CN114415343B - 光学系统、摄像模组及电子设备 - Google Patents

光学系统、摄像模组及电子设备 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种光学系统、摄像模组及电子设备。光学系统包括:具有正屈折力的第一透镜、具有负屈折力的第二透镜、具有正屈折力的第三透镜、具有屈折力的第四透镜、具有负屈折力的第五透镜、具有正屈折力的第六透镜、具有负屈折力的第七透镜,第一透镜的物侧面和像侧面、第二透镜的物侧面和像侧面于近光轴处均分别为凸面和凹面,第三透镜的像侧面于近光轴处为凸面,第五透镜的物侧面于近光轴处为凹面,第六透镜的物侧面于近光轴处为凸面;第七透镜的物侧面于近光轴处为凸面;光学系统满足关系:3<f/(epdmax‑epdmin)<9。根据本发明实施例的光学系统,能够实现小型化设计的同时兼顾良好的成像品质。

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
近些年,随着手机等搭载摄像镜头的电子产品的兴起和普及,以及相关硬件软件的快速升级和发展,镜头行业正面临来自各领域用户越来越严格的要求。首先镜头模块作为实现摄像功能的关键模块,要提升手机等电子产品的竞争力就必须提升镜头的各项性能。然而要提升成像质量,光学系统中镜片数量会增加、设计上会复杂,最终导致镜头尺寸变大。且目前市面上的手机往往通过搭载多个摄像镜头实现不同环境需求的摄影效果,比如超清主摄、长焦、大光圈等,同时搭载多个镜头无疑会使手机变厚变重,是不利于手机的小型化和轻薄化趋势的。所以如何在不同的情境下获得高清成像质量是目前镜头研发生产者们亟需解决的难题之一。
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,本申请第一方面提出一种光学系统,能够在不同情境下获得高清成像质量的同时兼顾小型化设计。
本发明第二方面还提出一种摄像模组。
本发明第三方面还提出一种电子设备。
根据本申请的第一方面的实施例的所述光学系统,具有可变光圈,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,所述第二透镜的物侧面于近光轴处为凸面,其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于近光轴处为凸面;具有屈折力的第四透镜,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;且其物侧面与像侧面中均设置有至少一个反曲点;具有负屈折力的第七透镜,所述第七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,且其物侧面与像侧面中均设置有至少一个反曲点。
上述光学系统中,通过第一透镜的正屈折力和于近光轴处的凸凹面型设计,配合第二透镜于近光轴处的凸凹面型设计,将有利于大角度的入射光线进入光学系统并得到有效汇聚;同时配合第三透镜和第四透镜的屈折力设计,能够配合物方透镜(即第一透镜和第二透镜)以进一步平滑传递入射光线,可以进一步地使中心和边缘视场光线汇聚,从而有利于压缩光学系统的总长。而第五透镜提供的负屈折力及物侧面的凹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,降低后方透镜组(即第六透镜和第七透镜)的校正压力。第六透镜的正屈折力可以校正光线经过第五透镜时所产生的像差,且正负屈折力的透镜可以相互抵消彼此产生的像差,因此,第七透镜的负屈折力可以抵消光线经过第六透镜时所产生的像差,而第六透镜的物侧面于近光轴处的凸面面型设计,配合第七透镜的像侧面于近光轴处的凹面面型设计,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,此外,还可以减小入射光线在成像面的入射角度,降低了色差的产生,提高了光学系统的成像品质。第六透镜的物侧面与像侧面中均设置有至少一个反曲点、第七透镜的物侧面和像侧面中均设置有至少一个反曲点,反曲点可有效压制离轴视场光线于图像传感器上的入射角度,提升图像传感器的响应效率,同时有助于修正影像周边畸变并改善相对照度,另外也可有效修正像散与离轴视场的像差。
在其中一个实施例中,所述光学系统满足:1mm-1<(FNOmax-FNOmin)/(Ds23-Ds1)<1.6mm-1;FNOmax为所述光学系统的光圈数最大值;FNOmin为所述光学系统的光圈数最小值;Ds23为第二光圈状态和第三光圈状态下光阑距离所述第一透镜的物侧面在光轴上的距离(光阑在第一透镜的物侧面与光轴交点左边为正,右边为负),Ds1为第一光圈状态下光阑距离所述第一透镜的物侧面在光轴上的距离。满足上述条件式,能使光圈变化量与切换光圈状态时光阑移动距离之间的比值在合理范围内,可使所述光学系统具有较大的光圈变化范围,有利于实现从极暗到极亮环境的合理过渡,可以较好地提高镜头的成像质量。
在其中一个实施例中,所述光学系统满足关系:1.2<TTL/ImgH<1.5;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,ImgH为所述光学系统的最大视场角所对应的像高的一半。满足上述条件式,可以有效控制光学系统的光学总长,降低光学系统的组装敏感度;同时,有利于光学系统在小型化和大像面之间取得平衡,以使光学系统在具有较小尺寸的同时,还可具备足够大的成像面,以匹配更高像素的图像传感器,进而能够拍摄出物体更多的细节。
在其中一个实施例中,所述光学系统满足关系:3<f/(epdmax-epdmin)<9;epdmax为所述光学系统的最大入瞳直径,epdmin为所述光学系统的最小入瞳直径,f为所述光学系统的有效焦距。满足上述条件式,可进一步增加光学系统的光圈的变化范围,且在进行拍摄时,能针对不同的拍摄场景调节光圈大小,从而改变景深,使镜头拍摄出的画面具有层次感。
在其中一个实施例中,所述光学系统满足关系:-2.2<f5/f<-1.4;f5为所述第五透镜的有效焦距。满足上述条件式,通过控制第五透镜的有效焦距和光学系统的有效焦距比值在合理范围内,第五透镜能够提供合适的负屈折力,能提升第五透镜的光线发散能力,使得光线在边缘视场能以较小的偏转角过渡到后透镜组(即第六透镜和第七透镜),进而提升光学系统的成像质量;另外,负屈折力的第五透镜还可对大角度入射的光线实现合理偏折,有利于第五透镜对整个光学系统的尺寸压缩,进而促进形成光学系统的小型化特点。
在其中一个实施例中,所述光学系统满足关系:-2<(f1+f3)/f2<-1;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;f3为所述第三透镜的有效焦距。满足上述条件式,通过合理分配第一、第二和第三透镜的屈折力贡献量,可以利于校正光学系统的球差,提升成像品质和画面质感。
在其中一个实施例中,所述光学系统满足关系:5<r71/r72<25;r71为所述第七透镜的物侧面于光轴处的曲率半径;r72为所述第七透镜的像侧面于光轴处的曲率半径。满足上述条件式,可有效约束第七透镜的物侧面和像侧面的面型的弯曲程度,有利于减小边缘光线偏转角,降低三个光圈状态下的像差,使得光学系统在不同光圈状态下均具有较好的色差和畸变平衡能力,进而提升成像质量。当r71/r72≥25时,第七透镜的物侧面的曲率半径过大,面型弯曲度不够,不利于校正像差;当r71/r72≤5时,第七透镜的物侧面的曲率半径过小,镜片的公差敏感度增加,会增加镜片成型加工难度。
在其中一个实施例中,所述光学系统满足关系:-35<r51/ct5<-10;r51为所述第五透镜的物侧面于光轴处的曲率半径,ct5为所述第五透镜于光轴上的厚度。满足上述条件式,通过约束第五透镜的物侧面的曲率半径与第五透镜于光轴上的厚度的比值在合理范围内,可以降低第五透镜的加工难度,保证第五透镜的加工效果,还有利于减小第五透镜产生的场曲。当r51/ct5≤-35时,第五透镜的物侧面的面型过于平滑,不利于校正像差;当r51/ct5≥-10时,第五透镜的物侧面的面型过于扭曲,导致第五透镜的公差敏感度增加,不利于镜片成型加工。
在其中一个实施例中,所述光学系统满足关系:-11<(sd61+sd62)/(sag61+sag62)<-4;sd61为所述第六透镜的物侧面的最大有效口径的一半;sd62为所述第六透镜的像侧面的最大有效口径的一半;sag61为所述第六透镜的物侧面于最大有效口径处的矢高,即第六透镜的物侧面在光轴上的交点至第六透镜的物侧面的最大有效半径位置于平行于光轴方向的水平位移量(水平位移量朝向像侧方向定义为正,朝向物侧方向则定义为负);sag62为所述第六透镜的像侧面于最大有效口径处的矢高,即第六透镜的像侧面在光轴上的交点至第六透镜的像侧面的最大有效半径位置于平行于光轴方向的水平位移量。满足上述条件式,通过约束第六透镜的物侧面和像侧面的最大有效口径,以及在最大有效口径处的矢高,有利于合理控制第六透镜的厚薄比,降低第六透镜的加工难度,同时还可以减小第六透镜的敏感度,另外较小的第六透镜口径有利于减小镜头体积和鬼像杂光风险,为手机节省空间和提升成像质量。
根据本申请第二方面实施例的摄像模组,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,摄像模组能够在保持小型化设计的同时拥有良好的成像质量。
根据本申请第三方面实施例的电子设备,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。上述摄像模组能够为电子设备提供良好摄像品质的同时,保持较小的占据体积,从而可减少对电子设备的小型化设计造成的阻碍。
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
图1为本申请第一实施例提供的光学系统在第一光圈状态的结构示意图;
图2为本申请第一实施例提供的光学系统在第二光圈状态的结构示意图;
图3为本申请第一实施例提供的光学系统在第三光圈状态的结构示意图;
图4包括第一实施例中光学系统在第一光圈状态的纵向球差图、像散图和畸变图;
图5包括第一实施例中光学系统在第二光圈状态的纵向球差图、像散图和畸变图;
图6包括第一实施例中光学系统在第三光圈状态的纵向球差图、像散图和畸变图;
图7为本申请第二实施例提供的光学系统的结构示意图;
图8包括第二实施例中光学系统在第一光圈状态的纵向球差图、像散图和畸变图;
图9包括第二实施例中光学系统在第二光圈状态的纵向球差图、像散图和畸变图;
图10包括第二实施例中光学系统在第三光圈状态的纵向球差图、像散图和畸变图;
图11为本申请第三实施例提供的光学系统的结构示意图;
图12包括第三实施例中光学系统在第一光圈状态的纵向球差图、像散图和畸变图;
图13包括第三实施例中光学系统在第二光圈状态的纵向球差图、像散图和畸变图;
图14包括第三实施例中光学系统在第三光圈状态的纵向球差图、像散图和畸变图;
图15为本申请第四实施例提供的光学系统的结构示意图;
图16包括第四实施例中光学系统在第一光圈状态的纵向球差图、像散图和畸变图;
图17包括第四实施例中光学系统在第二光圈状态的纵向球差图、像散图和畸变图;
图18包括第四实施例中光学系统在第三光圈状态的纵向球差图、像散图和畸变图;
图19为本申请第五实施例提供的光学系统的结构示意图;
图20包括第五实施例中光学系统在第一光圈状态的纵向球差图、像散图和畸变图;
图21包括第五实施例中光学系统在第二光圈状态的纵向球差图、像散图和畸变图;
图22包括第五实施例中光学系统在第三光圈状态的纵向球差图、像散图和畸变图;
图23为本申请第六实施例提供的光学系统的结构示意图;
图24包括第六实施例中光学系统在第一光圈状态的纵向球差图、像散图和畸变图;
图25包括第六实施例中光学系统在第二光圈状态的纵向球差图、像散图和畸变图;
图26包括第六实施例中光学系统在第三光圈状态的纵向球差图、像散图和畸变图;
图27为本申请第七实施例提供的光学系统的结构示意图;
图28包括第七实施例中光学系统在第一光圈状态的纵向球差图、像散图和畸变图;
图29包括第七实施例中光学系统在第二光圈状态的纵向球差图、像散图和畸变图;
图30包括第七实施例中光学系统在第三光圈状态的纵向球差图、像散图和畸变图;
图31为本申请一实施例提供的摄像模组的示意图;
图32为本申请一实施例提供的电子设备的结构示意图。
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,旨在用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。
下面将参考附图描述根据本发明一个具体实施例的光学系统10。
参考图1和图31,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,具有可变光圈,光学系统10沿光轴101由物侧至像侧依次包括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、具有正屈折力或负屈折力的第四透镜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中的各透镜应同轴设置,且各透镜能够安装于镜筒内以形成摄像镜头。
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S17,成像面S17位于第七透镜L7的像侧,相应物距处的轴上物点发出的光线经光学系统10各透镜调节后能够于成像面S17成像。
一般地,光学系统10的成像面S17与图像传感器210的感光面重合,光学系统10中还存在滤光片110,滤光片110位于第七透镜L7的像侧面S14和成像面S17之间,滤光片110具有物侧面S15和像侧面S16。需要说明的是,在一些实施例中,光学系统10可以匹配具有矩形感光面的图像传感器210,光学系统10的成像面S17与图像传感器210的矩形感光面重合。此时,光学系统10成像面S17上有效像素区域具有水平方向、垂直方向以及对角线方向,本申请中光学系统10的最大视场角可以理解为光学系统10对角线方向的最大视场角。在本申请的实施例中,第一透镜L1的物侧面S1于近光轴处为凸面,像侧面S2于近光轴处为凹面;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于近光轴处为凸面;第四透镜L4的物侧面S7和像侧面S8于近光轴处可以为凸面,也可以为凹面;第五透镜L5的物侧面S9于近光轴处为凹面,像侧面S10于近光轴处可以为凸面或凹面;第六透镜L6的物侧面S11于近光轴处为凸面,像侧面S12于近光轴处为凸面或凹面,且第六透镜L6的物侧面S11与像侧面S12中均设置有至少一个反曲点;第七透镜L7的物侧面S13于近光轴处为凸面,像侧面S14于近光轴处为凹面,且第七透镜L7的物侧面S13与像侧面S14中均设置有至少一个反曲点。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;当描述透镜表面于近最大有效口径处具有某种面型时,即该透镜表面沿径向且在靠近最大有效通光口径处具有该种面型。
上述光学系统10中,通过第一透镜L1的正屈折力和于近光轴处的凸凹面型设计,配合第二透镜L2于近光轴处的凸凹面型设计,将有利于大角度的入射光线进入光学系统10并得到有效汇聚;同时配合第三透镜L3和第四透镜L4的屈折力设计,能够配合物方透镜(即第一透镜L1和第二透镜L2)以进一步平滑传递入射光线,可以进一步地使中心和边缘视场光线汇聚,从而有利于压缩光学系统10的总长。而第五透镜L5提供的负屈折力及物侧面S9的凹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,降低后方透镜组(即第六透镜L6和第七透镜L7)的校正压力。第六透镜L6的正屈折力可以校正光线经过第五透镜L5时所产生的像差,且正负屈折力的透镜可以相互抵消彼此产生的像差,因此,第七透镜L7的负屈折力可以抵消光线经过第六透镜L6时所产生的像差,而第六透镜L6的物侧面S11于近光轴处的凸面面型设计,配合第七透镜L7的像侧面S14于近光轴处的凹面面型设计,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,此外,还可以减小入射光线在成像面S17的入射角度,降低了色差的产生,提高了光学系统10的成像品质。第六透镜L6的物侧面S11与像侧面S12中均设置有至少一个反曲点、第七透镜L7的物侧面S13和像侧面S14中均设置有至少一个反曲点,反曲点可有效压制离轴视场光线入射于图像传感器210上的角度,提升图像传感器210的响应效率,同时有助于修正影像周边畸变与改善相对照度,另外也可有效修正像散与离轴视场的像差。
在本申请的实施例中,光学系统10还满足关系式条件:1mm-1<(FNOmax-FNOmin)/(Ds23-Ds1)<1.6mm-1;FNOmax为光学系统10的光圈数最大值;FNOmin为光学系统10的光圈数最小值;Ds23为第二光圈状态和第三光圈状态下光阑STO距离第一透镜L1的物侧面S1在光轴101上的距离(光阑STO在第一透镜L1的物侧面S1与光轴101交点左边为正,右边为负);Ds1为第一光圈状态下光阑STO距离第一透镜L1的物侧面S1在光轴101上的距离。具体参考附图1、图2和图3所示,光阑STO分别具有三个不同的状态,而光阑STO在不同状态时,可以使得光学系统10具有不同的光圈数,因此,为方便对光阑STO的三个状态进行描述,将图1所示的光阑STO的状态称为光学系统10在第一光圈状态下的光阑STO,将图2所示的状态处的光阑STO称为光学系统10在第二光圈状态下的光阑STO,将图3所示的状态处的光阑STO称为光学系统在第三光圈状态下的光阑STO。
当光学系统10满足上述关系式时,能使约束光圈变化量与切换光圈状态时光阑STO移动距离比值在合理范围内,可使光学系统10具有较大的光圈变化范围,有利于实现从极暗到极亮环境的合理过渡,可以较好地提高光学系统10的成像质量。
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:
在其中一个实施例中,1.2<TTL/ImgH<1.5;TTL为第一透镜L1的物侧面S1至光学系统10的成像面S17于光轴101上的距离,ImgH为光学系统10的最大视场角所对应的像高的一半。
满足上述条件式,通过合理配置上述关系式的比值,可以有效控制光学系统10的光学总长,降低光学系统10的组装敏感度;同时,有利于光学系统10在小型化和大像面之间取得平衡,以使光学系统10在具有较小尺寸的同时,还可具备足够大的成像面S17,以匹配更高像素的图像传感器210,进而能够拍摄出物体更多的细节。
在其中一个实施例中,3<f/(epdmax-epdmin)<9,epdmax为光学系统10的最大入瞳直径,epdmin为光学系统10的最小入瞳直径,f为光学系统10的有效焦距。
满足上述条件式,可进一步增加光学系统10的光圈的变化范围,且在进行拍摄时,能针对不同的拍摄场景调节光圈大小,从而改变景深,使镜头拍摄出的画面具有层次感。
在其中一个实施例中,-2.2<f5/f<-1.4,f5为第五透镜L5的有效焦距,f为光学系统10的有效焦距。
满足上述条件式,通过控制第五透镜L5的有效焦距和光学系统10的有效焦距比值在合理范围内,第五透镜L5能够提供合适的负屈折力,能提升第五透镜L5的光线发散能力,使得光线在边缘视场能以较小的偏转角过渡到后透镜组(即第六透镜L6和第七透镜L7),进而提升光学系统10的成像质量;另外,负屈折力的第五透镜L5还可对大角度入射的光线实现合理偏折,有利于第五透镜L5对整个光学系统10的尺寸压缩,进而促进形成光学系统10的小型化特点。
在其中一个实施例中,-2<(f1+f3)/f2<-1,f1为第一透镜L1的有效焦距;f2为第二透镜L2的有效焦距;f3为第三透镜L3的有效焦距。
满足上述条件式,通过合理分配第一透镜L1、第二透镜L2和第三透镜L3的屈折力贡献量,可以利于校正光学系统10的球差,提升成像品质和画面质感。
在其中一个实施例中,5<r71/r72<25,r71为第七透镜L7的物侧面S13于光轴101处的曲率半径;r72为第七透镜L7的像侧面S14于光轴101处的曲率半径。
满足上述条件式,可有效约束第七透镜L7的物侧面S13和像侧面S14的面型的弯曲程度,有利于减小边缘光线偏转角,降低三个光圈状态下的像差,使得光学系统10在不同光圈状态下均具有较好的色差和畸变平衡能力,进而提升成像质量。当r71/r72≥25时,第七透镜L7的物侧面S13的曲率半径过大,面型弯曲度不够,不利于校正像差;当r71/r72≤5时,第七透镜L7的物侧面S13的曲率半径过小,镜片的公差敏感度增加,会增加镜片成型加工难度。
在其中一个实施例中,-35<r51/ct5<-10,r51为第五透镜L5的物侧面S9于光轴101处的曲率半径,ct5为第五透镜L5于光轴101上的厚度。
满足上述条件式,通过约束第五透镜L5的物侧面S9的曲率半径与第五透镜L5于光轴101上的厚度的比值在合理范围内,可以降低第五透镜L5的加工难度,保证第五透镜L5的加工效果,还有利于减小第五透镜L5产生的场曲。当r51/ct5≤-35时,第五透镜L5的物侧面S9的面型过于平滑,不利于校正像差;当r51/ct5≥-10时,第五透镜L5的物侧面S9的面型过于扭曲,导致第五透镜L5的公差敏感度增加,不利于镜片成型加工。
在其中一个实施例中,-11<(sd61+sd62)/(sag61+sag62)<-4,sd61为第六透镜L6的物侧面S11的最大有效口径的一半;sd62为第六透镜L6的像侧面S12的最大有效口径的一半,sag61为第六透镜L6的物侧面S11于最大有效口径处的矢高,即第六透镜L6的物侧面S11在光轴101上的交点至第六透镜L6的物侧面S11的最大有效半径位置于平行于光轴方向的水平位移量(水平位移量朝向像侧方向定义为正,朝向物侧方向则定义为负);sag62为第六透镜L6的像侧面S12于最大有效口径处的矢高,即第六透镜L6的像侧面S12在光轴101上的交点至第六透镜L6的像侧面S12的最大有效半径位置于平行于光轴方向的水平位移量。
满足上述条件式,通过约束第六透镜L6的物侧面S11和像侧面S12的最大有效口径,以及在最大有效口径处的矢高,有利于合理控制第六透镜L6的厚薄比,降低第六透镜L6的加工难度,同时还可以减小第六透镜L6的敏感度,另外较小的第六透镜L6的最大有效口径有利于减小镜头体积和鬼像杂光风险,为手机节省空间和提升成像质量。
以上各关系式条件中的有效焦距的数值参考波长为587.6nm,有效焦距至少是指相应透镜于近光轴处的数值,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,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中的至少一个透镜也可具有球面面型,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。
非球面的面型计算可参考非球面公式:
Figure 490610DEST_PATH_IMAGE001
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。
另外应注意的是,当某个透镜表面为非球面时,该透镜表面可以存在反曲点,此时该面沿径向将发生面型种类的改变,例如一个透镜表面在近光轴处为凸面,而在靠近最大有效口径处则为凹面。具体地,在一些实施例中,第七透镜L7的物侧面S13和像侧面S14中均设置有至少一个反曲点,此时配合上述第七透镜L7的物侧面S13及像侧面S14于近光轴处的面型设计,从而能够对大视角系统中的边缘视场的场曲、畸变像差实现良好的校正,改善成像质量。
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(PC,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(GL,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。
在一些实施例中,光学系统10还包括光阑STO,本申请的光阑STO也可以为视场光阑,光阑STO用于控制光学系统10的入光量及景深,同时也能对非有效光线实现良好的拦截以改善光学系统10的成像质量,其可设置在光学系统10的物侧与第一透镜L1的物侧面S1之间。需要说明的是,光阑STO是可变的且具有三种状态,一种状态时由第一透镜L1物侧表面附近设置的具有通光孔的遮光结构(如遮光片或镜筒)控制,另外两种状态由设置于第一透镜L1物侧的可变光圈装置控制,且可变光圈装置位于遮光结构的物侧,如此设置的好处在于,可变光圈装置可以设置于镜筒的外部,使控制电路无需延伸至镜筒内部,极大的降低了结构复杂程度,既提高了产品良率,还提高了整体结构的可靠程度;另一方面,可变光圈装置与遮光结构均位于第一透镜L1的物侧,状态转换的同时,对光学系统10的光路影响甚小,进一步提高了整体成像质量。
可以理解的是,在其他实施例中,该光阑STO也可设置在相邻的两个透镜之间,例如设置在第二透镜L2和第三透镜L3之间,根据实际情况调整设置,本实施例对此不作具体限定。光阑STO也可以由固定透镜的夹持件形成。
在一些实施例中,第一透镜L1的材质为玻璃(GL),第一透镜L1采用玻璃材质,能降低温漂对光学系统10的影响,同时,玻璃材质的第一透镜L1还具有高折射率和高阿贝数,能够在有效缩短镜头总长的同时还能很好的消除色差。
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、具有负屈折力的第四透镜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于近光轴处为凸面,像侧面S2于近光轴处为凹面;物侧面S1于圆周处为凸面,像侧面S2于圆周处为凹面。
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;物侧面S3于圆周处为凸面,像侧面S4于圆周处为凸面。
第三透镜L3的物侧面S5于近光轴处为凸面,像侧面S6于近光轴处为凸面;物侧面S5于圆周处为凹面,像侧面S6于圆周处为凸面。
第四透镜L4的物侧面S7于近光轴处为凸面,像侧面S8于近光轴处为凹面;物侧面S7于圆周处为凹面,像侧面S8于圆周处为凹面。
第五透镜L5的物侧面S9于近光轴处为凹面,像侧面S10于近光轴处为凹面;物侧面S9于圆周处为凹面,像侧面S10于圆周处为凸面。
第六透镜L6的物侧面S11于近光轴处为凸面,像侧面S12于近光轴处为凸面;物侧面S11于圆周处为凸面,像侧面S12于圆周处为凸面。
第七透镜L7的物侧面S13于近光轴处为凸面,像侧面S14于近光轴处为凹面;物侧面S13于圆周处为凹面,像侧面S14于圆周处为凹面。
在第一实施例中,第一透镜L1至第七透镜L7中的各透镜表面均为非球面,且第六透镜L6的物侧面S11和像侧面S12均存在反曲点,第七透镜L7的物侧面S13和像侧面S14均存在反曲点,第一透镜L1的材质为玻璃(GL),第二透镜L2至第七透镜L7中的各透镜的材质均为塑料(PC)。光学系统10还包括滤光片110,滤光片110可作为光学系统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TTL保持不变;本实施例中滤光片110为红外截止滤光片,红外截止滤光片设于第七透镜L7的像侧面S14与光学系统10的成像面S17之间,从而可滤除如红外光等不可见波段的光线,而仅让可见光通过,以获得较好的影像效果;可以理解的是,滤光片110也可滤除诸如可见光等其他波段的光线,而仅让红外光通过,光学系统10可作为红外光学镜头使用,即,光学系统10在昏暗的环境及其他特殊的应用场景下也能成像并能获得较好的影像效果。
第一实施例中光学系统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STO表征孔径光阑。表1中Y半径为透镜相应表面于光轴101处的曲率半径。表1中面序号为S1的表面代表第一透镜L1的物侧面,面序号为S2的表面代表第一透镜L1的像侧面,以此类推。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面(后一透镜的物侧面或光阑面)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、阿贝数的参考波长均为587.6nm,焦距(有效焦距)的参考波长为587.6nm,且Y半径、厚度、焦距(有效焦距)的数值单位均为毫米(mm)。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。
第一实施例中,参考附图1、图2和图3所示,光阑STO分别处于三个不同的状态,其中,图2和图3所示的光阑STO在光学系统10中的位置没有变化,仅焦平面有所变化。而光阑STO在不同状态时,可以使得光学系统10具有不同的光圈数,因此,为方便对光阑STO的三个状态进行描述,将图1所示的光阑STO的状态称为光学系统10在第一光圈状态下的光阑STO,将图2所示的状态处的光阑STO称为光学系统10在第二光圈状态下的光阑STO,将图3所示的状态处的光阑STO称为光学系统在第三光圈状态下的光阑STO。下述各实施例的光阑STO也均具有三个不同的状态,以使得光学系统10具有可变光圈的特性,而下述实施例不再对光阑STO的三个不同的状态的示例进行赘述,仅以光阑STO在其中一个状态处作为对该实施例的参考,而下述示例也对此不再进行过多的说明。
表1
Figure 347884DEST_PATH_IMAGE002
第一实施例中的光学系统10的有效焦距f为5.944mm。
以下表2中,FNO1为光学系统10在第一光圈状态,FNO2为光学系统10在第二光圈状态,FNO3为光学系统10在第三光圈状态,表2中展现了第一实施例中第一光圈状态至第三光圈状态下:光阑STO至第一透镜L1的物侧面S1于光轴101上的距离Ds、滤光片110的像侧面S16至成像面S17之间的距离Dir、光圈数FNO、光学总长TTL、光学系统10的最大视场角FOV,其中,以下各实施例中的光学总长TTL数值均为面序号S1至S17所对应的厚度值之和。
表2
Figure 261613DEST_PATH_IMAGE003
以下表3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3
Figure 67895DEST_PATH_IMAGE004
图4、图5和图6包括了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为555nm。纵向球差图(Longitudinal SphericalAberration)展现了不同波长的光线经由镜头后的汇聚焦点偏离。纵向球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 Pupil Coordinator),横坐标表示成像面S17到光线与光轴101交点的距离(单位为mm)。由纵向球差图可知,第一实施例中第一光圈状态至第三光圈状态下的的各波长光线的汇聚焦点偏离程度趋于一致,各参考波长的最大焦点偏移均被控制在±0.1mm以内,对于可变光圈系统而言,成像画面中的弥散斑或色晕得到有效抑制。图4、图5和图6还包括光学系统10的场曲像散图(AstigmaticField Curves),其中X曲线代表555nm下的弧矢场曲,Y曲线代表555nm下的子午场曲。由图中可知,第一光圈状态(如图4)、第二光圈状态(如图5)、第三光圈状态(如图6)光学系统10的场曲均较小,最大场曲均被控制在±0.5mm以内,对于可变光圈系统而言,像面弯曲程度得到有效抑制,且各视场下的弧矢场曲及子午场曲趋于一致,各视场的像散得到较佳的控制,因此可知光学系统10的视场中心至边缘均拥有清晰的成像。另外根据畸变图可知,具有可变光圈特性的光学系统10的畸变程度也得到了良好的控制。
第二实施例
参考图7,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及具有负屈折力的第七透镜L7。在第二实施例中,光学系统10的各透镜面型如下:
第一透镜L1的物侧面S1于近光轴处为凸面,像侧面S2于近光轴处为凹面;物侧面S1于圆周处为凸面,像侧面S2于圆周处为凸面。
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;物侧面S3于圆周处为凹面,像侧面S4于圆周处为凹面。
第三透镜L3的物侧面S5于近光轴处为凸面,像侧面S6于近光轴处为凹面;物侧面S5于圆周处为凹面,像侧面S6于圆周处为凸面。
第四透镜L4的物侧面S7于近光轴处为凹面,像侧面S8于近光轴处为凸面;物侧面S7于圆周处为凹面,像侧面S8于圆周处为凹面。
第五透镜L5的物侧面S9于近光轴处为凹面,像侧面S10于近光轴处为凸面;物侧面S9于圆周处为凸面,像侧面S10于圆周处为凸面。
第六透镜L6的物侧面S11于近光轴处为凸面,像侧面S12于近光轴处为凹面;物侧面S11于圆周处为凸面,像侧面S12于圆周处为凹面。
第七透镜L7的物侧面S13于近光轴处为凸面,像侧面S14于近光轴处为凹面;物侧面S13于圆周处为凸面,像侧面S14于圆周处为凹面。
第二实施例中的光学系统10的有效焦距f为5.779mm,该实施例中光学系统10的各透镜参数由表4至表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4
Figure 445787DEST_PATH_IMAGE005
表5
Figure 187478DEST_PATH_IMAGE006
表6
Figure 713137DEST_PATH_IMAGE007
由图8、图9和图10中的各像差图可知,拥有可变光圈特性的光学系统10的纵向球差、场曲、像散、畸变均得到良好的控制,该实施例的光学系统10可拥有良好的成像品质。
第三实施例
参考图11,在第三施例中,光学系统10沿光轴101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及具有负屈折力的第七透镜L7。在第三实施例中,光学系统10的各透镜面型如下:
第一透镜L1的物侧面S1于近光轴处为凸面,像侧面S2于近光轴处为凹面;物侧面S1于圆周处为凸面,像侧面S2于圆周处为凸面。
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;物侧面S3于圆周处为凹面,像侧面S4于圆周处为凹面。
第三透镜L3的物侧面S5于近光轴处为凸面,像侧面S6于近光轴处为凹面;物侧面S5于圆周处为凸面,像侧面S6于圆周处为凸面。
第四透镜L4的物侧面S7于近光轴处为凹面,像侧面S8于近光轴处为凸面;物侧面S7于圆周处为凹面,像侧面S8于圆周处为凹面。
第五透镜L5的物侧面S9于近光轴处为凹面,像侧面S10于近光轴处为凸面;物侧面S9于圆周处为凸面,像侧面S10于圆周处为凸面。
第六透镜L6的物侧面S11于近光轴处为凸面,像侧面S12于近光轴处为凹面;物侧面S11于圆周处为凹面,像侧面S12于圆周处为凸面。
第七透镜L7的物侧面S13于近光轴处为凸面,像侧面S14于近光轴处为凹面;物侧面S13于圆周处为凸面,像侧面S14于圆周处为凹面。
第三实施例中的光学系统10的有效焦距f为5.683mm,该实施例中光学系统10的各透镜参数由表7至表9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 932897DEST_PATH_IMAGE008
表8
Figure 227612DEST_PATH_IMAGE009
表9
Figure 904319DEST_PATH_IMAGE010
由图12、图13和图14中的各像差图可知,拥有可变光圈特性的光学系统10的纵向球差、场曲、像散、畸变均得到良好的控制,该实施例的光学系统10可拥有良好的成像品质。
第四实施例
参考图15,在第四施例中,光学系统10沿光轴101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及具有负屈折力的第七透镜L7。在第四实施例中,光学系统10的各透镜面型如下:
第一透镜L1的物侧面S1于近光轴处为凸面,像侧面S2于近光轴处为凹面;物侧面S1于圆周处为凸面,像侧面S2于圆周处为凸面。
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;物侧面S3于圆周处为凹面,像侧面S4于圆周处为凹面。
第三透镜L3的物侧面S5于近光轴处为凸面,像侧面S6于近光轴处为凹面;物侧面S5于圆周处为凹面,像侧面S6于圆周处为凸面。
第四透镜L4的物侧面S7于近光轴处为凹面,像侧面S8于近光轴处为凸面;物侧面S7于圆周处为凹面,像侧面S8于圆周处为凹面。
第五透镜L5的物侧面S9于近光轴处为凹面,像侧面S10于近光轴处为凸面;物侧面S9于圆周处为凸面,像侧面S10于圆周处为凸面。
第六透镜L6的物侧面S11于近光轴处为凸面,像侧面S12于近光轴处为凹面;物侧面S11于圆周处为凹面,像侧面S12于圆周处为凹面。
第七透镜L7的物侧面S13于近光轴处为凸面,像侧面S14于近光轴处为凹面;物侧面S13于圆周处为凸面,像侧面S14于圆周处为凹面。
第四实施例中的光学系统10的有效焦距f为5.766mm,该实施例中光学系统10的各透镜参数由表10至表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10
Figure 589378DEST_PATH_IMAGE011
表11
Figure 3042DEST_PATH_IMAGE012
表12
Figure 27630DEST_PATH_IMAGE013
由图16、图17和图18中的各像差图可知,拥有可变光圈特性的光学系统10的纵向球差、场曲、像散、畸变均得到良好的控制,该实施例的光学系统10可拥有良好的成像品质。
第五实施例
参考图19,在第五施例中,光学系统10沿光轴101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及具有负屈折力的第七透镜L7。在第五实施例中,光学系统10的各透镜面型如下:
第一透镜L1的物侧面S1于近光轴处为凸面,像侧面S2于近光轴处为凹面;物侧面S1于圆周处为凸面,像侧面S2于圆周处为凸面。
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;物侧面S3于圆周处为凹面,像侧面S4于圆周处为凹面。
第三透镜L3的物侧面S5于近光轴处为凸面,像侧面S6于近光轴处为凹面;物侧面S5于圆周处为凹面,像侧面S6于圆周处为凸面。
第四透镜L4的物侧面S7于近光轴处为凹面,像侧面S8于近光轴处为凸面;物侧面S7于圆周处为凹面,像侧面S8于圆周处为凹面。
第五透镜L5的物侧面S9于近光轴处为凹面,像侧面S10于近光轴处为凸面;物侧面S9于圆周处为凸面,像侧面S10于圆周处为凸面。
第六透镜L6的物侧面S11于近光轴处为凸面,像侧面S12于近光轴处为凸面;物侧面S11于圆周处为凹面,像侧面S12于圆周处为凸面。
第七透镜L7的物侧面S13于近光轴处为凸面,像侧面S14于近光轴处为凹面;物侧面S13于圆周处为凸面,像侧面S14于圆周处为凹面。
第五实施例中的光学系统10的有效焦距f为5.773mm,该实施例中光学系统10的各透镜参数由表13至表15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13
Figure 235757DEST_PATH_IMAGE014
表14
Figure 80216DEST_PATH_IMAGE015
表15
Figure 31992DEST_PATH_IMAGE016
由图20、图21和图22中的各像差图可知,拥有可变光圈特性的光学系统10的纵向球差、场曲、像散、畸变均得到良好的控制,该实施例的光学系统10可拥有良好的成像品质。
第六实施例
参考图23,在第六施例中,光学系统10沿光轴101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及具有负屈折力的第七透镜L7。在第六实施例中,光学系统10的各透镜面型如下:
第一透镜L1的物侧面S1于近光轴处为凸面,像侧面S2于近光轴处为凹面;物侧面S1于圆周处为凸面,像侧面S2于圆周处为凸面。
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;物侧面S3于圆周处为凹面,像侧面S4于圆周处为凹面。
第三透镜L3的物侧面S5于近光轴处为凸面,像侧面S6于近光轴处为凹面;物侧面S5于圆周处为凸面,像侧面S6于圆周处为凸面。
第四透镜L4的物侧面S7于近光轴处为凹面,像侧面S8于近光轴处为凸面;物侧面S7于圆周处为凹面,像侧面S8于圆周处为凹面。
第五透镜L5的物侧面S9于近光轴处为凹面,像侧面S10于近光轴处为凸面;物侧面S9于圆周处为凸面,像侧面S10于圆周处为凸面。
第六透镜L6的物侧面S11于近光轴处为凸面,像侧面S12于近光轴处为凸面;物侧面S11于圆周处为凸面,像侧面S12于圆周处为凹面。
第七透镜L7的物侧面S13于近光轴处为凸面,像侧面S14于近光轴处为凹面;物侧面S13于圆周处为凸面,像侧面S14于圆周处为凸面。
第六实施例中的光学系统10的有效焦距f为5.617mm,该实施例中光学系统10的各透镜参数由表16至表18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16
Figure 176665DEST_PATH_IMAGE017
表17
Figure 821273DEST_PATH_IMAGE018
表18
Figure 480925DEST_PATH_IMAGE019
由图24、图25和图26中的各像差图可知,拥有可变光圈特性的光学系统10的纵向球差、场曲、像散、畸变均得到良好的控制,该实施例的光学系统10可拥有良好的成像品质。
第七实施例
参考图27,在第七实施例中,光学系统10沿光轴101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、具有负屈折力的第四透镜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。在第七实施例中,光学系统10的各透镜面型如下:
第一透镜L1的物侧面S1于近光轴处为凸面,像侧面S2于近光轴处为凹面;物侧面S1于圆周处为凸面,像侧面S2于圆周处为凹面。
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;物侧面S3于圆周处为凸面,像侧面S4于圆周处为凸面。
第三透镜L3的物侧面S5于近光轴处为凸面,像侧面S6于近光轴处为凸面;物侧面S5于圆周处为凸面,像侧面S6于圆周处为凸面。
第四透镜L4的物侧面S7于近光轴处为凸面,像侧面S8于近光轴处为凹面;物侧面S7于圆周处为凹面,像侧面S8于圆周处为凹面。
第五透镜L5的物侧面S9于近光轴处为凹面,像侧面S10于近光轴处为凹面;物侧面S9于圆周处为凹面,像侧面S10于圆周处为凹面。
第六透镜L6的物侧面S11于近光轴处为凸面,像侧面S12于近光轴处为凸面;物侧面S11于圆周处为凸面,像侧面S12于圆周处为凸面。
第七透镜L7的物侧面S13于近光轴处为凸面,像侧面S14于近光轴处为凹面;物侧面S13于圆周处为凹面,像侧面S14于圆周处为凹面。
第七实施例中的光学系统10的有效焦距f为5.606mm,该实施例中光学系统10的各透镜参数由表19和表21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19
Figure 613222DEST_PATH_IMAGE020
表20
Figure 205877DEST_PATH_IMAGE021
表21
Figure 162332DEST_PATH_IMAGE022
由图28、图29、图30中的各像差图可知,拥有可变光圈特性的光学系统10的纵向球差、场曲、像散、畸变均得到良好的控制,该实施例的光学系统10可拥有良好的成像品质。
请参阅表22,表22为本申请第一实施例至第七实施例中各关系式的比值汇总。
表22
Figure 106017DEST_PATH_IMAGE023
相较于一般的光学系统,上述各实施例中的光学系统10能够压缩总长以实现小型化设计的同时保持良好的成像质量,且还能够拥有较大成像范围,同时,在不同的光圈状态下均能获得较好地成像效果。
参考图31,本申请的实施例还提供了一种摄像模组20,摄像模组20包括光学系统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,两者可通过支架固定。图像传感器210可以为CCD传感器(Charge Coupled Device,电荷耦合器件)或CMOS传感器(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S17与图像传感器210的感光表面重叠。通过采用上述光学系统10,摄像模组20能够在保持小型化设计的同时拥有良好的成像质量。
参考图32,本申请的一些实施例还提供了一种电子设备30。电子设备30包括固定件310,摄像模组20安装于固定件310,固定件310可以为显示屏、电路板、中框、后盖等部件。电子设备30可以为但不限于智能手机、智能手表、智能眼镜、电子书阅读器、平板电脑、PDA(Personal Digital Assistant,个人数字助理)等。上述摄像模组20能够为电子设备30提供良好摄像品质的同时,保持较小的占据体积,从而可减少对设备的小型化设计造成阻碍。
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,还可以是通信;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。
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外,在不相互矛盾的情况下,本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例,本领域的普通技术人员可以理解:在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种光学系统,具有可变光圈,其特征在于,具有屈折力的透镜为七片,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,所述第二透镜的物侧面于近光轴处为凸面,其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于近光轴处为凸面;
具有屈折力的第四透镜;
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;且其物侧面与像侧面中均设置有至少一个反曲点;
具有负屈折力的第七透镜,所述第七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,且其物侧面与像侧面中均设置有至少一个反曲点;
所述光学系统满足:
3<f/(epdmax-epdmin)<9;1mm-1<(FNOmax-FNOmin)/(Ds23-Ds1)<1.6mm-1
epdmax为所述光学系统的最大入瞳直径,epdmin为所述光学系统的最小入瞳直径,f为所述光学系统的有效焦距,FNOmax为所述光学系统的光圈数最大值;FNOmin为所述光学系统的光圈数最小值;Ds23为第二光圈状态和第三光圈状态下光阑距离所述第一透镜的物侧面在光轴上的距离,Ds1为第一光圈状态下光阑距离所述第一透镜的物侧面在光轴上的距离。
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:
1.2<TTL/ImgH<1.5;
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,ImgH为所述光学系统的最大视场角所对应的像高的一半。
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:
-2.2<f5/f<-1.4;
f5为所述第五透镜的有效焦距。
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:
-2<(f1+f3)/f2<-1;
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;f3为所述第三透镜的有效焦距。
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:
5<r71/r72<25;
r71为所述第七透镜的物侧面于光轴处的曲率半径;r72为所述第七透镜的像侧面于光轴处的曲率半径。
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:
-35<r51/ct5<-10;
r51为所述第五透镜的物侧面于光轴处的曲率半径,ct5为所述第五透镜于光轴上的厚度。
7.根据权利要求1所述的光学系统,其特征在于,所述光学系统满足关系:
-11<(sd61+sd62)/(sag61+sag62)<-4;
sd61为所述第六透镜的物侧面的最大有效口径的一半;sd62为所述第六透镜的像侧面的最大有效口径的一半;sag61为所述第六透镜的物侧面于最大有效口径处的矢高;sag62为所述第六透镜的像侧面于最大有效口径处的矢高。
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。
9.一种电子设备,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。
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