CN219657940U - 镜头系统、光学指纹装置和电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供一种镜头系统、光学指纹装置和电子设备。镜头系统包括：从物方到像方依次设置的第一透镜、第二透镜和第三透镜；第一透镜为负光焦度的镜片，第一透镜具有朝向物方的凹面以及朝向像方的凹面；第二透镜为正光焦度的镜片，第二透镜具有朝向物方的凸面以及朝向像方的凸面；第三透镜为正光焦度的镜片，第三透镜具有朝向物方的凸面；镜头系统在成像面上的最大像高Y'、焦距f和光学长度CTL满足1.25＜|Y'/(f*CTL)|<1.45，其中，光学长度CTL为第一透镜朝向物方的表面至成像面的距离。通过该技术方案，设计镜头系统在成像面上的最大像高Y'、焦距f和光学长度CTL满足1.25＜|Y'/(f*CTL)|<1.45，在兼顾降低镜头系统的整体厚度的同时，可以保证镜头系统具有较优的成像质量。

Description

镜头系统、光学指纹装置和电子设备

技术领域

本申请实施例涉及光学成像领域，并且更具体地，涉及镜头系统、光学指纹装置和电子设备。

背景技术

光学式屏下指纹识别方案的出现，使手机能够取消物理指纹按键，提高手机外观设计的自由度，增大手机的屏占比，提高外观美学设计，目前已经成为手机指纹识别的最优方案之一。

手机功能的日渐多样化要求其轻薄的机身内能容纳更多的功能模组，同时市场需求各个硬件模块更加专业化，目前手机机身一般会分配更多空间给电池和音腔，以保障手机的长续航和优质的音质。屏下的光学式指纹识别模组位于手机的中框下方，减薄光学式指纹识别模组的模组厚度，能够有效扩展其他模组的安装空间。

鉴于此，如何提供一种低厚度、高性能的光学成像系统以及指纹装置，是一项亟待解决的技术问题。

实用新型内容

本申请实施例提供一种镜头系统、光学指纹装置和电子设备，该镜头系统具有较低的厚度以及较高的成像性能。

第一方面，提供一种镜头系统，包括：从物方到像方依次设置的第一透镜、第二透镜和第三透镜，该第一透镜、第二透镜和第三透镜由玻璃、树脂或塑料制备形成；第一透镜为负光焦度的镜片，第一透镜具有朝向物方的凹面以及朝向像方的凹面；第二透镜为正光焦度的镜片，第二透镜具有朝向物方的凸面以及朝向像方的凸面；第三透镜为正光焦度的镜片，第三透镜具有朝向物方的凸面；镜头系统在成像面上的最大像高Y'、焦距f和光学长度CTL满足1.25＜|Y'/(f*CTL)|<1.45，其中，光学长度CTL为第一透镜朝向物方的表面至成像面的距离。

通过本申请实施例的技术方案，镜头系统在成像面上的最大像高Y'、焦距f和光学长度CTL三者之间具有较高的相关度，不仅能影响镜头系统的整体尺寸，还能影响镜头系统的光学成像性能。在本申请实施例中，Y'/f可用于表征镜头系统的最大视场角(Field OfView，FOV)，Y'/f越大，则镜头系统的FOV越大。在|Y'/(f*CTL)|的比例设计中，Y'/f越大，且CTL越小，则可以使得|Y'/(f*CTL)|具有大于1.25的较大比例值。换言之，在|Y'/(f*CTL)|＞1.25的情况下，可以设计得到具有较小光学长度且较大FOV的镜头系统，从而兼顾镜头系统的整体厚度以及成像质量。另外，在本申请实施例中，在|Y'/(f*CTL)|<1.45的情况下，可以限制镜头系统的光学长度CTL过小，从而影响镜头系统的成像性能。因此，通过本申请实施例的技术方案，设计镜头系统在成像面上的最大像高Y'、焦距f和光学长度CTL满足1.25＜|Y'/(f*CTL)|<1.45，在兼顾降低镜头系统的整体厚度的同时，可以保证镜头系统具有较优的成像质量。

在一些可能的实施方式中，第一透镜的焦距f₁、第三透镜的焦距f₃以及光学长度CTL满足-1.1＜f₁*f₃/CTL<-0.65。

在该技术方案中，f₁可以表征第一透镜的折光能力，f₃可以表征第三透镜的折光能力。在第一透镜具有较大的f₁的情况下，可以使得镜头系统具有较大的FOV，提高镜头系统的探测区域。在此基础上，在第三透镜具有较大的f₃的情况下，可以缩短第三透镜至镜头系统的成像面之间的距离，从而降低镜头系统的光学长度CTL。在f₁*f₃/CTL的比例设计中，f₁*f₃越大，且CTL越小，则可以使得f₁*f₃/CTL具有大于-1.1的较大比例值。换言之，在f₁*f₃/CTL＞-1.1的情况下，可以设计得到具有较小光学长度且较大FOV的镜头系统，从而兼顾镜头系统的整体厚度以及成像质量。另外，在本申请实施例中，在f₁*f₃/CTL<-0.65的情况下，可以限制镜头系统的光学长度CTL过小，从而影响镜头系统的成像性能。因此，通过本申请实施例的技术方案，设计第一透镜的焦距f₁、第三透镜的焦距f₃以及镜头系统的光学长度CTL满足-1.1＜f₁*f₃/CTL<-0.65，在兼顾降低镜头系统的整体厚度的同时，可以保障镜头系统具有较优的成像质量。

在一些可能的实施方式中，光学长度CTL满足1.5mm＜CTL<1.7mm。

在该实施方式下，镜头系统的光学长度CTL在1.5mm至1.7mm之间，相比于传统镜头系统在1.9mm以上的大光学长度，可以将镜头系统所需占用的厚度空间压缩0.2mm至0.4mm，有利于镜头系统在薄形电子设备中的安装和推广。

在一些可能的实施方式中，镜头系统中各透镜的光焦度分配满足以下关系中的至少一项：-1.5＜f₁/f₂<-1.2；0.26＜f₂/f₃<0.39；-1.61＜f₁/f₁₂<-1.45；0.85＜f₂/f₁₂<1.19；1.3＜f₂/f₂₃<1.45；3.71＜f₃/f₂₃<4.95；1＜f₁₂/f₂₃<1.29；1.51＜f₁₂/f<1.65；1.2＜f₂₃/f<1.45；其中，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，f₁₂为第一透镜和第二透镜的组合焦距，f₂₃为第二透镜和第三透镜的组合焦距，f为镜头系统的焦距。

通过该实施方式的技术方案，在兼顾降低镜头系统的整体厚度的同时，能够进一步优化镜头系统的光焦度分配，使得镜头系统获得更为合理的光组结构，控制像差合理分布于第一透镜、第二透镜以及第三透镜之间，从而进一步提升镜头系统的光学成像质量。

在一些可能的实施方式中，镜头系统中各透镜的面型满足以下关系中的至少一项：1.1＜f₁/r₁<1.39；-0.55＜f₁/r₂<-0.31；0.51＜f₂/r₃<0.69；-1.59＜f₂/r₄<-1.41；3.1＜f₃/r₅<5.2；1.4＜f₃/r₆<3.7；其中，f₁为第一透镜的焦距，r₁为第一透镜朝向物方的表面的曲率半径，r₂为第一透镜朝向像方的表面的曲率半径，f₂为第二透镜的焦距，r₃为第二透镜朝向物方的表面的曲率半径，r₄为第二透镜朝向像方的表面的曲率半径，f₃为第三透镜的焦距，r₅为第三透镜朝向物方的表面的曲率半径，r₆为第三透镜朝向像方的表面的曲率半径。

在该实施方式的技术方案中，通过对镜头系统中各透镜的焦距与曲率半径之比进行设计，从而实现对各透镜的面型设计，使得各透镜之间相互配合，形成具有较小厚度、较大FOV、较小像差且畸变较小的镜头系统，保障镜头系统的综合性能。

在一些可能的实施方式中，镜头系统中各透镜的面型还满足以下关系中的至少一项：-0.45＜r₁/r₂<-0.21；-3.9＜r₃/r₄<-1.95；0.6＜r₅/r₆<0.8。

通过该实施方式的技术方案，设计第一透镜、第二透镜和第三透镜中两个表面的曲率半径的比例关系，可以使得各透镜的两个表面的曲率半径相互制约，防止各透镜的两个表面的曲率半径以及面型差异较大，造成透镜表面的制造精度下降。第一透镜、第二透镜和第三透镜合理的曲率半径设计能够降低各透镜的敏感度，即，即使第一透镜、第二透镜和第三透镜在生产、组装过程中具有一定的生产和组装公差，也能保障第一透镜、第二透镜和第三透镜的光学成像性能。通过该实施方式的技术方案，能够提升镜头系统的生产制造良率。

在一些可能的实施方式中，镜头系统中各透镜在光轴上的厚度满足以下关系中的至少一项：0.45＜CT₁/CT₂<0.59；2.21＜CT₂/CT₃<3.1；其中，CT₁为第一透镜在光轴上的厚度，CT₂为第二透镜在光轴上的厚度，CT₃为第三透镜在光轴上的厚度。

在该实施方式的技术方案中，第二透镜在光轴上的厚度CT₂大于第一透镜在光轴上的厚度CT₁，且大于第三透镜在光轴上的厚度CT₃，利用该厚度较厚的双凸透镜作为第二透镜，不仅可以使得该第二透镜具有较高的强度，而且还可以使得该第二透镜具有良好的校正像差效果，提升镜头系统的成像质量。进一步地，镜头系统中相邻透镜的厚度可相互制约，保障镜头系统中各透镜的厚度满足制造工艺的加工要求且成像性能相互适配，在满足镜头系统的成像质量的前提下，使得镜头系统整体可更为坚固，有效防止外力破坏，提升镜头系统的使用寿命。

在一些可能的实施方式中，镜头系统中各透镜的光学参数满足以下关系中的至少一项：1.5＜n₁＜1.6；1.5＜n₂＜1.6；1.5＜n₃＜1.6；其中，n₁为第一透镜的折射率，n₂为第二透镜的折射率，n₃为第三透镜的折射率。

在一些可能的实施方式中，第一透镜的两个面中有至少一个面为非球面，第二透镜的两个面中有至少一个面为非球面，第三透镜的两个面中有至少一个面为非球面。

在一些可能的实施方式中，镜头系统还包括：光阑，设置于第一透镜和第二透镜之间。

在一些可能的实施方式中，镜头系统的系统参数满足如下至少一项：视场角大于120°；F数小于2；畸变小于6.5％。

第二方面，提供一种光学指纹装置，用于设置在显示屏下方，光学指纹装置包括：指纹图像传感器，以及，第一方面或第一方面中任一可能的实施方式中的镜头系统；其中，指纹图像传感器设置于镜头系统的下方，用于接收经显示屏以及镜头系统传输后的指纹光信号，并对指纹光信号进行处理，以获取指纹图像。

在一些可能的实施方式中，显示屏的厚度小于或等于1.2mm，和/或，显示屏为软屏。

第三方面，提供一种电子设备，包括：显示屏，以及第二方面或第二方面中任一可能的实施方式中的光学指纹装置；其中，光学指纹装置设置于显示屏下方以实现屏下指纹检测。

附图说明

图1为本申请实施例可以适用的电子设备的结构示意图。

图2为本申请实施例提供镜头系统的一种示意性结构图。

图3为本申请实施例提供镜头系统的另一示意性结构图。

图4是图3所示的布局的镜头系统的像散和畸变曲线图。

图5是图3所示的布局的镜头系统的MTF图。

图6为本申请实施例提供镜头系统的另一示意性结构图。

图7是图6所示的布局的镜头系统的像散和畸变曲线图。

图8是图6所示的布局的镜头系统的MTF图。

图9为本申请实施例提供镜头系统的另一示意性结构图。

图10是图9所示的布局的镜头系统的像散和畸变曲线图。

图11是图9所示的布局的镜头系统的MTF图。

图12是本申请实施例提供的一种光学指纹装置的示意性框图。

图13是本申请实施例提供的一种光学指纹装置的示意性结构图。

图14是本申请实施例提供的一种电子设备的示意性框图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。

本申请实施例可以应用于光学指纹系统。作为一种常见的应用场景，本申请实施例提供的光学指纹系统可以应用在智能手机、平板电脑以及其他具有显示屏的移动终端或者其他电子设备；更具体地，在上述电子设备中，光学指纹系统可以设置在显示屏下方的局部区域或者全部区域，从而形成屏下(Under-display)光学指纹系统。

如图1所示为本申请实施例可以适用的电子设备的结构示意图，该电子设备10包括显示屏120和光学指纹装置130，其中，该光学指纹装置130设置在显示屏120下方的局部区域。该光学指纹装置130包括指纹图像传感器，该指纹图像传感器包括具有多个光学感应单元131的感应阵列133，该感应阵列133在显示屏120中的感应区域为光学指纹装置130的指纹检测区域。在一些实施方式中，指纹检测区域可位于显示屏120的显示区域之中。

可以理解，指纹检测区域的面积可以与光学指纹装置130的感应阵列133的面积不同，例如通过例如透镜成像的光路设计、反射式折叠光路设计或者其他光线汇聚或者反射等光路设计，可以使得光学指纹装置130的指纹检测区域的面积大于光学指纹装置130感应阵列的面积。

作为一种可选的实现方式，如图1所示，光学指纹装置130包括光检测部分134和光学组件132，该光检测部分134包括感应阵列133以及与该感应阵列133电性连接的读取电路及其他辅助电路，其可以在通过半导体工艺制作在一个芯片(Die)，比如光学成像芯片或者指纹图像传感器。该光学组件132可以设置在光检测部分134的感应阵列的上方，其可以具体包括导光层或光路引导结构以及其他光学元件，该导光层或光路引导结构主要用于从手指表面反射回来的反射光导引至感应阵列进行光学检测。

其中，光学组件132的导光层或者光路引导结构有多种实现方案，比如，在一些实施例中，导光层或者光路引导结构可以为光学透镜(Lens)层，其具有一个或多个透镜，其用于将从手指反射回来的反射光汇聚到其下方的光检测部分134的感应阵列，以使得该感应阵列可以基于该反射光进行成像，从而得到该手指的指纹图像。可选地，该光学透镜层在该透镜单元的光路中还可以形成有针孔，该针孔可以配合该光学透镜层扩大光学指纹装置的视场，以提高光学指纹装置130的指纹成像效果。

作为一种可选的实施例，显示屏120可以采用具有自发光显示单元的显示屏，比如有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diode，OLED)显示屏或者微型发光二极管(Micro-LED)显示屏。以采用OLED显示屏为例，光学指纹装置130可以利用OLED显示屏120位于指纹检测区域的显示单元(即OLED光源)来作为光学指纹检测的激励光源。当手指140按压在指纹检测区域时，显示屏120向指纹检测区域上方的目标手指140发出一束光111，该光111在手指140的表面发生反射形成反射光或者经过手指140内部散射而形成散射光，在相关专利申请中，为便于描述，上述反射光和散射光统称为反射光。由于指纹的脊(ridge)与谷(valley)对于光的反射能力不同，因此，来自指纹脊的反射光151和来自指纹谷的反射光152具有不同的光强，反射光经过光学组件132后，被光学指纹装置130中的光学检测部分134所接收并转换为相应的电信号，即指纹检测信号；基于该指纹检测信号便可以获得指纹图像数据，并且可以进一步进行指纹匹配验证，从而在电子设备10实现光学指纹识别功能。

在其他实施例中，光学指纹装置130也可以采用内置光源或者外置光源来提供用于进行指纹检测的光信号。在这种情况下，该光学指纹装置130可以适用于非自发光显示屏，比如液晶显示屏或者其他的被动发光显示屏。

应当理解的是，在具体实现上，电子设备10还包括透明保护盖板，该盖板可以为玻璃盖板或者蓝宝石盖板，其位于显示屏120的上方并覆盖电子设备10的正面。因为，本申请实施例中，所谓的手指按压在显示屏120实际上是指按压在显示屏120上方的盖板或者覆盖该盖板的保护层表面。

在上述申请实施例中，光学组件132可以包括一个或多个透镜形成的镜头系统，从而实现对经过手指反射或散射后形成的指纹光信号的传导。该镜头系统的相关设计会影响最终的指纹成像质量进而影响指纹识别效果，因此，该镜头系统的设计在整个光学指纹系统中显得尤为重要。

在一些相关技术中，镜头系统具有较大的厚度，例如，镜头系统的厚度在1.9mm以上。该镜头系统的厚度也可以用镜头系统的光学长度来表征，该光学长度为镜头系统中朝向物侧的第一个透镜至镜头系统的成像面之间的距离长度。该具有较大厚度的镜头系统会使得其所在光学指纹装置也具有较大的厚度，不利于该光学指纹装置在电子设备中的安装。

尤其在镜头系统及其所在光学指纹装置应用于电子设备的显示屏下方的情况下，会影响二者在显示屏下方的安装空间，进而影响镜头系统及其所在光学指纹装置在薄型的中高端手机中的应用和推广。

鉴于此，本申请提供一种新型的镜头系统，能够在兼顾较优的成像性能的同时，降低镜头系统本身的厚度，有利于镜头系统在更多场景中的推广和应用。

图2示出了本申请实施例提供一种镜头系统200的示意性结构图。

如图2所示，该镜头系统200包括：从物方到像方依次设置的第一透镜210、第二透镜220和第三透镜230。该第一透镜210、第二透镜220和第三透镜230可以由透明的玻璃、树脂或塑料制备形成。

具体地，第一透镜210为负光焦度的镜片，该第一透镜210具有朝向物方的凹面以及朝向像方的凹面。第二透镜220为正光焦度的镜片，该第二透镜220具有朝向物方的凸面以及朝向像方的凸面。第三透镜230为正光焦度的镜片，该第三透镜230具有朝向物方的凸面。

镜头系统200在成像面上的最大像高Y'、焦距f和光学长度CTL满足1.25＜|Y'/(f*CTL)|<1.45，其中，光学长度CTL为第一透镜210朝向物方的表面至镜头系统200的成像面的距离。

在本申请实施例中，镜头系统200朝向物方的第一透镜210为负光焦度，该负光焦度的第一透镜210能够使得镜头系统200获得较大的物方视场。镜头系统200中的第二透镜220为正光焦度，该正光焦度的第二透镜220能够汇聚光线，缩短镜头系统200的整体光学长度。另外，镜头系统200中朝向像方的第三透镜230同样为正光焦度，该正光焦度的第三透镜230能够进一步汇聚光线，在缩短镜头系统200的整体光学长度的同时，保障成像面的成像质量。

第一透镜210具有朝向物方的凹面以及朝向像方的凹面，即该第一透镜210为双凹面透镜。该第一透镜210两侧的凹面均位于第一透镜210的近轴区域。在镜头系统200的成像过程中，第一透镜210近轴区域的成像质量对镜头系统200的最终成像效果影响较大，因此，在本申请实施例中，对第一透镜210中近轴区域的表面进行设计，能够保障第一透镜210在整个镜头系统200中的成像性能。

第二透镜220具有朝向物方的凸面以及朝向像方的凸面，即该第二透镜220为双凸面透镜。该第二透镜220两侧的凸面也可均位于第二透镜220的近轴区域。或者，在另一些实施方式，为了便于制造，该第二透镜220两侧的全部表面可以设计为凸面。

第三透镜230具有朝向物方的凸面，可选地，第三透镜230朝向物方且位于近轴区域的表面为凸面。在第二透镜220的成像过程中，该第三透镜230朝向物方的表面设计对于整个镜头系统200的成像影响较大，因此，在本申请实施例中，对第三透镜230朝向物方的表面进行设计，以保障该第三透镜230在整个镜头系统200中的成像性能。

需要说明的是，第三透镜230朝向像方的表面的面型对于镜头系统200的成像性能影响较小，因而，该第三透镜230朝向像方的表面可以为凸面、凹面或者为平面，本申请实施例对其不做具体限定。

进一步地，除了上述对第一透镜210、第二透镜220和第三透镜230的面型设计以外，在本申请实施例中，镜头系统200在成像面上的最大像高Y'、焦距f和光学长度CTL满足1.25＜|Y'/(f*CTL)|<1.45。

具体地，该镜头系统200在成像面上的最大像高Y'为镜头系统200在成像面上最大成像圆的半径。在镜头系统200应用于光学指纹装置的情况下，该镜头系统200的成像面上可设置有指纹图像传感器，该指纹图像传感器可以包括上文图1所示实施例中的光检测部分134，用于检测经过镜头系统200传导的指纹光信号。

该镜头系统200的光学长度CTL为第一透镜210朝向物方的表面至镜头系统200的成像面的距离。更为具体地，该镜头系统200的光学长度CTL为第一透镜210中最靠近于物方的顶点与镜头系统200的成像面之间的最短距离。

镜头系统200在成像面上的最大像高Y'、焦距f和光学长度CTL三者之间具有较高的相关度，不仅能影响镜头系统200的整体尺寸，还能影响镜头系统200的光学成像性能。在本申请实施例中，Y'/f可用于表征镜头系统200的最大视场角(Field Of View，FOV)，Y'/f越大，则镜头系统200的FOV越大。在|Y'/(f*CTL)|的比例设计中，Y'/f越大，且CTL越小，则可以使得|Y'/(f*CTL)|具有大于1.25的较大比例值。换言之，在|Y'/(f*CTL)|＞1.25的情况下，可以设计得到具有较小光学长度且较大FOV的镜头系统200，从而兼顾镜头系统200的整体厚度以及成像质量。另外，在本申请实施例中，在|Y'/(f*CTL)|<1.45的情况下，可以限制镜头系统200的光学长度CTL过小，从而影响镜头系统200的成像性能。因此，通过本申请实施例的技术方案，设计镜头系统200在成像面上的最大像高Y'、焦距f和光学长度CTL满足1.25＜|Y'/(f*CTL)|<1.45，在兼顾降低镜头系统200的整体厚度的同时，可以保证镜头系统200具有较优的成像质量。

在一些应用场景中，在镜头系统设置于显示屏下方时，可以利用显示屏的厚度空间用于传输光信号。在显示屏的厚度变薄的情况下，例如，显示屏的屏幕厚度从硬屏的1.5mm减薄至软屏的1mm的情况下，为了保障镜头系统从物侧面(即显示屏上表面)到成像面之间总的成像光路长度，显示屏下表面至镜头系统的成像面之间的距离TTL会增大，即镜头系统应用于厚度较小的软屏时需要占用更多的屏下空间。

通过本申请实施例的技术方案，可设计得到较小厚度的镜头系统200，该镜头系统200的厚度可小于传统镜头系统的厚度。通过降低镜头系统200的整体厚度，可使得该镜头系统能够良好的应用于厚度较薄的软屏，支持在目前主流产品中具有软屏的中高端手机中的应用。或者，本申请实施例提供的具有较小厚度镜头系统200也可以应用于传统厚度较大的硬屏，缩小镜头系统200在硬屏下方占用的厚度空间，有利于降低硬屏手机的厚度或者为硬屏手机中的其它组件提供更多的容置空间。

除了上文通过设计镜头系统200满足1.25＜|Y'/(f*CTL)|<1.45，以保障镜头系统200具有较佳的成像性能以及较小的厚度以外，本申请还提供另一种技术方案，即通过设计镜头系统200满足-1.1＜f₁*f₃/CTL<-0.65，也可以保障镜头系统200具有较佳的成像性能以及较小的厚度，其中，f₁为第一透镜210的焦距、f₃为第三透镜230的焦距。

在该技术方案中，f₁可以表征第一透镜210的折光能力，f₃可以表征第三透镜230的折光能力。在第一透镜210具有较大的f₁的情况下，可以使得镜头系统200具有较大的FOV，提高镜头系统200的探测区域。在此基础上，在第三透镜230具有较大的f₃的情况下，可以缩短第三透镜230至镜头系统200的成像面之间的距离，从而降低镜头系统200的光学长度CTL。在f₁*f₃/CTL的比例设计中，f₁*f₃越大，且CTL越小，则可以使得f₁*f₃/CTL具有大于-1.1的较大比例值。换言之，在f₁*f₃/CTL＞-1.1的情况下，可以设计得到具有较小光学长度且较大FOV的镜头系统200，从而兼顾镜头系统200的整体厚度以及成像质量。另外，在本申请实施例中，在f₁*f₃/CTL<-0.65的情况下，可以限制镜头系统200的光学长度CTL过小，从而影响镜头系统200的成像性能。因此，通过本申请实施例的技术方案，设计第一透镜的焦距f₁、第三透镜的焦距f₃以及镜头系统200的光学长度CTL满足-1.1＜f₁*f₃/CTL<-0.65，在兼顾降低镜头系统200的整体厚度的同时，可以保障镜头系统200具有较优的成像质量。

需要说明的是，在本申请的一种实施例中，可以仅设计镜头系统200满足1.25＜|Y'/(f*CTL)|<1.45，或者，在本申请的另一实施例中，也可以仅设计镜头系统200满足-1.1＜f₁*f₃/CTL<-0.65，又或者，在本申请的第三种实施例中，可以设计镜头系统200同时满足1.25＜|Y'/(f*CTL)|<1.45以及-1.1＜f₁*f₃/CTL<-0.65，从而能够通过多维度的参数设计，综合降低镜头系统200的整体厚度，且保障镜头系统200具有较优的成像质量。

可选地，在上述任一申请实施例中，光学长度CTL可满足1.5mm＜CTL<1.7mm。

在该实施方式下，镜头系统200的光学长度CTL在1.5mm至1.7mm之间，相比于传统镜头系统200在1.9mm以上的大光学长度，可以将镜头系统200所需占用的厚度空间压缩0.2mm至0.4mm，有利于镜头系统200在薄形电子设备中的安装和推广。

可选地，在一些实施方式中，镜头系统200中各透镜的光焦度分配可满足以下关系中的至少一项：

-1.5＜f₁/f₂<-1.2；

0.26＜f₂/f₃<0.39；

-1.61＜f₁/f₁₂<-1.45；

0.85＜f₂/f₁₂<1.19；

1.3＜f₂/f₂₃<1.45；

3.71＜f₃/f₂₃<4.95；

1＜f₁₂/f₂₃<1.29；

1.51＜f₁₂/f<1.65；

1.2＜f₂₃/f<1.45；

其中，f₁为第一透镜210的焦距，f₂为第二透镜220的焦距，f₃为第三透镜230的焦距，f₁₂为第一透镜210和第二透镜220的组合焦距，f₂₃为第二透镜220和第三透镜230的组合焦距，f为镜头系统200的整体焦距。

通过该实施方式的技术方案，在兼顾降低镜头系统200的整体厚度的同时，能够进一步优化镜头系统200的光焦度分配，使得镜头系统200获得更为合理的光组结构，控制像差合理分布于第一透镜210、第二透镜220以及第三透镜230之间，从而进一步提升镜头系统200的光学成像质量。

可选地，在一些实施方式中，镜头系统200中各透镜的面型可满足以下关系中的至少一项：

1.1＜f₁/r₁<1.39；

-0.55＜f₁/r₂<-0.31；

0.51＜f₂/r₃<0.69；

-1.59＜f₂/r₄<-1.41；

3.1＜f₃/r₅<5.2；

1.4＜f₃/r₆<3.7；

其中，r₁为第一透镜210朝向物方的表面的曲率半径，r₂为第一透镜210朝向像方的表面的曲率半径，r₃为第二透镜220朝向物方的表面的曲率半径，r₄为第二透镜220朝向像方的表面的曲率半径，r₅为第三透镜230朝向物方的表面的曲率半径，r₆为第三透镜230朝向像方的表面的曲率半径。

具体地，对于镜头系统200中的三个透镜，可以通过设计每个透镜的焦距与曲率半径的比例关系，从而设计每个透镜的面型。

对于第一透镜210，其焦距f₁与两个表面的曲率半径r₁和r₂的关系可满足1.1＜f₁/r₁<1.39和/或-0.55＜f₁/r₂<-0.31，通过对第一透镜210合理的曲率分配和面型设计，有利于使得镜头系统200获取较大的FOV，且有效校正大FOV带来的大角度入射光产生的像差，减轻后续光学元件的成像压力，有效提高成像质量。

对于第二透镜220，其焦距f₂与两个表面的曲率半径r₃和r₄的关系可满足0.51＜f₂/r₃<0.69和/或-1.59＜f₂/r₄<-1.41，通过对第二透镜220合理的曲率分配和面型设计，可以使得第二透镜220能够有效汇聚光线且进一步校正像差，控制镜头系统200产生的畸变，从而进一步提高镜头系统200的成像质量。

对于第三透镜230，其焦距f₃与两个表面的曲率半径r₅和r₆的关系可满足3.1＜f₃/r₅<5.2和/或1.4＜f₃/r₆<3.7，通过对第三透镜230合理的曲率分配和面型设计，可以使得第三透镜230进一步汇聚光线且进一步校正像差，保障成像面上的成像高度，综合提高镜头系统200的成像质量。

综上，通过对镜头系统200中各透镜的焦距与曲率半径之比进行设计，从而实现对各透镜的面型设计，使得各透镜之间相互配合，形成具有较小厚度、较大FOV、较小像差且畸变较小的镜头系统200，保障镜头系统200的综合性能。

可选地，在一些实施方式中，镜头系统200中各透镜的面型可满足以下关系中的至少一项：

-0.45＜r₁/r₂<-0.21；

-3.9＜r₃/r₄<-1.95；

0.6＜r₅/r₆<0.8。

通过该实施方式的技术方案，设计第一透镜210、第二透镜220和第三透镜230中两个表面的曲率半径的比例关系，可以使得各透镜的两个表面的曲率半径相互制约，防止各透镜的两个表面的曲率半径以及面型差异较大，造成透镜表面的制造精度下降。第一透镜210、第二透镜220和第三透镜230合理的曲率半径设计能够降低各透镜的敏感度，即，即使第一透镜210、第二透镜220和第三透镜230在生产、组装过程中具有一定的生产和组装公差，也能保障第一透镜210、第二透镜220和第三透镜230的光学成像性能。通过该实施方式的技术方案，能够提升镜头系统200的生产制造良率。

可选地，在一些实施方式中，镜头系统200中各透镜在光轴上的厚度满足以下关系中的至少一项：

0.45＜CT₁/CT₂<0.59；

2.21＜CT₂/CT₃<3.1；

其中，CT₁为第一透镜210在光轴上的厚度，CT₂为第二透镜220在光轴上的厚度，CT₃为第三透镜230在光轴上的厚度。

具体地，镜头系统200中各透镜在光轴上的厚度能够表征各透镜的强度，在厚度较厚的情况下，透镜的强度较大。在本申请实施例的技术方案中，第二透镜220在光轴上的厚度CT₂大于第一透镜210在光轴上的厚度CT₁，且大于第三透镜230在光轴上的厚度CT₃，利用该厚度较厚的双凸透镜作为第二透镜220，不仅可以使得该第二透镜220具有较高的强度，而且还可以使得该第二透镜220具有良好的校正像差效果，提升镜头系统200的成像质量。进一步地，镜头系统200中相邻透镜的厚度可相互制约，保障镜头系统200中各透镜的厚度满足制造工艺的加工要求且成像性能相互适配，在满足镜头系统200的成像质量的前提下，使得镜头系统200整体可更为坚固，有效防止外力破坏，提升镜头系统200的使用寿命。

可选地，在一些实施方式中，镜头系统200中各透镜的光学参数满足以下关系中的至少一项：

1.5＜n₁＜1.6；

1.5＜n₂＜1.6；

1.5＜n₃＜1.6。

其中，n₁为第一透镜210的折射率，n₂为第二透镜220的折射率，n₃为第三透镜230的折射率。

通过该实施方式的技术方案，镜头系统200中第一透镜210、第二透镜220和第三透镜230可以为具有低折射率的透镜。折射率对于透镜成像质量也较为重要，使用折射率更低的透镜设计镜头系统200，能够有效减小镜头系统200的色散，提供恰到好处的像差平衡。

可选地，为了有效降低镜头系统200的生产制造成本，该镜头系统200中的各透镜的材料可以为树脂或塑料。通过该实施方式的技术方案，可以提供一种低成本、低折射率、低色散系数的树脂或塑料以制造形成镜头系统200中的各透镜，在降低镜头系统200的制造成本的同时，保障该镜头系统200的光学成像性能。

可选地，在一些实施方式中，第一透镜210的两个面中有至少一个面为非球面，第二透镜220的两个面中有至少一个面为非球面，第三透镜230的两个面中有至少一个面为非球面。

通过该实施方式的技术方案，镜头系统200中每个透镜的至少一个面可以为非球面。相比于球面设计，将透镜的至少一个面设计为非球面，可以使得该透镜的面型设计更为灵活，从而提高镜头系统200的设计自由度。另外，非球面设计的透镜能够修正透镜边缘处产生的像差，以及消除镜头系统200的球差。进一步，若镜头系统200中的第三透镜230的表面设计为非球面，能够校正第一透镜210和第二透镜220的剩余像差，提升整个镜头系统200的成像质量。

可选地，在一些实施方式中，镜头系统200还包括：光阑，设置于第一透镜210和第二透镜220之间。

通过该实施方式的技术方案，光阑可以用于调节光信号或成像范围的大小，通过在镜头系统200中设置光阑，可以对镜头系统200接收的光信号或成像范围进行调整。在镜头系统200应用于光学指纹装置的情况下，可以使得带有指纹信息的光信号最大程度成像于指纹图像传感器的表面，使得该指纹图像传感器能够获得更多的指纹信息，进一步可以提升指纹识别的解析力。

通过上述任一实施例中对镜头系统200的结构和/或参数设计，可以使得镜头系统200具有较佳的成像性能。具体地，镜头系统200的系统参数可以满足如下至少一项：视场角(FOV)大于120°，F数小于2，或者，畸变小于6.5％。

在镜头系统200的FOV大于120°的情况下，该大的FOV可以保障镜头系统200能够在保持小光学长度下拥有足够大的物方视场，使得成像面能够获取足够多的物方信息。例如，在镜头系统200应用于光学指纹装置的情况下，该光学指纹装置可以具有较大的指纹探测区域，从而便于获取足够多的指纹信息进行识别，保证指纹识别的正确率。

F数也写为Fno，是表示镜头通光能力的参数。F数越小，表示单位时间内进入镜头的光线量越多，曝光时间可越小。在镜头系统200的F数小于2的情况下，该小的F数能够获得较短的曝光时间，提升微弱光信号的探测能力。在镜头系统200应用于屏下光学指纹装置的情况下，该镜头系统200能够适应屏幕的低透过率环境，提升微弱指纹信号的探测能力。

镜头畸变用于度量图像的视觉畸变程度。在镜头系统200的畸变控制在6.5％以内的情况下，镜头系统200的成像效果较优。在镜头系统200应用于屏下光学指纹装置的情况下，通过控制镜头系统200的畸变，一方面可以减小畸变带来的指纹纹路变形，另一方面可以减小屏幕结构带来的摩尔纹对指纹成像的影响。

综上，通过本申请实施例的技术方案，可以通过对镜头系统200进行相关设计，可以使得该镜头系统200具有较大的FOV、较小的F数以及较小的畸变，从而较为有效的提升镜头系统200的整体成像性能。

图3示出了本申请实施例提供的镜头系统200的另一示意性结构图。可选地，该镜头系统200可设置于电子设备的显示屏20的下方。该显示屏20可以为图1中所示的显示屏120，例如，该显示屏20可以为OLED显示屏或者其它类型的显示屏。为了便于光路示意，显示屏20的左侧为朝向电子设备外部的一侧，显示屏20的右侧为朝向电子设备内部的一侧。

如图3所示，在该镜头系统200中，由物方至像方依次设置有：第一透镜210、光阑(图中未示出)、第二透镜220和第三透镜230。其中，物方即为镜头系统200朝向显示屏20的一方，像方即为镜头系统200背离于显示屏20的一方。该像方的一侧可设置有指纹图像传感器。

为了更为具体的说明本申请提供的镜头系统200，下面给出几种具体实施例的镜头系统200的设计参数。

在下面几种实施例中，按照从物方到像方的顺序，将显示屏20的上下表面分别记为S1和S2，第一透镜210的两个表面分别记为S3和S4，光阑的表面记为S5，第二透镜220的两个表面分别记为S6和S7，第三透镜230的两个表面分别记为S8和S9，镜头系统200的成像面记为S10。

可选地，可以按照上文实施例中对镜头系统200的光学长度、焦距以及最大像高进行设计，且进一步的可对镜头系统200中第一透镜210、第二透镜220和第三透镜230的焦距、曲率半径、厚度以及折射率等进行设计，以使得镜头系统200具有较小光学长度以及良好的光学成像性能，例如，可以使得镜头系统200满足如下至少一项：光学长度CTL在1.5mm至1.7mm之间，视场角(FOV)大于120°；F数小于2；或者，畸变小于6.5％。

可选地，还可以通过对该镜头系统200中的每个面(即上述S1至S10)的曲率半径、厚度、材料、有效径和圆锥系数中的至少一项，和/或，该镜头系统200中的非球面透镜的非球面高次项系数A4、A6、A8、A10、A12、A14、A16、A20等进行设计，以使得镜头系统200具有良好的光学成像性能。

实施例1

该实施例1的镜头系统200中各部件的形态可以参见图3所示。在该实施例1中，镜头系统200中第一透镜210、第二透镜220和第三透镜230的焦距、曲率半径以及厚度等可采用如下表1中对应的比例设计。镜头系统200中S1至S10的每个面的曲率半径、厚度、材料、有效径、圆锥系数可采用如下表2中对应的参数，S1至S10中的非球面的非球面高次项系数采用如下表3所示的参数。

表1

表2

表3

应理解，本申请实施例的表1至表3中参数对应的位置为空白表示无此参数。在表1中，“BK7”代表光学玻璃的型号，“APL5014CL”代表透明树脂的材料。在表3中，“E+02”表示“10的2次方”，类似地，其它数值可以依次类推。

基于表1至表3所示的参数，该实施例1所提供的镜头系统200的参数如下：TTL＝2.995mm(S2到S10之间的距离)，CTL＝1.633mm(S3到S10之间的距离)，f＝0.328mm，Fno＝1.5，FOV＝134.9°。

图4至图5依次为该实施例1所提供的镜头系统200的像散和畸变收差曲线图和光学传递函数(Optical Transfer Function)的模值(MTF)图。其中，图4中的(a)图为像散曲线图，图4中的(b)图为畸变收差曲线图。

从图4至图5所示的仿真图可以得出，该镜头系统200的最大物高Y约为5.0mm，因此，物方视场角较大，最大畸变为-5.8％左右。该镜头系统200具有较大的物方FOV、畸变小、色散和色差较小的良好性能。

实施例2

该实施例2的镜头系统200中各部件的形态可以参见图6所示。在该实施例2中，镜头系统200中第一透镜210、第二透镜220和第三透镜230的焦距、曲率半径以及厚度等可采用如下表4中对应的比例设计。镜头系统200中S1至S10的每个面的曲率半径、厚度、材料、有效径、圆锥系数可采用如下表5中对应的参数，S1至S10中的非球面的非球面高次项系数采用如下表6所示的参数。

表4

表5

表6

基于表4至表6所示的参数，该实施例2所提供的镜头系统200的参数如下：TTL＝2.69mm(S2到S10的距离)，CTL＝1.595mm(S3到S10之间的距离)，f＝0.293mm，Fno＝1.45，FOV＝136°。

图7至图8依次为该实施例2所提供的镜头系统200的像散和畸变收差曲线图和光学传递函数的模值(MTF)图。其中，图7中的(a)图为像散曲线图，图7中的(b)图为畸变收差曲线图。

从图7至图8所示的仿真图可以得出，该镜头系统200的最大物高Y为4.74mm，最大畸变为-6.2％左右。另外，该镜头系统200具有较小的F数(Fno)，即1.45，因此，可以具有较小的曝光时间。

实施例3

该实施例3的镜头系统200中各部件的形态可以参见图9所示。在该实施例3中，镜头系统200中第一透镜210和第二透镜220的焦距、曲率半径以及厚度等可采用如下表7中对应的比例设计。镜头系统200中S1至S10的每个面的曲率半径、厚度、材料、有效径、圆锥系数可采用如下表8中对应的参数，S1至S10中的非球面的非球面高次项系数采用如下表9所示的参数。

表7

表8

表9

基于表7至表9所示的参数，该实施例3所提供的镜头系统200的参数如下：TTL＝2.991mm(S2到S10的距离)，CTL＝1.629mm(S3到S10之间的距离)，f＝0.341mm，Fno＝1.45，FOV＝134.8°。

图10至图11依次为该实施例3所提供的镜头系统200的像散和畸变收差曲线图和光学传递函数的模值(MTF)图。其中，图10中的(a)图为像散曲线图，图10中的(b)图为畸变收差曲线图。

从图10至图11所示的仿真图可以得出，该镜头系统200的最大物高Y约为5.0mm，最大畸变为-6％左右。另外，该镜头系统200同样可具有较小的F数(Fno)，即1.45，因此，可以具有较小的曝光时间。

综上，在本申请提供的几种示意性实施例中，通过对镜头系统200中各透镜的参数设计，可以使得镜头系统200均具有较佳的成像性能，具体的，镜头系统200可具有较小的光学长度CTL、较大的FOV、较小的F数、以及较小的畸变。

除了上述镜头系统200以外，本申请实施例还提供一种光学指纹装置。

图12示出了本申请实施例提供的一种光学指纹装置300的示意性框图，如图12所示，该光学指纹装置300可以包括镜头系统200以及指纹图像传感器310。

在一些相关实施方式中，光学指纹装置300也可以称为指纹识别装置或指纹检测装置，该光学指纹装置300可以基于镜头系统200的光学成像原理生成指纹图像，从而执行指纹识别或指纹检测。

可选地，该光学指纹装置300可设置于电子设备的显示屏的下方以实现屏下指纹识别或指纹检测。

具体地，在本申请实施例中，光学指纹装置300中的镜头系统200可以为上文任意实施例中的镜头系统。指纹图像传感器310设置于该镜头系统200的下方，用于接收经镜头系统200传输后的指纹光信号，并对该指纹光信号进行处理，以获取指纹图像。

具体地，该指纹图像传感器310可设置于镜头系统200的成像面。或者说，该指纹图像传感器310的表面可以为该镜头系统200的成像面。

经过镜头系统200传输后的指纹光信号为经过手指反射或散射后的光信号，因而携带有手指指纹信息。指纹图像传感器310可将该指纹光信号转换为电信号，从而形成具有指纹信息的指纹图像。

可以理解的是，在光学指纹装置300设置于显示屏下方的情况下，该指纹图像传感器310可接收经过显示屏以及镜头系统200传输后的指纹光信号，该指纹图像传感器310具体的指纹成像过程可以参见上文图1所示实施例的相关描述，此处不做过多赘述。

图13示出了本申请实施例提供的光学指纹装置300的一种示意性结构图。

如图13所示，光学指纹装置300设置于显示屏20的下方。该显示屏20可以为光学指纹装置300提供光源。具体地，用户手指按压于显示屏20时，显示屏20可向用户手指发射光源信号，该光源信号经过手指反射或散射后，形成有携带有指纹信息的指纹光信号。

该光学指纹装置300可以包括：镜头系统200以及用于装配该镜头系统200的支架340。可选地，该镜头系统200中第一透镜210和第二透镜220可以过盈装配于该支架340中，以提高镜头系统200整体的使用可靠性。

具体地，该支架340可以用于管控镜头系统200中第一透镜210和第二透镜220的离焦和偏心的精度，从而有利于管控镜头系统200的成像性能。该支架340可以由金属冲压制备形成，或者也可以通过其它方式制备，本申请实施对此不做具体限定。

除了镜头系统200和支架340以外，该光学指纹装置300还包括：电路板320，该电路板320设置于指纹图像传感器310的下方，并电连接于指纹图像传感器310，该电路板320用于实现光学指纹装置300与外部的电信号传输。

可选地，该电路板320可以为柔性电路板(Flexible Printed Circuit，FPC)，该FPC下方可设置有补强板330以对FPC进行支撑和补强，从而提高整个光学指纹装置300的机械强度和可靠性。作为示例，该补强板330可以为钢板或者，也可以为印刷电路板(PrintedCircuit Board，PCB)等。

指纹图像传感器310的下表面可以通过芯片贴合胶贴合于电路板320，以实现指纹图像传感器310和电路板320之间的结构连接。另外，该指纹图像传感器310可以通过引线键合或者其它电连接方式实现与电路板320的电连接，从而便于指纹图像传感器310的相关电信号可以通过电路板320传输至外部电子器件。

继续参见图13所示，指纹图像传感器310的上表面可以设置有红外(InfraredRadiation，IR)滤光片240，该IR滤光片240可通过滤光片贴合胶附接于该指纹图像传感器310的上表面。

在本申请实施例中，IR滤光片240、指纹图像传感器310、电路板320以及补强板330相互通过胶层连接在一起，形成指纹图像传感器的模组，该模组可通过胶层与装配有镜头系统200的支架340相互贴合，以形成一体化的光学指纹装置300，从而便于该一体化的光学指纹装置300在显示屏20下方的安装。

本申请实施例还提供了一种电子设备，如图14所示，该电子设备400可包括上文实施例中的光学指纹装置300以及显示屏20。该光学指纹装置300设置于显示屏20下方用于实现屏下指纹识别。

可选地，在一些实施方式中，显示屏20可以为厚度较小的显示屏，例如，该显示屏20可以小于或等于1.2mm。在上文实施例1至实施例3所示的表2、表5以及表8中，S1表面的厚度即可为显示屏20的厚度。

可选地，显示屏20除了可以为厚度较小的显示屏，还可以为软屏，该软屏的基板材料可以为柔性材料。该软屏可以应用于目前主流的中高端手机等电子设备。

在一些具体实现中，该光学指纹装置300可以设置于电子设备400的中框，从而实现该光学指纹装置300在电子设备400的显示屏20下方的设置。

可选地，为了保护显示屏20，该显示屏20的下表面可设置有泡棉和铜箔等保护层或散热层，其中，光学指纹装置300中的镜头系统200上方对应的泡棉和铜箔的区域开孔，以使包括指纹信息的光信号可进入至镜头系统200，从而使得光学指纹装置300执行指纹识别功能。

作为示例而非限定，电子设备400可以为手机、平板电脑、笔记本电脑、台式机电脑、车载电子设备或穿戴式智能设备等，该穿戴式智能设备包括功能全、尺寸大、可不依赖智能手机实现完整或者部分的功能，例如：智能手表或智能眼镜等，以及只专注于某一类应用功能，需要和其它设备如智能手机配合使用，如各类进行体征监测的智能手环、智能首饰等设备。

需要说明的是，在不冲突的前提下，本申请描述的各个实施例和/或各个实施例中的技术特征可以任意的相互组合，组合之后得到的技术方案也应落入本申请的保护范围。

为便于说明，在本申请的各实施例中，相同的附图标记表示相同的部件，并且为了简洁，在不同实施例中，省略对相同部件的详细说明。应理解，附图示出的本申请实施例中的各种部件的厚度、长宽等尺寸，以及集成装置的整体厚度、长宽等尺寸仅为示例性说明，而不应对本申请构成任何限定。

除非另有说明，本申请实施例所使用的所有技术和科学术语与本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本申请中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本申请的范围。本申请所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项的任意的和所有的组合。

应理解，本申请实施例中的具体的例子只是为了帮助本领域技术人员更好地理解本申请实施例，而非限制本申请实施例的范围，本领域技术人员可以在上述实施例的基础上进行各种改进和变形，而这些改进或者变形均落在本申请的保护范围内。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (14)

1.一种镜头系统，其特征在于，包括：从物方到像方依次设置的第一透镜、第二透镜和第三透镜，所述第一透镜、所述第二透镜和所述第三透镜由玻璃、树脂或塑料制备形成；

所述第一透镜为负光焦度的镜片，所述第一透镜具有朝向物方的凹面以及朝向像方的凹面；

所述第二透镜为正光焦度的镜片，所述第二透镜具有朝向物方的凸面以及朝向像方的凸面；

所述第三透镜为正光焦度的镜片，所述第三透镜具有朝向物方的凸面；

所述镜头系统在成像面上的最大像高Y'、焦距f和光学长度CTL满足1.25＜|Y'/(f*CTL)|<1.45，其中，所述光学长度CTL为所述第一透镜朝向物方的表面至所述成像面的距离。

2.根据权利要求1所述的镜头系统，其特征在于，所述第一透镜的焦距f₁、所述第三透镜的焦距f₃以及所述光学长度CTL满足-1.1＜f₁*f₃/CTL<-0.65。

3.根据权利要求1所述的镜头系统，其特征在于，所述光学长度CTL满足1.5mm＜CTL<1.7mm。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的镜头系统，其特征在于，所述镜头系统中各透镜的光焦度分配满足以下关系中的至少一项：

-1.5＜f₁/f₂<-1.2；

0.26＜f₂/f₃<0.39；

-1.61＜f₁/f₁₂<-1.45；

0.85＜f₂/f₁₂<1.19；

1.3＜f₂/f₂₃<1.45；

3.71＜f₃/f₂₃<4.95；

1＜f₁₂/f₂₃<1.29；

1.51＜f₁₂/f<1.65；

1.2＜f₂₃/f<1.45；

其中，f₁为所述第一透镜的焦距，f₂为所述第二透镜的焦距，f₃为所述第三透镜的焦距，f₁₂为所述第一透镜和所述第二透镜的组合焦距，f₂₃为所述第二透镜和所述第三透镜的组合焦距，f为所述镜头系统的焦距。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的镜头系统，其特征在于，所述镜头系统中各透镜的面型满足以下关系中的至少一项：

1.1＜f₁/r₁<1.39；

-0.55＜f₁/r₂<-0.31；

0.51＜f₂/r₃<0.69；

-1.59＜f₂/r₄<-1.41；

3.1＜f₃/r₅<5.2；

1.4＜f₃/r₆<3.7；

其中，f₁为所述第一透镜的焦距，r₁为所述第一透镜朝向物方的表面的曲率半径，r₂为所述第一透镜朝向像方的表面的曲率半径，f₂为所述第二透镜的焦距，r₃为所述第二透镜朝向物方的表面的曲率半径，r₄为所述第二透镜朝向像方的表面的曲率半径，f₃为所述第三透镜的焦距，r₅为所述第三透镜朝向物方的表面的曲率半径，r₆为所述第三透镜朝向像方的表面的曲率半径。

6.根据权利要求5所述的镜头系统，其特征在于，所述镜头系统中各透镜的面型还满足以下关系中的至少一项：

-0.45＜r₁/r₂<-0.21；

-3.9＜r₃/r₄<-1.95；

0.6＜r₅/r₆<0.8。

7.根据权利要求1至3中任一项所述的镜头系统，其特征在于，所述镜头系统中各透镜在光轴上的厚度满足以下关系中的至少一项：

0.45＜CT₁/CT₂<0.59；

2.21＜CT₂/CT₃<3.1；

其中，CT₁为所述第一透镜在光轴上的厚度，CT₂为所述第二透镜在光轴上的厚度，CT₃为所述第三透镜在光轴上的厚度。

8.根据权利要求1至3中任一项所述的镜头系统，其特征在于，所述镜头系统中各透镜的光学参数满足以下关系中的至少一项：

1.5＜n₁＜1.6；

1.5＜n₂＜1.6；

1.5＜n₃＜1.6；

其中，n₁为所述第一透镜的折射率，n₂为所述第二透镜的折射率，n₃为所述第三透镜的折射率。

9.根据权利要求1至3中任一项所述的镜头系统，其特征在于，所述第一透镜的两个面中有至少一个面为非球面，所述第二透镜的两个面中有至少一个面为非球面，所述第三透镜的两个面中有至少一个面为非球面。

10.根据权利要求1至3中任一项所述的镜头系统，其特征在于，所述镜头系统还包括：

光阑，设置于所述第一透镜和所述第二透镜之间。

11.根据权利要求1至3中任一项所述的镜头系统，其特征在于，所述镜头系统的系统参数满足如下至少一项：

视场角大于120°；

F数小于2；

畸变小于6.5％。

12.一种光学指纹装置，其特征在于，用于设置在显示屏下方，所述光学指纹装置包括：指纹图像传感器，以及，如权利要求1至11中任一项所述的镜头系统；

其中，所述指纹图像传感器设置于所述镜头系统的下方，用于接收经所述显示屏以及所述镜头系统传输后的指纹光信号，并对所述指纹光信号进行处理，以获取指纹图像。

13.根据权利要求12所述的光学指纹装置，其特征在于，所述显示屏的厚度小于或等于1.2mm，和/或，所述显示屏为软屏。

14.一种电子设备，其特征在于，包括：显示屏，以及如权利要求12或13所述的光学指纹装置；

其中，所述光学指纹装置设置于所述显示屏下方以实现屏下指纹检测。