图4为本申请实施例一中在波长为555.000nm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。

由图4可以看出畸变得到了很好的校正。

实施例二

本申请实施例二中的成像用光学系统的结构示意图请参照图5所示，光学系统包括沿光轴从物侧至像侧依次设置的第一透镜110、第二透镜120、第三透镜130以及第四透镜140。

其中，第一透镜110具有正屈折力，且第一透镜110的物侧面近光轴处为凸面，第一透镜110的像侧面近光轴处为凹面，第一透镜110近圆周处的物侧面为凸面，第一透镜110近圆周处的像侧面为凹面。

第二透镜120具有负屈折力，且第二透镜120的物侧面近光轴处为凹面，第二透镜120的像侧面近光轴处为凸面，第二透镜120近圆周处的物侧面为凹面，第二透镜120近圆周处的像侧面为凸面。

第三透镜130具有正屈折力，且第三透镜130的物侧面近光轴处为凹面，第三透镜130的像侧面近光轴处为凸面，第三透镜130近圆周处的物侧面为凹面，第三透镜130近圆周处的像侧面为凸面。

第四透镜140具有负屈折力，且第四透镜140的物侧面近光轴处为凸面，第四透镜140的像侧面近光轴处为凹面，第四透镜140近圆周处的物侧面为凸面，第四透镜140近圆周处的像侧面亦为凸面。

实施例二中，以波长为555.000nm的光线作为参考，光学系统的相关参数如表3所示。其中，表3中f表示该光学系统的有效焦距，FNO表示光圈值， FOV表示光学系统的对角线方向的最大视场角，需要注意的是焦距、曲率半径以及厚度均以毫米级为单位。

表3

由上表3可知，本申请实施例二中的第一透镜110的焦距f1与光学系统的焦距f之间的关系为：f1/f＝0.468；第二透镜120的焦距f2与光学系统f的焦距之间的关系为：f2/f＝0.503；第三透镜130的焦距f3与光学系统的焦距f之间的关系为：f3/f＝0.468；第四透镜140的焦距f4与光学系统的焦距f之间的关系为： f4/f＝0.464。

光学系统的第一透镜110的焦距f1与光学系统的有效焦距f之间的条件式为：f/f1＝1.150；光学系统的第二透镜120以及第三透镜130的组合焦距f23与光学系统的有效焦距f之间的条件式为：f/f23＝2.432；光学系统的第二透镜120 的物侧面于光轴处的曲率半径R3与第二透镜120的像侧面于光轴处的曲率半径R4之间的条件式为：(R3+R4)/(R3-R4)＝-1.888；光学系统的总长TTL与第二透镜120于光轴处的厚度CT2以及第三透镜130于光轴处的厚度CT3之间的条件式为：TTL/(CT3-CT2)＝8.146；光学系统的第二透镜120的d线折射率Nd2与光学系统的第三透镜130的d线折射率Nd3之间的条件式为： (Nd2-Nd3)*100＝11.700；光学系统的第二透镜120的d线的阿贝数Vd2与光学系统的第三透镜130的d线的阿贝数Vd3之间的条件式为：Vd3-Vd2＝35.600；光学系统的第一透镜110与第二透镜120之间于光轴处的空气间隔d1与光学系统的第三透镜130与第四透镜140之间于光轴处的空气间隔d3以及光学系统的有效焦距f之间的条件式为：f/(d1+d3)＝5.680；光学系统的第四透镜140的焦距 f4与光学系统的有效焦距f之间的条件式为：f/f4＝-2.329；光学系统的对角线方向的最大视场角FOV与光学系统的有效焦距f以及光学系统于成像面上的有效感光区域的对角线的长度Imgh之间的条件式为：(FOV×f)/Imgh＝50.489°；光学系统的总长TTL与光学系统的光圈数FNO之间的条件式为： TTL/FNO＝1.694mm；光学系统的第二透镜120的热膨胀系数a2与光学系统的第三透镜130的热膨胀系数a3之间的条件式为：a2-a3＝4.500。

光学系统的透镜的表面可能是非球面，对于这些非球面的表面，非球面表面的非球面方程为：

其中，Z表示透镜面中与Z轴平行的高度，r表示从顶点起的径向距离，c 表示顶点处表面的曲率，K表示圆锥常数，A4、A6、A8、A10、A12分别表示 4阶、6阶、8阶、10阶、12阶对应阶次的非球面系数。本申请实施例二中，第一透镜110、第二透镜120、第三透镜130以及第四透镜140的朝向物侧面一侧的表面均为非球面，第一透镜110、第二透镜120、第三透镜130以及第四透镜 140的朝向像侧面一侧的表面均为非球面，各透镜所对应的非球面的表面对应的圆锥常数K和非球面系数如表4所示：

表4

图6为本申请实施例二中在波长为470.000nm、510.000nm、555.000nm、 610.000nm以及650.000nm的光线球差曲线图。其中，沿X轴方向的横坐标表示焦点(偏移量)，沿Y轴方向的纵坐标表示球差。

由图6可以看出470.000nm、510.000nm、555.000nm、610.000nm以及650.000nm的波长对应的球差均在1.000mm以内，说明本申请实施例二中的光学系统的成像质量较好。

图7为本申请实施例二中在波长为555.000nm的场曲曲线图，其中，沿X 轴方向的横坐标表示焦点(偏移量)，沿Y轴方向的纵坐标表示像高。

由图7可以看出场曲位于2.270mm以内，得到了较好的补偿。

图8为本申请实施例二中在波长为555.000nm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。

由图8可以看出畸变得到了很好的校正。

实施例三

本申请实施例三中的成像用光学系统的结构示意图请参照图9所示，光学系统包括沿光轴从物侧至像侧依次设置的第一透镜110、第二透镜120、第三透镜130以及第四透镜140。

其中，第一透镜110具有正屈折力，且第一透镜110的物侧面近光轴处为凸面，第一透镜110的像侧面近光轴处为凹面，第一透镜110于圆周处的物侧面为凸面，第一透镜110于圆周处的像侧面为凹面。

第二透镜120具有负屈折力，且第二透镜120的物侧面近光轴处为凹面，第二透镜120的像侧面近光轴处为凸面，第二透镜120近圆周处的物侧面为凹面，第二透镜120近圆周处的像侧面为凸面。

第三透镜130具有正屈折力，且第三透镜130的物侧面近光轴处为凹面，第三透镜130的像侧面近光轴处为凸面，第三透镜130近圆周处的物侧面为凹面，第三透镜130近圆周处的像侧面为凸面。

第四透镜140具有负屈折力，且第四透镜140的物侧面近光轴处为凸面，第四透镜140的像侧面近光轴处为凹面，第四透镜140近圆周处的物侧面为凸面，第四透镜140近圆周处的像侧面亦为凸面。

实施例三中，以波长为555.000nm的光线作为参考，光学系统的相关参数如表5所示。其中，表5中f表示该光学系统的有效焦距，FNO表示光圈值， FOV表示光学系统的对角线方向的最大视场角，需要注意的是焦距、曲率半径以及厚度均以毫米级为单位。

表5

由上表5可知，本申请实施例三中的第一透镜110的焦距f1与光学系统的焦距f之间的关系为：f1/f＝-4.266；第二透镜120的焦距f2与光学系统f的焦距之间的关系为：f2/f＝-2.47；第三透镜130的焦距f3与光学系统的焦距f之间的关系为：f3/f＝4.700；第四透镜140的焦距f4与光学系统的焦距f之间的关系为： f4/f＝1.930。

光学系统的第一透镜110的焦距f1与光学系统的有效焦距f之间的条件式为：f/f1＝1.121；光学系统的第二透镜120以及第三透镜130的组合焦距f23与光学系统的有效焦距f之间的条件式为：f/f23＝2.491；光学系统的第二透镜120 的物侧面于光轴处的曲率半径R3与第二透镜120的像侧面于光轴处的曲率半径 R4之间的条件式为：(R3+R4)/(R3-R4)＝-2.019；光学系统的总长TTL与第二透镜120于光轴处的厚度CT2以及第三透镜130于光轴处的厚度CT3之间的条件式为：TTL/(CT3-CT2)＝8.434；光学系统的第二透镜120的d线折射率Nd2与光学系统的第三透镜130的d线折射率Nd3之间的条件式为： (Nd2-Nd3)*100＝11.700；光学系统的第二透镜120的d线的阿贝数Vd2与光学系统的第三透镜130的d线的阿贝数Vd3之间的条件式为：Vd3-Vd2＝35.600；光学系统的第一透镜110与第二透镜120之间于光轴处的空气间隔d1与光学系统的第三透镜130与第四透镜140之间于光轴处的空气间隔d3以及光学系统的有效焦距f之间的条件式为：f/(d1+d3)＝5.749；光学系统的第四透镜140的焦距 f4与光学系统的有效焦距f之间的条件式为：f/f4＝-2.402；光学系统的对角线方向的最大视场角FOV与光学系统的有效焦距f以及光学系统于成像面上的有效感光区域的对角线的长度Imgh之间的条件式为：(FOV×f)/Imgh＝49.325°；光学系统的总长TTL与光学系统的光圈数FNO之间的条件式为： TTL/FNO＝1.694mm；光学系统的第二透镜120的热膨胀系数a2与光学系统的第三透镜130的热膨胀系数a3之间的条件式为：a2-a3＝4.500。

光学系统的透镜的表面可能是非球面，对于这些非球面的表面，非球面表面的非球面方程为：

其中，Z表示透镜面中与Z轴平行的高度，r表示从顶点起的径向距离，c 表示顶点处表面的曲率，K表示圆锥常数，A4、A6、A8、A10、A12分别表示 4阶、6阶、8阶、10阶、12阶对应阶次的非球面系数。本申请实施例三中，第一透镜110、第二透镜120、第三透镜130以及第四透镜140的朝向物侧面一侧的表面均为非球面，第一透镜110、第二透镜120、第三透镜130以及第四透镜 140的朝向像侧面一侧的表面均为非球面，各透镜所对应的非球面的表面对应的圆锥常数K和非球面系数如表6所示：

表6

图10为本申请实施例三中在波长为470.000nm、510.000nm、555.000nm、610.000nm以及650.000nm的光线球差曲线图。其中，沿X轴方向的横坐标表示焦点(偏移量)，沿Y轴方向的纵坐标表示球差。

由图10可以看出470.000nm、510.000nm、555.000nm、610.000nm以及 650.000nm的波长对应的球差均在1.000mm以内，说明本申请实施例三中的光学系统的成像质量较好。

图11为本申请实施例三中在波长为555.000nm的场曲曲线图，其中，沿X 轴方向的横坐标表示焦点(偏移量)，沿Y轴方向的纵坐标表示像高。

由图11可以看出场曲位于2.270mm以内，得到了较好的补偿。

图12为本申请实施例三中在波长为555.000nm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。

由图12可以看出畸变得到了很好的校正。

实施例四

本申请实施例四中的成像用光学系统的结构示意图请参照图13所示，光学系统包括沿光轴从物侧至像侧依次设置的第一透镜110、第二透镜120、第三透镜130以及第四透镜140。

其中，第一透镜110具有正屈折力，且第一透镜110的物侧面近光轴处为凸面，第一透镜110的像侧面近光轴处为凹面，第一透镜110近圆周处的物侧面为凸面，第一透镜110近圆周处的像侧面为凹面。

第二透镜120具有负屈折力，且第二透镜120的物侧面近光轴处为凹面，第二透镜120的像侧面近光轴处为凸面，第二透镜120近圆周处的物侧面为凹面，第二透镜120近圆周处的像侧面为凸面。

第三透镜130具有正屈折力，且第三透镜130的物侧面近光轴处为凹面，第三透镜130的像侧面近光轴处为凸面，第三透镜130近圆周处的物侧面为凹面，第三透镜130近圆周处的像侧面为凸面。

第四透镜140具有负屈折力，且第四透镜140的物侧面近光轴处为凸面，第四透镜140的像侧面近光轴处为凹面，第四透镜140近圆周处的物侧面为凸面，第四透镜140近圆周处的像侧面亦为凸面。

实施例四中，以波长为555.000nm的光线作为参考，光学系统的相关参数如表7所示。其中，表7中f表示该光学系统的有效焦距，FNO表示光圈值， FOV表示光学系统的对角线方向的最大视场角，需要注意的是焦距、曲率半径以及厚度均以毫米级为单位。

表7

由上表7可知，本申请实施例四中的第一透镜110的焦距f1与光学系统的焦距f之间的关系为：f1/f＝-4.266；第二透镜120的焦距f2与光学系统f的焦距之间的关系为：f2/f＝-2.47；第三透镜130的焦距f3与光学系统的焦距f之间的关系为：f3/f＝4.700；第四透镜140的焦距f4与光学系统的焦距f之间的关系为： f4/f＝1.930。

光学系统的第一透镜110的焦距f1与光学系统的有效焦距f之间的条件式为：f/f1＝1.126；光学系统的第二透镜120以及第三透镜130的组合焦距f23与光学系统的有效焦距f之间的条件式为：f/f23＝2.531；光学系统的第二透镜120 的物侧面于光轴处的曲率半径R3与第二透镜120的像侧面于光轴处的曲率半径 R4之间的条件式为：(R3+R4)/(R3-R4)＝2.002；光学系统的总长TTL与第二透镜 120于光轴处的厚度CT2以及第三透镜130于光轴处的厚度CT3之间的条件式为：TTL/(CT3-CT2)＝7.772；光学系统的第二透镜120的d线折射率Nd2与光学系统的第三透镜130的d线折射率Nd3之间的条件式为：(Nd2-Nd3)*100＝11.700；光学系统的第二透镜120的d线的阿贝数Vd2与光学系统的第三透镜130的d 线的阿贝数Vd3之间的条件式为：Vd3-Vd2＝35.600；光学系统的第一透镜110 与第二透镜120之间于光轴处的空气间隔d1与光学系统的第三透镜130与第四透镜140之间于光轴处的空气间隔d3以及光学系统的有效焦距f之间的条件式为：f/(d1+d3)＝5.841；光学系统的第四透镜140的焦距f4与光学系统的有效焦距f之间的条件式为：f/f4＝-2.441；光学系统的对角线方向的最大视场角FOV 与光学系统的有效焦距f以及光学系统于成像面上的有效感光区域的对角线的长度Imgh之间的条件式为：(FOV×f)/Imgh＝49.835°；光学系统的总长TTL与光学系统的光圈数FNO之间的条件式为：TTL/FNO＝1.694mm；光学系统的第二透镜120的热膨胀系数a2与光学系统的第三透镜130的热膨胀系数a3之间的条件式为：a2-a3＝4.500。

光学系统的透镜的表面可能是非球面，对于这些非球面的表面，非球面表面的非球面方程为：

其中，Z表示透镜面中与Z轴平行的高度，r表示从顶点起的径向距离，c 表示顶点处表面的曲率，K表示圆锥常数，A4、A6、A8、A10、A12分别表示 4阶、6阶、8阶、10阶、12阶对应阶次的非球面系数。本申请实施例四中，第一透镜110、第二透镜120、第三透镜130以及第四透镜140的朝向物侧面一侧的表面均为非球面，第一透镜110、第二透镜120、第三透镜130以及第四透镜 140的朝向像侧面一侧的表面均为非球面，各透镜所对应的非球面的表面对应的圆锥常数K和非球面系数如表8所示：

表8

图14为本申请实施例四中在波长为470.000nm、510.000nm、555.000nm、610.000nm以及650.000nm的光线球差曲线图。其中，沿X轴方向的横坐标表示焦点(偏移量)，沿Y轴方向的纵坐标表示球差。

由图14可以看出470.000nm、510.000nm、555.000nm、610.000nm以及 650.000nm的波长对应的球差均在1.000mm以内，说明本申请实施例四中的光学系统的成像质量较好。

图15为本申请实施例四在波长为555.000nm的场曲曲线图，其中，沿X轴方向的横坐标表示焦点(偏移量)，沿Y轴方向的纵坐标表示像高。

由图15可以看出场曲位于2.270mm以内，得到了较好的补偿。

图16为本申请实施例四在波长为555.000nm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。

由图16可以看出畸变得到了很好的校正。

实施例五

本申请实施例五中的成像用光学系统的结构示意图请参照图17所示，光学系统包括沿光轴从物侧至像侧依次设置的第一透镜110、第二透镜120、第三透镜130以及第四透镜140。

其中，第一透镜110具有正屈折力，且第一透镜110的物侧面近光轴处为凸面，第一透镜110的像侧面近光轴处为凹面，第一透镜110近圆周处的物侧面为凸面，第一透镜110近圆周处的像侧面为凹面。

第二透镜120具有负屈折力，且第二透镜120的物侧面近光轴处为凹面，第二透镜120的像侧面近光轴处为凸面，第二透镜120近圆周处的物侧面为凹面，第二透镜120近圆周处的像侧面为凸面。

第三透镜130具有正屈折力，且第三透镜130的物侧面近光轴处为凹面，第三透镜130的像侧面近光轴处为凸面，第三透镜130近圆周处的物侧面为凹面，第三透镜130近圆周处的像侧面为凸面。

第四透镜140具有负屈折力，且第四透镜140的物侧面近光轴处为凸面，第四透镜140的像侧面近光轴处为凹面，第四透镜140近圆周处的物侧面为凸面，第四透镜140近圆周处的像侧面亦为凸面。

实施例五中，以波长为555.000nm的光线作为参考，光学系统的相关参数如表9所示。其中，表9中f表示该光学系统的有效焦距，FNO表示光圈值， FOV表示光学系统的对角线方向的最大视场角，需要注意的是焦距、曲率半径以及厚度均以毫米级为单位。

表9

由上表9可知，本申请实施例一中的第一透镜110的焦距f1与光学系统的焦距f之间的关系为：f1/f＝-4.266；第二透镜120的焦距f2与光学系统f的焦距之间的关系为：f2/f＝-2.47；第三透镜130的焦距f3与光学系统的焦距f之间的关系为：f3/f＝4.700；第四透镜140的焦距f4与光学系统的焦距f之间的关系为： f4/f＝1.930。

光学系统的第一透镜110的焦距f1与光学系统的有效焦距f之间的条件式为：f/f1＝1.077；光学系统的第二透镜120以及第三透镜130的组合焦距f23与光学系统的有效焦距f之间的条件式为：f/f23＝2.119；光学系统的第二透镜120 的物侧面于光轴处的曲率半径R3与第二透镜120的像侧面于光轴处的曲率半径R4之间的条件式为：(R3+R4)/(R3-R4)＝-1.693；光学系统的总长TTL与第二透镜120于光轴处的厚度CT2以及第三透镜130于光轴处的厚度CT3之间的条件式为：TTL/(CT3-CT2)＝11.337；光学系统的第二透镜120的d线折射率Nd2与光学系统的第三透镜130的d线折射率Nd3之间的条件式为： (Nd2-Nd3)*100＝11.700；光学系统的第二透镜120的d线的阿贝数Vd2与光学系统的第三透镜130的d线的阿贝数Vd3之间的条件式为：Vd3-Vd2＝35.600；光学系统的第一透镜110与第二透镜120之间于光轴处的空气间隔d1与光学系统的第三透镜130与第四透镜140之间于光轴处的空气间隔d3以及光学系统的有效焦距f之间的条件式为：f/(d1+d3)＝4.236；光学系统的第四透镜140的焦距 f4与光学系统的有效焦距f之间的条件式为：f/f4＝-1.909；光学系统的对角线方向的最大视场角FOV与光学系统的有效焦距f以及光学系统于成像面上的有效感光区域的对角线的长度Imgh之间的条件式为：(FOV×f)/Imgh＝52.381°；光学系统的总长TTL与光学系统的光圈数FNO之间的条件式为： TTL/FNO＝1.696mm；光学系统的第二透镜120的热膨胀系数a2与光学系统的第三透镜130的热膨胀系数a3之间的条件式为：a2-a3＝4.500。

光学系统的透镜的表面可能是非球面，对于这些非球面的表面，非球面表面的非球面方程为：

其中，Z表示透镜面中与Z轴平行的高度，r表示从顶点起的径向距离，c 表示顶点处表面的曲率，K表示圆锥常数，A4、A6、A8、A10、A12分别表示 4阶、6阶、8阶、10阶、12阶对应阶次的非球面系数。本申请实施例五中，第一透镜110、第二透镜120、第三透镜130以及第四透镜140的朝向物侧面一侧的表面均为非球面，第一透镜110、第二透镜120、第三透镜130以及第四透镜140的朝向像侧面一侧的表面均为非球面，各透镜所对应的非球面的表面对应的圆锥常数K和非球面系数如表10所示：

表10

图18为本申请实施例五中在波长为470.000nm、510.000nm、555.000nm、610.000nm以及650.000nm的光线球差曲线图。其中，沿X轴方向的横坐标表示焦点(偏移量)，沿Y轴方向的纵坐标表示球差。

由图18可以看出470.000nm、510.000nm、555.000nm、610.000nm以及 650.000nm的波长对应的球差均在1.000mm以内，说明本申请实施例五中的光学系统的成像质量较好。

图19为本申请实施例五在波长为555.000nm的场曲曲线图，其中，沿X轴方向的横坐标表示焦点(偏移量)，沿Y轴方向的纵坐标表示像高。

由图19可以看出场曲位于2.270mm以内，得到了较好的补偿。

图20为本申请实施例五在波长为555.000nm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。

由图20可以看出畸变得到了很好的校正。

实施例六

本申请实施例六中的成像用光学系统的结构示意图请参照图21所示，光学系统包括沿光轴从物侧至像侧依次设置的第一透镜110、第二透镜120、第三透镜130以及第四透镜140。

其中，第一透镜110具有正屈折力，且第一透镜110的物侧面近光轴处为凸面，第一透镜110的像侧面近光轴处为凹面，第一透镜110近圆周处的物侧面为凸面，第一透镜110近圆周处的像侧面为凹面。

第二透镜120具有负屈折力，且第二透镜120的物侧面近光轴处为凹面，第二透镜120的像侧面近光轴处为凸面，第二透镜120近圆周处的物侧面为凹面，第二透镜120近圆周处的像侧面为凸面。

第三透镜130具有正屈折力，且第三透镜130的物侧面近光轴处为凹面，第三透镜130的像侧面近光轴处为凸面，第三透镜130近圆周处的物侧面为凹面，第三透镜130近圆周处的像侧面为凸面。

第四透镜140具有负屈折力，且第四透镜140的物侧面近光轴处为凸面，第四透镜140的像侧面近光轴处为凹面，第四透镜140近圆周处的物侧面为凸面，第四透镜140近圆周处的像侧面亦为凸面。

实施例六中，以波长为555.000nm的光线作为参考，光学系统的相关参数如表11所示。其中，表11中f表示该光学系统的有效焦距，FNO表示光圈值， FOV表示光学系统的对角线方向的最大视场角，需要注意的是焦距、曲率半径以及厚度均以毫米级为单位。

表11

由上表11可知，本申请实施例六中的第一透镜110的焦距f1与光学系统的焦距f之间的关系为：f1/f＝-4.266；第二透镜120的焦距f2与光学系统f的焦距之间的关系为：f2/f＝-2.47；第三透镜130的焦距f3与光学系统的焦距f之间的关系为：f3/f＝4.700；第四透镜140的焦距f4与光学系统的焦距f之间的关系为： f4/f＝1.930。

光学系统的第一透镜110的焦距f1与光学系统的有效焦距f之间的条件式为：f/f1＝1.139；光学系统的第二透镜120以及第三透镜130的组合焦距f23与光学系统的有效焦距f之间的条件式为：f/f23＝2.056；光学系统的第二透镜120 的物侧面于光轴处的曲率半径R3与第二透镜120的像侧面于光轴处的曲率半径 R4之间的条件式为：(R3+R4)/(R3-R4)＝-1.492；光学系统的总长TTL与第二透镜120于光轴处的厚度CT2以及第三透镜130于光轴处的厚度CT3之间的条件式为：TTL/(CT3-CT2)＝39.077；光学系统的第二透镜120的d线折射率Nd2与光学系统的第三透镜130的d线折射率Nd3之间的条件式为： (Nd2-Nd3)*100＝11.700；光学系统的第二透镜120的d线的阿贝数Vd2与光学系统的第三透镜130的d线的阿贝数Vd3之间的条件式为：Vd3-Vd2＝35.600；光学系统的第一透镜110与第二透镜120之间于光轴处的空气间隔d1与光学系统的第三透镜130与第四透镜140之间于光轴处的空气间隔d3以及光学系统的有效焦距f之间的条件式为：f/(d1+d3)＝4.508；光学系统的第四透镜140的焦距 f4与光学系统的有效焦距f之间的条件式为：f/f4＝-1.878；光学系统的对角线方向的最大视场角FOV与光学系统的有效焦距f以及光学系统于成像面上的有效感光区域的对角线的长度Imgh之间的条件式为：(FOV×f)/Imgh＝49.253°；光学系统的总长TTL与光学系统的光圈数FNO之间的条件式为： TTL/FNO＝1.693mm；光学系统的第二透镜120的热膨胀系数a2与光学系统的第三透镜130的热膨胀系数a3之间的条件式为：a2-a3＝4.500。

光学系统的透镜的表面可能是非球面，对于这些非球面的表面，非球面表面的非球面方程为：

其中，Z表示透镜面中与Z轴平行的高度，r表示从顶点起的径向距离，c 表示顶点处表面的曲率，K表示圆锥常数，A4、A6、A8、A10、A12分别表示 4阶、6阶、8阶、10阶、12阶对应阶次的非球面系数。本申请实施例六中，第一透镜110、第二透镜120、第三透镜130以及第四透镜140的朝向物侧面一侧的表面均为非球面，第一透镜110、第二透镜120、第三透镜130以及第四透镜 140的朝向像侧面一侧的表面均为非球面，各透镜所对应的非球面的表面对应的圆锥常数K和非球面系数如表12所示：

表12

图22为本申请实施例六中在波长为470.000nm、510.000nm、555.000nm、610.000nm以及650.000nm的光线球差曲线图。其中，沿X轴方向的横坐标表示焦点(偏移量)，沿Y轴方向的纵坐标表示球差。

由图22可以看出470.000nm、510.000nm、555.000nm、610.000nm以及 650.000nm的波长对应的球差均在1.000mm以内，说明本申请实施例六中的光学系统的成像质量较好。

图23为本申请实施例六在波长为555.000nm的场曲曲线图，其中，沿X轴方向的横坐标表示焦点(偏移量)，沿Y轴方向的纵坐标表示像高。

由图23可以看出场曲位于2.270mm以内，得到了较好的补偿。

图24为本申请实施例六在波长为555.000nm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。

由图24可以看出畸变得到了很好的校正。

根据本申请的第二个方面，提供了一种摄像头模组，该摄像头模组包括上述的光学系统和图像传感器；光学系统用于接收被拍摄物体的光信号并投射到图像传感器；图像传感器用于将光信号转化成图像信号，这里不做赘述。具有上述光学系统的摄像头模组，通过对四片光学透镜的合理配置，对光焦度进行相应优化设置，使得该摄像头模组满足高像素的特点，同时，通过对透镜间空气间隔的合理控制，保证了该摄像头模组的小型化特点。

根据本申请的第三个方面，提供了一种电子设备，包括上述的摄像头模组。该电子设备可以为手机、电脑、平板、监控器等。具有上述摄像头模组的电子设备，通过对四片光学透镜的合理配置，对光焦度进行相应优化设置，使得该电子设备满足高像素的特点，同时，通过对透镜间空气间隔的合理控制，保证了该电子设备的轻薄化的特点。

本实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本申请的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”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申请和简化描述，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，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，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的具体含义。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (14)

1.一种成像用光学系统，其特征在于，所述光学系统沿着光轴从物侧至像侧依次包括：

第一透镜，具有正屈折力；

第二透镜，具有屈折力；

第三透镜，与所述第二透镜胶合，所述第二透镜与所述第三透镜的组合焦距为所述光学系统提供正屈折力；

第四透镜，具有负屈折力；

其中，所述第二透镜以及所述第三透镜的组合焦距为f23，所述光学系统的有效焦距为f，f23和f满足条件式：

1.0<f/f23<3.0。

2.如权利要求1所述的光学系统，其特征在于，

所述光学系统中至少有一个透镜的物侧面和/或像侧面为非球面；

其中，所述第二透镜的物侧面近光轴处为凹面，所述第二透镜的像侧面近光轴处为凸面；

所述第三透镜的像侧面近光轴处为凸面；

所述第四透镜的物侧面和/或所述第四透镜的像侧面至少具有一个反曲点。

3.如权利要求1所述的光学系统，其特征在于，

所述光学系统的所述第一透镜的焦距为f1，所述光学系统的有效焦距为f，f1和f满足条件式：

0.5<f/f1<2.0。

4.如权利要求1所述的光学系统，其特征在于，

所述光学系统的所述第二透镜的物侧面于光轴处的曲率半径为R3，所述第二透镜的像侧面于光轴处的曲率半径为R4，R3和R4满足条件式：

-3.0<(R3+R4)/(R3-R4)<0。

5.如权利要求1所述的光学系统，其特征在于，

所述光学系统的总长为TTL，所述第二透镜于光轴处的厚度为CT2，所述第三透镜于光轴处的厚度为CT3，TTL、CT2以及CT3满足条件式：

7.0<TTL/(CT3-CT2)<40.0。

6.如权利要求1所述的光学系统，其特征在于，

所述光学系统的所述第二透镜的d线折射率为Nd2，所述光学系统的所述第三透镜的d线折射率为Nd3，Nd2和Nd3满足条件式：

0<(Nd2-Nd3)*100<13.0。

7.如权利要求1所述的光学系统，其特征在于，

所述光学系统的所述第二透镜的d线的阿贝数为Vd2，所述光学系统的所述第三透镜的d线的阿贝数为Vd3，Vd2和Vd3满足条件式：

0<Vd3-Vd2<40.0。

8.如权利要求1所述的光学系统，其特征在于，

所述光学系统的所述第一透镜与所述第二透镜之间于光轴上的空气间隔为d1，所述光学系统的所述第三透镜与所述第四透镜之间于光轴上的空气间隔为d3，所述光学系统的有效焦距为f，d1、d3以及f满足条件式：

3.5<f/(d1+d3)<6.5。

9.如权利要求1所述的光学系统，其特征在于，

所述光学系统的所述第四透镜的焦距为f4，所述光学系统的有效焦距为f，f4和f满足条件式：

f/f4>-3.0。

10.如权利要求1所述的光学系统，其特征在于，

所述光学系统的对角线方向的最大视场角为FOV，所述光学系统的有效焦距为f，所述光学系统于成像面上的有效感光区域的对角线的长度为Imgh，FOV、f以及Imgh满足条件式：

20.0°<(FOV×f)/Imgh<60.0°。

11.如权利要求1所述的光学系统，其特征在于，

所述光学系统的总长为TTL，所述光学系统的光圈数为FNO，TTL和FNO满足条件式：

0mm<TTL/FNO<3.0mm。

12.如权利要求1所述的光学系统，其特征在于，

所述光学系统的所述第二透镜的热膨胀系数为a2，所述光学系统的所述第三透镜的热膨胀系数为a3，其单位为10^-6/℃，a2和a3满足条件式：

a2-a3<5.0。

13.一种摄像头模组，其特征在于，

包括权利要求1-12中任一所述的光学系统和图像传感器；

所述光学系统用于接收被拍摄物体的光信号并投射到所述图像传感器；

所述图像传感器用于将所述光信号转化成图像信号。

14.一种电子设备，其特征在于，包括权利要求13所述的摄像头模组。

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