光學系統、攝像模組和電子設備的制作方法

1.本發明屬于光學成像技術領域，尤其涉及一種光學系統、攝像模組和電子設備。


背景技術：

2.近年來，具備攝影功能的可攜帶電子產品呈現越來越輕薄化的發展趨勢，因此，對光學鏡片系統滿足高成像品質且小型化的需求也越來越高。但是，具有長焦特性的光學系統的總長會相應變長，進而使其焦距受到電子產品厚度的限制，同時，光學系統在變為長焦時，難以實現高像素，視場角也會大幅度減少。
3.因此，如何在減小鏡頭尺寸的前提下，實現長焦距、高像素的效果，成為業內必須解決的問題之一。


技術實現要素：

4.本發明的目的是提供一種光學系統、攝像模組和電子設備，解決現有技術中鏡頭尺寸較小的前提下，還需要具備長焦距和高像素的問題。
5.為實現本發明的目的，本發明提供了如下的技術方案：
6.第一方面，本發明提供了一種光學系統，沿著光軸由物側至像側依次包含：第一透鏡，具有正屈折力；第二透鏡，具有屈折力；第三透鏡，具有屈折力；第四透鏡，具有負屈折力；其中，所述第一透鏡為折反射式透鏡，包括第一折射面、第一反射面、第二反射面和第二折射面，所述第一折射面和所述第二反射面位于物側，且所述第一折射面位于所述第二折射面的外周，所述第二反射面于近光軸處為凹面，所述第一反射面和所述第二折射面位于像側，且所述第一反射面位于所述第二折射面的外周，光線依次經過所述第一折射面、所述第一反射面、所述第二反射面和所述第二折射面。
7.所述光學系統滿足關系式：3.5《f/imgh《4.6；其中，f為所述光學系統的有效焦距，imgh為所述光學系統最大視場角對應像高的一半。
8.通過使第一透鏡具有正屈折力，有利于控制入射光線和反射光線的走向，以縮短所述光學鏡頭的光學總長；通過使第二透鏡具有屈折力，有利于降低光學系統的球差，進而可以提高所述光學鏡頭的成像品質；通過使第三透鏡具有屈折力，有利于降低入射光線的偏折角度，使得入射光線以合適的角度進入第四透鏡；通過使第四透鏡具備負屈折力，可以校正入射光線經過前述透鏡所產生的畸變、像散及場曲，進而得到高品質成像。因此，滿足上述面型，有利于光學系統實現長焦距、小型化的效果，使得入射光線在成像面上的入射角度保持在合理的范圍內，進而能夠實現成像面邊緣相對亮度較高的特點，并可以滿足圖像傳感器小角度匹配角的要求。
9.通過使光學系統滿足上述關系式，有利于光學系統的有效焦距和最大視場角對應像高的一半的比值得到合理配置，使光學系統具有較長的有效焦距，具備良好的成像質量，實現超薄化和高像素的效果。低于關系式下限，對光學系統的焦距限制較大，難以滿足光學系統具備長焦距的要求；超過關系式上限，光學系統最大視場角對應像高的一半過小，難以
滿足光學系統具備高像素的要求。
10.一種實施方式中，所述光學系統滿足關系式：1.2《f/epd《1.5；其中，epd為所述光學系統的入瞳直徑。通過使光學系統滿足上述關系式，可以使光學系統具備大光圈的特點，從而增加光學系統單位時間內的光通量，增強暗環境下的成像效果。同時，可使得靠近光闌位置的第一透鏡具有較小的孔徑，有利于結構微型化的設計。低于關系式下限，光學系統的入瞳直徑變大，導致進入系統的光線增多，邊緣光線慧差像差的修正困難，成像不清晰，同時第一透鏡的口徑增大，厚薄比不均，工藝成型難度增加；超過關系式上限，光學系統的通光量不足，在較暗的環境下或者光線不足的情況下，光學系統難以獲取被測物較為清晰的細節信息。
11.一種實施方式中，所述光學系統滿足關系式：0.4《ttl/f《0.6；其中，ttl為所述第一透鏡的物側面至所述光學系統成像面于光軸上的距離。通過使光學系統滿足上述關系式，可以使光學系統具有長焦鏡頭的特性，且滿足鏡頭小型化的特點。低于關系式下限，不利于第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡和第四透鏡的加工制作；超過關系式上限，光學系統的光學總長較長，不利于滿足光學系統小型化的要求。
12.一種實施方式中，所述光學系統滿足關系式：-3.0《f/f4《-1.0；其中，f4為所述第四透鏡的有效焦距。通過使光學系統滿足上述關系式，可以合理分配第四透鏡與光學系統的有效焦距的比值，以平衡第一透鏡、第二透鏡和第三透鏡產生的球差，進而對光學系統的球差進行微調和控制，獲得軸上視場的良好成像品質，有利于提升光學系統的攝遠能力。低于關系式下限，第四透鏡的屈折力過弱，第四透鏡對光學系統中的后剩余球差的修正難以平衡第一透鏡、第二透鏡和第三透鏡產生的球差；超過關系式上限，第四透鏡的焦距較小，對光學系統的焦距限制較大，難以滿足光學系統具備長焦距的要求。
13.一種實施方式中，所述光學系統滿足關系式：0《|f/f3|+|f/f2|《1.2；其中，f3為所述第三透鏡的有效焦距，f2為所述第二透鏡的有效焦距。通過使光學系統滿足上述關系式，可以有效的約束第二透鏡和第三透鏡球差和慧差的貢獻量，平衡之后使得其敏感性處于合理的水平。超過關系式上限，第二透鏡和第三透鏡較為敏感，加工精度難以保證，使得光學鏡頭生產良率較低。
14.一種實施方式中，所述光學系統滿足關系式：0.8《|(f1+f3)/f3|《2.0；其中，f3為所述第三透鏡的有效焦距。通過使光學系統滿足上述關系式，可以貢獻合理的正三階球差和負五階球差，平衡第一透鏡和第二透鏡所產生的負三階球差和正五階球差，使系統具有較小的球差，保證軸上視場良好的成像質量。超過關系式上限，光學系統的球差較大，軸上視場成像質量較差。
15.一種實施方式中，所述光學系統滿足關系式：0.3《|f1+f2|/|f1-f2|《1.5；其中，f1為所述第一透鏡的有效焦距，f2為所述第二透鏡的有效焦距。通過使光學系統滿足上述關系式，可以合理的控制其光焦度的貢獻范圍，同時合理的控制其負球差的貢獻率，使得其能合理的平衡負組元產生的正的光焦度。
16.一種實施方式中，所述光學系統滿足關系式：-2.1《f123/f234《-0.8；其中，f123為所述第一透鏡、所述第二透鏡和所述第三透鏡的組合有效焦距，f234為所述第二透鏡、所述第三透鏡和所述第四透鏡的組合有效焦距。通過使光學系統滿足上述關系式，可以較好控制第一透鏡、第二透鏡和第三透鏡的組合焦距的大小，同時，還可以較好控制第二透鏡、第
三透鏡和第四透鏡的組合焦距的大小，實現光學系統球差的平衡，獲得軸上視場的良好成像品質，也保證了光學系統良好的加工性。低于關系式下限，光學系統球差較大，軸上視場成像質量較差；超過關系式上限，不利于鏡片的加工。
17.一種實施方式中，所述光學系統滿足關系式：0.2《|(r2+r3)/r4|《1.3；其中，r2為所述第一透鏡的第一反射面于光軸上的曲率半徑，r3為所述第一透鏡的第二反射面于光軸上的曲率半徑，r4為所述第一透鏡的第二折射面于光軸上的曲率半徑。通過使光學系統滿足上述關系式，使得光學系統的光線偏折角度小，且光學系統更容易加工。低于關系式下限，不利于光學系統的加工；超過關系式上限，使得光線在第一透鏡的第二折射面處的光線折射角度偏大，造成軸外視場像差較大，進而影響軸外視場的成像質量。
18.一種實施方式中，所述光學系統滿足關系式：0《|(r7-r8)/r7|《2.1；其中，r7為所述第三透鏡的物側面于光軸上的曲率半徑，r8為所述第三透鏡的像側面于光軸上的曲率半徑。通過使光學系統滿足上述關系式，第三透鏡物側面的曲率半徑和像側面的曲率半徑較為合適，可保證第三透鏡形狀的可加工性，同時能有效分配鏡片承擔的光學偏折角，改善軸外視場像散，進而對中間視場和孔徑帶的像質進行合理的控制。
19.一種實施方式中，所述光學系統滿足關系式：1.8《ttl/(ct13+ct2+ct3+ct4)《3.0；其中，ttl為所述第一透鏡的物側面至所述光學系統成像面于光軸上的距離，ct13為所述第一透鏡的第二反射面至第二折射面于光軸上的距離，ct2為所述第二透鏡于光軸上的厚度，ct3為所述第三透鏡于光軸上的厚度，ct4為所述第四透鏡于光軸上的厚度。通過使光學系統滿足上述關系式，可以合理控制光學系統平衡后剩余畸變的范圍，使光學系統具有良好的畸變表現，且保證光學系統具有較好的加工性能，滿足光學系統的小型化。低于關系式下限，光學系統的畸變較大，且不利于光學系統的加工；超過關系式上限，光學系統的光學總長較長，不利于滿足光學系統的小型化的需求。
20.第二方面，本發明還提供了一種攝像模組，該攝像模組包括感光芯片和第一方面任一項實施方式所述的光學系統，所述感光芯片設置在所述光學系統的像側。其中，感光芯片的感光面位于光學系統的成像面，穿過透鏡入射到感光面上的物的光線可轉換成圖像的電信號。感光芯片可以為互補金屬氧化物半導體(complementary metal oxide semiconductor，cmos)或電荷耦合器件(charge-coupled device，ccd)。該攝像模組可以是集成在電子設備上的成像模塊，也可以是獨立鏡頭。通過在攝像模組中加入本發明提供的光學系統，能夠通過對光學系統中各透鏡的面型和屈折力進行合理的設計，使得攝像模組具有較小的光學總長、長焦距和高像素的特點。
21.第三方面，本發明還提供了一種電子設備，該電子設備包括殼體和第二方面所述的攝像模組，所述攝像模組設置在所述殼體內。該電子設備包括但不限于智能手機、電腦和智能手表等。通過在電子設備中加入本發明提供的攝像模組，使得電子設備具有較小的光學總長、長焦距和高像素的特點。
附圖說明
22.為了更清楚地說明本發明實施方式或現有技術中的技術方案，下面將對實施方式或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見的，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施方式，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，
還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
23.圖1是第一實施例的光學系統的結構示意圖；
24.圖2示出了第一實施例的縱向球差曲線、像散曲線和畸變曲線；
25.圖3是第二實施例的光學系統的結構示意圖；
26.圖4示出了第二實施例的縱向球差曲線、像散曲線和畸變曲線；
27.圖5是第三實施例的光學系統的結構示意圖；
28.圖6示出了第三實施例的縱向球差曲線、像散曲線和畸變曲線；
29.圖7是第四實施例的光學系統的結構示意圖；
30.圖8示出了第四實施例的縱向球差曲線、像散曲線和畸變曲線；
31.圖9是第五實施例的光學系統的結構示意圖；
32.圖10示出了第五實施例的縱向球差曲線、像散曲線和畸變曲線；
33.圖11是第六實施例的光學系統的結構示意圖；
34.圖12示出了第六實施例的縱向球差曲線、像散曲線和畸變曲線；
35.圖13是第七實施例的光學系統的結構示意圖；
36.圖14示出了第七實施例的縱向球差曲線、像散曲線和畸變曲線；
37.圖15是第八實施例的光學系統的結構示意圖；
38.圖16示出了第八實施例的縱向球差曲線、像散曲線和畸變曲線。
具體實施方式
39.下面將結合本發明實施方式中的附圖，對本發明實施方式中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施方式僅僅是本發明一部分實施方式，而不是全部的實施方式?；诒景l明中的實施方式，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施方式，都屬于本發明保護的范圍。
40.第一方面，本發明提供了一種光學系統，沿著光軸由物側至像側依次包含：第一透鏡，具有正屈折力；第二透鏡，具有屈折力；第三透鏡，具有屈折力；第四透鏡，具有負屈折力；其中，第一透鏡為折反射式透鏡，包括第一折射面、第一反射面、第二反射面和第二折射面，第一折射面和第二反射面位于物側，且第一折射面位于第二折射面的外周，第二反射面于近光軸處為凹面，第一反射面和第二折射面位于像側，且第一反射面位于第二折射面的外周，光線依次經過第一折射面、第一反射面、第二反射面和第二折射面。
41.光學系統滿足關系式：3.5《f/imgh《4.6；其中，f為光學系統的有效焦距，imgh為光學系統最大視場角對應像高的一半。
42.通過使第一透鏡具有正屈折力，有利于控制入射光線和反射光線的走向，以縮短光學鏡頭的光學總長；通過使第二透鏡具有屈折力，有利于降低光學系統的球差，進而可以提高光學鏡頭的成像品質；通過使第三透鏡具有屈折力，有利于降低入射光線的偏折角度，使得入射光線以合適的角度進入第四透鏡；通過使第四透鏡具備負屈折力，可以校正入射光線經過前述透鏡所產生的畸變、像散及場曲，進而得到高品質成像。因此，滿足上述面型，有利于光學系統實現長焦距、小型化的效果，使得入射光線在成像面上的入射角度保持在合理的范圍內，進而能夠實現成像面邊緣相對亮度較高的特點，并可以滿足圖像傳感器小角度匹配角的要求。
43.通過使光學系統滿足上述關系式，有利于光學系統的有效焦距和最大視場角對應像高的一半的比值得到合理配置，使光學系統具有較長的有效焦距，具備良好的成像質量，實現超薄化和高像素的效果。低于關系式下限，對光學系統的焦距限制較大，難以滿足光學系統具備長焦距的要求；超過關系式上限，光學系統最大視場角對應像高的一半過小，難以滿足光學系統具備高像素的要求。
44.一種實施方式中，光學系統滿足關系式：1.2《f/epd《1.5；其中，epd為光學系統的入瞳直徑。通過使光學系統滿足上述關系式，可以使光學系統具備大光圈的特點，從而增加光學系統單位時間內的光通量，增強暗環境下的成像效果。同時，可使得靠近光闌位置的第一透鏡具有較小的孔徑，有利于結構微型化的設計。低于關系式下限，光學系統的入瞳直徑變大，導致進入系統的光線增多，邊緣光線慧差像差的修正困難，成像不清晰，同時第一透鏡的口徑增大，厚薄比不均，工藝成型難度增加；超過關系式上限，光學系統的通光量不足，在較暗的環境下或者光線不足的情況下，光學系統難以獲取被測物較為清晰的細節信息。
45.一種實施方式中，光學系統滿足關系式：0.4《ttl/f《0.6；其中，ttl為第一透鏡的物側面至光學系統成像面于光軸上的距離。通過使光學系統滿足上述關系式，可以使光學系統具有長焦鏡頭的特性，且滿足鏡頭小型化的特點。低于關系式下限，不利于第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡和第四透鏡的加工制作；超過關系式上限，光學系統的光學總長較長，不利于滿足光學系統小型化的要求。
46.一種實施方式中，光學系統滿足關系式：-3.0《f/f4《-1.0；其中，f4為第四透鏡的有效焦距。通過使光學系統滿足上述關系式，可以合理分配第四透鏡與光學系統的有效焦距的比值，以平衡第一透鏡、第二透鏡和第三透鏡產生的球差，進而對光學系統的球差進行微調和控制，獲得軸上視場的良好成像品質，有利于提升光學系統的攝遠能力。低于關系式下限，第四透鏡的屈折力過弱，第四透鏡對光學系統中的后剩余球差的修正難以平衡第一透鏡、第二透鏡和第三透鏡產生的球差；超過關系式上限，第四透鏡的焦距較小，對光學系統的焦距限制較大，難以滿足光學系統具備長焦距的要求。
47.一種實施方式中，光學系統滿足關系式：0《|f/f3|+|f/f2|《1.2；其中，f3為第三透鏡的有效焦距，f2為第二透鏡的有效焦距。通過使光學系統滿足上述關系式，可以有效的約束第二透鏡和第三透鏡球差和慧差的貢獻量，平衡之后使得其敏感性處于合理的水平。超過關系式上限，第二透鏡和第三透鏡較為敏感，加工精度難以保證，使得光學鏡頭生產良率較低。
48.一種實施方式中，光學系統滿足關系式：0.8《|(f1+f3)/f3|《2.0；其中，f3為第三透鏡的有效焦距。通過使光學系統滿足上述關系式，可以貢獻合理的正三階球差和負五階球差，平衡第一透鏡和第二透鏡所產生的負三階球差和正五階球差，使系統具有較小的球差，保證軸上視場良好的成像質量。超過關系式上限，光學系統的球差較大，軸上視場成像質量較差。
49.一種實施方式中，光學系統滿足關系式：0.3《|f1+f2|/|f1-f2|《1.5；其中，f1為第一透鏡的有效焦距，f2為第二透鏡的有效焦距。通過使光學系統滿足上述關系式，可以合理的控制其光焦度的貢獻范圍，同時合理的控制其負球差的貢獻率，使得其能合理的平衡負組元產生的正的光焦度。
50.一種實施方式中，光學系統滿足關系式：-2.1《f123/f234《-0.8；其中，f123為第一
透鏡、第二透鏡和第三透鏡的組合有效焦距，f234為第二透鏡、第三透鏡和第四透鏡的組合有效焦距。通過使光學系統滿足上述關系式，可以較好控制第一透鏡、第二透鏡和第三透鏡的組合焦距的大小，同時，還可以較好控制第二透鏡、第三透鏡和第四透鏡的組合焦距的大小，實現光學系統球差的平衡，獲得軸上視場的良好成像品質，也保證了光學系統良好的加工性。低于關系式下限，光學系統球差較大，軸上視場成像質量較差；超過關系式上限，不利于鏡片的加工。
51.一種實施方式中，光學系統滿足關系式：0.2《|(r2+r3)/r4|《1.3；其中，r2為第一透鏡的第一反射面于光軸上的曲率半徑，r3為第一透鏡的第二反射面于光軸上的曲率半徑，r4為第一透鏡的第二折射面于光軸上的曲率半徑。通過使光學系統滿足上述關系式，使得光學系統的光線偏折角度小，且光學系統更容易加工。低于關系式下限，不利于光學系統的加工；超過關系式上限，使得光線在第一透鏡的第二折射面處的光線折射角度偏大，造成軸外視場像差較大，進而影響軸外視場的成像質量。
52.一種實施方式中，光學系統滿足關系式：0《|(r7-r8)/r7|《2.1；其中，r7為第三透鏡的物側面于光軸上的曲率半徑，r8為第三透鏡的像側面于光軸上的曲率半徑。通過使光學系統滿足上述關系式，第三透鏡物側面的曲率半徑和像側面的曲率半徑較為合適，可保證第三透鏡形狀的可加工性，同時能有效分配鏡片承擔的光學偏折角，改善軸外視場像散，進而對中間視場和孔徑帶的像質進行合理的控制。
53.一種實施方式中，光學系統滿足關系式：1.8《ttl/(ct13+ct2+ct3+ct4)《3.0；其中，ttl為第一透鏡的物側面至光學系統成像面于光軸上的距離，ct13為第一透鏡的第二反射面至第二折射面于光軸上的距離，ct2為第二透鏡于光軸上的厚度，ct3為第三透鏡于光軸上的厚度，ct4為第四透鏡于光軸上的厚度。通過使光學系統滿足上述關系式，可以合理控制光學系統平衡后剩余畸變的范圍，使光學系統具有良好的畸變表現，且保證光學系統具有較好的加工性能，滿足光學系統的小型化。低于關系式下限，光學系統的畸變較大，且不利于光學系統的加工；超過關系式上限，光學系統的光學總長較長，不利于滿足光學系統的小型化的需求。
54.第一實施例
55.請參考圖1和圖2，本實施例的光學系統，沿光軸方向的物側至像側依次包括：
56.第一透鏡l1，具有正屈折力，第一透鏡l1的第一折射面s1于近光軸處和近圓周處均為凹面，第一反射面s2于近光軸處和近圓周處均為凸面，第二反射面s3于近光軸處和近圓周處均為凹面，第二折射面s4于近光軸處和近圓周處均為凸面。
57.第二透鏡l2，具有負屈折力，第二透鏡l2的物側面s5于近光軸處為凸面、于近圓周處為凹面，像側面s6于近光軸處和近圓周處均為凹面。
58.第三透鏡l3，具有正屈折力，第三透鏡l3的物側面s7于近光軸處為凸面、于近圓周處為凹面，像側面s8于近光軸處為凹面、于近圓周處為凸面。
59.第四透鏡l4，具有負屈折力，第四透鏡l4的物側面s9于近光軸處和近圓周處均為凹面，像側面s10于近光軸處和近圓周處均為凸面。
60.此外，光學系統還包括光闌sto、紅外截止濾光片ir和成像面img。本實施例中，光闌sto設置在光學系統的第一透鏡的第一反射面上，用于控制進光量。紅外截止濾光片ir設置在第四透鏡l4和成像面img之間，其包括物側面s9和像側面s10，紅外截止濾光片ir用于
過濾掉紅外光線，使得射入成像面img的光線僅為可見光，可見光的波長為380nm-780nm。紅外截止濾光片ir的材質為玻璃(glass)，并可在玻璃上鍍膜。第一透鏡l1至第四透鏡l4的材質為塑料(plastic)。電子感光元件的有效像素區域位于成像面img。
61.表1a示出了本實施例的光學系統的各項參數，其中，y半徑為相應面序號的物側面或像側面于光軸處的曲率半徑。面序號s1、面序號s2、面序號s3和面序號s4分別為第一透鏡l1的第一折射面s1、第一反射面s2、第二反射面s3和第二折射面s4，面序號s5和面序號s6分別為第二透鏡l2的物側面s5和像側面s6，即除第一透鏡以外的其他透鏡中，面序號較小的表面為物側面，面序號較大的表面為像側面。第二透鏡l2的“厚度”參數列中的第一個數值為該透鏡于光軸上的厚度，第二個數值為該透鏡的像側面至像側方向的后一表面于光軸上的距離。焦距、材料折射率和阿貝數均采用參考波長為587.56nm的可見光獲得，y半徑、厚度和有效焦距的單位均為毫米(mm)。
62.表1a
[0063][0064][0065]
其中，f為光學系統的有效焦距，fno為光學系統的光圈數，hfov為光學系統的最大視場角,ttl為第一透鏡物側面至成像面于光軸上的距離。
[0066]
在本實施例中，第一透鏡l1至第四透鏡l4的物側面和像側面均為非球面，非球面的面型x可利用但不限于以下非球面公式進行限定：
[0067][0068]
其中，x為非球面上相應點到與表面頂點相切的平面的距離，h為非球面上相應點到光軸的距離，c為非球面頂點的曲率，k為圓錐系數，ai為非球面面型公式中與第i項高次項相對應的系數。表1b給出了可用于第一實施例中的非球面鏡面s1、s2、s3、s4、s5、s6、s7、s8、s9和s10的高次項系數a4、a6、a8、a10、a12、a14、a16、a18和a20。
[0069]
表1b
[0070][0071]
圖2中(a)示出了第一實施例的光學系統在波長為663.7725nm、610.0000nm、555.0000nm、510.0000nm、470.0000nm的縱向球差曲線圖，其中，沿x軸方向的橫坐標表示焦點偏移，即成像面到光線與光軸交點的距離(單位為mm)，沿y軸方向的縱坐標表示歸一化視場，縱向球差曲線表示不同波長的光線經由光學系統的各透鏡后的匯聚焦點偏離。由圖2中(a)可以看出，第一實施例中的各波長光線的匯聚焦點偏離程度趨于一致，成像畫面中的彌散斑或色暈得到有效抑制光學系統，說明本實施例中的光學系統的成像質量較好。
[0072]
圖2中(b)還示出了第一實施例的光學系統在波長為555.0000nm時的像散曲線圖，其中，沿x軸方向的橫坐標表示焦點偏移，沿y軸方向的縱坐標表示像高，其單位為mm。像散曲線圖中的s曲線代表555.0000nm下的弧矢場曲，t曲線代表555.0000nm下的子午場曲。由圖2中(b)可以看出，光學系統的場曲較小，各視場的場曲和像散均得到了良好的校正，視場中心和邊緣均擁有清晰的成像。
[0073]
圖2中(c)還示出了第一實施例的光學系統在波長為555.0000nm時的畸變曲線。其中，沿x軸方向的橫坐標表示畸變值，單位為％，沿y軸方向的縱坐標表示像高，單位為mm?；兦€表示不同視場角對應的畸變大小值。由圖2中(c)可以看出，在波長為555.0000nm下，由主光束引起的圖像變形較小，系統的成像質量優良。
[0074]
由圖2中(a)、(b)和(c)可以看出，本實施例的光學系統的像差較小、成像質量較好，具有良好的成像品質。
[0075]
第二實施例
[0076]
請參考圖3和圖4，本實施例的光學系統，沿光軸方向的物側至像側依次包括：
[0077]
第一透鏡l1，具有正屈折力，第一透鏡l1的第一折射面s1于近光軸處為凸面、于近圓周處為凹面，第一反射面s2于近光軸處和近圓周處均為凸面，第二反射面s3于近光軸處和近圓周處均為凹面，第二折射面s4于近光軸處為凹面、于近圓周處為凸面。
[0078]
第二透鏡l2，具有負屈折力，第二透鏡l2的物側面s5于近光軸處為凸面、于近圓周處為凹面，像側面s6于近光軸處和近圓周處均為凹面。
[0079]
第三透鏡l3，具有正屈折力，第三透鏡l3的物側面s7于近光軸處為凸面、于近圓周處為凹面，像側面s8于近光軸處和近圓周處均為凹面。
[0080]
第四透鏡l4，具有負屈折力，第四透鏡l4的物側面s9于近光軸處和近圓周處均為凹面，像側面s10于近光軸處和近圓周處均為凸面。
[0081]
第二實施例的其他結構與第一實施例相同，參照即可。
[0082]
表2a示出了本實施例的光學系統的各項參數，其中，焦距、材料折射率和阿貝數均采用參考波長為587.56nm的可見光獲得，y半徑、厚度和有效焦距的單位均為毫米(mm)，其他各參數含義均與第一實施例各參數含義相同。
[0083]
表2a
[0084][0085][0086]
表2b給出了可用于第二實施例中各非球面鏡面的高次項系數，其中，各非球面面型可由第一實施例中給出的公式限定。
[0087]
表2b
[0088][0089]
圖4示出了第二實施例的光學系統的縱向球差曲線、像散曲線和畸變曲線，其中，縱向球差曲線表示不同波長的光線經由光學系統的各透鏡后的匯聚焦點偏離；像散曲線表示子午場曲和弧矢場曲；畸變曲線表示不同視場角對應的畸變大小值。由圖4中的像差圖可知，光學系統的縱向球差、場曲和畸變均得到良好的控制，從而該實施例的光學系統擁有良
好的成像品質。
[0090]
第三實施例
[0091]
請參考圖5和圖6，本實施例的光學系統，沿光軸方向的物側至像側依次包括：
[0092]
第一透鏡l1，具有正屈折力，第一透鏡l1的第一折射面s1于近光軸處為凸面、于近圓周處為凹面，第一反射面s2于近光軸處和近圓周處均為凸面，第二反射面s3于近光軸處和近圓周處均為凹面，第二折射面s4于近光軸處為凹面、于近圓周處為凸面。
[0093]
第二透鏡l2，具有正屈折力，第二透鏡l2的物側面s5于近光軸處為凸面、于近圓周處為凹面，像側面s6于近光軸處和近圓周處均為凹面。
[0094]
第三透鏡l3，具有負屈折力，第三透鏡l3的物側面s7于近光軸處和近圓周處均為凹面，像側面s8于近光軸處為凸面、于近圓周處為凹面。
[0095]
第四透鏡l4，具有負屈折力，第四透鏡l4的物側面s9于近光軸處和近圓周處均為凹面，像側面s10于近光軸處和近圓周處均為凸面。
[0096]
第三實施例的其他結構與第一實施例相同，參照即可。
[0097]
表3a示出了本實施例的光學系統的各項參數，其中，焦距、材料折射率和阿貝數均采用參考波長為587.56nm的可見光獲得，y半徑、厚度和有效焦距的單位均為毫米(mm)，其他各參數含義均與第一實施例各參數含義相同。
[0098]
表3a
[0099][0100]
表3b給出了可用于第三實施例中各非球面鏡面的高次項系數，其中，各非球面面型可由第一實施例中給出的公式限定。
[0101]
表3b
[0102][0103]
圖6示出了第三實施例的光學系統的縱向球差曲線、像散曲線和畸變曲線，其中，縱向球差曲線表示不同波長的光線經由光學系統的各透鏡后的匯聚焦點偏離；像散曲線表示子午場曲和弧矢場曲；畸變曲線表示不同視場角對應的畸變大小值。由圖6中的像差圖可知，光學系統的縱向球差、場曲和畸變均得到良好的控制，從而該實施例的光學系統擁有良好的成像品質。
[0104]
第四實施例
[0105]
請參考圖7和圖8，本實施例的光學系統，沿光軸方向的物側至像側依次包括：
[0106]
第一透鏡l1，具有正屈折力，第一透鏡l1的第一折射面s1于近光軸處和近圓周處均為凹面，第一反射面s2于近光軸處和近圓周處均為凸面，第二反射面s3于近光軸處和近圓周處均為凹面，第二折射面s4于近光軸處和近圓周處均為凸面。
[0107]
第二透鏡l2，具有負屈折力，第二透鏡l2的物側面s5于近光軸處為凸面、于近圓周處為凹面，像側面s6于近光軸處為凹面、于近圓周處為凸面。
[0108]
第三透鏡l3，具有正屈折力，第三透鏡l3的物側面s7于近光軸處為凸面、于近圓周處為凹面，像側面s8于近光軸處為凸面、于近圓周處為凹面。
[0109]
第四透鏡l4，具有負屈折力，第四透鏡l4的物側面s9于近光軸處和近圓周處均為凹面，像側面s10于近光軸處和近圓周處均為凸面。
[0110]
第四實施例的其他結構與第一實施例相同，參照即可。
[0111]
表4a示出了本實施例的光學系統的各項參數，其中，焦距、材料折射率和阿貝數均采用參考波長為587.56nm的可見光獲得，y半徑、厚度和有效焦距的單位均為毫米(mm)，其他各參數含義均與第一實施例各參數含義相同。
[0112]
表4a
[0113][0114]
表4b給出了可用于第四實施例中各非球面鏡面的高次項系數，其中，各非球面面型可由第一實施例中給出的公式限定。
[0115]
表4b
[0116][0117][0118]
圖8示出了第四實施例的光學系統的縱向球差曲線、像散曲線和畸變曲線，其中，縱向球差曲線表示不同波長的光線經由光學系統的各透鏡后的匯聚焦點偏離；像散曲線表示子午場曲和弧矢場曲；畸變曲線表示不同視場角對應的畸變大小值。由圖8中的像差圖可知，光學系統的縱向球差、場曲和畸變均得到良好的控制，從而該實施例的光學系統擁有良好的成像品質。
[0119]
第五實施例
[0120]
請參考圖9和圖10，本實施例的光學系統，沿光軸方向的物側至像側依次包括：
[0121]
第一透鏡l1，具有正屈折力，第一透鏡l1的第一折射面s1于近光軸處和近圓周處均為凹面，第一反射面s2于近光軸處和近圓周處均為凸面，第二反射面s3于近光軸處和近
圓周處均為凹面，第二折射面s4于近光軸處和近圓周處均為凸面。
[0122]
第二透鏡l2，具有正屈折力，第二透鏡l2的物側面s5于近光軸處為凸面、于近圓周處為凹面，像側面s6于近光軸處為凹面、于近圓周處為凸面。
[0123]
第三透鏡l3，具有正屈折力，第三透鏡l3的物側面s7于近光軸處和近圓周處均為凹面，像側面s8于近光軸處為凸面、于近圓周處為凹面。
[0124]
第四透鏡l4，具有負屈折力，第四透鏡l4的物側面s9于近光軸處和近圓周處均為凹面，像側面s10于近光軸處和近圓周處均為凸面。
[0125]
第五實施例的其他結構與第一實施例相同，參照即可。
[0126]
表5a示出了本實施例的光學系統的各項參數，其中，焦距、材料折射率和阿貝數均采用參考波長為587.56nm的可見光獲得，y半徑、厚度和有效焦距的單位均為毫米(mm)，其他各參數含義均與第一實施例各參數含義相同。
[0127]
表5a
[0128][0129][0130]
表5b給出了可用于第五實施例中各非球面鏡面的高次項系數，其中，各非球面面型可由第一實施例中給出的公式限定。
[0131]
表5b
[0132][0133]
圖10示出了第五實施例的光學系統的縱向球差曲線、像散曲線和畸變曲線，其中，縱向球差曲線表示不同波長的光線經由光學系統的各透鏡后的匯聚焦點偏離；像散曲線表示子午場曲和弧矢場曲；畸變曲線表示不同視場角對應的畸變大小值。由圖10中的像差圖可知，光學系統的縱向球差、場曲和畸變均得到良好的控制，從而該實施例的光學系統擁有良好的成像品質。
[0134]
第六實施例
[0135]
請參考圖11和圖12，本實施例的光學系統，沿光軸方向的物側至像側依次包括：
[0136]
第一透鏡l1，具有正屈折力，第一透鏡l1的第一折射面s1于近光軸處和近圓周處均為凹面，第一反射面s2于近光軸處和近圓周處均為凸面，第二反射面s3于近光軸處和近圓周處均為凹面，第二折射面s4于近光軸處和近圓周處均為凸面。
[0137]
第二透鏡l2，具有負屈折力，第二透鏡l2的物側面s3于近光軸處為凸面、于近圓周處為凹面，像側面s4于近光軸處為凹面、于近圓周處為凸面。
[0138]
第三透鏡l3，具有負屈折力，第三透鏡l3的物側面s5于近光軸處為凸面、于近圓周處為凹面，像側面s6于近光軸處和近圓周處均為凹面。
[0139]
第四透鏡l4，具有正屈折力，第四透鏡l4的物側面s7于近光軸處和近圓周處均為凹面，像側面s8于近光軸處為凹面、于近圓周處為凸面。
[0140]
第六實施例的其他結構與第一實施例相同，參照即可。
[0141]
表6a示出了本實施例的光學系統的各項參數，其中，焦距、材料折射率和阿貝數均采用參考波長為587.56nm的可見光獲得，y半徑、厚度和有效焦距的單位均為毫米(mm)，其他各參數含義均與第一實施例各參數含義相同。
[0142]
表6a
[0143][0144]
表6b給出了可用于第六實施例中各非球面鏡面的高次項系數，其中，各非球面面型可由第一實施例中給出的公式限定。
[0145]
表6b
[0146][0147]
圖12示出了第六實施例的光學系統的縱向球差曲線、像散曲線和畸變曲線，其中，縱向球差曲線表示不同波長的光線經由光學系統的各透鏡后的匯聚焦點偏離；像散曲線表示子午場曲和弧矢場曲；畸變曲線表示不同視場角對應的畸變大小值。由圖12中的像差圖可知，光學系統的縱向球差、場曲和畸變均得到良好的控制，從而該實施例的光學系統擁有良好的成像品質。
[0148]
第七實施例
[0149]
請參考圖13和圖14，本實施例的光學系統，沿光軸方向的物側至像側依次包括：
[0150]
第一透鏡l1，具有正屈折力，第一透鏡l1的第一折射面s1于近光軸處和近圓周處均為凹面，第一反射面s2于近光軸處和近圓周處均為凸面，第二反射面s3于近光軸處和近
圓周處均為凹面，第二折射面s4于近光軸處和近圓周處均為凸面。
[0151]
第二透鏡l2，具有正屈折力，第二透鏡l2的物側面s5于近光軸處和近圓周處為凹面，像側面s6于近光軸處為凸面、于近圓周處為凹面。
[0152]
第三透鏡l3，具有正屈折力，第三透鏡l3的物側面s7于近光軸處為凸面、于近圓周處為凹面，像側面s8于近光軸處為凹面、于近圓周處為凸面。
[0153]
第四透鏡l4，具有負屈折力，第四透鏡l4的物側面s9于近光軸處和近圓周處均為凹面，像側面s10于近光軸處和近圓周處均為凸面。
[0154]
第七實施例的其他結構與第一實施例相同，參照即可。
[0155]
表7a示出了本實施例的光學系統的各項參數，其中，焦距、材料折射率和阿貝數均采用參考波長為587.56nm的可見光獲得，y半徑、厚度和有效焦距的單位均為毫米(mm)，其他各參數含義均與第一實施例各參數含義相同。
[0156]
表7a
[0157][0158]
表7b給出了可用于第七實施例中各非球面鏡面的高次項系數，其中，各非球面面型可由第一實施例中給出的公式限定。
[0159]
表7b
[0160]
[0161][0162]
圖14示出了第七實施例的光學系統的縱向球差曲線、像散曲線和畸變曲線，其中，縱向球差曲線表示不同波長的光線經由光學系統的各透鏡后的匯聚焦點偏離；像散曲線表示子午場曲和弧矢場曲；畸變曲線表示不同視場角對應的畸變大小值。由圖14中的像差圖可知，光學系統的縱向球差、場曲和畸變均得到良好的控制，從而該實施例的光學系統擁有良好的成像品質。
[0163]
第八實施例
[0164]
請參考圖15和圖16，本實施例的光學系統，沿光軸方向的物側至像側依次包括：
[0165]
第一透鏡l1，具有正屈折力，第一透鏡l1的第一折射面s1于近光軸處和近圓周處均為凹面，第一反射面s2于近光軸處和近圓周處均為凸面，第二反射面s3于近光軸處和近圓周處均為凹面，第二折射面s4于近光軸處和近圓周處均為凸面。
[0166]
第二透鏡l2，具有負屈折力，第二透鏡l2的物側面s5于近光軸處為凸面、于近圓周處為凹面，像側面s6于近光軸處和近圓周處均為凹面。
[0167]
第三透鏡l3，具有正屈折力，第三透鏡l3的物側面s7于近光軸處為凸面、于近圓周處為凹面，像側面s8于近光軸處和近圓周處均為凹面。
[0168]
第四透鏡l4，具有負屈折力，第四透鏡l4的物側面s9于近光軸處為凸面、于近圓周處為凹面，像側面s10于近光軸處為凹面、于近圓周處為凸面。
[0169]
第八實施例的其他結構與第一實施例相同，參照即可。
[0170]
表8a示出了本實施例的光學系統的各項參數，其中，焦距、材料折射率和阿貝數均采用參考波長為587.56nm的可見光獲得，y半徑、厚度和有效焦距的單位均為毫米(mm)，其他各參數含義均與第一實施例各參數含義相同。
[0171]
表8a
[0172]
[0173][0174]
表8b給出了可用于第八實施例中各非球面鏡面的高次項系數，其中，各非球面面型可由第一實施例中給出的公式限定。
[0175]
表8b
[0176][0177]
圖16示出了第八實施例的光學系統的縱向球差曲線、像散曲線和畸變曲線，其中，縱向球差曲線表示不同波長的光線經由光學系統的各透鏡后的匯聚焦點偏離；像散曲線表示子午場曲和弧矢場曲；畸變曲線表示不同視場角對應的畸變大小值。由圖16中的像差圖可知，光學系統的縱向球差、場曲和畸變均得到良好的控制，從而該實施例的光學系統擁有良好的成像品質。
[0178]
表9示出了第一實施例至第八實施例的光學系統中f/imgh、f/epd、ttl/f、f/f4、|f/f3|+|f/f2|、|(f1+f3)/f3|、|f1+f2|/|f1-f2|、f123/f234、|(r2+r3)/r4|、|(r7-r8)/r7|和ttl/(ct13+ct2+ct3+ct4)的值。
[0179]
表9
[0180]
[0181][0182]
由表9可知，第一實施例至第八實施例的光學系統均滿足下列關系式：3.5《f/imgh《4.6、1.2《f/epd《1.5、0.4《ttl/f《0.6、-3.0《f/f4《-1.0、0《|f/f3|+|f/f2|《1.2、0.8《|(f1+f3)/f3|《2.0、0.3《|f1+f2|/|f1-f2|《1.5、-2.1《f123/f234《-0.8、0.2《|(r2+r3)/r4|《1.3、0《|(r7-r8)/r7|《2.1和1.8《ttl/(ct13+ct2+ct3+ct4)《3.0的值。
[0183]
本發明還提供了一種攝像模組，該攝像模組包括感光芯片和第一方面任一項實施方式的光學系統，感光芯片設置在光學系統的像側。其中，感光芯片的感光面位于光學系統的成像面，穿過透鏡入射到感光面上的物的光線可轉換成圖像的電信號。感光芯片可以為互補金屬氧化物半導體(complementary metal oxide semiconductor，cmos)或電荷耦合器件(charge-coupled device，ccd)。該攝像模組可以是集成在電子設備上的成像模塊，也可以是獨立鏡頭。通過在攝像模組中加入本發明提供的光學系統，能夠通過對光學系統中各透鏡的面型和屈折力進行合理的設計，使得攝像模組具有較小的光學總長、長焦距和高像素的特點。
[0184]
本發明還提供了一種電子設備，該電子設備包括殼體和第二方面的攝像模組，攝像模組設置在殼體內。該電子設備包括但不限于智能手機、電腦和智能手表等。通過在電子設備中加入本發明提供的攝像模組，使得電子設備具有較小的光學總長、長焦距和高像素的特點。
[0185]
以上所揭露的僅為本發明一些較佳實施例而已，當然不能以此來限定本發明的權利范圍，本領域普通技術人員可以理解實現上述實施例的全部或部分流程，并依本發明權利要求所作的等同變化，仍屬于本發明所涵蓋的范圍。