CN113126248B - 光学系统、取像装置及终端设备 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供一种光学系统、取像装置以及终端设备，该光学系统包括物面、像面、光阑、滤光片和七个透镜，通过在七个透镜中至少一枚镜片上设置非旋转对称的非球面，从而实现超广角、小畸变的成像效果。通过将该光学系统应用至取像装置和终端设备中，增强取像装置和终端设备的功能，提高用户体验。

Description

光学系统、取像装置及终端设备

技术领域

本申请涉及光学成像技术领域，特别涉及光学系统、取像装置及终端设备。

背景技术

随着人们对诸如手机之类的终端设备的拍照需求越来越高，在视场环境下对镜头成像的品质及多样性提出了更高的要求，譬如更大的芯片尺寸、更大的光圈、更小的图像畸变等。为适应用户的要求，摄像模组也逐渐往大芯片、大光圈、小畸变的方向发展。

目前手机摄像模组往往采用超广角成像系统，大视角、受限的结构尺寸导致在超广角镜头设计上很难压缩到较低的程度。这就造成了市面上一些手机的超广角成像系统均有较大的光学畸变，而这些光学畸变能被用户在实际使用时明显感知或者需要开启畸变矫正。市面上超广角镜头的畸变一般小于-10％，然而在终端设备的应用上，使用超广角镜头录制视频时，会对视频图像进行实时畸变矫正，这就会耗费终端设备中大量的处理资源，对设备功耗、处理速度都是极大的挑战。

因此，亟需一种能够优化光学成像品质、降低光学畸变的超广角镜头来满足市场的需求。

发明内容

本申请提供了一种光学系统、取像装置及终端设备，以解决现有技术。

第一方面，本申请提供了一种光学系统，包括：从物面至像面沿光轴方向依次排布的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜和第七透镜；所述第一透镜、所述第二透镜、所述第四透镜和所述第七透镜具有负光焦度；所述第三透镜和所述第五透镜具有正光焦度；所述第六透镜具有光焦度；其中，所述第一透镜、所述第二透镜、所述第四透镜、所述第六透镜和所述第七透镜中至少一个透镜具有非旋转对称的非球面。通过本实施例提供的方案，将非旋转对称的非球面设置在具有负光焦度的透镜上，用以减小像面上像的畸变，能够实现光学系统的超广角、小畸变的成像效果，录制视频、拍照预览等场景无需算法进行畸变矫正。

在一种可能的设计中，所述非旋转对称的非球面设置在所述第七透镜上。通过本实施例提供的方案，第七透镜的非旋转对称的非球面起到矫正像差的作用。

在一种可能的设计中，所述光学系统在所述像面上所成的像的TV畸变为TDT，其满足下列公式：|TDT|≤3.0％。通过本实施例提供的方案，将TV畸变TDT控制在3.0％以下，进一步减小畸变。

在一种可能的设计中，所述光学系统在所述像面上所成的像的最大范围，在x方向上的长度为Imgx，在y方向上的长度为Imgy，所述像的半像高为Imgy/Imgx，其满足下列公式：Imgy/Imgx＝0.75。通过本实施例提供的方案，提升成像质量，增加智能终端设备的拍摄竞争力。

在一种可能的设计中，所述光学系统的视场角为FOV，其满足下列公式：100°≤FOV≤130°。通过本实施例提供的方案，实现超广角功能。

在一种可能的设计中，在所述第二透镜与所述第三透镜之间设置有一光阑。通过本实施例提供的方案，决定光学系统的镜头进光量和F数，有助于减小F数，增大光圈。

在一种可能的设计中，所述光学系统的光学总长为TTL，所述像面上的成像区域的对角线的长的一半为ImgH，其满足下列公式：TTL/ImgH≤1.7。通过本实施例提供的方案，减小镜头的光学总长TTL的同时，像面上成的像的像素相对没有减小或者没有显著减小，在保证成像质量和超广角的同时，镜头厚度薄，更能节省终端设备的空间。

在一种可能的设计中，所述第五透镜具有第五物侧面和第五像侧面，所述第五物侧面具有远离所述光轴的第五物侧边以及位于所述光轴上的第五物侧中心，所述第五像侧面具有远离所述光轴的第五像侧边以及位于所述光轴上的第五像侧中心，所述第五物侧面和所述第五像侧面分别相对于所述第五物侧中心和所述第五像侧中心朝向所述物面弯曲，所述第五物侧中心和所述第五像侧中心分别相对于所述第五物侧边和所述第五像侧边朝向所述像面凸出，所述第五物侧面的曲率半径R9大于所述第五像侧面的曲率半径R10，满足4.7≤R9/R10≤5.7。通过本实施例提供的方案，第五透镜对光线进行二次会聚，用以控制光斑的大小。

在一种可能的设计中，所述第六透镜具有第六物侧面和第六像侧面，所述第六物侧面具有远离所述光轴的第六物侧边及位于所述光轴上的第六物侧中心，所述第六像侧面具有所述远离光轴的第六像侧边及位于所述光轴上的第六像侧中心，所述第六物侧面靠近所述第六物侧边的区域和所述第六像侧面靠近所述第六像侧边的区域分别朝向所述物面弯曲，所述第六物侧中心和所述第六像侧中心均向所述物面凸出，所述第六透镜的有效焦距f6与所述光学系统在x轴方向上的有效焦距fx满足-6.5<f6/fx≤5.5。通过本实施例提供的方案，第六透镜对会聚的光线进行二次发散以及再分布，使得经过第六透镜出射的光线形成的光斑，光强分布更均匀。

在一种可能的设计中，所述第七透镜具有第七物侧面和第七像侧面，所述第七物侧面具有远离所述光轴的第七物侧边以及位于所述光轴上的第七物侧中心，所述第七像侧面具有远离所述光轴的第七像侧边及位于所述光轴上的第七像侧中心，所述第七物侧面靠近所述第七物侧边的区域和所述第七像侧面靠近所述第七像侧边的区域分别朝向所述像面弯曲，所述第七物侧中心和所述第七像侧中心均向所述物面凸出，所述第七物侧面的曲率半径R13与所述第七像侧面的曲率半径R14满足1.4≤R13/R14≤1.7。通过本实施例提供的方案，第七透镜对二次发散和再分布的光线进行三次发散以及二次再分布，使得像面上所成的像的像素点分布均匀、畸变更小、成像质量更高。

通过本实施例提供的方案，通过对第五透镜、第六透镜和第七透镜的光焦度进行合理分配，实现高质量成像性能。

在一种可能的设计中，所述光学系统在垂直于所述光轴的平面的x轴方向上的有效焦距为fx，在垂直于所述光轴方向的平面的y轴方向上的有效焦距为fy，入瞳直径为EPD，其满足下列公式：fx/EPD＝2.0，fy/EPD＝2.0。通过本实施例提供的方案，光圈数设置为2.0，可以提升快门速度，使得镜头的进光量大，适用范围更广。

在一种可能的设计中，所述第三透镜具有第三像侧面，所述第三像侧面在垂直于所述光轴的平面的y轴方向上的曲率半径为R6，所述第五透镜具有第五像侧面，所述第五像侧面在垂直于所述光轴的平面的y轴方向上的曲率半径R10，所述光学系统在垂直于所述光轴的平面的y轴方向上的有效焦距为fy，其满足下列公式：-0.75≤(R6-R10)/fy≤-0.5。通过本实施例提供的方案，第三透镜的一次会聚和第五透镜的二次会聚可以将光斑放大。

在一种可能的设计中，所述第七透镜具有第七物侧面和第七像侧面，所述第七物侧面和所述第七像侧面分别关于所述光轴成中心对称。通过本实施例提供的方案，第七透镜的第七物侧面关于光轴中心对称，保证射入第七透镜的第七像侧面上光线关于光轴中心对称，第七透镜的第七像侧面关于光轴中心对称，保证在像面上成的像在像面正中，且关于光轴也中心对称。

第二方面，本申请提供一种取像装置中，该取像装置包括第一方面提供的光学系统。通过在取像装置中设置第一方面提供的光学系统，可以缩短取像装置的镜头长度，在保证像面的成像尺寸基本不变的条件下，增大视场角，减小畸变，实现超广角、小畸变结合的取像装置。

第三方面，本申请提供一种终端设备中，该终端设备包括第二方面提供的取像装置。通过在终端设备中设置具有第一方面提供的光学系统的取像装置，可实现不同大视场下的各种拍摄应用场景，增强了终端设备的功能，提高了用户体验。

可见，在以上各个方面，通过在光学系统中引入具有非旋转对称的非球面的透镜，增加了设计自由度，有利于提升紧凑系统下镜头成像品质，实现超广角、小畸变的成像效果，录制视频、拍照预览等场景无需算法进行畸变矫正，并且可用于终端设备，拍摄及录制影像，比如采用手机，平板电脑，监视器等便携式电子产品的镜头拍摄外部视频、照片的场景，包括不同大视场下的各种拍摄应用场景。

附图说明

图1为本申请实施例1提供的一种光学系统的示意图；

图2为本申请实施例1提供的一种光学系统中，像面上所成的像的网格畸变示意图；

图3为本申请实施例2提供的一种光学系统的示意图；

图4为本申请提供的2提供的一种光学系统中，像面上所成的像的网格畸变示意图；

图5为本申请实施例3提供的一种光学系统的示意图；

图6为本申请提供的3提供的一种光学系统中，像面上所成的像的网格畸变示意图；

图7为本申请实施例4提供的一种光学系统的示意图；

图8为本申请提供的4提供的一种光学系统中，像面上所成的像的网格畸变示意图；

图9为本申请实施例5提供的一种光学系统的示意图；

图10为本申请提供的5提供的一种光学系统中，像面上所成的像的网格畸变示意图；

图11为本申请实施例6提供的一种光学系统的示意图；

图12为本申请提供的6提供的一种光学系统中，像面上所成的像的网格畸变示意图。

附图标记：

1-第一透镜；

2-第二透镜；

3-第三透镜；

4-第四透镜；

5-第五透镜；

6-第六透镜；

7-第七透镜；

8-物面；

9-光阑；

10-滤光片；

11-光轴；

S1-第一物侧面；

S2-第一像侧面；

S3-第二物侧面；

S4-第二像侧面；

S5-第三物侧面；

S6-第三像侧面；

S7-第四物侧面；

S8-第四像侧面；

S9-第五物侧面；

S10-第五像侧面；

S11-第六物侧面；

S12-第六像侧面；

S13-第七物侧面；

S14-第七像侧面；

S15-滤光片物侧面；

S16-滤光片像侧面；

S17-像面。

具体实施方式

本申请的实施方式部分使用的术语仅用于对本申请的具体实施例进行解释，而非旨在限定本申请。

应当明确，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。

需要注意的是，本申请实施例所描述的“上”、“下”、“左”、“右”等方位词是以附图所示的角度来进行描述的，不应理解为对本申请实施例的限定。此外，在上下文中，还需要理解的是，当提到一个元件连接在另一个元件“上”或者“下”时，其不仅能够直接连接在另一个元件“上”或者“下”，也可以通过中间元件间接连接在另一个元件“上”或者“下”。

请参考附图1-12，其中，图1为本申请实施例1提供的一种光学系统的示意图；图2为本申请实施例1提供的一种光学系统中，像面上所成的像的网格畸变示意图；图3为本申请实施例2提供的一种光学系统的示意图；图4为本申请提供的2提供的一种光学系统中，像面上所成的像的网格畸变示意图；图5为本申请实施例3提供的一种光学系统的示意图；图6为本申请提供的3提供的一种光学系统中，像面上所成的像的网格畸变示意图；图7为本申请实施例4提供的一种光学系统的示意图；图8为本申请提供的4提供的一种光学系统中，像面上所成的像的网格畸变示意图；图9为本申请实施例5提供的一种光学系统的示意图；图10为本申请提供的5提供的一种光学系统中，像面上所成的像的网格畸变示意图；图11为本申请实施例6提供的一种光学系统的示意图；图12为本申请提供的6提供的一种光学系统中，像面上所成的像的网格畸变示意图。

不同于专业单反相机的镜头，适用于终端设备的镜头高度受限，为了满足用户基本的拍照需求，适用于终端设备的镜头常用超广角镜头。

如图1、3、5、7、9、11所示的是本申请实施例1～6提供的一种光学系统。该光学系统包括第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3、第四透镜4、第五透镜5、第六透镜6和第七透镜7，从物面8至像面S17依次排布在光轴11上。该光学系统由七个透镜组成镜头组，镜头组中的每个透镜的光焦度设置不同。

光焦度等于像方光束会聚度与物方光束会聚度之差，它表征光学系统偏折光线的能力。如果光焦度为正，则该透镜具有汇聚作用，如果光焦度为负，则该透镜具有发散作用。

具体来说，第一透镜1具有负光焦度，其第一物侧面S1具有远离光轴11的第一物侧边及位于光轴11上的第一物侧中心，第一透镜1的第一像侧面S2具有远离光轴11的第一像侧边及位于光轴11上的第一像侧中心，第一物侧面S1和第一像侧面S2各自相对于第一物侧中心和第一像侧中心分别朝向像面S17弯曲，第一物侧边和第一像侧边各自相对于第一物侧中心和第一像侧中心朝向像面S17弯曲。将第一透镜1设置成周边向像面S17及中心向像面S17凸出的结构，是为了使第一透镜1能够接收到更多的入射光线，使光学系统的视场角更大，实现广角功能。

第二透镜2具有负光焦度，其具有第二物侧面S3和第二像侧面S4以及远离光轴11的第二物侧边和第二像侧边，第二物侧边和第二像侧边均朝向像面S17弯曲，第二物侧面S3和第二像侧面S4朝向物面8凸出，第二物侧面S3的曲率半径大于第二像侧面S4的曲率半径。将第二透镜2设置成周边相对于中心朝向像面S17弯曲的月牙形状的凹透镜，使得经过第一透镜1折射而出的光线进一步向偏离光轴11的方向偏折、与光轴11之间的夹角更小。

第三透镜3具有正光焦度，其具有第三物侧面S5和第三像侧面S6，第三物侧面S5为朝向物侧凸出的凸面，第三像侧面S6为朝向像侧凸出的凸面。将第三透镜3设置成两个凸面的凸透镜，对经过第二透镜2进一步偏折、与光轴11之间夹角更小的光线进行会聚。

第四透镜4具有负光焦度，其具有第四物侧面S7和第四像侧面S8，第四物侧面S7具有远离光轴11的第四物侧边及位于光轴11上的第四物侧中心，第四像侧面S8具有远离光轴11的第四像侧边及位于光轴11上的第四像侧中心，第四物侧边和第四像侧边分别相对于第四物侧中心和第四像侧中心朝向物面8弯曲，第四物侧面S7和第四像侧面S8均朝向像面S17凸出，第四物侧面S7的曲率半径小于第四像侧面S8的曲率半径。将第四透镜4设置成周边相对于中心朝向物面8弯曲的月牙形状的凹透镜，对经过第三透镜3会聚的光线进行偏折，使得光线朝远离光轴11的方向发散。

第五透镜5具有正光焦度，其具有第五物侧面S9和第五像侧面S10，第五物侧面S9具有远离光轴11的第五物侧边以及位于光轴11上的第五物侧中心，第五像侧面S10具有远离光轴11的第五像侧边以及位于光轴11上的第五像侧中心，第五物侧面S9和第五像侧面S10分别相对于第五物侧中心和第五像侧中心朝向物面8弯曲，第五物侧中心和第五像侧中心分别相对于第五物侧边和第五像侧边朝向像面S17凸出，第五物侧面S9的曲率半径R9大于所述第五像侧面S10的曲率半径R10，满足4.7<R9/R10<5.7。将第五透镜5设置成周边朝向物面8弯曲、两个凸面朝向像面S17凸出的凸透镜，对经过第四透镜4发散的光线进行二次会聚，使得光线朝靠近光轴11的方向传播，用以控制光斑的大小。

第六透镜6具有光焦度，即其光焦度可为正可为负，其第六物侧面S11具有远离光轴11的第六物侧边及位于光轴11上的第六物侧中心，第六透镜6的第六像侧面S12具有远离光轴11的第六像侧边及位于光轴11上的第六像侧中心，第六物侧面S11靠近所述第六物侧边的区域和第六像侧面S12靠近所述第六像侧边的区域各自朝向物面8弯曲，第六物侧边和第六像侧边各自相对于第六物侧中心和第六像侧中心朝向物面8弯曲，第六物侧中心和第六像侧中心均向物面8凸出，第六透镜6的有效焦距f6与镜头组在x轴方向上的有效焦距fx满足-6.5<f6/fx≤5.5。将第六透镜6设置成周边向物面8弯曲及中心向物面8凸出的结构，对经过第五透镜5会聚的光线进行光线的二次发散以及光线再分布，使得经过第六透镜6出射的光线形成的光斑，光强分布更均匀。

第七透镜7具有负光焦度，其第七物侧面S13具有远离光轴11的第七物侧边及位于光轴11上的第七物侧中心，第七透镜7的第七像侧面S14具有远离光轴11的第七像侧边及位于光轴11上的第七像侧中心，第七物侧面S13靠近所述第七物侧边的区域和第七像侧面S14靠近第七像侧边的区域各自朝向物面8弯曲，第七物侧边和第七像侧边各自相对于第七物侧中心和第七像侧中心朝向物面8弯曲，第七物侧中心和第七像侧中心均向物面8凸出，第七物侧面S13的曲率半径R13与第七像侧面S14的曲率半径R14满足1.4<R13/R14<1.7。将第七透镜7设置成周边向物面8弯曲以及中心向物面8凸起的结构，对经过第六透镜6二次发散和再分布的光线进行光线的三次发散以及二次再分布，使得经过第七透镜7出射至像面S17上所成的像的像素点分布均匀、畸变更小、成像质量更高。

在该光学系统中，第一透镜1、第二透镜2、第四透镜4、第六透镜6和第七透镜7中至少一个透镜具有非旋转对称的非球面。具体来说，在光焦度为负的五个透镜中设置非旋转对称的非球面，数量可以是1～10个不等，根据排列组合可以有无数种配置方案，透镜具有非旋转对称的非球面为透镜的物侧面和/或像侧面。其他不配置非旋转对称的非球面的透镜的表面可以配置为现有技术中常用的球面或者非球面，比如Q型非球面。

本申请优选地以在第七透镜7的第七物侧面S13和第七像侧面S14配置为非旋转对称的非球面，第一透镜1至第六透镜6的共十二个表面均采用Q型非球面为例进行说明，但此举仅为方便说明，并非对本申请保护范围进行限制。

在该光学系统中，第一透镜1至第六透镜6的十二个Q型非球面的面型可满足但不限定于使用以下非球面公式进行限定：

其中，z为非球面的矢高，r为非球面的径向坐标，c为非球面顶点球曲率，K为二次曲面常数，a_m为非球面系数，r_max为径向半径坐标最大值，u＝r/r_max。

第七透镜7的非旋转对称的非球面的面型使用以下非球面公式进行限定：

其中，z为平行于z轴的矢高；N为级数中多项式系数的总数，Ai为第i项扩展多项式的系数，r为非球面的径向坐标，c为非球面顶点球曲率，K为二次曲面常数。

经过该光学系统在像面S17上所成的像的TV畸变为TDT，TV畸变(TV distortion)是相对畸变，即实际图像的变形程度。该光学系统能够将TV畸变TDT控制在3.0％以下，减小像面S17上像的畸变，实现光学系统的超广角、小畸变的成像效果，录制视频、拍照预览等场景无需算法进行畸变矫正。

进一步地，在该光学系统中，光学系统在像面S17上的成像区域所成的像的最大范围，在x方向上的长度为Imgx，在y方向上的长度为Imgy，像的半像高为Imgy/Imgx，其满足下列公式：Imgy/Imgx＝0.75，在像面S17上形成分辨率为4:3的成像区域，提升成像质量，增加智能终端设备的拍摄竞争力。

第一透镜1的第一物侧面S1所能够接收到的物面8上发出的光线的区域的边缘与第一透镜1的第一物侧边之间的两条直线的夹角称之为该光学系统的视场角FOV，其满足下列公式：100°≤FOV≤130°，实现超广角功能。

进一步地，在第二透镜2与第三透镜3之间设置有一光阑9，通过该光阑9决定光学系统的镜头进光量和F数，有助于减小F数，增大光圈。其中F数即光圈数，光圈是用来控制光线透过镜头照射至感光元件的光量的装置，表达光圈大小用F数/F值表示，光圈F数，是镜头的焦距/镜头通光直径得出的相对值(相对孔径的倒数)。

进一步地，光学系统的光学总长为TTL，像面S17上的成像区域的对角线的长的一半为ImgH，其满足下列公式：1.2≤TTL/ImgH≤1.7。像面S17上的成像区域的对角线就是分辨率为4:3的矩形区域的对角线，通过将光学总长与成像区域的比值限定在1.2至1.7的区间，减小镜头的光学总长TTL的同时，像面S17上成的像的像素相对没有减小或者没有显著减小，在保证成像质量的同时，镜头能够做小，从而实现超广角。

在该光学系统中，光学系统在垂直于光轴11的平面的x轴方向上的有效焦距为fx，在垂直于光轴11方向的平面的y轴方向上的有效焦距为fy，入瞳直径为EPD，其满足下列公式：fx/EPD＝2.0，fy/EPD＝2.0。此时，镜头组的光圈数设置为2.0，可以提升快门速度，使得镜头的进光量大，适用范围更广。

在该光学系统中，第三透镜3具有第三像侧面S6，第三像侧面S6在垂直于光轴11的平面的y轴方向上的曲率半径为R6，第五透镜5具有第五像侧面S10，第五像侧面S10在垂直于光轴11的平面的y轴方向上的曲率半径R10，光学系统在垂直于光轴11的平面的y轴方向上的有效焦距为fy，其满足下列公式：-0.75≤(R6-R10)/fy≤-0.5，说明第三透镜3的第三像侧面S6的凸出度小于第五透镜5的第五像侧面S10，光线经过传递，在第三透镜3的一次会聚和在第五透镜5的二次会聚可以将光斑放大。

在该光学系统中，第七透镜7具有第七物侧面S13和第七像侧面S14，第七物侧面S13和第七像侧面S14分别关于光轴11成中心对称。

具体来说，第七物侧面S13在垂直于光轴11的x轴方向上与光轴11的交点至第七物侧面S13的有效半径顶点的轴上距离为sag11(x)；第七物侧面S13在垂直于光轴11的y轴方向上与光轴11的交点至第七物侧面S13的有效半径顶点的轴上距离为sag11(y)；sag11(x)关于y轴对称，sag11(y)关于x轴对称，满足：sag11(x)＝sag11(-x)，sag11(y)＝sag11(-y)。第七像侧面S14在垂直于光轴11的x轴方向上与光轴11的交点至第七像侧面S14的有效半径顶点的轴上距离为sag12(x)；第七像侧面S14在垂直于光轴11的轴方向上与光轴11的交点至第七像侧面S14的有效半径顶点的y轴上距离为sag12(y)；sag12(x)关于y轴对称，sag12(y)关于x轴对称，满足：sag12(x)＝sag12(-x)，sag12(y)＝sag12(-y)。

将第七透镜7如上配置，是为了使第七物侧面S13关于光轴11中心对称，保证射入第七透镜7的第七像侧面S14上光线关于光轴11中心对称，而且第七像侧面S14关于光轴11中心对称，保证在像面S17上成的像在像面S17正中，且关于光轴11也中心对称。

实施例1

如图1所示，本申请实施例1提供了一种光学系统，其具有物面8、像面S17、光阑9、滤光片10和由七个透镜组成的镜头组，沿光轴11方向从物面8至像面S17，依次排列有第一透镜1、第二透镜2、光阑9、第三透镜3、第四透镜4、第五透镜5、第六透镜6、第七透镜7和滤光片10。其中，第一透镜1的焦距f1与镜头组的有效焦距ft的比值为|f1/ft|＝7.328，第二透镜2的焦距f2与镜头组的有效焦距ft的比值为|f2/ft|＝37.864，第三透镜3的焦距f3与镜头组的有效焦距ft的比值为|f3/ft|＝1.473，第四透镜4的焦距f4与镜头组的有效焦距ft的比值为|f4/ft|＝3.717，第五透镜5的焦距f5与镜头组的有效焦距ft的比值为|f5/ft|＝1.058，第六透镜6的焦距f6与镜头组的有效焦距ft的比值为|f6/ft|＝4.654，第七透镜7的焦距f7与镜头组的有效焦距ft的比值为|f7/ft|＝3.663。

其中，第七透镜7的第七物侧面S13和第七像侧面S14均为非旋转对称的非球面，该镜头组的成像范围内的TV畸变的最大值TDT满足|TDT|＝2.20％。

第一透镜1从物面8接收光线并折射至后面的第二透镜2，其所能接收到的光线范围就是镜头组的最大视场角FOV，在本实施例1中，满足FOV＝122°。

镜头组的有效焦距ft在垂直于光轴11方向上有两个分量，分别是x轴方向的有效焦距fx和y轴方向上的有效焦距fy，镜头组的入瞳直径EPD和fx、fy之比就是光圈F数Fno，Fno满足fx/EPD＝2.0，fy/EPD＝2.0。

镜头组的第一透镜1的第一物侧面S1至镜头组的像面S17在光轴11上的距离为光学总长TTL，镜头组的像面S17上有效像素区域对角线长的一半为ImgH，满足TTL/ImgH＝1.34。

第五透镜5的第五物侧面S9的曲率半径为R9，第五透镜5的第五像侧面S10的曲率半径为R10，满足R9/R10＝4.925，第五透镜5的中间厚度远远大于周边厚度，加强对光线的二次会聚程度。

第六透镜6的第六物侧面S11的曲率半径为R11，第六透镜6的第六像侧面S12的曲率半径为R12，满足R11/R12＝1.595，第六透镜6对光线进行适当扩散放大。

第七透镜7的第七物侧面S13的曲率半径R13，第七透镜7的第七像侧面S14的曲率半径R14，满足R13/R14＝1.529，第七透镜7对光线进行适当扩散放大，同时利用非旋转对称的非球面对光线进行像差矫正，使像面S17上成的像质量更高。

第三透镜3的第三像侧面S6的垂直于光轴11的y轴方向的曲率半径R6、第五个透镜的第五像侧面S10的垂直于光轴11的y轴方向的曲率半径R10与成像镜头的Y轴方向的有效焦距fy满足：(R6-R10)/fy＝-0.588。

第七物侧面S13在垂直于光轴11的x轴方向上与光轴11的交点至第七物侧面S13的有效半径顶点的轴上距离为sag11(x)；第七物侧面S13在垂直于光轴11的y轴方向上与光轴11的交点至第七物侧面S13的有效半径顶点的轴上距离为sag11(y)；sag11(x)关于y轴对称，sag11(y)关于x轴对称，满足：sag11(x)＝sag11(-x)，sag11(y)＝sag11(-y)。第七像侧面S14在垂直于光轴11的x轴方向上与光轴11的交点至第七像侧面S14的有效半径顶点的轴上距离为sag12(x)；第七像侧面S14在垂直于光轴11的轴方向上与光轴11的交点至第七像侧面S14的有效半径顶点的y轴上距离为sag12(y)；sag12(x)关于y轴对称，sag12(y)关于x轴对称，满足：sag12(x)＝sag12(-x)，sag12(y)＝sag12(-y)。

在本实施例1的光学系统中，物面8是平面，第一透镜1的第一物侧面S1和第一像侧面S2、第二透镜2的第二物侧面S3和第二像侧面S4、第三透镜3的第三物侧面S5和第三像侧面S6、第四透镜4的第四物侧面S7和第四像侧面S8、第五透镜5的第五物侧面S9和第五像侧面S10、第六透镜6的第六物侧面S11和第六像侧面S12是Q型非球面，第七透镜7的第七物侧面S13和第七像侧面S14是XY多项式型非旋转对称的非球面，滤光片10具有一定厚度且滤光片物侧面S15和滤光片像侧面S16均是平面，像面S17是平面。

Q型非球面的面型可满足但不限定于使用以下非球面公式进行限定：

其中，z为非球面的矢高，r为非球面的径向坐标，c为非球面顶点球曲率，K为二次曲面常数，a_m为非球面系数，r_max为径向半径坐标最大值，u＝r/r_max。

第七透镜7的非旋转对称的非球面的面型使用以下非球面公式进行限定：

其中，z为平行于z轴的矢高；N为级数中多项式系数的总数，Ai为第i项扩展多项式的系数，r为非球面的径向坐标，c为非球面顶点球曲率，K为二次曲面常数。

本实施例1的光学系统的基本参数参见表1a至表1d，表1a为各表面的参数，其中，R为曲率半径，Th为表面厚度，nd为表面材料的折射率，vd为表面材料的阿贝系数，f’为焦距，它们的单位均为毫米(mm)。表1b为各透镜的参数，其中，f1至f7为各透镜的有效焦距、TTL为光学系统的光学总长、像面S17上有效像素区域对角线长的一半为ImgH、最大视场为FOV、光学成像系统的光圈数为Fno以及镜头组的有效焦距为EFL。表1c为各透镜的非球面参数。表1d为具有非旋转对称的非球面的透镜的非球面参数。

表1a

表1b

表1c

表1d

采用上述表1a至表1d所采用的基本参数设计本实施例1的光学系统，形成如图1所示的光学系统的架构，该架构充分利用七个透镜之间光焦度正负变换的互相配合，通过非旋转对称的非球面对光线的像差矫正和减小畸变的功能，实现超广角、小畸变的超广角镜头。如图2所示，物体经过本实施例1的光学系统在像面S17上所成的像的畸变为枕形畸变，该畸变控制在2.20％以内。在图2中，方方正正的实线网格是理想状态下所形成的理想像，对应于实线网格的交叉点的物经过本实施例1的光学系统所成的像是悬浮于实线网格周围的像素点，可以看出实际的像相对于实线网格发生了枕形畸变，但畸变程度并不大，像素点基本上紧贴着实线网格，很好地实现了本实施例1的目的。

实施例2

如图3所示，本申请实施例2提供了一种光学系统，其具有物面8、像面S17、光阑9、滤光片10和由七个透镜组成的镜头组，沿光轴11方向从物面8至像面S17，依次排列有第一透镜1、第二透镜2、光阑9、第三透镜3、第四透镜4、第五透镜5、第六透镜6、第七透镜7和滤光片10。其中，第一透镜1的焦距f1与镜头组的有效焦距ft的比值为|f1/ft|＝7.395，第二透镜2的焦距f2与镜头组的有效焦距ft的比值为|f2/ft|＝40.943，第三透镜3的焦距f3与镜头组的有效焦距ft的比值为|f3/ft|＝1.484，第四透镜4的焦距f4与镜头组的有效焦距ft的比值为|f4/ft|＝3.744，第五透镜5的焦距f5与镜头组的有效焦距ft的比值为|f5/ft|＝1.069，第六透镜6的焦距f6与镜头组的有效焦距ft的比值为|f6/ft|＝4.712，第七透镜7的焦距f7与镜头组的有效焦距ft的比值为|f7/ft|＝3.202。

其中，第七透镜7的第七物侧面S13和第七像侧面S14均为非旋转对称的非球面，该镜头组的成像范围内的TV畸变的最大值TDT满足|TDT|＝2.23％。

第一透镜1从物面8接收光线并折射至后面的第二透镜2，其所能接收到的光线范围就是镜头组的最大视场角FOV，在本实施例2中，满足FOV＝122°。

镜头组的有效焦距ft在垂直于光轴11方向上有两个分量，分别是x轴方向的有效焦距fx和y轴方向上的有效焦距fy，镜头组的入瞳直径EPD和fx、fy之比就是光圈数Fno，Fno满足fx/EPD＝2.0，fy/EPD＝2.0。

镜头组的第一透镜1的第一物侧面S1至镜头组的像面S17在光轴11上的距离为光学总长TTL，镜头组的像面S17上有效像素区域对角线长的一半为ImgH，满足TTL/ImgH＝1.325。

第五透镜5的第五物侧面S9的曲率半径为R9，第五透镜5的第五像侧面S10的曲率半径为R10，满足R9/R10＝4.873，第五透镜5的中间厚度远远大于周边厚度，加强对光线的二次会聚程度。

第六透镜6的第六物侧面S11的曲率半径为R11，第六透镜6的第六像侧面S12的曲率半径为R12，满足R11/R12＝1.592，第六透镜6对光线进行适当扩散放大。

第七透镜7的第七物侧面S13的曲率半径R13，第七透镜7的第七像侧面S14的曲率半径R14，满足R13/R14＝1.523，第七透镜7对光线进行适当扩散放大，同时利用非旋转对称的非球面对光线进行像差矫正，使像面S17上成的像质量更高。

第三透镜3的第三像侧面S6的垂直于光轴11的y轴方向的曲率半径R6、第五个透镜的第五像侧面S10的垂直于光轴11的y轴方向的曲率半径R10与成像镜头的Y轴方向的有效焦距fy满足：(R6-R10)/fy＝-0.594。

第七物侧面S13在垂直于光轴11的x轴方向上与光轴11的交点至第七物侧面S13的有效半径顶点的轴上距离为sag11(x)；第七物侧面S13在垂直于光轴11的y轴方向上与光轴11的交点至第七物侧面S13的有效半径顶点的轴上距离为sag11(y)；sag11(x)关于y轴对称，sag11(y)关于x轴对称，满足：sag11(x)＝sag11(-x)，sag11(y)＝sag11(-y)。第七像侧面S14在垂直于光轴11的x轴方向上与光轴11的交点至第七像侧面S14的有效半径顶点的轴上距离为sag12(x)；第七像侧面S14在垂直于光轴11的轴方向上与光轴11的交点至第七像侧面S14的有效半径顶点的y轴上距离为sag12(y)；sag12(x)关于y轴对称，sag12(y)关于x轴对称，满足：sag12(x)＝sag12(-x)，sag12(y)＝sag12(-y)。

在本实施例2的光学系统中，物面8是平面，第一透镜1的第一物侧面S1和第一像侧面S2、第二透镜2的第二物侧面S3和第二像侧面S4、第三透镜3的第三物侧面S5和第三像侧面S6、第四透镜4的第四物侧面S7和第四像侧面S8、第五透镜5的第五物侧面S9和第五像侧面S10、第六透镜6的第六物侧面S11和第六像侧面S12是Q型非球面，第七透镜7的第七物侧面S13和第七像侧面S14是XY多项式型非旋转对称的非球面，滤光片10具有一定厚度且滤光片物侧面S15和滤光片像侧面S16均是平面，像面S17是平面。

Q型非球面的面型可满足但不限定于使用以下非球面公式进行限定：

其中，z为非球面的矢高，r为非球面的径向坐标，c为非球面顶点球曲率，K为二次曲面常数，a_m为非球面系数，r_max为径向半径坐标最大值，u＝r/r_max。

第七透镜7的非旋转对称的非球面的面型使用以下非球面公式进行限定：

其中，z为平行于z轴的矢高；N为级数中多项式系数的总数，Ai为第i项扩展多项式的系数，r为非球面的径向坐标，c为非球面顶点球曲率，K为二次曲面常数。

本实施例2的光学系统的基本参数参见表2a至表2d，表2a为各表面的参数，其中，R为曲率半径，Th为表面厚度，nd为表面材料的折射率，vd为表面材料的阿贝系数，f’为焦距，它们的单位均为毫米(mm)。表2b为各透镜的参数，其中，f1至f7为各透镜的有效焦距、TTL为光学系统的光学总长、像面S17上有效像素区域对角线长的一半为ImgH、最大视场为FOV、光学成像系统的光圈数为Fno以及镜头组的有效焦距为EFL。表2c为各透镜的非球面参数。表2d为具有非旋转对称的非球面的透镜的非球面参数。

表2a

f1(mm)	-21.450	f2(mm)	-118.757	f3(mm)	4.305
						f4(mm)	-10.860	f5(mm)	3.099	f6(mm)	-13.667
f7(mm)	-9.288	TTL(mm)	6.889	Fno	2.090
						ImgH(mm)	5.200	FOV(°)	122	EFL	2.901

表2b

表2c

表2d

采用上述表2a至表2d所采用的基本参数设计本实施例2的光学系统，形成如图3所示的光学系统的架构，该架构充分利用七个透镜之间光焦度正负变换的互相配合，通过非旋转对称的非球面对光线的像差矫正和减小畸变的功能，实现超广角、小畸变的超广角镜头。如图4所示，物体经过本实施例2的光学系统在像面S17上所成的像的畸变为枕形畸变，该畸变控制在2.23％以内。在图4中，方方正正的实线网格是理想状态下所形成的理想像，对应于实线网格的交叉点的物经过本实施例2的光学系统所成的像是悬浮于实线网格周围的像素点，可以看出实际的像相对于实线网格发生了枕形畸变，但畸变程度并不大，像素点基本上紧贴着实线网格，很好地实现了本实施例2的目的。

实施例3

如图5所示，本申请实施例3提供了一种光学系统，其具有物面8、像面S17、光阑9、滤光片10和由七个透镜组成的镜头组，沿光轴11方向从物面8至像面S17，依次排列有第一透镜1、第二透镜2、光阑9、第三透镜3、第四透镜4、第五透镜5、第六透镜6、第七透镜7和滤光片10。其中，第一透镜1的焦距f1与镜头组的有效焦距ft的比值为|f1/ft|＝7.353，第二透镜2的焦距f2与镜头组的有效焦距ft的比值为|f2/ft|＝32.444，第三透镜3的焦距f3与镜头组的有效焦距ft的比值为|f3/ft|＝1.485，第四透镜4的焦距f4与镜头组的有效焦距ft的比值为|f4/ft|＝3.768，第五透镜5的焦距f5与镜头组的有效焦距ft的比值为|f5/ft|＝1.075，第六透镜6的焦距f6与镜头组的有效焦距ft的比值为|f6/ft|＝4.690，第七透镜7的焦距f7与镜头组的有效焦距ft的比值为|f7/ft|＝3.764。

其中，第七透镜7的第七物侧面S13和第七像侧面S14均为非旋转对称的非球面，该镜头组的成像范围内的TV畸变的最大值TDT满足|TDT|＝2.12％。

第一透镜1从物面8接收光线并折射至后面的第二透镜2，其所能接收到的光线范围就是镜头组的最大视场角FOV，在本实施例1中，满足FOV＝122°。

镜头组的有效焦距ft在垂直于光轴11方向上有两个分量，分别是x轴方向的有效焦距fx和y轴方向上的有效焦距fy，镜头组的入瞳直径EPD和fx、fy之比就是光圈数Fno，Fno满足fx/EPD＝2.0，fy/EPD＝2.0。

镜头组的第一透镜1的第一物侧面S1至镜头组的像面S17在光轴11上的距离为光学总长TTL，镜头组的像面S17上有效像素区域对角线长的一半为ImgH，满足TTL/ImgH＝1.551。

第五透镜5的第五物侧面S9的曲率半径为R9，第五透镜5的第五像侧面S10的曲率半径为R10，满足R9/R10＝5.254，第五透镜5的中间厚度远远大于周边厚度，加强对光线的二次会聚程度。

第六透镜6的第六物侧面S11的曲率半径为R11，第六透镜6的第六像侧面S12的曲率半径为R12，满足R11/R12＝1.598，第六透镜6对光线进行适当扩散放大。

第七透镜7的第七物侧面S13的曲率半径R13，第七透镜7的第七像侧面S14的曲率半径R14，满足R13/R14＝1.524，第七透镜7对光线进行适当扩散放大，同时利用非旋转对称的非球面对光线进行像差矫正，使像面S17上成的像质量更高。

第三透镜3的第三像侧面S6的垂直于光轴11的y轴方向的曲率半径R6、第五个透镜的第五像侧面S10的垂直于光轴11的y轴方向的曲率半径R10与成像镜头的Y轴方向的有效焦距fy满足：(R6-R10)/fy＝-0.585。

第七物侧面S13在垂直于光轴11的x轴方向上与光轴11的交点至第七物侧面S13的有效半径顶点的轴上距离为sag11(x)；第七物侧面S13在垂直于光轴11的y轴方向上与光轴11的交点至第七物侧面S13的有效半径顶点的轴上距离为sag11(y)；sag11(x)关于y轴对称，sag11(y)关于x轴对称，满足：sag11(x)＝sag11(-x)，sag11(y)＝sag11(-y)。第七像侧面S14在垂直于光轴11的x轴方向上与光轴11的交点至第七像侧面S14的有效半径顶点的轴上距离为sag12(x)；第七像侧面S14在垂直于光轴11的轴方向上与光轴11的交点至第七像侧面S14的有效半径顶点的y轴上距离为sag12(y)；sag12(x)关于y轴对称，sag12(y)关于x轴对称，满足：sag12(x)＝sag12(-x)，sag12(y)＝sag12(-y)。

在本实施例3的光学系统中，物面8是平面，第一透镜1的第一物侧面S1和第一像侧面S2、第二透镜2的第二物侧面S3和第二像侧面S4、第三透镜3的第三物侧面S5和第三像侧面S6、第四透镜4的第四物侧面S7和第四像侧面S8、第五透镜5的第五物侧面S9和第五像侧面S10、第六透镜6的第六物侧面S11和第六像侧面S12是Q型非球面，第七透镜7的第七物侧面S13和第七像侧面S14是XY多项式型非旋转对称的非球面，滤光片10具有一定厚度且滤光片物侧面S15和滤光片像侧面S16均是平面，像面S17是平面。

Q型非球面的面型可满足但不限定于使用以下非球面公式进行限定：

其中，z为非球面的矢高，r为非球面的径向坐标，c为非球面顶点球曲率，K为二次曲面常数，a_m为非球面系数，r_max为径向半径坐标最大值，u＝r/r_max。

第七透镜7的非旋转对称的非球面的面型使用以下非球面公式进行限定：

其中，z为平行于z轴的矢高；N为级数中多项式系数的总数，Ai为第i项扩展多项式的系数，r为非球面的径向坐标，c为非球面顶点球曲率，K为二次曲面常数。

本实施例3的光学系统的基本参数参见表3a至表3d，表3a为各表面的参数，其中，R为曲率半径，Th为表面厚度，nd为表面材料的折射率，vd为表面材料的阿贝系数，f’为焦距，它们的单位均为毫米(mm)。表3b为各透镜的参数，其中，f1至f7为各透镜的有效焦距、TTL为光学系统的光学总长、像面S17上有效像素区域对角线长的一半为ImgH、最大视场为FOV、光学成像系统的光圈数为Fno以及镜头组的有效焦距为EFL。表3c为各透镜的非球面参数。表3d为具有非旋转对称的非球面的透镜的非球面参数。

表3a

f1(mm)	-24.571	f2(mm)	-108.420	f3(mm)	4.962
						f4(mm)	-12.593	f5(mm)	3.594	f6(mm)	-15.674
f7(mm)	-12.578	TTL(mm)	8.063	Fno	2.043
						ImgH(mm)	5.200	FOV(°)	122	EFL	3.342

表3b

表3c

表3d

采用上述表3a至表3d所采用的基本参数设计本实施例3的光学系统，形成如图5所示的光学系统的架构，该架构充分利用七个透镜之间光焦度正负变换的互相配合，通过非旋转对称的非球面对光线的像差矫正和减小畸变的功能，实现超广角、小畸变的超广角镜头。如图6所示，物体经过本实施例3的光学系统在像面S17上所成的像的畸变为枕形畸变，该畸变控制在2.12％以内。在图6中，方方正正的实线网格是理想状态下所形成的理想像，对应于实线网格的交叉点的物经过本实施例3的光学系统所成的像是悬浮于实线网格周围的像素点，可以看出实际的像相对于实线网格发生了枕形畸变，但畸变程度并不大，像素点基本上紧贴着实线网格，很好地实现了本实施例3的目的。

实施例4

如图7所示，本申请实施例4提供了一种光学系统，其具有物面8、像面S17、光阑9、滤光片10和由七个透镜组成的镜头组，沿光轴11方向从物面8至像面S17，依次排列有第一透镜1、第二透镜2、光阑9、第三透镜3、第四透镜4、第五透镜5、第六透镜6、第七透镜7和滤光片10。其中，第一透镜1的焦距f1与镜头组的有效焦距ft的比值为|f1/ft|＝7.389，第二透镜2的焦距f2与镜头组的有效焦距ft的比值为|f2/ft|＝26.075，第三透镜3的焦距f3与镜头组的有效焦距ft的比值为|f3/ft|＝1.568，第四透镜4的焦距f4与镜头组的有效焦距ft的比值为|f4/ft|＝3.978，第五透镜5的焦距f5与镜头组的有效焦距ft的比值为|f5/ft|＝1.106，第六透镜6的焦距f6与镜头组的有效焦距ft的比值为|f6/ft|＝5.897，第七透镜7的焦距f7与镜头组的有效焦距ft的比值为|f7/ft|＝4.527。

其中，第七透镜7的第七物侧面S13和第七像侧面S14均为非旋转对称的非球面，该镜头组的成像范围内的TV畸变的最大值TDT满足|TDT|＝2.88％。

第一透镜1从物面8接收光线并折射至后面的第二透镜2，其所能接收到的光线范围就是镜头组的最大视场角FOV，在本实施例1中，满足FOV＝130°。

镜头组的有效焦距ft在垂直于光轴11方向上有两个分量，分别是x轴方向的有效焦距fx和y轴方向上的有效焦距fy，镜头组的入瞳直径EPD和fx、fy之比就是光圈数Fno，Fno满足fx/EPD＝2.0，fy/EPD＝2.0。

镜头组的第一透镜1的第一物侧面S1至镜头组的像面S17在光轴11上的距离为光学总长TTL，镜头组的像面S17上有效像素区域对角线长的一半为ImgH，满足TTL/ImgH＝1.211。

第五透镜5的第五物侧面S9的曲率半径为R9，第五透镜5的第五像侧面S10的曲率半径为R10，满足R9/R10＝4.82，第五透镜5的中间厚度远远大于周边厚度，加强对光线的二次会聚程度。

第六透镜6的第六物侧面S11的曲率半径为R11，第六透镜6的第六像侧面S12的曲率半径为R12，满足R11/R12＝1.493，第六透镜6对光线进行适当扩散放大。

第七透镜7的第七物侧面S13的曲率半径R13，第七透镜7的第七像侧面S14的曲率半径R14，满足R13/R14＝1.463，第七透镜7对光线进行适当扩散放大，同时利用非旋转对称的非球面对光线进行像差矫正，使像面S17上成的像质量更高。

第三透镜3的第三像侧面S6的垂直于光轴11的y轴方向的曲率半径R6、第五个透镜的第五像侧面S10的垂直于光轴11的y轴方向的曲率半径R10与成像镜头的Y轴方向的有效焦距fy满足：(R6-R10)/fy＝-0.630。

第七物侧面S13在垂直于光轴11的x轴方向上与光轴11的交点至第七物侧面S13的有效半径顶点的轴上距离为sag11(x)；第七物侧面S13在垂直于光轴11的y轴方向上与光轴11的交点至第七物侧面S13的有效半径顶点的轴上距离为sag11(y)；sag11(x)关于y轴对称，sag11(y)关于x轴对称，满足：sag11(x)＝sag11(-x)，sag11(y)＝sag11(-y)。第七像侧面S14在垂直于光轴11的x轴方向上与光轴11的交点至第七像侧面S14的有效半径顶点的轴上距离为sag12(x)；第七像侧面S14在垂直于光轴11的轴方向上与光轴11的交点至第七像侧面S14的有效半径顶点的y轴上距离为sag12(y)；sag12(x)关于y轴对称，sag12(y)关于x轴对称，满足：sag12(x)＝sag12(-x)，sag12(y)＝sag12(-y)。

在本实施例4的光学系统中，物面8是平面，第一透镜1的第一物侧面S1和第一像侧面S2、第二透镜2的第二物侧面S3和第二像侧面S4、第三透镜3的第三物侧面S5和第三像侧面S6、第四透镜4的第四物侧面S7和第四像侧面S8、第五透镜5的第五物侧面S9和第五像侧面S10、第六透镜6的第六物侧面S11和第六像侧面S12是Q型非球面，第七透镜7的第七物侧面S13和第七像侧面S14是XY多项式型非旋转对称的非球面，滤光片10具有一定厚度且滤光片物侧面S15和滤光片像侧面S16均是平面，像面S17是平面。

Q型非球面的面型可满足但不限定于使用以下非球面公式进行限定：

其中，z为非球面的矢高，r为非球面的径向坐标，c为非球面顶点球曲率，K为二次曲面常数，a_m为非球面系数，r_max为径向半径坐标最大值，u＝r/r_max。

第七透镜7的非旋转对称的非球面的面型使用以下非球面公式进行限定：

其中，z为平行于z轴的矢高；N为级数中多项式系数的总数，Ai为第i项扩展多项式的系数，r为非球面的径向坐标，c为非球面顶点球曲率，K为二次曲面常数。

本实施例4的光学系统的基本参数参见表4a至表4d，表4a为各表面的参数，其中，R为曲率半径，Th为表面厚度，nd为表面材料的折射率，vd为表面材料的阿贝系数，f’为焦距，它们的单位均为毫米(mm)。表4b为各透镜的参数，其中，f1至f7为各透镜的有效焦距、TTL为光学系统的光学总长、像面S17上有效像素区域对角线长的一半为ImgH、最大视场为FOV、光学成像系统的光圈数为Fno以及镜头组的有效焦距为EFL。表4c为各透镜的非球面参数。表4d为具有非旋转对称的非球面的透镜的非球面参数。

表4a

f1(mm)	-18.486	f2(mm)	-65.239	f3(mm)	3.923
						f4(mm)	-9.952	f5(mm)	2.768	f6(mm)	-14.754
f7(mm)	-11.327	TTL(mm)	6.295	Fno	2.073
						ImgH(mm)	5.200	FOV(°)	130	EFL	2.502

表4b

表4c

表4d

采用上述表4a至表4d所采用的基本参数设计本实施例4的光学系统，形成如图7所示的光学系统的架构，该架构充分利用七个透镜之间光焦度正负变换的互相配合，通过非旋转对称的非球面对光线的像差矫正和减小畸变的功能，实现超广角、小畸变的超广角镜头。如图8所示，物体经过本实施例4的光学系统在像面S17上所成的像的畸变为枕形畸变，该畸变控制在2.88％以内。在图8中，方方正正的实线网格是理想状态下所形成的理想像，对应于实线网格的交叉点的物经过本实施例4的光学系统所成的像是悬浮于实线网格周围的像素点，可以看出实际的像相对于实线网格发生了枕形畸变，但畸变程度并不大，像素点基本上紧贴着实线网格，很好地实现了本实施例4的目的。

实施例5

如图9所示，本申请实施例5提供了一种光学系统，其具有物面8、像面S17、光阑9、滤光片10和由七个透镜组成的镜头组，沿光轴11方向从物面8至像面S17，依次排列有第一透镜1、第二透镜2、光阑9、第三透镜3、第四透镜4、第五透镜5、第六透镜6、第七透镜7和滤光片10。其中，第一透镜1的焦距f1与镜头组的有效焦距ft的比值为|f1/ft|＝7.508，第二透镜2的焦距f2与镜头组的有效焦距ft的比值为|f2/ft|＝42.385，第三透镜3的焦距f3与镜头组的有效焦距ft的比值为|f3/ft|＝1.486，第四透镜4的焦距f4与镜头组的有效焦距ft的比值为|f4/ft|＝3.767，第五透镜5的焦距f5与镜头组的有效焦距ft的比值为|f5/ft|＝1.074，第六透镜6的焦距f6与镜头组的有效焦距ft的比值为|f6/ft|＝4.738，第七透镜7的焦距f7与镜头组的有效焦距ft的比值为|f7/ft|＝3.769。

其中，第七透镜7的第七物侧面S13和第七像侧面S14均为非旋转对称的非球面，该镜头组的成像范围内的TV畸变的最大值TDT满足|TDT|＝1.11％。

第一透镜1从物面8接收光线并折射至后面的第二透镜2，其所能接收到的光线范围就是镜头组的最大视场角FOV，在本实施例5中，满足FOV＝110°。

镜头组的有效焦距ft在垂直于光轴11方向上有两个分量，分别是x轴方向的有效焦距fx和y轴方向上的有效焦距fy，镜头组的入瞳直径EPD和fx、fy之比就是光圈数Fno，Fno满足fx/EPD＝2.0，fy/EPD＝2.0。

镜头组的第一透镜1的第一物侧面S1至镜头组的像面S17在光轴11上的距离为光学总长TTL，镜头组的像面S17上有效像素区域对角线长的一半为ImgH，满足TTL/ImgH＝1.697。

第五透镜5的第五物侧面S9的曲率半径为R9，第五透镜5的第五像侧面S10的曲率半径为R10，满足R9/R10＝4.923，第五透镜5的中间厚度远远大于周边厚度，加强对光线的二次会聚程度。

第六透镜6的第六物侧面S11的曲率半径为R11，第六透镜6的第六像侧面S12的曲率半径为R12，满足R11/R12＝1.591，第六透镜6对光线进行适当扩散放大。

第七透镜7的第七物侧面S13的曲率半径R13，第七透镜7的第七像侧面S14的曲率半径R14，满足R13/R14＝1.520，第七透镜7对光线进行适当扩散放大，同时利用非旋转对称的非球面对光线进行像差矫正，使像面S17上成的像质量更高。

第三透镜3的第三像侧面S6的垂直于光轴11的y轴方向的曲率半径R6、第五个透镜的第五像侧面S10的垂直于光轴11的y轴方向的曲率半径R10与成像镜头的Y轴方向的有效焦距fy满足：(R6-R10)/fy＝-0.595。

第七物侧面S13在垂直于光轴11的x轴方向上与光轴11的交点至第七物侧面S13的有效半径顶点的轴上距离为sag11(x)；第七物侧面S13在垂直于光轴11的y轴方向上与光轴11的交点至第七物侧面S13的有效半径顶点的轴上距离为sag11(y)；sag11(x)关于y轴对称，sag11(y)关于x轴对称，满足：sag11(x)＝sag11(-x)，sag11(y)＝sag11(-y)。第七像侧面S14在垂直于光轴11的x轴方向上与光轴11的交点至第七像侧面S14的有效半径顶点的轴上距离为sag12(x)；第七像侧面S14在垂直于光轴11的轴方向上与光轴11的交点至第七像侧面S14的有效半径顶点的y轴上距离为sag12(y)；sag12(x)关于y轴对称，sag12(y)关于x轴对称，满足：sag12(x)＝sag12(-x)，sag12(y)＝sag12(-y)。

在本实施例5的光学系统中，物面8是平面，第一透镜1的第一物侧面S1和第一像侧面S2、第二透镜2的第二物侧面S3和第二像侧面S4、第三透镜3的第三物侧面S5和第三像侧面S6、第四透镜4的第四物侧面S7和第四像侧面S8、第五透镜5的第五物侧面S9和第五像侧面S10、第六透镜6的第六物侧面S11和第六像侧面S12是Q型非球面，第七透镜7的第七物侧面S13和第七像侧面S14是XY多项式型非旋转对称的非球面，滤光片10具有一定厚度且滤光片物侧面S15和滤光片像侧面S16均是平面，像面S17是平面。

Q型非球面的面型可满足但不限定于使用以下非球面公式进行限定：

其中，z为非球面的矢高，r为非球面的径向坐标，c为非球面顶点球曲率，K为二次曲面常数，a_m为非球面系数，r_max为径向半径坐标最大值，u＝r/r_max。

第七透镜7的非旋转对称的非球面的面型使用以下非球面公式进行限定：

其中，z为平行于z轴的矢高；N为级数中多项式系数的总数，Ai为第i项扩展多项式的系数，r为非球面的径向坐标，c为非球面顶点球曲率，K为二次曲面常数。

本实施例5的光学系统的基本参数参见表5a至表5d，表5a为各表面的参数，其中，R为曲率半径，Th为表面厚度，nd为表面材料的折射率，vd为表面材料的阿贝系数，f’为焦距，它们的单位均为毫米(mm)。表5b为各透镜的参数，其中，f1至f7为各透镜的有效焦距、TTL为光学系统的光学总长、像面S17上有效像素区域对角线长的一半为ImgH、最大视场为FOV、光学成像系统的光圈数为Fno以及镜头组的有效焦距为EFL。表5c为各透镜的非球面参数。表5d为具有非旋转对称的非球面的透镜的非球面参数。

表5a

f1(mm)	-27.464	f2(mm)	-155.035	f3(mm)	5.436
						f4(mm)	-13.777	f5(mm)	3.929	f6(mm)	-17.332
f7(mm)	-13.787	TTL(mm)	8.825	Fno	2.081
						ImgH(mm)	5.200	FOV(°)	110	EFL	3.658

表5b

表5c

表5d采用上述表5a至表5d所采用的基本参数设计本实施例5的光学系统，形成如图9所示的光学系统的架构，该架构充分利用七个透镜之间光焦度正负变换的互相配合，通过非旋转对称的非球面对光线的像差矫正和减小畸变的功能，实现超广角、小畸变的超广角镜头。如图10所示，物体经过本实施例5的光学系统在像面S17上所成的像的畸变为枕形畸变，该畸变控制在1.11％以内。在图10中，方方正正的实线网格是理想状态下所形成的理想像，对应于实线网格的交叉点的物经过本实施例5的光学系统所成的像是悬浮于实线网格周围的像素点，可以看出实际的像相对于实线网格发生了枕形畸变，但畸变程度并不大，像素点基本上紧贴着实线网格，很好地实现了本实施例5的目的。

实施例6

如图11所示，本申请实施例6提供了一种光学系统，其具有物面8、像面S17、光阑9、滤光片10和由七个透镜组成的镜头组，沿光轴11方向从物面8至像面S17，依次排列有第一透镜1、第二透镜2、光阑9、第三透镜3、第四透镜4、第五透镜5、第六透镜6、第七透镜7和滤光片10。其中，第一透镜1的焦距f1与镜头组的有效焦距ft的比值为|f1/ft|＝6.551，第二透镜2的焦距f2与镜头组的有效焦距ft的比值为|f2/ft|＝17.832，第三透镜3的焦距f3与镜头组的有效焦距ft的比值为|f3/ft|＝1.890，第四透镜4的焦距f4与镜头组的有效焦距ft的比值为|f4/ft|＝3.886，第五透镜5的焦距f5与镜头组的有效焦距ft的比值为|f5/ft|＝1.361，第六透镜6的焦距f6与镜头组的有效焦距ft的比值为|f6/ft|＝4.528，第七透镜7的焦距f7与镜头组的有效焦距ft的比值为|f7/ft|＝3.867。

其中，第七透镜7的第七物侧面S13和第七像侧面S14均为非旋转对称的非球面，该镜头组的成像范围内的TV畸变的最大值TDT满足|TDT|＝2.91％。

第一透镜1从物面8接收光线并折射至后面的第二透镜2，其所能接收到的光线范围就是镜头组的最大视场角FOV，在本实施例6中，满足FOV＝122°。

镜头组的有效焦距ft在垂直于光轴11方向上有两个分量，分别是x轴方向的有效焦距fx和y轴方向上的有效焦距fy，镜头组的入瞳直径EPD和fx、fy之比就是光圈数Fno，Fno满足fx/EPD＝2.0，fy/EPD＝2.0。

镜头组的第一透镜1的第一物侧面S1至镜头组的像面S17在光轴11上的距离为光学总长TTL，镜头组的像面S17上有效像素区域对角线长的一半为ImgH，满足TTL/ImgH＝1.284。

第五透镜5的第五物侧面S9的曲率半径为R9，第五透镜5的第五像侧面S10的曲率半径为R10，满足R9/R10＝5.651，第五透镜5的中间厚度远远大于周边厚度，加强对光线的二次会聚程度。

第六透镜6的第六物侧面S11的曲率半径为R11，第六透镜6的第六像侧面S12的曲率半径为R12，满足R11/R12＝0.535，第六透镜6对光线进行适当扩散放大。

第七透镜7的第七物侧面S13的曲率半径R13，第七透镜7的第七像侧面S14的曲率半径R14，满足R13/R14＝1.635，第七透镜7对光线进行适当扩散放大，同时利用非旋转对称的非球面对光线进行像差矫正，使像面S17上成的像质量更高。

第三透镜3的第三像侧面S6的垂直于光轴11的y轴方向的曲率半径R6、第五个透镜的第五像侧面S10的垂直于光轴11的y轴方向的曲率半径R10与成像镜头的Y轴方向的有效焦距fy满足：(R6-R10)/fy＝-0.704。

第七物侧面S13在垂直于光轴11的x轴方向上与光轴11的交点至第七物侧面S13的有效半径顶点的轴上距离为sag11(x)；第七物侧面S13在垂直于光轴11的y轴方向上与光轴11的交点至第七物侧面S13的有效半径顶点的轴上距离为sag11(y)；sag11(x)关于y轴对称，sag11(y)关于x轴对称，满足：sag11(x)＝sag11(-x)，sag11(y)＝sag11(-y)。第七像侧面S14在垂直于光轴11的x轴方向上与光轴11的交点至第七像侧面S14的有效半径顶点的轴上距离为sag12(x)；第七像侧面S14在垂直于光轴11的轴方向上与光轴11的交点至第七像侧面S14的有效半径顶点的y轴上距离为sag12(y)；sag12(x)关于y轴对称，sag12(y)关于x轴对称，满足：sag12(x)＝sag12(-x)，sag12(y)＝sag12(-y)。

在本实施例6的光学系统中，物面8是平面，第一透镜1的第一物侧面S1和第一像侧面S2、第二透镜2的第二物侧面S3和第二像侧面S4、第三透镜3的第三物侧面S5和第三像侧面S6、第四透镜4的第四物侧面S7和第四像侧面S8、第五透镜5的第五物侧面S9和第五像侧面S10、第六透镜6的第六物侧面S11和第六像侧面S12是Q型非球面，第七透镜7的第七物侧面S13和第七像侧面S14是XY多项式型非旋转对称的非球面，滤光片10具有一定厚度且滤光片物侧面S15和滤光片像侧面S16均是平面，像面S17是平面。

Q型非球面的面型可满足但不限定于使用以下非球面公式进行限定：

其中，z为非球面的矢高，r为非球面的径向坐标，c为非球面顶点球曲率，K为二次曲面常数，a_m为非球面系数，r_max为径向半径坐标最大值，u＝r/r_max。

第七透镜7的非旋转对称的非球面的面型使用以下非球面公式进行限定：

其中，z为平行于z轴的矢高；N为级数中多项式系数的总数，Ai为第i项扩展多项式的系数，r为非球面的径向坐标，c为非球面顶点球曲率，K为二次曲面常数。

本实施例6的光学系统的基本参数参见表6a至表6d，表6a为各表面的参数，其中，R为曲率半径，Th为表面厚度，nd为表面材料的折射率，vd为表面材料的阿贝系数，f’为焦距，它们的单位均为毫米(mm)。表6b为各透镜的参数，其中，f1至f7为各透镜的有效焦距、TTL为光学系统的光学总长、像面S17上有效像素区域对角线长的一半为ImgH、最大视场为FOV、光学成像系统的光圈数为Fno以及镜头组的有效焦距为EFL。表6c为各透镜的非球面参数。表6d为具有非旋转对称的非球面的透镜的非球面参数。

表6a

f1(mm)	-16.683	f2(mm)	-45.410	f3(mm)	4.813
						f4(mm)	-9.896	f5(mm)	3.467	f6(mm)	11.532
f7(mm)	-9.848	TTL(mm)	6.675	Fno	2.159
						ImgH(mm)	5.200	FOV(°)	122	EFL	2.547

表6b

表6c

表6d

采用上述表6a至表6d所采用的基本参数设计本实施例6的光学系统，形成如图11所示的光学系统的架构，该架构充分利用七个透镜之间光焦度正负变换的互相配合，通过非旋转对称的非球面对光线的像差矫正和减小畸变的功能，实现超广角、小畸变的超广角镜头。如图12所示，物体经过本实施例6的光学系统在像面S17上所成的像的畸变为桶形畸变，该畸变控制在-2.91％以内。在图12中，方方正正的实线网格是理想状态下所形成的理想像，对应于实线网格的交叉点的物经过本实施例6的光学系统所成的像是悬浮于实线网格周围的像素点，可以看出实际的像相对于实线网格发生了桶形畸变，但畸变程度并不大，像素点基本上紧贴着实线网格，很好地实现了本实施例6的目的。

实施例7

本申请实施例7提供一种取像装置，该取像装置包括任一个实施例1～6所提供的光学系统。取像装置可以是相机模组、红外摄像头模组等装置。通过在取像装置中设置该光学系统，可以缩短取像装置的镜头长度，在保证像面S17的成像尺寸基本不变的条件下，增大视场角，减小畸变，实现超广角、小畸变结合的取像装置。

实施例8

本申请实施例8提供一种终端设备，该终端设备包括实施例7提供的取像装置。通过在终端设备中设置具有该光学系统的取像装置，可实现不同大视场下的各种拍摄应用场景，增强了终端设备的功能，提高了用户体验。终端设备可以是手机、平板电脑等设备。

可见，在以上各个方面，通过在光学系统中引入具有非旋转对称的非球面的透镜，增加了设计自由度，有利于提升紧凑系统下镜头成像品质，实现超广角、小畸变的成像效果，录制视频、拍照预览等场景无需算法进行畸变矫正，并且可用于终端设备，拍摄及录制影像，比如采用手机，平板电脑，监视器等便携式电子产品的镜头拍摄外部视频、照片的场景，包括不同大视场下的各种拍摄应用场景。

Claims (14)

1.一种光学系统，其特征在于，包括：从物面至像面沿光轴方向依次排布的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜和第七透镜；

所述第一透镜、所述第二透镜、所述第四透镜和所述第七透镜具有负光焦度；

所述第三透镜和所述第五透镜具有正光焦度；

所述第六透镜具有光焦度；

其中，所述第一透镜、所述第二透镜、所述第四透镜、所述第六透镜和所述第七透镜中至少一个透镜具有非旋转对称的非球面；

所述第三透镜具有第三像侧面，所述第三像侧面在垂直于所述光轴的平面的y轴方向上的曲率半径为R6，所述第五透镜具有第五像侧面，所述第五像侧面在垂直于所述光轴的平面的y轴方向上的曲率半径R10，所述光学系统在垂直于所述光轴的平面的y轴方向上的有效焦距为fy，其满足下列公式：-0.75<(R6-R10)/fy<-0.5。

2.如权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述非旋转对称的非球面设置在所述第七透镜上。

3.如权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统在所述像面上所成的像的TV畸变为TDT，其满足下列公式：|TDT|≤3.0％。

4.如权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统在所述像面上所成的像的最大范围，在x方向上的长度为Imgx，在y方向上的长度为Imgy，所述像的半像高为Imgy/Imgx，其满足下列公式：Imgy/Imgx＝0.75。

5.如权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统的视场角为FOV，其满足下列公式：100°≤FOV≤130°。

6.如权利要求1所述的光学系统，其特征在于，在所述第二透镜与所述第三透镜之间设置有一光阑。

7.如权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统的光学总长为TTL，所述像面上的成像区域的对角线的长的一半为ImgH，其满足下列公式：TTL/ImgH≤1.7。

8.如权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述第五透镜具有第五物侧面和第五像侧面，所述第五物侧面具有远离所述光轴的第五物侧边以及位于所述光轴上的第五物侧中心，所述第五像侧面具有远离所述光轴的第五像侧边以及位于所述光轴上的第五像侧中心，所述第五物侧面和所述第五像侧面分别相对于所述第五物侧中心和所述第五像侧中心朝向所述物面弯曲，所述第五物侧中心和所述第五像侧中心分别相对于所述第五物侧边和所述第五像侧边朝向所述像面凸出，所述第五物侧面的曲率半径R9大于所述第五像侧面的曲率半径R10，满足4.7≤R9/R10≤5.7。

9.如权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述第六透镜具有第六物侧面和第六像侧面，所述第六物侧面具有远离所述光轴的第六物侧边及位于所述光轴上的第六物侧中心，所述第六像侧面具有所述远离光轴的第六像侧边及位于所述光轴上的第六像侧中心，所述第六物侧面靠近所述第六物侧边的区域和所述第六像侧面靠近所述第六像侧边的区域分别朝向所述物面弯曲，所述第六物侧中心和所述第六像侧中心均向所述物面凸出，所述第六透镜的有效焦距f6与所述光学系统在x轴方向上的有效焦距fx满足-6.5≤f6/fx≤5.5。

10.如权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述第七透镜具有第七物侧面和第七像侧面，所述第七物侧面具有远离所述光轴的第七物侧边以及位于所述光轴上的第七物侧中心，所述第七像侧面具有远离所述光轴的第七像侧边及位于所述光轴上的第七像侧中心，所述第七物侧面靠近所述第七物侧边的区域和所述第七像侧面靠近所述第七像侧边的区域分别朝向所述像面弯曲，所述第七物侧中心和所述第七像侧中心均向所述物面凸出，所述第七物侧面的曲率半径R13与所述第七像侧面的曲率半径R14满足1.4≤R13/R14≤1.7。

11.如权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统在垂直于所述光轴的平面的x轴方向上的有效焦距为fx，在垂直于所述光轴方向的平面的y轴方向上的有效焦距为fy，入瞳直径为EPD，其满足下列公式：fx/EPD＝2.0，fy/EPD＝2.0。

12.如权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述第七透镜具有第七物侧面和第七像侧面，所述第七物侧面和所述第七像侧面分别关于所述光轴成中心对称。

13.一种取像装置，其特征在于，包括如权利要求1-12中任一项所述的光学系统。

14.一种终端设备，其特征在于，包括如权利要求13所述的取像装置。

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