CN113484998A - 光学系统和具有其的取像模组、电子装置 - Google Patents

光学系统和具有其的取像模组、电子装置 Download PDF

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    • G03B30/00—Camera modules comprising integrated lens units and imaging units, specially adapted for being embedded in other devices, e.g. mobile phones or vehicles

Abstract

本发明公开了一种光学系统和具有其的取像模组、电子装置，所述光学系统具有长焦状态和广角状态，从物侧至像侧依次包括：在变焦时固定且作为整体具有的屈折力的第一透镜组；在变焦时移动且作为整体具有屈折力的第二透镜组；在变焦时移动且作为整体具有屈折力的第三透镜组；所述第一透镜组由具有光焦度的第一透镜和第二透镜构成，所述第二透镜组包括具有光焦度的第三透镜和第四透镜，所述第三透镜组包括具有光焦度的第五透镜、第六透镜和第七透镜，所述光学系统满足下列关系式：1.5≤FL‑t/FL‑w≤2。根据本发明的光学系统具有良好的光学性能，并在光学系统实现多级变焦时能够谋求光学总长的短缩化。

Description

光学系统和具有其的取像模组、电子装置
技术领域
本发明涉及光学成像技术领域，尤其是涉及一种光学系统和具有其的取像模组、电子装置。
背景技术
目前对高倍率相机的需求越来越大，且消费者对影像品质的要求也越来越高。因此很多公司开发出高倍率摄像头，潜望式结构是目前主流方案，潜望式结构不仅在定焦相机中使用，也在连续变焦中使用。当前所说的潜望式结构，也就是使用棱镜(Prism)的方案。但是棱镜有内面反射的风险，且如果是潜望式结构，因光学透镜的特性，光圈数会变大，导致光学性能变差，最终影响到画面品质。因此，如何设计出高倍率、成像效果好的变焦摄像头成为目前的主流研发方向。
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系统，实现光学系统具有良好的光学性能，并在光学系统实现多级变焦时能够谋求光学总长的短缩化。
根据本发明实施例的光学系统从物体依次配设：在变焦时固定且作为整体具有的屈折力的第一透镜组；在变焦时移动且作为整体具有屈折力的第二透镜组，在长焦状态的所述第一透镜组与所述第二透镜组之间的距离小于在广角状态的所述第一透镜组与所述第二透镜组之间的距离；在变焦时移动且作为整体具有屈折力的第三透镜组，在长焦状态的所述第二透镜组与所述第三透镜组之间的距离小于在广角状态的所述第二透镜组与所述第三透镜组之间的距离；所述第一透镜组由具有光焦度的第一透镜和第二透镜构成，所述第二透镜组包括具有光焦度的第三透镜和第四透镜，且所述第三透镜具有正光焦度，所述第三透镜组包括具有光焦度的第五透镜、第六透镜和第七透镜，所述第七透镜具有负光焦度且像侧面于近光轴处为凸面；
所述光学系统满足下列关系式：
1.5≤FL-t/FL-w≤2；
其中，FL-t为所述光学系统在长焦状态的有效焦距，FL-w为所述光学系统在广角状态的有效焦距。
基于本申请实施例：第一透镜组设于第二透镜组朝向物侧的一侧，使具有屈折力的第一透镜组在变焦时固定，即第一透镜组在光学系统变焦时保持固定，确保光学系统总长不变，从而有利于实现光学系统的小型化；第二透镜组用于朝向靠近或远离第一透镜组的方向活动，第三透镜组也用于朝向靠近或远离第一透镜组的方向活动，从而光学系统可通过第二透镜组和/或第三透镜组的移动实现变焦；此外第一透镜组的第一透镜和第二透镜具有足够的屈折力，两枚透镜的屈折力强度将有利于与光轴呈大角度的入射光线进入光学系统并得到有效汇聚，实现第一透镜组对远距离和近距离物体的清晰捕捉；配合第二透镜组的第三透镜和第四透镜的屈折力强度，且第三透镜具有正光焦度，可汇聚中心和边缘视场光线，从而有利于压缩光学系统的总长，并可实现光束进一步汇聚并使光束平滑传递；最后搭配第三透镜组的具有光焦度的第五透镜、第六透镜和第七透镜，可以有效校正前方透镜组产生的中心视场和边缘视场像差，避免光学系统产生难以校正的像差；同时最靠近像侧的第七透镜具有负光焦度，配合第七透镜像侧面于近光轴处的凸面面型设计，可以进一步地汇聚中心和边缘视场光线，从而有利于进一步压缩光学系统的总长，并可以有效校正经第一透镜组和第二透镜组产生的边缘视场像差，能够维持良好的光学性能，并在光学系统实现多级变焦时能够谋求光学总长的短缩化。
且光学系统满足下列关系式：1.5≤FL-t/FL-w≤2；
其中，FL-t为所述光学系统在长焦状态的有效焦距，FL-w为所述光学系统在广角状态的有效焦距。
在光学系统拥有上述屈折力及面型设计的条件下进一步满足上述条件式时，通过控制整个光学系统变焦时在长焦状态与广角状态的屈光力比值，很容易为光学系统在广角状态提供具有足够屈光力，这有利于使光学系统在广角状态的整体长度较短，并使广角状态的焦距较短，从而有利于大角度拍摄。
在本发明的一些实施例中，所述光学系统在从广角状态向长焦状态变焦的过程中，第一透镜组在长焦状态和广角状态时均固定，第二透镜组按照在长焦状态比在广角状态更接近物侧定位的方式来移动，第三透镜组按照在长焦状态比在广角状态更接近物侧定位的方式来移动。
第一透镜组在长焦状态和广角状态时均固定，即第一透镜组变焦时固定，可确保光学系统总长不变，从而有利于实现光学系统的小型化；第二透镜组按照在长焦状态比在广角状态更接近物侧定位的方式来移动，可实现广角状态的反远距型镜头构造，有利于在广角状态获得足够大的视角；通过增大广角状态时第一透镜组与第二透镜组之间的距离，很容易向具有屈光力的第二透镜组提供足够的放大率改变功能，使光学系统获得大视角的同时，也可清晰成像。第三透镜组按照在长焦状态比在广角状态更接近物侧定位的方式来移动，可进一步实现广角状态的反远距型镜头构造，进一步有利于在广角状态获得足够大的视角；通过增大广角状态时第二透镜组与第三透镜组之间的距离，也很容易向具有屈光力的第三透镜组提供足够的放大率改变功能，从而使光学系统进一步获得大视角的同时，可清晰成像。
在本发明的一些实施例中，第四透镜具有负光焦度，第五透镜具有负光焦度，第五透镜的物侧面于近光轴处为凸，像侧面于近光轴处为凹，第六透镜具有正光焦度，第六透镜的物侧面于近光轴处为凸，像侧面于近光轴处为凹，第七透镜的物侧面于近光轴处为凹。
上述光学系统中，第一透镜和第二透镜的屈折力强度将有利于与光轴呈大角度的入射光线进入光学系统并得到有效汇聚，实现第一透镜组对远距离和近距离物体的清晰捕捉；第三透镜具有较强正光焦度，有利于光线的进一步汇聚，从而缩短光学系统的总长，实现小型化设计，第四透镜具有负光焦度，可以适当调整第三透镜的光焦度强度，正负屈折力的透镜可以相互抵消彼此产生的像差，有助于调整光学系统的像差；另外，第五透镜具有负光焦度，配合相应面型设计则能够平衡物方各透镜在汇聚入射光线时所带来的难以校正的像差；第六透镜的正光焦度可以抵消光线经过负屈折力的第五透镜时所产生的像差，第六透镜的物侧面和像侧面于近光轴处为凸凹设计，可产生较强正折光力，汇聚光线，进一步缩短光学系统总成；配合第七透镜的负光焦度和于近光轴处的凹凸面型设计，能够进一步汇聚中心视场的光线，从而压缩光学系统的总长，同时也可较好地抑制球差，同时，第七透镜的物侧面于近光轴处为凹面，可轻松确保后焦，良好矫正像差。
在本发明的一个示例中，光学系统满足下列关系式：0.4＜FL-w/TTL-w＜0.7；
其中，FL-w为光学系统在广角状态的有效焦距，TTL-w为在广角状态时第一透镜组的物侧面到成像面于光轴的距离。。
满足上述关系式，可以实现光学系统在广角状态的3倍变焦，通过控制广角状态的有效焦距，可以有效控制光学系统的最大视场角，满足光学系统的取像效果，同时，通过调节第一透镜组的物侧面到成像面的距离，可以满足光学系统中的七个透镜的排放，以保证光学系统总长的伸缩变化。FL-w/TTL-w<0.4时，光学系统广角状态的有效焦距会变小，导致视场角会过大，从而容易产生边缘视场像差，影响光学系统的成像质量，此外，光学总长TTL-w过大，不利于光学系统小型化；当FL-w/TTL-w>0.7时，光学系统广角状态的有效焦距过大，导致光学系统的屈折力强度不足，使光学系统在广角状态的变焦倍率变大，会超出3倍变焦，从而导致摄像失真，降低成像质量，此外，光学总长TTL-w过小，不利于透镜间排放和组装。
进一步地，光学系统满足下列关系式：RI-w>55；其中，RI-w为光学系统广角状态的相对照度。
满足上述关系式，可以确保光学系统在广角状态时具有3倍变焦效果的情况下，光学系统具有充分的光亮，使得成像面的中心以及周向上均具有清晰的画面，以提高3倍变焦效果下的成像效果。
进一步地，光学系统满足下列关系式：10deg<FOV-w/Fno-w<16deg，其中，FOV-w为光学系统在广角状态的最大视场角，Fno-w为光学系统在广角状态的光圈数。
满足上述关系式，通过平衡光学系统广角状态的最大视场角和光圈数之间的关系，使光学系统在广角状态时具有大视角、大孔径，从而可以使光学系统具有合适的光亮度、降低色散，保证光学系统的成像效果，同时确保光学系统的有效直径合理，可保证小镜筒伸缩式镜头的结构布局。FOV-w/Fno-w<10deg时，光学系统广角状态的视场角过小，无法捕捉大视角范围物体，同时光圈数过大，进光量不足，导致整个光学系统变得很暗，影响成像效果；FOV-w/Fno-w>16deg时，光圈数过小，入瞳直径过大，不利于小镜筒伸缩式镜头的结构布局，同时，视场角过大，光学系统易产生难以校正的边缘视场像差，影响成像品质。
在本发明的另一个示例中，光学系统满足下列关系式：0.8＜FL-t/TTL-t＜1.2。
满足上述关系式，通过控制长焦状态的有效焦距，可以实现光学系统在长焦状态的5.6倍变焦，同时，还可以有效控制光学系统的最大视场角，满足光学系统的取像效果，通过调节第一透镜组的物侧面到成像面的距离，可以满足光学系统中的七个透镜的排放，以保证光学系统的伸缩变化。FL-t/TTL-t<0.8时，光学系统长焦状态的有效焦距会变小，导致视场角会过大，从而容易产生边缘视场像差，影响光学系统的成像质量，此外，光学总长TTL-t过大，不利于光学系统小型化；当FL-t/TTL-t>1.2时，光学系统长焦状态的有效焦距过大，导致光学系统的屈折力强度不足，使光学系统在长焦状态的变焦倍率变大，会超出5.6倍变焦，从而导致摄像失真，降低成像质量，此外，光学总长TTL-t过小，不利于透镜间排放和组装。
进一步地，光学系统满足下列关系式：80<RI-t，其中，RI-t为光学系统长焦状态的相对照度。
满足上述关系式，可以确保光学系统在长焦状态时具有5.6倍变焦效果的情况下，光学系统具有充分的光亮，使得成像面的中心以及周向上均具有清晰的画面，以提高5.6倍变焦效果下的成像效果。
进一步地，光学系统满足下列关系式：4deg<FOV-t/Fno-t<6deg，其中，FOV-t为光学系统在长焦状态的最大视场角，Fno-t为光学系统在长焦状态的光圈数。
满足上述关系式，通过平衡光学系统长焦状态的最大视场角和光圈数之间的关系，使光学系统在长焦状态时具有大视角、大孔径，从而可以使光学系统具有合适的光亮度、降低色散，保证光学系统的成像效果，同时确保光学系统的有效直径合理，可保证小镜筒伸缩式镜头的结构布局。FOV-t/Fno-t<4deg时，光学系统长焦状态的视场角过小，无法捕捉大视角范围物体，同时光圈数过大，进光量不足，导致整个光学系统变得很暗，影响成像效果；FOV-t/Fno-t>6deg时，光圈数过小，入瞳直径过大，不利于小镜筒伸缩式镜头的结构布局，同时，视场角过大，光学系统易产生难以校正的边缘视场像差，影响成像品质。
进一步地，光学系统满足下列关系式：1G-TTL<2mm、3G-TTL<6mm、4G-TTL<6mm；
其中，1G-TTL为所述第一透镜的物侧面到所述第二透镜的像侧面于光轴上的距离，3G-TTL为所述第三透镜的物侧面到所述第四透镜的像侧面于光轴上的距离，4G-TTL为所述第五透镜的物侧面到所述第七透镜的像侧面于光轴上的距离。
满足上述关系式，可以确保光学系统的第一透镜组、第三透镜组和第四透镜组三个透镜组的光学长度，可以避免光学系统在未进行变焦状态下的厚度过大，满足光学系统在模组中的组装空间和装配精度，进而可避免模组进一步装配后不从电子装置上凸出，实现光学系统甚至电子设备的小型化设计；同时，还可以较容易地确保透镜间的加工公差以及装配时的装配公差。
进一步地，光学系统满足下列关系式：1mm<L3Th<4.2mm；
L3Th为第三透镜的物侧面到像侧面的距离。
满足上述关系式，在有效控制第三透镜的屈折力和面型的情况下，可以合理控制第三透镜的厚度，从而可降低第三透镜的加工难度，确保第三透镜的加工精度，此外，合理的厚度和面型可避免光学系统产生难以校正的像差，提高成像品质，同时还可以确保第二透镜组的整体厚度，从而可实现光学系统轻薄小型化。
本发明还提出一种具有上述实施例的光学系统的取像模组。
根据本发明实施例的取像模组包括光学系统和感光元件，感光元件设置在光学系统的像侧，所述光学系统变焦时，所述第一透镜组沿光轴方向固定，所述第二透镜组沿光轴方向靠近或远离所述第一透镜组移动，所述第三透镜组也沿光轴方向靠近或远离所述第一透镜组移动，使所述第一透镜组、所述第二透镜组和所述第三透镜组之间的距离在光轴上变化以实现变焦，所述第一透镜组、所述第二透镜组和所述第三透镜组将光束传递至所述感光元件以成像。
根据本发明实施例的取像模组，通过在取像模组内安装光学系统的第一透镜至第七透镜，合理配置第一透镜至第七透镜的各透镜的面型、光焦度和焦距，可以使得七片式透镜的光学系统满足高成像质量与变焦的要求。光学系统变焦时，第一透镜组沿光轴方向固定，第二透镜组沿光轴方向靠近或远离第一透镜组移动，所述第三透镜组也沿光轴方向靠近或远离所述第一透镜组移动，使第一透镜组、第二透镜组和所述第三透镜组之间的距离在光轴上变化以实现变焦，实现了取像模组的变焦结构布局，另外，光学系统变焦动作开启或关闭时，光学系统总长保持不变，可实现取像模组的小型化。
本发明还提出一种具有上述实施例的光学系统的电子装置。
根据本发明实施例的电子装置包括壳体和取像模组，取像模组安装在壳体上。该电子设备可以为智能手机、个人数字助理(PDA)、平板电脑、智能手表、无人机、电子书籍阅读器、行车记录仪、可穿戴装置等。
根据本发明实施例的电子装置，通过在电子设备中设置取像模组，可以使得电子设备同时满足高成像质量与变焦的要求。
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是本申请第一实施例的光学系统广角状态的结构示意图。
图2是本申请第一实施例中光学系统广角状态的球差、像散和畸变曲线图。
图3是本申请第一实施例的光学系统长焦状态的结构示意图。
图4是本申请第一实施例中光学系统长焦状态的球差、像散和畸变曲线图。
图5是本申请第二实施例中光学系统广角状态的结构示意图。
图6是本申请第二实施例中光学系统广角状态的球差、像散和畸变曲线图。
图7是本申请第二实施例中光学系统长焦状态的结构示意图。
图8是本申请第二实施例中光学系统长焦状态的球差、像散和畸变曲线图。
图9是本申请第三实施例中光学系统广角状态的结构示意图。
图10是本申请第三实施例中光学系统广角状态的球差、像散和畸变曲线图。
图11是本申请第三实施例中光学系统长焦状态的结构示意图。
图12是本申请第三实施例中光学系统长焦状态的球差、像散和畸变曲线图。
图13是本申请第四实施例中光学系统广角状态的结构示意图。
图14是本申请第四实施例中光学系统广角状态的球差、像散和畸变曲线图。
图15是本申请第四实施例中光学系统长焦状态的结构示意图。
图16是本申请第四实施例中光学系统长焦状态的球差、像散和畸变曲线图。
图17是本申请第五实施例中光学系统广角状态的结构示意图。
图18是本申请第五实施例中光学系统广角状态的球差、像散和畸变曲线图。
图19是本申请第五实施例中光学系统长焦状态的结构示意图。
图20是本申请第五实施例中光学系统长焦状态的球差、像散和畸变曲线图。
图21是本申请实施例的取像模组的第一透镜组至第三透镜组的示意图。
图22是本申请一实施例中电子装置的结构示意图。
附图标记：
电子装置1000；取像模组100；光学系统10；
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；第七透镜L7；
物侧面S1、S3、S5、S7、S9、S11、S13、S15；
像侧面S2、S4、S6、S8、S10、S12、S14、S16；
光阑STO；成像面S17；滤光片110；光轴101；
感光元件20；
壳体200；
第一透镜组1；第二透镜组2、第三透镜组3。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。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。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，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”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本申请的不同结构。为了简化本申请的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本申请。此外，本申请可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本申请提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。
下面参考图1-图22描述根据本发明实施例的光学系统10。
如图1、图21所示，根据本发明实施例的光学系统10从物侧至像侧依次包括在变焦时固定且作为整体具有的屈折力的第一透镜组1；在变焦时移动且作为整体具有屈折力的第二透镜组2，光学系统10具有长焦状态和广角状态，在长焦状态的第一透镜组1与第二透镜组2之间的距离小于在广角状态的第一透镜组1与第二透镜组2之间的距离；在变焦时移动且作为整体具有屈折力的第三透镜组3，在长焦状态的第二透镜组2与第三透镜组3之间的距离小于在广角状态的第二透镜组2与第三透镜组3之间的距离；第一透镜组1由具有光焦度的第一透镜L1和第二透镜L2两枚透镜构成，第二透镜组2包括具有光焦度的第三透镜L4和第四透镜L5，且第三透镜L3具有正光焦度，第三透镜组3包括具有光焦度的第五透镜、第六透镜和第七透镜，且第七透镜具有负光焦度且第七透镜L7的像侧面于近光轴处为凸面。
基于本申请实施例：第一透镜组1设于第二透镜组2朝向物侧的一侧，使具有屈折力的第一透镜组1在变焦时固定，即第一透镜组1在光学系统10变焦时保持固定，确保光学系统10总长不变，从而有利于实现光学系统10的小型化；第二透镜组2用于朝向靠近或远离第一透镜组1的方向活动，第三透镜组3也用于朝向靠近或远离第一透镜组1的方向活动，从而光学系统10可通过第二透镜组2和/或第三透镜组3的移动实现变焦；此外第一透镜组1的第一透镜L1和第二透镜L2具有足够的屈折力，两枚透镜的屈折力强度将有利于与光轴呈大角度的入射光线进入光学系统10并得到有效汇聚，实现第一透镜组1对远距离和近距离物体的清晰捕捉；配合第二透镜组2的第三透镜L3和第四透镜L4的屈折力强度，且第三透镜3具有正光焦度，可实现光束进一步汇聚并使光束平滑传递；最后搭配第三透镜组3的具有光焦度的第五透镜L5、第六透镜L6和第七透镜L7，可以有效校正前方透镜组产生的中心视场和边缘视场像差，避免光学系统10产生难以校正的像差；同时最靠近像侧的第七透镜L7具有负光焦度，配合第七透镜L7像侧面于近光轴处的凸面面型设计，可以进一步地汇聚中心和边缘视场光线，从而有利于进一步压缩光学系统10的总长，并可以有效校正经第一透镜组1和第二透镜组2产生的边缘视场像差，能够维持良好的光学性能，并在光学系统10实现多级变焦时能够谋求光学总长的短缩化。
且光学系统10满足下列关系式：1.5≤FL-t/FL-w≤2；
其中，FL-t为光学系统10在长焦状态的有效焦距，FL-w为光学系统10在广角状态的有效焦距。
在光学系统10拥有上述屈折力及面型设计的条件下进一步满足上述条件式时，通过控制整个光学系统10变焦时在长焦状态与广角状态的屈光力比值，很容易为光学系统10在广角状态提供具有足够屈光力，这有利于使光学系统10在广角状态的整体长度较短，并使广角状态的焦距较短，从而有利于大角度拍摄。
在本发明的一些实施例中，
光学系统10在从广角状态向长焦状态变焦的过程中，第一透镜组1在长焦状态和广角状态时均固定，第二透镜组2按照在长焦状态比在广角状态更接近物侧定位的方式来移动，第三透镜组3按照在长焦状态比在广角状态更接近物侧定位的方式来移动。
第一透镜组1在长焦状态和广角状态时均固定，即第一透镜组1变焦时固定，可确保光学系统10的总长不变，从而有利于实现光学系统10的小型化；第二透镜组2按照在长焦状态比在广角状态更接近物侧定位的方式来移动，可实现广角状态的反远距型镜头构造，有利于在广角状态获得足够大的视角；通过增大广角状态时第一透镜组1与第二透镜组2之间的距离，很容易向具有屈光力的第二透镜组2提供足够的放大率改变功能，使光学系统10获得大视角的同时，也可清晰成像。第三透镜组3按照在长焦状态比在广角状态更接近物侧定位的方式来移动，可进一步实现广角状态的反远距型镜头构造，进一步有利于在广角状态获得足够大的视角；通过增大广角状态时第二透镜组2与第三透镜组3之间的距离，也很容易向具有屈光力的第三透镜组3提供足够的放大率改变功能，从而使光学系统10进一步获得大视角的同时，可清晰成像。
在本发明的一些实施例中，第四透镜L4具有负光焦度，第五透镜L5具有负光焦度，第五透镜L5的物侧面于近光轴处为凸，像侧面于近光轴处为凹，第六透镜L6具有正光焦度，第六透镜L6的物侧面于近光轴处为凸，像侧面于近光轴处为凹，第七透镜L7的物侧面于近光轴处为凹。
上述光学系统10中，第一透镜L1和第二透镜L2的屈折力强度将有利于与光轴呈大角度的入射光线进入光学系统10并得到有效汇聚，实现第一透镜组1对远距离和近距离物体的清晰捕捉；第三透镜L3具有较强正光焦度，有利于光线的进一步汇聚，从而缩短光学系统10的总长，实现小型化设计，第四透镜L4具有负光焦度，可以适当调整第三透镜L3的光焦度强度，正负屈折力的透镜可以相互抵消彼此产生的像差，有助于调整光学系统10的像差；另外，第五透镜L5具有负光焦度，配合相应面型设计则能够平衡物方各透镜在汇聚入射光线时所带来的难以校正的像差；第六透镜L6的正光焦度可以抵消光线经过负屈折力的第五透镜L5时所产生的像差，第六透镜L6的物侧面和像侧面于近光轴处为凸凹设计，可产生较强正折光力，汇聚光线，进一步缩短光学系统10总成；配合第七透镜L7的负光焦度和于近光轴处的凹凸面型设计，能够进一步汇聚中心视场的光线，从而压缩光学系统10的总长，同时也可较好地抑制球差，同时，第七透镜L7的物侧面于近光轴处为凹面，可轻松确保后焦，良好矫正像差。
在本发明的一个示例中，光学系统10满足下列关系式：0.4＜FL-w/TTL-w＜0.7；
其中，FL-w为光学系统10在广角状态的有效焦距，TTL-w为在广角状态时第一透镜组1的物侧面到成像面于光轴的距离。
满足上述关系式，可以实现光学系统10在广角状态的3倍变焦，通过控制广角状态的有效焦距，可以有效控制光学系统10的最大视场角，满足光学系统10的取像效果，同时，通过调节第一透镜组1的物侧面到成像面的距离，可以满足光学系统10中的七个透镜的排放，以保证光学系统10总长的伸缩变化。FL-w/TTL-w<0.4时，光学系统10广角状态的有效焦距会变小，导致视场角会过大，从而容易产生边缘视场像差，影响光学系统10的成像质量，此外，光学总长TTL-w过大，不利于光学系统10小型化；当FL-w/TTL-w>0.7时，光学系统10广角状态的有效焦距过大，导致光学系统10的屈折力强度不足，使光学系统10在广角状态的变焦倍率变大，会超出3倍变焦，从而导致摄像失真，降低成像质量，此外，光学总长TTL-w过小，不利于透镜间排放和组装。
进一步地，光学系统10满足下列关系式：RI-w>55；其中，RI-w为光学系统10广角状态的相对照度。
满足上述关系式，可以确保光学系统10在广角状态时具有3倍变焦效果的情况下，光学系统10具有充分的光亮，使得成像面的中心以及周向上均具有清晰的画面，以提高3倍变焦效果下的成像效果。
进一步地，光学系统10满足下列关系式：10deg<FOV-w/Fno-w<16deg，其中，FOV-w为光学系统10在广角状态的最大视场角，Fno-w为光学系统10在广角状态的光圈数。
满足上述关系式，通过平衡光学系统10广角状态的最大视场角和光圈数之间的关系，使光学系统10在广角状态时具有大视角、大孔径，从而可以使光学系统10具有合适的光亮度、降低色散，保证光学系统10的成像效果，同时确保光学系统10的有效直径合理，可保证小镜筒伸缩式镜头的结构布局。FOV-w/Fno-w<10deg时，光学系统10广角状态的视场角过小，无法捕捉大视角范围物体，同时光圈数过大，进光量不足，导致整个光学系统10变得很暗，影响成像效果；FOV-w/Fno-w>16deg时，光圈数过小，入瞳直径过大，不利于小镜筒伸缩式镜头的结构布局，同时，视场角过大，光学系统10易产生难以校正的边缘视场像差，影响成像品质。
在本发明的另一个示例中，光学系统10满足下列关系式：0.8＜FL-t/TTL-t＜1.2。其中，FL-t为光学系统10在长焦状态的有效焦距，TTL-t为在长焦状态时所述第一透镜组1的物侧面到成像面于光轴上的距离。
满足上述关系式，通过控制长焦状态的有效焦距，可以实现光学系统10在长焦状态的5.6倍变焦，同时，还可以有效控制光学系统10的最大视场角，满足光学系统10的取像效果，通过调节第一透镜组1的物侧面到成像面的距离，可以满足光学系统10中的七个透镜的排放，以保证光学系统10的伸缩变化。FL-t/TTL-t<0.8时，光学系统10长焦状态的有效焦距会变小，导致视场角会过大，从而容易产生边缘视场像差，影响光学系统10的成像质量，此外，光学总长TTL-t过大，不利于光学系统10小型化；当FL-t/TTL-t>1.2时，光学系统10长焦状态的有效焦距过大，导致光学系统10的屈折力强度不足，使光学系统10在长焦状态的变焦倍率变大，会超出5.6倍变焦，从而导致摄像失真，降低成像质量，此外，光学总长TTL-t过小，不利于透镜间排放和组装。
进一步地，光学系统10满足下列关系式：80<RI-t，其中，RI-t为光学系统10长焦状态的相对照度。
满足上述关系式，可以确保光学系统10在长焦状态时具有5.6倍变焦效果的情况下，光学系统10具有充分的光亮，使得成像面的中心以及周向上均具有清晰的画面，以提高5.6倍变焦效果下的成像效果。
进一步地，光学系统10满足下列关系式：4deg<FOV-t/Fno-t<6deg，其中，FOV-t为光学系统10在长焦状态的最大视场角，Fno-t为光学系统10在长焦状态的光圈数。
满足上述关系式，通过平衡光学系统10长焦状态的最大视场角和光圈数之间的关系，使光学系统10在长焦状态时具有大视角、大孔径，从而可以使光学系统10具有合适的光亮度、降低色散，保证光学系统10的成像效果，同时确保光学系统10的有效直径合理，可保证小镜筒伸缩式镜头的结构布局。FOV-t/Fno-t<4deg时，光学系统10长焦状态的视场角过小，无法捕捉大视角范围物体，同时光圈数过大，进光量不足，导致整个光学系统10变得很暗，影响成像效果；FOV-t/Fno-t>6deg时，光圈数过小，入瞳直径过大，不利于小镜筒伸缩式镜头的结构布局，同时，视场角过大，光学系统10易产生难以校正的边缘视场像差，影响成像品质。
进一步地，光学系统10满足下列关系式：1G-TTL<2mm、3G-TTL<6mm、4G-TTL<6mm；
其中，1G-TTL为所述第一透镜L1的物侧面到所述第二透镜L2的像侧面于光轴上的距离，3G-TTL为所述第三透镜L3的物侧面到所述第四透镜L4的像侧面于光轴上的距离，4G-TTL为所述第五透镜L5的物侧面到所述第七透镜L7的像侧面于光轴上的距离。
满足上述关系式，可以确保光学系统10的第一透镜组1、第三透镜组3和第四透镜组22三个透镜组的光学长度，可以避免光学系统10在未进行变焦状态下的厚度过大，满足光学系统10在模组中的组装空间和装配精度，进而可避免模组进一步装配后不从电子装置上凸出，实现光学系统10甚至电子设备的小型化设计；同时，还可以较容易地确保透镜间的加工公差以及装配时的装配公差。
进一步地，光学系统10满足下列关系式：1mm<L3Th<4.2mm；
L3Th为第三透镜L3的物侧面到像侧面于光轴上的距离。
满足上述关系式，在有效控制第三透镜L3的屈折力和面型的情况下，可以合理控制第三透镜L3的厚度，从而可降低第三透镜L3的加工难度，确保第三透镜L3的加工精度，此外，合理的厚度和面型可避免光学系统10产生难以校正的像差，提高成像品质，同时还可以确保第二透镜组2的整体厚度，从而可实现光学系统10轻薄小型化。
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101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：
Figure BDA0003141659570000131
其中，Z为非球面上相应点到该面于光轴101处的切平面的距离，r为非球面上相应点到光轴101的距离，c为非球面于光轴101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。
请参考图1-图4，在本申请的第一个具体实施例中，第一实施例的光学系统10沿光轴由物侧到像侧依次包括：具有负光焦度的第一透镜L1，具有正光焦度的第二透镜L2，具有正光焦度的第三透镜L3，具有负光焦度的第四透镜L4，具有负光焦度的第五透镜L5，具有正光焦度的第六透镜L6和具有负光焦度的第七透镜L7。
其中，第一透镜L1的物侧面S1在近光轴处为凹面，第一透镜L1的像侧面S2在近光轴处为凹面，第二透镜L2的物侧面S3在近光轴处为凸面，第二透镜L2的像侧面S4在近光轴处为凹面，第三透镜L3的物侧面S5在近光轴处为凸面，第三透镜L3的像侧面S6在近光轴处为凸面，第四透镜L4的物侧面S7在近光轴处为凹面，第四透镜L4的像侧面S8在近光轴处为凸面，第五透镜L5的物侧面S9在近光轴处为凸面，第五透镜L5的像侧面S10在近光轴处为凹面，第六透镜L6的物侧面S11在近光轴处为凸面，第六透镜L6的像侧面S12在近光轴处为凹面，第七透镜L7的物侧面S13在近光轴处为凹面，第七透镜L7的像侧面S14在近光轴处为凸面。
第一实施例中的光学系统10满足表1的条件。由光学系统10的物侧至像侧的各元件依次按照表从上至下的顺序排列。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10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中半径为透镜相应表面于光轴处的曲率半径。透镜于“厚度”参数列中的第一个数值为该透镜于光轴上的厚度，第二个数值为该透镜的像侧面至后一光学元件(透镜或光阑)于光轴的距离，其中光阑STO的厚度参数表示光阑面至像方相邻透镜的物侧面于光轴上的距离。表格中各透镜的折射率、阿贝数的参考波长为587.6nm，焦距(有效焦距)的参考波长为510nm，且半径、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，下文各实施例也均如上所描述，下文也不作赘述。
对于表1中的第二透镜L2、第四透镜L4、第七透镜L7和滤光片的第二个厚度值，需要说明的是，W表示的是3倍变焦时的厚度值，T表示的是5.6倍变焦时的厚度值。具体以第二透镜L2的第二个厚度值为例：W：4.54表示的是3倍变焦的光学系统10中第二透镜L2的像侧面与第三透镜L3的物侧面之间的距离为4.540mm；T：0.30表示的是5.6倍变焦的光学系统10中第二透镜L2的像侧面与第三透镜L3的物侧面之间的距离为0.300mm。以下表格中也均以此表示，下文中不作赘述。
表1
Figure BDA0003141659570000141
本实施例中，七个透镜的物侧面和像侧面均为非球面，且各个非球面的表面对应的圆锥常数K和非球面系数如表2所示：
表2
Figure BDA0003141659570000142
Figure BDA0003141659570000151
进一步地，参照图2(A)，图2(A)示出了第一实施例中3倍变焦的光学系统10在波长为656nm，610nm，555nm，510nm，470nm下的纵向球差曲线图。图2(A)中，横坐标表示焦点偏移，纵坐标表示归一化视场。由图2(A)可以看出，第一实施例中的光学系统10的球差数值较佳，说明本实施例中的光学系统10的成像质量较好。
请参照图2(B)，图2(B)为第一实施例中3倍变焦的光学系统10在波长为510nm下的光线像散图。其中，横坐标表示焦点偏移，纵坐标表示像高，单位为mm。像散曲线表示子午成像面弯曲T和弧矢成像面弯曲S。由图2(B)可以看出，本实施例中的光学系统10的像散得到了较好的补偿。
请参照图2(C)，图2(C)为第一实施例中3倍变焦的光学系统10在波长为510nm下的畸变曲线图。其中，横坐标表示畸变，纵坐标表示像高，单位为mm。由图2(C)可以看出，在波长510nm下，本实施例中的光学系统10的畸变得到了很好的校正。
由图2(A)、图2(B)和图2(C)可以看出，本实施例中3倍变焦的光学系统10的像差较小、成像质量较好，具有优良的成像品质。
进一步地，参照图4(A)，图4(A)示出了第一实施例中5.6倍变焦的光学系统10在波长为656nm，610nm，555nm，510nm，470nm下的纵向球差曲线图。图4(A)中，横坐标表示焦点偏移，纵坐标表示归一化视场。由图4(A)可以看出，第一实施例中的光学系统10的球差数值较佳，说明本实施例中的光学系统10的成像质量较好。
请参照图4(B)，图4(B)为第一实施例中5.6倍变焦的光学系统10在波长为510nm下的光线像散图。其中，横坐标表示焦点偏移，纵坐标表示像高，单位为mm。像散曲线表示子午成像面弯曲T和弧矢成像面弯曲S。由图4(B)可以看出，本实施例中的光学系统10的像散得到了较好的补偿。
请参照图4(C)，图4(C)为第一实施例中5.6倍变焦的光学系统10在波长为510nm下的畸变曲线图。其中，横坐标表示畸变，纵坐标表示像高，单位为mm。由图4(C)可以看出，在波长510nm下，本实施例中的光学系统10的畸变得到了很好的校正。
由图4(A)、图4(B)和图4(C)可以看出，本实施例中5.6倍变焦的光学系统10的像差较小、成像质量较好，具有优良的成像品质。
请参考图5-图8，在本申请的第二个具体实施例中，七个透镜的光焦度以及每个透镜的物侧面和像侧面的凹凸状态与第一个具体实施例相同，这里不作赘述。
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
Figure BDA0003141659570000161
本实施例中，七个透镜的物侧面和像侧面均为非球面，且各个非球面的表面对应的圆锥常数K和非球面系数如表4所示：
表4
Figure BDA0003141659570000162
Figure BDA0003141659570000171
另外，由图6中的像差图可知，3倍变焦的光学系统10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10拥有良好的成像品质。由图8中的像差图可知，5.6倍变焦的光学系统10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10拥有良好的成像品质。
请参考图9-图12，在本申请的第三个具体实施例中，七个透镜的光焦度以及每个透镜的物侧面和像侧面的凹凸状态与第一个具体实施例相同，这里不作赘述。
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
Figure BDA0003141659570000172
本实施例中，七个透镜的物侧面和像侧面均为非球面，且各个非球面的表面对应的圆锥常数K和非球面系数如表6所示：
表6
Figure BDA0003141659570000181
另外，由图10中的像差图可知，3倍变焦的光学系统10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10拥有良好的成像品质。由图12中的像差图可知，5.6倍变焦的光学系统10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10拥有良好的成像品质。
请参考图13-图16，在本申请的第四个具体实施例中，七个透镜的光焦度以及每个透镜的物侧面和像侧面的凹凸状态与第一个具体实施例相同，这里不作赘述。
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
Figure BDA0003141659570000182
Figure BDA0003141659570000191
本实施例中，七个透镜的物侧面和像侧面均为非球面，且各个非球面的表面对应的圆锥常数K和非球面系数如表5所示：
表8
表面编号 K a4 a6 a8 a10
1 80 3.728E-04 -1.931E-04 1.121E-05 -2.258E-07
2 -5.820E-01 6.418E-04 -2.001E-04 1.045E-05 -2.225E-07
3 -4.689E-02 -2.045E-03 7.444E-05 5.042E-06 -3.124E-07
4 -4.564E-02 -2.355E-03 8.815E-05 7.359E-06 -4.002E-07
5 -3.341E-02 -3.654E-04 -3.715E-05 2.420E-06 -2.789E-07
6 -1.378E-02 2.706E-03 -4.831E-05 6.250E-07 -1.311E-08
7 7.735E-03 2.997E-03 7.617E-05 -2.556E-06 1.794E-07
8 1.926E+00 1.407E-03 1.096E-04 1.477E-06 -9.591E-08
9 -9.854E+00 -1.790E-03 3.780E-04 -2.047E-05 -3.419E-07
10 -8.723E-01 -2.836E-03 6.422E-04 -2.473E-05 -7.576E-07
11 4.289E+00 -1.338E-03 1.276E-04 -2.342E-05 5.999E-07
12 80 1.189E-03 -4.704E-05 -2.578E-05 1.279E-06
13 8.116E-01 4.753E-03 -8.079E-04 9.436E-05 -3.166E-06
14 4.621E+00 1.739E-03 -6.116E-04 7.724E-05 -2.844E-06
另外，由图14中的像差图可知，3倍变焦的光学系统10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10拥有良好的成像品质。由图16中的像差图可知，5.6倍变焦的光学系统10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10拥有良好的成像品质。
请参考图17-图20，在本申请的第五个具体实施例中，七个透镜的光焦度以及每个透镜的物侧面和像侧面的凹凸状态与第一个具体实施例相同，这里不作赘述。
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
Figure BDA0003141659570000192
Figure BDA0003141659570000201
本实施例中，七个透镜的物侧面和像侧面均为非球面，且各个非球面的表面对应的圆锥常数K和非球面系数如表10所示：
表10
表面编号 K a4 a6 a8 a10
1 7.153E+01 4.049E-04 -1.953E-04 1.121E-05 -2.269E-07
2 -6.148E-01 6.186E-04 -1.895E-04 9.470E-06 -2.024E-07
3 4.009E-01 -2.219E-03 7.745E-05 4.719E-06 -2.931E-07
4 1.043E+00 -2.560E-03 8.007E-05 7.891E-06 -3.977E-07
5 -4.096E-02 -3.899E-04 -4.133E-05 2.758E-06 -3.005E-07
6 -2.298E-01 3.672E-03 -2.797E-04 1.552E-05 -3.755E-07
7 5.495E-01 5.117E-03 -1.748E-04 1.127E-05 2.095E-07
8 6.544E-01 1.748E-03 1.071E-04 -9.203E-06 5.938E-07
9 -6.563E+01 -4.532E-03 8.332E-04 -7.776E-05 2.710E-06
10 -1.260E+01 -3.455E-03 6.184E-04 -4.748E-05 8.804E-07
11 -6.723E+01 -8.723E-03 2.428E-04 3.916E-05 -1.860E-06
12 -6.250E+01 -8.890E-03 4.984E-04 -1.781E-05 1.567E-06
13 2.071E+00 2.286E-04 -1.152E-03 9.529E-05 -2.633E-06
14 1.226E+00 -1.762E-03 -8.539E-04 8.299E-05 -3.041E-06
另外，由图18中的像差图可知，3倍变焦的光学系统10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10拥有良好的成像品质。由图20中的像差图可知，5.6倍变焦的光学系统10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10拥有良好的成像品质。
请参阅表11，表11示出了本发明第一实施例至第五实施例中的FL/TTL、FOV/Fno、RI、FL/TTL、1G-TTL、2G-TTL、3G-TTL、L3Th的值。表中，FL_W是3倍的光学焦距，TTL_W是3倍的光学系统长度，FL_T是5.6倍的光学焦距，TTL_T是5.6倍的光学系统长度，FOV_W是3倍的最大入射角，Fno_W是3倍的光圈数，FOV_T是5.6倍的最大入射角，Fno_T是5.6倍的光圈数，RI_W是3倍的光学系统的周边光亮比，RI_T是5.6倍的光学系统的周边光亮比。
表11
Figure BDA0003141659570000211
由表11可见，第一实施例至第五实施例中的光学系统10均满足下述条件：0.4<FL_W/TTL_W<0.7、0.8<FL_T/TTL_T<1.2、10<FOV_W/Fno_W<16、4<FOV_T/Fno_T<6、1GTTL<2、2GTTL<6、3GTTL<6、1<L3Th<4.2、55<RI_W、80<RI_T。
如图21所示，本发明还提出一种具有上述实施例的光学系统10的取像模组100。
如图21所示，根据本发明实施例的取像模组100包括光学系统10和感光元件20，感光元件20设置在光学系统10的像侧，光学系统10变焦时，第一透镜组1沿光轴方向固定，第二透镜组2沿光轴方向靠近或远离第一透镜组1移动，第三透镜组3也沿光轴方向靠近或远离所述第一透镜组1移动，使第一透镜组1、第二透镜组2和第三透镜组3之间的距离在光轴上变化以实现变焦，第一透镜组1、第二透镜组2和第三透镜组3将光束传递至感光元件以成像。
根据本发明实施例的取像模组100，通过在取像模组100内安装光学系统10的第一透镜L1至第七透镜L7，合理配置第一透镜L1至第七透镜L7的各透镜的面型、光焦度和焦距，可以使得七片式透镜的光学系统10满足高成像质量与变焦的要求。光学系统10变焦时，第一透镜组1沿光轴方向固定，第二透镜组2沿光轴方向靠近或远离第一透镜组1移动，第三透镜组3也沿光轴方向靠近或远离第一透镜组1移动，使第一透镜组1、第二透镜组2和第三透镜组3之间的距离在光轴上变化以实现变焦，实现了取像模组的变焦结构布局，另外，光学系统10变焦动作开启或关闭时，光学系统10总长保持不变，可实现取像模组100的小型化。。
如图22所示，本发明还提出一种具有上述实施例的取像模组100的电子装置1000。
如图22所示，根据本发明实施例的电子装置1000包括壳体200和取像模组100，取像模组100安装在壳体200上。该电子设备可以为智能手机、个人数字助理(PDA)、平板电脑、智能手表、无人机、电子书籍阅读器、行车记录仪、可穿戴装置等。
根据本发明实施例的电子装置1000，通过在电子设备中设置取像模组，可以使得电子设备同时满足高成像质量与变焦的要求。
对于本领域技术人员而言，显然本申请不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本申请的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本申请。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本申请的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本申请内。
最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本申请进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本申请的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本申请技术方案的精神和范围。

Claims (11)

1.一种光学系统，其特征在于，所述光学系统具有长焦状态和广角状态，从物侧至像侧依次包括：
在变焦时固定且作为整体具有的屈折力的第一透镜组；
在变焦时移动且作为整体具有屈折力的第二透镜组，在长焦状态的所述第一透镜组与所述第二透镜组之间的距离小于在广角状态的所述第一透镜组与所述第二透镜组之间的距离；
在变焦时移动且作为整体具有屈折力的第三透镜组，在长焦状态的所述第二透镜组与所述第三透镜组之间的距离小于在广角状态的所述第二透镜组与所述第三透镜组之间的距离；
所述第一透镜组由具有光焦度的第一透镜和第二透镜构成，所述第二透镜组包括具有光焦度的第三透镜和第四透镜，且所述第三透镜具有正光焦度，所述第三透镜组包括具有光焦度的第五透镜、第六透镜和第七透镜，所述第七透镜具有负光焦度且像侧面于近光轴处为凸面；
且所述光学系统满足下列关系式：
1.5≤FL_t/FL-w≤2；
其中，FL_t为所述光学系统在长焦状态的有效焦距，FL-w为所述光学系统在广角状态的有效焦距。
2.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统在从广角状态向长焦状态变焦的过程中，
所述第一透镜组在长焦状态和广角状态时均固定，
所述第二透镜组按照在长焦状态比在广角状态更接近物侧定位的方式来移动，
所述第三透镜组按照在长焦状态比在广角状态更接近物侧定位的方式来移动。
3.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，
所述第四透镜具有负光焦度；
所述第五透镜具有负光焦度，所述第五透镜的物侧面于近光轴处为凸，像侧面于近光轴处为凹；
所述第六透镜具有正光焦度，所述第六透镜的物侧面于近光轴处为凸，像侧面于近光轴处为凹；
所述第七透镜的物侧面于近光轴处为凹。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统满足下列关系式：
0.4＜FL_w/TTL_w＜0.7；
其中，FL_w为所述光学系统在广角状态的有效焦距，TTL_w为在广角状态时所述第一透镜组的物侧面到成像面于光轴上的距离。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统满足下列关系式：
10deg<FOV_w/Fno_w<16deg；
FOV_w为所述光学系统在广角状态的最大视场角，Fno_w为所述光学系统在广角状态的光圈数。
6.根据权利要求1-3中任一项所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统满足下列关系式：
0.8＜FL_t/TTL_t＜1.2；
其中，FL_t为所述光学系统在长焦状态的有效焦距，TTL_t为在长焦状态时所述第一透镜组的物侧面到成像面于光轴上的距离。
7.根据权利要求1-3中任一项所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统满足下列关系式：
4deg<FOV_t/Fno_t<6deg；
FOV_t为所述光学系统在长焦状态的最大入射视场角，Fno_t为所述光学系统在长焦状态的光圈数。
8.根据权利要求1-3中任一项所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统满足下列关系式：
1G_TTL<2mm、3G_TTL<6mm、4G_TTL<6mm；
其中，1G_TTL为所述第一透镜的物侧面到所述第二透镜的像侧面于光轴上的距离，3G_TTL为所述第三透镜的物侧面到所述第四透镜的像侧面于光轴上的距离，4G_TTL为所述第五透镜的物侧面到所述第七透镜的像侧面于光轴上的距离。
9.根据权利要求1-3中任一项所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统满足下列关系式：
1mm<L3Th<4.2mm；
L3Th为所述第三透镜的物侧面到像侧面于光轴上的距离。
10.一种取像模组，其特征在于，包括：
权利要求1至9中任意一项所述的光学系统；
感光元件，所述感光元件设在所述光学系统的像侧。
11.一种电子装置，其特征在于，所述电子装置包括：
壳体；
权利要求10所述的取像模组，所述取像模组安装在所述壳体上。
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