光学系统、镜头模组及电子设备的制作方法

1.本发明涉及红外摄像领域，特别是涉及一种光学系统、镜头模组及电子设备。


背景技术：

2.随着摄像技术的迅速发展，红外光等可见光之外的波段在摄像领域的应用也越来越广泛，红外摄像镜头包括但不限于用在安防设备、三维探测设备等电子设备中。业界对红外摄像镜头的光学性能的要求也越来越高，充足的进光量有利于提升红外摄像镜头的光学性能。然而，目前的红外摄像镜头的进光量不足，难以满足高成像质量的需求。


技术实现要素：

3.基于此，有必要针对目前的红外摄像镜头的进光量不足的问题，提供一种光学系统、镜头模组及电子设备。
4.一种光学系统，所述光学系统中具有屈折力的透镜的数量为三片，所述光学系统沿光轴由物侧至像侧依次包括：
5.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；
6.具有屈折力的第二透镜，所述第二透镜的物侧面于近光轴处为凹面；
7.具有屈折力的第三透镜，所述第三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；
8.且所述光学系统满足以下条件式：
9.2.4mm-2
≤1/(fno*ct1)2≤3.5mm-2
；
10.其中，fno为所述光学系统的光圈数，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。
11.上述光学系统，第一透镜具有正屈折力，配合第一透镜于近光轴处的凸凹面型，能够有效会聚光线，有利于缩短光学系统的总长，从而实现小型化设计，同时也有利于避免引入过于严重的像差。第二透镜具有正屈折力或负屈折力，第二透镜的物侧面于近光轴处为凹面，有利于第一透镜引入的光线在第二透镜平缓过渡，从而有利于降低边缘视场的像差，并降低光学系统的敏感度，提升光学系统的成像质量。第三透镜于近光轴处的凸凹面型，有利于将轴外视场的光线有效地传递至成像面上成像，从而有利于提升光学系统成像的相对照度，并有利于光学系统实现大光圈特性。
12.满足上述条件式时，能够合理配置光学系统的光圈数和第一透镜的中心厚度，有利于光学系统实现大光圈特性，从而有利于提升光学系统的进光量，进而提升光学系统的成像质量；同时也有利于缩短光学系统的总长，实现小型化设计；另外，还有利于优化第一透镜的面型，提升第一透镜的成型良率。超过上述条件式的上限，光学系统的光圈过大，导致边缘视场的像差修正困难，不利于成像质量的提升。低于上述条件式的下限，光学系统的光圈过小，不利于实现大光圈特性，同时第一透镜的中心厚度过大，不利于缩短光学系统的
总长，也不利于第一透镜的加工成型。具备上述屈折力和面型特征并满足上述条件式，光学系统能够兼顾小型化设计和大光圈特性。
13.在其中一个实施例中，所述光学系统满足以下条件式：
14.4.35≤(ttl/epd)2≤4.95；
15.其中，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，epd为所述光学系统的入瞳直径。满足上述条件式时，能够合理配置光学系统的光学总长和入瞳直径，有利于光学系统实现大光圈特性，从而使得光学系统具有充足的进光量，进而提升光学系统成像的相对照度。低于上述条件式的下限时，光学系统各透镜的口径过大，导致光学系统的设计难度增大，不利于光学系统的公差敏感性的降低与成型良率的提升。超过上述条件式的上限，光学系统的进光量不足，边缘视场的相对照度难以提升，不利于光学系统图像解析力的提升。
16.在其中一个实施例中，所述光学系统满足以下条件式：
17.2.2mm2≤f*epd≤2.9mm2；
18.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。满足上述条件式时，有利于提升光学系统的进光量，从而有利于光学系统在弱光环境下具备良好的成像质量，同时还有利于减小光学系统边缘视场的像差，提升光学系统的成像质量。低于上述条件式的下限，光学系统的光通量不足，不利于光学系统成像质量的提升。超过上述条件式的上限，光学系统的光圈过大，引入光线过多，不利于边缘视场像差的校正。
19.在其中一个实施例中，所述光学系统满足以下条件式：
20.2.85mm2≤(imgh/tan(hfov))2≤3.7mm2；
21.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，hfov为所述光学系统的最大视场角的一半。满足上述条件式时，能够合理配置光学系统的半像高和最大半视场角，从而兼顾较大像面和大视场角特性，使得光学系统在具备小型化效果的同时，还能够具有较大像面和大视场角，从而有利于提升光学系统成像的相对照度和成像质量。
22.在其中一个实施例中，所述光学系统满足以下条件式：
23.3.7mm≤ttl*fno≤4.3mm；
24.其中，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。满足上述条件式时，能够合理配置光学系统的光学总长和光圈数，有利于光学系统具备大光圈特性从而具备较强的集光能力，同时还有利于缩短光学系统的总长，实现小型化设计。超过上述条件式的上限，光学系统的总长过长，不利于小型化设计的实现，同时光学系统的光圈过小，不利于光学系统获得充足的进光量。低于上述条件式的下限，光学系统的光圈过大，边缘视场像差校正困难，不利于成像质量的提升，同时光学系统的总长过短，导致光学系统的敏感度增大，增大了光学系统的设计难度。
25.在其中一个实施例中，所述光学系统满足以下条件式：
26.7≤imgh/sag11≤8.5；
27.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，sag11为所述第一透镜的物侧面于最大有效口径处的矢高，即所述第一透镜的物侧面与光轴的交点至所述第一透镜的最大有效口径处于光轴方向上的距离。满足上述条件式时，能够合理配置光学系统的半像高与第一透镜的物侧面的矢高的比值，从而能够有效减小第一透镜引入大角度光
线所产生的场曲和畸变等像差，进而提升光学系统的成像质量。
28.在其中一个实施例中，所述光学系统满足以下条件式：
29.3.25mm≤ttl*tan(hfov)*fno≤3.75mm；
30.其中，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，hfov为所述光学系统的最大视场角的一半。满足上述条件式时，能够合理配置光学系统的总长、视场角和光圈数，有利于缩短光学系统的总长，实现小型化设计，同时还有利于扩大光学系统的光圈，使得光学系统具备充足的进光量，另外还有利于扩大光学系统的视场角，提升光学系统的拍摄范围，再者，在提升光学系统的视场角和光圈的同时，还有利于避免产生严重的像差而影响光学系统的成像质量。
31.在其中一个实施例中，所述光学系统满足以下条件式：
32.2.75mm3≤bfl*f2≤3.45mm3；
33.其中，bfl为所述第三透镜的像侧面至所述光学系统的成像面于光轴上的距离，即所述光学系统的后焦距，f为所述光学系统的有效焦距。满足上述条件式时，能够合理配置光学系统的后焦距和有效焦距，在缩短光学系统的总长以实现小型化设计的基础上，还有利于增大第三透镜的像侧面与系统的成像面之间的空间，从而有利于光学系统在模组端的布局，减小模组端加工组装的工艺难度。超过上述条件式的上限，光学系统的总长过长，不利于小型化设计的实现。低于上述条件式的下限，光学系统的后焦距过长，不利于模组端的组装。
34.在其中一个实施例中，所述光学系统满足以下条件式：
35.900deg2≤|slp11*slp22|≤1300deg2；
36.其中，slp11为所述第一透镜的物侧面的切平面与垂直于光轴的平面之间的最大锐角夹角，slp22为所述第二透镜的像侧面的切平面与垂直于光轴的平面之间的最大锐角夹角。满足上述条件式时，能够合理配置第一透镜的物侧面的最大倾角以及第二透镜的像侧面的最大倾角，从而优化光学系统透镜的面型，降低镜片模具制造和成型的加工困难，提高镜片的生产良率，同时还能够降低光线在第一透镜和第二透镜之间反射以及光线在第二透镜内的反射，从而降低鬼像产生的风险。
37.在其中一个实施例中，所述第三透镜的像侧面存在反曲点，且所述光学系统满足以下条件式：1.8mm≤sd322/yc32≤2.4mm；
38.其中，sd32为所述第三透镜的像侧面的最大有效半口径，yc32为所述第三透镜的像侧面距离光轴最远的反曲点在垂直于光轴的方向上与光轴之间的距离。第三透镜的像侧面设置反曲点，能够在垂轴方向上合理配置靠近成像面的屈折力分布，有利于第三透镜修正第一透镜和第二透镜产生的像差。满足上述条件式时，能够合理配置第三透镜在垂轴方向上的屈折力和厚度分布，有利于减小光线在成像面上的入射角度，同时还有利于优化第三透镜的形状，降低第三透镜的成型难度。
39.一种镜头模组，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。在所述镜头模组中采用上述光学系统，能够兼顾小型化设计和大光圈特性，从而以较小的尺寸获得良好的成像质量。
40.一种电子设备，包括壳体以及上述的镜头模组，所述镜头模组设置于所述壳体。在所述电子设备中采用上述镜头模组，能够兼顾小型化设计和大光圈特性，从而以较小的尺
寸获得良好的成像质量。
附图说明
41.图1为本技术第一实施例中的光学系统的结构示意图；
42.图2为本技术第一实施例中的光学系统的纵向球差图、像散图及畸变图；
43.图3为本技术第二实施例中的光学系统的结构示意图；
44.图4为本技术第二实施例中的光学系统的纵向球差图、像散图及畸变图；
45.图5为本技术第三实施例中的光学系统的结构示意图；
46.图6为本技术第三实施例中的光学系统的纵向球差图、像散图及畸变图；
47.图7为本技术第四实施例中的光学系统的结构示意图；
48.图8为本技术第四实施例中的光学系统的纵向球差图、像散图及畸变图；
49.图9为本技术第五实施例中的光学系统的结构示意图；
50.图10为本技术第五实施例中的光学系统的纵向球差图、像散图及畸变图；
51.图11为本技术第六实施例中的光学系统的结构示意图；
52.图12为本技术第六实施例中的光学系统的纵向球差图、像散图及畸变图；
53.图13为本技术第七实施例中的光学系统的结构示意图；
54.图14为本技术第七实施例中的光学系统的纵向球差图、像散图及畸变图；
55.图15为本技术一实施例中的镜头模组的示意图；
56.图16为本技术一实施例中的电子设备的示意图。
具体实施方式
57.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。
58.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。
59.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。
60.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。
61.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。
62.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。
63.请参见图1，在本技术的一些实施例中，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以及第三透镜l3。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。第一透镜l1、第二透镜l2以及第三透镜l3同轴设置，光学系统100中各透镜共同的轴线即为光学系统100的光轴110。在一些实施例中，光学系统100还包括位于第三透镜l3像侧的成像面s9，入射光经第一透镜l1、第二透镜l2以及第三透镜l3调节后能够成像于成像面s9。
64.其中，第一透镜l1具有正屈折力，配合第一透镜l1于近光轴110处的凸凹面型，能够有效会聚光线，有利于缩短光学系统100的总长，从而实现小型化设计，同时也有利于避免引入过于严重的像差。第二透镜l2具有正屈折力或负屈折力，第二透镜l2的物侧面s3于近光轴110处为凹面，有利于第一透镜l1引入的光线在第二透镜l2平缓过渡，从而有利于降低边缘视场的像差，并降低光学系统100的敏感度，提升光学系统100的成像质量。第三透镜l3于近光轴110处的凸凹面型，有利于将轴外视场的光线有效地传递至成像面s9上成像，从而有利于提升光学系统100成像的相对照度，并有利于光学系统100实现大光圈特性。
65.在一些实施例中，第三透镜l3的物侧面s5与像侧面s6的至少一者存在反曲点，例如，第三透镜l3的物侧面s5和像侧面s6均设有反曲点。反曲点的设置能够平衡垂轴方向上的屈折力分布，从而有利于校正离轴视场的像差，进而提升光学系统100的成像质量。
66.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的物侧或设置于任意两片透镜之间。例如，光阑sto设置于第一透镜l1的物侧，配合各透镜的屈折力和面型配置，有利于光学系统100实现大光圈特性。在一些实施例中，光学系统100还包括设置于第三透镜l3像侧的红外带通滤光片l4，红外带通滤光片l4可用于透过红外光而滤除其他波段的光线，防止干扰光到达光学系统100的成像面s9而影响正常成像，从而使得光学系统100可用于红外摄像。进一步地，在一些实施例中，红外带通滤光片l4能够透过波长在920nm-960nm之间的红外光。
67.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技术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。
68.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100的小尺寸以实现光学系统100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。
69.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或第三透镜l3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。
70.进一步地，在一些实施例中，光学系统100满足条件式：2.4mm-2
≤1/(fno*ct1)2≤3.5mm-2
；其中，fno为光学系统100的光圈数，ct1为第一透镜l1于光轴110上的厚度。具体地，1/(fno*ct1)2可以为：2.498、2.532、2.654、2.741、2.866、2.971、3.127、3.226、3.301或3.356，数值单位为mm-1
。满足上述条件式时，能够合理配置光学系统100的光圈数和第一透镜l1的中心厚度，有利于光学系统100实现大光圈特性，从而有利于提升光学系统100的进光量，进而提升光学系统100的成像质量；同时也有利于缩短光学系统100的总长，实现小型化设计；另外，还有利于优化第一透镜l1的面型，提升第一透镜l1的成型良率。超过上述条件式的上限，光学系统100的光圈过大，导致边缘视场的像差修正困难，不利于成像质量的提升。低于上述条件式的下限，光学系统100的光圈过小，不利于实现大光圈特性，同时第一透镜l1的中心厚度过大，不利于缩短光学系统100的总长，也不利于第一透镜l1的加工成型。
71.具备上述屈折力和面型特征并满足上述条件式，光学系统100能够兼顾小型化设计和大光圈特性。
72.在一些实施例中，光学系统100满足条件式：4.35≤(ttl/epd)2≤4.95；其中，ttl为第一透镜l1的物侧面s1至光学系统100的成像面s9于光轴110上的距离，epd为光学系统100的入瞳直径。具体地，(ttl/epd)2可以为：4.472、4.493、4.501、4.558、4.637、4.698、4.713、4.748、4.769或4.839。满足上述条件式时，能够合理配置光学系统100的光学总长和入瞳直径，有利于光学系统100实现大光圈特性，从而使得光学系统100具有充足的进光量，进而提升光学系统100成像的相对照度。低于上述条件式的下限时，光学系统100各透镜的口径过大，导致光学系统100的设计难度增大，不利于光学系统100的公差敏感性的降低与成型良率的提升。超过上述条件式的上限，光学系统100的进光量不足，边缘视场的相对照度难以提升，不利于光学系统100图像解析力的提升。
73.在一些实施例中，光学系统100满足条件式：2.2mm2≤f*epd≤2.9mm2；其中，f为光学系统100的有效焦距，epd为光学系统100的入瞳直径。具体地，f*epd可以为：2.346、2.377、2.414、2.457、2.499、2.550、2.572、2.638、2.689或2.782，数值单位为mm2。满足上述条件式时，有利于提升光学系统100的进光量，从而有利于光学系统100在弱光环境下具备良好的成像质量，同时还有利于减小光学系统100边缘视场的像差，提升光学系统100的成像质量。低于上述条件式的下限，光学系统100的光通量不足，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，光学系统100的光圈过大，引入光线过多，不利于边缘视场像差的校正。
74.在一些实施例中，光学系统100满足条件式：2.85mm2≤(imgh/tan(hfov))2≤3.7mm2；其中，imgh为光学系统100的最大视场角所对应的像高的一半，hfov为光学系统100的最大视场角的一半。具体地，(imgh/tan(hfov))2可以为：2.944、3.012、3.077、3.123、3.187、3.255、3.369、3.471、3.526或3.611，数值单位为mm。满足上述条件式时，能够合理配置光学系统100的半像高和最大半视场角，从而兼顾较大像面和大视场角特性，使得光学系统100在具备小型化效果的同时，还能够具有较大像面和大视场角，从而有利于提升光学系统100成像的相对照度和成像质量。
75.在一些实施例中，光学系统100满足条件式：3.7mm≤ttl*fno≤4.3mm；其中，ttl为第一透镜l1的物侧面s1至光学系统100的成像面s9于光轴110上的距离。具体地，ttl*fno可以为：3.799、3.821、3.847、3.899、3.925、3.944、3.962、3.988、4.014或4.177，数值单位为mm。满足上述条件式时，能够合理配置光学系统100的光学总长和光圈数，有利于光学系统100具备大光圈特性从而具备较强的集光能力，同时还有利于缩短光学系统100的总长，实现小型化设计。超过上述条件式的上限，光学系统100的总长过长，不利于小型化设计的实现，同时光学系统100的光圈过小，不利于光学系统100获得充足的进光量。低于上述条件式的下限，光学系统100的光圈过大，边缘视场像差校正困难，不利于成像质量的提升，同时光学系统100的总长过短，导致光学系统100的敏感度增大，增大了光学系统100的设计难度。
76.在一些实施例中，光学系统100满足条件式：7≤imgh/sag11≤8.5；其中，imgh为光学系统100的最大视场角所对应的像高的一半，sag11为第一透镜l1的物侧面s1于最大有效口径处的矢高。具体地，imgh/sag11可以为：7.379、7.411、7.523、7.674、7.771、7.863、7.951、8.021、8.107或8.159。满足上述条件式时，能够合理配置光学系统100的半像高与第一透镜l1的物侧面s1的矢高的比值，从而能够有效减小第一透镜l1引入大角度光线所产生的场曲和畸变等像差，进而提升光学系统100的成像质量。
77.在一些实施例中，光学系统100满足条件式：3.25mm≤ttl*tan(hfov)*fno≤3.75mm；其中，ttl为第一透镜l1的物侧面s1至光学系统100的成像面s9于光轴110上的距离，hfov为光学系统100的最大视场角的一半。具体地，ttl*tan(hfov)*fno可以为：3.382、3.411、3.455、3.497、3.512、3.529、3.577、3.613、3.655或3.690，数值单位为mm。满足上述条件式时，能够合理配置光学系统100的总长、视场角和光圈数，有利于缩短光学系统100的总长，实现小型化设计，同时还有利于扩大光学系统100的光圈，使得光学系统100具备充足的进光量，另外还有利于扩大光学系统100的视场角，提升光学系统100的拍摄范围，再者，在提升光学系统100的视场角和光圈的同时，还有利于避免产生严重的像差而影响光学系统100的成像质量。
78.在一些实施例中，光学系统100满足条件式：2.75mm3≤bfl*f2≤3.45mm3；其中，bfl为第三透镜l3的像侧面s6至光学系统100的成像面s9于光轴110上的距离，f为光学系统100的有效焦距。具体地，bfl*f2可以为：2.817、2.885、2.945、3.034、3.118、3.204、3.255、3.301、3.325或3.406，数值单位为mm3。满足上述条件式时，能够合理配置光学系统100的后焦距和有效焦距，在缩短光学系统100的总长以实现小型化设计的基础上，还有利于增大第三透镜l3的像侧面s6与光学系统100的成像面s9之间的空间，从而有利于光学系统100在模
组端的布局，减小模组端加工组装的工艺难度。超过上述条件式的上限，光学系统100的总长过长，不利于小型化设计的实现。低于上述条件式的下限，光学系统100的后焦距过长，不利于模组端的组装。
79.在一些实施例中，光学系统100满足条件式：900deg2≤|slp11*slp22|≤1300deg2；其中，slp11为第一透镜l1的物侧面s1的切平面与垂直于光轴110的平面之间的最大锐角夹角，slp22为第二透镜l2的像侧面s4的切平面与垂直于光轴110的平面之间的最大锐角夹角。具体地，|slp11*slp22|可以为：916.112、944.362、985.753、994.201、1025.354、1053.367、1077.841、1097.564、1112.365或1124.416，数值单位为deg2。满足上述条件式时，能够合理配置第一透镜l1的物侧面s1的最大倾角以及第二透镜l2的像侧面s4的最大倾角，从而优化光学系统100透镜的面型，降低镜片模具制造和成型的加工困难，提高镜片的生产良率，同时还能够降低光线在第一透镜l1和第二透镜l2之间反射以及光线在第二透镜l2内的反射，从而降低鬼像产生的风险。
80.请再参见图1，在本技术中，描述某一透镜某一表面的某处的切平面与垂直于光轴的平面的最大锐角夹角，可以理解为该透镜在该处的切平面与垂直于光轴的虚拟平面之间的锐角夹角，例如图1所示的夹角a即为第三透镜的像侧面某处的切平面与垂直于光轴的平面之间的锐角夹角，而第一透镜的物侧面各处的切平面与垂直于光轴的虚拟平面之间的锐角夹角的最大值，即为slp11的数值。
81.在一些实施例中，光学系统100满足条件式：1.8mm≤sd322/yc32≤2.4mm；其中，sd32为第三透镜l3的像侧面s6的最大有效半口径，yc32为第三透镜l3的像侧面s6距离光轴最远的反曲点在垂直于光轴110的方向上与光轴110之间的距离，即第三透镜l3的像侧面s6最外侧的曲率变化临界点在垂直于光轴110方向上与光轴110之间的距离。具体地，sd322/yc32可以为：1.946、1.977、2.015、2.098、2.113、2.154、2.199、2.255、2.267或2.328，数值单位为mm。满足上述条件式时，不仅能够合理配置第三透镜l3在垂轴方向上的屈折力配置，使得第三透镜l3能够有效校正第一透镜l1和第二透镜l2产生的像差，还能够合理配置第三透镜l3在垂轴方向上的屈折力和厚度分布，有利于减小光线在成像面s9上的入射角度，再者还有利于优化第三透镜l3的形状，降低第三透镜l3的成型难度。
82.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s9与感光元件的感光面重合。此时，光学系统100成像面s9上有效像素区域具有水平方向以及对角线方向，则最大视场角fov可以理解为光学系统100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s9上有效像素区域对角线方向的长度的一半。
83.以上的有效焦距数值的参考波长均为940nm。
84.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。需要说明的是，本技术的实施例虽然以三片透镜为例进行了描述，但是光学系统100中具备屈折力的透镜的数量不限于三片，光学系统100还可包括其他数量的透镜。本领域的技术人员应当理解，在未背离本技术要求保护的技术方案的情况下，可改变构成光学系统100的透镜数量，来获得本说明书中描述的各个结果和优点。
85.第一实施例
86.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、具有正屈折力的第二透镜l2以及具有正屈折力的第三透镜l3。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940nm，其他实施例相同。
87.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；
88.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；
89.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。
90.第一透镜l1、第二透镜l2以及第三透镜l3的物侧面和像侧面均为非球面，其他实施例也相同。
91.第一透镜l1、第二透镜l2以及第三透镜l3的材质均为塑料，其他实施例也相同。
92.另外，光学系统100的各项参数由表1给出。其中，由物面(图未示出)至成像面s9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中的曲率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。
93.需要注意的是，在该实施例及以下各实施例中，光学系统100也可不设置红外带通滤光片l4，但此时第三透镜l3的像侧面s6至成像面s9的距离保持不变。
94.在第一实施例中，光学系统100的有效焦距f＝1.87mm，光学总长ttl＝3.06mm，最大视场角fov＝85.47deg，光圈数fno＝1.3。
95.且各透镜的焦距的参考波长为940mm，各透镜的折射率和阿贝数的参考波长均为587.56nm，其他实施例也相同。
96.表1
[0097][0098]
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-s6分别表示像侧面或物侧面s1-s6。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：
[0099][0100]
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。
[0101]
表2
[0102][0103][0104]
另外，图2包括光学系统100的纵向球差曲线图(longitudinal spherical aberration)，纵向球差曲线表示不同波长的光线经由镜头后的汇聚焦点偏离，其中，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)，横坐标表示焦点偏移，即成像面s9到光线与光轴110交点的距离(单位为mm)。由纵向球差图可知，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的像散曲线图(astigmatic field curves)，其中，横坐标表示焦点偏移，纵坐标表示像高，单位为mm，且像散曲线图中的s曲线代表940nm下的弧矢场曲，t曲线代表940nm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的畸变曲线图(distortion)，畸变曲线表示不同视场角对应的畸变大小值，其中，横坐标表示畸变值，单位为％，纵坐标表示像高，单位为mm。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。
[0105]
第二实施例
[0106]
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、具有正屈折力的第二透镜l2以及具有负屈折力的第三透镜l3。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。
[0107]
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；
[0108]
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；
[0109]
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。
[0110]
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。
[0111]
表3
[0112][0113]
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。
[0114]
表4
[0115]
面序号s1s2s3s4s5s6k-8.348e+016.004e+014.566e+00-3.965e+01-3.436e+00-1.053e+00a43.715e+001.184e-01-4.716e-01-2.173e+00-1.401e+00-1.994e+00a6-3.968e+01-4.209e+005.584e+001.069e+012.760e+004.042e+00a83.110e+024.790e+01-6.353e+01-3.984e+01-3.392e+00-6.260e+00a10-1.632e+03-3.227e+024.196e+021.050e+022.016e+006.971e+00a125.644e+031.315e+03-1.736e+03-1.886e+024.706e-01-5.451e+00a14-1.265e+04-3.321e+034.534e+032.233e+02-1.733e+002.896e+00a161.763e+045.081e+03-7.280e+03-1.650e+021.246e+00-9.911e-01a18-1.386e+04-4.319e+036.574e+036.841e+01-4.031e-011.962e-01a204.691e+031.565e+03-2.561e+03-1.200e+015.063e-02-1.698e-02
[0116]
另外，由图4中的像差图可知，光学系统100的纵向球差、像散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。
[0117]
第三实施例
[0118]
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以及具有正屈折力的第三透镜l3。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。
[0119]
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；
[0120]
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；
[0121]
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。
[0122]
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。
[0123]
表5
[0124][0125]
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。
[0126]
表6
[0127]
面序号s1s2s3s4s5s6k-7.381e+013.904e+016.583e+00-9.524e+01-5.215e+00-9.708e-01a43.956e+009.820e-03-6.808e-01-1.857e+001.118e-01-6.615e-01a6-4.602e+01-3.383e+001.110e+017.993e+00-2.359e+00-4.841e-01a84.049e+024.564e+01-1.533e+02-3.131e+016.271e+002.765e+00a10-2.421e+03-3.751e+021.231e+039.825e+01-9.568e+00-4.842e+00a129.614e+031.846e+03-6.175e+03-2.278e+029.350e+004.901e+00a14-2.485e+04-5.616e+031.959e+043.659e+02-5.813e+00-3.109e+00a164.003e+041.030e+04-3.820e+04-3.781e+022.181e+001.220e+00a18-3.642e+04-1.043e+044.182e+042.242e+02-4.371e-01-2.713e-01a201.427e+044.476e+03-1.966e+04-5.745e+013.408e-022.622e-02
[0128]
另外，由图6中的像差图可知，光学系统100的纵向球差、像散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。
[0129]
第四实施例
[0130]
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以及具有正屈折力的第三透镜l3。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。
[0131]
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；
[0132]
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；
[0133]
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。
[0134]
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。
[0135]
表7
[0136][0137]
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。
[0138]
表8
[0139][0140][0141]
另外，由图8中的像差图可知，光学系统100的纵向球差、像散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。
[0142]
第五实施例
[0143]
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、具有正屈折力的第二透镜l2以及具有正屈折力的第三透镜l3。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。
[0144]
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；
[0145]
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；
[0146]
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。
[0147]
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。
[0148]
表9
[0149][0150]
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。
[0151]
表10
[0152][0153][0154]
另外，由图10中的像差图可知，光学系统100的纵向球差、像散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。
[0155]
第六实施例
[0156]
请参见图11和图12，图11为第六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以及具有正屈折力的第三透镜l3。图11由左至右依次为第六实施例中光学系统100的
纵向球差、像散及畸变的曲线图。
[0157]
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；
[0158]
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；
[0159]
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。
[0160]
另外，光学系统100的各项参数由表11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。
[0161]
表11
[0162][0163]
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12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。
[0164]
表12
[0165][0166][0167]
另外，由图12中的像差图可知，光学系统100的纵向球差、像散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。
[0168]
第七实施例
[0169]
请参见图13和图14，图13为第七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以及具有正屈折力的第三透镜l3。图14由左至右依次为第七实施例中光学系统100的纵向球差、像散及畸变的曲线图。
[0170]
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；
[0171]
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；
[0172]
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。
[0173]
另外，光学系统100的各项参数由表13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。
[0174]
表13
[0175][0176]
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14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。
[0177]
表14
[0178][0179][0180]
另外，由图14中的像差图可知，光学系统100的纵向球差、像散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。
[0181]
再者，第一实施例至第七实施例中光学系统100的各数据如下表15，满足以下各数据的效果可由上述记载得到。
[0182]
表15
[0183] 第一实施例第二实施例第三实施例第四实施例1/(fno*ct1)2(mm-2
)2.8132.4982.8182.926(ttl/epd)24.5254.6234.7104.765f*epd(mm2)2.6902.7692.5272.546(imgh/tan(hfov))2(mm2)3.3863.5853.1983.222ttl*fno(mm)3.9784.0643.9934.017imgh/sag117.6057.5138.1597.678ttl*tan(hfov)*fno(mm)3.6753.6493.6843.692bfl*f2(mm3)3.0773.0442.9693.010|slp11*slp22|(deg2)975.6521020.708916.1121260.093sd322/yc32(mm)2.1092.3281.991.951 第五实施例第六实施例第七实施例 1/(fno*ct1)2(mm-2
)3.2202.9483.356 (ttl/epd)24.8714.5824.713 f*epd(mm2)2.7062.5932.338 (imgh/tan(hfov))2(mm2)3.4633.5462.944 ttl*fno(mm)4.1713.9603.799 imgh/sag117.8547.3797.914 ttl*tan(hfov)*fno(mm)3.6763.4073.543 bfl*f2(mm3)3.4062.8932.817 |slp11*slp22|(deg2)1124.4161100.1181084.115 sd322/yc32(mm)1.9461.8771.849 [0184]
请参见图15，在一些实施例中，光学系统100可与感光元件210组装形成镜头模组200。此时，感光元件210的感光面与光学系统100的成像面s9重合。镜头模组200还可设置有红外带通滤光片l4，红外带通滤光片l4设置于第三透镜l3的像侧面s6与成像面s9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)。在镜头模组200中采用上述光学系统100，能够兼顾小型化设计和大光圈特性，从而以较小的尺寸获得良好的成像质量。
[0185]
请参见图15和图16，在一些实施例中，镜头模组200可应用于电子设备300中，电子设备300包括壳体310，镜头模组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。在电子设备300中采用上述镜头模组200，能够兼顾小型化设计和大光圈特性，从而以较小的尺寸获得良好的成像质量。
[0186]
进一步地，在一些实施例中，光学系统100可应用于红外摄像领域，例如应用于配置有红外摄像镜头的安防设备或三维探测设备中。具体地，在一些实施例中，电子设备300应用于tof探测领域中，则电子设备300可以为基于飞行时间法(tof)的红外探测设备或配
置有红外探测功能的装置。电子设备300还包括投射模组320，投射模组320用于向被测物体发射红外光，投射模组320发射的红外光经被测物体反射后被镜头模组200接收，从而获取被测物体的三维深度信息，实现三维探测功能。
[0187]
当然，本技术提供的光学系统100，不仅限于用在红外摄像领域，还可以用于可见光摄像领域，例如应用于智能手机、平板电脑、电子阅读器等配置有摄像镜头的电子设备中，则电子设备可配置有红外截止滤光片，以滤除红外光，防止红外光影响可见光的正常成像。
[0188]
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。
[0189]
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。