[发明专利]光学系统、镜头模组和电子设备

说明书

一种光学系统、镜头模组和电子设备，光学系统沿光轴由物侧至像侧依次包含：具有屈折力的第一透镜至第五透镜，且第一透镜和第四透镜具有正屈折力。第一透镜和第五透镜的物侧面于近光轴处均为凸面；第一透镜和第五透镜的物侧面、第一透镜、第三透镜和第四透镜的像侧面于近圆周处均为凸面；第一透镜和第五透镜的像侧面于近光轴处均为凹面；第二透镜、第三透镜、第四透镜和第五透镜的物侧面于近圆周处均为凹面。通过对光学系统各透镜的面型和屈折力进行合理设计，有利于满足具有较小的光学总长、大光圈和大尺寸像面的特点。

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

TOF(Time of flight，飞行时间)技术具有响应速度快、不易受环境光线干扰和深度信息精度高等优点。随着TOF技术的发展，在捕捉更多环境信息的同时，能更便捷的应用于各种场景，成为该领域的一个研究趋势。为顺应这一发展趋势，需要提升光学系统的紧凑性，扩大光圈，压缩光学总长并获得大像面，以满足深度探测、手势识别和环境检测等需求。

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，具有较小的光学总长、大光圈和大尺寸像面的特点。

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，沿着光轴由物侧至像侧依次包含：第一透镜，具有正屈折力，所述第一透镜的像侧面于近光轴处为凹面；第二透镜，具有屈折力；第三透镜，具有屈折力；第四透镜，具有正屈折力，所述第四透镜的像侧面于近圆周处为凹面；第五透镜，具有屈折力，所述第五透镜的物侧面于近光轴处为凸面，所述第五透镜的像侧面于近圆周处为凸面，所述光学系统满足关系式：1.8＜Fno*TTL/IMGH＜2.4；其中，TTL为所述第一透镜的物侧面至成像面于光轴上的距离，IMGH为所述光学系统最大有效成像圆的半径，Fno为所述光学系统的光圈数。

在所述的光学系统中，通过使第一透镜具有正屈折力，有助于缩短光学系统的光学总长，压缩各视场的光线走向，降低球差，满足光学系统高像质小型化的需求。通过使第一透镜的像侧面于近光轴附近为凹面，有利于增强第一透镜的正屈折力，进一步为边缘光线的引入提供合理的光线入射角。通过使第四透镜具有正屈折力，有利于会聚内视场光线，收缩外视场光束口径。通过使第四透镜物侧面于圆周附近为凹面，有利于增强第四透镜屈折力，提升镜片间的紧凑性，合理约束像侧面曲率半径，可降低公差敏感性和杂散光风险。通过使第五透镜物侧面于光轴附近为凸面，有利于校正畸变、像散、场曲量，进而满足低像差高像质需求；使第五透镜像侧面于近圆周处为凸面，能够使得光线在像面上的入射角保持在合理范围，满足高相对亮度和小芯片匹配角需求。TTL/IMGH反映了光学系统的轻薄特性，Fno反映了光学系统的相对进光量，该关系式总体反映了光学系统在轻薄化过程中对进光量的变化情况，即当光学系统轻薄化的过程中，光圈数上升，光学系统的进光量减少。通过使光学系统满足上述关系式，可以在进光量充足的情况下，实现光学系统在光轴上长度的最小化，提升光学系统的紧凑性，同时，还可以使光学系统具有大像面，以匹配高像素的感光芯片，提升图像分辨率。低于关系式下限，光学系统的总长过小，易导致系统过于紧凑，设计难度大且工艺性差；超过关系式上限，光学系统的超薄特性较差，光圈数较大，不足以满足大像面、小尺寸、小光圈数的需求。因此，满足上述面型及关系式，能实现光学系统在较小的光学总长下具有大光圈和大尺寸像面的特点。

一种实施方式中，所述光学系统满足关系式：1.0＜f/EPD＜1.4；其中，f为所述光学系统的有效焦距，EPD的所述光学系统的入瞳直径。f/EPD反映了光学系统的相对进光量，红外感光芯片的感光能力低于可见光感光芯片。通过使光学系统满足上述关系式，可使光学系统的相对进光量获得良好的控制，满足小光圈数和匹配红外芯片的需求。低于关系式下限，光学系统的有效焦距变化不大，扩大光学系统的入瞳直径，将导致进光量变大，但5片式的光学系统难以在全视场维持良好的性能，易使镜片面型发生过度弯曲，不利于实际生产；超过关系式上限，光学系统的进光量小，不能满足光学系统对进光量的需求。