CN114815146B - 光学***、取像模组、电子设备及载具 - Google Patents

Abstract

本说明书实施例公开了一种光学***、取像模组、电子设备及载具，光学***包括沿光轴从物侧到像侧依次设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜及第四透镜，第一透镜具有正屈折力，且物侧面于近光轴处为凸面，像侧面于近光轴处为凸面，第二透镜具有正屈折力，且物侧面于近光轴处为凹面，像侧面于近光轴处为凸面，第三透镜具有正屈折力，且物侧面于近光轴处为凹面，像侧面于近光轴处为凸面，第四透镜具有负屈折力，且物侧面于近光轴处为凸面，像侧面于近光轴处为凹面；光学***的有效焦距为f，第一透镜的物侧面至成像面于光轴的距离为TTL，f与TTL满足条件式：0.5＜f/TTL＜0.7。该设计能够有效降低因温度而造成视场角变化的可能性，以提升光学***的光学成像品质。

Description

光学***、取像模组、电子设备及载具

技术领域

本说明书实施例涉及光学成像技术领域，尤其涉及一种光学***、取像模组、电子设备及载具。

背景技术

相关技术中，市面上的镜头容易因外界温度变化而造成镜头的视场角发生改变，从而影响镜头的光学成像品质。因此，如何有效降低镜头因温度影响而造成视场角变化的影响已成为亟待解决的问题。

发明内容

本说明书实施例提供一种光学***、取像模组、电子设备及载具，能够有效降低因温度而造成视场角变化的可能性，以提升光学***的光学成像品质。

第一方面，本说明书实施例提供了一种光学***；该光学***包括沿光学***的光轴从物侧到像侧依次设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜及第四透镜，第一透镜具有正屈折力，第一透镜的物侧面于近光轴处为凸面，第一透镜的像侧面于近光轴处为凸面，第二透镜具有正屈折力，第二透镜的物侧面于近光轴处为凹面，第二透镜的像侧面于近光轴处为凸面，第三透镜具有正屈折力，第三透镜的物侧面于近光轴处为凹面，第三透镜的像侧面于近光轴处为凸面，第四透镜具有负屈折力，第四透镜的物侧面于近光轴处为凸面，第四透镜的像侧面于近光轴处为凹面；其中，光学***的有效焦距为f，第一透镜的物侧面至光学***的成像面于光轴上的距离为TTL，且f与TTL满足条件式：

0.5＜f/TTL＜0.7。

基于本说明书实施例的光学***，通过设计第三透镜的物侧面于近光轴处为凹面，第三透镜的像侧面于近光轴处为凸面，也即将第三透镜设计呈弯月式结构，可以有效校正该光学***的场曲和像散；通过将第四透镜设计成负屈折力，在校正光学***的像差的同时，还可以调整主光线的入射角，使主光线能够更好的与图像传感器进行匹配；通过将上述第一透镜、第二透镜、第三透镜及第四透镜的屈折力设计成正正正负的组合，可以使得透镜较均匀的承担光线的入射偏角，以对该光学***的像差进行有效校正。当0.5＜f/TTL＜0.7时，通过参数的设计控制f和TTL使f与TTL的比值得到合理配置，使得该光学***的结构紧凑，透镜等光学***的内部整体布局自然，可实现该光学***的小型化设计，通过上述配置方式，不仅可以有效利用不同屈折力和焦距的透镜实现对微弱点斑的接收成像，同时还可以保证该光学***的整体畸变率较小，在-20℃-60℃范围内的整体性能变化较小，可有效保证该光学***的温度稳定性能；当f/TTL≤0.5时，使得该光学***的结构较为松散，不利于该光学***的小型化设计以及美观度；当f/TTL≥0.7时，使得该光学***的公差较为敏感，不利于该光学***的装配，且不利于该光学***的温度稳定性。

在其中一些实施例中，第一透镜的焦距为f1，其中，f1与f满足条件式：

1.0＜f1/f＜2.0。

基于上述实施例，当1.0＜f1/f＜2.0时，通过参数的设计控制f1和f使f1与f的比值得到合理配置，合理的分配主光线的入射角，有利于校正该光学***的像差；当f1/f≤1.0时，此时第一透镜所承担的主光线的偏折角度过大，使得第一透镜的公差较为敏感，从而使得第一透镜的加工精度要求较高，不利于第一透镜的加工制造；当f1/f≥2.0时，此时第一透镜所承担的主光线的偏折角度过小，不利于第一透镜分担该光学***的温度稳定性。

在其中一些实施例中，第二透镜的焦距为f2，其中，f2与f满足条件式：

1.5＜f2/f＜2.6。

基于上述实施例，当1.5＜f2/f＜2.6时，通过参数的设计控制f2和f使f2与f的比值得到合理配置，此时第二透镜的光焦度得到合理的分配，保证了该光学***的结构紧凑性，且有利于校正该光学***的像差；当f2/f≤1.5时，此时第二透镜的公差较为敏感，使得第二透镜的加工精度要求较高，不利于第二透镜的加工制造；当f2/f≥2.6时，此时造成后方的第三透镜、第四透镜承担主光线偏折的压力较大，不利于该光学***整体的像差的平衡。

在其中一些实施例中，第三透镜的焦距为f3，其中，f3与f满足条件式：

1.6＜f3/f＜2.8。

基于上述实施例，当1.6＜f3/f＜2.8时，通过参数的设计控制f3和f使f3与f的比值得到合理配置，此时第三透镜的光焦度得到合理的分配，保证了该光学***的结构紧凑性，且有利于校正该光学***的像差；当f3/f≤1.6时，此时第三透镜的公差较为敏感，使得第三透镜的加工精度要求较高，不利于第三透镜的加工制造；当f3/f≥2.8时，此时造成后方的第四透镜承担主光线偏折的压力较大，不利于该光学***整体的像差的平衡。

在其中一些实施例中，第四透镜的焦距为f4，其中，f4与f满足条件式：

-5.0＜f4/f＜-2.0。

基于上述实施例，当-5.0＜f4/f＜-2.0时，通过参数的设计控制f4和f使f4与f的比值得到合理配置，此时第四透镜的光焦度得到合理的分配，保证了该光学***的结构紧凑性，且可较好的补偿该光学***的像差；当f4/f≤-5.0时，此时第四透镜平衡光学***的像差的能力有限，不利于该光学***的温度稳定性；当f4/f≥-2.0时，此时第四透镜的公差较为敏感，不利于该光学***整体的像差的平衡。

在其中一些实施例中，第一透镜的物侧面于近光轴处的曲率半径为R11，第一透镜的像侧面于近光轴处的曲率半径为R12，其中，R11与R12满足条件式：

-1.5＜(R11-R12)/(R11+R12)＜-0.5。

基于上述实施例，当-1.5＜(R11-R12)/(R11+R12)＜-0.5时，通过参数的设计控制R11和R12使(R11-R12)与(R11+R12)的比值得到合理配置，此时第一透镜的外形美观、易于加工和检测，可较好的抑制和平衡该光学***的高级像差，且第一透镜的面型公差要求合适，可以较好地满足该光学***的各项指标要求，有利于第一透镜的装配；当(R11-R12)/(R11+R12)≤-1.5或(R11-R12)/(R11+R12)≥-0.5时，此时不利于第一透镜注塑加工成型，第一透镜的公差较为敏感，第一透镜的装配难度高，不利于该光学***获得优良的成像品质及温度稳定性。

在其中一些实施例中，第二透镜的物侧面于近光轴处的曲率半径为R21，第二透镜的像侧面于近光轴处的曲率半径为R22，其中，R21与R22满足条件式：

0.2＜(R21-R22)/(R21+R22)＜0.6。

基于上述实施例，当0.2＜(R21-R22)/(R21+R22)＜0.6时，通过参数的设计控制R21和R22使(R21-R22)与(R21+R22)的比值得到合理配置，此时第二透镜的外形美观、易于加工和检测，可较好的抑制和平衡该光学***的高级像差，且第二透镜的面型公差要求合适，可以较好地满足该光学***的各项指标要求，有利于第二透镜的装配；当(R21-R22)/(R21+R22)≤0.2或(R21-R22)/(R21+R22)≥0.6时，此时不利于第二透镜注塑加工成型，第二透镜的公差较为敏感，第二透镜的装配难度高，不利于该光学***获得优良的成像品质及温度稳定性。

在其中一些实施例中，第三透镜的物侧面于近光轴处的曲率半径为R31，第三透镜的像侧面于近光轴处的曲率半径为R32，其中，R31与R32满足条件式：

-0.1＜(R31-R32)/(R31+R32)＜-0.01。

基于上述实施例，当-0.1＜(R31-R32)/(R31+R32)＜-0.01时，通过参数的设计控制R31和R32使(R31-R32)与(R31+R32)的比值得到合理配置，此时第三透镜的外形美观、易于加工和检测，可较好的抑制和平衡该光学***的高级像差，且第三透镜的面型公差要求合适，可以较好地满足该光学***的各项指标要求，有利于第三透镜的装配；当(R31-R32)/(R31+R32)≤-0.1或(R31-R32)/(R31+R32)≥-0.01时，此时不利于第三透镜注塑加工成型，第三透镜的公差较为敏感，第三透镜的装配难度高，不利于该光学***获得优良的成像品质及温度稳定性。

在其中一些实施例中，第四透镜的物侧面于近光轴处的曲率半径为R41，第四透镜的像侧面于近光轴处的曲率半径为R42，其中，R41与R42满足条件式：

0.1＜(R41-R42)/(R41+R42)＜0.2。

基于上述实施例，当0.1＜(R41-R42)/(R41+R42)＜0.2时，通过参数的设计控制R41和R42使(R41-R42)与(R41+R42)的比值得到合理配置，此时第四透镜的外形美观、易于加工和检测，可较好的抑制和平衡该光学***的高级像差，且第四透镜的面型公差要求合适，可以较好地满足该光学***的各项指标要求，有利于第四透镜的装配；当(R41-R42)/(R41+R42)≤0.1或(R41-R42)/(R41+R42)≥0.2时，此时不利于第四透镜注塑加工成型，第四透镜的公差较为敏感，第四透镜的装配难度高，不利于该光学***获得优良的成像品质及温度稳定性。

在其中一些实施例中，第一透镜于光轴处的厚度为n1，其中，n1满足条件式：

-0.00001＜dn1/dt＜0.0。

基于上述实施例，当-0.00001＜dn1/dt＜0.0时，通过参数的设计控制n1使dn1与dt的比值得到合理配置，此时能够保证该光学***在-20℃-60℃范围内的温度稳定性；当dn1/dt≤-0.00001时，此时无法保证该光学***在-20℃-60℃范围内的温度稳定性；当dn1/dt≥0.0时，此时目前的折射材料无法实现。

第二方面，本说明书实施例提供了一种取像模组，取像模组包括图像传感器及上述的光学***，图像传感器设置于光学***的像侧。

基于本说明书实施例中的取像模组，具有上述光学***的取像模组，满足小体积、高像素的设计，同时在-20℃-60℃范围内该取像模组具有良好的温度稳定性，使得该取像模组具有良好的成像品质。

第三方面，本说明书实施例提供了一种电子设备，电子设备包括安装结构及上述的取像模组，取像模组设置于安装结构上。

基于本说明书实施例中的电子设备，具有上述取像模组的电子设备，满足小体积、高像素的设计，同时在-20℃-60℃范围内该电子设备具有良好的温度稳定性，使得该电子设备具有良好的成像品质。

第四方面，本说明书实施例提供了一种载具，载具包括连接结构及上述的电子设备，电子设备设置于连接结构上。

基于本说明书实施例中的载具，具有上述取像模组的载具，满足小体积、高像素的设计，同时在-20℃-60℃范围内该载具具有良好的温度稳定性，使得该载具具有良好的成像品质。

基于本说明书实施例的光学***、取像模组、电子设备及载具，通过设计第三透镜的物侧面于近光轴处为凹面，第三透镜的像侧面于近光轴处为凸面，也即将第三透镜设计呈弯月式结构，可以有效校正该光学***的场曲和像散；通过将第四透镜设计成负屈折力，在校正光学***的像差的同时，还可以调整主光线的入射角，使主光线能够更好的与图像传感器进行匹配；通过将上述第一透镜、第二透镜、第三透镜及第四透镜的屈折力设计成正正正负的组合，可以使得透镜较均匀的承担光线的入射偏角，以对该光学***的像差进行有效校正。当0.5＜f/TTL＜0.7时，通过参数的设计控制f和TTL使f与TTL的比值得到合理配置，使得该光学***的结构紧凑，透镜等光学***的内部整体布局自然，可实现该光学***的小型化设计，通过上述配置方式，不仅可以有效利用不同屈折力和焦距的透镜实现对微弱点斑的接收成像，同时还可以保证该光学***的整体畸变率较小，在-20℃-60℃范围内的整体性能变化较小，可有效保证该光学***的温度稳定性能；当f/TTL≤0.5时，使得该光学***的结构较为松散，不利于该光学***的小型化设计以及美观度；当f/TTL≥0.7时，使得该光学***的公差较为敏感，不利于该光学***的装配，且不利于该光学***的温度稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本说明书实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，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示意性表示本说明书实施例一中的光学***的结构示意图；

图2示意性表示本说明书实施例一中的光学***在1/4Ny、1/2Ny以及Ny下的MFT图；

图3示意性表示本说明书实施例一中的光学***的频率为43.0000p/mm的Through-Focus-MTF图；

图4A至4B分别示意性表示本说明书实施例一提供的光学***的像散曲线图以及畸变曲线图；

图5示意性表示本说明书实施例一中的光学***的相对照度曲线；

图6示意性表示本说明书实施例二中的光学***的结构示意图；

图7示意性表示本说明书实施例二中的光学***在1/4Ny、1/2Ny以及Ny下的MFT图；

图8示意性表示本说明书实施例二中的光学***的频率为43.0000p/mm的Through-Focus-MTF图；

图9A至9B分别示意性表示本说明书实施例二提供的光学***的像散曲线图以及畸变曲线图；

图10示意性表示本说明书实施例二中的光学***的相对照度曲线；

图11示意性表示本说明书实施例中的取像模组的结构示意图；

图12示意性表示本说明书实施例中的电子设备为车载摄像头时的结构示意图；

图13示意性表示本说明书实施例中的载具为汽车时的结构示意图。

附图标记：100、光学***；110、第一透镜；120、第二透镜；130、第三透镜；140、第四透镜；150、滤光片；S1、第一透镜的物侧面；S2、第一透镜的像侧面；S3、第二透镜的物侧面；S4、第二透镜的像侧面；S5、第三透镜的物侧面；S6、第三透镜的像侧面；S7、第四透镜的物侧面；S8、第四透镜的像侧面；S9、第一表面；S10、第二表面；S11、成像面；STO、光阑；200、取像模组；210、图像传感器；300、电子设备；310、安装结构；400、载具。

具体实施方式

以下首先解释本说明书实施例中所涉及到的像差；像差(aberration)是指光学镜组中，由非近轴光线追迹所得的结果和近轴光线追迹所得的结果不一致，与高斯光学(一级近似理论或近轴光线)的理想状况的偏差。像差又分为两大类：色差(chromaticaberration，或称色像差)与单色像差(monochromatic aberration)。色差是由于透镜材料的折射率是波长的函数，不同波长的光通过透镜时因折射率不同而产生的像差，色差又可分为位置色像差和倍率色像差两种。色差是一种色散现象，所谓色散现象是指介质中的光速或折射率随光波波长变化的现象，光的折射率随着波长的增加而减小的色散可称为正常色散，而折射率随波长的增加而增加的色散可称为负色散(或称负反常色散)。单色像差是指即使在高度单色光时也会产生的像差，按产生的效果，单色像差又分成“使成像模糊”和“使成像变形”两类；前一类有球面像差(spherical aberration，可简称球差)、像散(astigmatism)等，后一类有像场弯曲(field curvature，可简称场曲)、畸变(distortion)等。像差还包括彗差，彗差是指由位于主轴外的某一轴外物点，向光学镜组发出的单色圆锥形光束，经该光学镜组折射后，在理想平面处不能结成清晰点，而是结成拖着明亮尾巴的彗星形光斑。

相关技术中，市面上的镜头容易因外界温度变化而造成镜头的视场角发生改变，从而影响镜头的光学成像品质。因此，如何有效降低镜头因温度影响而造成视场角变化的影响已成为亟待解决的问题。

为了解决上述技术问题，请参照图1-图10所示，本说明书实施例的第一方面提出了一种光学***100，能够有效降低因温度而造成视场角变化的可能性，以提升光学***100的光学成像品质。

如图1所示，该光学***100包括沿光学***100的光轴从物侧到像侧依次设置的第一透镜110、第二透镜120、第三透镜130及第四透镜140。

第一透镜110具有正屈折力，第一透镜110的物侧面S1于近光轴处为凸面，第一透镜110的像侧面S2于近光轴处为凸面；

第二透镜120具有正屈折力，第二透镜120的物侧面S3于近光轴处为凹面，第二透镜120的像侧面S4于近光轴处为凸面。

第三透镜130具有正屈折力，第三透镜130的物侧面S5于近光轴处为凹面，第三透镜130的像侧面S6于近光轴处为凸面。

第四透镜140具有负屈折力，第四透镜140的物侧面S7于近光轴处为凸面，第四透镜140的像侧面S8于近光轴处为凹面。

进一步地，光学***100的有效焦距为f，第一透镜110的物侧面S1至光学***100的成像面S11于光轴上的距离为TTL，且f与TTL满足条件式：0.5＜f/TTL＜0.7。具体地，f/TTL的取值可以为0.600或0.580。

综上，通过设计第三透镜130的物侧面S5于近光轴处为凹面，第三透镜130的像侧面S6于近光轴处为凸面，也即将第三透镜130设计呈弯月式结构，可以有效校正该光学***100的场曲和像散；通过将第四透镜140设计成负屈折力，在校正光学***100的像差的同时，还可以调整主光线的入射角，使主光线能够更好的与图像传感器210进行匹配；通过将上述第一透镜110、第二透镜120、第三透镜130及第四透镜140的屈折力设计成正正正负的组合，可以使得透镜较均匀的承担光线的入射偏角，以对该光学***100的像差进行有效校正。当0.5＜f/TTL＜0.7时，通过参数的设计控制f和TTL使f与TTL的比值得到合理配置，使得该光学***100的结构紧凑，透镜等光学***100的内部整体布局自然，可实现该光学***100的小型化设计，通过上述配置方式，不仅可以有效利用不同屈折力和焦距的透镜实现对微弱点斑的接收成像，同时还可以保证该光学***100的整体畸变率较小，在-20℃-60℃范围内的整体性能变化较小，可有效保证该光学***100的温度稳定性能；当f/TTL≤0.5时，使得该光学***100的结构较为松散，不利于该光学***100的小型化设计以及美观度；当f/TTL≥0.7时，使得该光学***100的公差较为敏感，不利于该光学***100的装配，且不利于该光学***100的温度稳定性。

进一步地，如图1所示，在一些实施例中，第一透镜110的焦距为f1，其中，f1与f满足条件式：1.0＜f1/f＜2.0。具体地，f1/f的取值可以为1.613或1.703。该设计中，当1.0＜f1/f＜2.0时，通过参数的设计控制f1和f使f1与f的比值得到合理配置，合理的分配主光线的入射角，有利于校正该光学***100的像差；当f1/f≤1.0时，此时第一透镜110所承担的主光线的偏折角度过大，使得第一透镜110的公差较为敏感，从而使得第一透镜110的加工精度要求较高，不利于第一透镜110的加工制造；当f1/f≥2.0时，此时第一透镜110所承担的主光线的偏折角度过小，不利于第一透镜110分担该光学***100的温度稳定性。

进一步地，如图1所示，在一些实施例中，第二透镜120的焦距为f2，其中，f2与f满足条件式：1.5＜f2/f＜2.6。具体地，f2/f的取值可以为2.115或2.069。该设计中，当1.5＜f2/f＜2.6时，通过参数的设计控制f2和f使f2与f的比值得到合理配置，此时第二透镜120的光焦度得到合理的分配，保证了该光学***100的结构紧凑性，且有利于校正该光学***100的像差；当f2/f≤1.5时，此时第二透镜120的公差较为敏感，使得第二透镜120的加工精度要求较高，不利于第二透镜120的加工制造；当f2/f≥2.6时，此时造成后方的第三透镜130、第四透镜140承担主光线偏折的压力较大，不利于该光学***100整体的像差的平衡。

进一步地，如图1所示，在一些实施例中，第三透镜130的焦距为f3，其中，f3与f满足条件式：1.6＜f3/f＜2.8。具体地，f3/f的取值可以为2.220或2.362。该设计中，当1.6＜f3/f＜2.8时，通过参数的设计控制f3和f使f3与f的比值得到合理配置，此时第三透镜130的光焦度得到合理的分配，保证了该光学***100的结构紧凑性，且有利于校正该光学***100的像差；当f3/f≤1.6时，此时第三透镜130的公差较为敏感，使得第三透镜130的加工精度要求较高，不利于第三透镜130的加工制造；当f3/f≥2.8时，此时造成后方的第四透镜140承担主光线偏折的压力较大，不利于该光学***100整体的像差的平衡。

进一步地，如图1所示，在一些实施例中，第四透镜140的焦距为f4，其中，f4与f满足条件式：-5.0＜f4/f＜-2.0。具体地，f4/f的取值可以为-3.532或-4.234。该设计中，当-5.0＜f4/f＜-2.0时，通过参数的设计控制f4和f使f4与f的比值得到合理配置，此时第四透镜140的光焦度得到合理的分配，保证了该光学***100的结构紧凑性，且可较好的补偿该光学***100的像差；当f4/f≤-5.0时，此时第四透镜140平衡光学***100的像差的能力有限，不利于该光学***100的温度稳定性；当f4/f≥-2.0时，此时第四透镜140的公差较为敏感，不利于该光学***100整体的像差的平衡。

进一步地，如图1所示，在一些实施例中，第一透镜110的物侧面S1于近光轴处的曲率半径为R11，第一透镜110的像侧面S2于近光轴处的曲率半径为R12，其中，R11与R12满足条件式：-1.5＜(R11-R12)/(R11+R12)＜-0.5。具体地，(R11-R12)/(R11+R12)的取值可以为-0.996或-0.956。该设计中，当-1.5＜(R11-R12)/(R11+R12)＜-0.5时，通过参数的设计控制R11和R12使(R11-R12)与(R11+R12)的比值得到合理配置，此时第一透镜110的外形美观、易于加工和检测，可较好的抑制和平衡该光学***100的高级像差，且第一透镜110的面型公差要求合适，可以较好地满足该光学***100的各项指标要求，有利于第一透镜110的装配；当(R11-R12)/(R11+R12)≤-1.5或(R11-R12)/(R11+R12)≥-0.5时，此时不利于第一透镜110注塑加工成型，第一透镜110的公差较为敏感，第一透镜110的装配难度高，不利于该光学***100获得优良的成像品质及温度稳定性。

进一步地，如图1所示，在一些实施例中，第二透镜120的物侧面S3于近光轴处的曲率半径为R21，第二透镜120的像侧面S4于近光轴处的曲率半径为R22，其中，R21与R22满足条件式：0.2＜(R21-R22)/(R21+R22)＜0.6。具体地，(R21-R22)/(R21+R22)的取值可以为0.363或0.394。该设计中，当0.2＜(R21-R22)/(R21+R22)＜0.6时，通过参数的设计控制R21和R22使(R21-R22)与(R21+R22)的比值得到合理配置，此时第二透镜120的外形美观、易于加工和检测，可较好的抑制和平衡该光学***100的高级像差，且第二透镜120的面型公差要求合适，可以较好地满足该光学***100的各项指标要求，有利于第二透镜120的装配；当(R21-R22)/(R21+R22)≤0.2或(R21-R22)/(R21+R22)≥0.6时，此时不利于第二透镜120注塑加工成型，第二透镜120的公差较为敏感，第二透镜120的装配难度高，不利于该光学***100获得优良的成像品质及温度稳定性。

进一步地，如图1所示，在一些实施例中，第三透镜130的物侧面S5于近光轴处的曲率半径为R31，第三透镜130的像侧面S6于近光轴处的曲率半径为R32，其中，R31与R32满足条件式：-0.1＜(R31-R32)/(R31+R32)＜-0.01。具体地，(R31-R32)/(R31+R32)的取值可以为-0.033或-0.037。该设计中，当-0.1＜(R31-R32)/(R31+R32)＜-0.01时，通过参数的设计控制R31和R32使(R31-R32)与(R31+R32)的比值得到合理配置，此时第三透镜130的外形美观、易于加工和检测，可较好的抑制和平衡该光学***100的高级像差，且第三透镜130的面型公差要求合适，可以较好地满足该光学***100的各项指标要求，有利于第三透镜130的装配；当(R31-R32)/(R31+R32)≤-0.1或(R31-R32)/(R31+R32)≥-0.01时，此时不利于第三透镜130注塑加工成型，第三透镜130的公差较为敏感，第三透镜130的装配难度高，不利于该光学***100获得优良的成像品质及温度稳定性。

进一步地，如图1所示，在一些实施例中，第四透镜140的物侧面S7于近光轴处的曲率半径为R41，第四透镜140的像侧面S8于近光轴处的曲率半径为R42，其中，R41与R42满足条件式：0.1＜(R41-R42)/(R41+R42)＜0.2。具体地，(R41-R42)/(R41+R42)的取值可以为0.186或0.167。该设计中，当0.1＜(R41-R42)/(R41+R42)＜0.2时，通过参数的设计控制R41和R42使(R41-R42)与(R41+R42)的比值得到合理配置，此时第四透镜140的外形美观、易于加工和检测，可较好的抑制和平衡该光学***100的高级像差，且第四透镜140的面型公差要求合适，可以较好地满足该光学***100的各项指标要求，有利于第四透镜140的装配；当(R41-R42)/(R41+R42)≤0.1或(R41-R42)/(R41+R42)≥0.2时，此时不利于第四透镜140注塑加工成型，第四透镜140的公差较为敏感，第四透镜140的装配难度高，不利于该光学***100获得优良的成像品质及温度稳定性。

进一步地，如图1所示，在一些实施例中，第一透镜110于光轴处的厚度为n1，其中，n1满足条件式：-0.00001＜dn1/dt＜0.0。具体地，dn1/dt的取值可以为-6.26E-6。该设计中，当-0.00001＜dn1/dt＜0.0时，通过参数的设计控制n1使dn1与dt的比值得到合理配置，此时能够保证该光学***100在-20℃-60℃范围内的温度稳定性；当dn1/dt≤-0.00001时，此时无法保证该光学***100在-20℃-60℃范围内的温度稳定性；当dn1/dt≥0.0时，此时目前的折射材料无法实现。

进一步地，为减小该光学***100中的杂光以提升该光学***100的成像品质，该光学***100还包括光阑STO，光阑STO可以是孔径光阑STO，也可以是视场光阑STO，其中，本说明书实施例中均采用孔径光阑STO。光阑STO位于该光学***100的物侧与成像面S11之间，例如，可以在光学***100的物侧与第一透镜110的物侧面S1之间、第一透镜110至第四透镜140中的任两个透镜之间、第四透镜140的像侧面S8与光学***100的成像面S11之间的任意位置上设置光阑STO；为节约成本，也可以在任一透镜的物侧面或像侧面上设置光阑STO。在本说明书实施例中，光阑STO设置于第一透镜110的物侧面S1上，该设计中，通过光阑STO的设置，可有效地减少鬼影产生的风险，以提升该光学***100的成像品质。

需要指出的是，透镜的物侧面指代透镜的朝向物面一侧的表面，透镜的像侧面指代透镜的朝向像面一侧的表面，例如，第一透镜110的物侧面S1指代第一透镜110的朝向(靠近)物侧一侧的表面，第一透镜110的像侧面S2指代第一透镜110的朝向(靠近)像侧一侧的表面。以上各透镜的物侧面或像侧面于光轴处的曲率半径为正表示该透镜的物侧面或像侧面朝向物面凸设，各透镜的物侧面或像侧面于光轴处的曲率半径为负表示该透镜的物侧面或像侧面朝向像面凸设。

进一步地，为校正该光学***100的像差以提高该光学***100的成像品质，在第一透镜110、第二透镜120、第三透镜130以及第四透镜140的多个物侧面或多个像侧面中，至少有一个面为非球面，例如，第一透镜110的物侧面S1可以为非球面，第二透镜120的物侧面S3也可以为非球面。在本说明书实施例中，第一透镜110的物侧面S1、第一透镜110的像侧面S2、第二透镜120的物侧面S3、第二透镜120的像侧面S4、第三透镜130的物侧面S5、第三透镜130的像侧面S6、第四透镜140的物侧面S7以及第四透镜140的像侧面S8均为非球面。需要注意的是，以上表面为非球面可以是透镜的整个表面为非球面，也可以是透镜的表面的部分为非球面，例如，第一透镜110于近光轴处的部分为非球面。

进一步地，为节约该光学***100的成本，第一透镜110、第二透镜120、第三透镜130以及第四透镜140可以均采用塑料材质制成。考虑到光学***100的成像品质不仅与光学***100中的各透镜之间的配合有关，还与各透镜的材质密切相关，为提高光学***100的成像品质，在本说明书实施例中，第一透镜110采用玻璃材质制成，第二透镜120、第三透镜130以及第四透镜140全部采用塑料材质制成。通过将第一透镜110的材质设计成玻璃，利用玻璃材料热膨胀系数低和折射率随温度变化小的特点，能够有效降低该光学***100对温度的敏感度。

进一步地，考虑到被拍摄的物体所发射或者反射的光束由物侧依次穿过光学***100的第一透镜110、第二透镜120、第三透镜130以及第四透镜140后到达成像面S11，并在成像面S11上成像，为保证被拍摄物体在成像面S11的成像清晰度，光学***100还可以包括滤光片150，滤光片150可以设置在第四透镜140的像侧面S8与光学***100的成像面S11之间。其中，滤光片150包括靠近物侧的第一表面S9以及靠近像侧的第二表面S10。通过滤光片150的设置，光束经第四透镜140后穿过滤光片150能够有效地对光束中的非工作波段光束进行过滤，即可以过滤可见光而只允许红外光通过，或者可以过滤红外光而只允许可见光通过，进而保证了被拍摄物体在成像面S11上的成像清晰度。

进一步地，考虑到被拍摄物体所发射或者反射的光束由物侧依次穿过光学***100的第一透镜110、第二透镜120、第三透镜130以及第四透镜140后到达成像面S11，并在成像面S11上成像，为实现对成像感光元件(例如下文的图像传感器210)的保护，光学***100还可以包括保护玻璃，保护玻璃设置于第四透镜140的像侧面S8与成像面S11之间。其中，保护玻璃包括靠近物侧的第三表面以及靠近像侧的第四表面。当该光学***100也设置有滤光片150时，滤光片150设置于靠近第四透镜140的像侧面S8的一侧，保护玻璃对应地设置于滤光片150的第二表面S10与成像面S11之间。

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说明。

实施例一

请参照图1至图5所示，光学***100包括沿光学***100的光轴从物侧至像侧依次设置的光阑STO、第一透镜110、第二透镜120、第三透镜130、第四透镜140、滤光片150以及成像面S11。

第一透镜110具有正屈折力，第一透镜110的物侧面S1于近光轴处为凸面，第一透镜110的像侧面S2于近光轴处为凸面。

第二透镜120具有正屈折力，第二透镜120的物侧面S3于近光轴处为凹面，第二透镜120的像侧面S4于近光轴处为凸面。

第三透镜130具有正屈折力，第三透镜130的物侧面S5于近光轴处为凹面，第三透镜130的像侧面S6于近光轴处为凸面。

第四透镜140具有负屈折力，第四透镜140的物侧面S7于近光轴处为凸面，第四透镜140的像侧面S8于近光轴处为凹面。

通过合理配置每片透镜的形状与正负屈折力，并且设置每片透镜的有效焦距与光学***100的有效焦距的比例，通过控制透镜的曲率、透镜的厚度，透镜间的间隔、透镜的非球面系数以及透镜的材料来优化该光学***100整体性能，使该光学***100具有优异的成像品质和温度稳定性。

实施例一中，各透镜的焦距的参考波长为632.8nm。光学***100的相关参数如表1所示，其中，表1中f表示该光学***100的有效焦距，FNO表示光圈值，FOV表示光学***100的最大视场角，需要注意的是，焦距、曲率半径以及厚度均以毫米为单位。

表1

在本说明书实施例一中，将该光学***100的各参数的具体数值带入对应的条件式得出表2。

表2

光学***100的透镜的表面可能是非球面，对于这些非球面的表面，非球面表面的非球面方程为：

/>

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，A4、A6、A8、A10、A12、A14、A16分别表示4阶、6阶、8阶、10阶、12阶、14阶、16阶对应阶次的非球面系数。本说明书实施例一中，第一透镜110的物侧面S1、第一透镜110的像侧面S2、第二透镜120的物侧面S3、第二透镜120的像侧面S4、第三透镜130的物侧面S5、第三透镜130的像侧面S6、第四透镜140的物侧面S7以及第四透镜140的像侧面S8均为非球面，各透镜所对应的非球面的表面对应的圆锥常数K和非球面系数如表3所示：

表3

图2为本说明书实施例一中的光学***100在1/4Ny、1/2Ny以及Ny下的MFT图，其中，沿X轴方向的横坐标表示半像高，其单位为mm，沿Y轴方向的纵坐标表示MTF值。从图2中可以看出整体曲线值都较高，并且曲线值随着半像高的增大平滑下降，表示该实施例一中光学***100的各视场MTF良好。(1/4Ny＝43.0000p/mm，1/2Ny＝83.0000p/mm，Ny＝166.0000p/mm)

图3示意性表示本说明书实施例一中的光学***100的频率为43.0000p/mm的Through-Focus-MTF图，其中，沿X轴方向的横坐标表示离焦距离，其单位为mm，沿Y轴方向的纵坐标表示MTF值。从图3中可以看出各视场的MTF顶点基本都位于成像面S11处，并且随着离焦其左右基本成对称分布，这表明该光学***100整体场曲公差较为宽松，有利于实际生产装配。

图4A为本说明书实施例一中的光学***100的像散曲线图，像散曲线子午像面弯曲和弧矢像面弯曲，其中，沿X轴方向的横坐标表示焦点偏移量，沿Y轴方向的纵坐标表示像高，其单位为mm。图4A中的S曲线代表参考波长为632.8nm的弧矢像面弯曲，T曲线代表参考波长为632.8nm的子午像面弯曲。在参考波长为632.8nm的情况下，由图4A可以看出像高位于41.2mm以内，且畸变整体小于0.5％得到了较好的补偿。

图4B为本说明书实施例一中的光学***100的畸变曲线图，畸变曲线表示不同视场角对应的畸变大小值，其中，沿X轴方向的横坐标表示畸变，沿Y轴方向的纵坐标表示视场角。在参考波长为632.8nm的情况下，由图4B可以看出畸变得到了很好的校正。

图5为本说明书实施例一中的光学***100的相对照度(各视场照度相对于中心视场照度的比值)曲线，其中，其横坐标表示半像高，纵坐标表示于中心视场照度的比值。从图5中可以看出，该光学***100的相对照度曲线整体平滑，无反曲，最低点相对照度优于29.5％，具有较高的相对照度。

在实施例一中，环境温度从-20℃变化到60℃过程中，其焦距最大变化量为0.012mm，半视场角ω最大变化量为0.096°，光学畸变最大变化量为0.099％，40cm处对应高度为35cm的物体在成像面S11上成像高度最大变化量为7um。

实施例二

请参照图6至图10所示，光学***100包括沿光学***100的光轴从物侧至像侧依次设置的光阑STO、第一透镜110、第二透镜120、第三透镜130、第四透镜140、滤光片150以及成像面S11。

第一透镜110具有正屈折力，第一透镜110的物侧面S1于近光轴处为凸面，第一透镜110的像侧面S2于近光轴处为凸面。

第二透镜120具有正屈折力，第二透镜120的物侧面S3于近光轴处为凹面，第二透镜120的像侧面S4于近光轴处为凸面。

第三透镜130具有正屈折力，第三透镜130的物侧面S5于近光轴处为凹面，第三透镜130的像侧面S6于近光轴处为凸面。

第四透镜140具有负屈折力，第四透镜140的物侧面S7于近光轴处为凸面，第四透镜140的像侧面S8于近光轴处为凹面。

通过合理配置每片透镜的形状与正负屈折力，并且设置每片透镜的有效焦距与光学***100的有效焦距的比例，通过控制透镜的曲率、透镜的厚度，透镜间的间隔、透镜的非球面系数以及透镜的材料来优化该光学***100整体性能，使该光学***100具有优异的成像品质和温度稳定性。

实施例二中，各透镜的焦距的参考波长为632.8nm。光学***100的相关参数如表4所示，其中，表4中f表示该光学***100的有效焦距，FNO表示光圈值，FOV表示光学***100的最大视场角，需要注意的是，焦距、曲率半径以及厚度均以毫米为单位。

表4

在本说明书实施例二中，将该光学***100的各参数的具体数值带入对应的条件式得出表5。

表5

光学***100的透镜的表面可能是非球面，对于这些非球面的表面，非球面表面的非球面方程为：

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，A4、A6、A8、A10、A12、A14、A16分别表示4阶、6阶、8阶、10阶、12阶、14阶、16阶对应阶次的非球面系数。本说明书实施例二中，第一透镜110的物侧面S1、第一透镜110的像侧面S2、第二透镜120的物侧面S3、第二透镜120的像侧面S4、第三透镜130的物侧面S5、第三透镜130的像侧面S6、第四透镜140的物侧面S7以及第四透镜140的像侧面S8均为非球面，各透镜所对应的非球面的表面对应的圆锥常数K和非球面系数如表6所示：

表6

面序号	S1	S2	S3	S4
					K	-4.61E+00	-2.00E+02	2.31E+01	2.56E+00
A4	1.62E-02	-1.26E-01	-1.97E-01	-8.53E-02
					A6	-3.10E-02	-1.54E-01	-2.80E-01	-8.31E-03
A8	-5.81E-02	-1.75E-01	6.97E-02	8.08E-02
					A10	-2.73E-03	2.25E-01	-3.16E-01	-1.05E-01
A12	-9.11E-01	8.67E-02	-1.19E+00	8.05E-02
					A14	3.32E+00	-1.48E+00	5.02E-01	1.77E-01
A16	-3.90E+00	1.36E+00	1.90E+00	-1.03E-01
					面序号	S5	S6	S7	S8
K	-1.53E+00	-8.58E-01	-2.84E+00	-3.09E+00
					A4	-1.00E-01	5.76E-02	-7.46E-02	-5.98E-02
A6	2.45E-02	-5.27E-02	6.44E-03	1.97E-02
					A8	1.88E-01	6.30E-02	1.03E-02	-7.16E-03
A10	8.03E-02	-1.15E-02	-1.05E-02	1.62E-03
					A12	-6.51E-02	1.04E-02	4.31E-03	-1.83E-04
A14	-7.82E-02	-1.95E-02	-8.48E-04	3.72E-06
					A16	4.01E-02	1.03E-02	6.69E-05	6.04E-07

图7为本说明书实施例二中的光学***100在1/4Ny、1/2Ny以及Ny下的MFT图，其中，沿X轴方向的横坐标表示半像高，其单位为mm，沿Y轴方向的纵坐标表示MTF值。从图7中可以看出整体曲线值都较高，并且曲线值随着半像高的增大平滑下降，表示该实施例二中光学***100的各视场MTF良好。(1/4Ny＝43.0000p/mm，1/2Ny＝83.0000p/mm，Ny＝166.0000p/mm)

图8示意性表示本说明书实施例二中的光学***100的频率为43.0000p/mm的Through-Focus-MTF图，其中，沿X轴方向的横坐标表示离焦距离，其单位为mm，沿Y轴方向的纵坐标表示MTF值。从图8中可以看出各视场的MTF顶点基本都位于成像面S11处，并且随着离焦其左右基本成对称分布，这表明该光学***100整体场曲公差较为宽松，有利于实际生产装配。

图9A为本说明书实施例二中的光学***100的像散曲线图，像散曲线子午像面弯曲和弧矢像面弯曲，其中，沿X轴方向的横坐标表示焦点偏移量，沿Y轴方向的纵坐标表示像高，其单位为mm。图9A中的S曲线代表参考波长为632.8nm的弧矢像面弯曲，T曲线代表参考波长为632.8nm的子午像面弯曲。在参考波长为632.8nm的情况下，由图9A可以看出像高位于41.2mm以内，且畸变整体小于0.5％得到了较好的补偿。

图9B为本说明书实施例二中的光学***100的畸变曲线图，畸变曲线表示不同视场角对应的畸变大小值，其中，沿X轴方向的横坐标表示畸变，沿Y轴方向的纵坐标表示视场角。在参考波长为632.8nm的情况下，由图9B可以看出畸变得到了很好的校正。

图10为本说明书实施例二中的光学***100的相对照度(各视场照度相对于中心视场照度的比值)曲线，其中，其横坐标表示半像高，纵坐标表示于中心视场照度的比值。从图10中可以看出，该光学***100的相对照度曲线整体平滑，无反曲，最低点相对照度优于29.5％，具有较高的相对照度。

在实施例二中，环境温度从-20℃变化到60℃过程中，其焦距最大变化量为0.012mm，半视场角ω最大变化量为0.089°，光学畸变最大变化量为0.12％，40cm处对应高度为35cm的物体在成像面S11上成像高度最大变化量为7.3um。

本说明书实施例的第二方面提供了一种取像模组200，如图11所示，图11为本说明书实施例中的取像模组200的结构示意图。该取像模组200包括图像传感器210及上述的光学***100，图像传感器210设置于光学***100的像侧。其中，光学***100用于接收被拍摄物体所发射的光束并投射至图像传感器210上，图像传感器210用于将光束的光信号转化成图像信号。该设计中，具有上述光学***100的取像模组200，满足小体积、高像素的设计，同时在-20℃-60℃范围内该取像模组200具有良好的温度稳定性，使得该取像模组200具有良好的成像品质。

本说明书实施例的第三方面提供了一种电子设备300，如图12所示，图12为本说明书实施例中的电子设备300为车载摄像头时的结构示意图。该电子设备300包括安装结构310及上述的取像模组200，取像模组200设置于安装结构310上。其中，安装结构310用于承载取像装置，安装结构310可以直接是电子设备300的外壳，也可以是将取像模组200固定在电子设备300的外壳上的一个中间连接结构，这里对该中间连接结构的具体结构不做赘述，设计人员可根据实际需要进行合理设计。电子设备300可以但不仅限于手机、摄像机、电脑等具有摄像功能的设备。如图12所示，电子设备300为车载摄像头。该设计中，具有上述取像模组200的电子设备300，满足小体积、高像素的设计，同时在-20℃-60℃范围内该电子设备300具有良好的温度稳定性，使得该电子设备300具有良好的成像品质。

本说明书实施例的第四方面提供了一种载具400，如图13所示，图13为本说明书实施例中的载具400为汽车时的结构示意图。该载具400包括连接结构及上述的电子设备300，电子设备300设置于连接结构(图中未示出)上。其中，连接结构用于承载电子设备300，连接结构可以直接是载具400的外壳，也可以是将电子设备300固定在载具400的外壳上的一个中间连接结构，这里对该中间连接结构的具体结构不做赘述，设计人员可根据实际需要进行合理设计。载具400可以但不仅限于汽车、飞行器等具有摄像功能的交通设备。如图13所示，载具400为汽车。该设计中，具有上述取像模组200的载具400，满足小体积、高像素的设计，同时在-20℃-60℃范围内该载具400具有良好的温度稳定性，使得该载具400具有良好的成像品质。

本实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本说明书实施例的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”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说明书实施例和简化描述，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，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，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的具体含义。

Claims (12)

1.一种光学***，共四片透镜，沿所述光学***的光轴从物侧到像侧依次包括：

第一透镜，具有正屈折力，所述第一透镜的物侧面于近光轴处为凸面，所述第一透镜的像侧面于近光轴处为凸面；

第二透镜，具有正屈折力，所述第二透镜的物侧面于近光轴处为凹面，所述第二透镜的像侧面于近光轴处为凸面；

第三透镜，具有正屈折力，所述第三透镜的物侧面于近光轴处为凹面，所述第三透镜的像侧面于近光轴处为凸面；

第四透镜，具有负屈折力，所述第四透镜的物侧面于近光轴处为凸面，所述第四透镜的像侧面于近光轴处为凹面；

其中，所述光学***的有效焦距为f，所述第一透镜的物侧面至所述光学***的成像面于光轴上的距离为TTL，且f与TTL满足条件式：

0.5＜f/TTL＜0.7；

所述第一透镜于光轴处的厚度为n1，n1满足条件式：

-0.00001＜dn1/dt＜0.0。

2.如权利要求1所述的光学***，

所述第一透镜的焦距为f1，其中，f1与f满足条件式：

1.0＜f1/f＜2.0。

3.如权利要求1所述的光学***，

所述第二透镜的焦距为f2，其中，f2与f满足条件式：

1.5＜f2/f＜2.6。

4.如权利要求1所述的光学***，

所述第三透镜的焦距为f3，其中，f3与f满足条件式：

1.6＜f3/f＜2.8。

5.如权利要求1所述的光学***，

所述第四透镜的焦距为f4，其中，f4与f满足条件式：

-5.0＜f4/f＜-2.0。

6.如权利要求1所述的光学***，

所述第一透镜的物侧面于近光轴处的曲率半径为R11，所述第一透镜的像侧面于近光轴处的曲率半径为R12，其中，R11与R12满足条件式：

-1.5＜（R11-R12）/（R11+R12）＜-0.5。

7.如权利要求1所述的光学***，

所述第二透镜的物侧面于近光轴处的曲率半径为R21，所述第二透镜的像侧面于近光轴处的曲率半径为R22，其中，R21与R22满足条件式：

0.2＜（R21-R22）/（R21+R22）＜0.6。

8.如权利要求1所述的光学***，

所述第三透镜的物侧面于近光轴处的曲率半径为R31，所述第三透镜的像侧面于近光轴处的曲率半径为R32，其中，R31与R32满足条件式：

-0.1＜（R31-R32）/（R31+R32）＜-0.01。

9.如权利要求1所述的光学***，

所述第四透镜的物侧面于近光轴处的曲率半径为R41，所述第四透镜的像侧面于近光轴处的曲率半径为R42，其中，R41与R42满足条件式：

0.1＜（R41-R42）/（R41+R42）＜0.2。

10.一种取像模组，包括：

如权利要求1-9中任一项所述的光学***；及

图像传感器，所述图像传感器设置于所述光学***的像侧。

11.一种电子设备，包括：

安装结构；及

如权利要求10所述的取像模组，所述取像模组设置于所述安装结构上。

12.一种载具，包括：

连接结构；及

如权利要求11所述的电子设备，所述电子设备设置于所述连接结构上。