CN112925085A - 光学系统、取像模组及电子设备 - Google Patents

光学系统、取像模组及电子设备 Download PDF

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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，物侧面于近轴处为凸面，像侧面于近轴处为凸面；具有负屈折力的第二透镜，像侧面为凹面；具有屈折力的第三透镜，物侧面为凸面；具有屈折力的第四透镜；具有屈折力的第五透镜，物侧面及像侧面均为非球面；具有正屈折力的第六透镜，物侧面及像侧面均为非球面，且至少一者存在反曲点；具有负屈折力的第七透镜，像侧面于近轴处为凹面，物侧面及像侧面均为非球面，且至少一者存在反曲点；还包括孔径光阑，孔径光阑的孔径大小可调，光学系统满足以下条件式：1.64≤|FNOMin‑FNOMax|≤9999。上述光学系统，适用于多种使用场景，适应性好。

Description

光学系统、取像模组及电子设备
技术领域
本发明涉及摄像领域，特别是涉及一种光学系统、取像模组及电子设备。
背景技术
随着摄像领域的迅速发展，摄像技术得到越来越广泛的运用。因此，在实际使用中，光学系统面临着多种不同场景下的拍摄环境，使得市场对光学系统的要求也越来越高，要求光学系统具备良好的适用性，以便在多种不同场景下拍摄均具备良好的成像质量。然而，目前的光学系统适应性差，难以满足不同场景的拍摄要求。
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，以提升光学系统对不同拍摄场景的适应性。
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轴处为凸面，像侧面于近轴处为凸面；
具有负屈折力的第二透镜，所述第二透镜的像侧面为凹面；
具有屈折力的第三透镜，所述第三透镜的物侧面为凸面；
具有屈折力的第四透镜；
具有屈折力的第五透镜；
具有正屈折力的第六透镜；
具有负屈折力的第七透镜，所述第七透镜的像侧面于近轴处为凹面；
所述光学系统还包括孔径光阑，所述孔径光阑设置于所述第一透镜的物侧或设置于所述第一透镜至所述第七透镜之间，所述孔径光阑的孔径大小可调，且所述光学系统满足以下条件式：
1.64≤|FNOMin-FNOMax|≤9999；
其中，FNOMin为所述光学系统的最小光圈数，FNOMax为所述光学系统的最大光圈数。
上述光学系统，第一透镜具有正屈折力，有助于缩短光学系统的系统总长，第一透镜的物侧面及像侧面于近轴处均为凸面，有助于提升第一透镜的正屈折力，以进一步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。
满足上述条件式时，光学系统的光圈数可变，能够获得不同的景深效果，增添拍摄的可玩性。同时，在匹配同等的感光元件时，也能够为光学系统增加一种物理级的光线可调手段，以配合快门速度、感光度(ISO)等曝光参数，实现更细腻的精准控光，以达到理想的拍摄效果，提升拍摄的灵活性。再者，还能够提升光学系统可支持的光圈数变化范围，较大的光圈可调范围，从而提升控光精度，进而适用于多种使用场景，带来更好的成像效果；另外，还有利于光学系统大光圈特性的实现，从而有利于提升光学系统的光圈的可变范围，以获得不同的景深效果，增添拍摄的可玩性，同时，在匹配同等的感光元件时，也能够为光学系统增加一种物理级的光线可调手段，以配合快门速度、感光度(ISO)等曝光参数，实现更细腻的精准控光，以达到理想的拍摄效果，提升拍摄的灵活性。
在其中一个实施例中，所述光学系统满足以下条件式：
4.3mm≤f/FNOMin≤7.0mm；
其中，f为所述光学系统的有效焦距，FNOMin为所述光学系统的最小光圈数。f/FNOMin的计算结果为光学系统的入瞳直径，满足上述条件式，能够保证光学系统有足够的进光量，避免成像面周边出现暗角，同时，满足上述条件式的下限，充足的入射光线能够提升光学系统在弱光环境下的拍摄效果。
在其中一个实施例中，所述光学系统满足以下条件式：
1.7≤f/IMGH≤2.4；
其中，f为所述光学系统的有效焦距，IMGH为所述光学系统的最大视场角所对应的像高的一半。满足以上条件式时，有利于光学系统匹配大尺寸的感光元件，充分发挥大光圈的扩大进光量、提升衍射极限的效果；另外，配合各透镜合理的屈折力配置，有利于提升光学系统在全视场上的成像质量。
在其中一个实施例中，所述光学系统满足以下条件式：
2.0％/mm≤RI/|R52|≤14.0％/mm；
其中，RI为物距无穷远时，所述光学系统的半像高视场的相对照度，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，有利于提升光学系统边缘视场的相对照度，从而有利于提升拍摄画面整体的观感。同时，也能够对第五透镜的像侧面的面型进行合理配置，以使光线在第五透镜处有合理的偏折角，避免光线于第五透镜处的偏转角过大而导致光学系统的敏感性增加，同时有利于提升光学系统的相对照度。
在其中一个实施例中，所述光学系统满足以下条件式：
240.0≤|f4|/CT45+|f5|/CT56≤7800.0；
其中，f4为所述第四透镜的有效焦距，CT45为所述第四透镜的像侧面至所述第五透镜的物侧面于光轴上的距离，f5为所述第五透镜的有效焦距，CT56为所述第五透镜的像侧面至所述第六透镜的物侧面于光轴上的距离。满足上述条件式，能够对第四透镜及第五透镜的屈折力范围进行合理配置，配合第六透镜，有利于光学系统大光圈效果的实现，增强了光学系统的实用性。同时，也能够对第四透镜、第五透镜以及第六透镜于光学系统中的相对位置进行合理配置，有利于减小第六透镜像侧面出射光线的出射角，进而有利于减小光学系统成像面上的主光线入射角度，以更好地匹配不同的感光元件，同时，第四透镜、第五透镜及第六透镜的初级像差可形成互补关系，有利于校正光学系统像差。另外，对第四透镜及第五透镜的有效焦距以及第四透镜、第五透镜及第六透镜于光学系统中的位置进行合理配置，有利于光学系统高像素与高像质效果的实现。
在其中一个实施例中，所述孔径光阑设置于所述第一透镜及所述第二透镜之间，且所述光学系统满足以下条件式：
f123＞0mm；
5.0≤f123/ET12≤47.0；
其中，f123为所述第一透镜、所述第二透镜及所述第三透镜的组合焦距，ET12为所述第一透镜的像侧面的最大有效口径位置至所述第二透镜的物侧面的最大有效口径位置于光轴方向上的距离。满足上述条件式，第一透镜、第二透镜及第三透镜整体为光学系统提供正屈折力，能够有效收缩进入光学系统的光线，以降低到达第三透镜的光线的口径，从而有利于光线于第三透镜像侧各透镜的偏折，同时有利于更好地匹配感光元件的主光线角度，以降低光学系统的控光难度。另外，也使得所述第一透镜及所述第二透镜之间能够预留足够的间隙，有利于光学系统可变光圈的结构排布及光圈放置。再者，还有利于降低光学系统大光圈的优化难度，满足可变光圈的结构需求。
在其中一个实施例中，所述光学系统满足以下条件式：
CT67/f6≤0.31；
其中，CT67为所述第六透镜的像侧面至所述第七透镜的物侧面于光轴上的距离，f6为所述第六透镜的有效焦距。满足上述条件式，能够对第六透镜与第七透镜于光轴上的空气间隔以及第六透镜的有效焦距进行合理配置，使第六透镜能够配合第五透镜及第七透镜实现边缘视场光线的合理过渡，避免光线于第六透镜过度偏折而导致杂光、鬼像和敏感度的增加。同时，也使得第六透镜的面型得到合理配置，降低第六透镜产生的像差，从而配合第七透镜，能够有效降低光学系统的畸变，提升光学系统的成像质量。另外，还使得第六透镜的面型合理，有利于降低第六透镜的成型组装难度。
在其中一个实施例中，所述光学系统满足以下条件式：
6.0°/mm≤AOI/BF≤40.0°/mm；
其中，AOI为所述光学系统的最大视场的主光线于成像面上的入射角，即感光元件的匹配角CRA，一般微型感光元件具有独有的CRA匹配关系，且光学系统的CRA需保持在匹配CRA的±3°内，BF为所述第七透镜的像侧面至所述光学系统的成像面于光轴方向上的最短距离，即所述光学系统的后焦距。满足上述条件式，能够对AOI及光学系统的后焦距进行合理配置，以提升CRA范围，有利于光学系统匹配多种不同的感光元件，提升光学系统对感光元件的匹配性。同时，也使得光学系统的后焦距足够长，有利于满足多种应用场景的实际需求，提升光学系统多场景应用的灵活性。另外，还有利于抑制CRA值，以提升感光元件的感光性能，防止边缘视场出现暗角的情况。
在其中一个实施例中，所述光学系统满足以下条件式：
|R62|/|f7|≤40.0；
其中，R62为所述第六透镜的像侧面于光轴处的曲率半径，f7为所述第七透镜的有效焦距。第七透镜存在反曲点，使得垂直于光轴方向上的屈折力配置均匀，有利于修正第七透镜物侧各透镜产生的畸变和像差。满足上述关系式，第六透镜的像侧面的曲率半径及第七透镜的有效焦距能够得到合理配置，以避免第七透镜的面型过度弯曲，有利于第七透镜的成型制造。同时有利于经第六透镜的光线以合适的角度入射第七透镜，避免第七透镜对光线过度引导而导致第七透镜的面型过度弯曲，从而提升第六透镜及第七透镜的面型平滑性，进而降低第六透镜及第七透镜的公差敏感度。
在其中一个实施例中，所述光学系统满足以下条件式：
8.0≤(R22+|R32|+|R42|)/D24≤23.0；
其中，R22为所述第二透镜的像侧面于光轴处的曲率半径，R32为所述第三透镜的像侧面于光轴处的曲率半径，R42为所述第四透镜的像侧面于光轴处的曲率半径，D24为所述第二透镜的物侧面至所述第四透镜的像侧面于光轴上的距离。满足上述条件式，第二透镜、第三透镜及第四透镜的面型能够相互配合，从而充分压缩第二透镜、第三透镜及第四透镜整体的占用空间，提升光学系统的结构紧凑型，进而有利于降低光学系统的系统总长。另外，也有利于第二透镜、第三透镜及第四透镜的面型相互配合，以减少第二透镜、第三透镜及第四透镜之间或内部的杂散光反射，从而降低鬼像、杂光的产生，进而有利于提升光学系统的成像质量。
在一些实施例中，所述光学系统满足以下条件式：
ET1≥0.005mm；
ET2≥0.005mm；
ET12≥0.04mm；
其中，ET1为所述第一透镜的像侧面的最大有效口径处至所述孔径光阑的最大有效口径处于光轴方向上的距离，ET2为所述孔径光阑的最大有效口径处至所述第二透镜的物侧面的最大有效口径处于光轴方向上的距离，ET12为所述第一透镜的像侧面的最大有效口径处至所述第二透镜的物侧面的最大有效口径处于光轴方向上的距离。上述条件时限定处光学系统的可排结构，满足上述条件式，能够确定光学系统可排结构下的最大光圈数，即FNOMax；同时，孔径光阑的前一透镜与后一透镜之间有足够宽距离，能够为孔径光阑可变结构的设计与实现提供充足空间。
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，能够获得不同的景深效果，增添拍摄的可玩性。同时有利于实现更细腻的精准控光，以达到理想的拍摄效果，提升拍摄的灵活性。另外，可变光圈可使用如电致变色片、旋转式叶片等结构实现二级或多级的光圈可调效果，有利于提升光学系统的实用性。再者，光学系统可支持的光圈数变化范围大，控光精度越高，可适用于多种使用场景，带来更好的成像效果。
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，能够获得不同的景深效果，增添拍摄的可玩性。同时有利于实现更细腻的精准控光，以达到理想的拍摄效果，提升拍摄的灵活性。另外，可变光圈可使用如电致变色片、旋转式叶片等结构实现二级或多级的光圈可调效果，有利于提升光学系统的实用性。再者，光学系统可支持的光圈数变化范围大，控光精度越高，可适用于多种使用场景，带来更好的成像效果。
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一种小光圈状态下的结构示意图；
图3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4为本申请第二实施例中的光学系统的结构示意图；
图5为本申请第二实施例中的光学系统一种小光圈状态下的结构示意图；
图6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7为本申请第三实施例中的光学系统的结构示意图；
图8为本申请第三实施例中的光学系统一种小光圈状态下的结构示意图；
图9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10为本申请第四实施例中的光学系统的结构示意图；
图11为本申请第四实施例中的光学系统一种小光圈状态下的结构示意图；
图12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13为本申请第五实施例中的光学系统的结构示意图；
图14为本申请第五实施例中的光学系统一种小光圈状态下的结构示意图；
图15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16为本申请第六实施例中的光学系统的结构示意图；
图17为本申请第六实施例中的光学系统一种小光圈状态下的结构示意图；
图18为本申请第六实施例中的光学系统的纵向球差图、像散图及畸变图；
图19为本申请一实施例中的取像模组的示意图；
图20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、第六透镜L6以及第七透镜L7。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，第七透镜L7包括物侧面S13及像侧面S14。
其中，第一透镜L1具有正屈折力，有助于缩短光学系统100的系统总长。第一透镜L1的物侧面S1于近轴处为凸面，像侧面S2于近轴处为凸面，有助于提升第一透镜L1的正屈折力，以进一步缩短光学系统100的系统总长，从而有利于光学系统100的小型化设计。第二透镜L2具有负屈折力，第二透镜L2的像侧面S4为凹面。第三透镜L3具有屈折力，第三透镜L3的物侧面S5为凸面。第四透镜L4具有屈折力，第五透镜L5具有屈折力。第六透镜L6具有正屈折力，第七透镜L7具有负屈折力，第七透镜L7的像侧面S14于近轴处为凹面。
在一些实施例中，第五透镜L5、第六透镜L6以及第七透镜L7的物侧面及像侧面均为非球面，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。第六透镜L6的物侧面S11及像侧面S12中至少一者存在反曲点，第七透镜L7的物侧面S13及像侧面S14中至少一者存在反曲点，能够修正边缘视场的像差，进一步提升光学系统100的成像质量。
另外，在一些实施例中，光学系统100设置有孔径光阑STO，孔径光阑STO可设置于第一透镜L1的物侧或设置于第一透镜L1及第七透镜L7之间，例如，孔径光阑STO设置于第一透镜L1与第二透镜L2之间。孔径光阑STO的孔径大小可调，以使光学系统100实现光圈可变的效果。具体地，孔径光阑STO可采用电致变色片、旋转式叶片等结构实现二级或多级的光圈可调效果。例如，在强光环境下，可调节孔径光阑STO，使光学系统100具备小光圈，在弱光环境下，可调节孔径光阑STO，使光学系统100具备大光圈，通过光学系统100光圈可变，使得光学系统100在强光环境及弱光环境下均具有良好的成像质量，提升光学系统100的适用性。
在一些实施例中，光学系统100还包括设置于第七透镜L7像侧的红外滤光片L8，红外滤光片L8包括物侧面S15及像侧面S16。进一步地，光学系统100还包括位于第七透镜L7像侧的像面S17，像面S17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、第六透镜L6以及第七透镜L7调节后能够成像于像面S17。值得注意的是，红外滤光片L8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S17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，除第五透镜L5、第六透镜L6以及第七透镜L7外，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、第六透镜L6或第七透镜L7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：1.64≤|FNOMin-FNOMax|≤9999；其中，FNOMin为光学系统100的最小光圈数，FNOMax为光学系统100可排结构下的最大光圈数。可排结构是指，光学系统100在以下条件范围内的结构：孔径光阑STO的物侧及像侧的相邻透镜在孔径光阑STO的最大有效口径处于光轴110方向上的距离大于或等于0.04mm，孔径光阑STO物侧的透镜至孔径光阑STO于光轴110方向上的最短距离大于或等于0.005mm，孔径光阑STO至孔径光阑STO像侧的透镜于光轴110方向上的最短距离大于或等于0.005mm。例如，在一些实施例中，孔径光阑STO设置于第一透镜L1及第二透镜L2之间，则可排结构指光学系统100在以下条件范围内的结构：ET12≥0.04mm；ET1≥0.005mm；ET2≥0.005mm，其中，ET12为第一透镜L1的像侧面S2及第二透镜L2的物侧面S3在孔径光阑STO的最大有效口径处于光轴110方向上的距离，ET1为第一透镜L1的像侧面S2至孔径光阑STO于光轴110方向上的最短距离，ET2为孔径光阑STO至第二透镜L2的物侧面S3于光轴110方向上的最短距离。具体地，|FNOMin-FNOMax|可以为：1.64、3.52、5.33、6.73、7.22、7.94、8.04、9.64、10.32或11.02。
满足上述条件式时，光学系统100的光圈数可变，能够获得不同的景深效果，增添拍摄的可玩性。同时，在匹配同等的感光元件时，也能够为光学系统100增加一种物理级的光线可调手段，以配合快门速度、感光度(ISO)等曝光参数，实现更细腻的精准控光，以达到理想的拍摄效果，提升拍摄的灵活性。另外，光学系统100中各透镜结构具有合理配置，可利用分体式镜筒结构实现各透镜结构排布，可变光圈可使用如电致变色片、旋转式叶片等结构实现二级或多级的光圈可调效果，进而提升光学系统100的实用性。再者，还能够提升光学系统100可支持的光圈数变化范围，较大的光圈可调范围，从而提升控光精度，进而适用于多种使用场景，带来更好的成像效果；另外，还有利于光学系统100大光圈特性的实现，从而有利于提升光学系统100的光圈的可变范围，以获得不同的景深效果，增添拍摄的可玩性，同时，在匹配同等的感光元件时，也能够为光学系统100增加一种物理级的光线可调手段，以配合快门速度、感光度(ISO)等曝光参数，实现更细腻的精准控光，以达到理想的拍摄效果，提升拍摄的灵活性。
在一些实施例中，光学系统100满足条件式：4.3mm≤f/FNOMin≤7.0mm；其中，f为光学系统100的有效焦距，FNOMin为光学系统100的最小光圈数。具体地，f/FNOMin可以为：4.42、4.59、4.75、5.01、5.23、5.68、6.13、6.22、6.48或6.78，数值单位为mm。f/FNOMin的计算结果为光学系统100的入瞳直径，满足上述条件式，能够保证光学系统100有足够的进光量，避免成像面周边出现暗角，同时，满足上述条件式的下限，充足的入射光线能够提升光学系统100在弱光环境下的拍摄效果。
在一些实施例中，光学系统100满足条件式：1.7≤f/IMGH≤2.4；其中，f为光学系统100的有效焦距，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，f/IMGH可以为：1.49、1.52、1.63、1.77、1.82、1.96、2.01、2.15、2.26或2.31。满足以上条件式时，有利于光学系统100匹配大尺寸的感光元件，充分发挥大光圈的扩大进光量、提升衍射极限的效果；另外，配合各透镜合理的屈折力配置，有利于提升光学系统100在全视场上的成像质量。
需要说明的是，在本申请中，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：2.0％/mm≤RI/|R52|≤14.0％/mm；其中，RI为光学系统100的半像高视场的相对照度，R52为第五透镜L5的像侧面S6于光轴110处的曲率半径。光学系统100的半像高即为光学系统100最大视场角所对应的像高的一半，且在一些实施例中，光学系统100的半像高为4.02mm，光学系统100具有长焦特性，光学系统100的视场角覆盖46°-70°范围。具体地，RI/|R52|可以为：2.39、3.56、4.82、5.36、6.92、7.45、8.33、10.02、10.56或13.81，数值单位为％/mm。满足上述条件式，有利于提升光学系统100边缘视场的相对照度，从而有利于提升拍摄画面整体的观感。同时，也能够对第五透镜L5的像侧面S10的面型进行合理配置，以使光线在第五透镜L5处有合理的偏折角，避免光线于第五透镜L5处的偏转角过大而导致光学系统100的敏感性增加，同时有利于提升光学系统100的相对照度。
在一些实施例中，光学系统100满足条件式：240.0≤|f4|/CT45+|f5|/CT56≤7800.0；其中，f4为第四透镜L4的有效焦距，CT45为第四透镜L4的像侧面S8至第五透镜L5的物侧面S9于光轴110上的距离，f5为第五透镜L5的有效焦距，CT56为第五透镜L5的像侧面S10至第六透镜L6的物侧面S11于光轴110上的距离。具体地，|f4|/CT45+|f5|/CT56可以为：240.12、456.30、512.98、778.56、965.44、1231.20、3252.88、4022.12、6785.45或7789.65。满足上述条件式，能够对第四透镜L4及第五透镜L5的屈折力范围进行合理配置，配合第六透镜L6，有利于光学系统100大光圈效果的实现，增强了光学系统100的实用性。同时，也能够对第四透镜L4、第五透镜L5以及第六透镜L6于光学系统100中的相对位置进行合理配置，有利于减小第六透镜L6像侧面S12出射光线的出射角，进而有利于减小光学系统100成像面上的主光线入射角度，以更好地匹配不同的感光元件，同时，第四透镜L4、第五透镜L5及第六透镜L6的初级像差可形成互补关系，有利于校正光学系统100像差。另外，对第四透镜L4及第五透镜L5的有效焦距以及第四透镜L4、第五透镜L5及第六透镜L6于光学系统100中的位置进行合理配置，有利于光学系统100高像素与高像质效果的实现。
在一些实施例中，孔径光阑STO设置于第一透镜L1及第二透镜L2之间，且光学系统100满足条件式：f123＞0mm；5.0≤f123/ET12≤47.0；其中，f123为第一透镜L1、第二透镜L2及第三透镜L3的组合焦距，ET12为第一透镜L1的像侧面S2的最大有效口径位置至第二透镜L2的物侧面S3的最大有效口径位置于光轴110方向上的距离。具体地，f123/ET12可以为：5.22、7.56、11.34、20.15、25.98、30.35、33.62、39.52、40.02或46.48。满足上述条件式，第一透镜L1、第二透镜L2及第三透镜L3整体为光学系统100提供正屈折力，能够有效收缩进入光学系统100的光线，以降低到达第三透镜L3的光线的口径，从而有利于光线于第三透镜L3像侧各透镜的偏折，同时有利于更好地匹配感光元件的主光线角度，以降低光学系统100的控光难度。另外，也使得第一透镜L1及第二透镜L2之间能够预留足够的间隙，有利于光学系统100可变光圈的结构排布及光圈放置。再者，还有利于降低光学系统100大光圈的优化难度，满足可变光圈的结构需求。
在一些实施例中，光学系统100满足条件式：CT67/f6≤0.31；其中，CT67为第六透镜L6的像侧面S12至第七透镜L7的物侧面S13于光轴110上的距离，f6为第六透镜L6的有效焦距。具体地，CT67/f6可以为：0.03、0.06、0.10、0.11、0.13、0.19、0.22、0.25、0.28或0.30。满足上述条件式，能够对第六透镜L6与第七透镜L7于光轴110上的空气间隔以及第六透镜L6的有效焦距进行合理配置，使第六透镜L6能够配合第五透镜L5及第七透镜L7实现边缘视场光线的合理过渡，避免光线于第六透镜L6过度偏折而导致杂光、鬼像和敏感度的增加。同时，也使得第六透镜L6的面型得到合理配置，降低第六透镜L6产生的像差，从而配合第七透镜L7，能够有效降低光学系统100的畸变，提升光学系统100的成像质量。另外，还使得第六透镜L6的面型合理，有利于降低第六透镜L6的成型组装难度。
在一些实施例中，光学系统100满足条件式：6.0°/mm≤AOI/BF≤40.0°/mm；其中，AOI为光学系统100的最大视场的主光线于成像面上的入射角，即感光元件的匹配角CRA，BF为第七透镜L7的像侧面S14至光学系统100的成像面于光轴110方向上的最短距离，即光学系统100的后焦距。具体地，AOI/BF可以为：6.54、8.65、10.32、25.45、36.98、39.62、40.02、43.56、48.66或50.48，数值单位为°/mm。满足上述条件式，能够对AOI及光学系统100的后焦距进行合理配置，以提升CRA范围，有利于光学系统100匹配多种不同的感光元件，提升光学系统100对感光元件的匹配性。同时，也使得光学系统100的后焦距足够长，有利于满足多种应用场景的实际需求，提升光学系统100多场景应用的灵活性。另外，还有利于抑制CRA值，以提升感光元件的感光性能，防止边缘视场出现暗角的情况。
在一些实施例中，光学系统100满足条件式：|R62|/|f7|≤40.0；其中，R62为第六透镜L6的像侧面S12于光轴110处的曲率半径，f7为第七透镜L7的有效焦距。具体地，|R62|/|f7|可以为：0.67、6.98、12.35、19.36、21.25、26.88、30.56、32.44、34.02或35.92。第七透镜L7存在反曲点，使得垂直于光轴110方向上的屈折力配置均匀，有利于修正第七透镜L7物侧各透镜产生的畸变和像差。满足上述关系式，第六透镜L6的像侧面S12的曲率半径及第七透镜L7的有效焦距能够得到合理配置，以避免第七透镜L7的面型过度弯曲，有利于第七透镜L7的成型制造。同时有利于经第六透镜L6的光线以合适的角度入射第七透镜L7，避免第七透镜L7对光线过度引导而导致第七透镜L7的面型过度弯曲，从而提升第六透镜L6及第七透镜L7的面型平滑性，进而降低第六透镜L6及第七透镜L7的公差敏感度。
在一些实施例中，光学系统100满足条件式：8.0≤(R22+|R32|+|R42|)/D24≤23.0；其中，R22为第二透镜L2的像侧面S4于光轴110处的曲率半径，R32为第三透镜L3的像侧面S6于光轴110处的曲率半径，R42为第四透镜L4的像侧面S8于光轴110处的曲率半径，D24为第二透镜L2的物侧面S3至第四透镜L4的像侧面S8于光轴110上的距离。具体地，(R22+|R32|+|R42|)/D24可以为：8.23、10.36、12.74、14.52、16.99、18.57、19.03、20.74、21.25或22.92。满足上述条件式，第二透镜L2、第三透镜L3及第四透镜L4的面型能够相互配合，从而充分压缩第二透镜L2、第三透镜L3及第四透镜L4整体的占用空间，提升光学系统100的结构紧凑型，进而有利于降低光学系统100的系统总长。另外，也有利于第二透镜L2、第三透镜L3及第四透镜L4的面型相互配合，以减少第二透镜L2、第三透镜L3及第四透镜L4之间或内部的杂散光反射，从而降低鬼像、杂光的产生，进而有利于提升光学系统100的成像质量。
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、图2和图3，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具有正屈折力的第一透镜L1、光阑STO、具有负屈折力的第二透镜L2、具有负屈折力的第三透镜L3、具有正屈折力的第四透镜L4、具有正屈折力的第五透镜L5、具有正屈折力的第六透镜L6以及具有负屈折力的第七透镜L7。图2为第一实施例中光学系统100一种小光圈状态下的示意图。可以理解的是，光学系统100的光圈可变，当图1所示的实施例中，孔径光阑STO的尺寸减小，可得到多种不同的小光圈状态的示意图，图2仅示出了其中一种小光圈状态下光学系统100的示意图，并不表示光学系统100光圈最小时的状态，在图2所示的实施例中，光学系统100的光圈数为2.2，其他实施例也相同。图3由左至右依次为第一实施例中光学系统100的球差、像散及畸变的曲线图，其中像散图和畸变图的参考波长为587nm，其他实施例相同。
第一透镜L1的物侧面S1于近轴处为凸面，于圆周处为凹面；
第一透镜L1的像侧面S2于近轴处为凸面，于圆周处为凸面；
第二透镜L2的物侧面S3于近轴处为凹面，于圆周处为凸面；
第二透镜L2的像侧面S4于近轴处为凹面，于圆周处为凹面；
第三透镜L3的物侧面S5于近轴处为凸面，于圆周处为凸面；
第三透镜L3的像侧面S6于近轴处为凹面，于圆周处为凹面；
第四透镜L4的物侧面S7于近轴处为凸面，于圆周处为凸面；
第四透镜L4的像侧面S8于近轴处为凹面，于圆周处为凸面；
第五透镜L5的物侧面S9于近轴处为凸面，于圆周处为凹面；
第五透镜L5的像侧面S10于近轴处为凸面，于圆周处为凸面；
第六透镜L6的物侧面S11于近轴处为凹面，于圆周处为凹面；
第六透镜L6的像侧面S12于近轴处为凸面，于圆周处为凹面；
第七透镜L7的物侧面S13于近轴处为凸面，于圆周处为凹面；
第七透镜L7的像侧面S14于近轴处为凹面，于圆周处为凸面。
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、第六透镜L6以及第七透镜L7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轴处(该侧面的中心区域)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，当该表面于近轴处为凸面，且于圆周处也为凸面时，该表面由中心(光轴110)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、第六透镜L6以及第七透镜L7的材质均为塑料。
进一步地，光学系统100满足条件式：|FNOMin-FNOMax|＝3.84；其中，FNOMin为光学系统100的最小光圈数，FNOMax为光学系统100可排结构下的最大光圈数。满足上述条件式时，光学系统100的光圈数可变，能够获得不同的景深效果，增添拍摄的可玩性。同时，在匹配同等的感光元件时，能够为光学系统100增加一种物理级的光线可调手段，以配合快门速度、感光度(ISO)等曝光参数，实现更细腻的精准控光，以达到理想的拍摄效果，提升拍摄的灵活性。另外，光学系统100中各透镜结构具有合理配置，可利用分体式镜筒结构实现各透镜结构排布，可变光圈可使用如电致变色片、旋转式叶片等结构实现二级或多级的光圈可调效果，进而提升光学系统100的实用性。再者，能够提升光学系统100可支持的光圈数变化范围，较大的光圈可调范围，从而提升控光精度，进而适用于多种使用场景，带来更好的成像效果；另外，还有利于光学系统100大光圈特性的实现，从而有利于提升光学系统100的光圈的可变范围，以获得不同的景深效果，增添拍摄的可玩性，同时，在匹配同等的感光元件时，也能够为光学系统100增加一种物理级的光线可调手段，以配合快门速度、感光度(ISO)等曝光参数，实现更细腻的精准控光，以达到理想的拍摄效果，提升拍摄的灵活性。
光学系统100满足条件式：f/FNOMin＝6.73mm；其中，f为光学系统100的有效焦距，FNOMin为光学系统100的最小光圈数。f/FNOMin的计算结果为光学系统100的入瞳直径，满足上述条件式，能够保证光学系统100有足够的进光量，避免成像面周边出现暗角，同时，满足上述条件式的下限，充足的入射光线能够提升光学系统100在弱光环境下的拍摄效果。
光学系统100满足条件式：f/IMGH＝2.27；其中，f为光学系统100的有效焦距，IMGH为光学系统100的最大视场角所对应的像高的一半。满足以上条件式时，有利于光学系统100匹配大尺寸的感光元件，充分发挥大光圈的扩大进光量、提升衍射极限的效果；另外，配合各透镜合理的屈折力配置，有利于提升光学系统100在全视场上的成像质量。
光学系统100满足条件式：RI/|R52|＝2.58％/mm；其中，RI为光学系统100的半像高视场的相对照度，R52为第五透镜L5的像侧面S6于光轴110处的曲率半径。满足上述条件式，有利于提升光学系统100边缘视场的相对照度，从而有利于提升拍摄画面整体的观感。同时，能够对第五透镜L5的像侧面S10的面型进行合理配置，以使光线在第五透镜L5处有合理的偏折角，避免光线于第五透镜L5处的偏转角过大而导致光学系统100的敏感性增加，同时有利于提升光学系统100的相对照度。
光学系统100满足条件式：|f4|/CT45+|f5|/CT56＝1257.43；其中，f4为第四透镜L4的有效焦距，CT45为第四透镜L4的像侧面S8至第五透镜L5的物侧面S9于光轴110上的距离，f5为第五透镜L5的有效焦距，CT56为第五透镜L5的像侧面S10至第六透镜L6的物侧面S11于光轴110上的距离。满足上述条件式，能够对第四透镜L4及第五透镜L5的屈折力范围进行合理配置，配合第六透镜L6，有利于光学系统100大光圈效果的实现，增强了光学系统100的实用性。同时，能够对第四透镜L4、第五透镜L5以及第六透镜L6于光学系统100中的相对位置进行合理配置，有利于减小第六透镜L6像侧面S12出射光线的出射角，进而有利于减小光学系统100成像面上的主光线入射角度，以更好地匹配不同的感光元件，同时，第四透镜L4、第五透镜L5及第六透镜L6的初级像差可形成互补关系，有利于校正光学系统100像差。另外，对第四透镜L4及第五透镜L5的有效焦距以及第四透镜L4、第五透镜L5及第六透镜L6于光学系统100中的位置进行合理配置，有利于光学系统100高像素与高像质效果的实现。
光学系统100满足条件式：f123/ET12＝16.65；其中，f123为第一透镜L1、第二透镜L2及第三透镜L3的组合焦距，ET12为第一透镜L1的像侧面S2的最大有效口径位置至第二透镜L2的物侧面S3的最大有效口径位置于光轴110方向上的距离。满足上述条件式，第一透镜L1、第二透镜L2及第三透镜L3整体为光学系统100提供正屈折力，能够有效收缩进入光学系统100的光线，以降低到达第三透镜L3的光线的口径，从而有利于光线于第三透镜L3像侧各透镜的偏折，同时有利于更好地匹配感光元件的主光线角度，以降低光学系统100的控光难度。另外，第一透镜L1及第二透镜L2之间能够预留足够的间隙，有利于光学系统100可变光圈的结构排布及光圈放置。再者，有利于降低光学系统100大光圈的优化难度，满足可变光圈的结构需求。
光学系统100满足条件式：CT67/f6＝0.03；其中，CT67为第六透镜L6的像侧面S12至第七透镜L7的物侧面S13于光轴110上的距离，f6为第六透镜L6的有效焦距。满足上述条件式，能够对第六透镜L6与第七透镜L7于光轴110上的空气间隔以及第六透镜L6的有效焦距进行合理配置，使第六透镜L6能够配合第五透镜L5及第七透镜L7实现边缘视场光线的合理过渡，避免光线于第六透镜L6过度偏折而导致杂光、鬼像和敏感度的增加。同时，第六透镜L6的面型得到合理配置，降低第六透镜L6产生的像差，从而配合第七透镜L7，能够有效降低光学系统100的畸变，提升光学系统100的成像质量。另外，第六透镜L6的面型合理，有利于降低第六透镜L6的成型组装难度。
光学系统100满足条件式：AOI/BF＝24.04°/mm；其中，AOI为光学系统100的最大视场的主光线于成像面上的入射角，BF为第七透镜L7的像侧面S14至光学系统100的成像面于光轴110方向上的最短距离，即光学系统100的后焦距。满足上述条件式，能够对AOI及光学系统100的后焦距进行合理配置，以提升CRA范围，有利于光学系统100匹配多种不同的感光元件，提升光学系统100对感光元件的匹配性。同时，光学系统100的后焦距足够长，有利于满足多种应用场景的实际需求，提升光学系统100多场景应用的灵活性。另外，也有利于抑制CRA值，以提升感光元件的感光性能，防止边缘视场出现暗角的情况。
光学系统100满足条件式：|R62|/|f7|＝1.40；其中，R62为第六透镜L6的像侧面S12于光轴110处的曲率半径，f7为第七透镜L7的有效焦距。第七透镜L7存在反曲点，使得垂直于光轴110方向上的屈折力配置均匀，有利于修正第七透镜L7物侧各透镜产生的畸变和像差。满足上述关系式，第六透镜L6的像侧面S12的曲率半径及第七透镜L7的有效焦距能够得到合理配置，以避免第七透镜L7的面型过度弯曲，有利于第七透镜L7的成型制造。同时有利于经第六透镜L6的光线以合适的角度入射第七透镜L7，避免第七透镜L7对光线过度引导而导致第七透镜L7的面型过度弯曲，从而提升第六透镜L6及第七透镜L7的面型平滑性，进而降低第六透镜L6及第七透镜L7的公差敏感度。
光学系统100满足条件式：(R22+|R32|+|R42|)/D24＝20.97；其中，R22为第二透镜L2的像侧面S4于光轴110处的曲率半径，R32为第三透镜L3的像侧面S6于光轴110处的曲率半径，R42为第四透镜L4的像侧面S8于光轴110处的曲率半径，D24为第二透镜L2的物侧面S3至第四透镜L4的像侧面S8于光轴110上的距离。满足上述条件式，第二透镜L2、第三透镜L3及第四透镜L4的面型能够相互配合，从而充分压缩第二透镜L2、第三透镜L3及第四透镜L4整体的占用空间，提升光学系统100的结构紧凑型，进而有利于降低光学系统100的系统总长。另外，第二透镜L2、第三透镜L3及第四透镜L4的面型相互配合，有利于减少第二透镜L2、第三透镜L3及第四透镜L4之间或内部的杂散光反射，从而降低鬼像、杂光的产生，进而有利于提升光学系统100的成像质量。
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S17可理解为光学系统100的成像面。由物面(图未示出)至像面S17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1和面序号2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透镜的物侧面于光轴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L8，但此时第七透镜L7的像侧面S14至像面S17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＝9.15mm，最小光圈数FNOMin＝1.36，最大视场角FOV＝46.43°，光学总长TTL＝10.01mm。
且各透镜的焦距、折射率和阿贝数的参考波长均为587nm(d线)，其他实施例也相同。
表1
Figure BDA0002913903180000101
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1-14分别表示像侧面或物侧面S1-S14。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：
Figure BDA0002913903180000111
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
Figure BDA0002913903180000112
Figure BDA0002913903180000121
另外，图3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3还包括光学系统100的场曲图(ASTIGMATIC FIELD CURVES)，其中S曲线代表587nm下的弧矢场曲，T曲线代表587nm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3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4、图5和图6，图4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具有正屈折力的第一透镜L1、光阑STO、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、具有正屈折力的第六透镜L6以及具有负屈折力的第七透镜L7。图5为第二实施例中光学系统100一种小光圈状态下的示意图。图6由左至右依次为第二实施例中光学系统100的球差、像散及畸变的曲线图。
第一透镜L1的物侧面S1于近轴处为凸面，于圆周处为凸面；
第一透镜L1的像侧面S2于近轴处为凸面，于圆周处为凸面；
第二透镜L2的物侧面S3于近轴处为凹面，于圆周处为凸面；
第二透镜L2的像侧面S4于近轴处为凹面，于圆周处为凹面；
第三透镜L3的物侧面S5于近轴处为凸面，于圆周处为凸面；
第三透镜L3的像侧面S6于近轴处为凹面，于圆周处为凹面；
第四透镜L4的物侧面S7于近轴处为凸面，于圆周处为凹面；
第四透镜L4的像侧面S8于近轴处为凹面，于圆周处为凸面；
第五透镜L5的物侧面S9于近轴处为凸面，于圆周处为凹面；
第五透镜L5的像侧面S10于近轴处为凹面，于圆周处为凹面；
第六透镜L6的物侧面S11于近轴处为凸面，于圆周处为凹面；
第六透镜L6的像侧面S12于近轴处为凸面，于圆周处为凸面；
第七透镜L7的物侧面S13于近轴处为凸面，于圆周处为凹面；
第七透镜L7的像侧面S14于近轴处为凹面，于圆周处为凸面。
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、第六透镜L6以及第七透镜L7的物侧面和像侧面均为非球面。
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、第六透镜L6以及第七透镜L7的材质均为塑料。
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
Figure BDA0002913903180000122
Figure BDA0002913903180000131
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
Figure BDA0002913903180000132
Figure BDA0002913903180000141
并且，根据上述所提供的各参数信息，可推得以下数据：
|FNOMin-FNOMax| 2.58 CT67/f6 0.06
f/FNOMin 5.84 AOI/BF 30.09
RI/|R52| 8.29 |R62|/|f7| 3.09
|f4|/CT45+|f5|/CT56 442.18 (R22+|R32|+|R42|)/D24 20.24
f123/ET12 46.11 f/IMGH 1.92
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。
第三实施例
请参见图7、图8和图9，图7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具有正屈折力的第一透镜L1、光阑STO、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、具有正屈折力的第六透镜L6以及具有负屈折力的第七透镜L7。图8为第三实施例中光学系统100一种小光圈状态下的示意图。图9由左至右依次为第三实施例中光学系统100的球差、像散及畸变的曲线图。
第一透镜L1的物侧面S1于近轴处为凸面，于圆周处为凹面；
第一透镜L1的像侧面S2于近轴处为凸面，于圆周处为凸面；
第二透镜L2的物侧面S3于近轴处为凹面，于圆周处为凸面；
第二透镜L2的像侧面S4于近轴处为凹面，于圆周处为凹面；
第三透镜L3的物侧面S5于近轴处为凸面，于圆周处为凸面；
第三透镜L3的像侧面S6于近轴处为凹面，于圆周处为凹面；
第四透镜L4的物侧面S7于近轴处为凸面，于圆周处为凸面；
第四透镜L4的像侧面S8于近轴处为凹面，于圆周处为凸面；
第五透镜L5的物侧面S9于近轴处为凸面，于圆周处为凹面；
第五透镜L5的像侧面S10于近轴处为凹面，于圆周处为凸面；
第六透镜L6的物侧面S11于近轴处为凸面，于圆周处为凹面；
第六透镜L6的像侧面S12于近轴处为凹面，于圆周处为凸面；
第七透镜L7的物侧面S13于近轴处为凸面，于圆周处为凹面；
第七透镜L7的像侧面S14于近轴处为凹面，于圆周处为凸面。
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、第六透镜L6以及第七透镜L7的物侧面和像侧面均为非球面。
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、第六透镜L6以及第七透镜L7的材质均为塑料。
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
Figure BDA0002913903180000142
Figure BDA0002913903180000151
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
Figure BDA0002913903180000152
Figure BDA0002913903180000161
并且，根据上述所提供的各参数信息，可推得以下数据：
|FNOMin-FNOMax| 9998.71 CT67/f6 0.16
f/FNOMin 5.56 AOI/BF 33.54
RI/|R52| 13.81 |R62|/|f7| 35.92
|f4|/CT45+|f5|/CT56 516.97 (R22+|R32|+|R42|)/D24 15.78
f123/ET12 36.98 f/IMGH 1.78
其中，|FNOMin-FNOMax|＝INF，可以理解为FNOMax为无穷大，换言之，在第三实施例中，光圈可调至非常小，以满足更多场景下的拍摄需求。
另外，由图9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10、图11和图12，图10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具有正屈折力的第一透镜L1、光阑STO、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、具有正屈折力的第五透镜L5、具有正屈折力的第六透镜L6以及具有负屈折力的第七透镜L7。图11为第四实施例中光学系统100一种小光圈状态下的示意图。图12由左至右依次为第四实施例中光学系统100的球差、像散及畸变的曲线图。
第一透镜L1的物侧面S1于近轴处为凸面，于圆周处为凸面；
第一透镜L1的像侧面S2于近轴处为凸面，于圆周处为凸面；
第二透镜L2的物侧面S3于近轴处为凸面，于圆周处为凹面；
第二透镜L2的像侧面S4于近轴处为凹面，于圆周处为凹面；
第三透镜L3的物侧面S5于近轴处为凸面，于圆周处为凸面；
第三透镜L3的像侧面S6于近轴处为凹面，于圆周处为凹面；
第四透镜L4的物侧面S7于近轴处为凸面，于圆周处为凸面；
第四透镜L4的像侧面S8于近轴处为凹面，于圆周处为凸面；
第五透镜L5的物侧面S9于近轴处为凸面，于圆周处为凹面；
第五透镜L5的像侧面S10于近轴处为凹面，于圆周处为凸面；
第六透镜L6的物侧面S11于近轴处为凸面，于圆周处为凹面；
第六透镜L6的像侧面S12于近轴处为凹面，于圆周处为凸面；
第七透镜L7的物侧面S13于近轴处为凸面，于圆周处为凹面；
第七透镜L7的像侧面S14于近轴处为凹面，于圆周处为凸面。
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、第六透镜L6以及第七透镜L7的物侧面和像侧面均为非球面。
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、第六透镜L6以及第七透镜L7的材质均为塑料。
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
Figure BDA0002913903180000171
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
Figure BDA0002913903180000172
Figure BDA0002913903180000181
并且，根据上述所提供的各参数信息，可推得以下数据：
|FNOMin-FNOMax| 9998.75 CT67/f6 0.09
f/FNOMin 5.64 AOI/BF 39.44
RI/|R52| 13.45 |R62|/|f7| 5.80
|f4|/CT45+|f5|/CT56 240.12 (R22+|R32|+|R42|)/D24 22.92
f123/ET12 46.48 f/IMGH 1.75
其中，|FNOMin-FNOMax|＝INF，可以理解为FNOMax为无穷大，换言之，在第四实施例中，光圈可调至非常小，以满足更多场景下的拍摄需求。
另外，由图12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13、图14和图15，图13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具有正屈折力的第一透镜L1、光阑STO、具有负屈折力的第二透镜L2、具有负屈折力的第三透镜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、具有正屈折力的第六透镜L6以及具有负屈折力的第七透镜L7。图14为第五实施例中光学系统100一种小光圈状态下的示意图。图15由左至右依次为第五实施例中光学系统100的球差、像散及畸变的曲线图。
第一透镜L1的物侧面S1于近轴处为凸面，于圆周处为凸面；
第一透镜L1的像侧面S2于近轴处为凸面，于圆周处为凸面；
第二透镜L2的物侧面S3于近轴处为凸面，于圆周处为凸面；
第二透镜L2的像侧面S4于近轴处为凹面，于圆周处为凹面；
第三透镜L3的物侧面S5于近轴处为凸面，于圆周处为凸面；
第三透镜L3的像侧面S6于近轴处为凹面，于圆周处为凹面；
第四透镜L4的物侧面S7于近轴处为凸面，于圆周处为凸面；
第四透镜L4的像侧面S8于近轴处为凹面，于圆周处为凸面；
第五透镜L5的物侧面S9于近轴处为凹面，于圆周处为凹面；
第五透镜L5的像侧面S10于近轴处为凹面，于圆周处为凹面；
第六透镜L6的物侧面S11于近轴处为凸面，于圆周处为凹面；
第六透镜L6的像侧面S12于近轴处为凸面，于圆周处为凸面；
第七透镜L7的物侧面S13于近轴处为凹面，于圆周处为凹面；
第七透镜L7的像侧面S14于近轴处为凹面，于圆周处为凸面。
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、第六透镜L6以及第七透镜L7的物侧面和像侧面均为非球面。
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、第六透镜L6以及第七透镜L7的材质均为塑料。
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
Figure BDA0002913903180000191
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
Figure BDA0002913903180000192
Figure BDA0002913903180000201
并且，根据上述所提供的各参数信息，可推得以下数据：
|FNOMin-FNOMax| 1.64 CT67/f6 0.30
f/FNOMin 4.42 AOI/BF 50.48
RI/|R52| 2.39 |R62|/|f7| 0.89
|f4|/CT45+|f5|/CT56 302.53 (R22+|R32|+|R42|)/D24 19.97
f123/ET12 36.02 f/IMGH 1.49
另外，由图15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。
第六实施例
请参见图16、图17和图18，图16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具有正屈折力的第一透镜L1、光阑STO、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、具有正屈折力的第六透镜L6以及具有负屈折力的第七透镜L7。图17为第六实施例中光学系统100一种小光圈状态下的示意图。图18由左至右依次为第六实施例中光学系统100的球差、像散及畸变的曲线图。
第一透镜L1的物侧面S1于近轴处为凸面，于圆周处为凹面；
第一透镜L1的像侧面S2于近轴处为凸面，于圆周处为凸面；
第二透镜L2的物侧面S3于近轴处为凸面，于圆周处为凹面；
第二透镜L2的像侧面S4于近轴处为凹面，于圆周处为凹面；
第三透镜L3的物侧面S5于近轴处为凸面，于圆周处为凸面；
第三透镜L3的像侧面S6于近轴处为凸面，于圆周处为凸面；
第四透镜L4的物侧面S7于近轴处为凹面，于圆周处为凹面；
第四透镜L4的像侧面S8于近轴处为凸面，于圆周处为凹面；
第五透镜L5的物侧面S9于近轴处为凹面，于圆周处为凸面；
第五透镜L5的像侧面S10于近轴处为凸面，于圆周处为凹面；
第六透镜L6的物侧面S11于近轴处为凸面，于圆周处为凸面；
第六透镜L6的像侧面S12于近轴处为凹面，于圆周处为凸面；
第七透镜L7的物侧面S13于近轴处为凸面，于圆周处为凹面；
第七透镜L7的像侧面S14于近轴处为凹面，于圆周处为凸面。
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、第六透镜L6以及第七透镜L7的物侧面和像侧面均为非球面。
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、第六透镜L6以及第七透镜L7的材质均为塑料。
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。
表11
Figure BDA0002913903180000211
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。
表12
Figure BDA0002913903180000212
Figure BDA0002913903180000221
并且，根据上述所提供的各参数信息，可推得以下数据：
|FNOMin-FNOMax| 8.04 CT67/f6 0.07
f/FNOMin 6.78 AOI/BF 6.54
RI/|R52| 13.16 |R62|/|f7| 0.67
|f4|/CT45+|f5|/CT56 7789.654673 (R22+|R32|+|R42|)/D24 8.23
f123/ET12 5.22 f/IMGH 2.31
另外，由图18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19，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S17。取像模组200还可设置有红外滤光片L8，红外滤光片L8设置于第七透镜L7的像侧面S14与像面S17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，能够获得不同的景深效果，增添拍摄的可玩性。同时有利于实现更细腻的精准控光，以达到理想的拍摄效果，提升拍摄的灵活性。另外，可变光圈可使用如电致变色片、旋转式叶片等结构实现二级或多级的光圈可调效果，有利于提升光学系统100的实用性。再者，光学系统100可支持的光圈数变化范围大，控光精度越高，可适用于多种使用场景，带来更好的成像效果。
请参见图19和图20，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。在电子设备300中采用取像模组200，能够获得不同的景深效果，增添拍摄的可玩性。同时有利于实现更细腻的精准控光，以达到理想的拍摄效果，提升拍摄的灵活性。另外，可变光圈可使用如电致变色片、旋转式叶片等结构实现二级或多级的光圈可调效果，有利于提升光学系统100的实用性。再者，光学系统100可支持的光圈数变化范围大，控光精度越高，可适用于多种使用场景，带来更好的成像效果。
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 (13)

1.一种光学系统，其特征在于，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轴处为凸面，像侧面于近轴处为凸面；
具有负屈折力的第二透镜，所述第二透镜的像侧面于近轴处为凹面；
具有屈折力的第三透镜，所述第三透镜的物侧面于近轴处为凸面；
具有屈折力的第四透镜；
具有屈折力的第五透镜；
具有正屈折力的第六透镜；
具有负屈折力的第七透镜，所述第七透镜的像侧面于近轴处为凹面；
所述光学系统还包括孔径光阑，所述孔径光阑设置于所述第一透镜的物侧或设置于所述第一透镜至所述第七透镜之间，所述孔径光阑的孔径大小可调，且所述光学系统满足以下条件式：
1.64≤|FNOMin-FNOMax|≤9999；
FNOMin为所述光学系统的最小光圈数，FNOMax为所述光学系统的最大光圈数。
2.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：
4.3mm≤f/FNOMin≤7.0mm；
其中，f为所述光学系统的有效焦距，FNOMin为所述光学系统的最小光圈数。
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：
1.7≤f/IMGH≤2.4；
其中，f为所述光学系统的有效焦距，IMGH为所述光学系统的最大视场角所对应的像高的一半。
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：
2.0％/mm≤RI/|R52|≤14.0％/mm；
其中，RI为所述光学系统的半像高视场的相对照度，R52为所述第五透镜的像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：
240.0≤|f4|/CT45+|f5|/CT56≤7800.0；
其中，f4为所述第四透镜的有效焦距，CT45为所述第四透镜的像侧面至所述第五透镜的物侧面于光轴上的距离，f5为所述第五透镜的有效焦距，CT56为所述第五透镜的像侧面至所述第六透镜的物侧面于光轴上的距离。
6.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述孔径光阑设置于所述第一透镜及所述第二透镜之间，且所述光学系统满足以下条件式：
f123＞0mm；
5.0≤f123/ET12≤47.0；
其中，f123为所述第一透镜、所述第二透镜及所述第三透镜的组合焦距，ET12为所述第一透镜的像侧面的最大有效口径位置至所述第二透镜的物侧面的最大有效口径位置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：
CT67/f6≤0.31；
其中，CT67为所述第六透镜的像侧面至所述第七透镜的物侧面于光轴上的距离，f6为所述第六透镜的有效焦距。
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：
6.0°/mm≤AOI/BF≤40.0°/mm；
其中，AOI为所述光学系统的最大视场的主光线于成像面上的入射角，BF为所述第七透镜的像侧面至所述光学系统的成像面于光轴方向上的最短距离。
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：
|R62|/|f7|≤40.0；
其中，R62为所述第六透镜的像侧面于光轴处的曲率半径，f7为所述第七透镜的有效焦距。
10.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：
8.0≤(R22+|R32|+|R42|)/D24≤23.0；
其中，R22为所述第二透镜的像侧面于光轴处的曲率半径，R32为所述第三透镜的像侧面于光轴处的曲率半径，R42为所述第四透镜的像侧面于光轴处的曲率半径，D24为所述第二透镜的物侧面至所述第四透镜的像侧面于光轴上的距离。
11.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：
ET1≥0.005mm；
ET2≥0.005mm；
ET12≥0.04mm；
其中，ET1为所述第一透镜的像侧面的最大有效口径处至所述孔径光阑的最大有效口径处于光轴方向上的距离，ET2为所述孔径光阑的最大有效口径处至所述第二透镜的物侧面的最大有效口径处于光轴方向上的距离，ET12为所述第一透镜的像侧面的最大有效口径处至所述第二透镜的物侧面的最大有效口径处于光轴方向上的距离。
12.一种取像模组，其特征在于，包括感光元件以及权利要求1-11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。
13.一种电子设备，其特征在于，包括壳体以及权利要求12所述的取像模组，所述取像模组设置于所述壳体。
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