CN114114634B - 光学系统、摄像模组和汽车 - Google Patents

光学系统、摄像模组和汽车 Download PDF

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Abstract

一种光学系统、摄像模组和汽车，光学系统沿光轴由物侧至像侧依次包含第一透镜至第七透镜，第一透镜、第二透镜和第六透镜具有负屈折力，且第三透镜、第四透镜、第五透镜和第七透镜具有正屈折力，第一透镜的物侧面于近光轴处为凸面，像侧面为凹面，第二透镜的像侧面于光轴附近为凹面，第四透镜和第五透镜的物侧面和像侧面均为凸面，第七透镜的物侧面和像侧面于光轴附近均为凸面，第三透镜的相侧面于为凸面，第六透镜的物侧面和像侧面均为凹面，第二透镜和第七透镜的物侧面与像侧面均为非球面。通过对光学系统各透镜的面型和屈折力进行合理设计，让镜头具有宽视野、大光圈和大像面的特点。

Description

光学系统、摄像模组和汽车
技术领域
本发明属于光学成像技术领域，尤其涉及一种光学系统、摄像模组和汽车。
背景技术
随着国家对于道路交通安全和汽车安全的要求不断提高，在汽车智能化的发展过程中，对摄像头的需求也在不断的提高。一些传统摄像头的视场角达不到所需要求，取景范围不够宽阔，像面不够大，不能很好的匹配传感器。另一些现有摄像头的光圈较小，不能够拥有很好的成像品质。装载有上述摄像头的智能汽车存在较大的安全隐患。因此，如何设计能具有宽视野和大光圈，且同时能保持大像面的摄像镜头已然成为了业内所关注的重点之一。
发明内容
本发明的目的是提供一种光学系统、摄像模组和汽车，具有宽视野、大光圈、大像面的特点。
为实现本发明的目的，本发明提供了如下的技术方案：
第一方面，本发明提供一种光学系统，沿光轴的物侧至像侧依次包含：第一透镜，具有负屈折力，所述第一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；第二透镜，具有负屈折力，所述第二透镜的像侧面于近光轴处为凹面，所述第二透镜的物侧面与像侧面均为非球面；第三透镜，具有正屈折力，所述第三透镜的像侧面于近光轴处为凸面；第四透镜，具有正屈折力，所述第四透镜的物侧面和像侧面于近光轴处均为凸面；第五透镜，具有正屈折力，所述第五透镜的物侧面和像侧面于近光轴处均为凸面；第六透镜，具有负屈折力，所述第六透镜的物侧面和像侧面于近光轴处均为凹面；第七透镜，具有正屈折力，所述第七透镜的物侧面和像侧面于近光轴处均为凸面；所述第七透镜的物侧面与像侧面均为非球面；所述光学系统满足关系式：40deg<(FOV×f)/Ym<55deg。其中，FOV为所述光学系统的最大视场角，f为所述光学系统的有效焦距，Ym为与所述光学系统的最大视场角对应的像高。满足上述关系式，有利于实现大像高的效果，还有利于芯片的匹配，提升光学系统像面的亮度。低于关系式下限，使得光学系统的视场角变小，从而使得光学系统达不到前视主视野摄像头所需的视场角，光学系统用在主视野摄像头上时，不利于安全驾驶。超过关系式上限，光学系统的最大像高变小，光学系统的视场范围缩小，不利于实现大像高的效果。
在光学系统中，通过使第一透镜的物侧面与像侧面分别为凸面和凹面，且使第一透镜具有负屈折力，使得系统的焦距得到缩短，有利于抓住射入第一透镜的大角度光线，从而得到前视宽视野镜头所需要的广角效果。通过使第二透镜的像侧面于近光轴处为凹面，面型为非球面，且具有负屈折力，使得第一透镜的大角度光线合理的射入第二透镜，第一透镜和第二透镜配合可以降低边缘像差，有利于提高成像品质；通过使第三透镜的像侧面与物侧面均为凸面，且具有正屈折力，使得第三透镜可以有效收住来自第一透镜和第二透镜的大角度光线，还可以降低系统的场曲像散。通过使第四透镜的物侧面与像侧面均为凸面，且具有正屈折力，有利于降低鬼像风险，还有利于汇聚光线增加进光量，从而实现大光圈的效果。通过使第五透镜的像侧面与物侧面均为凸面，且具有正屈折力，有利于控制来自光线的进光量，增加光学系统的相对照度，提升光学系统的亮度。通过使第六透镜的物侧面与像侧面均为凹面，且具有负屈折力，有利于与第五透镜正负组合胶合，可以降低光学系统的色差及发散光学系统的光线，从而实现大像面的效果。通过使第七透镜的物侧面与像侧面均为凸面，面型为非球面，且具有正屈折力，有利于修正离轴像差，还有利于使来自第六透镜的光线发散，并将光线合理入射到成像面，使得成像面得到增大，并提升成像面的照度的效果。通过第一透镜至第七透镜的配合，可以进一步优化光学系统的光学性能，提高光学系统的成像品质。因此，本公开的光学系统具有宽视野、大光圈和大像面的特点。
一种实施方式中，所述光学系统满足关系式：3.5<Ym/EPD<5.5；其中，EPD为所述光学系统的入瞳直径。满足上述关系式，使得光学系统在像面处亮度得到提升。超过关系式上限，一方面，使得光学系统的入瞳直径变小，另一方面，使得射入光学系统的光线束的宽度变小，不利于像面亮度的提升。低于关系式下限，光学系统像面面积较小。一方面，缩小光学系统的视场范围，不利于光学系统与芯片匹配，另一方面，还容易产生暗角。
一种实施方式中，所述光学系统满足关系式：1<|F1/F2|<4；其中，F1为所述第一透镜至所述第三透镜的组合焦距，F2为所述第四透镜至所述第七透镜的组合焦距。满足上述关系式，有利于合理的控制第一透镜至第三透镜和第四透镜至第七透镜的焦距比，从而实现光学系统的大光圈大像面效果。同时，使得屈折力保持在合适的范围内，让射入光学系统的光束可以被充分收缩入第四透镜至第七透镜，从而提升光学系统的成像品质。
一种实施方式中，所述光学系统满足关系式：11＜TTL/CT4＜15；其中，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距离，CT4为所述第四透镜于光轴上的厚度。满足上述关系式，可以控制光学系统总长与第四透镜的中心厚度的比值关系，有利于整个系统空间的合理分配，从而使得结构更加紧凑。低于关系式下限，第四透镜中心厚度太大，使得光线弯折的风险变大，增加镜片间的偏心敏感度，不利于光学系统的组装。超过关系式上限，光学系统总长的过长，不利于结构紧凑。
一种实施方式中，所述光学系统满足关系式：1＜BFL/f＜2；其中，BFL为所述第七透镜的像侧面与光轴的交点在平行于光轴方向距所述光学系统的成像面的最近距离，即后焦，满足上述关系式，可以控制光学系统后焦距与光学系统总有效焦距的比值关系，有利于合理控制后焦长度，保证摄像模组与电子感光芯片的匹配性能。超过关系式上限，光学后焦过长，不利于实现大像面效果，低于关系式下限，焦距太大，从而降低光学系统的大视场角效果。
一种实施方式中，所述光学系统满足关系式：1＜|CT2/Sags4|＜6.5；其中，CT2为所述第二透镜于光轴上的厚度，Sags4为所述第二透镜的像侧面于最大有效口径处的矢高。满足上述关系式，使得第二透镜为光学系统提供负屈折力，有利于使得来自第一透镜的光线平缓地射入第二透镜，减小系统的像差。低于关系式下限，矢高增大，容易导致边缘光线偏折过大，不利于校正光学系统的像差，从而降低光学系统的成像品质。超过关系式上限，第二透镜的中心厚度过大，不利于光学系统的组装。
一种实施方式中，所述光学系统满足关系式：2.5＜SDs5/CT3＜5；其中，SDs5为所述第三透镜的物侧面的有效半口径；CT3为所述第三透镜在光轴上的厚度。满足上述关系式，可以控制第三透镜的口径大小与中心厚度的比值关系。一方面，使得第一透镜至第三透镜的光线大角度出射，另一方面，使得第四透镜至第七透镜的有效通光口径增大。有利于增大像面，从而使光学系统具有大像面效果。超过关系式上限，矢高太大，透镜过于弯曲，不利于控制第三透镜组垂直于光轴方向的宽度，增加鬼像风险。低于关系式下限，第三透镜的中心厚度加大，不利于结构紧凑。
一种实施方式中，所述光学系统满足关系式：2.1<|f4/f|<3；其中，f4为所述光学系统的所述第四透镜的焦距,f为所述光学系统的总有效焦距。满足上述关系式，可以控制第四透镜焦距与光学系统总焦距的比值关系，有利于合理配置第四透镜的焦距，使正光学系统的像差得有效校正，有利于提高成像质量，满足关系式的下限，使得第四透镜的正屈折力不会变的太小，还使得第四透镜的物侧面和像侧面的法线与入射光线的夹角不会变的过大，从而抑制高阶像差的发生，有利于实现大像高的效果，满足关系式上限，可以保证第四透镜的正屈折力不会变的太大，有利于降低鬼像风险。
第二方面，本公开提供一种摄像模组，包括感光元件和第一方面各种实施方式中任一项所述的光学系统，所述感光元件设置在所述光学系统的像侧。
第三方面，本公开提供一种汽车，所述汽车包括车体和第二方面各种实施方式中任一项所述的摄像模组，所述摄像模组设置在所述车体内。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请第一实施例的光学系统的结构示意图；
图2是本申请第一实施例的光学系统的纵向球差图、像散图和畸变图；
图3是本申请第二实施例的光学系统的结构示意图；
图4是本申请第二实施例的光学系统的纵向球差图、像散图和畸变图；
图5是本申请第三实施例的光学系统的结构示意图；
图6是本申请第三实施例的光学系统的纵向球差图、像散图和畸变图；
图7是本申请第四实施例的光学系统的结构示意图；
图8是本申请第四实施例的光学系统的纵向球差图、像散图和畸变图；
图9是本申请第五实施例的光学系统的结构示意图；
图10是本申请第五实施例的光学系统的纵向球差图、像散图和畸变图；
图11是摄像头模组示意图；
图12是汽车示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
第一方面，本发明提供一种光学系统，沿光轴的物侧至像侧依次包含：第一透镜，具有负屈折力，第一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；第二透镜，具有负屈折力，第二透镜的像侧面于近光轴处为凹面，第二透镜的物侧面与像侧面均为非球面；第三透镜，具有正屈折力，第三透镜的像侧面于近光轴处为凸面；第四透镜，具有正屈折力，第四透镜的物侧面和像侧面于近光轴处均为凸面；第五透镜，具有正屈折力，第五透镜的物侧面和像侧面于近光轴处均为凸面；第六透镜，具有负屈折力，第六透镜的物侧面和像侧面于近光轴处均为凹面；第七透镜，具有正屈折力，第七透镜的物侧面和像侧面于近光轴处均为凸面；第七透镜的物侧面与像侧面均为非球面；所述光学系统满足关系式：40
deg<(FOV×f)/Ym<55deg。其中，FOV为所述光学系统的最大视场角，f为所述光学系统的有效焦距，Ym为与所述光学系统的最大视场角对应的像高。满足上述关系式，有利于实现大像高的效果，还有利于芯片的匹配，提升光学系统像面的亮度。低于关系式下限，使得光学系统的视场角变小，从而使得光学系统达不到前视主视野摄像头所需的视场角。光学系统用在主视野摄像头上时，不利于安全驾驶。超过关系式上限，光学系统的最大像高变小，光学系统的视场范围缩小，不利于实现大像高的效果。
其中，第三透镜到第四透镜之间设置有光阑。在一些其他实施例中，光阑可以设置在第一透镜至第七透镜的任意位置。
在光学系统中，通过使第一透镜的物侧面与像侧面分别为凸面和凹面，且使第一透镜具有负屈折力，使得系统的焦距得到缩短，有利于抓住射入第一透镜的大角度光线，从而得到前视宽视野镜头所需要的广角效果。通过使第二透镜的像侧面于近光轴处为凹面，面型为非球面，且具有负屈折力，使得第一透镜的大角度光线合理的射入第二透镜，第一透镜和第二透镜配合可以降低边缘像差，有利于提高成像品质；通过使第三透镜的像侧面与物侧面均为凸面，且具有正屈折力，使得第三透镜可以有效收住来自第一透镜和第二透镜的大角度光线，还可以降低系统的场曲像散。通过使第四透镜的物侧面与像侧面均为凸面，且具有正屈折力，有利于降低鬼像风险，还有利于汇聚光线增加进光量，从而实现大光圈的效果。通过使第五透镜的像侧面与物侧面均为凸面，且具有正屈折力，有利于控制光线的进光量，增加光学系统的相对照度，提升光学系统的亮度。通过使第六透镜的物侧面与像侧面均为凹面，且具有负屈折力，有利于与第五透镜正负组合胶合，可以降低光学系统的色差及发散光学系统的光线，从而实现大像面的效果。通过使第七透镜的物侧面与像侧面均为凸面，面型为非球面，且具有正屈折力，有利于修正离轴像差，还有利于使来自第六透镜的光线发散，并将光线合理入射到成像面，使得成像面得到增大，并提升成像面的照度的效果。通过第一透镜至第七透镜的配合，可以进一步优化光学系统的光学性能，提高光学系统的成像品质。因此，本公开的光学系统具有宽视野、大光圈和大像面的特点。
一种实施方式中，第四透镜与第五透镜为胶合透镜。胶合透镜有利于减小光学系统的色差，还可以校正光学系统的球差，从而提高光学系统的分辨率，使光学系统具有高像素的特点。
一种实施方式中，光学系统满足关系式：3.5<Ym/EPD<5.5；其中，EPD为光学系统的入瞳直径。满足上述关系式，使得光学系统在像面处亮度得到提升。超过关系式上限，一方面，使得光学系统的入瞳直径变小，另一方面，使得射入光学系统的光线束的宽度变小，不利于像面亮度的提升。低于关系式下限，光学系统像面面积较小。一方面，缩小光学系统的视场范围，不利于光学系统与芯片匹配，另一方面，还容易产生暗角。
一种实施方式中，光学系统满足关系式：1<|F1/F2|<4；其中，F1为第一透镜至第三透镜的组合焦距，F2为第四透镜至第七透镜的组合焦距。满足上述关系式，有利于合理的控制第一透镜至第三透镜和第四透镜至第七透镜的焦距比，从而实现光学系统的大光圈大像面效果。同时，使得屈折力保持在合适的范围内，让射入光学系统的光束可以被充分收缩入第四透镜至第七透镜，从而提升光学系统的像质。
一种实施方式中，光学系统满足关系式：11＜TTL/CT4＜15；其中，TTL为第一透镜的物侧面至光学系统的成像面于光轴上距离，CT4为第四透镜于光轴上的厚度。满足上述关系式，可以控制光学系统总长与第四透镜的中心厚度的比值关系，有利于整个系统空间的合理分配，从而使得结构更加紧凑。低于关系式下限，第四透镜中心厚度太大，使得光线弯折的风险变大，增加镜片间的偏心敏感度，不利于光学系统的组装。超过关系式上限，光学系统总长的过长，不利于结构紧凑。
一种实施方式中，光学系统满足关系式：1＜BFL/f＜2；其中，BFL为第七透镜的像侧面与光轴的交点在平行于光轴方向距光学系统的成像面的最近距离，即后焦，满足上述关系式，可以控制光学系统后焦距与光学系统总有效焦距的比值关系，有利于合理控制后焦长度，保证摄像模组与电子感光芯片的匹配性能。超过关系式上限，光学后焦过长，不利于实现大像面效果，低于关系式下限，焦距太大，从而降低光学系统的大视场角效果。
一种实施方式中，光学系统满足关系式：1＜|CT2/Sags4|＜6.5；其中，CT2为第二透镜于光轴上的厚度，Sags4为第二透镜的像侧面于最大有效口径处的矢高，即所述第二透镜的像侧面与光轴的交点至所述第二透镜的像侧面最大有效口径处于光轴方向上的距离。满足上述关系式，使得第二透镜为光学系统提供负屈折力，有利于使得来自第一透镜的光线平缓地射入第二透镜，减小系统的像差。低于关系式下限，矢高增大，容易导致边缘光线偏折过大，不利于校正光学系统的像差，从而降低光学系统的成像品质。超过关系式上限，第二透镜的中心厚度过大，不利于光学系统的组装。
一种实施方式中，光学系统满足关系式：2.5＜SDs5/CT3＜5；其中，SDs5为所述第三透镜的物侧面的有效半口径；CT3为第三透镜在光轴上的厚度。满足上述关系式，可以控制第三透镜的口径大小与中心厚度的比值关系。一方面，使得第一透镜至第三透镜的光线大角度出射，另一方面，使得第四透镜至第七透镜的有效通光口径增大。有利于增大像面，从而使光学系统具有大像面效果。超过关系式上限，矢高太大，透镜过于弯曲，不利于控制第三透镜组垂直于光轴方向的宽度，增加鬼像风险。低于关系式下限，第三透镜的中心厚度加大，不利于结构紧凑。
一种实施方式中，光学系统满足关系式：2.1<|f4/f|<3；其中，f4为光学系统的第四透镜的焦距,f为光学系统的总有效焦距。满足上述关系式，可以控制第四透镜焦距与光学系统总焦距的比值关系，有利于合理配置第四透镜的焦距，使正光学系统的像差得有效校正，有利于提高成像品质，设置关系式的下限为2.1，使得第四透镜的正屈折力不会变的太小，还使得第四透镜的物侧面和像侧面的法线与入射光线的夹角不会变的过大，从而抑制高阶像差的发生，有利于实现大像高的效果，设置关系式上限为3，可以保证第四透镜的正屈折力不会变的太大，有利于降低鬼像风险。
本发明实施例提供一种摄像模组，包括感光元件C1和如第一方面各种实施方式中任一项所述的光学系统C2，感光元件C1设置在光学系统C2的像侧。其中，感光元件C1和光学系统C2设置在镜筒C3内。
如图11和图12所示，该摄像模组可以是集成在汽车C4上的成像模块C5，也可以是独立镜头。通过在摄像模组中加入本发明提供的光学系统，可以使摄像模组具有更宽的视野，以及实现拥有更多进光量的特性，同时还有利于降低光学系统的色差及发散光学系统的光线，进而使摄像模组能够具有大光圈和大像面的特性。
本发明实施例提供了一种汽车，该汽车包括车体和本发明实施例提供的摄像模组，摄像模组设置在车体内。进一步的，汽车上的成像模块还可包括电子感光元件，电子感光元件的感光面位于光学系统的成像面，穿过透镜入射到电子感光元件的感光面上的物的光线可转换成图像的电信号。电子感光元件可以为互补金属氧化物半导体(ComplementaryMetalOxide Semiconductor，CMOS)或电荷耦合器件(Charge-coupled Device，CCD)。该汽车上的摄像模组还可以应用在搭载在汽车上的智能手机、平板电脑、数码相机等设备上，摄像模组还可以搭载在其他便携式设备中。通过在汽车中加入本发明提供的摄像模组，使得汽车能够获得拥有更宽视野、更大光圈、更大像面的图像。
第一实施例
请参考图1和图2，本实施例的光学系统，沿光轴方向的物侧至像侧依次包括：
第一透镜L1，具有负屈折力，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，具有负屈折力，第二透镜L2的物侧面S3和像侧面S4于光轴附近均为凹面。
第三透镜L3，具有正屈折力，第三透镜L3的物侧面S5和像侧面S6均为凸面。
第四透镜L4，具有正屈折力，第四透镜L4的物侧面S8和像侧面S9均为凸面。
第五透镜L5，具有正屈折力，第五透镜L5的物侧面S10和像侧面S11均为凸面。
第六透镜L6，具有负屈折力，第六透镜L6的物侧面S11和像侧面S12均为凹面。
第五透镜L5的像侧面S11和第六透镜L6的物侧面S11胶合。
第七透镜L7，具有正屈折力，第七透镜L7的物侧面S13和像侧面S14于光轴附近均为凸面。
其中，第一透镜、第三透镜至第六透镜为球面，第二透镜和第七透镜为非球面。
此外，光学系统还包括光阑STO、红外截止滤光片IR和成像面IMG。本实施例中，光阑STO设置在第三透镜和第四透镜之间，用于控制进光量。红外截止滤光片IR设置在第七透镜L7和成像面IMG之间，其包括物侧面S15和像侧面S16，红外截止滤光片IR用于过滤掉红外光线，使得射入成像面IMG的光线为可见光，可见光的波长为380nm-780nm。红外截止滤光片IR的材质为玻璃(玻璃)，并可在玻璃上镀膜。第一透镜L1至第七透镜L7的材质为玻璃。感光元件的有效像素区域位于成像面IMG。
表1示出了本实施例的光学系统的特性的表格，其中，透镜焦距的参考波长为555nm，透镜材料的折射率和阿贝数均采用参考波长为587.6nm的可见光获得，表1中的Y半径为相应面序号的物侧面或像侧面于光轴处的曲率半径。面序号S1和面序号S2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”参数列中的数值为该透镜于光轴上的厚度。Y半径、厚度和有效焦距的单位均为毫米(mm)。
表1
Figure BDA0003405399810000071
其中，f为光学系统的有效焦距，FNO为光学系统的光圈数，FOV为光学系统的最大视场角。
在本实施例中，第二透镜L2和第七透镜L7的物侧面和像侧面均为非球面，非球面的面型x可利用但不限于以下非球面公式进行限定：
Figure BDA0003405399810000072
其中，x为非球面上相应点到与表面顶点相切的平面的距离，h为非球面上相应点到光轴的距离，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给出了可用于第一实施例中的非球面镜面S4、S5、S13、S14的高次项系数A4、A6、A8、A10、A12、A14、A16、A18和A20。
表2
Figure BDA0003405399810000081
图2中(a)示出了第一实施例的光学系统在波长为660nm、610nm、555nm、510nm和455nm的纵向球差曲线图，其中，沿X轴方向的横坐标表示焦点偏移，沿Y轴方向的纵坐标表示归一化视场，纵向球差曲线表示不同波长的光线经由光学系统的各透镜后的汇聚焦点偏离。由图2中(a)可以看出，第一实施例中的光学系统的球差数值较佳，说明本实施例中的光学系统的成像品质较好。
图2中(b)还示出了第一实施例的光学系统在波长为555nm时的像散曲线图，其中，沿X轴方向的横坐标表示焦点偏移，沿Y轴方向的纵坐标表示像高，其单位为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中(b)可以看出，光学系统的像散得到了很好的补偿。
图2中(c)还示出了第一实施例的光学系统在波长为555nm时的畸变曲线。其中，沿X轴方向的横坐标表示畸变，沿Y轴方向的纵坐标表示像高，其单位为mm。畸变曲线表示不同视场角对应的畸变大小值。由图2中(c)可以看出，在波长为555nm下，光学系统的畸变得到了很好的矫正。
由图2中(a)、(b)和(c)可以看出，本实施例的光学系统的像差较小、成像品质较好，具有良好的成像品质。
第二实施例
请参考图3和图4，本实施例的光学系统，沿光轴方向的物侧至像侧依次包括：
第一透镜L1，具有负屈折力，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，具有负屈折力，第二透镜L2的物侧面S3为凸面，像侧面S4于光轴附近为凹面。
第三透镜L3，具有正屈折力，第三透镜L3的物侧面S5和像侧面S6均为凸面。
第四透镜L4，具有正屈折力，第四透镜L4的物侧面S8和像侧面S9均为凸面。
第五透镜L5，具有正屈折力，第五透镜L5的物侧面S10和像侧面S11均为凸面。
第六透镜L6，具有负屈折力，第六透镜L6的物侧面S11和像侧面S12均为凹面。
第五透镜L5的像侧面S11和第六透镜L6的物侧面S11胶合。
第七透镜L7，具有正屈折力，第七透镜L7的物侧面S13和像侧面S14于光轴附近均为凸面。
第二实施例的其他结构与第一实施例相同，参照即可。
表3示出了本实施例的光学系统的特性的表格，其中，透镜焦距的参考波长为555nm，透镜材料的折射率和阿贝数均采用参考波长为587.6nm的可见光获得，表3中的Y半径为相应面序号的物侧面或像侧面于光轴处的曲率半径。面序号S1和面序号S2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”参数列中的数值为该透镜于光轴上的厚度。Y半径、厚度和有效焦距的单位均为毫米(mm)。各参数含义均与第一实施例各参数含义相同。
表3
Figure BDA0003405399810000091
表4给出了可用于第二实施例中各非球面镜面的高次项系数，其中，各非球面面型可由第一实施例中给出的公式限定。
表4
Figure BDA0003405399810000101
图4示出了第二实施例的光学系统的纵向球差曲线、像散曲线和畸变曲线，其中，纵向球差曲线表示不同波长的光线经由光学系统的各透镜后的汇聚焦点偏离；像散曲线表示子午成像面弯曲和弧矢成像面弯曲；畸变曲线表示不同视场角对应的畸变大小值。由图4中的像差图可知，光学系统的纵向球差、场曲和畸变均得到良好的控制，从而该实施例的光学系统拥有良好的成像品质。
第三实施例
请参考图5和图6，本实施例的光学系统，沿光轴方向的物侧至像侧依次包括：
第一透镜L1，具有负屈折力，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，具有负屈折力，第二透镜L2的物侧面S3于光轴附近为凸面，像侧面S4于光轴附近为凹面。
第三透镜L3，具有正屈折力，第三透镜L3的物侧面S5为凹面，像侧面S6均为凸面。
第四透镜L4，具有正屈折力，第四透镜L4的物侧面S8和像侧面S9均为凸面。
第五透镜L5，具有正屈折力，第五透镜L5的物侧面和像侧面S11均为凸面。
第六透镜L6，具有负屈折力，第六透镜L6的物侧面S11和像侧面S12均为凹面。
第五透镜L5的像侧面S11和第六透镜L6的物侧面S11胶合。
第七透镜L7，具有正屈折力，第七透镜L7的物侧面S13和像侧面S14于光轴附近均为凸面。
第三实施例的其他结构与第一实施例相同，参照即可。
表5示出了本实施例的光学系统的特性的表格，其中，透镜焦距的参考波长为555nm，透镜材料的折射率和阿贝数均采用参考波长为587.6nm的可见光获得，表5中的Y半径为相应面序号的物侧面或像侧面于光轴处的曲率半径。面序号S1和面序号S2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”参数列中的数值为该透镜于光轴上的厚度。Y半径、厚度和有效焦距的单位均为毫米(mm)。各参数含义均与第一实施例各参数含义相同。
表5
Figure BDA0003405399810000111
表6给出了可用于第三实施例中各非球面镜面的高次项系数，其中，各非球面面型可由第一实施例中给出的公式限定。
表6
Figure BDA0003405399810000121
图6示出了第三实施例的光学系统的纵向球差曲线、像散曲线和畸变曲线，其中，纵向球差曲线表示不同波长的光线经由光学系统的各透镜后的汇聚焦点偏离；像散曲线表示子午成像面弯曲和弧矢成像面弯曲；畸变曲线表示不同视场角对应的畸变大小值。由图6中的像差图可知，光学系统的纵向球差、场曲和畸变均得到良好的控制，从而该实施例的光学系统拥有良好的成像品质。
第四实施例
请参考图7和图8，本实施例的光学系统，沿光轴方向的物侧至像侧依次包括：
第一透镜L1，具有负屈折力，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，具有负屈折力，第二透镜L2的物侧面S3和像侧面S4于光轴附近为凹面。
第三透镜L3，具有正屈折力，第三透镜L3的物侧面S5和像侧面S6均为凸面。
第四透镜L4，具有正屈折力，第四透镜L4的物侧面S8和像侧面S9均为凸面。
第五透镜L5，具有正屈折力，第五透镜L5的物侧面S10和像侧面S11均为凸面。
第六透镜L6，具有负屈折力，第六透镜L6的物侧面S11和像侧面S12均为凹面。
第五透镜L5的像侧面S11和第六透镜L6的物侧面S11胶合。
第七透镜L7，具有正屈折力，第七透镜L7的物侧面S13和像侧面S14于光轴附近均为凸面。
第四实施例的其他结构与第一实施例相同，参照即可。
表7示出了本实施例的光学系统的特性的表格，其中，透镜焦距的参考波长为555nm，透镜材料的折射率和阿贝数均采用参考波长为587.6nm的可见光获得，表7中的Y半径为相应面序号的物侧面或像侧面于光轴处的曲率半径。面序号S1和面序号S2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”参数列中的数值为该透镜于光轴上的厚度。Y半径、厚度和有效焦距的单位均为毫米(mm)。各参数含义均与第一实施例各参数含义相同。
表7
Figure BDA0003405399810000131
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表8给出了可用于第四实施例中各非球面镜面的高次项系数，其中，各非球面面型可由第一实施例中给出的公式限定。
表8
Figure BDA0003405399810000132
图8示出了第四实施例的光学系统的纵向球差曲线、像散曲线和畸变曲线，其中，纵向球差曲线表示不同波长的光线经由光学系统的各透镜后的汇聚焦点偏离；像散曲线表示子午成像面弯曲和弧矢成像面弯曲；畸变曲线表示不同视场角对应的畸变大小值。由图8中的像差图可知，光学系统的纵向球差、场曲和畸变均得到良好的控制，从而该实施例的光学系统拥有良好的成像品质。
第五实施例
请参考图9和图10，本实施例的光学系统，沿光轴方向的物侧至像侧依次包括：
第一透镜L1，具有负屈折力，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，具有负屈折力，第二透镜L2的物侧面S3于光轴附近为凸面，像侧面S4于光轴附近为凹面。
第三透镜L3，具有正屈折力，第三透镜L3的物侧面S5和像侧面S6均为凸面。
第四透镜L4，具有正屈折力，第四透镜L4的物侧面S8和像侧面S9均为凸面。
第五透镜L5，具有正屈折力，第五透镜L5的物侧面S10和像侧面S11均为凸面。
第六透镜L6，具有负屈折力，第六透镜L6的物侧面S11和像侧面S12均为凹面。
第五透镜L5的像侧面S11和第六透镜L6的物侧面S11胶合。
第七透镜L7，具有正屈折力，第七透镜L7的物侧面S13和像侧面S14于光轴附近均为凸面。
第五实施例的其他结构与第一实施例相同，参照即可。
表9示出了本实施例的光学系统的特性的表格，其中，透镜焦距的参考波长为555nm，透镜材料的折射率和阿贝数均采用参考波长为587.6nm的可见光获得，表9中的Y半径为相应面序号的物侧面或像侧面于光轴处的曲率半径。面序号S1和面序号S2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”参数列中的数值为该透镜于光轴上的厚度。Y半径、厚度和有效焦距的单位均为毫米(mm)。各参数含义均与第一实施例各参数含义相同。
表9
Figure BDA0003405399810000151
表10给出了可用于第五实施例中各非球面镜面的高次项系数，其中，各非球面面型可由第一实施例中给出的公式限定。
表10
Figure BDA0003405399810000152
图10示出了第五实施例的光学系统的纵向球差曲线、像散曲线和畸变曲线，其中，纵向球差曲线表示不同波长的光线经由光学系统的各透镜后的汇聚焦点偏离；像散曲线表示子午成像面弯曲和弧矢成像面弯曲；畸变曲线表示不同视场角对应的畸变大小值。由图10中的像差图可知，光学系统的纵向球差、场曲和畸变均得到良好的控制，从而该实施例的光学系统拥有良好的成像品质。
表11示出了第一实施例至第五实施例的光学系统中Ym/EPD、|F1/F2|、TTL/CT4、BFL/f、|CT2/Sags4|、SDs5/CT3、|f4/f|和(FOV×f)/Ym的值。
表11
第一实施例 第二实施例 第三实施例 第四实施例 第五实施例
Ym/EPD 4.087 4.335 4.19 4.081 5.023
|F1/F2| 2.423 1.148 3.363 2.076 1.016
TTL/CT4 14.88 12.63 13.02 14.97 11.36
BFL/f 1.246 1.321 1.277 1.244 1.531
|CT2/Sags4| 3.431 1.080 1.047 1.874 0.788
SDs5/CT3 3.715 2.889 3.000 3.281 4.680
|f4/f| 2.514 2.181 2.603 2.549 2.408
(FOV×f)/Ym 54.693 50.728 53.940 54.737 43.348
由表11可知，第一实施例至第五实施例的光学系统均满足下列关系式：3.5<Ym/EPD<5.5、1<|F1/F2|<4、11＜TTL/CT4＜15、1＜BFL/f＜2、1＜|CT2/Sags4|＜6.5、2.5＜SDs5/CT3＜5、2.1<|f4/f|<3和40deg<(FOV×f)/Ym<55deg的值。
以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于本发明所涵盖的范围。

Claims (9)

1.一种光学系统，其特征在于，具有屈折力的透镜为七片，沿光轴的物侧至像侧依次包含：
第一透镜，具有负屈折力，所述第一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；
第二透镜，具有负屈折力，所述第二透镜的像侧面于近光轴处为凹面，所述第二透镜的物侧面与像侧面均为非球面；
第三透镜，具有正屈折力，所述第三透镜的像侧面于近光轴处为凸面；
第四透镜，具有正屈折力，所述第四透镜的物侧面和像侧面于近光轴处均为凸面；
第五透镜，具有正屈折力，所述第五透镜的物侧面和像侧面于近光轴处均为凸面；
第六透镜，具有负屈折力，所述第六透镜的物侧面和像侧面于近光轴处均为凹面；
第七透镜，具有正屈折力，所述第七透镜的物侧面和像侧面于近光轴处均为凸面；所述第七透镜的物侧面与像侧面均为非球面；
所述光学系统满足关系式：40deg<(FOV×f)/Ym<55deg；
其中，FOV为所述光学系统的最大视场角，f为所述光学系统的有效焦距，Ym为与所述光学系统的最大视场角对应的像高；
2.5＜SDs5/CT3＜5；
其中，SDs5为所述第三透镜的物侧面的有效半口径；CT3为所述第三透镜在光轴上的厚度。
2.如权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统满足关系式：
3.5<Ym/EPD<5.5；
其中，EPD为所述光学系统的入瞳直径。
3.如权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统满足关系式：
1<|F1/F2|<4；
其中，F1为所述第一透镜至所述第三透镜的组合焦距，F2为所述第四透镜至所述第七透镜的组合焦距。
4.如权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统满足关系式：
11＜TTL/CT4＜15；
其中，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距离，CT4为所述第四透镜于光轴上的厚度。
5.如权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统满足关系式：
1＜BFL/f＜2；
其中，BFL为所述第七透镜的像侧面与光轴的交点在平行于光轴方向距所述光学系统的成像面的距离。
6.如权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统满足关系式：
1＜|CT2/Sags4|＜6.5；
其中，CT2为所述第二透镜于光轴上的厚度，Sags4为所述第二透镜的像侧面于最大有效口径处的矢高。
7.如权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统满足关系式：
2.1<|f4/f|<3；
其中，f4为所述光学系统的所述第四透镜的焦距。
8.一种摄像模组，其特征在于，包括感光元件和如权利要求1至7任一项所述的光学系统所述感光元件设置在所述光学系统的像侧。
9.一种汽车，其特征在于，所述汽车包括车体和如权利要求8所述的摄像模组，所述摄像模组设置在所述车体内。
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