CN113156612B

CN113156612B - 光学系统、取像模组及电子设备

Info

Publication number: CN113156612B
Application number: CN202110354705.3A
Authority: CN
Inventors: 曾晗; 刘秀; 李明
Original assignee: Jiangxi Jingchao Optical Co Ltd
Current assignee: Jiangxi Oufei Optics Co ltd
Priority date: 2021-03-31
Filing date: 2021-03-31
Publication date: 2022-06-24
Anticipated expiration: 2041-03-31
Also published as: CN113156612A

Abstract

本发明涉及一种光学系统、取像模组及电子设备。光学系统包括具有正屈折力的第一透镜，物侧面于近光轴处为凸面；具有负屈折力的第二透镜，物侧面于近光轴处为凹面；具有正屈折力的第三透镜；具有屈折力的第四透镜；具有屈折力的第五透镜，物侧面于近光轴处为凹面；以及具有负屈折力的第六透镜，物侧面于近光轴处为凸面，像侧面于近光轴处的凹面；且满足：0.2≤CT1/TTL≤0.25；CT1为第一透镜于光轴上的厚度，TTL为第一透镜的物侧面至光学系统的成像面于光轴上的距离。上述光学系统，能够实现小头部设计，进而满足高屏占比的设计需求。

Description

光学系统、取像模组及电子设备

技术领域

本发明涉摄像领域，特别是涉及一种光学系统、取像模组及电子设备。

背景技术

随着摄像技术的发展，越来越多的电子设备中将摄像镜头置于显示屏下以实现屏下摄像功能的设计。同时，由于市场对高屏占比电子设备的需求不断增加，业界也一直致力于电子设备高屏占比的设计。对于具有屏下摄像功能的电子设备而言，摄像镜头的尺寸影响着显示屏的开孔尺寸，进而影响电子设备的屏占比。然而，目前的光学系统尺寸难以满足电子设备高屏占比的设计需求。

发明内容

基于此，有必要提供一种光学系统、取像模组及电子设备，以实现小头部设计，进而满足电子设备高屏占比的设计需求。

一种光学系统，沿光轴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光轴处为凸面；

具有负屈折力的第二透镜，所述第二透镜的物侧面于近光轴处为凹面；

具有正屈折力的第三透镜；

具有屈折力的第四透镜；

具有屈折力的第五透镜，所述第五透镜的物侧面于近光轴处为凹面；以及

具有负屈折力的第六透镜，所述第六透镜的物侧面于近光轴处为凸面，像侧面于近光轴处的凹面；

且所述光学系统满足以下条件式：

0.2≤CT1/TTL≤0.25；

其中，CT1为所述第一透镜于光轴上的厚度，即所述第一透镜的中心厚度，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，即所述光学系统的光学总长。

上述光学系统，第一透镜具有正屈折力，有利于缩短光学系统的系统总长，从而有利于光学系统的小型化设计。第一透镜的物侧面于近光轴处为凸面，有利于增强第一透镜的正屈折力，从而有利于进一步缩短光学系统的系统总长。第二透镜具有负屈折力，有利于校正第一透镜产生的像差。第三透镜具有正屈折力，能够良好地矫正在第一透镜及第二透镜中产生的像差。第五透镜的物侧面于近光轴处为凹面，有利于校正光学系统的像差。第六透镜具有负屈折力，有利于校正光学系统的像差，同时也能够确保光学系统的后焦有足够的装配空间。第六透镜的物侧面于近光轴处为凸面，有利于校正边缘视场的畸变与高阶像差，从而提升光学系统的解像能力。第六透镜的像侧面于近光轴处为凹面，有利于使光学系统的主点远离成像面，从而有利于缩短光学系统的系统总长。

满足上述条件式，有利于增大第一透镜的中心厚度，从而有利于使第一透镜的机械承靠位置朝像侧移动，以加深光学系统的嵌入深度，进而有利于减小电子设备的显示屏开孔尺寸，以提升电子设备的屏占比；同时，也有利于缩小第一透镜的径向尺寸，从而缩小光学系统的头部尺寸，以实现光学系统的小头部设计，进而满足电子设备高屏占比的设计需求。

在其中一个实施例中，所述光学系统满足以下关系式：

0.25≤SD11/IMGH≤0.35；

其中，SD11为所述第一透镜的物侧面的最大有效半口径，IMGH为所述光学系统的最大视场角所对应的像高的一半。满足上述条件式，能够合理配置第一透镜的物侧面的最大有效孔径以及光学系统半像高的比值，有利于缩小第一透镜的径向尺寸，从而实现光学系统的小头部设计，以缩小电子设备显示屏的开孔尺寸，进而提升电子设备的屏占比。

在其中一个实施例中，所述光学系统满足以下关系式：

0.5≤CT6/|SAG61|≤1.2；

其中，CT6为所述第六透镜于光轴上的厚度，SAG61为所述第六透镜的物侧面于最大有效口径处的矢高。满足上述条件式，能够合理设计第六透镜的形状，从而有利于第六透镜的制造成型，减少成型不良的缺陷；同时，也有利于第六透镜校正物方各透镜产生的场曲，并平衡光学系统不同视场的场曲，从而有利于使得不同视场的光线成像画质均匀，进而提升光学系统的成像质量。低于上述条件式的下限，第六透镜的物侧面于圆周处的面型过度弯曲，容易导致成型不良，降低第六透镜的成型良率。超过上述条件式的上限，第六透镜的物侧面于圆周处的面型过于平缓，导致第六透镜对轴外视场光线的偏折能力不足，不利于光学系统畸变和场曲等像差的校正。

在其中一个实施例中，所述光学系统满足以下关系式：

0.6≤f2/R21≤1.1；

其中，f2为所述第二透镜的有效焦距，R21为所述第二透镜的物侧面于光轴处的曲率半径。满足上述条件式，能够合理配置第二透镜的屈折力及物侧面面型，有利于第二透镜平衡第一透镜产生的正球差，从而提升光学系统的成像质量；另外，也有利于第二透镜发散光线，从而有利于扩大光学系统的视场角。低于上述条件式的下限，第二透镜提供的负屈折力不足，不利于校正光学系统的球差；且第二透镜的像侧面过于弯曲，增大了第二透镜的公差敏感度，不利于第二透镜的成型。超过上述条件式的上限，第二透镜的负屈折力过强，对光线过度发散，不利于缩短光学系统的系统总长；另外，也容易导致第二透镜对第一透镜产生的像差校正过度，从而降低光学系统的成像质量。

在其中一个实施例中，所述光学系统满足以下关系式：

0.2≤|(R51+R52)/(R51-R52)|≤7；

其中，R51为所述第五透镜的物侧面于光轴处的曲率半径，R52为所述第五透镜的像侧面于光轴处的曲率半径。满足上述条件式，能够合理配置第五透镜的物侧面及像侧面于光轴处的曲率半径，使得第五透镜的形状不会过度弯曲，在第五透镜校正光学系统的像散的同时，能够降低第五透镜的公差敏感度，提升第五透镜的成型良率。

在其中一个实施例中，所述光学系统还包括红外滤光片，所述红外滤光片设置于所述第六透镜的像侧，所述光学系统满足以下关系式：

0.5≤FFL/ET62≤1.6；

其中，FFL为所述第六透镜的像侧面至所述光学系统的成像面在光轴方向上的最短距离，ET62为所述第六透镜的像侧面的最大有效口径处至所述红外滤光片的物侧面于光轴方向上的距离。满足上述条件式，有利于减小光线的偏转角，从而有利于光线更好地会聚于成像面上，以校正光学系统的像差，提升光学系统的解像能力；同时也有利于提升光学系统与感光元件的匹配程度，从而提升光学系统的成像质量。低于上述条件式的下限或超过上述条件式的上限，容易导致光线偏转角过大，从而导致光线会聚效果差，不利于光学系统像差的校正，进而降低光学系统的成像质量。

在其中一个实施例中，所述光学系统满足以下关系式：

1.5≤TTL/ETAL≤2；

其中，ETAL为所述光学系统中各透镜的物侧面的最大有效孔径处至像侧面的最大有效孔径处于光轴方向上的距离之和，即所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜、所述第四透镜、所述第五透镜与所述第六透镜的边缘厚度之和，其中，所述第一透镜的边缘厚度为所述第一透镜的物侧面的最大有效孔径处至所述第一透镜的像侧面的最大有效孔径处于光轴方向上的距离。满足上述条件式，在满足高成像质量的需求的同时，也有利于缩短光学系统的系统总长，使光学系统的透镜排布更加紧凑，以实现光学系统的小型化设计。

在其中一个实施例中，所述光学系统满足以下关系式：

1.5≤IMGH/SD61≤1.8；

其中，IMGH为所述光学系统的最大视场角所对应的像高的一半，SD61为所述第六透镜的物侧面的最大有效半口径。满足上述条件式，有利于增大光学系统的成像面，从而有利于匹配更大尺寸的感光元件，以提升光学系统的成像质量，因而在实现小头部设计的同时能够使光学系统具备良好的成像质量。低于上述条件式的下限，光学系统不容易匹配大尺寸的感光元件，不利于光学系统成像质量的提升。超过上述条件式的上限，最大视场对应的主光线入射角过大，容易出现暗角，影响成像质量。

在其中一个实施例中，所述光学系统满足以下关系式：

5.5mm≤TTL/tan(HFOV)≤7mm；

其中，HFOV为所述光学系统的最大视场角的一半。满足上述条件式，能够合理配置光学系统的光学总长及最大视场角，在满足良好成像质量的同时实现光学系统的小型化设计。低于上述条件式的下限，光学系统的视场角过大，导致边缘视场容易出现鬼像及严重畸变的现象，不利于成像质量的提升。超过上述条件式的上限，光学系统的光学总长过长，不利于小型化设计的实现。

一种取像模组，包括感光元件以及上述任一实施例所述的光学系统，所述感光元件设置于所述光学系统的像侧。在所述取像模组中采用上述光学系统，能够实现取像模组的小头部设计。

一种电子设备，包括壳体以及上述的取像模组，所述取像模组设置于所述壳体。在所述电子设备中采用上述取像模组，光学系统能够实现小头部设计，从而有利于减小电子设备的显示屏开孔尺寸，进而提升电子设备的屏占比。

附图说明

图1为本申请第一实施例中的光学系统的结构示意图；

图2为本申请第一实施例中的光学系统的纵向球差图、像散图及畸变图；

图3为本申请第二实施例中的光学系统的结构示意图；

图4为本申请第二实施例中的光学系统的纵向球差图、像散图及畸变图；

图5为本申请第三实施例中的光学系统的结构示意图；

图6为本申请第三实施例中的光学系统的纵向球差图、像散图及畸变图；

图7为本申请第四实施例中的光学系统的结构示意图；

图8为本申请第四实施例中的光学系统的纵向球差图、像散图及畸变图；

图9为本申请第五实施例中的光学系统的结构示意图；

图10为本申请第五实施例中的光学系统的纵向球差图、像散图及畸变图；

图11为本申请一实施例中的取像模组的示意图；

图12为本申请一实施例中的电子设备的示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明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发明。但是本发明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发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

在本发明的描述中，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发明和简化描述，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发明的限制。

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。在本发明的描述中，“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。

在本发明中，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发明中的具体含义。

在本发明中，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。

请参见图1，在本申请的一些实施例中，光学系统100沿光轴110由物侧到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、第五透镜L5以及第六透镜L6。具体地，第一透镜L1包括物侧面S1及像侧面S2，第二透镜L2包括物侧面S3及像侧面S4，第三透镜L3包括物侧面S5及像侧面S6，第四透镜L4包括物侧面S7及像侧面S8，第五透镜L5包括物侧面S9及像侧面S10，第六透镜L6包括物侧面S11及像侧面S12。

其中，第一透镜L1具有正屈折力，有利于缩短光学系统100的系统总长，从而有利于光学系统100的小型化设计。第一透镜L1的物侧面S1于近光轴110处为凸面，有利于增强第一透镜L1的正屈折力，从而有利于进一步缩短光学系统100的系统总长。第二透镜L2具有负屈折力，有利于校正第一透镜L1产生的像差。第二透镜L2的物侧面S3于近光轴110处为凹面。第三透镜L3具有正屈折力，能够良好地矫正第一透镜L1及第二透镜L2中产生的像差。第四透镜L4具有屈折力，第五透镜L5具有屈折力。第五透镜L5的物侧面S9于近光轴110处为凹面，有利于校正光学系统100的像差。第六透镜L6具有负屈折力，有利于校正光学系统100的像侧，同时也能够确保光学系统100的后焦有足够的装配空间。第六透镜L6的物侧面S11于近光轴110处为凸面，有利于校正边缘视场的畸变与高阶像差，从而提升光学系统100的解像能力。第六透镜L6的像侧面S12于近光轴110处为凹面，有利于使光学系统100的主点远离成像面，从而有利于缩短光学系统100的系统总长。

另外，在一些实施例中，光学系统100设置有光阑STO，光阑STO可设置于第一透镜L1的物侧或设置于第一透镜L1的物侧面S1上。在一些实施例中，光学系统100还包括设置于第六透镜L6像侧的红外滤光片L7，红外滤光片L7包括物侧面S13及像侧面S14。进一步地，光学系统100还包括位于第六透镜L6像侧的像面S15，像面S15即为光学系统100的成像面，入射光经第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4、第五透镜L5以及第六透镜L6调节后能够成像于像面S15。值得注意的是，红外滤光片L7可为红外截止滤光片，用于滤除干扰光，防止干扰光到达光学系统100的像面S15而影响正常成像。

在一些实施例中，光学系统100的各透镜的物侧面和像侧面均为非球面。非球面结构的采用能够提高透镜设计的灵活性，并有效地校正球差，改善成像质量。在另一些实施例中，光学系统100的各透镜的物侧面和像侧面也可以均为球面。需要注意的是，上述实施例仅是对本申请的一些实施例的举例，在一些实施例中，光学系统100中各透镜的表面可以是非球面或球面的任意组合。

在一些实施例中，光学系统100中的各透镜的材质可以均为玻璃或均为塑料。采用塑料材质的透镜能够减少光学系统100的重量并降低生产成本，配合光学系统的较小尺寸以实现光学系统的轻薄化设计。而采用玻璃材质的透镜使光学系统100具备优良的光学性能以及较高的耐温性能。需要注意的是，光学系统100中各透镜的材质也可以为玻璃和塑料的任意组合，并不一定要是均为玻璃或均为塑料。

需要注意的是，第一透镜L1并不意味着只存在一片透镜，在一些实施例中，第一透镜L1中也可以存在两片或多片透镜，两片或多片透镜能够形成胶合透镜，胶合透镜最靠近物侧的表面可视为物侧面S1，最靠近像侧的表面可视为像侧面S2。或者，第一透镜L1中的各透镜之间并不形成胶合透镜，但各透镜之间的距离相对固定，此时最靠近物侧的透镜的物侧面为物侧面S1，最靠近像侧的透镜的像侧面为像侧面S2。另外，一些实施例中的第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4、第五透镜L5或第六透镜L6中的透镜数量也可大于或等于两片，且任意相邻透镜之间可以形成胶合透镜，也可以为非胶合透镜。

进一步地，在一些实施例中，光学系统100满足条件式：0.2≤CT1/TTL≤0.25；其中，CT1为第一透镜L1于光轴110上的厚度，TTL为第一透镜L1的物侧面S1至光学系统100的成像面于光轴110上的距离，即光学系统100的光学总长。具体地，CT1/TTL可以为：0.206、0.211、0.213、0.219、0.225、0.228、0.230、0.234、0.237或0.244。满足上述条件式，有利于增大第一透镜L1的中心厚度，从而有利于使第一透镜L1的机械承靠位置朝像侧移动，以加深光学系统100的嵌入深度，进而有利于减小电子设备的显示屏开孔尺寸，以提升电子设备的屏占比；同时，也有利于缩小第一透镜L1的径向尺寸，从而缩小光学系统100的头部尺寸，以实现光学系统100的小头部设计，进而满足电子设备高屏占比的设计需求。

在一些实施例中，光学系统100满足条件式：0.25≤SD11/IMGH≤0.35；其中，SD11为第一透镜L1的物侧面S1的最大有效半口径，IMGH为光学系统100的最大视场角所对应的像高的一半。具体地，SD11/IMGH可以为：0.268、0.271、0.275、0.279、0.283、0.286、0.291、0.294、0.297或0.305。满足上述条件式，能够合理配置第一透镜L1的物侧面S1的最大有效孔径以及光学系统100半像高的比值，有利于缩小第一透镜L1的径向尺寸，从而实现光学系统100的小头部设计，以缩小电子设备显示屏的开孔尺寸，进而提升电子设备的屏占比。

需要说明的是，在一些实施例中，光学系统100可以匹配具有矩形感光面的感光元件，光学系统100的成像面与感光元件的感光面重合。此时，光学系统100成像面上有效像素区域具有水平方向以及对角线方向，则光学系统100的最大视场角可以理解为光学系统100于对角线方向的最大视场角，ImgH可以理解为光学系统100成像面上有效像素区域对角线方向的长度的一半。

在一些实施例中，光学系统100满足条件式：0.5≤CT6/|SAG61|≤1.2；其中，CT6为第六透镜L6于光轴110上的厚度，SAG61为第六透镜L6的物侧面S11于最大有效口径处的矢高，即第六透镜L6的物侧面S11与光轴110的交点至第六透镜L6的物侧面S11的最大有效口径处于光轴110方向上的距离，其中，在平行光轴的方向上，第六透镜L6的物侧面S11的最大有效口径处位于第二透镜L2的物侧面S11与光轴110的交点的像侧时，SAG61为正值，在平行光轴的方向上，第六透镜L6的物侧面S11的最大有效口径处位于第二透镜L2的物侧面S11与光轴110的交点的物侧时，SAG61为负值。。具体地，CT6/|SAG61|可以为：0.771、0.782、0.799、0.801、0.897、0.982、0.993、1.002、1.053或1.093。满足上述条件式，能够合理设计第六透镜L6的形状，从而有利于第六透镜L6的制造成型，减少成型不良的缺陷；同时，也有利于第六透镜L6校正物方各透镜产生的场曲，并平衡光学系统100不同视场的场曲，从而有利于使得不同视场的光线成像画质均匀，进而提升光学系统100的成像质量。低于上述条件式的下限，第六透镜L6的物侧面S11于圆周处的面型过度弯曲，容易导致成型不良，降低第六透镜L6的成型良率。超过上述条件式的上限，第六透镜L6的物侧面S11于圆周处的面型过于平缓，导致第六透镜L6对轴外视场光线的偏折能力不足，不利于光学系统100畸变和场曲等像差的校正。

在一些实施例中，光学系统100满足条件式：0.6≤f2/R21≤1.1；其中，f2为第二透镜L2的有效焦距，R21为第二透镜L2的物侧面S3于光轴110处的曲率半径。具体地，f2/R21可以为：0.719、0.786、0.824、0.935、1.133、1.256、1.336、1.502、1.635或1.752。满足上述条件式，能够合理配置第二透镜L2的屈折力及物侧面S3面型，有利于第二透镜L2平衡第一透镜L1产生的正球差，从而提升光学系统100的成像质量；另外，也有利于第二透镜L2发散光线，从而有利于扩大光学系统100的视场角。低于上述条件式的下限，第二透镜L2提供的负屈折力不足，不利于校正光学系统100的球差；且第二透镜L2的像侧面S4过于弯曲，增大了第二透镜L2的公差敏感度，不利于第二透镜L2的成型。超过上述条件式的上限，第二透镜L2的负屈折力过强，对光线过度发散，不利于缩短光学系统100的系统总长；另外，也容易导致第二透镜L2对第一透镜L1产生的像差校正过度，从而降低光学系统100的成像质量。

在一些实施例中，光学系统100满足条件式：0.2≤|(R51+R52)/(R51-R52)|≤7；其中，R51为第五透镜L5的物侧面S9于光轴110处的曲率半径，R52为第五透镜L5的像侧面S10于光轴110处的曲率半径。具体地，|(R51+R52)/(R51-R52)|可以为：0.323、0.638、0.992、1.647、1.741、2.035、2.968、3.751、4.691或6.835。满足上述条件式，能够合理配置第五透镜L5的物侧面S1及像侧面S2于光轴110处的曲率半径，使得第五透镜L5的形状不会过度弯曲，在第五透镜L5校正光学系统100的像散的同时，能够降低第五透镜L5的公差敏感度，提升第五透镜L5的成型良率。

在一些实施例中，光学系统100满足条件式：0.5≤FFL/ET62≤1.6；其中，FFL为第六透镜L6的像侧面S12至光学系统100的成像面在光轴110方向上的最短距离，ET62为第六透镜L6的像侧面S12的最大有效口径处至红外滤光片L7的物侧面S13于光轴110方向上的距离。具体地，FFL/ET62可以为：0.749、0.801、0.856、0.993、1.025、1.136、1.264、1.338、1.448或1.569。满足上述条件式，有利于减小光线的偏转角，从而有利于光线更好地会聚于成像面上，以校正光学系统100的像差，提升光学系统100的解像能力；同时也有利于提升光学系统100与感光元件的匹配程度，从而提升光学系统100的成像质量。低于上述条件式的下限或超过上述条件式的上限，容易导致光线偏转角过大，从而导致光线会聚效果差，不利于光学系统100像差的校正，进而降低光学系统100的成像质量。

在一些实施例中，光学系统100满足条件式：1.5≤TTL/ETAL≤2；其中，ETAL为光学系统100中各透镜的物侧面的最大有效孔径处至像侧面的最大有效孔径处于光轴110方向上的距离之和。具体地，TTL/ETAL可以为：1.712、1.725、1.764、1.798、1.805、1.863、1.889、1.925、1.952或1.961。满足上述条件式，在满足高成像质量的需求的同时，也有利于缩短光学系统100的系统总长，使光学系统100的透镜排布更加紧凑，以实现光学系统100的小型化设计。

在一些实施例中，光学系统100满足条件式：1.5≤IMGH/SD61≤1.8；其中，IMGH为光学系统100的最大视场角所对应的像高的一半，SD61为第六透镜L6的物侧面S11的最大有效半口径。具体地，IMGH/SD61可以为：1.595、1.622、1.645、1.673、1.693、1.705、1.725、1.749、1.763或1.779。满足上述条件式，有利于增大光学系统100的成像面，从而有利于匹配更大尺寸的感光元件，以提升光学系统100的成像质量，因而在实现小头部设计的同时能够使光学系统100具备良好的成像质量。低于上述条件式的下限，光学系统100不容易匹配大尺寸的感光元件，不利于光学系统100成像质量的提升。超过上述条件式的上限，最大视场对应的主光线入射角过大，容易出现暗角，影响成像质量。

在一些实施例中，光学系统100满足条件式：5.5mm≤TTL/tan(HFOV)≤7mm；其中，HFOV为光学系统100的最大视场角的一半。具体地，TTL/tan(HFOV)可以为：6.083、6.112、6.195、6.254、6.374、6.458、6.734、6.789、6.882或6.954，数值单位为mm。满足上述条件式，能够合理配置光学系统100的光学总长及最大视场角，在满足良好成像质量的同时实现光学系统100的小型化设计。低于上述条件式的下限，光学系统100的视场角过大，导致边缘视场容易出现鬼像及严重畸变的现象，不利于成像质量的提升。超过上述条件式的上限，光学系统100的光学总长过长，不利于小型化设计的实现。

以上的有效焦距数值的参考波长均为546.0740nm。

根据上述各实施例的描述，以下提出更为具体的实施例及附图予以详细说明。

第一实施例

请参见图1和图2，图1为第一实施例中的光学系统100的结构示意图，光学系统100由物侧至像侧依次包括光阑STO、具有正屈折力的第一透镜L1、具有负屈折力的第二透镜L2、具有正屈折力的第三透镜L3、具有负屈折力的第四透镜L4、具有正屈折力的第五透镜L5以及具有负屈折力的第六透镜L6。图2由左至右依次为第一实施例中光学系统100的纵向球差、像散及畸变的曲线图，其中像散图和畸变图的参考波长为546.0740nm，其他实施例相同。

第一透镜L1的物侧面S1于近光轴110处为凸面，像侧面S2于近光轴110处为凹面；

第二透镜L2的物侧面S3于近光轴110处为凹面，像侧面S4于近光轴110处为凹面；

第三透镜L3的物侧面S5于近光轴110处为凸面，像侧面S6于近光轴110处为凸面；

第四透镜L4的物侧面S7于近光轴110处为凹面，像侧面S8于近光轴110处为凸面；

第五透镜L5的物侧面S9于近光轴110处为凹面，像侧面S10于近光轴110处为凸面；

第六透镜L6的物侧面S11于近光轴110处为凸面，像侧面S12于近光轴110处为凹面。

第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4、第五透镜L5以及第六透镜L6的物侧面和像侧面均为非球面。

需要注意的是，在本申请中，当描述透镜的一个表面于近光轴110处(该表面的中心区域)为凸面时，可理解为该透镜的该表面于光轴110附近的区域为凸面。当描述透镜的一个表面于圆周处为凹面时，可理解为该表面在靠近最大有效半径处的区域为凹面。举例而言，当该表面于近光轴110处为凸面，且于圆周处也为凸面时，该表面由中心(该表面与光轴110的交点)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半径处时变为凸面。此处仅为说明光轴110处与圆周处的关系而做出的示例，表面的多种形状结构(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。

第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4、第五透镜L5以及第六透镜L6的材质均为塑料。

进一步地，光学系统100满足条件式：CT1/TTL＝0.211；其中，CT1为第一透镜L1于光轴110上的厚度，TTL为第一透镜L1的物侧面S1至光学系统100的成像面于光轴110上的距离，即光学系统100的光学总长。满足上述条件式，有利于增大第一透镜L1的中心厚度，从而有利于使第一透镜L1的机械承靠位置朝像侧移动，以加深光学系统100的嵌入深度，进而有利于减小电子设备的显示屏开孔尺寸，以提升电子设备的屏占比；同时，也有利于缩小第一透镜L1的径向尺寸，从而缩小光学系统100的头部尺寸，以实现光学系统100的小头部设计，进而满足电子设备高屏占比的设计需求。

光学系统100满足条件式：SD11/IMGH＝0.268；其中，SD11为第一透镜L1的物侧面S1的最大有效半口径，IMGH为光学系统100的最大视场角所对应的像高的一半。满足上述条件式，能够合理配置第一透镜L1的物侧面S1的最大有效孔径以及光学系统100半像高的比值，有利于缩小第一透镜L1的径向尺寸，从而实现光学系统100的小头部设计，以缩小电子设备显示屏的开孔尺寸，进而提升电子设备的屏占比。

光学系统100满足条件式：CT6/|SAG61|＝0.771；其中，CT6为第六透镜L6于光轴110上的厚度，SAG61为第六透镜L6的物侧面S11于最大有效口径处的矢高，即第六透镜L6的物侧面S11与光轴110的交点至第六透镜L6的物侧面S11的最大有效口径处于光轴110方向上的距离。满足上述条件式，能够合理设计第六透镜L6的形状，从而有利于第六透镜L6的制造成型，减少成型不良的缺陷；同时，也有利于第六透镜L6校正物方各透镜产生的场曲，并平衡光学系统100不同视场的场曲，从而有利于使得不同视场的光线成像画质均匀，进而提升光学系统100的成像质量。低于上述条件式的下限，第六透镜L6的物侧面S11于圆周处的面型过度弯曲，容易导致成型不良，降低第六透镜L6的成型良率。超过上述条件式的上限，第六透镜L6的物侧面S11于圆周处的面型过于平缓，导致第六透镜L6对轴外视场光线的偏折能力不足，不利于光学系统100畸变和场曲等像差的校正。

光学系统100满足条件式：f2/R21＝0.812；其中，f2为第二透镜L2的有效焦距，R21为第二透镜L2的物侧面S3于光轴110处的曲率半径。满足上述条件式，能够合理配置第二透镜L2的屈折力及物侧面S3面型，有利于第二透镜L2平衡第一透镜L1产生的正球差，从而提升光学系统100的成像质量；另外，也有利于第二透镜L2发散光线，从而有利于扩大光学系统100的视场角。低于上述条件式的下限，第二透镜L2提供的负屈折力不足，不利于校正光学系统100的球差；且第二透镜L2的像侧面S4过于弯曲，增大了第二透镜L2的公差敏感度，不利于第二透镜L2的成型。超过上述条件式的上限，第二透镜L2的负屈折力过强，对光线过度发散，不利于缩短光学系统100的系统总长；另外，也容易导致第二透镜L2对第一透镜L1产生的像差校正过度，从而降低光学系统100的成像质量。

光学系统100满足条件式：|(R51+R52)/(R51-R52)|＝4.534；其中，R51为第五透镜L5的物侧面S9于光轴110处的曲率半径，R52为第五透镜L5的像侧面S10于光轴110处的曲率半径。满足上述条件式，能够合理配置第五透镜L5的物侧面S1及像侧面S2于光轴110处的曲率半径，使得第五透镜L5的形状不会过度弯曲，在第五透镜L5校正光学系统100的像散的同时，能够降低第五透镜L5的公差敏感度，提升第五透镜L5的成型良率。

光学系统100满足条件式：FFL/ET62＝1.115；其中，FFL为第六透镜L6的像侧面S12至光学系统100的成像面在光轴110方向上的最短距离，ET62为第六透镜L6的像侧面S12的最大有效口径处至红外滤光片L7的物侧面S13于光轴110方向上的距离。满足上述条件式，有利于减小光线的偏转角，从而有利于光线更好地会聚于成像面上，从而有利于校正光学系统100的像差，提升光学系统100的解像能力；同时也有利于提升光学系统100与感光元件的匹配程度，从而提升光学系统100的成像质量。低于上述条件式的下限或超过上述条件式的上限，容易导致光线偏转角过大，从而导致光线会聚效果差，不利于光学系统100像差的校正，进而降低光学系统100的成像质量。

光学系统100满足条件式：TTL/ETAL＝1.939；其中，ETAL为光学系统100中各透镜的物侧面的最大有效孔径处至像侧面的最大有效孔径处于光轴110方向上的距离之和。满足上述条件式，在满足高成像质量的需求的同时，也有利于缩短光学系统100的系统总长，使光学系统100的透镜排布更加紧凑，以实现光学系统100的小型化设计。

光学系统100满足条件式：IMGH/SD61＝1.691；其中，IMGH为光学系统100的最大视场角所对应的像高的一半，SD61为第六透镜L6的物侧面S11的最大有效半口径。满足上述条件式，有利于增大光学系统100的成像面，从而有利于匹配更大尺寸的感光元件，以提升光学系统100的成像质量，因而在实现小头部设计的同时能够使光学系统100具备良好的成像质量。低于上述条件式的下限，光学系统100不容易匹配大尺寸的感光元件，不利于光学系统100成像质量的提升。超过上述条件式的上限，最大视场对应的主光线入射角过大，容易出现暗角，影响成像质量。

光学系统100满足条件式：TTL/tan(HFOV)＝6.781mm；其中，HFOV为光学系统100的最大视场角的一半。满足上述条件式，能够合理配置光学系统100的光学总长及最大视场角，在满足良好成像质量的同时实现光学系统100的小型化设计。

另外，光学系统100的各项参数由表1给出。其中，表1中的像面S15可理解为光学系统100的成像面。由物面(图未示出)至像面S15的各元件依次按照表1从上至下的各元件的顺序排列。表1中的Y半径为相应面序号的物侧面或像侧面于光轴110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110上的厚度，第二个数值为该透镜的像侧面至像侧方向的后一表面于光轴110上的距离。

需要注意的是，在该实施例及以下各实施例中，光学系统100也可不设置红外滤光片L7，但此时第六透镜L6的像侧面S12至像面S15的距离保持不变。

在第一实施例中，光学系统100的有效焦距f＝4.5224mm，光圈数FNO＝2.6，最大视场角的一半HFOV＝35.0122°，光学总长TTL＝4.75mm。在第一实施例及以下各实施例中，光学系统100的光学总长TTL均小于等于4.85mm，可知光学系统100能够实现小型化设计。

且各透镜的焦距的参考波长为546.0740nm，折射率和阿贝数的参考波长均为587.56nm(d线)，其他实施例也相同。

表1

进一步地，光学系统100各透镜像侧面或物侧面的非球面系数由表2给出。其中，面序号从S1-S12分别表示像侧面或物侧面S1-S12。而从上到下的K-A20分别表示非球面系数的类型，其中，K表示圆锥系数，A4表示四次非球面系数，A6表示六次非球面系数，A8表示八次非球面系数，以此类推。另外，非球面系数公式如下：

其中，Z为非球面上相应点到与表面顶点相切的平面的距离，r为非球面上相应点到光轴110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2

另外，图2包括光学系统100的纵向球面像差图(Longitudinal SphericalAberration)，其表示不同波长的光线经由镜头后的汇聚焦点偏离。纵向球面像差图的纵坐标表示归一化的由光瞳中心至光瞳边缘的光瞳坐标(Normalized Pupil Coordinator)，横坐标表示成像面到光线与光轴110交点的距离(单位为mm)。由纵向球面像差图可知，第一实施例中的各波长光线的汇聚焦点偏离程度趋于一致，成像画面中的弥散斑或色晕得到有效抑制。图2还包括光学系统100的场曲图(ASTIGMATIC FIELD CURVES)，其中S曲线代表546.0740nm下的弧矢场曲，T曲线代表546.0740nm下的子午场曲。由图中可知，光学系统100的场曲较小，各视场的场曲和像散均得到了良好的校正，视场中心和边缘均拥有清晰的成像。图2还包括光学系统100的畸变图(DISTORTION)，由图中可知，由主光束引起的图像变形较小，系统的成像质量优良。

第二实施例

请参见图3和图4，图3为第二实施例中的光学系统100的结构示意图，光学系统100由物侧至像侧依次包括光阑STO、具有正屈折力的第一透镜L1、具有负屈折力的第二透镜L2、具有正屈折力的第三透镜L3、具有正屈折力的第四透镜L4、具有负屈折力的第五透镜L5以及具有负屈折力的第六透镜L6。图4由左至右依次为第二实施例中光学系统100的纵向球差、像散及畸变的曲线图。

第一透镜L1的物侧面S1于近光轴110处为凸面，像侧面S2于近光轴110处为凸面；

第三透镜L3的物侧面S5于近光轴110处为凸面，像侧面S6于近光轴110处为凹面；

第四透镜L4的物侧面S7于近光轴110处为凸面，像侧面S8于近光轴110处为凸面；

第五透镜L5的物侧面S9于近光轴110处为凹面，像侧面S10于近光轴110处为凹面；

另外，光学系统100的各项参数由表3给出，且其中各参数的定义可由第一实施例得出，此处不加以赘述。

表3

进一步地，光学系统100各透镜像侧面或物侧面的非球面系数由表4给出，且其中各参数的定义可由第一实施例得出，此处不加以赘述。

表4

并且，根据上述所提供的各参数信息，可推得以下数据：

另外，由图4中的像差图可知，光学系统100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100拥有良好的成像品质。

第三实施例

请参见图5和图6，图5为第三实施例中的光学系统100的结构示意图，光学系统100由物侧至像侧依次包括光阑STO、具有正屈折力的第一透镜L1、具有负屈折力的第二透镜L2、具有正屈折力的第三透镜L3、具有正屈折力的第四透镜L4、具有负屈折力的第五透镜L5以及具有负屈折力的第六透镜L6。图6由左至右依次为第三实施例中光学系统100的纵向球差、像散及畸变的曲线图。

第四透镜L4的物侧面S7于近光轴110处为凸面，像侧面S8于近光轴110处为凹面；

另外，光学系统100的各项参数由表5给出，且其中各参数的定义可由第一实施例得出，此处不加以赘述。

表5

进一步地，光学系统100各透镜像侧面或物侧面的非球面系数由表6给出，且其中各参数的定义可由第一实施例得出，此处不加以赘述。

表6

并且，根据上述所提供的各参数信息，可推得以下数据：

另外，由图6中的像差图可知，光学系统100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100拥有良好的成像品质。

第四实施例

请参见图7和图8，图7为第四实施例中的光学系统100的结构示意图，光学系统100由物侧至像侧依次包括光阑STO、具有正屈折力的第一透镜L1、具有负屈折力的第二透镜L2、具有正屈折力的第三透镜L3、具有负屈折力的第四透镜L4、具有负屈折力的第五透镜L5以及具有负屈折力的第六透镜L6。图8由左至右依次为第四实施例中光学系统100的纵向球差、像散及畸变的曲线图。

第二透镜L2的物侧面S3于近光轴110处为凹面，像侧面S4于近光轴110处为凸面；

第三透镜L3的物侧面S5于近光轴110处为凹面，像侧面S6于近光轴110处为凸面；

另外，光学系统100的各项参数由表7给出，且其中各参数的定义可由第一实施例得出，此处不加以赘述。

表7

进一步地，光学系统100各透镜像侧面或物侧面的非球面系数由表8给出，且其中各参数的定义可由第一实施例得出，此处不加以赘述。

表8

并且，根据上述所提供的各参数信息，可推得以下数据：

另外，由图8中的像差图可知，光学系统100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100拥有良好的成像品质。

第五实施例

请参见图9和图10，图9为第五实施例中的光学系统100的结构示意图，光学系统100由物侧至像侧依次包括光阑STO、具有正屈折力的第一透镜L1、具有负屈折力的第二透镜L2、具有正屈折力的第三透镜L3、具有正屈折力的第四透镜L4、具有负屈折力的第五透镜L5以及具有负屈折力的第六透镜L6。图10由左至右依次为第五实施例中光学系统100的纵向球差、像散及畸变的曲线图。

另外，光学系统100的各项参数由表9给出，且其中各参数的定义可由第一实施例得出，此处不加以赘述。

表9

进一步地，光学系统100各透镜像侧面或物侧面的非球面系数由表10给出，且其中各参数的定义可由第一实施例得出，此处不加以赘述。

表10

并且，根据上述所提供的各参数信息，可推得以下数据：

另外，由图10中的像差图可知，光学系统100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100拥有良好的成像品质。

请参见图11，在一些实施例中，光学系统100可与感光元件210组装形成取像模组200。此时，感光元件210的感光面可视为光学系统100的像面S15。取像模组200还可设置有红外滤光片L7，红外滤光片L7设置于第六透镜L6的像侧面S12与像面S15之间。具体地，感光元件210可以为电荷耦合元件(Charge Coupled Device，CCD)或互补金属氧化物半导体器件(Complementary Metal-Oxide Semiconductor Sensor，CMOS Sensor)。在取像模组200中采用上述光学系统100，能够实现取像模组200的小头部设计。

请参见图11和图12，在一些实施例中，取像模组200可运用于电子设备300中，电子设备包括壳体310，取像模组200设置于壳体310。具体地，电子设备300可以为但不限于便携电话机、视频电话、智能手机、电子书籍阅读器、行车记录仪等车载摄像设备或智能手表等可穿戴装置。当电子设备300为智能手机时，壳体310可以为电子设备300的中框。

进一步地，在一些实施例中，电子设备300包括显示屏320，取像模组200采用设置于显示屏320下，显示屏320开孔以使得取像模组200能够接收光线。可以理解的是，在电子设备300中采用上述取像模组200，光学系统100能够实现小头部设计，从而有利于减小电子设备300的显示屏开孔尺寸，进而提升电子设备300的屏占比。

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发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

1.一种光学系统，其特征在于，所述光学系统中具有屈折力的透镜的数量为六片，所述光学系统沿光轴由物侧至像侧依次包括：

具有正屈折力的第三透镜；

具有屈折力的第四透镜；

且所述光学系统满足以下条件式：

0.2≤CT1/TTL≤0.25；

0.25≤SD11/IMGH≤0.35；

其中，CT1为所述第一透镜于光轴上的厚度，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，SD11为所述第一透镜的物侧面的最大有效半口径，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，还包括光阑，所述光阑设于所述第一透镜的物侧，或者，所述光阑设于所述第一透镜的物侧面上。

3.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，满足以下条件式：

0.5≤CT6/|SAG61|≤1.2；

其中，CT6为所述第六透镜于光轴上的厚度，SAG61为所述第六透镜的物侧面于最大有效口径处的矢高。

4.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，满足以下条件式：

0.6≤f2/R21≤1.1；

其中，f2为所述第二透镜的有效焦距，R21为所述第二透镜的物侧面于光轴处的曲率半径。

5.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，满足以下条件式：

0.2≤|(R51+R52)/(R51-R52)|≤7；

其中，R51为所述第五透镜的物侧面于光轴处的曲率半径，R52为所述第五透镜的像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，还包括红外滤光片，所述红外滤光片设置于所述第六透镜的像侧，所述光学系统满足以下条件式：

0.5≤FFL/ET62≤1.6；

其中，FFL为所述第六透镜的像侧面至所述光学系统的成像面在光轴方向上的最短距离，ET62为所述第六透镜的像侧面的最大有效口径处至所述红外滤光片的物侧面于光轴方向上的距离。

7.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，满足以下条件式：

1.5≤TTL/ETAL≤2；

其中，ETAL为所述光学系统中各透镜的物侧面的最大有效孔径处至像侧面的最大有效孔径处于光轴方向上的距离之和。

8.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，满足以下条件式：

1.5≤IMGH/SD61≤1.8；

其中，IMGH为所述光学系统的最大视场角所对应的像高的一半，SD61为所述第六透镜的物侧面的最大有效半口径。

9.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，满足以下条件式：

5.5mm≤TTL/tan(HFOV)≤7mm；

其中，HFOV为所述光学系统的最大视场角的一半。

10.一种取像模组，其特征在于，包括感光元件以及权利要求1-9任一项所述的光学系统，所述感光元件设置于所述光学系统的像侧。

11.一种电子设备，其特征在于，包括壳体以及权利要求10所述的取像模组，所述取像模组设置于所述壳体。