CN114002812A - 光学系统、摄像模组及电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种光学系统、摄像模组及电子设备。光学系统，沿光轴由物侧至像侧依次包括：具有负光焦度的第一透镜，其物侧面为凸面，像侧面为凹面；具有负光焦度的第二透镜，其物侧面为凸面，像侧面为凹面；具有负光焦度的第三透镜，其物侧面为凸面，像侧面为凹面；具有正光焦度的第四透镜，其物侧面为凸面，像侧面为凹面；具有正光焦度的第五透镜，其物侧面为凸面，像侧面为凸面；具有正光焦度的第六透镜，其物侧面为凸面，像侧面为凸面；具有负光焦度的第七透镜，其物侧面为凹面，像侧面为凸面；且光学系统满足条件式：0.15＜f/D_L1＜0.80；其中，f为光学系统的有效焦距，D_L1为第一透镜的孔径。上述设计有利于光学系统有效地增大视场角。

Description

光学系统、摄像模组及电子设备

技术领域

本发明涉及摄影成像技术领域，特别是涉及一种光学系统、摄像模组及电子设备。

背景技术

如今摄像镜头在电子产品行业中应用广泛，是实现电子产品不可或缺的一个拍摄模式的重要模块。随着用户对于拍摄的需求日益多样化，尤其是广角拍摄的需求，使得大视角的特性成为摄像镜头设计的重要方向。但目前大多数摄像镜头拍摄的最大视场角较小，无法满足用户对广角拍摄的需求，用户体验感降低。

因此，如何使应用在便携式电子产品上的光学系统进一步提高拍摄范围是目前亟待解决的问题。

本发明涉及摄影成像技术领域，特别是涉及一种光学系统、摄像模组及电子设备。

如今摄像镜头在电子产品行业中应用广泛，是实现电子产品不可或缺的一个拍摄模式的重要模块。随着用户对于拍摄的需求日益多样化，尤其是广角拍摄的需求，使得大视角的特性成为摄像镜头设计的重要方向。但目前大多数摄像镜头拍摄的最大视场角较小，无法满足用户对广角拍摄的需求，用户体验感降低。

因此，如何使应用在便携式电子产品上的光学系统进一步提高拍摄范围是目前亟待解决的问题。

发明内容

基于此，有必要针对如何更好地实现大视角的问题，提供一种光学系统、摄像模组及电子设备。

一种光学系统，沿光轴由物侧至像侧依次包括：

具有负光焦度的第一透镜，所述第一透镜的物侧面于近光轴处为凸面，且所述第一透镜的像侧面于近光轴处为凹面；

具有负光焦度的第二透镜，所述第二透镜的物侧面于近光轴处为凸面，且所述第二透镜的像侧面于近光轴处为凹面；

具有负光焦度的第三透镜，所述第三透镜的物侧面于近光轴处为凸面，且所述第三透镜的像侧面于近光轴处为凹面；

具有正光焦度的第四透镜，所述第四透镜的物侧面于近光轴处为凸面，且所述第四透镜的像侧面于近光轴处为凹面；

具有正光焦度的第五透镜，所述第五透镜的物侧面和像侧面于近光轴处均为凸面；

具有正光焦度的第六透镜，所述第六透镜的物侧面和像侧面于近光轴处均为凸面；

具有负光焦度的第七透镜，所述第七透镜的物侧面于近光轴处为凹面，所述第七透镜的像侧面于近光轴处为凸面。

通过上述的镜头设计，将具有负光焦度的第一透镜的物侧面设为凸面、像侧面设为凹面，使得第一透镜形成弯月形透镜结构，有利于光线能够以较大的入射角度射入至第一透镜，保证第一透镜能够以最大限度地接收入射光线，从而有利于增大光学系统的摄像范围以实现广角化设计；通过具有负光焦度的第二透镜、具有负光焦度的第三透镜及具有正光焦度的第四透镜的配合设置，且将第二透镜至第四透镜设为弯月形透镜结构，有利于承接从第一透镜进入光学系统的光线，使得光线能够从第二透镜至第四透镜顺利地过渡，保证所拍摄的画面能够更好地在成像面上成像，且由于第四透镜能够为光学系统提供的正光焦度，可有效地校正光学系统在第一透镜至第三透镜处所产生的球差和色差，有利于提高光学系统的成像质量；通过具有正光焦度的第五透镜与第四透镜进行配合设置，更好地校正了光学系统的球差；通过具有正光焦度的第六透镜和具有负光焦度的第七透镜的配合设置，能够消除光学系统的色差和球差，以提高成像质量。

其中，所述光学系统满足条件式：

0.15＜f/D_L1＜0.80；

其中，f为所述光学系统的有效焦距，D_L1为所述第一透镜的孔径。

满足上述条件式时，能够保证第一透镜具有足够大的孔径，有利于第一透镜以较大的入射角度接收光线，从而有利于增大光学系统的摄像范围以实现光学系统的广角化设计，另外，还有利于保证成像接收区(即成像面)的尺寸，避免光学系统的像面过小，有利于光学系统的成像面与图像传感器更好地匹配；当f/D_L1≥0.80，则第一透镜的孔径过小，导致光线从第一透镜中入射的入射角度减小，限制了光学系统的广角化设计，而且会影响成像接收区(即成像面)的尺寸，无法保证光学系统具有合适的像面；当f/D_L1≤0.15，则第一透镜的孔径过大，会增加光学系统的孔径尺寸，不利于压缩光学系统的整体体积。

在其中一个实施例中，所述光学系统还包括光阑，所述光阑位于所述第四透镜与所述第五透镜之间，且所述光学系统满足条件式：

-1.00＜f1/f＜-0.50；

其中，f1为前镜组的组合焦距，所述前镜组由所述第一透镜至所述第四透镜共同构成，且所述前镜组位于所述光阑的物侧。

满足上述条件式时，将前镜组的组合焦距和光学系统的有效焦距之间的比值控制在合理范围内，且将前镜组的组合焦距为负值，使得前镜组为光学系统提供负的光焦度，有利于扩大光学系统的视场角，从而进一步扩大光学系统的拍摄范围，更好地实现广角化设计；需要说明的是，由于前镜组的组合焦距为负值，能够为光学系统提供负的光焦度，而前镜组的负光焦度主要是由第一透镜和第二透镜承担的，可以通过调整第一透镜或第二透镜的厚度和曲率半径来调整前镜组的负光焦度的大小，以保证前镜组能够为光学系统提供合适的负光焦度，光学系统的有效焦距为正值，当f1/f≤-1.00时，容易导致前镜组的组合焦距的负值过小，即前镜组的组合焦距的绝对值过大，使得前镜组为光学系统所提供的负光焦度过小，导致前镜组对于光线的折射的能力下降，不利于光学系统接收从物侧入射的光线，从而使得光学系统的视场角减少，不利于光学系统的广角化发展，而且，当f1/f≥-0.50，容易导致前镜组的组合焦距的负值过大，即前镜组的组合焦距的绝对值过小，导致前镜组提供负的光焦度过大，容易引入较严重的场曲的像差，从而降低了成像质量，同时第一透镜和第二透镜难以提供足够大的负光焦度，使得难以通过调整第一透镜或第二透镜的厚度和曲率半径来满足负光焦度的分配需求。

在其中一个实施例中，所述光学系统还满足条件式：

0.40＜R2/R3＜0.50；

其中，R2为第一透镜的像侧面于近光轴处的曲率半径，R3为第二透镜的物侧面于近光轴处的曲率半径。

满足上述条件式时，第一透镜的像侧面于近光轴处的曲率半径和第二透镜的物侧面于近光轴处的曲率半径得到合理的配置，有效地保证了第一透镜和第二透镜能够分别为前镜组提供合适的负屈折力，更好地满足了光学系统的广角化设计需求。

在其中一个实施例中，所述光学系统还包括光阑，所述光阑位于所述第四透镜与所述第五透镜之间，且所述光学系统满足条件式：

1.00＜f2/f＜2.50；

其中，f2为后镜组的组合焦距，所述后镜组由所述第五透镜至所述第七透镜共同构成，且所述后镜组位于所述光阑的像侧。

满足上述条件式时，将后镜组的组合焦距和光学系统的有效焦距之间的比值控制在合理范围内，且将后镜组的组合焦距为正值，使得后镜组为光学系统提供正的光焦度，该设置有利于平衡光学系统在前镜组处所产生的球差和色差，有效地提高光学系统的成像质量。

在其中一个实施例中，所述第一透镜至所述第七透镜的材质均为光学玻璃材料；通过上述设置，利用加工工艺成熟的光学玻璃材料制作第一透镜至第七透镜，有利于降低加工难度，使得光学系统的制作更加简单。

在其中一个实施例中，所述第一透镜至所述第七透镜中至少一部分的材质为火石玻璃材料，上述设置中，在光学系统中利用了火石玻璃材料制成的透镜，而由于火石玻璃材料制成的透镜的阿贝数较低，能够有效地降低光学系统的色差，有利于提高成像质量。

在其中一个实施例中，所述第一透镜至所述第七透镜均为球面镜片。通过上述设置，将第一透镜至第七透镜设置为加工工艺成熟、加工难度低的球面镜片，进一步降低光学系统的加工难度，使得光学系统的制作更加简单。

在其中一个实施例中，所述第三透镜的像侧面与所述第四透镜的物侧面抵接。通过上述设置，第三透镜和第四透镜胶合形成胶合透镜，有利于平衡光学系统所产生的色差，并降低光学系统所产生的球差，更好地提高了成像质量，而且，将具有合适的正光焦度的第四透镜与第三透镜进行胶合，更有利于对光线进行汇聚，有利于增大光学系统的视场角；另外，还消除了第三透镜和第四透镜之间的间距，有利于缩小光学系统的结构尺寸，有利于光学系统的小型化。

在其中一个实施例中，所述第六透镜的像侧面与所述第七透镜的物侧面抵接。通过上述设置，有利于平衡光学系统所产生的色差，并降低光学系统所产生的球差，更好地提高了成像质量；另外，还消除了第六透镜和第七透镜之间的间距，有利于缩小光学系统的结构尺寸，有利于光学系统的小型化。

一种摄像模组，包括图像传感器及上述的光学系统，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，由于光学系统具有大视角特性，有利于摄像模组扩展其拍摄范围，从而满足广角拍摄需求。

一种电子设备，包括固定件及上述的摄像模组，所述摄像模组设置于所述固定件。当利用电子设备拍摄时，由于摄像模组的拍摄范围大，有利于电子设备对景象进行广角化拍摄，满足广角拍摄需求。

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为第一实施例中光学系统的场曲的示意图；

图3为第一实施例中光学系统的畸变的示意图；

图4为第一实施例中光学系统的相对照度的示意图；

图5为本申请第二实施例提供的光学系统的结构示意图；

图6为第二实施例中光学系统的相对照度的示意图；

图7为本申请一实施例提供的摄像模组的结构示意图。

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”、“抵接”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，在本申请的实施例中，光学系统100沿光轴101由物侧至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及第七透镜L7。

其中，第一透镜L1具有负光焦度，第二透镜L2具有负光焦度，第三透镜L3具有负光焦度，第四透镜L4具有正光焦度，第五透镜L5具有正光焦度，第六透镜L6具有正光焦度，第七透镜L7具有负光焦度。光学系统100中各透镜同轴设置，即各透镜的光轴均位于同一直线上，该直线可作为光学系统100 的光轴101。光学系统100中的各透镜安装于镜筒内以装配成摄像镜头。

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及像侧面S12，第七透镜L7具有物侧面S13及像侧面S14。

光学系统100还具有成像面Si，成像面Si位于第七透镜L7的像侧，来自光学系统100物面的物体的光线经光学系统100各透镜调节后能够会聚于成像面Si。一般地，光学系统100的成像面Si与图像传感器的感光面重合。

在本申请的实施例中，第一透镜L1的物侧面S1于近光轴101处为凸面，像侧面S2于近光轴101处为凹面；第二透镜L2的物侧面S3于近光轴101处为凸面，像侧面S4于近光轴101处为凹面；第三透镜 L3的物侧面S5于近光轴101处为凸面，像侧面S6于近光轴101处为凹面；第四透镜L4的物侧面S7于近光轴101处为凸面，像侧面S8于近光轴101处为凹面；第五透镜L5的物侧面S9于近光轴101处为凸面，像侧面S10于近光轴101处为凸面；第六透镜L6的物侧面S11于近光轴101处为凸面，像侧面S12 于近光轴101处为凸面；第七透镜L7的物侧面S13于近光轴101处为凹面，像侧面S14于近光轴101处为凸面。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。

通过上述透镜设计，将具有负光焦度的第一透镜L1的物侧面S1设为凸面、像侧面S2设为凹面，使得第一透镜L1形成弯月形透镜结构，有利于光线能够以较大的入射角度射入至第一透镜L1，保证第一透镜L1能够以最大限度地接收入射光线，从而有利于增大光学系统100的摄像范围，使得上述光学系统 100具有大视角的特性，有以实现广角化设计；通过具有负光焦度的第二透镜L2、具有负光焦度的第三透镜L3及具有正光焦度的第四透镜L4的配合设置，且将第二透镜L2至第四透镜L4设为弯月形透镜结构，有利于承接从第一透镜L1进入光学系统100的光线，使得光线能够从第二透镜L2至第四透镜L4顺利地过渡，保证所拍摄的画面能够更好地在成像面Si上成像，且由于第四透镜L4能够为光学系统100提供的正光焦度，可有效地校正光学系统100在第一透镜L1至第三透镜L3处所产生的球差和色差，有利于提高光学系统100的成像质量；通过具有正光焦度的第五透镜L5与第四透镜L4进行配合设置，更好地校正了光学系统100的球差；通过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的配合设置，能够消除光学系统10的色差和球差，以提高成像质量。

在本申请的实施例中，光学系统100还满足条件式：

0.15＜f/D_L1＜0.80；其中，f为所述光学系统100的有效焦距，D_L1为所述第一透镜L1的孔径。

满足上述条件式时，能够保证第一透镜L1具有足够大的孔径，有利于第一透镜L1以较大的入射角度接收光线，从而有利于增大光学系统100的摄像范围以实现光学系统100的广角化设计，另外，还有利于保证成像接收区(即成像面Si)的尺寸，避免光学系统10的像面过小，有利于光学系统10的成像面Si与图像传感器更好地匹配；当f/D_L1≥0.80，则第一透镜L1的孔径过小，导致光线从第一透镜L1中入射的入射角度减小，限制了光学系统100的广角化设计，而且会影响成像接收区(即成像面Si)的尺寸，无法保证光学系统100具有大像面的光学特性；当f/D_L1≤0.15，则第一透镜L1的孔径过大，会增加光学系统100的孔径尺寸，不利于压缩光学系统10的整体体积。

需要说明的是，在一些实施例中，光学系统100还包括光阑STO，光阑STO为孔径光阑，其用于限制系统的入光量，且同时也可对像差及杂散光实现一定的抑制。光阑可以为装配在透镜之间的单独一种拦光件，或者也可以由固定透镜的某个夹持件形成。值得一提的是，光阑STO具体设置的位置可以根据实际使用的需求进行调整，比如，在一些实施例中，光阑STO位于第四透镜L4与第五透镜L5之间，以将光学系统100的第一透镜L1至第七透镜L7划分为前镜组和后镜组。

在一些实施例中，光学系统100还满足以下至少一个条件式：

-1.00＜f1/f＜-0.50；其中，f1为前镜组的组合焦距，前镜组由第一透镜L1至第四透镜L4共同构成，且前镜组位于光阑STO的物侧。

满足上述条件式时，将前镜组的组合焦距和光学系统100的有效焦距之间的比值控制在合理范围内，且将前镜组的组合焦距为负值，使得前镜组为光学系统100提供负的光焦度，有利于扩大光学系统100 的视场角，从而进一步扩大光学系统100的拍摄范围，更好地实现广角化设计；需要说明的是，由于前镜组的组合焦距为负值，能够为光学系统100提供负的光焦度，而前镜组的负光焦度主要是由第一透镜 L1和第二透镜L2承担的，可以通过调整第一透镜L1或第二透镜L2的厚度和曲率半径来调整前镜组的负光焦度的大小，以保证前镜组能够为光学系统100提供合适的负光焦度，光学系统100的有效焦距为正值，当f1/f≤-1.00时，容易导致前镜组的组合焦距的负值过小，即前镜组的组合焦距的绝对值过大，使得前镜组为光学系统100所提供的负光焦度过小，导致前镜组对于光线的折射的能力下降，不利于光学系统100接收从物侧入射的光线，从而使得光学系统100的视场角减少，不利于光学系统100的广角化发展，而且，当f1/f≥-0.50，容易导致前镜组的组合焦距的负值过大，即前镜组的组合焦距的绝对值过小，导致前镜组提供负的光焦度过大，容易引入较严重的场曲的像差，从而降低了成像质量，同时第一透镜 L1和第二透镜难L2以提供足够大的负光焦度，使得难以通过调整第一透镜L1和第二透镜难L2厚度和曲率半径来满足负光焦度的分配需求，导致第一透镜L1和第二透镜L2的加工难度大，不利于光学系统 100的生产及成型。

0.40＜R2/R3＜0.50；其中，R2为第一透镜L1的像侧面S2于近光轴101处的曲率半径，R3为第二透镜L2的物侧面S3于近光轴101处的曲率半径。

满足上述条件式时，第一透镜L1的像侧面S2于近光轴101处的曲率半径和第二透镜L2的物侧面S3 于近光轴101处的曲率半径得到合理的配置，有效地保证了第一透镜L1和第二透镜L2能够分别为前镜组提供合适的负屈折力，更好地满足了光学系统100的广角化设计需求。

1.00＜f2/f＜2.50；其中，f2为后镜组的组合焦距，后镜组由第五透镜L5至第七透镜L7共同构成，且后镜组位于光阑STO的像侧。

满足上述条件式时，将后镜组的组合焦距和光学系统100的有效焦距之间的比值控制在合理范围内，且将后镜组的组合焦距为正值，使得后镜组为光学系统100提供正的光焦度，该设置有利于平衡光学系统100在前镜组处所产生的球差和色差，有效地提高光学系统100的成像质量。

在其中一个实施例中，第三透镜L3的像侧面S6与第四透镜L4的物侧面S7抵接。通过上述设置，有利于平衡光学系统100所产生的色差，并降低光学系统100所产生的球差，更好地提高了成像质量，而且，将具有合适的正光焦度的第四透镜L4与第三透镜L3进行胶合，更有利于对光线进行汇聚，有利于增大光学系统100的视场角；另外，还消除了第三透镜L3和第四透镜L4之间的间距，有利于缩小光学系统100的结构尺寸，有利于光学系统100的小型化。

在其中一个实施例中，第六透镜L6的像侧面S12与第七透镜L7的物侧面S13抵接。通过上述设置，有利于平衡光学系统100所产生的色差，并降低光学系统100所产生的球差，更好地提高了成像质量；另外，还消除了第六透镜L6和第七透镜L7之间的间距，有利于缩小光学系统100的结构尺寸，有利于光学系统100的小型化。

当然，需要说明的是，两个透镜之间相互抵接的方式是不限的，比如，其可以为两个透镜通过光学胶进行粘连以实现两个透镜的抵接，也可以为通过镜筒结构件将两个透镜进行固定，固定后的两个透镜相互对应设置的两个表面相互抵接。

在一些实施例中，光学系统100中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。应注意的是，附图中的各透镜厚度、表面曲率等尺寸的比例可能存在一定的偏差。比如，在其中一个实施例中，第一透镜L1至第七透镜L7均为球面镜片，即第一透镜L1至第七透镜 L7的各镜面均为球面，将第一透镜L1至第七透镜L7设置为加工工艺成熟、加工难度低的球面镜片，进一步降低光学系统100的加工难度，使得光学系统100的制作更加简单。

光学系统100中至少一个透镜的材质为玻璃(GL，Glass)。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，第一透镜L1至第七透镜L7的材质均为光学玻璃材料，光学系统100中可设置至少两种不同选型的光学玻璃材料制成的透镜，例如可采用火石玻璃透镜及冕玻璃透镜相结合的设计，即第一透镜L1至第七透镜L7中至少一部分透镜的材质为火石玻璃材料，另外一部分透镜的材质为冕玻璃材料，但具体配置关系可根据实际需求而确定，此处不加以穷举。通过上述设置，利用加工工艺成熟的光学玻璃材料制作第一透镜L1至第七透镜L7，有利于降低加工难度，使得光学系统100的制作更加简单；而且，光学系统100中利用了火石玻璃材料制成的透镜，而由火石玻璃材料制成的透镜的阿贝数较低，能够有效地降低光学系统100的色差，有利于提高成像质量；而采用冕玻璃，在降低光学系统10的色差的同时，有利于降低光学系统10的制作成本。

应注意的是，以上各条件式中的有效焦距的数值参考波长均为587.6nm，有效焦距至少是指相应透镜或透镜组于近光轴处的数值。且以上各条件式及其所带来的技术效果针对的是具有上述透镜设计的七片式光学系统100。在无法确保前述光学系统100的透镜设计(透镜数量、光焦度配置、面型配置等)时，将难以确保光学系统100在满足这些条件式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。

以下通过更具体的实施例以对本申请的光学系统100进行说明：

第一实施例

参考图1，在第一实施例中，光学系统100由物侧至像侧依次包括：具有负光焦度的第一透镜L1、具有负光焦度的第二透镜L2、具有负光焦度的第三透镜L3、具有正光焦度的第四透镜L4、光阑STO、具有正光焦度的第五透镜L5、具有正光焦度的第六透镜L6及具有负光焦度的第七透镜L7。光学系统 100中各透镜表面的面型如下：

第一透镜L1为弯月透镜，其物侧面S1于近光轴101处为凸面，像侧面S2于近光轴101处为凹面；

第二透镜L2为弯月透镜，其物侧面S3于近光轴101处为凸面，像侧面S4于近光轴101处为凹面；

第三透镜L3为弯月透镜，其物侧面S5于近光轴101处为凸面，像侧面S6于近光轴101处为凹面；

第四透镜L4为弯月透镜，其物侧面S7于近光轴101处为凸面，像侧面S8于近光轴101处为凹面；

第五透镜L5为双凸透镜，其物侧面S9于近光轴101处为凸面，像侧面S10于近光轴101处为凸面；

第六透镜L6为双凸透镜，其物侧面S11于近光轴101处为凸面，像侧面S12于近光轴101处为凸面；

第七透镜L7为弯月透镜，其物侧面S13于近光轴101处为凹面，像侧面S14于近光轴101处为凸面。

在本申请的实施例中，当描述透镜表面于近光轴处具有某种面型时，则表示该透镜表面于光轴101 附近具有该种面型。

特别地，第三透镜L3的像侧面S6与第四透镜L4的物侧面S7通过光学胶粘连，第六透镜L6的像侧面S12与第七透镜L7的物侧面S13通过光学胶粘连。

在第一实施例中，第一透镜L1至第七透镜L7中各透镜的物侧面及像侧面均为球面，且第一透镜L1 至第七透镜L7的材质均为光学玻璃材料，其中，第一透镜L1至第七透镜L7中各透镜的具体选型如下表 1所示。

该实施例中光学系统100的各透镜参数如下表1所示。由光学系统100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STO表征孔径光阑。其中，第一透镜L1、第二透镜L2、第四透镜L4以及第七透镜L7的材质为火石玻璃；第三透镜L3及第五透镜L5的材质为IR玻璃(即红外玻璃)，其用于滤除红外光，防止红外光到达系统的成像面Si，从而防止红外光干扰正常成像。滤光片的材质为冕玻璃，该材料设置，使得滤光片可用于滤除红外光，还能够校正光学系统100所产生的像差；值得一提的是，该滤光片可以为光学系统100的一部分，其具体设置于第七透镜L7与成像面Si之间，当然，在其他实施例中，滤光片也可从光学系统100中去除，但当去除滤光片后，光学系统的光学总长保持不变。表1中半径为透镜相应表面于光轴101处的半径。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光学元件(透镜或光阑)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)的参考波长为587.6nm，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。

表1

由表1可知，第一实施例中的光学系统100的有效焦距f为2.80mm，最大视场角FOV为160°，光学总长TTL为26.00mm的光学系统100拥有广角特性。当装配图像传感器后，FOV也可理解为光学系统 100于对应图像传感器的矩形有效像素区域的对角线方向的最大视场角。

在第一实施例中，光学系统100满足以下各条件式：在本申请的实施例中，光学系统100还满足条件式：

f/D_L1＝0.77；保证了第一透镜L1具有足够大的孔径，有利于第一透镜L1以较大的入射角度接收光线，从而有利于增大光学系统100的摄像范围以实现光学系统100的广角化设计，另外，还有利于保证成像接收区(即成像面Si)的尺寸，使得光学系统100具有大像面的光学特性。

f1/f＝-0.78；此时，合理配置了前镜组的组合焦距和光学系统100的有效焦距之间的比值，有利于扩大光学系统100的视场角，从而进一步扩大光学系统100的拍摄范围，更好地实现广角化设计。

R2/R3＝0.47；实现了对第一透镜L1的像侧面S2于近光轴101处的曲率半径和第二透镜L2的物侧面 S3于近光轴101处的曲率半径的合理配置，有效地保证了第一透镜L1和第二透镜L2能够为前镜组提供合适的负屈折力，更好地满足了光学系统100的广角化设计需求。

f2/f＝1.42；此时，合理配置了后镜组的组合焦距和光学系统100的有效焦距之间的比值，该设置有利于平衡光学系统100在前镜组处所产生的球差和色差，有效地提高光学系统100的成像质量。

图2示出了第一实施例中光学系统100的子午弧矢场曲情况，图中纵轴表示像点距离光学系统100的光轴101的高度，场曲S1为参考波长为486nm下的弧矢方向的场曲，场曲T1为参考波长为486nm下的子午方向的场曲，场曲S2为参考波长为587.6nm下的弧矢方向的场曲，场曲T2为参考波长为587.6nm 下的子午方向的场曲，场曲S3为参考波长为656nm下的弧矢方向的场曲，场曲T3为参考波长为656nm 下的子午方向的场曲，综上可知，光学系统100的场曲均在(-0.025，+0.010)之间。

图3示出了第一实施例中光学系统100的畸变情况(参考波长为587.6nm)，从图中可知，在最大视场角FOV处的畸变最大，此时畸变为77％。需要说明的是，相关的图像算法中有专门针对图像畸变校正的算法，因此，在通过光学系统100获取图像后，可利用相关的图像畸变校正算法光学系统100获取的图像进行校正。

图4示出了第一实施例中光学系统100的相对照度曲线图(参考波长为587.6nm)，图中横轴表示光学系统100的半视场角的角度，其中，半视场角为视场角的一半，同理，第一实施例中最大视场角FOV＝160°，则最大半视场角ω＝FOV/2＝80°，从图中可知，在最大半视场角ω处的相对照度最小，此时相对照度为56％。

第二实施例

参考图5，在第二实施例中，在第一实施例中，光学系统100a由物侧至像侧依次包括：具有负光焦度的第一透镜L1、具有负光焦度的第二透镜L2、具有负光焦度的第三透镜L3、具有正光焦度的第四透镜L4、光阑STO、具有正光焦度的第五透镜L5、具有正光焦度的第六透镜L6及具有负光焦度的第七透镜L7。光学系统100a中各透镜表面的面型如下：

第一透镜L1为弯月透镜，其物侧面S1于近光轴101处为凸面，像侧面S2于近光轴101处为凹面；

第二透镜L2为弯月透镜，其物侧面S3于近光轴101处为凸面，像侧面S4于近光轴101处为凹面；

第三透镜L3为弯月透镜，其物侧面S5于近光轴101处为凸面，像侧面S6于近光轴101处为凹面；

第四透镜L4为弯月透镜，其物侧面S7于近光轴101处为凸面，像侧面S8于近光轴101处为凹面；

第五透镜L5为双凸透镜，其物侧面S9于近光轴101处为凸面，像侧面S10于近光轴101处为凸面；

第六透镜L6为双凸透镜，其物侧面S11于近光轴101处为凸面，像侧面S12于近光轴101处为凸面；

第七透镜L7为弯月透镜，其物侧面S13于近光轴101处为凹面，像侧面S14于近光轴101处为凸面。

在本申请的实施例中，当描述透镜表面于近光轴处具有某种面型时，则表示该透镜表面于光轴101 附近具有该种面型。

特别地，第三透镜L3的像侧面S6与第四透镜L4的物侧面S7通过光学胶粘连，第六透镜L6的像侧面S12与第七透镜L7的物侧面S13通过光学胶粘连。

在第一实施例中，第一透镜L1至第七透镜L7中各透镜的物侧面及像侧面均为球面，且第一透镜L1 至第七透镜L7的材质均为光学玻璃材料，其中，第一透镜L1至第七透镜L7中各透镜的具体选型如下表 2所示。

表2

该实施例中的光学系统100a满足如下表3所示的关系：

表3

序号	条件式	数值
			1	f/D<sub>L1</sub>	0.41
2	f1/f	-0.76
			3	R2/R3	0.46
4	f2/f	1.43

需要说明的是，第二实施例中的光学系统100a的场曲和畸变情况与第一实施例中的光学系统的场曲和畸变情况相近，第二实施例的光学系统100a的场曲和畸变得到了合理的控制，在此，不再展开赘述。

图6示出了第二实施例中光学系统100a的相对照度曲线图(参考波长为587.6nm)，图中横轴表示光学系统100a的半视场角的角度，而第二实施例中最大视场角为FOV＝160°，则最大半视场角ω＝FOV/2＝80°，从图中可知，在最大半视场角ω处的相对照度最小，此时相对照度为57％。

以上第一实施例至第二实施例中，光学系统通过相应的光焦度、物理参数、面型设计，不仅拥有广角特性，同时还能够对光学系统的纵向球差、场曲、像散、畸变像差实现有效抑制，从而可拥有高质量成像质量。

另外，参考图7，本申请的一些实施例还提供了一种摄像模组200，摄像模组200可包括上述任意一个实施例的光学系统100及图像传感器210，图像传感器210设置于光学系统100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100的成像面Si与图像传感器 210的感光表面重叠。通过采用上述光学系统100，由于光学系统100具有大视角特性，有利于摄像模组 200扩展其拍摄范围，从而满足广角拍摄需求。

本申请的一些实施例还提供了一种电子设备，电子设备包括固定件，摄像模组设置于固定件。在一些实施例中，当电子设备为运动相机时，当利用运动相机拍摄时，由于摄像模组的拍摄范围大，有利于运动相机对景象进行广角化拍摄，满足广角拍摄需求。当然，在其他实施例中，电子设备为智能手机、智能手表、智能眼镜、电子书阅读器、车载摄像设备、监控设备、无人机、医疗设备(如内窥镜)、平板电脑、生物识别设备(如指纹识别设备或瞳孔识别设备等)、PDA(Personal Digital Assistant，个人数字助理)、无人机等也是可行的。

以上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，沿光轴由物侧至像侧依次包括：

具有负光焦度的第一透镜，所述第一透镜的物侧面于近光轴处为凸面，且所述第一透镜的像侧面于近光轴处为凹面；

具有负光焦度的第二透镜，所述第二透镜的物侧面于近光轴处为凸面，且所述第二透镜的像侧面于近光轴处为凹面；

具有负光焦度的第三透镜，所述第三透镜的物侧面于近光轴处为凸面，且所述第三透镜的像侧面于近光轴处为凹面；

具有正光焦度的第四透镜，所述第四透镜的物侧面于近光轴处为凸面，且所述第四透镜的像侧面于近光轴处为凹面；

具有正光焦度的第五透镜，所述第五透镜的物侧面于近光轴处为凸面，所述第五透镜的像侧面于近光轴处为凸面；

具有正光焦度的第六透镜，所述第六透镜的物侧面于近光轴处为凸面，所述第六透镜的像侧面于近光轴处为凸面；

具有负光焦度的第七透镜，所述第七透镜的物侧面于近光轴处为凹面，所述第七透镜的像侧面于近光轴处为凸面；

其中，所述光学系统满足条件式：

0.15＜f/D_L1＜0.80；

其中，f为所述光学系统的有效焦距，D_L1为所述第一透镜的孔径。

2.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统还包括光阑，所述光阑位于所述第四透镜与所述第五透镜之间，且所述光学系统还满足条件式：

-1.00＜f1/f＜-0.50；

其中，f1为前镜组的组合焦距，所述前镜组由所述第一透镜至所述第四透镜共同构成，且所述前镜组位于所述光阑的物侧。

3.根据权利要求2所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统还满足条件式：

0.40＜R2/R3＜0.50；

其中，R2为第一透镜的像侧面于近光轴处的曲率半径，R3为第二透镜的物侧面于近光轴处的曲率半径。

4.根据权利要求2所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统还包括光阑，所述光阑位于所述第四透镜与所述第五透镜之间，且所述光学系统还满足条件式：

1.00＜f2/f＜2.50；

其中，f2为后镜组的组合焦距，所述后镜组由所述第五透镜至所述第七透镜共同构成，且所述后镜组位于所述光阑的像侧。

5.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述第一透镜至所述第七透镜的材质均为光学玻璃材料。

6.根据权利要求5所述的光学系统，其特征在于，所述第一透镜至所述第七透镜中至少一部分的材质为火石玻璃材料或冕玻璃材料。

7.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述第三透镜的像侧面与所述第四透镜的物侧面抵接。

8.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述第六透镜的像侧面与所述第七透镜的物侧面抵接。

9.一种摄像模组，其特征在于，包括图像传感器及权利要求1至8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。

10.一种电子设备，其特征在于，包括固定件及权利要求9所述的摄像模组，所述摄像模组设置于所述固定件。

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