CN112034594A - 光学成像系统以及具有其的取像装置 - Google Patents

光学成像系统以及具有其的取像装置 Download PDF

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CN112034594A CN202010999906.4A CN202010999906A CN112034594A CN 112034594 A CN112034594 A CN 112034594A CN 202010999906 A CN202010999906 A CN 202010999906A CN 112034594 A CN112034594 A CN 112034594A
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杨健
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Abstract

本发明公开了一种光学成像系统以及具有其的取像装置，光学成像系统包括从物侧至像侧依序同轴设置的：第一透镜至第七透镜，第一透镜具有负屈折力，且物侧面在近光轴处为凸面，像侧面在近光轴处为凹面；第二透镜具有负屈折力，且像侧面在近光轴处为凹面；第三透镜具有屈折力，且物侧面在近光轴处为凸面，像侧面在近光轴处为凹面；第四透镜具有屈折力，且像侧面在近光轴处为凹面；第五透镜具有正屈折力，且像侧面在近光轴处为凸面；第六透镜具有屈折力，且物侧面在近光轴处为凸面；第七透镜具有屈折力。由此，第一透镜和第二透镜均具有负屈折力，以将进入的光线进行发散，从而能够获得广角，第五透镜具有正屈折力，以在成像前聚焦光线，使成像更清晰。

Description

光学成像系统以及具有其的取像装置
技术领域
本发明涉及镜头领域，尤其是涉及一种光学成像系统以及具有其的取像装置。
背景技术
市场中智能手机、平板、摄像机等电子产品制造技术的飞速发展和用户需求愈加多样化发展趋势对小型化摄像镜头的需求逐渐升高。一台手机同时搭载多个不同特点和应用环境的摄像头，在手机等电子产品的大小和厚度保持甚至有所减小的趋势下，对手机镜头的小型化提出了更加严格的需求。同时半导体工艺技术的精进，感光元件的像素尺寸的缩小趋势出现，所以具有良好成像品质的小型化镜头成为市场主流。
更好的成像体验可以捕获更多的用户，现今的取像装置需要搭配大感光元件，同时考虑具有高成像品质，大光圈和小型化尺寸。其中为达到高成像品质和大光圈效果，取像装置中的镜片数也需要增加，镜片数增加的同时也引起了镜头小型化的实现困难。所以，如何合理配置光学成像系统中多枚镜片面型、屈折力、厚度和间距以及镜片材料种类，有效缩短光学成像系统后焦距进而维持镜头小型化，实现大光圈和高像素特点，是目前业界欲解决的问题之一。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种光学成像系统，具有广角、成像清晰度高。
根据本发明第一方面实施例的光学成像系统，包括从物侧至像侧依序同轴设置的：第一透镜至第七透镜，所述第一透镜具有负屈折力，且物侧面在近光轴处为凸面，像侧面在近光轴处为凹面；第二透镜具有负屈折力，且像侧面在近光轴处为凹面；第三透镜具有屈折力，且物侧面在近光轴处为凸面，像侧面在近光轴处为凹面；第四透镜具有屈折力，且像侧面在近光轴处为凹面；第五透镜具有正屈折力，且像侧面在近光轴处为凸面；第六透镜具有屈折力，且物侧面在近光轴处为凸面；第七透镜具有屈折力。
由此，第一透镜和第二透镜均具有负屈折力，以将自物侧进入光学系统的光线进行发散，从而能够获得广角，将第五透镜设置成具有正屈折力，以使光线能够在成像前被聚焦，从而兼顾了成像的清晰程度；同时，第一至第四透镜的像侧面的采用凹面，采用凹凸方向一致的像侧面使光学成像系统的整体厚度更小，使光学成像系统更加小型化。
在一些实施例中，tan(HFOV)>3.5，其中，HFOV为所述光学成像系统的最大视场角的一半。由此，满足上述数值条件，可提升所述光学成像系统的视场角范围，从而获得更加宽广的成像范围。
在一些实施例中，FNO＝<2.2，其中，FNO为所述光学成像系统的光圈数。在维持镜头小型化的前提下，实现所述光学成像系统的大光圈特性。这样，光圈较大时，光学成像系统的光通量(luminous flux)也大，所以即使在较暗环境下拍摄，也能达到清晰的成像效果。
在一些实施例中，0.5<(sag11+sag12)/f1<1.2，其中，sag11为所述第一透镜的物侧面和光轴的交点至所述第一透镜的物侧面最大有效半径处的轴上距离；sag12为所述第一透镜的像侧面和光轴的交点至所述第一透镜的像侧面最大有效半径处的轴上距离。由此，合理配置第一透镜物侧和像侧面的矢高和与第一透镜焦距的比值，有利于有效曲折光线向第二透镜过渡，又可以避免第一透镜过于弯曲，从而降低加工难度，降低整个镜头组(光学成像系统)的组装敏感度。
在一些实施例中，2<TTL/sd11<3.2，其中，TTL为所述第一透镜的物侧面至所述光学成像系统的成像面在近光轴上的距离,sd11为所述第一透镜的物侧面的最大有效半径。由此，合理配置第一透镜的物侧面至光学成像系统的成像面于近光轴上的距离和第一透镜的物侧面的最大有效半口径的比值，有助于缩短镜头组(光学成像系统)总长，增大镜头组的视场角，实现广角特征。
在一些实施例中，4<f2345/at2345<12，其中，f2345为第二、三、四、五透镜的组合有效焦距，at2345为第二、三、四、五透镜的相邻镜片之间的空气间隔的总和。合理配置第二、第三、第四和第五透镜的组合焦距与第二、三、四和五透镜相邻两透镜之间的空气间隙总和的比值，可有效缩短所述光学成像系统的光学总长，实现光学成像系统小型化，另外有利于配合第一透镜和第六、七透镜校正像差，达到一个平衡的状态。
在一些实施例中，2<f67/f<5，其中，f67为所述第六透镜和所述第七透镜的组合有效焦距，f为所述光学成像系统的有效焦距。满足上述关系，合理配置第六和第七透镜的组合有效焦距与所述光学成像系统的有效焦距的比值关系，有利于校正光学成像系统的轴外像差，提高镜头组成像质量。
在一些实施例中，1<sag22/sag31<2，其中，sag22为所述第二透镜的像侧面和光轴的交点至所述第二透镜的像侧面的最大有效半径处的轴上距离，sag31为所述第三透镜的物侧面和光轴的交点至所述第三透镜的物侧面的最大有效半径处的轴上距离。这样，合理配置第二透镜的像侧面矢高和第三透镜的物侧面矢高的比值，有利于降低第二透镜的像侧面和第三透镜的物侧面的弯曲程度，降低加工难度；另外第二透镜像侧面和第三透镜的物侧面的矢高相互配合，有利于光线稳定平缓向下一个透镜过渡。
在一些实施例中，1.5<f2/f<4.5，其中，f2为所述第二透镜的有效焦距，f为所述光学成像系统的有效焦距。由此，合理设置第二透镜的有效焦距与所述光学成像系统的有效焦距的比值关系，有利于缩短镜头组总长，同时配合其他透镜校正镜头组像差，提高所述光学成像系统的像差校正能力。
根据本发明第二方面实施例的取像装置，包括所述的光学系统。取像装置可以是镜头模组，也可以是具有镜头模组的电子设备，如手机、电脑等。取像装置可以具有电子感光元件，电子感应元件设置于光学成像系统的成像面，通过光学成像系统和电子感光元件的集成设置，能够将光学成像系统所成的像通过电子感应元件收集传输给取像装置，从而实现取像装置的取像。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是本发明第一实施例光学成像系统的结构示意图；
图2A是本发明第一实施例光学成像系统的纵向球差曲线图(mm)；
图2B是本发明第一实施例光学成像系统的像散曲线图(mm)；
图2C是本发明第一实施例光学成像系统的畸变曲线图(％)；
图3是本发明第二实施例光学成像系统的结构示意图；
图4A是本发明第二实施例光学成像系统的纵向球差曲线图(mm)；
图4B是本发明第二实施例光学成像系统的像散曲线图(mm)；
图4C是本发明第二实施例光学成像系统的畸变曲线图(％)；
图5是本发明第三实施例光学成像系统的结构示意图；
图6A是本发明第三实施例光学成像系统的纵向球差曲线图(mm)；
图6B是本发明第三实施例光学成像系统的像散曲线图(mm)；
图6C是本发明第三实施例光学成像系统的畸变曲线图(％)；
图7是本发明第四实施例光学成像系统的结构示意图；
图8A是本发明第四实施例光学成像系统的纵向球差曲线图(mm)；
图8B是本发明第四实施例光学成像系统的像散曲线图(mm)；
图8C是本发明第四实施例光学成像系统的畸变曲线图(％)；
图9是本发明第五实施例光学成像系统的结构示意图；
图10A是本发明第五实施例光学成像系统的纵向球差曲线图(mm)；
图10B是本发明第五实施例光学成像系统的像散曲线图(mm)；
图10C是本发明第五实施例光学成像系统的畸变曲线图(％)；
图11是本发明第六实施例光学成像系统的结构示意图；
图12A是本发明第六实施例光学成像系统的纵向球差曲线图(mm)；
图12B是本发明第六实施例光学成像系统的像散曲线图(mm)；
图12C是本发明第六实施例光学成像系统的畸变曲线图(％)；
附图标记：
第一透镜L1；第一透镜的物侧面S1；第一透镜L1的像侧面S2；
第二透镜L2；第二透镜的物侧面S3；第二透镜的像侧面S4；
第三透镜L3；第三透镜的物侧面S5；第三透镜的像侧面S6；
第四透镜L4；第四透镜的物侧面S7；第四透镜的像侧面S8；
光阑110；
第五透镜L5；第五透镜的物侧面S10；第五透镜的像侧面S11；
第六透镜L6；第六透镜的物侧面S12；第六透镜的像侧面S13；
第七透镜L7；第七透镜的物侧面S14；第七透镜的像侧面S15；
红外截止滤光片120；红外截止滤光片的物侧面S16；红外截止滤光片的像侧面S17；
成像面S17；
光学系统100。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，参考附图描述的实施例是示例性的，下面详细描述本发明的实施例。
下面参考图1-图12C描述根据本发明实施例的光学成像系统。
根据本发明第一方面实施例的光学成像系统包括从物侧至像侧依序同轴设置的：第一透镜至第七透镜。
第一透镜具有负屈折力，且物侧面在近光轴处为凸面，像侧面在近光轴处为凹面。第二透镜具有负屈折力，且像侧面在近光轴处为凹面。第三透镜具有屈折力，且物侧面在近光轴处为凸面，像侧面在近光轴处为凹面。第四透镜具有屈折力，且像侧面在近光轴处为凹面。第五透镜具有正屈折力，且像侧面在近光轴处为凸面。第六透镜具有屈折力，且物侧面在近光轴处为凸面。第七透镜具有屈折力。
由此，第一透镜和第二透镜均具有负屈折力，以将自物侧摄入光学系统的光线进行发散，从而能够获得较大的光圈以及广角，将第五透镜设置成具有正屈折力，以使光线能够在成像前被聚焦，从而兼顾了成像的清晰程度；同时，第一至第四透镜的像侧面的采用凹面，采用凹凸方向一致的像侧面使光学成像系统的整体厚度更小，使光学成像系统更加小型化。可选地，tan(HFOV)>3.5，其中，HFOV为光学成像系统的最大视场角的一半。由此，满足上述数值条件，可提升所述光学成像系统的视场角范围，从而获得更加宽广的成像范围。
为了在维持镜头小型化的前提下，实现所述光学成像系统的大光圈特性。可以选用下列光圈数值范围：FNO＝<2.2，其中，FNO为光学成像系统的光圈数。这样，光圈较大时，光学成像系统单位时间内的光通量也大，所以即使在较暗环境下拍摄，也能达到清晰的成像效果。
在一些可选的实施例中，0.5<(sag11+sag12)/f1<1.2，其中，sag11为第一透镜的物侧面和光轴的交点至第一透镜的物侧面最大有效半径处的轴上距离；sag12为第一透镜的像侧面和光轴的交点至第一透镜的像侧面最大有效半径处的轴上距离。由此，合理配置第一透镜物侧和像侧面的矢高和与第一透镜焦距的比值，有利于有效曲折光线向第二透镜过渡，又可以避免第一透镜过于弯曲，从而降低加工难度，降低整个镜头组(光学成像系统)的组装敏感度。
作为优选实施方式，2<TTL/sd11<3.2，其中，TTL为第一透镜的物侧面至光学成像系统的成像面在近光轴上的距离,也可以称之为系统总长。sd11为第一透镜的物侧面的最大有效半径。由此，合理配置第一透镜的物侧面至光学成像系统的成像面于近光轴上的距离和第一透镜的物侧面的最大有效半口径的比值，有助于缩短镜头组(光学成像系统)总长，增大镜头组的视场角，实现广角特征。
在一些实施例中，4<f2345/at2345<12，其中，f2345为第二、三、四、五透镜的组合有效焦距，at2345为第二、三、四、五透镜的相邻镜片之间的空气间隔的总和。满足上述关系，合理配置第二、第三、第四和第五透镜的组合焦距与第二、三、四和五透镜相邻两透镜之间的空气间隙总和的比值，可有效缩短所述光学成像系统的光学总长，实现光学成像系统小型化，另外有利于配合第一透镜和第六、七透镜校正像差，达到一个平衡的状态。当f2345/at2345>12时,第二、三、四和五透镜的组合焦距提供的正屈折力不够，不利于校正像差。
有利地，2<f67/f<5，其中，f67为第六透镜和第七透镜的组合有效焦距，f为光学成像系统的有效焦距。满足上述关系，合理配置第六和第七透镜的组合有效焦距与所述光学成像系统的有效焦距的比值关系，有利于校正光学成像系统的轴外像差，提高镜头组成像质量。当f67/f<2时，第六和第七透镜提供了过多的正屈折力，不利于外视场光线向像面集中，也不利于像差校正。
在一些实施例中，1<sag22/sag31<2，其中，sag22为第二透镜的像侧面和光轴的交点至第二透镜的像侧面的最大有效半径处的轴上距离，sag31为第三透镜的物侧面和光轴的交点至第三透镜的物侧面的最大有效半径处的轴上距离。
这样，合理配置第二透镜的像侧面矢高和第三透镜的物侧面矢高的比值，有利于降低第二透镜的像侧面和第三透镜的物侧面的弯曲程度，降低加工难度；另外第二透镜像侧面和第三透镜的物侧面的矢高相互配合，有利于光线稳定平缓向下一个透镜过渡。
本申请人研究发现，对于本发明实施例的光学成像系统，当f2/f>4.5时，第二透镜提供的负屈折力不够，外视场光线易向内视场偏折，导致内视场鬼像形成的风险增加；当f2/f<1.5时，第二透镜提供的负屈折力过多，外视场光线发散过度，成像质量降低。为此，选择以下设置：1.5<f2/f<4.5，其中，f2为第二透镜的有效焦距，f为光学成像系统的有效焦距。由此，合理设置第二透镜的有效焦距与所述光学成像系统的有效焦距的比值关系，有利于缩短镜头组总长，同时配合其他透镜校正镜头组像差，提高所述光学成像系统的像差校正能力。
本发明光学成像系统将通过以下具体实施例配合所附附图予以详细说明。
第一实施例
第一实施例的光学成像系统包括由物侧至像侧依次分布的：第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4、光阑110、第五透镜L5、第六透镜L6、第七透镜L7、红外截止滤光片120以及成像面S18。第一实施例的光学系统的焦距f＝0.941mm，光圈FNO＝1.9°，视场角FOV＝153°，系统总长TTL＝7.448mm。
第一透镜L1具有负屈折力，且为塑胶材质。于光轴其物侧面S1近轴区域为凸面，其像侧面S2近轴区域为凹面；于圆周其物侧面S1近轴区域为凸面，其像侧面S2近轴区域为凹面；并且物侧面S1、像侧面S2均为非球面。
第二透镜L2具有负屈折力，且为塑胶材质。于光轴其物侧面S3近轴区域为凸面，其像侧面S4近轴区域为凹面；于圆周其物侧面S3近轴区域为凸面，其像侧面S4近轴区域为凹面；并且物侧面S3、像侧面S4均为非球面。
第三透镜L3具有正屈折力，且为塑胶材质。于光轴其物侧面S5近轴区域为凸面，其像侧面S6近轴区域为凹面；于圆周其物侧面S5近轴区域为凸面，其像侧面S6近轴区域为凹面；并且物侧面S5、像侧面S6均为非球面。
第四透镜L4具有负屈折力，且为塑胶材质。于光轴其物侧面S7近轴区域为凸面，其像侧面S8近轴区域为凹面；于圆周其物侧面S7近轴区域为凸面，其像侧面S8近轴区域为凹面；并且物侧面S7、像侧面S8均为非球面。
第五透镜L5具有正屈折力，且为塑胶材质，与光轴其物侧面S10近轴区域为凸面，其像侧面S11近轴区域为凸面；于圆周其物侧面S10近轴区域为凸面，其像侧面S11近轴区域为凹面；并且物侧面S10、像侧面S11均为非球面。
第六透镜L6具有正屈折力，且为塑胶材质。于光轴其物侧面S12近轴区域为凸面，其像侧面S13近轴区域为凸面；于圆周其物侧面S12近轴区域为凸面，其像侧面S13近轴区域为凹面；并且物侧面S12、像侧面S13均为非球面。
第七透镜L7具有负屈折力，且为塑胶材质。于光轴其物侧面S14近轴区域为凹面，其像侧面S15近轴区域为凸面；于圆周其物侧面S14近轴区域为凸面，其像侧面S15近轴区域为凸面；并且物侧面S14、像侧面S15均为非球面。
红外截止滤光片120为玻璃材质，其设置于第七透镜L7与成像面S18之间且不影响光学成像系统的焦距，红外截止滤光片的物侧面S16、像侧面S17均为球面。
下面请参阅图1至图2C，图2A示出了第一实施例的光学成像系统的纵向球差曲线，其表示不同孔径角的光线交光轴于不同点上，相对于理想象点有不同的偏差，纵坐标为归一化视场；图2B示出了第一实施例的光学成像系统的像散曲线，其表示子午像面弯曲和弧矢像面弯曲，纵坐标为像高，单位是mm；图2C示出了第一实施例的光学成像系统的畸变曲线，其表示不同视角情况下的畸变大小值,纵坐标为像高，单位是mm。其中，像散和畸变的参考波长是555nm，Y半径、焦距的单位是mm，焦距的参考波长是555nm，折射率和阿贝数的参考波长是587.56nm。
由此，可得知第一实施例的光学成像系统具有较好的成像品质。
第一实施例的光学成像系统的具体参数参见表1和表2：
表1
Figure BDA0002693916520000061
Figure BDA0002693916520000071
光学成像系统透镜的物侧面或像侧面可以为非球面，非球面的面型公式为：
Figure BDA0002693916520000072
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(于光轴处)的曲率，k为圆锥常数，Ai为非球面面型公式中与第i项高次项相对应的系数，参见表2，为第一实施例的光学系统的各个透镜的面型相关参数。
表2
Figure BDA0002693916520000073
Figure BDA0002693916520000081
第二实施例
第二实施例的光学成像系统包括由物侧至像侧依次分布的：第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4、光阑110、第五透镜L5、第六透镜L6、第七透镜L7、红外截止滤光片120以及成像面S18。光学系统的焦距f＝0.94128mm，光圈FNO＝1.9°，视场角FOV＝153.2°，系统总长TTL＝7.459mm。
第一透镜L1具有负屈折力，且为塑胶材质。于光轴其物侧面S1近轴区域为凸面，其像侧面S2近轴区域为凹面；于圆周其物侧面S1近轴区域为凸面，其像侧面S2近轴区域为凹面；并且物侧面S1、像侧面S2均为非球面。
第二透镜L2具有负屈折力，且为塑胶材质。于光轴其物侧面S3近轴区域为凸面，其像侧面S4近轴区域为凹面；于圆周其物侧面S3近轴区域为凸面，其像侧面S4近轴区域为凹面；并且物侧面S3、像侧面S4均为非球面。
第三透镜L3具有正屈折力，且为塑胶材质。于光轴其物侧面S5近轴区域为凸面，其像侧面S6近轴区域为凹面；于圆周其物侧面S5近轴区域为凸面，其像侧面S6近轴区域为凹面；并且物侧面S5、像侧面S6均为非球面。
第四透镜L4具有正屈折力，且为塑胶材质。于光轴其物侧面S7近轴区域为凸面，其像侧面S8近轴区域为凹面；于圆周其物侧面S7近轴区域为凸面，其像侧面S8近轴区域为凹面；并且物侧面S7、像侧面S8均为非球面。
第五透镜L5具有正屈折力，且为塑胶材质，与光轴其物侧面S10近轴区域为凸面，其像侧面S11近轴区域为凸面；于圆周其物侧面S10近轴区域为凸面，其像侧面S11近轴区域为凹面；并且物侧面S10、像侧面S11均为非球面。
第六透镜L6具有正屈折力，且为塑胶材质。于光轴其物侧面S12近轴区域为凸面，其像侧面S13近轴区域为凸面；于圆周其物侧面S12近轴区域为凸面，其像侧面S13近轴区域为凹面；并且物侧面S12、像侧面S13均为非球面。
第七透镜L7具有负屈折力，且为塑胶材质。于光轴其物侧面S14近轴区域为凹面，其像侧面S15近轴区域为凸面；于圆周其物侧面S14近轴区域为凸面，其像侧面S15近轴区域为凸面；并且物侧面S14、像侧面S15均为非球面。
红外截止滤光片120为玻璃材质，其设置于第七透镜L7与成像面S18之间且不影响光学成像系统的焦距，红外截止滤光片的物侧面S16、像侧面S17均为球面。
下面请参阅图4A-图4C，图4A示出了第二实施例的光学成像系统的球差曲线，其表示不同孔径角的光线交光轴于不同点上，相对于理想象点有不同的偏差，纵坐标为归一化视场；图4B示出了第一实施例的光学成像系统的像散曲线，其表示子午像面弯曲和弧矢像面弯曲，纵坐标为像高，单位是mm；图4C示出了第一实施例的光学成像系统的畸变曲线，其表示不同视角情况下的畸变大小值,纵坐标为像高，单位是mm。其中，像散和畸变的参考波长是555nm，Y半径、焦距的单位是mm，焦距的参考波长是555nm，折射率和阿贝数的参考波长是587.56nm。
由此可得知第二实施例的光学成像系统具有较好的成像品质。
第二实施例的光学成像系统的具体参数参见表3和表4：
表3
Figure BDA0002693916520000091
光学成像系统透镜的物侧面或像侧面可以为非球面，非球面的面型公式为：
Figure BDA0002693916520000101
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(于光轴处)的曲率，k为圆锥常数，Ai为非球面面型公式中与第i项高次项相对应的系数，参见表4，为第二实施例的光学系统的各个透镜的面型相关参数。
表4
Figure BDA0002693916520000102
第三实施例
第三实施例的光学成像系统包括由物侧至像侧依次分布的：第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4、光阑110、第五透镜L5、第六透镜L6、第七透镜L7、红外截止滤光片120以及成像面S18。光学系统的焦距f＝0.939mm，光圈FNO＝1.96°，视场角FOV＝152.4°，系统总长TTL＝7.368mm。
第一透镜L1具有负屈折力，且为塑胶材质。于光轴其物侧面S1近轴区域为凸面，其像侧面S2近轴区域为凹面；于圆周其物侧面S1近轴区域为凸面，其像侧面S2近轴区域为凹面；并且物侧面S1、像侧面S2均为非球面。
第二透镜L2具有负屈折力，且为塑胶材质。于光轴其物侧面S3近轴区域为凸面，其像侧面S4近轴区域为凹面；于圆周其物侧面S3近轴区域为凸面，其像侧面S4近轴区域为凸面；并且物侧面S3、像侧面S4均为非球面。
第三透镜L3具有负屈折力，且为塑胶材质。于光轴其物侧面S5近轴区域为凸面，其像侧面S6近轴区域为凹面；于圆周其物侧面S5近轴区域为凹面，其像侧面S6近轴区域为凹面；并且物侧面S5、像侧面S6均为非球面。
第四透镜L4具有正屈折力，且为塑胶材质。于光轴其物侧面S7近轴区域为凸面，其像侧面S8近轴区域为凹面；于圆周其物侧面S7近轴区域为凸面，其像侧面S8近轴区域为凹面；并且物侧面S7、像侧面S8均为非球面。
第五透镜L5具有正屈折力，且为塑胶材质，与光轴其物侧面S10近轴区域为凹面，其像侧面S11近轴区域为凸面；于圆周其物侧面S10近轴区域为凸面，其像侧面S11近轴区域为凸面；并且物侧面S10、像侧面S11均为非球面。
第六透镜L6具有正屈折力，且为塑胶材质。于光轴其物侧面S12近轴区域为凸面，其像侧面S13近轴区域为凸面；于圆周其物侧面S12近轴区域为凹面，其像侧面S13近轴区域为凸面；并且物侧面S12、像侧面S13均为非球面。
第七透镜L7具有负屈折力，且为塑胶材质。于光轴其物侧面S14近轴区域为凹面，其像侧面S15近轴区域为凸面；于圆周其物侧面S14近轴区域为凹面，其像侧面S15近轴区域为凸面；并且物侧面S14、像侧面S15均为非球面。
红外截止滤光片120为玻璃材质，其设置于第七透镜L7与成像面S18之间且不影响光学成像系统的焦距，红外截止滤光片的物侧面S16、像侧面S17均为球面。
下面请参阅图5至图6C，图6A示出了第三实施例的光学成像系统的球差曲线，其表示不同孔径角的光线交光轴于不同点上，相对于理想象点有不同的偏差，纵坐标为归一化视场；图6B示出了第一实施例的光学成像系统的像散曲线，其表示子午像面弯曲和弧矢像面弯曲，纵坐标为像高，单位是mm；图6C示出了第一实施例的光学成像系统的畸变曲线，其表示不同视角情况下的畸变大小值,纵坐标为像高，单位是mm。其中，像散和畸变的参考波长是555nm，Y半径、焦距的单位是mm，焦距的参考波长是555nm，折射率和阿贝数的参考波长是587.56nm。
由此可得知第三实施例的光学成像系统具有较好的成像品质。
第三实施例的光学成像系统的具体参数参见表5和表6：
表5
Figure BDA0002693916520000121
光学成像系统透镜的物侧面或像侧面可以为非球面，非球面的面型公式为：
Figure BDA0002693916520000122
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(于光轴处)的曲率，k为圆锥常数，Ai为非球面面型公式中与第i项高次项相对应的系数，参见表6，为第三实施例的光学系统的各个透镜的面型相关参数。
表6
Figure BDA0002693916520000123
Figure BDA0002693916520000131
第四实施例
第四实施例的光学成像系统包括由物侧至像侧依次分布的：第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4、光阑110、第五透镜L5、第六透镜L6、第七透镜L7、红外截止滤光片120以及成像面S18。光学系统的焦距f＝0.995mm，光圈FNO＝2°，视场角FOV＝151.2°，系统总长TTL＝7.483mm。
第一透镜L1具有负屈折力，且为塑胶材质。于光轴其物侧面S1近轴区域为凸面，其像侧面S2近轴区域为凹面；于圆周其物侧面S1近轴区域为凸面，其像侧面S2近轴区域为凹面；并且物侧面S1、像侧面S2均为非球面。
第二透镜L2具有负屈折力，且为塑胶材质。于光轴其物侧面S3近轴区域为凹面，其像侧面S4近轴区域为凹面；于圆周其物侧面S3近轴区域为凸面，其像侧面S4近轴区域为凸面；并且物侧面S3、像侧面S4均为非球面。
第三透镜L3具有正屈折力，且为塑胶材质。于光轴其物侧面S5近轴区域为凸面，其像侧面S6近轴区域为凹面；于圆周其物侧面S5近轴区域为凹面，其像侧面S6近轴区域为凹面；并且物侧面S5、像侧面S6均为非球面。
第四透镜L4具有负屈折力，且为塑胶材质。于光轴其物侧面S7近轴区域为凸面，其像侧面S8近轴区域为凹面；于圆周其物侧面S7近轴区域为凹面，其像侧面S8近轴区域为凹面；并且物侧面S7、像侧面S8均为非球面。
第五透镜L5具有正屈折力，且为塑胶材质，与光轴其物侧面S10近轴区域为凸面，其像侧面S11近轴区域为凸面；于圆周其物侧面S10近轴区域为凸面，其像侧面S11近轴区域为凸面；并且物侧面S10、像侧面S11均为非球面。
第六透镜L6具有正屈折力，且为塑胶材质。于光轴其物侧面S12近轴区域为凸面，其像侧面S13近轴区域为凸面；于圆周其物侧面S12近轴区域为凹面，其像侧面S13近轴区域为凸面；并且物侧面S12、像侧面S13均为非球面。
第七透镜L7具有正屈折力，且为塑胶材质。于光轴其物侧面S14近轴区域为凹面，其像侧面S15近轴区域为凸面；于圆周其物侧面S14近轴区域为凸面，其像侧面S15近轴区域为凹面；并且物侧面S14、像侧面S15均为非球面。
红外截止滤光片120为玻璃材质，其设置于第七透镜L7与成像面S18之间且不影响光学成像系统的焦距，红外截止滤光片的物侧面S16、像侧面S17均为球面。
下面请参阅图7至图8C，图8A示出了第四实施例的光学成像系统的球差曲线，其表示不同孔径角的光线交光轴于不同点上，相对于理想象点有不同的偏差，纵坐标为归一化视场；图8B示出了第一实施例的光学成像系统的像散曲线，其表示子午像面弯曲和弧矢像面弯曲，纵坐标为像高，单位是mm；图8C示出了第一实施例的光学成像系统的畸变曲线，其表示不同视角情况下的畸变大小值,纵坐标为像高，单位是mm。其中，像散和畸变的参考波长是555nm，Y半径、焦距的单位是mm，焦距的参考波长是555nm，折射率和阿贝数的参考波长是587.56nm。
由此可得知第四实施例的光学成像系统具有较好的成像品质。
第四实施例的光学成像系统的具体参数参见表7和表8：
表7
Figure BDA0002693916520000141
Figure BDA0002693916520000151
光学成像系统透镜的物侧面或像侧面可以为非球面，非球面的面型公式为：
Figure BDA0002693916520000152
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(于光轴处)的曲率，k为圆锥常数，Ai为非球面面型公式中与第i项高次项相对应的系数，参见表8，为第四实施例的光学系统的各个透镜的面型相关参数。
表8
Figure BDA0002693916520000153
Figure BDA0002693916520000161
第五实施例
第五实施例的光学成像系统包括由物侧至像侧依次分布的：第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4、光阑110、第五透镜L5、第六透镜L6、第七透镜L7、红外截止滤光片120以及成像面S18。光学系统的焦距f＝0.986mm，光圈FNO＝1.85°，视场角FOV＝151.6°，系统总长TTL＝7.6mm。
第一透镜L1具有负屈折力，且为塑胶材质。于光轴其物侧面S1近轴区域为凸面，其像侧面S2近轴区域为凹面；于圆周其物侧面S1近轴区域为凸面，其像侧面S2近轴区域为凹面；并且物侧面S1、像侧面S2均为非球面。
第二透镜L2具有负屈折力，且为塑胶材质。于光轴其物侧面S3近轴区域为凸面，其像侧面S4近轴区域为凹面；于圆周其物侧面S3近轴区域为凸面，其像侧面S4近轴区域为凹面；并且物侧面S3、像侧面S4均为非球面。
第三透镜L3具有正屈折力，且为塑胶材质。于光轴其物侧面S5近轴区域为凸面，其像侧面S6近轴区域为凹面；于圆周其物侧面S5近轴区域为凹面，其像侧面S6近轴区域为凹面；并且物侧面S5、像侧面S6均为非球面。
第四透镜L4具有负屈折力，且为塑胶材质。于光轴其物侧面S7近轴区域为凸面，其像侧面S8近轴区域为凹面；于圆周其物侧面S7近轴区域为凸面，其像侧面S8近轴区域为凹面；并且物侧面S7、像侧面S8均为非球面。
第五透镜L5具有正屈折力，且为塑胶材质，与光轴其物侧面S10近轴区域为凸面，其像侧面S11近轴区域为凸面；于圆周其物侧面S10近轴区域为凸面，其像侧面S11近轴区域为凸面；并且物侧面S10、像侧面S11均为非球面。
第六透镜L6具有正屈折力，且为塑胶材质。于光轴其物侧面S12近轴区域为凸面，其像侧面S13近轴区域为凹面；于圆周其物侧面S12近轴区域为凸面，其像侧面S13近轴区域为凸面；并且物侧面S12、像侧面S13均为非球面。
第七透镜L7具有正屈折力，且为塑胶材质。于光轴其物侧面S14近轴区域为凸面，其像侧面S15近轴区域为凸面；于圆周其物侧面S14近轴区域为凹面，其像侧面S15近轴区域为凸面；并且物侧面S14、像侧面S15均为非球面。
红外截止滤光片120为玻璃材质，其设置于第七透镜L7与成像面S18之间且不影响光学成像系统的焦距，红外截止滤光片的物侧面S16、像侧面S17均为球面。
下面请参阅图9至图10C，图10A示出了第五实施例的光学成像系统的球差曲线，其表示不同孔径角的光线交光轴于不同点上，相对于理想象点有不同的偏差，纵坐标为归一化视场；图10B示出了第一实施例的光学成像系统的像散曲线，其表示子午像面弯曲和弧矢像面弯曲，纵坐标为像高，单位是mm；图10C示出了第一实施例的光学成像系统的畸变曲线，其表示不同视角情况下的畸变大小值,纵坐标为像高，单位是mm。其中，像散和畸变的参考波长是555nm，Y半径、焦距的单位是mm，焦距的参考波长是555nm，折射率和阿贝数的参考波长是587.56nm。
由此可得知第五实施例的光学成像系统具有较好的成像品质。
第五实施例的光学成像系统的具体参数参见表9和表10：
表9
Figure BDA0002693916520000171
光学成像系统透镜的物侧面或像侧面可以为非球面，非球面的面型公式为：
Figure BDA0002693916520000172
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(于光轴处)的曲率，k为圆锥常数，Ai为非球面面型公式中与第i项高次项相对应的系数，参见表10，为第五实施例的光学系统的各个透镜的面型相关参数。
表10
Figure BDA0002693916520000173
Figure BDA0002693916520000181
第六实施例
第六实施例的光学成像系统包括由物侧至像侧依次分布的：第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4、光阑110、第五透镜L5、第六透镜L6、第七透镜L7、红外截止滤光片120以及成像面S18。光学系统的焦距f＝1.032mm，光圈FNO＝1.85°，视场角FOV＝149.6°，系统总长TTL＝7.6mm。
第一透镜L1具有负屈折力，且为塑胶材质。于光轴其物侧面S1近轴区域为凸面，其像侧面S2近轴区域为凹面；于圆周其物侧面S1近轴区域为凸面，其像侧面S2近轴区域为凹面；并且物侧面S1、像侧面S2均为非球面。
第二透镜L2具有负屈折力，且为塑胶材质。于光轴其物侧面S3近轴区域为凸面，其像侧面S4近轴区域为凹面；于圆周其物侧面S3近轴区域为凸面，其像侧面S4近轴区域为凸面；并且物侧面S3、像侧面S4均为非球面。
第三透镜L3具有正屈折力，且为塑胶材质。于光轴其物侧面S5近轴区域为凸面，其像侧面S6近轴区域为凹面；于圆周其物侧面S5近轴区域为凹面，其像侧面S6近轴区域为凹面；并且物侧面S5、像侧面S6均为非球面。
第四透镜L4具有负屈折力，且为塑胶材质。于光轴其物侧面S7近轴区域为凹面，其像侧面S8近轴区域为凹面；于圆周其物侧面S7近轴区域为凸面，其像侧面S8近轴区域为凹面；并且物侧面S7、像侧面S8均为非球面。
第五透镜L5具有正屈折力，且为塑胶材质，与光轴其物侧面S10近轴区域为凸面，其像侧面S11近轴区域为凸面；于圆周其物侧面S10近轴区域为凸面，其像侧面S11近轴区域为凹面；并且物侧面S10、像侧面S11均为非球面。
第六透镜L6具有负屈折力，且为塑胶材质。于光轴其物侧面S12近轴区域为凸面，其像侧面S13近轴区域为凹面；于圆周其物侧面S12近轴区域为凹面，其像侧面S13近轴区域为凸面；并且物侧面S12、像侧面S13均为非球面。
第七透镜L7具有正屈折力，且为塑胶材质。于光轴其物侧面S14近轴区域为凸面，其像侧面S15近轴区域为凹面；于圆周其物侧面S14近轴区域为凹面，其像侧面S15近轴区域为凸面；并且物侧面S14、像侧面S15均为非球面。
红外截止滤光片120为玻璃材质，其设置于第七透镜L7与成像面S18之间且不影响光学成像系统的焦距，红外截止滤光片的物侧面S16、像侧面S17均为球面。
下面请参阅图11和图12C，图12A示出了第六实施例的光学成像系统的球差曲线，其表示不同孔径角的光线交光轴于不同点上，相对于理想象点有不同的偏差，纵坐标为归一化视场；图12B示出了第一实施例的光学成像系统的像散曲线，其表示子午像面弯曲和弧矢像面弯曲，纵坐标为像高，单位是mm；图12C示出了第一实施例的光学成像系统的畸变曲线，其表示不同视角情况下的畸变大小值,纵坐标为像高，单位是mm。其中，像散和畸变的参考波长是555nm，Y半径、焦距的单位是mm，焦距的参考波长是555nm，折射率和阿贝数的参考波长是587.56nm。
由此可得知第六实施例的光学成像系统具有较好的成像品质。
第六实施例的光学成像系统的具体参数参见表11和表12：
表11
Figure BDA0002693916520000191
Figure BDA0002693916520000201
光学成像系统透镜的物侧面或像侧面可以为非球面，非球面的面型公式为：
Figure BDA0002693916520000202
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(于光轴处)的曲率，k为圆锥常数，Ai为非球面面型公式中与第i项高次项相对应的系数，参见表12，为第六实施例的光学系统的各个透镜的面型相关参数。
表12
Figure BDA0002693916520000203
Figure BDA0002693916520000211
表13为第一实施例至第六实施例的光学系统的tan(HFOV)、FNO、sag11+sag12)/f1、TTL/sd11、f2345/at2345、f67/f、sag22/sag31、f2/f的值。
表13
tan(HFOV) FNO (sag11+sag12)/f1 TTL/sd11
第一实施例 4.15 1.90 0.96 2.38
第二实施例 4.18 1.90 0.93 2.35
第三实施例 4.06 1.96 1.00 2.24
第四实施例 3.88 2.00 0.53 3.03
第五实施例 3.94 1.85 0.80 2.61
第六实施例 3.67 1.85 0.70 2.71
f2345/at2345 f67/f sag22/sag31 f2/f
第一实施例 6.53 3.32 1.39 2.40
第二实施例 8.54 2.85 1.63 2.28
第三实施例 11.26 2.29 1.97 4.47
第四实施例 9.48 2.94 1.23 1.77
第五实施例 4.85 4.49 1.70 2.08
第六实施例 4.94 4.46 1.67 1.94
由表13可见，各实施例均能满足：tan(HFOV)>3.5，FNO＝<2.2，0.5<(sag11+sag12)/f1<1.2，2<TTL/sd11<3.2，4<f2345/at2345<12，2<f67/f<5，1<sag22/sag31<2，1.5<f2/f<4.5。
根据本发明第二方面实施例的取像装置，包括上述实施例的光学系统。取像装置可以是镜头模组，也可以是具有镜头模组的电子设备，如手机、电脑等。取像装置可以具有电子感光元件，电子感应元件设置于光学成像系统的成像面，通过光学成像系统和电子感光元件的集成设置，能够将光学成像系统所成的像通过电子感应元件收集传输给取像装置，从而实现取像装置的取像。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种光学成像系统，其特征在于，包括从物侧至像侧依序同轴设置的：
第一透镜，具有负屈折力，且物侧面在近光轴处为凸面，像侧面在近光轴处为凹面；
第二透镜，具有负屈折力，且像侧面在近光轴处为凹面；
第三透镜，具有屈折力，且物侧面在近光轴处为凸面，像侧面在近光轴处为凹面；
第四透镜，具有屈折力，且像侧面在近光轴处为凹面；
第五透镜，具有正屈折力，且像侧面在近光轴处为凸面；
第六透镜，具有屈折力，且物侧面在近光轴处为凸面；
第七透镜，具有屈折力。
2.根据权利要求1所述的光学成像系统，其特征在于，tan(HFOV)>3.5；
其中，HFOV为所述光学成像系统的最大视场角的一半。
3.根据权利要求1所述的光学成像系统，其特征在于，FNO＝<2.2；
其中，FNO为所述光学成像系统的光圈数。
4.根据权利要求1所述的光学成像系统，其特征在于，0.5<(sag11+sag12)/f1<1.2；
其中，sag11为所述第一透镜的物侧面和光轴的交点至所述第一透镜的物侧面最大有效半径处的轴上距离；
sag12为所述第一透镜的像侧面和光轴的交点至所述第一透镜的像侧面最大有效半径处的轴上距离。
5.根据权利要求1所述的光学成像系统，其特征在于，2<TTL/sd11<3.2；
其中，TTL为所述第一透镜的物侧面至所述光学成像系统的成像面在近光轴上的距离；
sd11为所述第一透镜的物侧面的最大有效半径。
6.根据权利要求1所述的光学成像系统，其特征在于，4<f2345/at2345<12；
其中，f2345为第二、三、四、五透镜的组合有效焦距；
at2345为第二、三、四、五透镜的相邻镜片之间的空气间隔的总和。
7.根据权利要求1所述的光学成像系统，其特征在于，2<f67/f<5；
其中，f67为所述第六透镜和所述第七透镜的组合有效焦距；
f为所述光学成像系统的有效焦距。
8.根据权利要求1所述的光学成像系统，其特征在于，1<sag22/sag31<2；
其中，sag22为所述第二透镜的像侧面和光轴的交点至所述第二透镜的像侧面的最大有效半径处的轴上距离；
sag31为所述第三透镜的物侧面和光轴的交点至所述第三透镜的物侧面的最大有效半径处的轴上距离。
9.根据权利要求1所述的光学成像系统，其特征在于，1.5<f2/f<4.5；
其中，f2为所述第二透镜的有效焦距，f为所述光学成像系统的有效焦距。
10.一种取像装置，其特征在于，包括如权利要求1-9中任一项所述的光学系统。
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