CN113176655B - 光学系统、摄像模组、摄像设备及载具 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种光学系统、摄像模组、摄像设备及载具。光学系统包括：具有负屈折力的第一透镜；具有负屈折力的第二透镜，其物侧面于近光轴处为凸面，像侧面于近光轴处为凹面；具有正屈折力的第三透镜，其物侧面和像侧面于近光轴处均为凸面；具有正屈折力的第四透镜，其像侧面于近光轴处为凸面；具有负屈折力的第五透镜，其物侧面和像侧面于近光轴处均为凹面；具有正屈折力的第六透镜，其物侧面和像侧面于近光轴处均为凸面；及第七透镜；光学系统满足关系：18.5mm＜f1*f2/f＜23.3mm；f1为第一透镜的有效焦距，f2为第二透镜的有效焦距，f为光学系统的有效焦距。光学系统拥有大视角特性，同时还有优良的成像清晰度。
Description
技术领域
本发明涉及摄影技术领域，特别是涉及一种光学系统、摄像模组、摄像设备及载具。
背景技术
随着科技的发展，无人机在越来越多的行业中发挥着重要作用。在植保领域，利用无人机作为飞行平台，搭载药箱、喷洒设备或者监测设备，对农田进行喷药或者数据采集。在另一方面，利用携带摄像设备的无人机，可对目标区域开展大规模航拍，实现空中俯瞰的效果；在环保领域，可利用无人机进行环境监测，例如也可以对森林火灾进行监控。但在这些应用中，往往需要无人机同时拥有大视角以及高清晰拍摄的能力。
但对于传统的摄像设备而言，随着拍摄范围的增大，则成像清晰度越难得到有效控制，即难以同时兼顾大视角及高清晰拍摄的能力，从而制约了无人机在行业中的进一步普及。
发明内容
基于此，有必要针对如何在增大拍摄范围的同时兼顾成像清晰度的问题，提供一种光学系统、摄像模组、摄像设备及载具。
一种光学系统，沿光轴由物侧至像侧依次包括：
具有负屈折力的第一透镜；
具有负屈折力的第二透镜，所述第二透镜的物侧面于近光轴处为凸面，像侧面于近光轴处为凹面；
具有正屈折力的第三透镜，所述第三透镜的物侧面和像侧面于近光轴处均为凸面；
具有正屈折力的第四透镜，所述第四透镜的像侧面于近光轴处为凸面；
具有负屈折力的第五透镜，所述第五透镜的物侧面和像侧面于近光轴处均为凹面；
具有正屈折力的第六透镜，所述第六透镜的物侧面和像侧面于近光轴处均为凸面；
具有屈折力的第七透镜；
且所述光学系统满足关系：
18.5mm＜f1*f2/f＜23.3mm；
f1为所述第一透镜的有效焦距，f2为所述第二透镜的有效焦距，f为所述光学系统的有效焦距。
上述光学系统中，第一透镜和第二透镜均具有负屈折力，且第二透镜的物侧面于近光轴处为凸面，像侧面于近光轴处为凹面，从而可利于对大角度入射的光线实现偏折，以实现光学系统的大视角特性。第三透镜具有正屈折力，且其物侧面及像侧面均为凸面，从而第三透镜可对来自第一透镜和第二透镜的光线实现及时且有效的偏转，特别是利于调节大视角系统中边缘视场的场曲和像散。使第四透镜具有正屈折力及相应的面型设计，从而可较好地分担第三透镜的屈折力负担，防止第三透镜对入射光线的偏折过大，使来自第二透镜的光线能够依次经第三透镜和第四透镜平缓地偏转，从而有利于抑制像差的产生。进一步地，将第五透镜设计为负透镜，将第六透镜设计为正透镜，同时设置第七透镜，并且第五透镜和第六透镜两者拥有相应的面型设计，从而可利于各视场的入射光线在经过光学系统中的后端镜组时能够平缓偏折以会聚至成像面上，使光学系统的球差、色差、场曲、像散像差得到较好的抑制，进而能够进一步提高光学系统的成像清晰度。且当光学系统进一步满足上述关系式条件时，第一透镜和第二透镜为光学系统提供的负屈折力强度合理，一方面有利于收集大角度的入射光线，使光学系统拥有进一步的大视角特性；另一方面也有利于分摊第一透镜和第二透镜间彼此的屈折力负荷，防止两者的屈折力强度过大而产生难以校正的像散、色差等像差，进而有利于减少像方镜组对校正像差的负担。超过关系式的上限时，第一透镜和第二透镜的负屈折力强度不足，则光学系统难以获得大角度的入射光线，不利于扩大光学系统视场角。低于关系式的下限时，又会导致第一透镜和第二透镜的负屈折力强度过大，易产生较强且难以校正的像散和色差，不利于光学系统拥有高分辨成像特性。
在其中一个实施例中，所述光学系统满足关系：
23.5＜Rs3/CT2＜68.5；
Rs3为所述第二透镜的物侧面于光轴处的曲率半径，CT2为所述第二透镜于光轴上的厚度。第二透镜的物侧面为凸面，可进一步会聚入射光线，且当满足该关系时，第二透镜的物侧面面型趋于平滑，可有效降低不同视场下光线入射至第二透镜时的角度偏差，从而降低第二透镜对光线的偏折敏感度，另外也能够约束第二透镜的厚度，从而有利于实现光学系统的轻量化设计。
在其中一个实施例中，所述光学系统满足关系：
3＜f3/f＜9；
f3为所述第三透镜的有效焦距。由于光线由具有较强屈折力的第一透镜与第二透镜射出，这样往往会导致边缘视场光线射入至成像面时易产生较大的场曲。因此，在使第三透镜拥有正屈折力并使其进一步满足该关系时，将能够使第三透镜的正屈折力强度被控制在合理的范围内，从而利于进一步校正边缘视场像差，提升成像解析度。超过关系式范围时，则不利于对光学系统实现像差的有效校正，容易出现校正不足或校正过度的问题，从而降低成像品质。
在其中一个实施例中，所述第五透镜的像侧面与所述第六透镜的物侧面胶合。在上述光学系统中，第五透镜与第六透镜胶合，且两者的胶合面凸向光学系统的物侧，从而有利于校正光学系统的像差。在其中一个实施例中，所述光学系统满足关系：
-11.2*10-6mm/℃＜(CT6-CT5)*(α6-α5)＜0mm/℃；
CT5为所述第五透镜于光轴上的厚度，CT6为所述第六透镜于光轴上的厚度，α5为所述第五透镜在-30℃～70℃条件下的热膨胀系数，α6为所述第六透镜在-30℃～70℃条件下的热膨胀系数。当满足该关系时，第五透镜和第六透镜的厚度及热膨胀系数能够得到合理配置，减小温度对第五透镜和第六透镜的影响，有助于使光学系统在高温或低温条件下依然保持良好的成像质量，同时也能够减小两片透镜的中心厚度差异及材料特性差异，从而当第五透镜与第六透镜相胶合时，可降低两者胶合处发生开裂的风险。
在其中一个实施例中，所述光学系统满足关系：
10.5＜CT3/|Sags5|＜35；
CT3为所述第三透镜于光轴上的厚度，Sags5为所述第三透镜的物侧面于最大有效孔径处的矢高。满足该关系时，第三透镜中心厚度与物侧面的弯曲程度能够得到合理搭配，从而可避免第三透镜在拥有较强屈折力的同时，因其中心厚度过大或物侧面过于弯曲而增加透镜的制造难度，从而有助于降低生产成本。
在其中一个实施例中，所述光学系统满足关系：
7＜TTL/f＜8.6；
TTL为所述第一透镜的物侧面至所述光学系统的成像面于光轴上的厚度。满足该关系时，光学系统在拥有较大视角范围的同时还能有效约束光学总长，从而实现小型化设计。超过关系式的上限时，光学系统的光学总长过长，不利于小型化设计。低于条件式的下限时，光学系统的焦距过长，不利于光学系统接收大角度区域的光线，从而难以满足光学系统对大视角特性的要求。
在其中一个实施例中，所述光学系统满足关系：
42deg＜(FOV*f)/(2*Imgh)＜58deg；
FOV为所述光学系统的最大视场角，Imgh为所述光学系统的最大视场角所对应的像高的一半。满足该关系时，可保持光学系统良好的光学性能，实现光学系统大视角、大像面和高像素的特征，从而能够很好的捕捉被摄物体的细节，另外也可以对光学系统的畸变起到较好的抑制作用，使光学系统在拥有大视角特性的同时还能拥有较低的失真风险。
在其中一个实施例中，所述光学系统包括孔径光阑，所述孔径光阑设于所述第三透镜与所述第四透镜之间，且所述光学系统满足关系：
-10.5＜f123/f＜-1.5；
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。上述光学系统中，位于孔径光阑物方的透镜组整体为光学系统提供负屈折力，有利于由大角度入射的光线透过该透镜组并穿过孔径光阑，从而进一步实现光学系统的大视角设计；同时也有助于提升边缘视场处于成像面上的亮度，从而提升边缘视场处的成像清晰度。超过条件式的上限时，孔径光阑物方的透镜组的整体屈折力过强，使得边缘视场易产生较严重的像散，降低边缘视场的成像解析度。低于条件式的下限时，则孔径光阑物方的透镜组屈折力不足，不利于光学系统进一步增大视场范围。
在其中一个实施例中，所述光学系统满足关系：
-10.235mm≤f1≤-8.363mm；
-5.695mm≤f2≤-4.775mm。满足该关系时，第一透镜和第二透镜的屈折力强度配置合理，不仅有利于扩大光学系统的视场角，同时也降低单个透镜的屈折力负担，可防止入射光线在经过第一透镜时出现过大的偏折而产生较大的像差。
一种摄像模组，包括图像传感器及以上任意一项所述的光学系统，所述图像传感器设于所述光学系统的像侧。通过采用上述光学系统，摄像模组不仅能够拥有大视角特性以获得更大的拍摄范围，同时还可拥有优良的成像清晰度。
一种摄像设备，包括固定件及上述的摄像模组，所述摄像模组设于所述固定件。通过采用上述摄像模组，摄像设备能够拥有更大的拍摄范围，同时还可获得清晰的影像。
一种载具，包括安装部及上述的摄像设备，所述摄像设备设于所述安装部。通过采用上述摄像设备，载具的拍摄功能将得到提升，不仅能够增大拍摄范围，且同时还可拥有清晰的影像。
附图说明
图1为本申请第一实施例提供的光学系统的结构示意图；
图2包括第一实施例中光学系统的纵向球差图、像散图和畸变图；
图3为本申请第二实施例提供的光学系统的结构示意图；
图4包括第二实施例中光学系统的纵向球差图、像散图和畸变图；
图5为本申请第三实施例提供的光学系统的结构示意图；
图6包括第三实施例中光学系统的纵向球差图、像散图和畸变图；
图7为本申请第四实施例提供的光学系统的结构示意图；
图8包括第四实施例中光学系统的纵向球差图、像散图和畸变图；
图9为本申请第五实施例提供的光学系统的结构示意图；
图10包括第五实施例中光学系统的纵向球差图、像散图和畸变图；
图11为本申请第六实施例提供的光学系统的结构示意图；
图12包括第六实施例中光学系统的纵向球差图、像散图和畸变图；
图13为本申请一实施例提供的摄像模组的示意图；
图14为本申请一实施例提供的摄像设备的结构示意图；
图15为本申请一实施例提供的应用有摄像设备的载具的结构示意图。
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”、“厚度”、“上”、“前”、“后”、“轴向”、“径向”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。
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。
参考图1，本申请的实施例提供一种具有七片透镜设计的光学系统10，光学系统10沿光轴101由物侧至像侧依次包括具有负屈折力的第一透镜L1、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及具有正屈折力或负屈折力的第七透镜L7。
第一透镜L1具有物侧面S1和像侧面S2，第二透镜L2具有物侧面S3和像侧面S4，第三透镜L3具有物侧面S5和像侧面S6，第四透镜L4具有物侧面S7和像侧面S8，第五透镜L5具有物侧面S9及像侧面S10，第六透镜L6具有物侧面S11和像侧面S12，第七透镜L7具有物侧面S13和像侧面S14。同时，光学系统10还存在成像面S15，成像面S15位于第七透镜L7的像侧，无限远处的轴上物点发出的光线经光学系统10各透镜调节后能够会聚于成像面S15。一般地，光学系统10的成像面S15与图像传感器的感光面重合。
在本申请的实施例中，第二透镜L2的物侧面S3于近光轴处为凸面，像侧面S4于近光轴处为凹面；第三透镜L3的物侧面S5和像侧面S6于近光轴处均为凸面；第四透镜L4的像侧面S8于近光轴处为凸面；第五透镜L5的物侧面S9和像侧面S10于近光轴处均为凹面；第六透镜L6的物侧面S11和像侧面S12于近光轴处均为凸面。当描述透镜表面于近光轴处具有某种面型时，即该透镜表面于光轴101附近具有该种面型，而该透镜表面于靠近最大有效通光孔径处的区域可以拥有与之相同的面型或相反的面型。
上述光学系统10中，第一透镜L1和第二透镜L2均具有负屈折力，且第二透镜L2的物侧面S3于近光轴处为凸面，像侧面S4于近光轴处为凹面，从而可利于对大角度入射的光线实现偏折，以实现光学系统10的大视角特性。第三透镜L3具有正屈折力，且其物侧面S5及像侧面S6均为凸面，从而第三透镜L3可对来自第一透镜L1和第二透镜L2的光线实现及时且有效的偏转，特别是利于调节大视角系统中边缘视场的场曲和像散。使第四透镜L4具有正屈折力及相应的面型设计，从而可较好地分担第三透镜L3的屈折力负担，防止第三透镜L3对入射光线的偏折过大，使来自第二透镜L2的光线能够依次经第三透镜L3和第四透镜L4平缓地偏转，从而有利于抑制像差的产生。进一步地，将第五透镜L5设计为负透镜，将第六透镜L6设计为正透镜，同时设置第七透镜L7，并且第五透镜L5和第六透镜L6两者拥有相应的面型设计，从而可利于各视场的入射光线在经过光学系统10中的后端镜组时能够平缓偏折以会聚至成像面上，使光学系统10的球差、色差、场曲、像散像差得到较好的抑制，进而能够进一步提高光学系统10的成像清晰度。
另外，光学系统10还满足关系式条件：18.5mm＜f1*f2/f＜23.3mm；f1为第一透镜L1的有效焦距，f2为第二透镜L2的有效焦距，f为光学系统10的有效焦距。当光学系统10进一步满足上述关系式条件时，第一透镜L1和第二透镜L2为光学系统10提供的负屈折力强度合理，一方面有利于收集大角度的入射光线，使光学系统10拥有进一步的大视角特性；另一方面也有利于分摊第一透镜L1和第二透镜L2间彼此的屈折力负荷，防止两者的屈折力强度过大而产生难以校正的像散、色差等像差，进而有利于减少像方镜组对校正像差的负担。超过关系式的上限时，第一透镜L1和第二透镜L2的负屈折力强度不足，则光学系统10难以获得大角度的入射光线，不利于扩大光学系统10的视场角。低于关系式的下限时，又会导致第一透镜L1和第二透镜L2的负屈折力强度过大，易产生较强且难以校正的像散和色差，不利于光学系统10拥有高分辨成像特性。在一些实施例中，光学系统10所满足的该关系具体可以为19、19.3、19.5、19.8、20、20.3、20.5、20.9、21.4、22.3、22.8、23或23.2，数值单位为mm。
此外，在一些实施例中，光学系统10还满足以下至少一条关系，且当满足任一关系时均可拥有相应的技术效果：
23.5＜Rs3/CT2＜68.5；Rs3为第二透镜L2的物侧面S3于光轴处的曲率半径，CT2为第二透镜L2于光轴上的厚度。第二透镜L2的物侧面S3为凸面，可进一步会聚入射光线，且当满足该关系时，第二透镜L2的物侧面S3面型趋于平滑，可有效降低不同视场下光线入射至第二透镜L2时的角度偏差，从而降低第二透镜L2对光线的偏折敏感度，另外也能够约束第二透镜L2的厚度，从而有利于实现光学系统10的轻量化设计。在一些实施例中，光学系统10所满足的该关系具体可以为24、27.6、30、32.7、33.5、38.2、40.9、45、50.6、60.8、63.1、65.5或67.8。
3＜f3/f＜9；f3为第三透镜L3的有效焦距。由于光线由具有较强屈折力的第一透镜L1与第二透镜L2射出，这样往往会导致边缘视场光线射入至成像面时易产生较大的场曲。因此，在使第三透镜L3拥有正屈折力并使其进一步满足该关系时，将能够使第三透镜L3的正屈折力强度被控制在合理的范围内，从而利于进一步校正边缘视场像差，提升成像解析度。超过关系式范围时，则不利对光学系统10实现像差的有效校正，容易出现校正不足或校正过度的问题，从而降低成像品质。在一些实施例中，光学系统10所满足的该关系具体可以为3.2、3.3、3.5、3.7、4.6、4.9、5.8、6.9、7.5、7.8、8.2或8.5。
-11.2*10-6mm/℃＜(CT6-CT5)*(α6-α5)＜0mm/℃；CT5为第五透镜L5于光轴上的厚度，CT6为第六透镜L6于光轴上的厚度，α5为第五透镜L5在-30℃～70℃条件下的热膨胀系数，α6为第六透镜L6在-30℃～70℃条件下的热膨胀系数。当满足该关系时，第五透镜L5和第六透镜L6的厚度及热膨胀系数能够得到合理配置，减小温度对第五透镜L5和第六透镜L6的影响，有助于使光学系统10在高温或低温条件下依然保持良好的成像质量，同时也能够减小两片透镜的中心厚度差异及材料特性差异，从而当第五透镜L5与第六透镜L6相胶合时，可降低两者胶合处发生开裂的风险。在一些实施例中，光学系统10所满足的该关系具体可以为-11、-10.7、-10.2、-9.8、-9、-8.4、-7、-6.3、-5、-3、-0.7或-0.5，数值单位为10-6mm/℃。
10.5＜CT3/|Sags5|＜35；CT3为第三透镜L3于光轴上的厚度，Sags5为第三透镜L3的物侧面S3于最大有效孔径处的矢高。Sags5也可称为第三透镜L3的物侧面S3与光轴101的交点处至该面最大有效孔径处在平行于光轴101方向上的距离。满足该关系时，第三透镜L3中心厚度与物侧面S3的弯曲程度能够得到合理搭配，从而可避免第三透镜L3在拥有较强屈折力的同时，因其中心厚度过大或物侧面S3过于弯曲而增加透镜的制造难度，从而有助于降低生产成本。在一些实施例中，光学系统10所满足的该关系具体可以为10.9、11.5、12、12.5、21、21.5、22、30.7、31、33.5或34。
7＜TTL/f＜8.6；TTL为第一透镜L1的物侧面S1至光学系统10的成像面S15于光轴上的厚度。满足该关系时，光学系统10在拥有较大视角范围的同时还能有效约束光学总长，从而实现小型化设计。超过关系式的上限时，光学系统10的光学总长过长，不利于小型化设计。低于条件式的下限时，光学系统10的焦距过长，不利于光学系统10接收大角度区域的光线，从而难以满足光学系统10对大视角特性的要求。在一些实施例中，光学系统10所满足的该关系具体可以为7.1、7.3、7.5、7.8、8、8.2或8.4。
42deg＜(FOV*f)/(2*Imgh)＜58deg；FOV为光学系统10的最大视场角，Imgh为光学系统10的最大视场角所对应的像高的一半。当光学系统10与图像传感器装配时，图像传感器上的矩形有效像素区域的对角线方向所对应的最大视场角等于光学系统10的最大视场角FOV，该有效像素区域的对角线长度的一半等于Imgh，Imgh也可称为光学系统10的最大成像圆半径。满足该关系时，可保持光学系统10良好的光学性能，实现光学系统10大视角、大像面和高像素的特征，从而能够很好的捕捉被摄物体的细节，另外也可以对光学系统10的畸变起到较好的抑制作用，使光学系统10在拥有大视角特性的同时还能拥有较低的失真风险。在一些实施例中，光学系统10所满足的该关系具体可以为43、45、48、50、51、53或54，单位为deg。
-10.5＜f123/f＜-1.5；f123为第一透镜L1、第二透镜L2及第三透镜L3的组合焦距。其中光学系统10包括孔径光阑STO，孔径光阑STO设于第三透镜L3与第四透镜L4之间。上述光学系统10中，位于孔径光阑STO物方的透镜组整体为光学系统10提供负屈折力，有利于由大角度入射的光线透过该透镜组并穿过孔径光阑STO，从而进一步实现光学系统10的大视角设计；同时也有助于提升边缘视场处于成像面上的亮度，从而提升边缘视场处的成像清晰度。超过条件式的上限时，孔径光阑STO物方的透镜组的整体屈折力过强，使得边缘视场易产生较严重的像散，降低边缘视场的成像解析度。低于条件式的下限时，则孔径光阑STO物方的透镜组屈折力不足，不利于光学系统10进一步增大视场范围。在一些实施例中，光学系统10所满足的该关系具体可以为-10、-9.5、-7、-6.5、-5.8、-5、-3或-2.5。
-10.235mm≤f1≤-8.363mm；-5.695mm≤f2≤-4.775mm。满足该关系时，第一透镜L1和第二透镜L2的屈折力强度配置合理，不仅有利于扩大光学系统10的视场角，同时也降低单个透镜的屈折力负担，可防止入射光线在经过第一透镜L1时出现过大的偏折而产生较大的像差。在一些实施例中，第一透镜L1的有效焦距f1具体可以为-10、-9.8、-9.5、-9.2、-9、-8.7或-8.5，数值单位为mm；第二透镜L2的有效焦距f2具体可以为-5.5、-5.3、-5.1、-5、-4.9或-4.8，数值单位为mm。
以上各关系式条件中的有效焦距、组合焦距的数值参考波长为587.56nm，有效焦距及组合焦距至少是指相应透镜或透镜组于近光轴处的数值，透镜的屈折力至少是指于近光轴处的情况。且以上各关系式条件及其所带来的技术效果针对的是具有上述透镜设计的光学系统10。在无法确保拥有前述光学系统10的透镜设计(透镜数量、屈折力配置、面型配置等)时，将难以确保光学系统10在满足这些关系式时依然能够拥有相应的技术效果，甚至可能会导致摄像性能发生显著下降。
在一些实施例中，第五透镜L5的像侧面S10与第六透镜L6的物侧面S11胶合。在上述光学系统10中，第五透镜L5与第六透镜L6胶合，且两者的胶合面凸向光学系统10的物侧，从而有利于校正光学系统10的像差，同时又有利于缩短光学系统10的总长。
光学系统10还包括孔径光阑STO。在一些实施例中，孔径光阑STO设于第三透镜L3与第四透镜L4之间。孔径光阑STO可用于限制到达成像面S15的入光量，同时也能用于阻挡非有效光线以改善像差，控制景深。
在一些实施例中，光学系统10的至少一个透镜具有非球面面型，当透镜的至少一侧表面(物侧面或像侧面)为非球面时，即可称该透镜具有非球面面型。在一个实施例中，可以将各透镜的物侧面及像侧面均设计为非球面。非球面设计能够帮助光学系统10更为有效地消除像差，改善成像品质。在一些实施例中，光学系统10的至少一个透镜可具有球面面型，球面面型的设计可降低透镜的制备难度，降低制备成本。在一些实施例中，为了兼顾制备成本、制备难度、成像品质、组装难度等，光学系统10中的各透镜表面的设计可由非球面及球面面型搭配而成。应注意的是，当某个透镜的物侧面或像侧面为非球面时，该面可以存在反曲结构，此时该面由中心至边缘的面型种类将发生改变，例如一个透镜表面在近光轴处为凸面，而在靠近最大有效孔径处则为凹面。
非球面的面型计算可参考非球面公式：
其中，Z为非球面上相应点到该面于光轴处的切平面的距离，r为非球面上相应点到光轴的距离，c为非球面于光轴处的曲率，k为圆锥系数，Ai为非球面面型公式中与第i阶高次项相对应的高次项系数。
另一方面，在一些实施例中，光学系统10中至少一个透镜的材质为塑料(Plastic)，塑料材质可以为聚碳酸酯、树胶等。在一些实施例中，光学系统10中至少一个透镜的材质为玻璃(Glass)。具有塑料材质的透镜能够降低光学系统10的生产成本，而具有玻璃材质的透镜能够耐受较高或较低的温度且具有优良的光学效果及较佳的稳定性。在一些实施例中，光学系统10中可设置不同材质的透镜，即可采用玻璃透镜及塑料透镜相结合的设计，但具体配置关系可根据实际需求而确定，此处不加以穷举。
以下通过更具体的实施例以对本申请的光学系统10进行说明：
第一实施例
参考图1，在第一实施例中，光学系统10沿光轴101由物侧至像侧依次包括具有负屈折力的第一透镜L1、具有负屈折力的第二透镜L2、具有正屈折力的第三透镜L3、孔径光阑STO、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及具有正屈折力的第七透镜L7。光学系统10的各透镜面型如下：
第一透镜L1的物侧面S1为凸面，像侧面S2为凹面。
第二透镜L2的物侧面S3为凸面，像侧面S4为凹面。
第三透镜L3的物侧面S5为凸面，像侧面S6为凸面。
第四透镜L4的物侧面S7为平面，像侧面S8为凸面。
第五透镜L5的物侧面S9为凹面，像侧面S10为凹面。
第六透镜L6的物侧面S11为凸面，像侧面S12为凸面。
第七透镜L7的物侧面S13为凸面，像侧面S14为凸面。
第五透镜L5与第六透镜L6胶合，且两者的胶合面凸向光学系统的物侧，从而有利于校正光学系统的像差。
第一透镜L1和第四透镜L4的物侧面及像侧面均为球面，且两者的材质均为玻璃；光学系统10的其余透镜的物侧面及像侧面均为非球面，且材质均为塑料。
该实施例中光学系统10的各透镜参数由以下表1所展现。由光学系统10的物侧至像侧的各元件依次按照表1从上至下的顺序排列，其中光阑表征孔径光阑STO。滤光片110可以为光学系统10的一部分，也可从光学系统10中去除，但当去除滤光片110后，光学系统110的光学总长保持不变。滤光片110可以为红外截止滤光片。表1中Y半径为透镜相应表面于光轴101处的曲率半径。透镜于“厚度”参数列中的第一个数值的绝对值为该透镜于光轴101上的厚度，第二个数值的绝对值为该透镜的像侧面至后一表面(透镜物侧面或光阑表面)于光轴101上的距离，其中光阑的厚度参数表示光阑面至像方相邻透镜的物侧面于光轴101上的距离。表格中各透镜的折射率、阿贝数、焦距(有效焦距)的参考波长均为587.56nm，且Y半径、厚度、焦距(有效焦距)的数值单位均为毫米(mm)。另外，以下各实施例中用于关系式计算的参数数据和透镜面型结构以相应实施例中的透镜参数表格中的数据为准。
表1
由表1可知，第一实施例中的光学系统10的有效焦距f为2.34mm，光圈数FNO为2.8，最大视场角的FOV为155.3°，光学总长TTL为20.075mm，光学系统10拥有超广角特性。
以下表2展现了表1中相应透镜表面的非球面系数，其中K为圆锥系数，Ai为非球面面型公式中与第i阶高次项相对应的系数。
表2
| 面序号 | 3 | 4 | 5 | 6 | 10 |
| K | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 |
| A4 | -1.429E-03 | 1.205E-05 | 0.000E+00 | 1.481E-03 | -1.618E-03 |
| A6 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 5.000E-03 | -1.634E-04 | -3.239E-04 |
| A8 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 4.021E-04 | 0.000E+00 |
| A10 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 |
| A12 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 |
| A14 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 |
| A16 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 |
| A18 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 |
| A20 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 |
| 面序号 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 |
| K | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | -2.435E+22 | 0.000E+00 |
| A4 | -1.618E-03 | -4.798E-04 | 2.000E-03 | 1.043E-03 | 8.345E-03 |
| A6 | -3.239E-04 | 0.000E+00 | -1.432E-04 | -5.642E-06 | 5.127E-04 |
| A8 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 |
| A10 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 |
| A12 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 |
| A14 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 |
| A16 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 |
| A18 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 |
| A20 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 |
在第一实施例中，光学系统10满足以下各关系：
f1*f2/f＝20.355mm；f1为第一透镜L1的有效焦距，f2为第二透镜L2的有效焦距，f为光学系统10的有效焦距。当光学系统10满足该关系式条件时，第一透镜L1和第二透镜L2为光学系统10提供的负屈折力强度合理，一方面有利于收集大角度入射的光线，使光学系统10拥有进一步的大视角特性；另一方面也有利于分摊第一透镜L1和第二透镜L2间彼此的屈折力负荷，防止两者的屈折力强度过大而产生难以校正的像散、色差等像差，进而有利于减少像方镜组对校正像差的负担。
Rs3/CT2＝33.37；Rs3为第二透镜L2的物侧面S3于光轴处的曲率半径，CT2为第二透镜L2于光轴上的厚度。第二透镜L2的物侧面S3为凸面，可进一步会聚入射光线，且当满足该关系时，第二透镜L2的物侧面S3面型趋于平滑，可有效降低不同视场下光线入射至第二透镜L2时的角度偏差，从而降低第二透镜L2对光线的偏折敏感度，另外也能够约束第二透镜L2的厚度，从而有利于实现光学系统10的轻量化设计。
f3/f＝3.4；f3为第三透镜L3的有效焦距。由于光线由具有较强屈折力的第一透镜L1与第二透镜L2射出，这样往往会导致边缘视场光线射入至成像面时易产生较大的场曲。因此，在使第三透镜L3拥有正屈折力并使其进一步满足该关系时，将能够使第三透镜L3的正屈折力强度被控制在合理的范围内，从而利于进一步校正边缘视场像差，提升成像解析度。
(CT6-CT5)*(α6-α5)＝-0.438*10-6mm/℃；CT5为第五透镜L5于光轴上的厚度，CT6为第六透镜L6于光轴上的厚度，α5为第五透镜L5在-30℃～70℃条件下的热膨胀系数，α6为第六透镜L6在-30℃～70℃条件下的热膨胀系数。第五透镜L5与第六透镜L6相胶合，且当满足该关系时，第五透镜L5和第六透镜L6的厚度及热膨胀系数能够得到合理配置，减小温度对第五透镜L5和第六透镜L6的影响，有助于使光学系统10在高温或低温条件下依然保持良好的成像质量，同时也能够减小两片透镜的中心厚度差异及材料特性差异，降低两者胶合处发生开裂的风险。
CT3/|Sags5|＝12.205；CT3为第三透镜L3于光轴上的厚度，Sags5为第三透镜L3的物侧面于最大有效孔径处的矢高。Sags5也可称为第三透镜L3的物侧面与光轴101的交点至该面最大有效孔径处于平行光轴101方向的距离。满足该关系时，第三透镜L3中心厚度与物侧面的弯曲程度能够得到合理搭配，从而可避免第三透镜L3在拥有较强屈折力的同时，因其中心厚度过大或物侧面过于弯曲而增加透镜的制造难度，从而有助于降低生产成本。
TTL/f＝8.579；TTL为第一透镜L1的物侧面至光学系统10的成像面S15于光轴上的厚度。满足该关系时，光学系统10在拥有较大视角范围的同时还能有效约束光学总长，从而实现小型化设计。
(FOV*f)/(2*Imgh)＝48.785deg；FOV为光学系统10的最大视场角，Imgh为光学系统10的最大视场角所对应的像高的一半。当光学系统10与图像传感器装配时，图像传感器上的矩形有效像素区域的对角线方向所对应的最大视场角等于光学系统10的最大视场角FOV，该有效像素区域的对角线长度的一半等于Imgh，Imgh也可称为光学系统10的最大成像圆半径。满足该关系时，可保持光学系统10良好的光学性能，实现光学系统10大视角、大像面和高像素的特征，从而能够很好的捕捉被摄物体的细节，另外也可以对光学系统10的畸变起到较好的抑制作用，使光学系统10在拥有大视角特性的同时还能拥有较低的失真风险。
f123/f＝-6.289；f123为第一透镜L1、第二透镜L2及第三透镜L3的组合焦距。位于孔径光阑STO物方的透镜组整体为光学系统10提供负屈折力，有利于由大角度入射的光线透过该透镜组并穿过孔径光阑STO，从而进一步实现光学系统10的大视角设计；同时也有助于提升边缘视场处的像面亮度，从而提升边缘视场处的成像清晰度。
图2包括第一实施例中光学系统10的纵向球差图、像散图和畸变图，其中像散图和畸变图的参考波长均为587.56nm。纵向球面像差图(Longitudinal SphericalAberration)展现了不同波长的光线经由光学系统10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 PupilCoordinator)，横坐标表示成像面到光线与光轴交点的距离(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，且各波长所对应的最大焦点偏移在±0.01mm以内，说明成像画面中的弥散斑和色晕得到有效抑制。图2还包括光学系统10的像散场曲图(Astigmatic Field Curves)，其中S曲线代表587.56nm下的弧矢场曲，T曲线代表587.56nm下的子午场曲。由图中可知，最大场曲被控制在±0.05mm以内，像面弯曲程度得到较好抑制，且各视场下的弧矢场曲及子午场曲趋于一致，各视场的像散得到十分有效的控制。由以上可知光学系统10的视场中心至边缘均拥有清晰的成像。
第二实施例
参考图3，在第二实施例中，光学系统10沿光轴101由物侧至像侧依次包括具有负屈折力的第一透镜L1、具有负屈折力的第二透镜L2、具有正屈折力的第三透镜L3、孔径光阑STO、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及具有正屈折力的第七透镜L7。光学系统10的各透镜面型如下：
第一透镜L1的物侧面S1为凸面，像侧面S2为凹面。
第二透镜L2的物侧面S3为凸面，像侧面S4为凹面。
第三透镜L3的物侧面S5为凸面，像侧面S6为凸面。
第四透镜L4的物侧面S7为平面，像侧面S8为凸面。
第五透镜L5的物侧面S9为凹面，像侧面S10为凹面。
第六透镜L6的物侧面S11为凸面，像侧面S12为凸面。
第七透镜L7的物侧面S13为凹面，像侧面S14为凸面。
第五透镜L5与第六透镜L6胶合。
另外，第二实施例中光学系统10的各透镜参数由表3和表4给出，其中各元件名称和参数的定义可由第一实施例中得出，此处不加以赘述。
表3
表4
| 面序号 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| K | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 |
| A4 | 2.332E-05 | -5.260E-04 | 0.000E+00 | -1.445E-03 |
| A6 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 1.200E-02 | -5.131E-03 |
| A8 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 1.682E-04 |
| A10 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 |
| A12 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 |
| A14 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 |
| A16 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 |
| A18 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 |
| A20 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 |
| 面序号 | 10 | 11 | 12 | 14 |
| K | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 |
| A4 | -1.338E-02 | -3.254E-02 | -4.602E-03 | 6.460E-03 |
| A6 | -4.755E-03 | 0.000E+00 | -1.227E-04 | 5.278E-04 |
| A8 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 |
| A10 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 |
| A12 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 |
| A14 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 |
| A16 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 |
| A18 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 |
| A20 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 |
该实施例中的光学系统10满足以下关系
| f1*f2/f(mm) | 18.942 | CT3/|Sags5| | 10.717 |
| Rs3/CT2 | 40.500 | TTL/f | 8.547 |
| f3/f | 3.382 | (FOV*f)/(2*Imgh)(deg) | 57.975 |
| (CT6-CT5)*(α6-α5)(10-6mm/℃) | -0.471 | f123/f | -5.352 |
由图4中的各像差图可知，光学系统10的纵向球差、场曲、像散均得到良好的控制，其中各波长下的纵向球差所对应的焦点偏移十分小，且各视场下的子午场曲和弧矢场曲均被控制在±0.025mm以内，像面弯曲程度受到较好的抑制，同时像散也得到合理调节，因此该实施例的光学系统10能够拥有清晰的成像。
第三实施例
参考图5，在第三实施例中，光学系统10沿光轴101由物侧至像侧依次包括具有负屈折力的第一透镜L1、具有负屈折力的第二透镜L2、具有正屈折力的第三透镜L3、孔径光阑STO、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及具有正屈折力的第七透镜L7。光学系统10的各透镜面型如下：
第一透镜L1的物侧面S1为凸面，像侧面S2为凹面。
第二透镜L2的物侧面S3为凸面，像侧面S4为凹面。
第三透镜L3的物侧面S5为凸面，像侧面S6为凸面。
第四透镜L4的物侧面S7为平面，像侧面S8为凸面。
第五透镜L5的物侧面S9为凹面，像侧面S10为凹面。
第六透镜L6的物侧面S11为凸面，像侧面S12为凸面。
第七透镜L7的物侧面S13为凹面，像侧面S14为凸面。
第五透镜L5与第六透镜L6胶合。
另外，第三实施例中光学系统10的各透镜参数由表5和表6给出，其中各元件名称和参数的定义可由第一实施例中得出，此处不加以赘述。
表5
表6
/>
该实施例中的光学系统10满足以下关系
| f1*f2/f(mm) | 19.894 | CT3/|Sags5| | 34.860 |
| Rs3/CT2 | 68.299 | TTL/f | 8.485 |
| f3/f | 3.708 | (FOV*f)/(2*Imgh)(deg) | 55.328 |
| (CT6-CT5)*(α6-α5)(10-6mm/℃) | -5.243 | f123/f | -4.332 |
由图6中的各像差图可知，光学系统10的纵向球差、场曲、像散均得到良好的控制，其中各波长下的纵向球差所对应的焦点偏移较小，且各视场下的子午场曲和弧矢场曲均被控制在±0.025mm以内，像面弯曲程度受到较好的抑制，同时像散也得到合理调节，因此该实施例的光学系统10能够拥有清晰的成像。
第四实施例
参考图7，在第四实施例中，光学系统10沿光轴101由物侧至像侧依次包括具有负屈折力的第一透镜L1、具有负屈折力的第二透镜L2、具有正屈折力的第三透镜L3、孔径光阑STO、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及具有正屈折力的第七透镜L7。光学系统10的各透镜面型如下：
第一透镜L1的物侧面S1为凸面，像侧面S2为凹面。
第二透镜L2的物侧面S3为凸面，像侧面S4为凹面。
第三透镜L3的物侧面S5为凸面，像侧面S6为凸面。
第四透镜L4的物侧面S7为平面，像侧面S8为凸面。
第五透镜L5的物侧面S9为凹面，像侧面S10为凹面。
第六透镜L6的物侧面S11为凸面，像侧面S12为凸面。
第七透镜L7的物侧面S13为凸面，像侧面S14为凸面。
第五透镜L5与第六透镜L6胶合。
另外，第四实施例中光学系统10的各透镜参数由表7和表8给出，其中各元件名称和参数的定义可由第一实施例中得出，此处不加以赘述。
表7
表8
| 面序号 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| K | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 |
| A4 | 6.676E-04 | -2.120E-05 | 0.000E+00 | 5.066E-03 |
| A6 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | -2.194E-04 |
| A8 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 2.960E-05 |
| A10 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 |
| A12 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 |
| A14 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 |
| A16 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 |
| A18 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 |
| A20 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 |
| 面序号 | 10 | 11 | 12 | 14 |
| K | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 |
| A4 | -7.467E-03 | -4.124E-02 | -1.568E-03 | 1.343E-03 |
| A6 | 4.154E-04 | 0.000E+00 | -5.197E-04 | 2.672E-04 |
| A8 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 |
| A10 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 |
| A12 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 |
| A14 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 |
| A16 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 |
| A18 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 |
| A20 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 |
该实施例中的光学系统10满足以下关系
| f1*f2/f(mm) | 20.573 | CT3/|Sags5| | 21.574 |
| Rs3/CT2 | 66.276 | TTL/f | 8.596 |
| f3/f | 3.396 | (FOV*f)/(2*Imgh)(deg) | 55.170 |
| (CT6-CT5)*(α6-α5)(10-6mm/℃) | -11.146 | f123/f | -7.425 |
由图8中的各像差图可知，光学系统10的纵向球差、场曲、像散均得到良好的控制，其中各波长下的纵向球差所对应的焦点偏移较小，且各视场下的子午场曲和弧矢场曲均被控制在±0.04mm以内，像面弯曲程度受到较好的抑制，同时像散也得到合理调节，因此该实施例的光学系统10能够拥有清晰的成像。
第五实施例
参考图9，在第五实施例中，光学系统10沿光轴101由物侧至像侧依次包括具有负屈折力的第一透镜L1、具有负屈折力的第二透镜L2、具有正屈折力的第三透镜L3、孔径光阑STO、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及具有正屈折力的第七透镜L7。光学系统10的各透镜面型如下：
第一透镜L1的物侧面S1为凸面，像侧面S2为凹面。
第二透镜L2的物侧面S3为凸面，像侧面S4为凹面。
第三透镜L3的物侧面S5为凸面，像侧面S6为凸面。
第四透镜L4的物侧面S7为平面，像侧面S8为凸面。
第五透镜L5的物侧面S9为凹面，像侧面S10为凹面。
第六透镜L6的物侧面S11为凸面，像侧面S12为凸面。
第七透镜L7的物侧面S13为凸面，像侧面S14为凸面。
第五透镜L5与第六透镜L6胶合。
另外，第五实施例中光学系统10的各透镜参数由表9和表10给出，其中各元件名称和参数的定义可由第一实施例中得出，此处不加以赘述。
表9
表10
/>
该实施例中的光学系统10满足以下关系
| f1*f2/f(mm) | 20.888 | CT3/|Sags5| | 21.916 |
| Rs3/CT2 | 68.400 | TTL/f | 8.133 |
| f3/f | 3.067 | (FOV*f)/(2*Imgh)(deg) | 52.343 |
| (CT6-CT5)*(α6-α5)(10-6mm/℃) | -9.200 | f123/f | -10.398 |
由图10中的各像差图可知，光学系统10的纵向球差、场曲、像散均得到良好的控制，其中各波长下的纵向球差所对应的焦点偏移较小，且各视场下的子午场曲和弧矢场曲均被控制在±0.05mm以内，像面弯曲程度受到较好的抑制，同时像散也得到合理调节，因此该实施例的光学系统10能够拥有清晰的成像。
第六实施例
参考图11，在第六实施例中，光学系统10沿光轴101由物侧至像侧依次包括具有负屈折力的第一透镜L1、具有负屈折力的第二透镜L2、具有正屈折力的第三透镜L3、孔径光阑STO、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及具有负屈折力的第七透镜L7。光学系统10的各透镜面型如下：
第一透镜L1的物侧面S1为凸面，像侧面S2为凹面。
第二透镜L2的物侧面S3为凸面，像侧面S4为凹面。
第三透镜L3的物侧面S5为凸面，像侧面S6为凸面。
第四透镜L4的物侧面S7为凸面，像侧面S8为凸面。
第五透镜L5的物侧面S9为凹面，像侧面S10为凹面。
第六透镜L6的物侧面S11为凸面，像侧面S12为凸面。
第七透镜L7的物侧面S13为凸面，像侧面S14为凹面。
第五透镜L5与第六透镜L6胶合。
另外，第六实施例中光学系统10的各透镜参数由表11和表12给出，其中各元件名称和参数的定义可由第一实施例中得出，此处不加以赘述。
表11
表12
| 面序号 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 8 |
| K | 2.586E+00 | 9.471E-02 | 3.478E+00 | -2.598E-01 | -2.939E+01 | -2.649E+01 | -8.310E-03 |
| A4 | -1.591E-05 | -2.764E-05 | 7.276E-03 | -6.315E-03 | -5.397E-02 | -1.214E-02 | -5.345E-02 |
| A6 | 2.327E-06 | 1.740E-04 | -4.175E-04 | -1.527E-03 | 1.170E-04 | 3.352E-03 | 1.958E-03 |
| A8 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | -8.634E-06 | 9.059E-05 | -3.577E-05 | 7.856E-04 | -2.651E-04 |
| A10 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 |
| A12 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 |
| A14 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 |
| A16 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 |
| A18 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 |
| A20 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 |
| 面序号 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | |
| K | -5.331E+00 | -2.285E-01 | -3.805E-01 | -3.504E+00 | -2.500E+01 | -1.297E+01 | |
| A4 | -2.395E-02 | -3.579E-02 | 1.261E-03 | -1.298E-03 | -2.063E-02 | -1.361E-03 | |
| A6 | 4.223E-03 | 2.691E-03 | -2.798E-03 | 2.976E-03 | 1.316E-03 | -3.939E-05 | |
| A8 | 3.309E-04 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | |
| A10 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | |
| A12 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | |
| A14 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | |
| A16 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | |
| A18 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | |
| A20 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 | 0.000E+00 |
该实施例中的光学系统10满足以下关系
| f1*f2/f(mm) | 23.276 | CT3/|Sags5| | 32.042 |
| Rs3/CT2 | 23.537 | TTL/f | 7.084 |
| f3/f | 8.645 | (FOV*f)/(2*Imgh)(deg) | 42.357 |
| (CT6-CT5)*(α6-α5)(10-6mm/℃) | -7.477 | f123/f | -1.932 |
由图12中的各像差图可知，光学系统10的纵向球差、场曲、像散均得到良好的控制，其中各波长下的纵向球差所对应的焦点偏移十分小，且各视场下的子午场曲和弧矢场曲均被控制在±0.04mm以内，像面弯曲程度受到较好的抑制，同时像散也得到合理调节，因此该实施例的光学系统10能够拥有清晰的成像。
以上第一至第六实施例中的光学系统10不仅拥有超广角特性，同时还可对纵向球差、色差、场曲、像散等像差均实现显著的抑制，因此可拥有优良的成像清晰度。
参考图13，在一些实施例中，本申请还提供了一种摄像模组20，摄像模组20包括上述任意一个实施例中的光学系统10及图像传感器210，图像传感器210设置于光学系统10的像侧。图像传感器210可以为CCD(Charge Coupled Device，电荷耦合器件)或CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor，互补金属氧化物半导体)。一般地，在装配时，光学系统10的成像面S15与图像传感器210的感光面重合。通过采用光学系统10，摄像模组20不仅能够拥有大视角特性以获得更大的拍摄范围，同时还可拥有优良的成像清晰度。
参考图14，在一些实施例中，本申请还提供了一种摄像设备30，摄像设备30包括固定件310及上述摄像模组20，摄像模组20安装于固定件310，固定件310可以为电路板、保护壳等部件。摄像设备30还可包括印制电路板，图像传感器210与印制电路板电性连接，印制电路板上设置有芯片及多种电子元器件。摄像设备30包括但不限于车载摄像设备、飞行器摄像设备、监控摄像设备等。通过采用上述摄像模组20，摄像设备30能够拥有更大的拍摄范围，同时还可获得清晰的影像。
在一个实施例中，摄像设备30为无人机摄像设备，摄像模组20设置于无人机摄像设备的固定件310内。摄像设备30还包括安装板320，固定件310与安装板320转动连接，安装板320固定于无人机的外壳上，从而使得安装有摄像设备30能够相对无人机壳体转动，从而调整拍摄角度。摄像设备30可与无人机内的控制电路电性连接，并通过无线信号传输的方式将所获得的影像信息实时传输给用户。
参考图15，本申请的一些实施例还提供了一种载具40。载具40包括安装部410及上述摄像设备30，摄像设备30设置于安装部410。载具可以为汽车、火车等陆地行驶载具，也可以是无人机等飞行载具，或者是其他常见的能够载人或载物的载具。当载具40为汽车时，用于设置摄像设备30的安装部410可以为进气格栅、后尾箱、后视镜等。通过采用上述摄像设备30，载具40的拍摄功能将得到提升，不仅能够增大拍摄范围，且同时还可拥有清晰的影像。
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 (10)
1.一种光学系统，其特征在于，所述光学系统中具有屈折力的透镜的数量为七片，所述光学系统沿光轴由物侧至像侧依次包括：
具有负屈折力的第一透镜；
具有负屈折力的第二透镜，所述第二透镜的物侧面于近光轴处为凸面，像侧面于近光轴处为凹面；
具有正屈折力的第三透镜，所述第三透镜的物侧面和像侧面于近光轴处均为凸面；
具有正屈折力的第四透镜，所述第四透镜的像侧面于近光轴处为凸面；
具有负屈折力的第五透镜，所述第五透镜的物侧面和像侧面于近光轴处均为凹面；
具有正屈折力的第六透镜，所述第六透镜的物侧面和像侧面于近光轴处均为凸面；
具有屈折力的第七透镜；
且所述光学系统满足关系：
18.5 mm＜f1f2/f＜23.3 mm；
-11.2 10 -6 mm/℃＜(CT6-CT5)/>(α6-α5)＜0mm/℃；
f1为所述第一透镜的有效焦距，f2为所述第二透镜的有效焦距，f为所述光学系统的有效焦距，CT5为所述第五透镜于光轴上的厚度，CT6为所述第六透镜于光轴上的厚度，α5为所述第五透镜在-30℃～70℃条件下的热膨胀系数，α6为所述第六透镜在-30℃～70℃条件下的热膨胀系数。
2.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统满足关系：
23.5＜Rs3/CT2＜68.5；
Rs3为所述第二透镜的物侧面于光轴处的曲率半径，CT2为所述第二透镜于光轴上的厚度。
3.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统满足关系：
3＜f3/f＜9；
f3为所述第三透镜的有效焦距。
4.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统满足关系：
10.5＜CT3/|Sags5|＜35；
CT3为所述第三透镜于光轴上的厚度，Sags5为所述第三透镜的物侧面于最大有效孔径处的矢高。
5.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统满足关系：
7＜TTL/f＜8.6；
TTL为所述第一透镜的物侧面至所述光学系统的成像面于光轴上的厚度。
6.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统满足关系：
42 deg＜(FOV f)/（2/>Imgh）＜58 deg；
FOV为所述光学系统的最大视场角，Imgh为所述光学系统的最大视场角所对应的像高的一半。
7.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统包括孔径光阑，所述孔径光阑设于所述第三透镜与所述第四透镜之间，且所述光学系统满足关系：
-10.5＜f123/f＜-1.5；
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。
8.一种摄像模组，其特征在于，包括图像传感器及权利要求1至7任意一项所述的光学系统，所述图像传感器设于所述光学系统的像侧。
9.一种摄像设备，其特征在于，包括固定件及权利要求8所述的摄像模组，所述摄像模组设于所述固定件。
10.一种载具，其特征在于，包括安装部及权利要求9所述的摄像设备，所述摄像设备设于所述安装部。
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| PB01 | Publication | ||
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Effective date of registration: 20230608 Address after: 330096 No.699 Tianxiang North Avenue, Nanchang hi tech Industrial Development Zone, Nanchang City, Jiangxi Province Applicant after: Jiangxi Oufei Optics Co.,Ltd. Address before: No.2, Hongyuan Road, Xiqing Economic Development Zone, Tianjin 300385 Applicant before: Tianjin Oufei photoelectric Co.,Ltd. |
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| TA01 | Transfer of patent application right | ||
| GR01 | Patent grant | ||
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