CN213986985U - 光学系统、摄像模组及电子设备 - Google Patents

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，其物侧面于近轴处为凸面，像侧面于近轴处为凹面；具有正屈折力的第二透镜，其物侧面于近轴处为凹面，像侧面于近轴处为凸面；具有负屈折力的第三透镜，其物侧面于近轴处为凹面；具有正屈折力的第四透镜；具有负屈折力的第五透镜，其物侧面于近轴处为凸面，像侧面于近轴处为凹面；第一透镜至第五透镜中至少一个具有非旋转对称面型；系统满足关系：TTL/ImgH＜1.38；TTL为光学系统的光学总长，ImgH为光学系统的最大视场角所对应的像高的一半。上述光学系统能够实现轴向小型化设计，且能够匹配更高像素的图像传感器。

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

随着用户对电子产品便携性的要求逐渐提高，电子产品的内部元件也被要求具有更小的尺寸。但一般地，如智能手机、智能手表、平板电脑等电子产品，常常在超薄化设计过程中受到内部元件的尺寸影响而难以减小厚度。

特别地，对于具有多片透镜结构的摄像模组而言，其轴向尺寸较大，往往成为电子产品在超薄化设计过程中的主要阻碍因素。

实用新型内容

基于此，有必要针对如何压缩摄像模组的轴向尺寸的问题，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；

具有正屈折力的第二透镜，所述第二透镜的物侧面于近轴处为凹面，像侧面于近轴处为凸面；

具有负屈折力的第三透镜，所述第三透镜的物侧面于近轴处为凹面；

具有正屈折力的第四透镜，所述第四透镜的物侧面于近轴处为凹面，像侧面于近轴处为凸面；

具有负屈折力的第五透镜，所述第五透镜的物侧面于近轴处为凸面，像侧面于近轴处为凹面，所述第五透镜的物侧面和像侧面均为非球面，且所述第五透镜的物侧面和像侧面中的至少一者设有反曲点；

所述第一透镜至所述第五透镜中的至少一个透镜具有非旋转对称面型；

且所述光学系统满足关系：

TTL/ImgH＜1.38；

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，ImgH为所述光学系统的最大视场角所对应的像高的一半。

上述光学系统中，所述第一透镜和所述第二透镜均具有正屈折力，从而能够对入射所述光学系统的光线实现有效的会聚，有利于缩短所述光学系统的轴向尺寸。所述第三透镜具有负屈折力，能够对所述第一透镜和所述第二透镜所产生球差进行矫正，以防止所述第一透镜和所述第二透镜所带来的较大球差而导致系统的成像不良。另外，通过上述对所述第一透镜至所述第五透镜中各透镜的面型设计，也能够对所述光学系统的像差进行良好地校正。特别地，通过使所述第一透镜至所述第五透镜中至少一个透镜具有非旋转对称面型，以此可增加折射曲面的设计自由度，有利于对子午场曲及弧矢场曲进行有效矫正，以此抑制系统的像散、畸变等像差，提高成像质量。

进一步地，当所述光学系统满足上述关系式条件时，可将系统的光学总长和半像高的配比控制在合理范围内，一方面有利于压缩系统的轴向尺寸，使系统的结构更为紧凑，进而能够实现轴向的小型化设计。另外，ImgH决定了图像传感器有限像素区域的大小，因此当满足上述关系式条件时，可增大所述光学系统的最大视场角所对应的像高，使所述光学系统能够匹配更高像素的图像传感器，从而提升系统的解析力，提高成像质量。当所述光学系统中的上述配置关系高于上限时，所述光学系统的光学总长将过长，不利于实现轴向的小型化设计；或者导致系统最大视场角所对应的像高过小，无法与高像素的图像传感器匹配而难以实现高像素成像。

在其中一个实施例中，所述光学系统满足关系：

tan(HFOV)*5/f45＞1.3mm^-1；

HFOV为所述光学系统的最大视场角的一半，f45为所述第四透镜和所述第五透镜的组合焦距。满足上述关系时，通过将半视场角的正切值以及所述第四透镜和第五透镜的组合焦距的比值控制在合理的范围内，从而可增大系统的视场角，有利于实现广角特性，扩大可摄入的景物范围，提高景深，给用户带来良好的拍摄体验；另外，通过大视场角及上述关系式范围的约束，所述第四透镜和所述第五透镜所构成的后透镜组将拥有合适的屈折力强度，从而有利于平衡所述第一透镜至所述第三透镜所构成的前透镜组产生的畸变，也可促使光线以合理的偏转角平缓的向成像面过渡，从而可抑制主光线于成像面的入射角度，进而有利于提升后期所装配的图像传感器的感光性能，且减小出现暗角的风险。当所述光学系统中的上述配置关系低于下限时，所述第四透镜和所述第五透镜构成的后透镜组所贡献的正屈折力不足，使得系统像差无法得到充分的校正，进而导致系统解析力下降。

在其中一个实施例中，所述光学系统满足关系：

f123/et123＞5；

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，et123为所述第一透镜、所述第二透镜及所述第三透镜的边缘厚度之和。满足上述关系时，系统前三片透镜的边缘厚度之和与组合焦距之间的配比被控制在合理范围内，从而可使所述第一透镜至所述第三透镜所构成的前透镜组的边缘结构于轴向上的尺寸得到合理的减小，以此有利于压缩所述光学系统的头部尺寸，另外也能够减小边缘视场光线的偏转角度，降低系统整体敏感度。当所述光学系统中的上述配置关系低于下限时，上述前透镜组的边缘结构在轴向上的占据空间过大，容易导致相邻透镜之间的排布过于紧密，空气间隙过小，不利于成型组装，会增加组装难度以及因透镜碰撞损伤而导致的报废风险；另外，也会导致上述前透镜组所提供的正屈折力过强，从而易产生较大的球差，增加所述第四透镜和所述第五透镜所构成的后透镜组在平衡像差时的压力，进而容易导致最终的成像品质不良。

在其中一个实施例中，所述光学系统满足关系：

-7mm＜R41*sd41/f4＜-1mm；

R41为所述第四透镜的物侧面于光轴处的曲率半径，sd41为所述第四透镜的物侧面的最大有效半径，f4为所述第四透镜的有效焦距。满足上述关系时，可合理控制所述第四透镜物侧面的曲率半径、最大有效半径及所述第四透镜的有效焦距之间的关系，有利于控制所述第四透镜的面型，降低所述第四透镜的面型的复杂度，使得所述第四透镜易于加工成型。当所述光学系统中的上述配置关系低于下限时，所述第四透镜物侧面的曲率半径的绝对值过大，面型复杂度过低而趋于平缓，难以对入射光线实现有效偏折，不利于校正前透镜组产生的球差。

在其中一个实施例中，所述光学系统满足关系：

1＜f3/R31＜1.8；

f3为所述第三透镜的有效焦距，R31为所述第三透镜的物侧面于光轴处的曲率半径。满足上述关系时，所述第三透镜的有效焦距和物侧面的曲率半径之间的关系被控制在合理的范围内，从而有利于缩短系统总长，以及降低所述第三透镜的面型成型难度。通过与物侧面的曲率半径之间的相互约束，所述第三透镜的屈折力强度被控制在合理范围内，从而也有利于平衡物方及像方透镜所产生的像差，使系统达到像差平衡状态，进而能够提升成像质量。当所述光学系统中的上述配置关系高于上限时，所述第三透镜的物侧面的曲率半径过小，面型过于弯曲，导致透镜的敏感度增大，不利于加工成型；当所述光学系统中的上述配置关系低于下限时，所述第三透镜提供的负屈折力过大，不利于像差校正。

在其中一个实施例中，所述光学系统满足关系：

0.5＜cta/TTL≤0.55；

cta为所述第一透镜至所述第五透镜中各透镜于光轴上的厚度之和。满足上述关系时，可合理配置所述光学系统中所有透镜的中心厚度总和与系统光学总长的关系，从而能够在压缩系统总长的基础上，还能够使五个透镜的厚度适中，间距分配合理，以此有效提升所述光学系统的结构紧凑性，降低各透镜成型和组装难度。当所述光学系统中的上述配置关系低于下限时，透镜之间的间隙过大，分布不够紧凑，不利于系统总长进一步压缩。当所述光学系统中的上述配置关系高于上限时，会使得透镜的厚度分配不合理，系统中的透镜排布过于紧密，透镜之间发生碰撞的风险升高，从而增加组装难度。

在其中一个实施例中，所述光学系统满足关系：

2＜|f5|/(|sag51|+|sag52|)＜12；

f5为所述第五透镜的有效焦距，sag51为所述第五透镜的物侧面于最大有效半径处的矢高，sag52为所述第五透镜的像侧面于最大有效半径处的矢高。作为所述光学系统中最靠近像方的透镜，满足上述关系时，所述第五透镜的物侧面和像侧面于最大有效半径处的矢高以及所述第五透镜的有效焦距之间能够得到合理配置，从而能够对物方各透镜所产生的像差实现有效校正，且能减小边缘视场光线的偏转角，使所述光学系统可以更好地和图像传感器匹配，同时也能够提升边缘视场的相对照度。当该关系式低于下限或高于上限时，均会引起对像差的校正不充分，使透镜面型配置不合理而引起边缘视场的光线偏转角异常，最终降低成像品质。

在其中一个实施例中，所述光学系统包括设于所述第一透镜物侧的孔径光阑，且所述光学系统满足关系：

f/EPD＜2.4；

f为所述光学系统的有效焦距，EPD为所述光学系统的入瞳直径。满足上述关系时，可合理配置所述光学系统的有效焦距和入瞳直径的比值，且由于所述光学系统具有前置光阑的结构，因此可增大该具有五片式结构的所述光学系统的光圈，使所述光学系统能够获得足够大的光通量，同时可避免成像出现暗角。另外，随着满足上述关系的光学系统的光圈增大，从而也能够缩小艾利斑的尺寸，进而使所述光学系统拥有更高的解像力极限。

一种摄像模组，包括图像传感器及所述的光学系统，所述图像传感器设于所述光学系统的像侧。相对于具有一般五片式结构的模组而言，通过采用上述光学系统，所述摄像模组的轴向尺寸能够得到压缩，且能够配置更高像素的所述图像传感器。当应用于设备中时，一方面有助于设备在厚度上的进一步压缩以实现超薄化设计，另一方面也可提升设备的摄像质量。

一种电子设备，包括固定件及所述的摄像模组，所述摄像模组设置于所述固定件。通过采用上述摄像模组，不仅有助于所述电子设备在厚度方向上的进一步压缩，从而有利于实现超薄化设计，另外也能够提升摄像质量。

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RMS光斑直径相对参考图以及网格畸变图；

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RMS光斑直径相对参考图以及网格畸变图；

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RMS光斑直径相对参考图以及网格畸变图；

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RMS光斑直径相对参考图以及网格畸变图；

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RMS光斑直径相对参考图以及网格畸变图；

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RMS光斑直径相对参考图以及网格畸变图；

图13为本申请一实施例提供的摄像模组的结构示意图；

图14为本申请一实施例提供的电子设备的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。

在本实用新型的描述中，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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

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至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，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；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，除非另有明确的限定。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实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，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”另一个元件，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。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

参考图1，在本申请的实施例中，光学系统10由物侧至像侧依次包括第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4及第五透镜L5。其中第一透镜L1具有正屈折力，第二透镜L2具有正屈折力，第三透镜L3具有负屈折力，第四透镜L4具有正屈折力，第五透镜L5具有负屈折力。光学系统10中各透镜同轴设置，即各透镜的光轴均位于同一直线上，该直线可称为光学系统10的光轴101。在实际产品中，光学系统10中的各透镜依序安装于镜筒内以装配成摄像镜头。

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。

例如在本申请的实施例中，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；所述第二透镜L2的物侧面S3于近轴处为凹面，像侧面S4于近轴处为凸面；所述第三透镜L3的物侧面S5于近轴处为凹面；所述第四透镜L4的物侧面S7于近轴处为凹面，像侧面S8于近轴处为凸面；所述第五透镜L5的物侧面S9于近轴处为凸面，像侧面S10于近轴处为凹面。

在本申请的实施例中，第五透镜L5的物侧面S9和像侧面S10均为非球面，且其中的至少一者设有反曲点。进一步地，在一些实施例中，第一透镜L1至第四透镜L4的各物侧面及像侧面中的至少一个者也可以为非球面，以提升系统对修正像差的能力。在一些实施例中，也可以将第一透镜L1至第五透镜L5的物侧面及像侧面均设计为非球面。非球面的面型设置能够进一步帮助光学系统10消除像差，解决视界歪曲的问题，同时还有利于光学系统10的小型化设计，使光学系统10能够在保持小型化设计的前提下同时具备优良的光学效果。通过非球面的配合可有效消除像差问题，使光学系统10具有优良的成像效果，同时提高镜片设计及组装的灵活性。

在本申请的实施例中，第一透镜L1和第二透镜L2均具有正屈折力，从而能够对入射光学系统10的光线实现有效的会聚，有利于缩短光学系统10的轴向尺寸。第三透镜L3具有负屈折力，能够对第一透镜L1和第二透镜L2所产生球差进行矫正，以防止第一透镜L1和第二透镜L2所带来的较大球差而导致系统的成像不良。另外，通过上述对第一透镜L1至第五透镜L5中各透镜的面型的相应设计，也能够对光学系统10的像差进行良好地校正，提升光学系统10的成像品质。特别地，通过使第一透镜L1至第五透镜L5中至少一个透镜具有非旋转对称面型，可增加透镜的折射曲面的设计自由度，有利于对子午场曲及弧矢场曲进行有效矫正，以此良好地抑制系统的像散像差，提高成像质量。

在一些实施例中，当某个透镜的物侧面或像侧面为非球面时，该面可以是整体凸面或整体呈现凹面的结构。或者，该面也可设计成存在反曲点的结构，此时该面由中心至边缘的面型将发生改变，例如该面于中心处呈凸面而于边缘处呈凹面。需要注意的是，当本申请的实施例在描述透镜的一个侧面于光轴处(该侧面的中心区域)为凸面时，可理解为该透镜的该侧面于光轴附近的区域为凸面，因此也可认为该侧面于近轴处为凸面；当描述透镜的一个侧面于圆周处为凹面时，可理解为该侧面在靠近最大有效孔径处的区域为凹面。举例而言，当该侧面于近轴处为凸面，且于圆周处也为凸面时，该侧面由中心(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孔径处时变为凸面。此处仅为说明光轴处与圆周处的关系而做出的示例，侧面的多种形状结构(凹凸关系)并未完全体现，但其他情况可根据以上示例推导得出，也应视为是本申请所记载的内容。

非球面的面型计算可参考非球面公式：

其中，Z为透镜表面相应位置的矢高，r为透镜表面相应位置到光轴的距离，c为透镜表面于光轴处的曲率，k为圆锥系数，Ai为与第i阶高次项对应的系数。

非旋转对称表面(即AAS面)的面型计算可参考Zernike多项式公式：

其中，Z为透镜表面相应位置的矢高，r为透镜表面相应位置到光轴的距离，c为透镜表面于光轴处的曲率，k为圆锥系数，ZP_j为第j个Zernike多项式，C_(j+i)为ZP_j的系数。

应注意的是，透镜的实际面型形状并不限于附图中示出的形状，附图并非按严格按比例绘制，其与透镜的实际面型结构可能存在一定差异。

另外，光学系统10还有一成像面S11，成像面S11位于第五透镜L5的像侧。一般地，光学系统10的成像面S11与图像传感器的感光面重合，为方便理解，也可将成像面S11视为图像传感器的感光表面。

在本申请的实施例中，光学系统10满足关系：

TTL/ImgH＜1.38；TTL为第一透镜L1的物侧面S1至光学系统10的成像面S11于光轴上的距离，ImgH为光学系统10的最大视场角所对应的像高的一半。在一些实施例中，TTL/ImgH可以为1.28、1.29、1.3、1.32、1.34、1.35、1.36或1.37。

对于上述具有五片式结构的光学系统10，当满足上述关系式条件时，可将系统的光学总长和半像高的配比控制在合理范围内，一方面有利于压缩系统的轴向尺寸，使系统的结构更为紧凑，进而能够实现轴向的小型化设计。另外，ImgH决定了图像传感器有限像素区域的大小，因此当满足上述关系式条件时，可增大光学系统10的最大视场角所对应的像高，使光学系统10能够匹配更高像素的图像传感器，从而提升系统的解析力，提高成像质量。当光学系统10中的上述配置关系高于上限时，光学系统10的光学总长将过长，不利于实现轴向的小型化设计；或者导致系统最大视场角所对应的像高过小，无法与高像素的图像传感器匹配而难以实现高像素成像。

应注意的是，当装配有图像传感器时，ImgH也可理解为图像传感器的矩形有效像素区域的对角线长的一半，且光学系统10的对角线方向平行于该矩形有效像素区域的对角线方向。

此外，在一些实施例中，光学系统10还满足以下至少一个关系，且当具有上述五片式结构的光学系统10满足任一关系式时，均能带来相应的效果：

tan(HFOV)*5/f45＞1.3mm^-1；HFOV为光学系统10的最大视场角的一半，f45为第四透镜L4和第五透镜L5的组合焦距。HFOV也可称为光学系统10的对角线方向最大视场角的一半。在一些实施例中，tan(HFOV)*5/f45可以为1.35、1.38、1.4、1.45、1.5、1.6、1.7、1.75、1.8、1.83或1.85，数值单位为mm^-1。满足上述关系时，通过将半视场角的正切值以及第四透镜L4和第五透镜L5的组合焦距的比值控制在合理的范围内，从而可增大系统的视场角，有利于实现广角特性，扩大可摄入的景物范围，提高景深，给用户带来良好的拍摄体验；另外，通过大视场角及上述关系式范围的约束，第四透镜L4和第五透镜L5所构成的后透镜组将拥有合适的屈折力强度，从而有利于平衡第一透镜L1至第三透镜L3所构成的前透镜组产生的畸变，也可促使光线以合理的偏转角平缓的向成像面S11过渡，从而可抑制主光线于成像面S11的入射角度，进而有利于提升后期所装配的图像传感器的感光性能，且减小出现暗角的风险。当光学系统10中的上述配置关系低于下限时，第四透镜L4和第五透镜L5构成的后透镜组所贡献的正屈折力不足，使得系统像差无法得到充分的校正，进而导致系统解析力下降。

f123/et123＞5；f123为第一透镜L1、第二透镜L2及第三透镜L3的组合焦距，et123为第一透镜L1、第二透镜L2及第三透镜L3的边缘厚度之和。在一些实施例中，f123/et123可以为5.1、5.3、5.5、6、7、7.5、8、8.3或8.5。满足上述关系时，系统前三片透镜的边缘厚度之和与组合焦距之间的配比被控制在合理范围内，从而可使第一透镜L1至第三透镜L3所构成的前透镜组的边缘结构于轴向上的尺寸得到合理的减小，以此有利于压缩光学系统10的头部尺寸，另外也能够减小边缘视场光线的偏转角度，降低系统整体敏感度。当光学系统10中的上述配置关系低于下限时，上述前透镜组的边缘结构在轴向上的占据空间过大，容易导致相邻透镜之间的排布过于紧密，空气间隙过小，不利于成型组装，会增加组装难度以及因透镜碰撞损伤而导致的报废风险；另外，也会导致上述前透镜组所提供的正屈折力过强，从而易产生较大的球差，增加第四透镜L4和第五透镜L5所构成的后透镜组在平衡像差时的压力，进而容易导致最终的成像品质不良。以上应注意的是，透镜的边缘厚度可理解为：该透镜物侧面的最大有效半径处至像侧面最大有效半径处于平行光轴方向的距离，透镜的有效半径也可理解为透镜有效通光口径的一半。

-7mm＜R41*sd41/f4＜-1mm；R41为第四透镜L4的物侧面S7于光轴处的曲率半径，sd41为第四透镜L4的物侧面S7的最大有效半径，f4为第四透镜L4的有效焦距。在一些实施例中，R41*sd41/f4可以为-6.5、-6、-5.5、-5、-4.5、-4、-3、-2.5、-2或-1.5，数值单位为mm。满足上述关系时，可合理控制第四透镜L4物侧面S7的曲率半径、最大有效半径及第四透镜L4的有效焦距之间的关系，有利于控制第四透镜L4的面型，降低第四透镜L4的面型的复杂度，使得第四透镜L4易于加工成型。当光学系统10中的上述配置关系低于下限时，第四透镜L4物侧面S7的曲率半径的绝对值过大，面型复杂度过低而趋于平缓，难以对入射光线实现有效偏折，不利于校正前透镜组产生的球差。

1＜f3/R31＜1.8；f3为第三透镜L3的有效焦距，R31为第三透镜L3的物侧面S5于光轴处的曲率半径。在一些实施例中，f3/R31可以为1.05、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6或1.65。满足上述关系时，第三透镜L3的有效焦距和物侧面S5的曲率半径之间的关系被控制在合理的范围内，从而有利于缩短系统总长，以及降低第三透镜L3的面型成型难度。通过与物侧面S5的曲率半径之间的相互约束，第三透镜L3的屈折力强度被控制在合理范围内，从而也有利于平衡物方及像方透镜所产生的像差，使系统达到像差平衡状态，进而能够提升成像质量。当光学系统10中的上述配置关系高于上限时，第三透镜L3的物侧面S5的曲率半径过小，面型过于弯曲，导致透镜的敏感度增大，不利于加工成型；当光学系统10中的上述配置关系低于下限时，第三透镜L3提供的负屈折力过大，不利于像差校正。

0.5＜cta/TTL≤0.55；cta为第一透镜L1至第五透镜L5中各透镜于光轴上的厚度之和。在一些实施例中，cta/TTL可以为0.51、0.515、0.52、0.53、0.54、0.545或0.55。满足上述关系时，可合理配置光学系统10中所有透镜的中心厚度总和与系统光学总长的关系，从而能够在压缩系统总长的基础上，还能够使五个透镜的厚度适中，间距分配合理，以此有效提升光学系统10的结构紧凑性，降低各透镜成型和组装难度。当光学系统10中的上述配置关系低于下限时，透镜之间的间隙过大，分布不够紧凑，不利于系统总长进一步压缩。当光学系统10中的上述配置关系高于上限时，会使得透镜的厚度分配不合理，系统中的透镜排布过于紧密，透镜之间发生碰撞的风险升高，从而增加组装难度。

2＜|f5|/(|sag51|+|sag52|)＜12；f5为第五透镜L5的有效焦距，sag51为第五透镜L5的物侧面S9于最大有效半径处的矢高，sag52为第五透镜L5的像侧面S10于最大有效半径处的矢高。在一些实施例中，|f5|/(|sag51|+|sag52|)可以为2.5、2.8、3、5.5、6.2、7、9、10、10.5或11。作为光学系统10中最靠近像方的透镜，满足上述关系时，第五透镜L5的物侧面S9和像侧面S10于最大有效半径处的矢高以及第五透镜L5的有效焦距之间能够得到合理配置，从而能够对物方各透镜所产生的像差实现有效校正，且能减小边缘视场光线的偏转角，使光学系统10可以更好地和图像传感器匹配，同时也能够提升边缘视场的相对照度。当该关系式低于下限或高于上限时，均会引起对像差的校正不充分，使透镜面型配置不合理而引起边缘视场的光线偏转角异常，最终降低成像品质。

应注意的是，透镜某一表面于最大有效半径处的矢高应理解为该表面与光轴相交处至该表面最大有效半径处于平行光轴方向的距离。

f/EPD＜2.4；f为光学系统10的有效焦距，EPD为光学系统10的入瞳直径。在一些实施例中，f/EPD可以为2.29、2.3、2.32、2.34、2.36、2.37或2.38。光学系统10包括设于第一透镜L1物侧的孔径光阑STO，当满足上述关系时，可合理配置光学系统10的有效焦距和入瞳直径的比值，且由于光学系统10具有前置光阑的结构，因此可增大该具有五片式结构的光学系统10的光圈，使光学系统10能够获得足够大的光通量，同时可避免成像出现暗角。另外，随着满足上述关系的光学系统10的光圈增大，从而也能够缩小艾利斑的尺寸，进而使光学系统10拥有更高的解像力极限。

另一方面，在一些实施例中，光学系统10中各透镜(即第一透镜L1至第五透镜L5)的材质均为塑料。当然，一些实施例中的各透镜的材质也可均为玻璃。塑料材质的透镜能够减少光学系统10的重量并降低生产成本，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至第五透镜L5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，任一透镜的材质可以为塑料，也可以为玻璃，具体设计可根据实际需求而确定。

在一些实施例中，光学系统10包括红外截止滤光片110，红外截止滤光片110设置于第五透镜L5的像侧，并与光学系统10中的各透镜相对固定设置。红外截止滤光片110用于滤除红外光，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。红外截止滤光片110可与各透镜一同装配以作为光学系统10中的一部分。在另一些实施例中，红外截止滤光片110并不属于光学系统10的元件，此时红外截止滤光片110可以在光学系统10与图像传感器装配成摄像模组时，一并安装至光学系统10与图像传感器之间。红外截止滤光片110也可设置在第一透镜L1的物侧。在另一些实施例中，也可通过在第一透镜L1至第五透镜L5中的至少一个透镜上设置滤光镀层以实现滤除红外光的作用。

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和图2，在第一实施例中，光学系统10由物侧至像侧依次包括孔径光阑STO、具有正屈折力的第一透镜L1、具有正屈折力的第二透镜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及具有负屈折力的第五透镜L5。图2包括第一实施例中光学系统10的RMS光斑直径相对参考图(左图)以及网格畸变图(右图)，参考波长均为587.56nm。

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于圆周处为凹面，像侧面S2于圆周处为凸面。

第二透镜L2的物侧面S3于近轴处为凹面，像侧面S4于近轴处为凸面；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于近轴处为凹面，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于圆周处为凹面。

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于圆周处为凸面，像侧面S8于圆周处为凹面。

第五透镜L5的物侧面S9于近轴处为凸面，像侧面S10于近轴处为凹面；物侧面S9于圆周处为凸面，像侧面S10于圆周处为凸面。

第一透镜L1至第五透镜L5中各透镜的物侧面和像侧面均为非球面。通过配合光学系统10中各透镜的非球面面型，从而能够有效解决光学系统10视界歪曲的问题，也能够使透镜在较小、较薄的情况下实现优良的光学效果，进而使光学系统10具有更小的体积，有利于光学系统10实现小型化设计。特别地，该实施例中的第四透镜L4的物侧面S7和像侧面S8均为非旋转对称面，从而有利于对子午场曲及弧矢场曲进行有效矫正，以此抑制系统的像散、畸变等像差，提高成像质量。另外，光学系统10中各透镜的材质均为塑料。

光学系统10的各透镜参数由以下的表1、表2和表3体现。表2给出了表1中相应透镜表面的非球面系数，表3给出了表1中相应透镜表面的Zernike多项式系数，其中K为圆锥系数，Ai为与第i阶高次项对应的系数，C_(j+i)为ZP_j的系数。由物面至像面(成像面S11，也可理解为后期装配时图像传感器的感光表面)的各元件依次按照表1从上至下的各元件的顺序排列。但应注意的是，当描述由物侧至像侧依次包括孔径光阑STO和第一透镜L1时，并不代表孔径光阑STO于光轴上的投影只能在第一透镜L1的投影的物方，其中也包括了孔径光阑STO和第一透镜L1的物侧面于光轴上的投影重叠的情况，例如图1的设置方式。面序号2和3所对应的表面分别表示第一透镜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上的曲率半径。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元件的物侧面于光轴上的距离。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101。表格中的红外滤光片为红外截止滤光片101。

在第一实施例中，光学系统10的有效焦距f＝2.571mm，光圈数FNO＝2.285，最大视场角(即对应有效感光区域对角线方向的最大视角)FOV＝97.8°，光学总长TTL＝4mm。

另外，在以下各实施例(第一实施例至第六实施例)的参数表格中，各透镜的折射率、阿贝数和焦距的参考波长均为587.56nm，表格中Y半径、厚度、和焦距所对应的各数值单位为mm。另外，各实施例的关系式计算和透镜结构以相应透镜参数表格中的数据为准。

表1

表2

面序号	K	A4	A6	A8	A10
						2	4.6497	-0.12704	-0.36555	1.6513	-9.7803
3	20.227	-0.12542	-0.2646	0.22884	-2.3503
						4	87.226	-0.15466	-0.037615	-2.217	8.5778
5	1.7852	-0.28632	-0.09805	0.41415	-0.3537
						6	8.8364	-0.46421	-0.13347	0.68412	0.93839
7	19.003	-0.15842	-0.13402	0.32811	-0.26926
						10	-8.9198	-0.071291	-0.011224	-0.0054027	0.027384
11	-3.6856	-0.11794	0.090606	-0.066009	0.035676
						面序号	A12	A14	A16	A18	A20
2	24.261	-26.214	0	0	0
						3	3.5501	-2.8627	0	0	0
4	-22.452	23.381	-6.4412	0	0
						5	-1.1676	1.2898	0	0	0
6	-2.9945	2.071	0	0	0
						7	0.11481	0.0016821	0	0	0
10	-0.022158	0.0087328	-0.0018396	0.00019658	-8.345E-06
						11	-0.013156	0.0031742	-0.00047802	0.000040757	-1.501E-06

表3

面序号	K	C2	C5	C6	C12	C13
							8(AAS)	-21.6410	-0.0130	0.0178	-0.0174	0.0002	-0.0001
9(AAS)	-0.9984	0.4719	0.0221	0.5786	-0.0055	-0.0044
							面序号	C14	C23	C24	C25	C26
8(AAS)	0.0243	0.0027	-0.0038	-0.0031	-0.0063
							9(AAS)	0.12175	0.0095902	-0.0091717	-0.0081299	-0.027244
面序号	C38	C39	C40	C41	C42	C57
							8(AAS)	-0.0065	0.0005	-0.0009	-0.0009	-0.0028	-0.0064
9(AAS)	-0.0147	0.0017	-0.0031	-0.0025	-0.0224	-0.0133
							面序号	C58	C59	C60	C61	C62
8(AAS)	0.0015449	-0.00039308	-0.00010464	-0.00011086	-0.0049749
							9(AAS)	0.0033832	-0.000077719	-0.00030863	-0.00014833	-0.010191

在本申请实施例提供的AAS面系数表格中，Zernike项从ZP1到ZP66，具有相应的SCO系数C2到C67，未给出的SCO系数均为0。

在第一实施例中，光学系统10满足以下各关系：

TTL/ImgH＝1.374；TTL为第一透镜L1的物侧面S1至光学系统10的成像面S11于光轴上的距离，ImgH为光学系统10的最大视场角所对应的像高的一半。对于上述具有五片式结构的光学系统10，当满足上述关系式条件时，可将系统的光学总长和半像高的配比控制在合理范围内，一方面有利于压缩系统的轴向尺寸，使系统的结构更为紧凑，进而能够实现轴向的小型化设计。另外，ImgH决定了图像传感器有限像素区域的大小，因此当满足上述关系式条件时，可增大光学系统10的最大视场角所对应的像高，使光学系统10能够匹配更高像素的图像传感器，从而提升系统的解析力，提高成像质量。

tan(HFOV)*5/f45＝1.347mm^-1；HFOV为光学系统10的最大视场角的一半，f45为第四透镜L4和第五透镜L5的组合焦距。HFOV也可称为光学系统10的对角线方向最大视场角的一半。满足上述关系时，通过将半视场角的正切值以及第四透镜L4和第五透镜L5的组合焦距的比值控制在合理的范围内，从而可增大系统的视场角，有利于实现广角特性，扩大可摄入的景物范围，提高景深，给用户带来良好的拍摄体验；另外，通过大视场角及上述关系式范围的约束，第四透镜L4和第五透镜L5所构成的后透镜组将拥有合适的屈折力强度，从而有利于平衡第一透镜L1至第三透镜L3所构成的前透镜组产生的畸变，也可促使光线以合理的偏转角平缓的向成像面S11过渡，从而可抑制主光线于成像面S11的入射角度，进而有利于提升后期所装配的图像传感器的感光性能，且减小出现暗角的风险。

f123/et123＝5.43；f123为第一透镜L1、第二透镜L2及第三透镜L3的组合焦距，et123为第一透镜L1、第二透镜L2及第三透镜L3的边缘厚度之和。满足上述关系时，系统前三片透镜的边缘厚度之和与组合焦距之间的配比被控制在合理范围内，从而可使第一透镜L1至第三透镜L3所构成的前透镜组的边缘结构于轴向上的尺寸得到合理的减小，以此有利于压缩光学系统10的头部尺寸，另外也能够减小边缘视场光线的偏转角度，降低系统整体敏感度。

R41*sd41/f4＝-3.455mm；R41为第四透镜L4的物侧面S7于光轴处的曲率半径，sd41为第四透镜L4的物侧面S7的最大有效半径，f4为第四透镜L4的有效焦距。满足上述关系时，可合理控制第四透镜L4物侧面S7的曲率半径、最大有效半径及第四透镜L4的有效焦距之间的关系，有利于控制第四透镜L4的面型，降低第四透镜L4的面型的复杂度，使得第四透镜L4易于加工成型。

f3/R31＝1.674；f3为第三透镜L3的有效焦距，R31为第三透镜L3的物侧面S5于光轴处的曲率半径。满足上述关系时，第三透镜L3的有效焦距和物侧面S5的曲率半径之间的关系被控制在合理的范围内，从而有利于缩短系统总长，以及降低第三透镜L3的面型成型难度。通过与物侧面S5的曲率半径之间的相互约束，第三透镜L3的屈折力强度被控制在合理范围内，从而也有利于平衡物方及像方透镜所产生的像差，使系统达到像差平衡状态，进而能够提升成像质量。

cta/TTL＝0.55；cta为第一透镜L1至第五透镜L5中各透镜于光轴上的厚度之和。满足上述关系时，可合理配置光学系统10中所有透镜的中心厚度总和与系统光学总长的关系，从而能够在压缩系统总长的基础上，还能够使五个透镜的厚度适中，间距分配合理，以此有效提升光学系统10的结构紧凑性，降低各透镜成型和组装难度。

|f5|/(|sag51|+|sag52|)＝7.18；f5为第五透镜L5的有效焦距，sag51为第五透镜L5的物侧面S9于最大有效半径处的矢高，sag52为第五透镜L5的像侧面S10于最大有效半径处的矢高。作为光学系统10中最靠近像方的透镜，满足上述关系时，第五透镜L5的物侧面S9和像侧面S10于最大有效半径处的矢高以及第五透镜L5的有效焦距之间能够得到合理配置，从而能够对物方各透镜所产生的像差实现有效校正，且能减小边缘视场光线的偏转角，使光学系统10可以更好地和图像传感器匹配，同时也能够提升边缘视场的相对照度。

f/EPD＝2.285；f为光学系统10的有效焦距，EPD为光学系统10的入瞳直径。光学系统10包括设于第一透镜L1物侧的孔径光阑STO，当满足上述关系时，可合理配置光学系统10的有效焦距和入瞳直径的比值，且由于光学系统10具有前置光阑的结构，因此可增大该具有五片式结构的光学系统10的光圈，使光学系统10能够获得足够大的光通量，同时可避免成像出现暗角。另外，随着满足上述关系的光学系统10的光圈增大，从而也能够缩小艾利斑的尺寸，进而使光学系统10拥有更高的解像力极限。

通过满足以上设置，光学系统10将拥有广角、小型化、大光圈及高像素的特性，因此可拥有良好的摄像性能及成像品质。在保证成光学系统10小型化的基础上，引入自由曲面(及非旋转对称面)，再以该实施例所提供的设计合理配置透镜数量、材料、面型、厚度和屈折力等，以去进一步降低边缘视场的畸变。

图2中的左图示出了第一实施例中光学系统10的RMS光斑在成像面一象限内不同位置的相对大小情况，以此反映出成像面上不同区域的RMS光斑的相对弥散情况，图中(0，0)处对应光学系统10的中心视场。该左图体现了RMS光斑直径与真实光线像高的关系，横坐标表示X方向的真实光线像高，纵坐标表示Y方向的真实光线像高。图中的横纵坐标的尺度(每格0.5mm)反映的是成像面有效成像区域的真实尺度，而图中各光斑的尺寸为放大后的情况。各光斑的真实尺寸应参考图中右上方的标尺(每格0.07mm)，通过图中的光斑大小与该标尺的比例关系便可得出成像面上相应位置的光斑的实际大小。由该左图可知，最小的RMS光斑直径为0.00087294mm，最大的RMS光斑直径为0.024186mm，RMS光斑直径的均值为0.006545mm，RMS光斑直径的标准差为0.0053077mm。可知，大部分视场的光线均能在成像面S11处实现良好的会聚，且外视场的弥散情况也受到了较好的抑制，因此光学系统10拥有优良的成像清晰度。

图2中的右图示出了第一实施例中光学系统10的网格畸变图，其横坐标表征系统于水平方向的视场角，纵坐标表征系统于垂直方向的视场角，且该右图的中心位置表示中心视场区域。具体地，右图中的网格于水平方向的最大尺寸对应的视场角为78.02°，对应的像高尺寸为4.2mm；网格于垂直方向的最大尺寸对应的视场角为78.02°，对应的像高尺寸为4.19mm。由图中可知，网格边缘的畸变程度最大，但最大畸变为-1.6874％，因此可知光学系统10的外视场畸变受到了有效抑制，从而光学系统10拥有优良的成像质量。

第二实施例

参考图3和图4，在第二实施例中，光学系统10由物侧至像侧依次包括孔径光阑STO、具有正屈折力的第一透镜L1、具有正屈折力的第二透镜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及具有负屈折力的第五透镜L5。图4包括第二实施例中光学系统10的RMS光斑直径相对参考图(左图)以及网格畸变图(右图)，参考波长为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于圆周处为凹面，像侧面S2于圆周处为凸面。

第二透镜L2的物侧面S3于近轴处为凹面，像侧面S4于近轴处为凸面；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于近轴处为凹面，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于圆周处为凹面。

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于圆周处为凹面。

第五透镜L5的物侧面S9于近轴处为凸面，像侧面S10于近轴处为凹面；物侧面S9于圆周处为凸面，像侧面S10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4、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4

表5

表6

面序号	K	C2	C5	C6	C12	C13
							10(AAS)	-0.00298	-0.81693	0.060507	-1.0311	0.013453	0.016927
11(AAS)	-1.0384	-2.4308	0.36852	-2.7195	0.072902	0.22815
							面序号	C14	C23	C24	C25	C26
10(AAS)	-0.12218	-0.00685	0.007443	0.008975	-0.03011
							11(AAS)	-0.20352	-0.11075	0.056726	0.14545	-0.00744
面序号	C38	C39	C40	C41	C42	C57
							10(AAS)	-0.01332	-0.0031	8.17E-05	0.001254	-0.07957	-0.02004
11(AAS)	0.093462	-0.06317	0.027009	0.063688	-0.07272	-0.06502
							面序号	C58	C59	C60	C61	C62
10(AAS)	-0.0048	-0.00525	-0.00104	0.003482	-0.07778
							11(AAS)	0.051753	-0.02716	0.006153	0.020535	-0.0344

该实施例中的光学系统10满足以下关系：

TTL/ImgH	1.349	|f5|/(|sag51|+|sag52|)	2.43
				tan(HFOV)*5/f45	1.801	f/EPD	2.2870
f123/et123	7.579	f3/R31	1.448
				R41*sd41/f4	-5.218	cta/TTL	0.535

图3的左图反映了光学系统10的RMS光斑直径在成像面S11相应区域的相对大小情况，RMS光斑的具体参数可参考图中给出的数据。

图4的右图示出了第二实施例中光学系统10的网格畸变图，其横坐标表征系统于水平方向的视场角，纵坐标表征系统于垂直方向的视场角，且该右图的中心位置表示中心视场区域。具体地，右图中的网格于水平方向的最大尺寸对应的视场角为76.26°，对应的像高尺寸为4.23mm；网格于垂直方向的最大尺寸对应的视场角为76.26°，对应的像高尺寸为4.17mm，网格的最大畸变为-1.6174％。由图4可知，光学系统10各视场区域的RMS光斑的弥散程度和畸变均受到有效控制，从而光学系统10拥有良好的成像质量。

第三实施例

参考图5和图6，在第三实施例中，光学系统10由物侧至像侧依次包括孔径光阑STO、具有正屈折力的第一透镜L1、具有正屈折力的第二透镜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及具有负屈折力的第五透镜L5。图6包括第三实施例中光学系统10的RMS光斑直径相对参考图(左图)以及网格畸变图(右图)，参考波长为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于圆周处为凹面，像侧面S2于圆周处为凸面。

第二透镜L2的物侧面S3于近轴处为凹面，像侧面S4于近轴处为凸面；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于近轴处为凹面，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于圆周处为凹面。

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于圆周处为凸面，像侧面S8于圆周处为凹面。

第五透镜L5的物侧面S9于近轴处为凸面，像侧面S10于近轴处为凹面；物侧面S9于圆周处为凹面，像侧面S10于圆周处为凸面。

另外，第三实施例中光学系统10的各透镜参数由表7、表8和表9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	K	A4	A6	A8	A10
						2	4.436	-0.14233	-0.19708	0.076365	-3.0566
3	24.791	-0.11631	-0.18404	-0.32983	-0.04595
						4	99	-0.15212	-0.52509	1.8031	-14.209
5	6.0031	-0.2143	0.041673	-1.0576	3.4085
						6	14.073	-0.51597	0.38368	-0.46578	0.98125
7	-99	-0.33086	0.31642	-0.36559	0.44186
						10	-14.618	-0.03988	-0.04778	0.061327	-0.03415
11	-3.8349	-0.12779	0.10069	-0.06849	0.033877
						面序号	A12	A14	A16	A18	A20
2	9.1709	-13.686	0	0	0
						3	-1.4933	1.4647	0	0	0
4	51.267	-107.84	91.953	0	0
						5	-7.0413	5.6088	0	0	0
6	-0.26587	-0.5897	0	0	0
						7	-0.26394	0.062346	0	0	0
10	0.0107	-0.00197	0.00021	-1.2E-05	2.8E-07
						11	-0.01146	0.002538	-0.00035	2.74E-05	-9.3E-07

表9

面序号	K	C2	C5	C6	C12	C13
							8(AAS)	-4.079	-0.07438	0.011669	0.011714	4.75E-05	0.003507
9(AAS)	-0.9994	0.47066	0.03548	0.62726	-0.00938	0.021549
							面序号	C14	C23	C24	C25	C26
8(AAS)	0.017811	-0.00213	-0.00218	0.000127	0.009194
							9(AAS)	0.09826	-0.01053	-0.00997	0.00847	-0.01154
面序号	C38	C39	C40	C41	C42	C57
							8(AAS)	-0.00227	-0.00013	-0.00029	-0.00012	-0.00688	-0.0039
9(AAS)	-0.00246	-0.00377	-0.00355	0.002385	-0.02703	-0.01094
							面序号	C58	C59	C60	C61	C62
8(AAS)	0.000476	-0.00026	5.9E-05	-5.1E-05	-0.00414
							9(AAS)	0.002864	-0.00073	-0.00044	0.00038	-0.01498

该实施例中的光学系统10满足以下关系：

TTL/ImgH	1.374	|f5|/(|sag51|+|sag52|)	11.08
				tan(HFOV)*5/f45	1.677	f/EPD	2.3845
f123/et123	5.014	f3/R31	1.020
				R41*sd41/f4	-1.614	cta/TTL	0.517

图6的左图反映了光学系统10的RMS光斑直径在成像面S11相应区域的相对大小情况，RMS光斑的具体参数可参考图中给出的数据。

图6的右图示出了第三实施例中光学系统10的网格畸变图，其横坐标表征系统于水平方向的视场角，纵坐标表征系统于垂直方向的视场角，且该右图的中心位置表示中心视场区域。具体地，右图中的网格于水平方向的最大尺寸对应的视场角为76.27°，对应的像高尺寸为4.14mm；网格于垂直方向的最大尺寸对应的视场角为76.27°，对应的像高尺寸为4.13mm，网格的最大畸变为-0.4647％。由图6可知，光学系统10各视场区域的RMS光斑的弥散程度和畸变均受到有效控制，从而光学系统10拥有良好的成像质量。

第四实施例

参考图7和图8，在第四实施例中，光学系统10由物侧至像侧依次包括孔径光阑STO、具有正屈折力的第一透镜L1、具有正屈折力的第二透镜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及具有负屈折力的第五透镜L5。图8包括第四实施例中光学系统10的RMS光斑直径相对参考图(左图)以及网格畸变图(右图)，参考波长为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于圆周处为凹面，像侧面S2于圆周处为凸面。

第二透镜L2的物侧面S3于近轴处为凹面，像侧面S4于近轴处为凸面；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于近轴处为凹面，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于圆周处为凹面。

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于圆周处为凸面，像侧面S8于圆周处为凹面。

第五透镜L5的物侧面S9于近轴处为凸面，像侧面S10于近轴处为凹面；物侧面S9于圆周处为凹面，像侧面S10于圆周处为凸面。

另外，第四实施例中光学系统10的各透镜参数由表10、表11和表12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10

表11

面序号	K	A4	A6	A8	A10
						2	4.2187	-0.15599	-0.06764	-1.8884	7.9013
3	-48.143	-0.11871	-0.28195	-1.081	2.6992
						4	75.031	-0.06307	-0.05532	-1.6738	0.17927
5	-2.0753	0.062463	-0.68187	0.7501	0.58331
						6	9.2604	-0.26052	-0.90782	1.57	-0.16827
7	-51.127	-0.14782	-0.39366	0.84147	-0.81637
						10	-5.9304	0.077578	-0.33322	0.3347	-0.17413
11	-3.2399	-0.04791	-0.07541	0.10142	-0.06161
						面序号	A12	A14	A16	A18	A20
2	-21.459	17.769	0	0	0
						3	-9.9921	10.147	0	0	0
4	16.879	-70.549	79.774	0	0
						5	-4.2704	3.7497	0	0	0
6	-1.0127	0.9496	0	0	0
						7	0.51655	-0.10806	0	0	0
10	0.047407	-0.00534	-0.00024	0.000106	-6.6E-06
						11	0.022185	-0.00505	0.000718	-5.8E-05	2E-06

表12

该实施例中的光学系统10满足以下关系：

TTL/ImgH	1.276	|f5|/(|sag51|+|sag52|)	6.90
				tan(HFOV)*5/f45	1.739	f/EPD	2.2920
f123/et123	6.647	f3/R31	1.087
				R41*sd41/f4	-1.326	cta/TTL	0.504

图8的左图反映了光学系统10的RMS光斑直径在成像面S11相应区域的相对大小情况，RMS光斑的具体参数可参考图中给出的数据。

图8的右图示出了光学系统10的网格畸变图，其横坐标表征系统于水平方向的视场角，纵坐标表征系统于垂直方向的视场角，且该右图的中心位置表示中心视场区域。具体地，右图中的网格于水平方向的最大尺寸对应的视场角为85.32°，对应的像高尺寸为4.21mm；网格于垂直方向的最大尺寸对应的视场角为85.32°，对应的像高尺寸为4.19mm，网格的最大畸变为-1.9256％。由图8可知，光学系统10各视场区域的RMS光斑的弥散程度和畸变均受到有效控制，从而光学系统10拥有良好的成像质量。

第五实施例

参考图9和图10，在第五实施例中，光学系统10由物侧至像侧依次包括孔径光阑STO、具有正屈折力的第一透镜L1、具有正屈折力的第二透镜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及具有负屈折力的第五透镜L5。图10包括第五实施例中光学系统10的RMS光斑直径相对参考图(左图)以及网格畸变图(右图)，参考波长为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于近轴处为凹面，像侧面S4于近轴处为凸面；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于近轴处为凹面，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于圆周处为凹面。

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于圆周处为凹面。

第五透镜L5的物侧面S9于近轴处为凸面，像侧面S10于近轴处为凹面；物侧面S9于圆周处为凸面，像侧面S10于圆周处为凸面。

另外，第五实施例中光学系统10的各透镜参数由表13、表14和表15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13

表14

面序号	K	A4	A6	A8	A10
						2	4.6522	-0.14648	-0.07697	-0.71028	0.28392
3	3.0712	-0.11641	-0.3233	-0.16741	-0.10014
						4	95.734	-0.01566	-0.38191	0.3697	-8.9657
5	-2.3126	0.3518	-2.2013	4.0824	-3.3379
						6	9.3042	-0.05513	-2.081	5.0261	-6.2308
7	-99	-0.20457	-0.29374	0.70851	-0.68136
						10	-7.7731	-0.12782	0.026079	-0.02277	0.028241
11	-3.3642	-0.15955	0.13506	-0.09946	0.053336
						面序号	A12	A14	A16	A18	A20
2	2.5909	-8.3149	0	0	0
						3	-2.9771	3.8407	0	0	0
4	41.245	-99.724	88.235	0	0
						5	-2.5575	4.18	0	0	0
6	5.0624	-1.7649	0	0	0
						7	0.45807	-0.1083	0	0	0
10	-0.02032	0.00883	-0.00216	0.00027	-1.3E-05
						11	-0.01971	0.004824	-0.00074	6.51E-05	-2.5E-06

表15

面序号	K	C2	C5	C6	C12	C13
							8(AAS)	1.5785	-0.01539	0.023625	-0.00373	0.002253	0.00411
9(AAS)	-0.9873	0.46004	0.031164	0.54824	-0.00341	-0.0046
							面序号	C14	C23	C24	C25	C26
8(AAS)	0.015617	-0.0026	-0.00187	-0.00124	-0.00822
							9(AAS)	0.12218	-0.00495	-0.00814	-0.0122	-0.02991
面序号	C38	C39	C40	C41	C42	C57
							8(AAS)	-0.00063	-0.00085	-0.00056	-0.00044	-0.00206	-0.00304
9(AAS)	0.000846	-0.00294	-0.0034	-0.00497	-0.02575	-0.00934
							面序号	C58	C59	C60	C61	C62
8(AAS)	0.001801	-0.0004	-9.8E-05	-7E-06	-0.00393
							9(AAS)	0.006333	-0.00054	-0.00052	-0.00064	-1.0543

该实施例中的光学系统10满足以下关系：

图10的左图反映了光学系统10的RMS光斑直径在成像面S11相应区域的相对大小情况，RMS光斑的具体参数可参考图中给出的数据。

图10的右图示出了光学系统10的网格畸变图，其横坐标表征系统于水平方向的视场角，纵坐标表征系统于垂直方向的视场角，且该右图的中心位置表示中心视场区域。具体地，右图中的网格于水平方向的最大尺寸对应的视场角为81.24°，对应的像高尺寸为4.21mm；网格于垂直方向的最大尺寸对应的视场角为81.24°，对应的像高尺寸为4.19mm，网格的最大畸变为-1.7394％。由图10可知，光学系统10各视场区域的RMS光斑的弥散程度和畸变均受到有效控制，从而光学系统10拥有良好的成像质量。

第六实施例

参考图11和图12，在第六实施例中，光学系统10由物侧至像侧依次包括孔径光阑STO、具有正屈折力的第一透镜L1、具有正屈折力的第二透镜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及具有负屈折力的第五透镜L5。图12包括第六实施例中光学系统10的RMS光斑直径相对参考图(左图)以及网格畸变图(右图)，参考波长为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于圆周处为凹面，像侧面S2于圆周处为凸面。

第二透镜L2的物侧面S3于近轴处为凹面，像侧面S4于近轴处为凸面；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于近轴处为凹面，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于圆周处为凹面。

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于圆周处为凸面，像侧面S8于圆周处为凹面。

第五透镜L5的物侧面S9于近轴处为凸面，像侧面S10于近轴处为凹面；物侧面S9于圆周处为凸面，像侧面S10于圆周处为凸面。

另外，第六实施例中光学系统10的各透镜参数由表16、表17和表18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16

表17

面序号	K	A4	A6	A8	A10
						2	4.6264	-0.14946	-0.14346	-0.21005	-1.6418
3	9.9896	-0.12853	-0.27861	-0.14439	-0.32798
						4	99	-0.08899	-0.4547	0.99678	-6.9578
5	0.40937	-0.07755	-0.60274	1.4426	-1.9808
						6	9.621	-0.31387	-0.82988	2.3765	-1.9765
7	2.6582	-0.15712	-0.48825	1.2366	-1.4609
						10	-11.367	-0.13039	0.063821	-0.07664	0.078294
11	-3.7023	-0.1485	0.12775	-0.09292	0.04861
						面序号	A12	A14	A16	A18	A20
2	5.8343	-9.3505	0	0	0
						3	-1.7626	2.4438	0	0	0
4	22.284	-47.479	40.758	0	0
						5	0.11044	0.74095	0	0	0
6	-0.09385	0.93402	0	0	0
						7	1.0108	-0.26228	0	0	0
10	-0.04825	0.017801	-0.00379	0.000424	-1.9E-05
						11	-0.01738	0.004101	-0.00061	5.12E-05	-1.9E-06

表18

面序号	K	C2	C5	C6	C12	C13
							8(AAS)	14.659	-0.01438	0.01682	-0.01295	0.001614	0.001028
9(AAS)	-0.98438	0.47209	0.023005	0.57089	-0.00295	-0.00308
							面序号	C14	C23	C24	C25	C26
8(AAS)	0.016299	0.002094	-0.00265	-0.00197	-0.00523
							9(AAS)	0.11422	0.009131	-0.00779	-0.00704	-0.0286
面序号	C38	C39	C40	C41	C42	C57
							8(AAS)	-0.00492	0.000622	-0.00079	-0.00049	-0.00294	-0.00441
9(AAS)	-0.01298	0.001837	-0.00292	-0.00203	-0.02114	-0.0114
							面序号	C58	C59	C60	C61	C62
8(AAS)	0.00133	-0.00022	-0.00013	-5E-07	-0.00486
							9(AAS)	0.003539	8.65E-05	-0.00037	-2.2E-05	-9.3074

该实施例中的光学系统10满足以下关系：

TTL/ImgH	1.349	|f5|/(|sag51|+|sag52|)	5.65
				tan(HFOV)*5/f45	1.857	f/EPD	2.2865
f123/et123	8.586	f3/R31	1.386
				R41*sd41/f4	-4.633	cta/TTL	0.548

图12的左图反映了光学系统10的RMS光斑直径在成像面S11相应区域的相对大小情况，RMS光斑的具体参数可参考图中给出的数据。

图12的右图示出了光学系统10的网格畸变图，其横坐标表征系统于水平方向的视场角，纵坐标表征系统于垂直方向的视场角，且该右图的中心位置表示中心视场区域。具体地，右图中的网格于水平方向的最大尺寸对应的视场角为78.25°，对应的像高尺寸为4.21mm；网格于垂直方向的最大尺寸对应的视场角为78.25°，对应的像高尺寸为4.19mm，网格的最大畸变为-1.792％。由图12可知，光学系统10各视场区域的RMS光斑的弥散程度和畸变均受到有效控制，从而光学系统10拥有良好的成像质量。

在以上给出的第一至第六实施例中可知，通过向光学系统10中的部分透镜中引入非旋转对称面型，可增加了折射曲面的自由度，以此将光学系统10在参考波长下的网格畸变值的最大绝对值控制在2％以内，从而有利于在实现大视场角的基础上进一步减小网格畸变，可显著减小图像失真程度，提高成像质量，给用户带来更加真实的大景深、大视场角的拍摄体验。

另外，参考图13，本申请的一些实施例还提供了一种摄像模组20，摄像模组20可包括上述任意一个实施例的光学系统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。图像传感器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)。一般地，在装配时，光学系统10的成像面S11与图像传感器210的感光表面重叠。

在一些实施例中，摄像模组20包括设于第五透镜L5与图像传感器210之间的红外截止滤光片110，红外截止滤光片110用于滤除红外光。在一些实施例中，红外截止滤光片110可安装至镜头的像端。在一些实施例中，摄像模组20还包括保护玻璃，保护玻璃设于红外截止滤光片与图像传感器210之间，保护玻璃用于保护图像传感器210。相对于具有一般五片式结构的模组而言，通过采用上述光学系统10，摄像模组20的轴向尺寸能够得到压缩，且能够配置更高像素的图像传感器210。且当应用于设备中时，一方面有助于设备在厚度上的进一步压缩以实现超薄化设计，另一方面也可提升设备的摄像质量。

参考图14，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、触控显示屏、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、车载摄像设备、监控设备、无人机、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(Personal Digital Assistant，个人数字助理)、无人机等。在一些实施例中，当电子设备30为智能手机时，摄像模组20可作为设备的后置摄像模组。

通过采用上述摄像模组20，不仅有助于电子设备30在厚度方向上的进一步压缩，从而有利于实现超薄化设计，另外也能够提升摄像质量。

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 (10)

1.一种光学系统，其特征在于，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；

具有正屈折力的第二透镜，所述第二透镜的物侧面于近轴处为凹面，像侧面于近轴处为凸面；

具有负屈折力的第三透镜，所述第三透镜的物侧面于近轴处为凹面；

具有正屈折力的第四透镜，所述第四透镜的物侧面于近轴处为凹面，像侧面于近轴处为凸面；

具有负屈折力的第五透镜，所述第五透镜的物侧面于近轴处为凸面，像侧面于近轴处为凹面，所述第五透镜的物侧面和像侧面均为非球面，且所述第五透镜的物侧面和像侧面中的至少一者设有反曲点；

所述第一透镜至所述第五透镜中的至少一个透镜具有非旋转对称面型；

且所述光学系统满足关系：

TTL/ImgH＜1.38；

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，ImgH为所述光学系统的最大视场角所对应的像高的一半。

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：

tan(HFOV)*5/f45＞1.3mm^-1；

HFOV为所述光学系统的最大视场角的一半，f45为所述第四透镜和所述第五透镜的组合焦距。

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：

f123/et123＞5；

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，et123为所述第一透镜、所述第二透镜及所述第三透镜的边缘厚度之和。

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：

-7mm＜R41*sd41/f4＜-1mm；

R41为所述第四透镜的物侧面于光轴处的曲率半径，sd41为所述第四透镜的物侧面的最大有效半径，f4为所述第四透镜的有效焦距。

5.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统满足关系：

1＜f3/R31＜1.8；

f3为所述第三透镜的有效焦距，R31为所述第三透镜的物侧面于光轴处的曲率半径。

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：

0.5＜cta/TTL≤0.55；

cta为所述第一透镜至所述第五透镜中各透镜于光轴上的厚度之和。

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：

2＜|f5|/(|sag51|+|sag52|)＜12；

f5为所述第五透镜的有效焦距，sag51为所述第五透镜的物侧面于最大有效半径处的矢高，sag52为所述第五透镜的像侧面于最大有效半径处的矢高。

8.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统包括设于所述第一透镜物侧的孔径光阑，且所述光学系统满足关系：

f/EPD＜2.4；

f为所述光学系统的有效焦距，EPD为所述光学系统的入瞳直径。

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，所述摄像模组设置于所述固定件。

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