CN114114654A

CN114114654A - 光学系统、取像模组及电子设备

Info

Publication number: CN114114654A
Application number: CN202111327716.9A
Authority: CN
Inventors: 曾晗; 李明
Original assignee: Jiangxi Jingchao Optical Co Ltd
Current assignee: Jiangxi Jingchao Optical Co Ltd
Priority date: 2021-11-10
Filing date: 2021-11-10
Publication date: 2022-03-01
Anticipated expiration: 2041-11-10
Also published as: CN114114654B

Abstract

本发明涉及一种光学系统、取像模组及电子设备。光学系统包括：具有正屈折力的第一透镜，物侧面于近光轴处为凸面，像侧面于近光轴处为凹面；具有负屈折力的第二透镜，像侧面于近光轴处为凹面；具有屈折力的第三透镜；具有正屈折力的第四透镜，物侧面于近光轴处为凹面，像侧面于近光轴处为凸面；具有负屈折力的第五透镜，物侧面于近光轴处为凹面；具有正屈折力的第六透镜，物侧面于近光轴处为凸面，像侧面于近光轴处为凹面；具有负屈折力的第七透镜，像侧面于近光轴处为凹面；光学系统满足：2.2≤TTL*FNO/IMGH≤2.51。上述光学系统，具备大光圈和大像面特性，拥有高成像质量。

Description

光学系统、取像模组及电子设备

技术领域

本发明涉及摄像领域，特别是涉及一种光学系统、取像模组及电子设备。

背景技术

近年来，随着智能手机、平板电脑、电子阅读器等电子设备的蓬勃发展，各大电子设备生产商对于各种电子设备配置的摄像镜头提出了更高的需求。其中，具备良好成像质量的摄像镜头能够提升用户的拍摄体验，极大提升电子设备的市场竞争力。因而智能手机等电子设备配置的摄像镜头愈来愈趋于追求高成像质量的特性，这对于光学系统设计提出了更高的挑战。然而，目前的光学系统还难以满足电子设备高成像质量的需求。

发明内容

基于此，有必要针对目前的光学系统还难以满足电子设备高成像质量的需求的问题，提供一种光学系统、取像模组及电子设备。

一种光学系统，沿光轴由物侧至像侧依次包括：

具有正屈折力的第一透镜，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；

具有负屈折力的第二透镜，所述第二透镜的像侧面于近光轴处为凹面；

具有屈折力的第三透镜；

具有正屈折力的第四透镜，所述第四透镜的物侧面于近光轴处为凹面，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于近光轴处为凹面；

具有正屈折力的第六透镜，所述第六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；

具有负屈折力的第七透镜，所述第七透镜的像侧面于近光轴处为凹面；

且所述光学系统满足以下条件式：

2.2≤TTL*FNO/IMGH≤2.51；

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的距离，即所述光学系统的光学总长，FNO为所述光学系统的光圈数，IMGH为所述光学系统的最大视场角所对应的像高的一半。

上述光学系统，第一透镜具有正屈折力，第一透镜的物侧面于近光轴处为凸面，有利于缩短光学系统的总长，满足小型化设计的需求，同时有利于为光学系统实现广角特性提供合理的光线入射角。第二透镜具有负屈折力，有利于平衡第一透镜所产生的球差及色差。第二透镜的像侧面于近光轴处为凹面，有利于增大光线经第二透镜像侧面射出的角度，从而有利于降低光学系统的敏感度。第四透镜具有正屈折力，和第一透镜共同致力于缩短光学系统的总长，压缩各视场的光线走向，降低球差，满足光学系统高像质小型化的需求。第四透镜的正屈折力搭配于近光轴处朝物侧凹入的弯月形面型，有利于和第五透镜的面型相匹配，提高光学系统的紧凑性。第五透镜具有负屈折力，有利于光线的平滑过渡，从而提升光学系统的成像质量。第六透镜具有正屈折力且搭配于近光轴处朝物侧凸出的弯月形面型，有利于平衡光学系统的屈折力分布，从而抑制像差的产生并降低光学系统的敏感度。第七透镜具有负屈折力，能够为光学系统提供足够的后焦，降低光学系统的组装难度。第七透镜的像侧面于近光轴处为凹面，有利于减小光线入射成像面的角度，从而使得光学系统得到更灵敏的感应，并具有改善周边影像品质与相对照度的效果。

满足上述条件式时，有利于光学系统具备大相对孔径和大像面特性，从而使光学系统能够获取更多的场景内容，丰富系统成像信息，也能够匹配高像素的感光元件从而获得良好的成像质量；同时既有利于缩短光学系统的总长，满足小型化设计的需求，也能够使得光学系统的结构不会过于紧凑，有利于实现高成像质量。超过上述条件式的上限时，光学系统的像高过小，难以匹配更大尺寸的感光元件，不利于提升光学系统的成像质量；低于上述条件式的下限时，光学系统的总长过小，透镜排布过于拥挤，不利于像差的修正，从而导致成像品质下降。

具备上述面型及屈折力特征并满足上述条件式，光学系统具备大光圈、大像面特性，在满足小型化设计需求的同时还能够具备良好的成像质量。

在其中一个实施例中，所述光学系统满足以下条件式：

0.9≤IMGH/f≤1.1；

其中，f为所述光学系统的有效焦距。满足上述条件式时，能够合理配置光学系统的半像高与有效焦距的比值，有利于光学系统在具备大景深的同时，满足高成像清晰度的要求；同时也有利于扩大光学系统的视场角，实现大范围拍摄。超过上述条件式的上限时，光学系统的焦距过短，景深过深，导致对远处景物拍摄清晰度不够，影响成像效果；低于上述条件式的下限时，光学系统的焦距过长，不利于光学系统的广角化，难以拍摄大范围场景。

在其中一个实施例中，所述光学系统满足以下条件式：

1.5≤|(f1+f6)/f5|≤3；

其中，f1为所述第一透镜的有效焦距，f5为所述第五透镜的有效焦距，f6为所述第六透镜的有效焦距。第一透镜和第六透镜具有正屈折力，有利于加强光学系统对光线的聚焦能力，从而有利于光学系统的小型化设计；第五透镜具有负屈折力，有利于光学系统的正负球差相互平衡，从而提升光学系统的成像质量。满足上述条件式时，有利于大视角的光线进入光学系统，从而有利于扩大光学系统的视场角，满足大范围拍摄的需求，同时也有利于光线在第五透镜和第六透镜处平滑过渡，从而降低光学系统的球差。超过上述条件式的上限时，第五透镜的有效焦距过小，对光线的发散能力过强，易导致边缘光线的出射角过大造成感光不良，增加光学系统的敏感性和杂散光的强度。

在其中一个实施例中，所述光学系统满足以下条件式：

0.1≤|R61-R62|/(R61+R62)≤0.2；

其中，R61为所述第六透镜的物侧面于光轴处的曲率半径，R62为所述第六透镜的像侧面于光轴处的曲率半径。满足上述条件式时，能够合理配置第六透镜的物侧面和像侧面的曲率半径，使得第六透镜的面型不会过于平整或过于弯曲，从而能够有效平衡中心视场和边缘视场的光线在光学系统中的光程差，防止中心视场与边缘视场的光程差过大，促使中心视场和边缘视场的光线均能会聚至同一平面附近，从而实现对场曲的修正，进而有利于实现高成像质量；另外也能防止第六透镜的中心处相较边缘处而言过薄和过厚，从而满足生产加工的精度要求，保证成型良率。

在其中一个实施例中，所述光学系统满足以下条件式：

4.5mm≤f*tan(HFOV)≤4.7mm；

其中，f为所述光学系统的有效焦距，HFOV为所述光学系统的最大视场角的一半。满足上述条件式时，有利于使得光学系统具备大像面的特性，从而使光学系统更容易匹配大尺寸高像素的感光元件，进而有利于使光学系统具有高像素和高清晰度的特点。

在其中一个实施例中，所述光学系统满足以下条件式：

1.3≤CTAL/ATAL≤1.81；

其中，CTAL为所述第一透镜至所述第七透镜于光轴上的厚度之和，即所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜、所述第四透镜、所述第五透镜、所述第六透镜以及所述第七透镜于光轴上的厚度之和，ATAL为所述第一透镜至所述第七透镜中各相邻两透镜于光轴上的空气间隔之和，即所述第一透镜至所述第二透镜、所述第二透镜至所述第三透镜、所述第三透镜至所述第四透镜、所述第四透镜至所述第五透镜、所述第五透镜至所述第六透镜以及所述第六透镜至所述第七透镜于光轴上的空气间隔。满足上述条件式时，能够对光学系统中透镜的中心厚度以及各透镜之间的间隙进行合理配置，有利于透镜的注塑成型和组装，同时有利于减小主光线偏射角，减少杂散光在透镜间的反射，降低产生杂散光和鬼像的风险，提升光学系统的成像质量。超过上述条件式的上限时，光学系统中各透镜于光轴上的厚度过大，不利于像差的校正，从而降低成像质量，也不利于透镜的成型；同时，光学系统各相邻透镜之间的间隙过小，透镜排布过于紧凑，会增加组装难度以及因透镜碰撞损伤而导致的报废风险；低于上述条件式的下限，光学系统中透镜的中心厚度不足，也不利于透镜的成型和组装。

在其中一个实施例中，所述光学系统满足以下条件式：

6≤(SD61+SD71)/CT67≤10；

其中，SD61为所述第六透镜的物侧面最大有效口径的一半，SD71为所述第七透镜的物侧面最大有效口径的一半，CT67为所述第六透镜的像侧面至所述第七透镜的物侧面于光轴上的距离。满足上述条件式时，有利于增大光线偏折角，从而增大光学系统的像面，使得光学系统能够与更高像素的感光元件搭配，改善光学系统的成像质量；同时有利于缩小第六透镜和第七透镜于光轴上的空气间隔，从而有利于光学系统向小型化的方向发展，缩小光学系统所占用的体积，为搭载光学系统的电子设备节省了空间。

在其中一个实施例中，所述光学系统满足以下条件式：

2≤|SAG72/CT7|≤4.2；

其中，SAG72为所述第七透镜的像侧面于最大有效口径处的矢高，即所述第七透镜的像侧面与光轴的交点至所述第七透镜的像侧面最大有效口径处于光轴方向上的距离，CT7为所述第七透镜于光轴上的厚度，即所述第七透镜的中心厚度。满足上述条件式时，能够合理配置第七透镜像侧面的形状，有利于第七透镜的制造及成型，减少成型不良的缺陷；同时也有利于修整第七透镜物侧各透镜所产生的场曲，保证系统场曲的平衡，即使得不同视场的场曲大小趋于平衡，从而使得整个光学系统画面的画质均匀，提高光学系统的成像质量。超过上述条件式的上限时，第七透镜的像侧面于圆周处的面型过度弯曲，会导致成型不良，影响制造良率，且边缘光线出射角过大易产生暗角；低于上述条件式的下限时，第七透镜的像侧面于圆周处过于平滑，对轴外视场光线的偏折能力不足，不利于畸变和场曲像差的矫正。

一种取像模组，包括感光元件以及上述任一实施例所述的光学系统，所述感光元件设置于所述光学系统的像侧。在所述取像模组中采用上述光学系统，取像模组能够实现大光圈、大像面特性，在满足小型化设计需求的同时还能够具备良好的成像质量。

一种电子设备，包括壳体以及上述的取像模组，所述取像模组设置于所述壳体。在所述电子设备中采用上述取像模组，取像模组具备大光圈、大像面特性，能够使得电子设备具备良好的成像质量，同时取像模组还能够实现小型化设计，有利于电子设备的便携式设计。

附图说明

图1为本申请第一实施例中的光学系统的结构示意图；

图2为本申请第一实施例中的光学系统的纵向球差图、像散图及畸变图；

图3为本申请第二实施例中的光学系统的结构示意图；

图4为本申请第二实施例中的光学系统的纵向球差图、像散图及畸变图；

图5为本申请第三实施例中的光学系统的结构示意图；

图6为本申请第三实施例中的光学系统的纵向球差图、像散图及畸变图；

图7为本申请第四实施例中的光学系统的结构示意图；

图8为本申请第四实施例中的光学系统的纵向球差图、像散图及畸变图；

图9为本申请第五实施例中的光学系统的结构示意图；

图10为本申请第五实施例中的光学系统的纵向球差图、像散图及畸变图；

图11为本申请一实施例中的取像模组的示意图；

图12为本申请一实施例中的电子设备的示意图。

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”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，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”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

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。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

请参见图1，在本申请的一些实施例中，光学系统100沿光轴110由物侧到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以及第七透镜L7。具体地，第一透镜L1包括物侧面S1及像侧面S2，第二透镜L2包括物侧面S3及像侧面S4，第三透镜L3包括物侧面S5及像侧面S6，第四透镜L4包括物侧面S7及像侧面S8，第五透镜L5包括物侧面S9及像侧面S10，第六透镜L6包括物侧面S11及像侧面S12，第七透镜L7包括物侧面S13及像侧面S14。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以及第七透镜L7同轴设置，光学系统100中各透镜共同的轴线即为光学系统100的光轴110。

在一些实施例中，光学系统100还包括位于第七透镜L7像侧的成像面S17，入射光经第一透镜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以及第七透镜L7调节后能够成像于成像面S17。

其中，第一透镜L1具有正屈折力，第一透镜L1的物侧面S1于近光轴110处为凸面，有利于缩短光学系统100的总长，满足小型化设计的需求，同时有利于为光学系统100实现广角特性提供合理的光线入射角。第一透镜L1的像侧面S2于近光轴110处为凹面。第二透镜L2具有负屈折力，有利于平衡第一透镜L1所产生的球差及色差。第二透镜L2的像侧面S4于近光轴110处为凹面，有利于增大光线经第二透镜L2像侧面S4射出的角度，从而有利于降低光学系统100的敏感度。第三透镜L3具有屈折力。第四透镜L4具有正屈折力，和第一透镜L1共同致力于缩短光学系统100的总长，压缩各视场的光线走向，降低球差，满足光学系统100高像质小型化的需求。第四透镜L4的正屈折力搭配于近光轴处朝物侧凹入的弯月形面型，有利于和第五透镜L5的面型相匹配，提高光学系统100的紧凑性。第五透镜L5具有负屈折力，有利于光线的平滑过渡，从而提升光学系统100的成像质量。第五透镜L5的物侧面S9于近光轴110处为凹面。第六透镜L6具有正屈折力且搭配于近光轴110处朝物侧凸出的弯月形面型，有利于平衡光学系统100的屈折力分布，从而抑制像差的产生并降低光学系统100的敏感度。第六透镜L6的物侧面S11于近光轴110处为凸面，像侧面S12于近光轴110处为凹面。第七透镜L7具有负屈折力，能够为光学系统100提供足够的后焦，降低光学系统100的组装难度。第七透镜L7的像侧面S14于近光轴110处为凹面，有利于减小光线入射成像面S17的角度，从而使得光学系统100得到更灵敏的感应，并具有改善周边影像品质与相对照度的效果。

另外，在一些实施例中，光学系统100设置有光阑STO，光阑STO可设置于第一透镜L1的物侧。在一些实施例中，光学系统100还包括设置于第七透镜L7像侧的红外滤光片L8。红外滤光片L8可为红外截止滤光片，用于滤除干扰光，防止干扰光到达光学系统100的成像面S17而影响正常成像。

在一些实施例中，光学系统100的各透镜的物侧面和像侧面均为非球面。非球面结构的采用能够提高透镜设计的灵活性，并有效地校正球差，改善成像质量。在另一些实施例中，光学系统100的各透镜的物侧面和像侧面也可以均为球面。需要注意的是，上述实施例仅是对本申请的一些实施例的举例，在一些实施例中，光学系统100中各透镜的表面可以是非球面或球面的任意组合。

在一些实施例中，光学系统100中的各透镜的材质可以均为玻璃或均为塑料。采用塑料材质的透镜能够减少光学系统100的重量并降低生产成本，配合光学系统100的小尺寸以实现光学系统100的轻薄化设计。而采用玻璃材质的透镜使光学系统100具备优良的光学性能以及较高的耐温性能。需要注意的是，光学系统100中各透镜的材质也可以为玻璃和塑料的任意组合，并不一定要是均为玻璃或均为塑料。

需要注意的是，第一透镜L1并不意味着只存在一片透镜，在一些实施例中，第一透镜L1中也可以存在两片或多片透镜，两片或多片透镜能够形成胶合透镜，胶合透镜最靠近物侧的表面可视为物侧面S1，最靠近像侧的表面可视为像侧面S2。或者，第一透镜L1中的各透镜之间并不形成胶合透镜，但各透镜之间的距离相对固定，此时最靠近物侧的透镜的物侧面为物侧面S1，最靠近像侧的透镜的像侧面为像侧面S2。另外，一些实施例中的第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4、第五透镜L5、第六透镜L6或第七透镜L7中的透镜数量也可大于或等于两片，且任意相邻透镜之间可以形成胶合透镜，也可以为非胶合透镜。

进一步地，在一些实施例中，光学系统100满足条件式：2.2≤TTL*FNO/IMGH≤2.51；其中，TTL为第一透镜L1的物侧面S1至光学系统100的成像面S17于光轴110上的距离，FNO为光学系统100的光圈数，IMGH为光学系统100的最大视场角所对应的像高的一半。具体地，TTL*FNO/IMGH可以为：2.287、2.297、2.304、2.355、2.389、2.427、2.456、2.477、2.493或2.505。满足上述条件式时，有利于光学系统100具备大相对孔径和大像面特性，从而使光学系统100能够获取更多的场景内容，丰富系统成像信息，也能够匹配高像素的感光元件从而获得良好的成像质量；同时既有利于缩短光学系统100的总长，满足小型化设计的需求，也能够使得光学系统100的结构不会过于紧凑，有利于实现高成像质量。超过上述条件式的上限时，光学系统100的像高过小，难以匹配更大尺寸的感光元件，不利于提升光学系统100的成像质量；低于上述条件式的下限时，光学系统100的总长过小，透镜排布过于拥挤，不利于像差的修正，从而导致成像品质下降。

具备上述面型及屈折力特征并满足上述条件式，光学系统100具备大光圈、大像面特性，在满足小型化设计需求的同时还能够具备良好的成像质量。

需要说明的是，在一些实施例中，光学系统100可以匹配具有矩形感光面的感光元件，光学系统100的成像面S17与感光元件的感光面重合。此时，光学系统100成像面S17上有效像素区域具有水平方向以及对角线方向，则光学系统100的最大视场角可以理解为光学系统100对角线方向的最大视场角，半像高IMGH可以理解为光学系统100成像面S17上有效像素区域对角线方向的长度的一半。

在一些实施例中，光学系统100满足条件式：0.9≤IMGH/f≤1.1；其中，f为光学系统100的有效焦距。具体地，IMGH/f可以为：0.970、0.971、0.989、0.993、1.002、1.022、1.037、1.052、1.063或1.079。满足上述条件式时，能够合理配置光学系统100的半像高与有效焦距的比值，有利于光学系统100在具备大景深的同时，满足高成像清晰度的要求；同时也有利于扩大光学系统100的视场角，实现大范围拍摄。超过上述条件式的上限时，光学系统100的焦距过短，景深过深，导致对远处景物拍摄清晰度不够，影响成像效果；低于上述条件式的下限时，光学系统100的焦距过长，不利于光学系统100的广角化，难以拍摄大范围场景。

在一些实施例中，光学系统100满足条件式：1.5≤|(f1+f6)/f5|≤3；其中，f1为第一透镜L1的有效焦距，f5为第五透镜L5的有效焦距，f6为第六透镜L6的有效焦距。具体地，|(f1+f6)/f5|可以为：1.554、1.628、1.739、1.987、2.055、2.243、2.397、2.441、2.25或2.687。第一透镜L1和第六透镜L6具有正屈折力，有利于加强光学系统100对光线的聚焦能力，从而有利于光学系统100的小型化设计；第五透镜L5具有负屈折力，有利于光学系统100的正负球差相互平衡，从而提升光学系统100的成像质量。满足上述条件式时，有利于大视角的光线进入光学系统100，从而有利于扩大光学系统100的视场角，满足大范围拍摄的需求，同时也有利于光线在第五透镜L5和第六透镜L6处平滑过渡，从而降低光学系统100的球差。超过上述条件式的上限时，第五透镜L5的有效焦距过小，对光线的发散能力过强，易导致边缘光线的出射角过大造成感光不良，增加光学系统100的敏感性和杂散光的强度。

在一些实施例中，光学系统100满足条件式：0.1≤|R61-R62|/(R61+R62)≤0.2；其中，R61为第六透镜L6的物侧面S11于光轴110处的曲率半径，R62为第六透镜L6的像侧面S12于光轴110处的曲率半径。具体地，|R61-R62|/(R61+R62)可以为：0.118、0.125、0.137、0.141、0.158、0.163、0.174、0.188、0.191或0.199。满足上述条件式时，能够合理配置第六透镜L6的物侧面S11和像侧面S12的曲率半径，使得第六透镜L6的面型不会过于平整或过于弯曲，从而能够有效平衡中心视场和边缘视场的光线在光学系统100中的光程差，防止中心视场与边缘视场的光程差过大，促使中心视场和边缘视场的光线均能会聚至同一平面附近，从而实现对场曲的修正，进而有利于实现高成像质量；另外也能防止第六透镜L6的中心处相较边缘处而言过薄和过厚，从而满足生产加工的精度要求，保证成型良率。

在一些实施例中，光学系统100满足条件式：4.5mm≤f*tan(HFOV)≤4.7mm；其中，f为光学系统100的有效焦距，HFOV为光学系统100的最大视场角的一半。具体地，f*tan(HFOV)可以为：4.579、4.582、4.593、4.611、4.627、4.633、4.645、4.678、4.683或4.687，数值单位为mm。满足上述条件式时，有利于使得光学系统100具备大像面的特性，从而使光学系统100更容易匹配大尺寸高像素的感光元件，进而有利于使光学系统100具有高像素和高清晰度的特点。

在一些实施例中，光学系统100满足条件式：1.3≤CTAL/ATAL≤1.81；其中，CTAL为第一透镜L1至第七透镜L7于光轴110上的厚度之和，ATAL为第一透镜L1至第七透镜L7中各相邻两透镜于光轴110上的空气间隔之和。具体地，CTAL/ATAL可以为：1.304、1.334、1.352、1.418、1.451、1.458、1.463、1.472、1.478或1.801。满足上述条件式时，能够对光学系统100中透镜的中心厚度以及各透镜之间的间隙进行合理配置，有利于透镜的注塑成型和组装，同时有利于减小主光线偏射角，减少杂散光在透镜间的反射，降低产生杂散光和鬼像的风险，提升光学系统100的成像质量。超过上述条件式的上限时，光学系统100中各透镜于光轴110上的厚度过大，不利于像差的校正，从而降低成像质量，也不利于透镜的成型；同时，光学系统100各相邻透镜之间的间隙过小，透镜排布过于紧凑，会增加组装难度以及因透镜碰撞损伤而导致的报废风险；低于上述条件式的下限，光学系统100中透镜的中心厚度不足，也不利于透镜的成型和组装。

在一些实施例中，光学系统100满足条件式：6≤(SD61+SD71)/CT67≤10；其中，SD61为第六透镜L6的物侧面S11最大有效口径的一半，SD71为第七透镜L7的物侧面S13最大有效口径的一半，CT67为第六透镜L6的像侧面S12至第七透镜L7的物侧面S13于光轴110上的距离。具体地，(SD61+SD71)/CT67可以为：6.651、6.841、7.305、7.652、8.021、8.344、8.741、9.012、9.231或9.403。满足上述条件式时，有利于增大光线偏折角，从而增大光学系统100的像面，使得光学系统100能够与更高像素的感光元件搭配，改善光学系统100的成像质量；同时有利于缩小第六透镜L6和第七透镜L7于光轴110上的空气间隔，从而有利于光学系统100向小型化的方向发展，缩小光学系统100所占用的体积，为搭载光学系统100的电子设备节省了空间。

在一些实施例中，光学系统100满足条件式：2≤|SAG72/CT7|≤4.2；其中，SAG72为第七透镜L7的像侧面S14于最大有效口径处的矢高，CT7为第七透镜L7于光轴110上的厚度。具体地，|SAG72/CT7|可以为：2.064、2.218、2.567、2.773、2.833、3.247、3.551、3.627、3.984或4.019。满足上述条件式时，能够合理配置第七透镜L7像侧面S14的形状，有利于第七透镜L7的制造及成型，减少成型不良的缺陷；同时也有利于修整第七透镜L7物侧各透镜所产生的场曲，保证系统场曲的平衡，即使得不同视场的场曲大小趋于平衡，从而使得整个光学系统100画面的画质均匀，提高光学系统100的成像质量。超过上述条件式的上限时，第七透镜L7的像侧面S14于圆周处的面型过度弯曲，会导致成型不良，影响制造良率，且边缘光线出射角过大易产生暗角；低于上述条件式的下限时，第七透镜L7的像侧面S14于圆周处过于平滑，对轴外视场光线的偏折能力不足，不利于畸变和场曲像差的矫正。

以上的有效焦距数值的参考波长均为587.5618nm。

根据上述各实施例的描述，以下提出更为具体的实施例及附图予以详细说明。

第一实施例

请参见图1和图2，图1为第一实施例中的光学系统100的结构示意图，光学系统100由物侧至像侧依次包括光阑STO、具有正屈折力的第一透镜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以及具有负屈折力的第七透镜L7。图2由左至右依次为第一实施例中光学系统100的纵向球差、像散及畸变的曲线图，其中像散图和畸变图的参考波长为587.5618nm，其他实施例相同。

第一透镜L1的物侧面S1于近光轴110处为凸面，像侧面S2于近光轴110处为凹面；

第二透镜L2的物侧面S3于近光轴110处为凸面，像侧面S4于近光轴110处为凹面；

第三透镜L3的物侧面S5于近光轴110处为凸面，像侧面S6于近光轴110处为凹面；

第四透镜L4的物侧面S7于近光轴110处为凹面，像侧面S8于近光轴110处为凸面；

第五透镜L5的物侧面S9于近光轴110处为凹面，像侧面S10于近光轴110处为凸面；

第六透镜L6的物侧面S11于近光轴110处为凸面，像侧面S12于近光轴110处为凹面；

第七透镜L7的物侧面S13于近光轴110处为凸面，像侧面S14于近光轴110处为凹面。

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以及第七透镜L7的物侧面和像侧面均为非球面。

需要注意的是，在本申请中，当描述透镜的一个表面于近光轴110处(该表面的中心区域)为凸面时，可理解为该透镜的该表面于光轴110附近的区域为凸面。

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以及第七透镜L7的材质均为塑料。

进一步地，光学系统100满足条件式：TTL*FNO/IMGH＝2.307；其中，TTL为第一透镜L1的物侧面S1至光学系统100的成像面S17于光轴110上的距离，FNO为光学系统100的光圈数，IMGH为光学系统100的最大视场角所对应的像高的一半。满足上述条件式时，有利于光学系统100具备大相对孔径和大像面特性，从而使光学系统100能够获取更多的场景内容，丰富系统成像信息，也能够匹配高像素的感光元件从而获得良好的成像质量；同时既有利于缩短光学系统100的总长，满足小型化设计的需求，也能够使得光学系统100的结构不会过于紧凑，有利于实现高成像质量。

光学系统100满足条件式：IMGH/f＝1.029；其中，f为光学系统100的有效焦距。满足上述条件式时，能够合理配置光学系统100的半像高与有效焦距的比值，有利于光学系统100在具备大景深的同时，满足高成像清晰度的要求；同时也有利于扩大光学系统100的视场角，实现大范围拍摄。

光学系统100满足条件式：|(f1+f6)/f5|＝1.926；其中，f1为第一透镜L1的有效焦距，f5为第五透镜L5的有效焦距，f6为第六透镜L6的有效焦距。第一透镜L1和第六透镜L6具有正屈折力，有利于加强光学系统100对光线的聚焦能力，从而有利于光学系统100的小型化设计；第五透镜L5具有负屈折力，有利于光学系统100的正负球差相互平衡，从而提升光学系统100的成像质量。满足上述条件式时，有利于大视角的光线进入光学系统100，从而有利于扩大光学系统100的视场角，满足大范围拍摄的需求，同时也有利于光线在第五透镜L5和第六透镜L6处平滑过渡，从而降低光学系统100的球差。

光学系统100满足条件式：|R61-R62|/(R61+R62)＝0.118；其中，R61为第六透镜L6的物侧面S11于光轴110处的曲率半径，R62为第六透镜L6的像侧面S12于光轴110处的曲率半径。满足上述条件式时，能够合理配置第六透镜L6的物侧面S11和像侧面S12的曲率半径，使得第六透镜L6的面型不会过于平整或过于弯曲，从而能够有效平衡中心视场和边缘视场的光线在光学系统100中的光程差，防止中心视场与边缘视场的光程差过大，促使中心视场和边缘视场的光线均能会聚至同一平面附近，从而实现对场曲的修正，进而有利于实现高成像质量；另外也能防止第六透镜L6的中心处相较边缘处而言过薄和过厚，从而满足生产加工的精度要求，保证成型良率。

光学系统100满足条件式：f*tan(HFOV)＝4.687mm；其中，f为光学系统100的有效焦距，HFOV为光学系统100的最大视场角的一半。满足上述条件式时，有利于使得光学系统100具备大像面的特性，从而使光学系统100更容易匹配大尺寸高像素的感光元件，进而有利于使光学系统100具有高像素和高清晰度的特点。

光学系统100满足条件式：CTAL/ATAL＝1.801；其中，CTAL为第一透镜L1至第七透镜L7于光轴110上的厚度之和，ATAL为第一透镜L1至第七透镜L7中各相邻两透镜于光轴110上的空气间隔之和。满足上述条件式时，能够对光学系统100中透镜的中心厚度以及各透镜之间的间隙进行合理配置，有利于透镜的注塑成型和组装，同时有利于减小主光线偏射角，减少杂散光在透镜间的反射，降低产生杂散光和鬼像的风险，提升光学系统100的成像质量。

光学系统100满足条件式：(SD61+SD71)/CT67＝6.655；其中，SD61为第六透镜L6的物侧面S11最大有效口径的一半，SD71为第七透镜L7的物侧面S13最大有效口径的一半，CT67为第六透镜L6的像侧面S12至第七透镜L7的物侧面S13于光轴110上的距离。满足上述条件式时，有利于增大光线偏折角，从而增大光学系统100的像面，使得光学系统100能够与更高像素的感光元件搭配，改善光学系统100的成像质量；同时有利于缩小第六透镜L6和第七透镜L7于光轴110上的空气间隔，从而有利于光学系统100向小型化的方向发展，缩小光学系统100所占用的体积，为搭载光学系统100的电子设备节省了空间。

光学系统100满足条件式：|SAG72/CT7|＝3.580；其中，SAG72为第七透镜L7的像侧面S14于最大有效口径处的矢高，CT7为第七透镜L7于光轴110上的厚度。满足上述条件式时，能够合理配置第七透镜L7像侧面S14的形状，有利于第七透镜L7的制造及成型，减少成型不良的缺陷；同时也有利于修整第七透镜L7物侧各透镜所产生的场曲，保证系统场曲的平衡，即使得不同视场的场曲大小趋于平衡，从而使得整个光学系统100画面的画质均匀，提高光学系统100的成像质量。

另外，光学系统100的各项参数由表1给出。其中，由物面(图未示出)至成像面S17的各元件依次按照表1从上至下的各元件的顺序排列。表1中的Y半径为相应面序号的物侧面或像侧面于光轴110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”参数列中的第一个数值为该透镜于光轴110上的厚度，第二个数值为该透镜的像侧面至像侧方向的后一表面于光轴110上的距离。

需要注意的是，在该实施例及以下各实施例中，光学系统100也可不设置红外滤光片L8，但此时第七透镜L7的像侧面S14至成像面S17的距离保持不变。

在第一实施例中，光学系统100的有效焦距f＝4.76mm，光学总长TTL＝5.95mm，最大视场角的一半HFOV＝44.56°，光圈数FNO＝1.9。光学系统100具备大光圈、大像面特性，能够拥有良好的成像质量，同时光学系统100还能够满足小型化设计的需求。

且各透镜的焦距、折射率和阿贝数的参考波长均为587.5618nm，其他实施例也相同。

表1

进一步地，光学系统100各透镜像侧面或物侧面的非球面系数由表2给出。其中，面序号从S1-S14分别表示像侧面或物侧面S1-S14。而从上到下的K-A20分别表示非球面系数的类型，其中，K表示圆锥系数，A4表示四次非球面系数，A6表示六次非球面系数，A8表示八次非球面系数，以此类推。另外，非球面系数公式如下：

其中，Z为非球面上相应点到与表面顶点相切的平面的距离，r为非球面上相应点到光轴110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

另外，图2包括光学系统100的纵向球差曲线图(Longitudinal SphericalAberration)，纵向球差曲线表示不同波长的光线经由镜头后的汇聚焦点偏离，其中，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 Pupil Coordinator)，横坐标表示焦点偏移，即成像面S17到光线与光轴110交点的距离(单位为mm)。由纵向球差图可知，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，成像画面中的弥散斑或色晕得到有效抑制。图2还包括光学系统100的像散曲线图(ASTIGMATIC FIELD CURVES)，其中，横坐标表示焦点偏移，纵坐标表示像高，单位为mm，且像散曲线图中的S曲线代表587.5618nm下的弧矢场曲，T曲线代表587.5618nm下的子午场曲。由图中可知，光学系统100的场曲较小，各视场的场曲和像散均得到了良好的校正，视场中心和边缘均拥有清晰的成像。图2还包括光学系统100的畸变曲线图(DISTORTION)，畸变曲线表示不同视场角对应的畸变大小值，其中，横坐标表示畸变值，单位为％，纵坐标表示像高，单位为mm。由图中可知，由主光束引起的图像变形较小，系统的成像质量优良。

第二实施例

请参见图3和图4，图3为第二实施例中的光学系统100的结构示意图，光学系统100由物侧至像侧依次包括光阑STO、具有正屈折力的第一透镜L1、具有负屈折力的第二透镜L2、具有负屈折力的第三透镜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以及具有负屈折力的第七透镜L7。图4由左至右依次为第二实施例中光学系统100的纵向球差、像散及畸变的曲线图。

第三透镜L3的物侧面S5于近光轴110处为凹面，像侧面S6于近光轴110处为凹面；

另外，光学系统100的各项参数由表3给出，且其中各参数的定义可由第一实施例得出，此处不加以赘述。

表3

进一步地，光学系统100各透镜像侧面或物侧面的非球面系数由表4给出，且其中各参数的定义可由第一实施例得出，此处不加以赘述。

表4

根据上述所提供的各参数信息，可推得以下数据：

TTL*FNO/IMGH	2.287	f*tan(HFOV)(mm)	4.622
				IMGH/f	1.057	CTAL/ATAL	1.477
\|(f1+f6)/f5\|	1.745	(SD61+SD71)/CT67	6.651
				\|R61-R62\|/(R61+R62)	0.132	\|SAG72/CT7\|	3.176

另外，由图4中的像差图可知，光学系统100的纵向球差、像散和畸变均得到良好的控制，从而该实施例的光学系统100拥有良好的成像品质。

第三实施例

请参见图5和图6，图5为第三实施例中的光学系统100的结构示意图，光学系统100由物侧至像侧依次包括光阑STO、具有正屈折力的第一透镜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以及具有负屈折力的第七透镜L7。图6由左至右依次为第三实施例中光学系统100的纵向球差、像散及畸变的曲线图。

第五透镜L5的物侧面S9于近光轴110处为凹面，像侧面S10于近光轴110处为凹面；

第七透镜L7的物侧面S13于近光轴110处为凹面，像侧面S14于近光轴110处为凹面。

另外，光学系统100的各项参数由表5给出，且其中各参数的定义可由第一实施例得出，此处不加以赘述。

表5

进一步地，光学系统100各透镜像侧面或物侧面的非球面系数由表6给出，且其中各参数的定义可由第一实施例得出，此处不加以赘述。

表6

并且，根据上述所提供的各参数信息，可推得以下数据：

TTL*FNO/IMGH	2.308	f*tan(HFOV)(mm)	4.672
				IMGH/f	1.079	CTAL/ATAL	1.575
\|(f1+f6)/f5\|	1.554	(SD61+SD71)/CT67	7.725
				\|R61-R62\|/(R61+R62)	0.199	\|SAG72/CT7\|	2.723

另外，由图6中的像差图可知，光学系统100的纵向球差、像散和畸变均得到良好的控制，从而该实施例的光学系统100拥有良好的成像品质。

第四实施例

请参见图7和图8，图7为第四实施例中的光学系统100的结构示意图，光学系统100由物侧至像侧依次包括光阑STO、具有正屈折力的第一透镜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以及具有负屈折力的第七透镜L7。图8由左至右依次为第四实施例中光学系统100的纵向球差、像散及畸变的曲线图。

第三透镜L3的物侧面S5于近光轴110处为凸面，像侧面S6于近光轴110处为凸面；

另外，光学系统100的各项参数由表7给出，且其中各参数的定义可由第一实施例得出，此处不加以赘述。

表7

进一步地，光学系统100各透镜像侧面或物侧面的非球面系数由表8给出，且其中各参数的定义可由第一实施例得出，此处不加以赘述。

表8

并且，根据上述所提供的各参数信息，可推得以下数据：

TTL*FNO/IMGH	2.505	f*tan(HFOV)(mm)	4.668
				IMGH/f	0.970	CTAL/ATAL	1.623
\|(f1+f6)/f5\|	2.687	(SD61+SD71)/CT67	9.403
				\|R61-R62\|/(R61+R62)	0.176	\|SAG72/CT7\|	2.064

另外，由图8中的像差图可知，光学系统100的纵向球差、像散和畸变均得到良好的控制，从而该实施例的光学系统100拥有良好的成像品质。

第五实施例

请参见图9和图10，图9为第五实施例中的光学系统100的结构示意图，光学系统100由物侧至像侧依次包括光阑STO、具有正屈折力的第一透镜L1、具有负屈折力的第二透镜L2、具有负屈折力的第三透镜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以及具有负屈折力的第七透镜L7。图10由左至右依次为第五实施例中光学系统100的纵向球差、像散及畸变的曲线图。

第二透镜L2的物侧面S3于近光轴110处为凹面，像侧面S4于近光轴110处为凹面；

另外，光学系统100的各项参数由表9给出，且其中各参数的定义可由第一实施例得出，此处不加以赘述。

表9

进一步地，光学系统100各透镜像侧面或物侧面的非球面系数由表10给出，且其中各参数的定义可由第一实施例得出，此处不加以赘述。

表10

并且，根据上述所提供的各参数信息，可推得以下数据：

TTL*FNO/IMGH	2.316	f*tan(HFOV)(mm)	4.579
				IMGH/f	1.074	CTAL/ATAL	1.304
\|(f1+f6)/f5\|	1.708	(SD61+SD71)/CT67	7.135
				\|R61-R62\|/(R61+R62)	0.174	\|SAG72/CT7\|	4.019

另外，由图10中的像差图可知，光学系统100的纵向球差、像散和畸变均得到良好的控制，从而该实施例的光学系统100拥有良好的成像品质。

请参见图11，在一些实施例中，光学系统100可与感光元件210组装形成取像模组200。此时，感光元件210的感光面可视为光学系统100的成像面S17。取像模组200还可设置有红外滤光片L8，红外滤光片L8设置于第七透镜L7的像侧面S14与成像面S17之间。具体地，感光元件210可以为电荷耦合元件(Charge Coupled Device，CCD)或互补金属氧化物半导体器件(Complementary Metal-Oxide Semiconductor Sensor，CMOS Sensor)。在取像模组200中采用上述光学系统100，取像模组200能够实现大光圈、大像面特性，在满足小型化设计需求的同时还能够具备良好的成像质量。

请参见图11和图12，在一些实施例中，取像模组200可应用于电子设备300中，电子设备包括壳体310，取像模组200设置于壳体310。具体地，电子设备300可以为但不限于便携电话机、视频电话、智能手机、电子书籍阅读器、行车记录仪等车载摄像设备或智能手表等可穿戴装置。当电子设备300为智能手机时，壳体310可以为电子设备300的中框。在电子设备300中采用上述取像模组200，取像模组200具备大光圈、大像面特性，能够使得电子设备300具备良好的成像质量，同时取像模组200还能够实现小型化设计，有利于电子设备300的便携式设计。

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

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：

具有屈折力的第三透镜；

且所述光学系统满足以下条件式：

2.2≤TTL*FNO/IMGH≤2.51；

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的距离，FNO为所述光学系统的光圈数，IMGH为所述光学系统的最大视场角所对应的像高的一半。

2.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，满足以下条件式：

0.9≤IMGH/f≤1.1；

其中，f为所述光学系统的有效焦距。

3.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，满足以下条件式：

1.5≤|(f1+f6)/f5|≤3；

其中，f1为所述第一透镜的有效焦距，f5为所述第五透镜的有效焦距，f6为所述第六透镜的有效焦距。

4.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，满足以下条件式：

0.1≤|R61-R62|/(R61+R62)≤0.2；

其中，R61为所述第六透镜的物侧面于光轴处的曲率半径，R62为所述第六透镜的像侧面于光轴处的曲率半径。

5.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，满足以下条件式：

4.5mm≤f*tan(HFOV)≤4.7mm；

其中，f为所述光学系统的有效焦距，HFOV为所述光学系统的最大视场角的一半。

6.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，满足以下条件式：

1.3≤CTAL/ATAL≤1.81；

其中，CTAL为所述第一透镜至所述第七透镜于光轴上的厚度之和，ATAL为所述第一透镜至所述第七透镜中各相邻两透镜于光轴上的空气间隔之和。

7.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，满足以下条件式：

6≤(SD61+SD71)/CT67≤10；

其中，SD61为所述第六透镜的物侧面最大有效口径的一半，SD71为所述第七透镜的物侧面最大有效口径的一半，CT67为所述第六透镜的像侧面至所述第七透镜的物侧面于光轴上的距离。

8.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，满足以下条件式：

2≤|SAG72/CT7|≤4.2；

其中，SAG72为所述第七透镜的像侧面于最大有效口径处的矢高，CT7为所述第七透镜于光轴上的厚度。

9.一种取像模组，其特征在于，包括感光元件以及权利要求1-8任一项所述的光学系统，所述感光元件设置于所述光学系统的像侧。

10.一种电子设备，其特征在于，包括壳体以及权利要求9所述的取像模组，所述取像模组设置于所述壳体。