CN115113365B - 光学系统、镜头模组和电子设备 - Google Patents
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Abstract
一种光学系统、镜头模组和电子设备，光学系统具有屈折力的透镜数量为四片，从物侧到像侧沿光轴依次包括：具有正屈折力的第一透镜和第三透镜，具有屈折力的第三透镜和第四透镜；光学系统满足关系式：0.85<tan(HFOV)*Imgh/TTL<1；其中，HFOV为光学系统最大视场角的一半，Imgh为光学系统最大视场角对应像高的一半，TTL为第一透镜物侧面至光学系统成像面于光轴上的距离。本发明实施例提供的光学系统、镜头模组及电子设备，能够满足轻薄化和大视场角的要求。
Description
技术领域
本发明属于光学成像技术领域，尤其涉及一种光学系统、镜头模组和电子设备。
背景技术
随着智能手机、平板电脑等移动电子设备的不断发展和更新，便携式终端电子产品对镜头也有着更高的设计要求，在追求高成像效果的同时还需求光学镜头的体积能够更加轻薄。轻薄化镜头的优势在于能够节省镜头在终端电子产品中的空间和减轻终端电子产品的重量，因此在便携式终端电子产品中有着广泛的应用。
发明内容
本发明的目的是提供一种光学系统、镜头模组和电子设备，该光学系统能够满足轻薄化和大视场角的特点。
为实现本发明的目的，本发明提供了如下的技术方案：
第一方面，本发明提供了一种光学系统，具有屈折力的透镜数量为四片，从物侧到像侧沿光轴依次包括：具有正屈折力的第一透镜；所述第一透镜的物侧面于近光轴处为凸面，像侧面于近光轴处为凹面；具有屈折力的第二透镜；具有正屈折力的第三透镜；所述第三透镜的物侧面于近光轴处为凹面，像侧面于近光轴处为凸面；具有屈折力的第四透镜；所述第四透镜的物侧面于近光轴处为凸面，像侧面于近光轴处为凹面；所述光学系统满足关系式：0.85<tan(HFOV)*Imgh/TTL<1；其中，HFOV为所述光学系统最大视场角的一半，Imgh为所述光学系统最大视场角对应像高的一半，TTL为所述第一透镜物侧面至所述光学系统成像面于光轴上的距离。
通过设置具有正屈折力的第一透镜，且其物侧面为凸面，像侧面为凹面，有利于光学系统对光线的汇聚，从而提高光学系统的光学性能，进一步地，还有助于实现光学系统小头部和小型化的设计；设置具有正屈折力的第三透镜，且其物侧面为凹面，像侧面为凸面，可以有效减小光学系统引入的球差，在增大光学系统视场角的同时还能够使得光学系统具有良好的加工工艺性；设置具有屈折力的第四透镜，且其物侧面为凸面，像侧面为凹面，可以通过合理的结构及面型排布，从而有助于减少镜片间反射和镜片内反射产生的鬼像，并且还能够调整光线汇聚的方向，有效平衡光学系统中的场曲和畸变。
满足上述关系式时，能够在满足光学系统具有大视场角的基础上，光学系统的总长保持在一个较小的范围内，并且避免像高过小，满足光学系统对轻薄化的需求。当低于关系式下限时，光学系统的总长过大，不利于光学系统的小型化设计；当超过关系式上限时，光学系统的总长过小，光学系统的边缘视场光线不能得到有效地汇聚，导致光学系统边缘视场的成像质量不佳，且可能出现暗角的现象。
一种实施方式中，所述光学系统满足关系式：0.85mm-1<Fno*tan(HFOV)/Imgh<0.95mm-1和/或1.8mm<Imgh*sin(HFOV)<2mm；其中，Fno为所述光学系统的光圈数。满足上述条件式时，在光学系统的视场角和成像高度能得到合理的配置的同时，光学系统还能够获得一个合适的光圈数，使得光学系统能够在满足大视场角的同时，还兼顾简易化的设计需求。当低于关系式下限时，光圈数过小，光圈过大，会增大设计难度，镜片口径进一步扩大，不利于公差敏感性的降低与良率的提升；当超过关系式上限时，光圈数过大，光圈过小，通光量不足，会使得周边视场相对照度和解析力不足。
一种实施方式中，所述光学系统满足关系式：1.1<R31/R32<3.5；其中，R31为所述第三透镜物侧面于光轴处的曲率半径，R32为所述第三透镜像侧面于光轴处的曲率半径。满足上述关系式时，第三透镜物侧面和像侧面于光轴处的曲率半径被限定在合适范围，可合理地平衡光学系统的边缘光线与近轴光线之间的光程差，有利于修正场曲及像散，同时降低系统敏感性，提高组装稳定性。
一种实施方式中，所述光学系统满足关系式：1.7<Fno*CT34/CT4<3.7；其中，Fno为所述光学系统的光圈数，CT34为所述第三透镜像侧面和所述第四透镜物侧面于光轴上的间距，CT4为所述第四透镜于光轴上的厚度。满足上述关系式时，能够在为光学系统提供一个合理的光圈数的情况下，还能够合理地分配第三透镜和第四透镜之间的空气间隔与第四透镜之间的比值，使得光学系统在拥有足够进光量的同时，还可以有效地压缩光学系统的尺寸，进一步使得具备该光学系统的镜头模组能够具有超薄特性。
一种实施方式中，所述光学系统满足关系式：2.3mm2<f*EPD<2.8mm2；其中，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。满足上述关系式时，光学系统的通光量得到了保证，在周边环境较暗时，有利于该光学系统能够得到更好的成像效果；同时，还有利于减小光学系统边缘视场的像差。
一种实施方式中，所述光学系统满足关系式：2.3<SD32/CT3<2.7；其中，SD32为所述第三透镜像侧面的最大有效半口径，CT3为所述第三透镜于光轴上的厚度。满足上述关系式时，第三透镜可以具有较大的有效口径值，同时还能够约束第三透镜于光轴上的厚度，从而使得第三透镜中心到边缘整体厚度过渡平坦，厚薄比均匀，倾角较小，有利于减小鬼像，并且还能够使得第三透镜具有良好的工艺成型性。
一种实施方式中，所述光学系统满足关系式：-17<SD42/SAG42<-5.5，其中，SD42为所述第四透镜像侧面的最大有效半口径，SAG42为所述第四透镜的像侧面的最大有效口径处至所述第四透镜的像侧面与所述光轴的交点于所述光轴上的距离。满足上述关系式，有利于修正第一透镜至第三透镜产生的畸变、场曲，使靠近成像面透镜的屈折力配置较为合适，同时，还可以合理控制镜片的屈折力与面型，避免透镜过厚或者过薄，进一步降低光学系统的敏感性，提升工艺加工良率。
一种实施方式中，所述光学系统满足关系式：4.7mm2<DL*f<5.4mm2；其中，DL为所述第一透镜物侧面与所述第四透镜像侧面于光轴上的距离，f为所述光学系统的有效焦距。满足以上条件式时，第一透镜至第四透镜的长度与光学系统的有效焦距在一个合理的范围内，并且，通过合理的结构布局，在实现小型化的基础上，增大光学系统第四透镜像侧面与感光元件的空间，有利于镜头模组结构端的布局。
一种实施方式中，所述光学系统满足关系式：10mm2<f34*f<110mm2；其中，f34为所述第三透镜和所述第四透镜的组合焦距，f为所述光学系统的有效焦距。满足上述关系式时，通过控制第三透镜和第四透镜的组合焦距与光学系统的有效焦距的比值在合理范围内，可以有效平衡第一透镜至第二透镜所引入的球差和色差，调整光线汇聚的方向，提高光学系统在芯片上所成像的质量。
第二方面，本发明还提供了一种镜头模组，该镜头模组包括第一方面任一项实施方式所述的光学系统和感光芯片，所述感光芯片设置在所述光学系统的像侧。通过在镜头模组中加入本发明提供的光学系统，通过对光学系统中各透镜的面型和屈折力进行合理的设计，能够使镜头模组具有轻薄化和大视场角的特点。
第三方面，本发明还提供了一种电子设备，该电子设备包括壳体和第二方面所述的镜头模组，所述镜头模组设置在所述壳体内。通过在电子设备中加入本发明提供的镜头模组，使得电子设备在拥有更大的拍摄角度的同时，轻薄化的镜头模组设计还可以节约更多的空间用于安装其他器件。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是第一实施例的光学系统结构示意图；
图2包括第一实施例的纵向球差曲线图、像散曲线图和畸变曲线图；
图3是第二实施例的光学系统结构示意图；
图4包括第二实施例的纵向球差曲线图、像散曲线图和畸变曲线图；
图5是第三实施例的光学系统结构示意图；
图6包括第三实施例的纵向球差曲线图、像散曲线图和畸变曲线图；
图7是第四实施例的光学系统结构示意图；
图8包括第四实施例的纵向球差曲线图、像散曲线图和畸变曲线图；
图9是第五实施例的光学系统结构示意图；
图10包括第五实施例的纵向球差曲线图、像散曲线图和畸变曲线图；
图11是第六实施例的光学系统结构示意图；
图12包括第六实施例的纵向球差曲线图、像散曲线图和畸变曲线图；
图13是第七实施例的光学系统结构示意图；
图14包括第七实施例的纵向球差曲线图、像散曲线图和畸变曲线图；
图15为本发明一实施例提供的镜头模组的示意图；
图16为本发明一实施例提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
第一方面，本发明提供了一种光学系统，具有屈折力的透镜数量为四片，从物侧到像侧沿光轴依次包括：具有正屈折力的第一透镜；第一透镜的物侧面于近光轴处为凸面，像侧面于近光轴处为凹面；具有屈折力的第二透镜；具有正屈折力的第三透镜；第三透镜的物侧面于近光轴处为凹面，像侧面于近光轴处为凸面；具有屈折力的第四透镜；第四透镜的物侧面于近光轴处为凸面，像侧面于近光轴处为凹面；光学系统满足关系式：0.85<tan(HFOV)*Imgh/TTL<1；其中，HFOV为光学系统最大视场角的一半，Imgh为光学系统最大视场角对应像高的一半，TTL为第一透镜物侧面至光学系统成像面于光轴上的距离；具体地，tan(HFOV)*Imgh/TTL的值可以为：0.887、0.893、0.9、0.914、0.923、0.931、0.945、0.957、0.973、0.982。
通过设置具有正屈折力的第一透镜，且其物侧面为凸面，像侧面为凹面，有利于光学系统对光线的汇聚，从而提高光学系统的光学性能，进一步地，还有助于实现光学系统小头部和小型化的设计；设置具有正屈折力的第三透镜，且其物侧面为凹面，像侧面为凸面，可以有效减小光学系统引入的球差，在增大光学系统视场角的同时还能够使得光学系统具有良好的加工工艺性；设置具有屈折力的第四透镜，且其物侧面为凸面，像侧面为凹面，可以通过合理的结构及面型排布，从而有助于减少镜片间反射和镜片内反射产生的鬼像，并且还能够调整光线汇聚的方向，有效平衡光学系统中的场曲和畸变。
满足上述关系式时，能够在满足光学系统具有大视场角的基础上，光学系统的总长保持在一个较小的范围内，并且避免像高过小，满足光学系统对轻薄化的需求。当低于关系式下限时，光学系统的总长过大，不利于光学系统的小型化设计；当超过关系式上限时，光学系统的总长过小，光学系统的边缘视场光线不能得到有效地汇聚，导致光学系统边缘视场的成像质量不佳，且可能出现暗角的现象。
一种实施方式中，光学系统满足关系式：0.85mm-1<Fno*tan(HFOV)/Imgh<0.95mm-1和/或1.8mm<Imgh*sin(HFOV)<2mm；其中，Fno为光学系统的光圈数，HFOV为光学系统最大视场角的一半；具体地，Fno*tan(HFOV)/Imgh的值可以为：0.884、0.890、0.898、0.9、0.906、0.914、0.915、0.921、0.928、0.939；Imgh*sin(HFOV)的值可以为：1.833、1.866、1.874、1.876、1.899、1.908、1.914、1.927、1.932、1.949。满足上述条件式时，在光学系统的视场角和成像高度能得到合理的配置的同时，光学系统还能够获得一个合适的光圈数，使得光学系统能够在满足大视场角的同时，还兼顾简易化的设计需求。当低于关系式下限时，光圈数过小，光圈过大，会增大设计难度，镜片口径进一步扩大，不利于公差敏感性的降低与良率的提升；当超过关系式上限时，光圈数过大，光圈过小，通光量不足，会使得周边视场相对照度和解析力不足。
一种实施方式中，光学系统满足关系式：1.1<R31/R32<3.5；其中，R31为第三透镜物侧面于光轴处的曲率半径，R32为第三透镜像侧面于光轴处的曲率半径；具体地，R31/R32的值可以为：1.216、1.392、1.518、1.733、1.913、2.347、2.522、2.725、3.023、3.396。满足上述关系式时，第三透镜物侧面和像侧面于光轴处的曲率半径被限定在合适范围，可合理地平衡光学系统的边缘光线与近轴光线之间的光程差，有利于修正场曲及像散，同时降低系统敏感性，提高组装稳定性。
一种实施方式中，光学系统满足关系式：1.7<Fno*CT34/CT4<3.7；其中，Fno为光学系统的光圈数，CT34为第三透镜像侧面和第四透镜物侧面于光轴上的间距，CT4为第四透镜于光轴上的厚度；具体地，Fno*CT34/CT4的值可以为：1.877、1.994、2.039、2.291、2.387、2.437、2.645、2.891、3.188、3.541。满足上述关系式时，能够在为光学系统提供一个合理的光圈数的情况下，还能够合理地分配第三透镜和第四透镜之间的空气间隔与第四透镜之间的比值，使得光学系统在拥有足够进光量的同时，还可以有效地压缩光学系统的尺寸，进一步使得具备该光学系统的镜头模组能够具有超薄特性。
一种实施方式中，光学系统满足关系式：2.3mm2<f*EPD<2.8mm2；其中，f为光学系统的有效焦距，EPD为光学系统的入瞳直径；具体地，f*EPD的值可以为：2.421、2.433、2.514、2.571、2.608、2.646、2.649、2.703、2.764、2.771。满足上述关系式时，光学系统的通光量得到了保证，在周边环境较暗时，有利于该光学系统能够得到更好的成像效果；同时，还有利于减小光学系统边缘视场的像差。
一种实施方式中，光学系统满足关系式：2.3<SD32/CT3<2.7；其中，SD32为第三透镜像侧面的最大有效半口径，CT3为第三透镜于光轴上的厚度；具体地，SD32/CT3的值可以为：2.381、2.398、2.421、2.456、2.473、2.505、2.527、2.541、2.584、2.622。满足上述关系式时，第三透镜可以具有较大的有效口径值，同时还能够约束第三透镜于光轴上的厚度，从而使得第三透镜中心到边缘整体厚度过渡平坦，厚薄比均匀，倾角较小，有利于减小鬼像，并且还能够使得第三透镜具有良好的工艺成型性。
一种实施方式中，光学系统满足关系式：-17<SD42/SAG42<-5.5，其中，SD42为第四透镜像侧面的最大有效半口径，SAG42为第四透镜的像侧面的最大有效口径处至第四透镜的像侧面与光轴的交点于光轴上的距离；具体地，SD42/SAG42的值可以为：-15.942、-13.474、-11.329、-10.83、-9.595、-8.331、-7.979、-7.548、-7.463、-6.256。满足上述关系式，有利于修正第一透镜至第三透镜产生的畸变、场曲，使靠近成像面透镜的屈折力配置较为合适，同时，还可以合理控制镜片的屈折力与面型，避免透镜过厚或者过薄，进一步降低光学系统的敏感性，提升工艺加工良率。
一种实施方式中，光学系统满足关系式：4.7mm2<DL*f<5.4mm2；其中，DL为第一透镜物侧面与第四透镜像侧面于光轴上的距离，f为光学系统的有效焦距；具体地，DL*f的值可以为：4.7、4.785、4.812、4.934、5.06、5.109、5.193、5.223、5.272、5.351。满足以上条件式时，第一透镜至第四透镜的长度与光学系统的有效焦距在一个合理的范围内，并且，通过合理的结构布局，在实现小型化的基础上，增大光学系统第四透镜像侧面与感光元件的空间，有利于镜头模组结构端的布局。
一种实施方式中，光学系统满足关系式：10mm2<f34*f<110mm2；其中，f34为第三透镜和第四透镜的组合焦距，f为光学系统的有效焦距；具体地，f34*f的值可以为：11.826、13.463、16.441、20.342、20.76、28.993、34.393、45.627、74.592、106.661。满足上述关系式时，通过控制第三透镜和第四透镜的组合焦距与光学系统的有效焦距的比值在合理范围内，可以有效平衡第一透镜至第二透镜所引入的球差和色差，调整光线汇聚的方向，提高光学系统在芯片上所成像的质量。
第二方面，本发明还提供了一种镜头模组，该镜头模组包括第一方面任一项实施方式的光学系统和感光芯片，感光芯片设置在光学系统的像侧。通过在镜头模组中加入本发明提供的光学系统，通过对光学系统中各透镜的面型和屈折力进行合理的设计，能够使镜头模组具有轻薄化和大视场角的特点。
第三方面，本发明还提供了一种电子设备，该电子设备包括壳体和第二方面的镜头模组，镜头模组设置在壳体内。通过在电子设备中加入本发明提供的镜头模组，使得电子设备在拥有更大的拍摄角度的同时，轻薄化的镜头模组设计还可以节约更多的空间用于安装其他器件。
第一实施例
请参考图1和图2，本实施例的光学系统，物侧至像侧依次包括：
第一透镜L1，具有正屈折力，第一透镜L1的物侧面S1于近光轴101处为凸面，像侧面S2于近光轴101处为凹面。
第二透镜L2，具有负屈折力，第二透镜L2的物侧面S3于近光轴101处为凸面，像侧面S4于近光轴101处为凹面。
第三透镜L3，具有正屈折力，第三透镜L3的物侧面S5于近光轴101处为凹面，像侧面S6于近光轴101处为凸面。
第四透镜L4，具有负屈折力，第四透镜L4的物侧面S7于近光轴101处为凸面，像侧面S8于近光轴101处为凹面。
此外，光学系统还包括光阑STO、滤光片IR和成像面IMG。本实施例中，光阑STO设置在第一透镜L1和物体之间，用于控制进光量，其他实施例中，光阑STO也可以设在两透镜间，例如设于第一透镜L1和第二透镜L2之间。滤光片IR可以为红外截止滤光片，设置在第四透镜L4和成像面IMG之间，其包括物侧面S9和像侧面S10，红外截止滤光片IR用于过滤掉红外光线，使得射入成像面IMG的光线为可见光，可见光的波长为380nm-780nm。红外截止滤光片IR的材质为塑料，并可在透镜上镀膜，当然，其他实施例中，滤光片IR也可以为红外通过滤光片，用于过滤可见光，仅让红外光通过，可用于红外摄像等。第一透镜L1至第四透镜L4的材质为塑料，其他实施例中，透镜材质也可以均为玻璃，或为玻塑混合，即其中几片为塑料，另外几片为玻璃。感光元件的有效像素区域位于成像面IMG。
表1a示出了本实施例的光学系统的特性的表格，其中，透镜的有效焦距的参考波长为555nm，透镜的折射率和阿贝数的参考波长为587.5618nm，表1a中的Y半径为相应面序号的物侧面或像侧面于光轴101处的曲率半径。面序号S1和面序号S2分别为第一透镜L1的物侧面S1和像侧面S2，即同一透镜中，面序号较小的表面为物侧面，面序号较大的表面为像侧面。第一透镜L1的“厚度”参数列中的第一个数值为该透镜于光轴101上的厚度，第二个数值为该透镜的像侧面至后一光学面(后一透镜的物侧面或光阑面)于光轴101上的距离。Y半径、厚度和有效焦距的单位均为毫米(mm)。
表1a
其中，f为光学系统的有效焦距，FNO为光学系统的光圈数，FOV为光学系统的最大视场角，TTL为第一透镜的物侧面至光学系统成像面IMG于光轴101上的距离。
在本实施例中，第一透镜L1至第四透镜L4的物侧面和像侧面均为非球面，其他实施例中，第一透镜L1至第四透镜L4的物侧面和像侧面也可以均为球面，或者为球面与非球面结合，例如，第一透镜物侧面S1为球面，像侧面S2为非球面。非球面的面型x可利用但不限于以下非球面公式进行限定：
其中，x为非球面上相应点到与表面顶点相切的平面的距离，h为非球面上相应点到光轴101的距离，c为非球面顶点的曲率，k为圆锥系数，Ai为非球面面型公式中与第i项高次项相对应的系数。表1b给出了可用于第一实施例中的非球面镜面S1至S8的高次项系数A4、A6、A8、A10、A12、A14、A16、A18、A20、A22、A24、A26、A28和A30。
表1b
图2中(a)示出了第一实施例的光学系统在波长为650.0000nm、610.0000nm、587.5618nm、510.0000nm和470.0000nm的纵向球差曲线图，其中，沿X轴方向的横坐标表示焦点偏移，沿Y轴方向的纵坐标表示归一化视场，纵向球差曲线表示不同波长的光线经由光学系统的各透镜后的会聚焦点偏离。由图2中(a)可以看出，第一实施例中的光学系统的球差数值较佳，说明本实施例中的光学系统的成像质量较好。
图2中(b)还示出了第一实施例的光学系统在波长为587.5618nm时的像散曲线图，其中，沿X轴方向的横坐标表示焦点偏移，沿Y轴方向的纵坐标表示半像高，其单位为mm。像散曲线表示子午成像面弯曲T和弧矢成像面弯曲S。由图2中(b)可以看出，光学系统的像散得到了很好的补偿。
图2中(c)还示出了第一实施例的光学系统在波长为587.5618nm时的畸变曲线图。其中，沿X轴方向的横坐标表示焦点偏移，沿Y轴方向的纵坐标表示半像高，畸变曲线表示不同视场角对应的畸变大小值。由图2中(c)可以看出，在波长为587.5618nm下，光学系统的畸变得到了很好的矫正。
由图2中(a)、(b)和(c)可以看出，本实施例的光学系统的像差较小、成像质量较好，具有良好的成像品质。
第二实施例
请参考图3和图4，本实施例的光学系统，物侧至像侧依次包括：
第一透镜L1，具有正屈折力，第一透镜L1的物侧面S1于近光轴101处为凸面，像侧面S2于近光轴101处为凹面。
第二透镜L2，具有负屈折力，第二透镜L2的物侧面S3于近光轴101处为凹面，像侧面S4于近光轴101处为凹面。
第三透镜L3，具有正屈折力，第三透镜L3的物侧面S5于近光轴101处为凹面，像侧面S6于近光轴101处为凸面。
第四透镜L4，具有正屈折力，第四透镜L4的物侧面S7于近光轴101处为凸面，像侧面S8于近光轴101处为凹面。
第二实施例的其他结构与第一实施例相同，参照即可。
表2a示出了本实施例的光学系统的特性的表格，各参数含义均与第一实施例各参数含义相同，在此不做赘述。
表2a
表2b给出了可用于第二实施例中各非球面镜面的高次项系数，其中，各非球面面型可由第一实施例中给出的公式限定。
表2b
图4示出了第二实施例的光学系统的纵向球差曲线图、像散曲线图和畸变曲线图，其中，纵向球差曲线表示不同波长的光线经由光学系统的各透镜后的会聚焦点偏离；像散曲线表示子午成像面弯曲和弧矢成像面弯曲；畸变曲线表示不同视场角对应的畸变大小值。由图4中的像差图可知，光学系统的纵向球差、场曲和畸变均得到良好的控制，从而该实施例的光学系统拥有良好的成像品质。
第三实施例
请参考图5和图6，本实施例的光学系统，物侧至像侧依次包括：
第一透镜L1，具有正屈折力，第一透镜L1的物侧面S1于近光轴101处为凸面，像侧面S2于近光轴101处为凹面。
第二透镜L2，具有正屈折力，第二透镜L2的物侧面S3于近光轴101处为凹面，像侧面S4于近光轴101处为凸面。
第三透镜L3，具有正屈折力，第三透镜L3的物侧面S5于近光轴101处为凹面，像侧面S6于近光轴101处为凸面。
第四透镜L4，具有负屈折力，第四透镜L4的物侧面S7于近光轴101处为凸面，像侧面S8于近光轴101处为凹面。
第三实施例的其他结构与第一实施例相同，参照即可。
表3a示出了本实施例的光学系统的特性的表格，各参数含义均与第一实施例各参数含义相同，在此不做赘述。
表3a
表3b给出了可用于第三实施例中各非球面镜面的高次项系数，其中，各非球面面型可由第一实施例中给出的公式限定。
表3b
图6示出了第三实施例的光学系统的纵向球差曲线图、像散曲线图和畸变曲线图，其中，纵向球差曲线表示不同波长的光线经由光学系统的各透镜后的会聚焦点偏离；像散曲线表示子午成像面弯曲和弧矢成像面弯曲；畸变曲线表示不同视场角对应的畸变大小值。由图6中的像差图可知，光学系统的纵向球差、场曲和畸变均得到良好的控制，从而该实施例的光学系统拥有良好的成像品质。
第四实施例
请参考图7和图8，本实施例的光学系统，物侧至像侧依次包括：
第一透镜L1，具有正屈折力，第一透镜L1的物侧面S1于近光轴101处为凸面，像侧面S2于近光轴101处为凹面。
第二透镜L2，具有负屈折力，第二透镜L2的物侧面S3于近光轴101处为凹面，像侧面S4于近光轴101处为凹面。
第三透镜L3，具有正屈折力，第三透镜L3的物侧面S5于近光轴101处为凹面，像侧面S6于近光轴101处为凸面。
第四透镜L4，具有负屈折力，第四透镜L4的物侧面S7于近光轴101处为凸面，像侧面S8于近光轴101处为凹面。
第四实施例的其他结构与第一实施例相同，参照即可。
表4a示出了本实施例的光学系统的特性的表格，各参数含义均与第一实施例各参数含义相同，在此不做赘述。
表4a
表4b给出了可用于第四实施例中各非球面镜面的高次项系数，其中，各非球面面型可由第一实施例中给出的公式限定。
表4b
图8示出了第四实施例的光学系统的纵向球差曲线图、像散曲线图和畸变曲线图，其中，纵向球差曲线表示不同波长的光线经由光学系统的各透镜后的会聚焦点偏离；像散曲线表示子午成像面弯曲和弧矢成像面弯曲；畸变曲线表示不同视场角对应的畸变大小值。由图8中的像差图可知，光学系统的纵向球差、场曲和畸变均得到良好的控制，从而该实施例的光学系统拥有良好的成像品质。
第五实施例
请参考图9和图10，本实施例的光学系统，物侧至像侧依次包括：
第一透镜L1，具有正屈折力，第一透镜L1的物侧面S1于近光轴101处为凸面，像侧面S2于近光轴101处为凹面。
第二透镜L2，具有负屈折力，第二透镜L2的物侧面S3于近光轴101处为凹面，像侧面S4于近光轴101处为凸面。
第三透镜L3，具有正屈折力，第三透镜L3的物侧面S5于近光轴101处为凹面，像侧面S6于近光轴101处为凸面。
第四透镜L4，具有负屈折力，第四透镜L4的物侧面S7于近光轴101处为凸面，像侧面S8于近光轴101处为凹面。
第五实施例的其他结构与第一实施例相同，参照即可。
表5a示出了本实施例的光学系统的特性的表格，各参数含义均与第一实施例各参数含义相同，在此不做赘述。
表5a
表5b给出了可用于第五实施例中各非球面镜面的高次项系数，其中，各非球面面型可由第一实施例中给出的公式限定。
表5b
图10示出了第五实施例的光学系统的纵向球差曲线图、像散曲线图和畸变曲线图，其中，纵向球差曲线表示不同波长的光线经由光学系统的各透镜后的会聚焦点偏离；像散曲线表示子午成像面弯曲和弧矢成像面弯曲；畸变曲线表示不同视场角对应的畸变大小值。由图10中的像差图可知，光学系统的纵向球差、场曲和畸变均得到良好的控制，从而该实施例的光学系统拥有良好的成像品质。
第六实施例
请参考图11和图12，本实施例的光学系统，物侧至像侧依次包括：
第一透镜L1，具有正屈折力，第一透镜L1的物侧面S1于近光轴101处为凸面，像侧面S2于近光轴101处为凹面。
第二透镜L2，具有负屈折力，第二透镜L2的物侧面S3于近光轴101处为凸面，像侧面S4于近光轴101处为凹面。
第三透镜L3，具有正屈折力，第三透镜L3的物侧面S5于近光轴101处为凹面，像侧面S6于近光轴101处为凸面。
第四透镜L4，具有负屈折力，第四透镜L4的物侧面S7于近光轴101处为凸面，像侧面S8于近光轴101处为凹面。
第六实施例的其他结构与第一实施例相同，参照即可。
表6a示出了本实施例的光学系统的特性的表格，各参数含义均与第一实施例各参数含义相同，在此不做赘述。
表6a
表6b给出了可用于第六实施例中各非球面镜面的高次项系数，其中，各非球面面型可由第一实施例中给出的公式限定。
表6b
图12示出了第六实施例的光学系统的纵向球差曲线图、像散曲线图和畸变曲线图，其中，纵向球差曲线表示不同波长的光线经由光学系统的各透镜后的会聚焦点偏离；像散曲线表示子午成像面弯曲和弧矢成像面弯曲；畸变曲线表示不同视场角对应的畸变大小值。由图12中的像差图可知，光学系统的纵向球差、场曲和畸变均得到良好的控制，从而该实施例的光学系统拥有良好的成像品质。
第七实施例
请参考图13和图14，本实施例的光学系统，物侧至像侧依次包括：
第一透镜L1，具有正屈折力，第一透镜L1的物侧面S1于近光轴101处为凸面，像侧面S2于近光轴101处为凹面。
第二透镜L2，具有负屈折力，第二透镜L2的物侧面S3于近光轴101处为凹面，像侧面S4于近光轴101处为凹面。
第三透镜L3，具有正屈折力，第三透镜L3的物侧面S5于近光轴101处为凹面，像侧面S6于近光轴101处为凸面。
第四透镜L4，具有负屈折力，第四透镜L4的物侧面S7于近光轴101处为凸面，像侧面S8于近光轴101处为凹面。
第七实施例的其他结构与第一实施例相同，参照即可。
表7a示出了本实施例的光学系统的特性的表格，各参数含义均与第一实施例各参数含义相同，在此不做赘述。
表7a
表7b给出了可用于第七实施例中各非球面镜面的高次项系数，其中，各非球面面型可由第一实施例中给出的公式限定。
表7b
图14示出了第七实施例的光学系统的纵向球差曲线图、像散曲线图和畸变曲线图，其中，纵向球差曲线表示不同波长的光线经由光学系统的各透镜后的会聚焦点偏离；像散曲线表示子午成像面弯曲和弧矢成像面弯曲；畸变曲线表示不同视场角对应的畸变大小值。由图14中的像差图可知，光学系统的纵向球差、场曲和畸变均得到良好的控制，从而该实施例的光学系统拥有良好的成像品质。
表8示出了第一实施例至第七实施例的光学镜头中0.85<tan(HFOV)*Imgh/TTL<1、0.85mm-1<Fno*tan(HFOV)/Imgh<0.95mm-1、1.1<R31/R32<3.5、1.7<Fno*CT34/CT4<3.7、2.3mm2<f*EPD<2.8mm2、2.3<SD32/CT3<2.7、1.8mm<Imgh*sin(HFOV)<2mm、-17<SD42/SAG42<-5.5、4.5mm2<DL*f<5.5mm2、10mm2<f34*f<110mm2的值。
表8
上述各实施例所提供的光学系统能够在实现结构轻薄化设计的同时具有更大的视场角。
参考图15，本发明实施例还提供了一种镜头模组20，镜头模组20包括前述任一实施例中光学系统及感光芯片，感光芯片设置于光学系统的像侧，两者可通过支架固定。感光芯片可以为CCD传感器(Charge Coupled Device，电荷耦合器件)或CMOS传感器(Complementary Metal Oxide Semiconductor，互补金属氧化物半导体)。一般地，在装配时，光学系统的成像面IMG与感光芯片的感光表面重叠。通过采用上述光学系统，镜头模组20能够实现结构轻薄化设计的同时具有更大的视场角。
参考图16，本发明实施例还提供了一种电子设备30。电子设备30包括壳体310和前述实施例中的镜头模组20，镜头模组20安装于壳体310，壳体310可以为显示屏、电路板、中框、后盖等部件。电子设备30可以为但不限于智能手机、智能手表、智能眼镜、电子书阅读器、平板电脑、生物识别设备(如指纹识别设备或瞳孔识别设备等)、PDA(Personal DigitalAssistant，个人数字助理)等。由于上述镜头模组20能够在总长得到压缩的同时维持良好的成像质量，从而当采用上述镜头模组20时，电子设备30可用更小的空间装配上述镜头模组20，从而使得设备的厚度能够得到压缩，同时拥有更大的拍摄范围。
以上所揭露的仅为本发明一些较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于本发明所涵盖的范围。
Claims (9)
1.一种光学系统，其特征在于，所述光学系统具有屈折力的透镜数量为四片，从物侧到像侧沿光轴依次包括：
具有正屈折力的第一透镜；所述第一透镜的物侧面于近光轴处为凸面，像侧面于近光轴处为凹面；
具有屈折力的第二透镜；
具有正屈折力的第三透镜；所述第三透镜的物侧面于近光轴处为凹面，像侧面于近光轴处为凸面；
具有屈折力的第四透镜；所述第四透镜的物侧面于近光轴处为凸面，像侧面于近光轴处为凹面；
所述光学系统满足关系式：0.85<tan(HFOV)*Imgh/TTL<1；1.7<Fno*CT34/CT4<3.7；
其中，HFOV为所述光学系统最大视场角的一半，Imgh为所述光学系统最大视场角对应像高的一半，TTL为所述第一透镜物侧面至所述光学系统成像面于光轴上的距离，Fno为所述光学系统的光圈数，CT34为所述第三透镜像侧面和所述第四透镜物侧面于光轴上的间距，CT4为所述第四透镜于光轴上的厚度。
2.如权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统满足关系式：
0.85mm-1<Fno*tan(HFOV)/Imgh<0.95mm-1和/或1.8mm<Imgh*sin(HFOV)<2mm；
其中，Fno为所述光学系统的光圈数。
3.如权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统满足关系式：
1.1<R31/R32<3.5；
其中，R31为所述第三透镜物侧面于光轴处的曲率半径，R32为所述第三透镜像侧面于光轴处的曲率半径。
4.如权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统满足关系式：
2.3<SD32/CT3<2.7；
其中，SD32为所述第三透镜像侧面的最大有效半口径，CT3为所述第三透镜于光轴上的厚度。
5.如权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统满足关系式：
-17<SD42/SAG42<-5.5；
其中，SD42为所述第四透镜像侧面的最大有效半口径，SAG42为所述第四透镜的像侧面的最大有效口径处至所述第四透镜的像侧面与所述光轴的交点于所述光轴上的距离。
6.如权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统满足关系式：
4.7mm2<DL*f<5.4mm2；
其中，DL为所述第一透镜物侧面与所述第四透镜像侧面于光轴上的距离，f为所述光学系统的有效焦距。
7.如权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统满足关系式：
10mm2<f34*f<110mm2；
其中，f34为所述第三透镜和所述第四透镜的组合焦距，f为所述光学系统的有效焦距。
8.一种镜头模组，其特征在于，包括如权利要求1至7任一项所述的光学系统和感光芯片，所述感光芯片设置在所述光学系统的像侧。
9.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括壳体和如权利要求8所述的镜头模组，所述镜头模组设置在所述壳体内。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: No. 699, Tianxiang North Avenue, Nanchang high tech Industrial Development Zone, Nanchang, Jiangxi 330224 Applicant after: Jiangxi Oufei Optics Co.,Ltd. Address before: No. 699, Tianxiang North Avenue, Nanchang high tech Industrial Development Zone, Nanchang, Jiangxi 330224 Applicant before: Jiangxi Jingchao optics Co.,Ltd. |
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| CB02 | Change of applicant information | ||
| GR01 | Patent grant | ||
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