CN114488480A - 光学系统、摄像模组和电子设备 - Google Patents

光学系统、摄像模组和电子设备 Download PDF

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Abstract

一种光学系统、摄像模组和电子设备，光学系统沿光轴由物侧至像侧依次包含：具有屈折力的第一透镜至第七透镜，且第四透镜和第七透镜具有正屈折力，第一透镜、第二透镜和第三透镜具有负屈折力。第一透镜和第二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；第三透镜的物侧面和像侧面于近光轴处均为凹面；第四透镜和第七透镜的物侧面和像侧面于近光轴处均为凸面；第五透镜的物侧面于近光轴处为凸面。通过对光学系统各透镜的面型和屈折力进行合理设计，使其具有高解析力和不同环境温度下保持良好的成像质量的能力，且良率较高、成本较低。

Description

光学系统、摄像模组和电子设备
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、摄像模组和电子设备。
背景技术
近年来，随着国家对道路交通安全的要求不断提高，对汽车智能化程度的需求也不断提高。侧视摄像头位于车辆两侧的后视镜下方的部位，一般用于进行盲点监控，能够有效的监测车辆两侧的后方盲区，在变道和汇入高速公路时更好的实现避障功能，有利于提高交通安全性。
但是，目前的车载侧视摄像头解析力不够高，高低温环境下成像不稳定，且良率不够高，因此成本较高，不利于生产组装。
发明内容
本发明的目的是提供一种光学系统、摄像模组和电子设备，具有高解析力和不同环境温度下保持良好的成像质量的能力，且良率较高、成本较低。
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，本发明提供了一种光学系统，沿着光轴由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，所述第一透镜的像侧面于近光轴处为凹面；第二透镜，具有负屈折力，所述第二透镜的物侧面于近光轴处为凸面，所述第二透镜的像侧面于近光轴处为凹面；第三透镜，具有负屈折力，所述第三透镜的物侧面和像侧面于近光轴处均为凹面；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，具有屈折力，所述第五透镜的物侧面于近光轴处为凸面；第六透镜，具有屈折力；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；所述第四透镜与所述第五透镜之间设置光阑，所述第五透镜的像侧面和所述第六透镜的物侧面胶合。
所述光学系统满足关系式：2.5<SD11/SAGs11<4.5；其中，SD11为所述第一透镜的物侧面的最大有效口径的一半，SAGs11为所述第一透镜的物侧面最大有效口径处的矢高，即第一透镜的物侧面与光轴的交点至第一透镜的物侧面最大有效口径处于光轴方向上的距离。
在所述的光学系统中，通过使第一透镜具有负屈折力，物侧面于近光轴处为凸面，像侧面于近光轴处为凹面，有利于合理控制光学系统中第一透镜的光学有效口径的大小，进而在调整良率的同时允许大角度光线的入射，实现高良率、大角度的效果；通过使第二透镜具有负屈折力，物侧面于近光轴处为凸面，像侧面于近光轴处为凹面，有利于进一步增强第二透镜的负屈折力，使得第二透镜的曲率加大，防止第二透镜过于平，导致增加鬼像产生风险；通过使第三透镜具有负屈折力，物侧面和像侧面于近光轴处均为凹面，有利于有效接收第一透镜和第二透镜的边缘光线，使光线平缓射入，进一步降低光学系统的场曲和像散；通过使第四透镜具有正屈折力，物侧面和像侧面于近光轴处均为凸面，有利于汇聚光线，为光学系统提供光线汇聚的能力，并有效压缩空间；通过使第五透镜的物侧面于近光轴处为凸面，有利于与第六透镜胶合，降低光学系统的色差和公差灵敏度，使不同波段的焦平面重合；通过使第七透镜具有正屈折力，物侧面和像侧面于近光轴处均为凸面，有利于光线经过胶合透镜后，平缓射入第七透镜，减小边缘像差，同时有利于光线入射角进入成像面，提高光学系统的照度；通过使第五透镜与第六透镜为胶合透镜，有利于减小系统色差，校正系统球差，提高系统分辨率，实现高像素。因此，满足上述面型，有利于光学系统实现高解析力和不同环境温度下保持良好的成像质量的能力，且良率较高、成本较低。
通过使光学系统满足上述关系式，有利于合理控制头部口径，提高光学系统的良率，同时有利于使入射光线达到所需要的视场角；低于关系式下限，第一透镜的物侧面矢高值变大，即第一透镜的物侧面与光轴的交点至第一透镜的物侧面最大有效口径处于光轴方向上的距离增大，因此第一透镜过于弯曲，镜片镀膜加工性困难，不利于实际生产，且鬼影风险较高；超过关系式上限，第一透镜物侧面的有效半口径太大，不利于限制入射光线的范围，影响成像质量，且不利于镜头组装。
一种实施方式中，所述光学系统满足关系式：1＜|f12/f|＜2.5；其中，f12为所述第一透镜和所述第二透镜的组合焦距，f为所述光学系统的有效焦距。通过使光学系统满足上述关系式，有利于控制光学系统中前部分透镜组对光束的汇聚能力，增加光线射入光学系统的角度，为光学系统提供较大的视场角，实现光学系统的广角性能。低于关系式下限，第一透镜和第二透镜的屈折力过强，易产生较强的像散和色差，成像品质变差，不利于实现光学系统高分辨成像的特性，且难以实现高解析力；超过关系式上限，第一透镜和第二透镜的屈折力不足，大角度的光线难以入射至光学系统，不利于扩大该光学系统的视场角范围。
一种实施方式中，所述光学系统满足关系式：5＜TTL/CT4＜8；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，CT4为所述第四透镜于光轴上的厚度。通过使光学系统满足上述关系式，控制光学系统的总长和第四透镜于光轴上的厚度的比值关系，避免了由于第四透镜厚度的不合理，增加光学系统的厚度公差敏感度，同时，还有利于实现对整个光学系统的组装厚度公差的管控，从而降低生产成本。低于关系式下限，第四透镜的厚度增加，光学系统的厚度公差敏感度增加，制造时要求较好的工艺性，从而增加了生产成本；超过关系式上限，光学系统的光学总长增加，不利于实现光学系统的轻量化和小型化的需求。
一种实施方式中，所述光学系统满足关系式：1<Rs22/ET2<3；其中，Rs22为所述第二透镜的像侧面的曲率半径，ET2为所述第二透镜的边缘厚度。通过使光学系统满足上述关系式，有利于控制第二透镜的弯曲程度，降低产生鬼像的风险，同时，有利于校正所述光学系统的边缘像差，抑制像散的产生。低于关系式下限，第二透镜的曲率半径过大，不利于所述光学系统像差的校正；超过关系式上限，第二透镜的边缘厚度增加，边缘与中心厚度比值加大，加工难度加大。
一种实施方式中，所述光学系统满足关系式：2.5＜DOS/CT4＜4.5；其中，DOS为所述第一透镜的物侧面至所述光学系统的光阑于光轴上的距离，CT4为所述第四透镜于光轴上的厚度。通过使光学系统满足上述关系式，有利于所述光学系统的结构更加紧凑，并缩短光学系统的总长。低于关系式下限，第一透镜的物侧面至光学系统的光阑于光轴上的距离减小，光阑远离成像面，不利于减小尾部光学有效径，难以小型化；超过关系式上限，光学系统中第四透镜的中心厚度减小，单片镜片太薄，工艺性较差，且镜片偏心不好管控，生产成本增加。
一种实施方式中，所述光学系统满足关系式2.8＜TTL/(Imgh*2)＜4.5；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，Imgh为所述光学系统最大视场角对应像高的一半。通过使光学系统满足上述关系式，实现对光学系统的系统总长和像高的合理配置，有利于保证光学系统具有较大的视场角，使其能够具有较好的大角度，以捕捉被摄物体的细节，同时，通过控制光学系统的总长，使光学系统具备大视场角的同时缩短总长，还可以满足小型化的需求。低于关系式下限，像面增大，不利于光学系统与传感器的匹配，像素点难以接收光线，造成照度降低；超过关系式上限，光学系统的总长过长，不利于实现小型化的需求。
一种实施方式中，所述光学系统满足关系式：1.3＜AT2/SAGs22＜2.5；其中，AT2为所述第二透镜的像侧面至所述第三透镜的物侧面于光轴上的距离，SAGs22为所述第二透镜的像侧面最大有效口径处的矢高，即第二透镜的像侧面与光轴的交点至第二透镜的像侧面最大有效口径处于光轴方向上的距离。通过使光学系统满足上述关系式，可以有效地控制第二透镜的像侧面矢高的大小，配合第二透镜的像侧面至第三透镜的物侧面于光轴上的距离的变化，可以有效减少光学系统的总长，满足小型化的需求，同时，对第二透镜的像侧面矢高大小的限制，还有利于降低鬼像产生的风险。低于关系式下限，第二透镜的像侧面的矢高过大，容易导致边缘光线偏折严重，不利于减小边缘像差，从而降低光学系统的成像质量，不利于像高的增大；超过关系式上限，第二透镜的像侧面至所述第三透镜的物侧面于光轴上的距离增加，其余透镜之间排布空间减小，导致光学系统的间隔厚度敏感度增加，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：4＜SD21/SAGs21＜9；其中，SD21为所述第二透镜的物侧面的最大有效口径的一半，SAGs21为所述第二透镜的物侧面最大有效口径处的矢高，即第二透镜的物侧面与光轴的交点至第二透镜的物侧面最大有效口径处于光轴方向上的距离。通过使光学系统满足上述关系式，使第二透镜为光学系统提供了负屈折力，通过控制第二透镜物侧面的有效口径的一半与最大有效口径处的矢高的比值关系，有利于使第二透镜有效接收第一透镜射入的大角度光线，并降低边缘像差风险。低于关系式下限，第二透镜物侧面的矢高值变大，第二透镜过于弯曲，容易导致边缘光线的偏折严重，不利于校正光学系统的像差，从而降低光学系统的成像质量，增加边缘场曲像差的风险；超过关系式上限，第二透镜物侧面的有效口径的一半加大，不利于限制入射光线的范围，剔除边缘质量较差的光线，影响成像质量，且会干涉第一透镜像侧面的口径大小，不利于光学系统的加工生产。
第二方面，本发明还提供了一种摄像模组，该摄像模组包括感光芯片和第一方面任一项实施方式所述的光学系统，所述感光芯片设置在所述光学系统的像侧。通过在摄像模组中加入本发明提供的光学系统，能够通过对光学系统中各透镜的面型和屈折力进行合理的设计，使得摄像模组具有高解析力和不同环境温度下保持良好的成像质量的能力，且良率较高、成本较低。
第三方面，本发明还提供了一种电子设备，该电子设备包括壳体和第二方面所述的摄像模组，所述摄像模组设置在所述壳体内。通过在电子设备中加入本发明提供的摄像模组，使得电子设备具有高解析力和不同环境温度下保持良好的成像质量的能力，且良率较高、成本较低。
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是第一实施例的光学系统的结构示意图；
图2示出了第一实施例的纵向球差曲线、像散曲线和畸变曲线；
图3是第二实施例的光学系统的结构示意图；
图4示出了第二实施例的纵向球差曲线、像散曲线和畸变曲线；
图5是第三实施例的光学系统的结构示意图；
图6示出了第三实施例的纵向球差曲线、像散曲线和畸变曲线；
图7是第四实施例的光学系统的结构示意图；
图8示出了第四实施例的纵向球差曲线、像散曲线和畸变曲线；
图9是第五实施例的光学系统的结构示意图；
图10示出了第五实施例的纵向球差曲线、像散曲线和畸变曲线；
图11是本发明一种实施例中摄像模组的结构示意图；
图12是本发明一种实施例中电子设备的结构示意图；
图13是本发明一种实施例中汽车的结构示意图。
附图标记：
100-光学系统；
200-摄像模组，201-感光芯片；
300-电子设备，301-壳体；
400-汽车，401-车体。
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，本发明提供了一种光学系统100，沿着光轴由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，所述第一透镜的像侧面于近光轴处为凹面；第二透镜，具有负屈折力，所述第二透镜的物侧面于近光轴处为凸面，所述第二透镜的像侧面于近光轴处为凹面；第三透镜，具有负屈折力，所述第三透镜的物侧面和像侧面于近光轴处均为凹面；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，具有屈折力，所述第五透镜的物侧面于近光轴处为凸面；第六透镜，具有屈折力；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；所述第四透镜与所述第五透镜之间设置光阑，所述第五透镜的像侧面和所述第六透镜的物侧面胶合。
所述光学系统100满足关系式：2.5<SD11/SAGs11<4.5；其中，SD11为所述第一透镜的物侧面的最大有效口径的一半，SAGs11为所述第一透镜的物侧面最大有效口径处的矢高，即第一透镜的物侧面与光轴的交点至第一透镜的物侧面最大有效口径处于光轴方向上的距离。
在所述的光学系统100中，通过使第一透镜具有负屈折力，物侧面于近光轴处为凸面，像侧面于近光轴处为凹面，有利于合理控制光学系统100中第一透镜的光学有效口径的大小，进而在调整良率的同时允许大角度光线的入射，实现高良率、大角度的效果；通过使第二透镜具有负屈折力，物侧面于近光轴处为凸面，像侧面于近光轴处为凹面，有利于进一步增强第二透镜的负屈折力，使得第二透镜的曲率加大，防止第二透镜过于平，导致增加鬼像产生风险；通过使第三透镜具有负屈折力，物侧面和像侧面于近光轴处均为凹面，有利于有效接收第一透镜和第二透镜的边缘光线，使光线平缓射入，进一步降低光学系统100的场曲和像散；通过使第四透镜具有正屈折力，物侧面和像侧面于近光轴处均为凸面，有利于汇聚光线，为光学系统100提供光线汇聚的能力，并有效压缩空间；通过使第五透镜的物侧面于近光轴处为凸面，有利于与第六透镜胶合，降低光学系统100的色差和公差灵敏度，使不同波段的焦平面重合；通过使第七透镜具有正屈折力，物侧面和像侧面于近光轴处均为凸面，有利于光线经过胶合透镜后，平缓射入第七透镜，减小边缘像差，同时有利于光线入射角进入成像面，提高光学系统100的照度；通过使第五透镜与第六透镜为胶合透镜，有利于减小系统色差，校正系统球差，提高系统分辨率，实现高像素。因此，满足上述面型，有利于光学系统100实现高解析力和不同环境温度下保持良好的成像质量的能力，且良率较高、成本较低。
通过使光学系统100满足上述关系式，有利于合理控制头部口径，提高光学系统100的良率，同时有利于使入射光线达到所需要的视场角；低于关系式下限，第一透镜的物侧面矢高值变大，即第一透镜的物侧面与光轴的交点至第一透镜的物侧面最大有效口径处于光轴方向上的距离增大，因此第一透镜过于弯曲，镜片镀膜加工性困难，不利于实际生产，且鬼影风险较高；超过关系式上限，第一透镜物侧面的有效半口径太大，不利于限制入射光线的范围，影响成像质量，且不利于镜头组装。
一种实施方式中，所述光学系统100满足关系式：1＜|f12/f|＜2.5；其中，f12为所述第一透镜和所述第二透镜的组合焦距，f为所述光学系统100的有效焦距。通过使光学系统100满足上述关系式，有利于控制光学系统100中前部分透镜组对光束的汇聚能力，增加光线射入光学系统100的角度，为光学系统100提供较大的视场角，实现光学系统100的广角性能。低于关系式下限，第一透镜和第二透镜的屈折力过强，易产生较强的像散和色差，成像品质变差，不利于实现光学系统100高分辨成像的特性，且难以实现高解析力；超过关系式上限，第一透镜和第二透镜的屈折力不足，大角度的光线难以入射至光学系统100，不利于扩大该光学系统100的视场角范围。
一种实施方式中，所述光学系统100满足关系式：5＜TTL/CT4＜8；其中，TTL为所述第一透镜的物侧面至所述光学系统100的成像面于光轴上的距离，CT4为所述第四透镜于光轴上的厚度。通过使光学系统100满足上述关系式，控制光学系统100的总长和第四透镜于光轴上的厚度的比值关系，避免了由于第四透镜厚度的不合理，增加光学系统100的厚度公差敏感度，同时，还有利于实现对整个光学系统100的组装厚度公差的管控，从而降低生产成本。低于关系式下限，第四透镜的厚度增加，光学系统100的厚度公差敏感度增加，制造时要求较好的工艺性，从而增加了生产成本；超过关系式上限，光学系统100的光学总长增加，不利于实现光学系统100的轻量化和小型化的需求。
一种实施方式中，所述光学系统100满足关系式：1<Rs22/ET2<3；其中，Rs22为所述第二透镜的像侧面的曲率半径，ET2为所述第二透镜的边缘厚度。通过使光学系统100满足上述关系式，有利于控制第二透镜的弯曲程度，降低产生鬼像的风险，同时，有利于校正所述光学系统100的边缘像差，抑制像散的产生。低于关系式下限，第二透镜的曲率半径过大，不利于所述光学系统100像差的校正；超过关系式上限，第二透镜的边缘厚度增加，边缘与中心厚度比值加大，加工难度加大。
一种实施方式中，所述光学系统100满足关系式：2.5＜DOS/CT4＜4.5；其中，DOS为所述第一透镜的物侧面至所述光学系统100的光阑于光轴上的距离，CT4为所述第四透镜于光轴上的厚度。通过使光学系统100满足上述关系式，有利于所述光学系统100的结构更加紧凑，并缩短光学系统100的总长。低于关系式下限，第一透镜的物侧面至光学系统100的光阑于光轴上的距离减小，光阑远离成像面，不利于减小尾部光学有效径，难以小型化；超过关系式上限，光学系统100中第四透镜的中心厚度减小，单片镜片太薄，工艺性较差，且镜片偏心不好管控，生产成本增加。
一种实施方式中，所述光学系统100满足关系式2.8＜TTL/(Imgh*2)＜4.5；其中，TTL为所述第一透镜的物侧面至所述光学系统100的成像面于光轴上的距离，Imgh为所述光学系统100最大视场角对应像高的一半。通过使光学系统100满足上述关系式，实现对光学系统100的系统总长和像高的合理配置，有利于保证光学系统100具有较大的视场角，使其能够具有较好的大角度，以捕捉被摄物体的细节，同时，通过控制光学系统100的总长，使光学系统100具备大视场角的同时缩短总长，还可以满足小型化的需求。低于关系式下限，像面增大，不利于光学系统100与传感器的匹配，像素点难以接收光线，造成照度降低；超过关系式上限，光学系统100的总长过长，不利于实现小型化的需求。
一种实施方式中，所述光学系统100满足关系式：1.3＜AT2/SAGs22＜2.5；其中，AT2为所述第二透镜的像侧面至所述第三透镜的物侧面于光轴上的距离，SAGs22为所述第二透镜的像侧面最大有效口径处的矢高，即第二透镜的像侧面与光轴的交点至第二透镜的像侧面最大有效口径处于光轴方向上的距离。通过使光学系统100满足上述关系式，可以有效地控制第二透镜的像侧面矢高的大小，配合第二透镜的像侧面至第三透镜的物侧面于光轴上的距离的变化，可以有效减少光学系统100的总长，满足小型化的需求，同时，对第二透镜的像侧面矢高大小的限制，还有利于降低鬼像产生的风险。低于关系式下限，第二透镜的像侧面的矢高过大，容易导致边缘光线偏折严重，不利于减小边缘像差，从而降低光学系统100的成像质量，不利于像高的增大；超过关系式上限，第二透镜的像侧面至所述第三透镜的物侧面于光轴上的距离增加，其余透镜之间排布空间减小，导致光学系统100的间隔厚度敏感度增加，不利于光学系统100的组装。
一种实施方式中，所述光学系统100满足关系式：4＜SD21/SAGs21＜9；其中，SD21为所述第二透镜的物侧面的最大有效口径的一半，SAGs21为所述第二透镜的物侧面最大有效口径处的矢高，即第二透镜的物侧面与光轴的交点至第二透镜的物侧面最大有效口径处于光轴方向上的距离。通过使光学系统100满足上述关系式，使第二透镜为光学系统100提供了负屈折力，通过控制第二透镜物侧面的有效口径的一半与最大有效口径处的矢高的比值关系，有利于使第二透镜有效接收第一透镜射入的大角度光线，并降低边缘像差风险。低于关系式下限，第二透镜物侧面的矢高值变大，第二透镜过于弯曲，容易导致边缘光线的偏折严重，不利于校正光学系统100的像差，从而降低光学系统100的成像质量，增加边缘场曲像差的风险；超过关系式上限，第二透镜物侧面的有效口径的一半加大，不利于限制入射光线的范围，剔除边缘质量较差的光线，影响成像质量，且会干涉第一透镜像侧面的口径大小，不利于光学系统100的加工生产。
第二方面，本发明还提供了一种摄像模组200，该摄像模组200包括感光芯片201和第一方面任一项实施方式所述的光学系统100，所述感光芯片201设置在所述光学系统100的像侧。通过在摄像模组200中加入本发明提供的光学系统100，能够通过对光学系统100中各透镜的面型和屈折力进行合理的设计，使得摄像模组200具有高解析力和不同环境温度下保持良好的成像质量的能力，且良率较高、成本较低。
第三方面，本发明还提供了一种电子设备300，该电子设备300包括壳体301和第二方面所述的摄像模组200，所述摄像模组200设置在所述壳体301内。通过在电子设备300中加入本发明提供的摄像模组200，使得电子设备300具有高解析力和不同环境温度下保持良好的成像质量的能力，且良率较高、成本较低。
第一实施例
请参考图1和图2，本实施例的光学系统100，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，具有负屈折力，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，具有负屈折力，第三透镜L3的物侧面S5于近光轴处为凹面，像侧面S6于近光轴处为凹面。
第四透镜L4，具有正屈折力，第四透镜L4的物侧面S7于近光轴处为凸面，像侧面S8于近光轴处为凸面。
第五透镜L5，具有负屈折力，第五透镜L5的物侧面S9于近光轴处为凸面，像侧面S10于近光轴处为凹面。
第六透镜L6，具有正屈折力，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。
第七透镜L7，具有正屈折力，第七透镜L7的物侧面S13于近光轴处为凸面，像侧面S14于近光轴处为凸面。
此外，光学系统100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设置在光学系统100的第四透镜和第五透镜之间，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的光线仅为可见光，可见光的波长为380nm-780nm。红外截止滤光片IR的材质为玻璃(GLASS)，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(GLASS)。电子感光元件的有效像素区域位于成像面IMG。
表1a示出了本实施例的光学系统100的各项参数，其中，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像侧方向的后一表面于光轴上的距离。焦距的参考波长为600nm，材料折射率和阿贝数均采用参考波长为587.56nm的可见光获得，Y半径、厚度和有效焦距的单位均为毫米(mm)。
表1a
Figure BDA0003466977690000111
其中，f为光学系统100的有效焦距，FNO为光学系统100的光圈数，FOV为光学系统100的最大视场角。
在本实施例中，第六透镜L6的物侧面和像侧面均为非球面，非球面系数可利用但不限于以下非球面公式进行限定：
Figure BDA0003466977690000121
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1b给出了可用于第一实施例中的非球面镜面S11和S12的高次项系数A4、A6、A8、A10、A12、A14、A16、A18和A20。
表1b
Figure BDA0003466977690000122
图2中(a)示出了第一实施例的光学系统100在波长为668.0000nm、600.0000nm、538.0000nm、473.0000nm、408.0000nm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，即成像面到光线与光轴交点的距离(单位为mm)，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100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光学系统100，说明本实施例中的光学系统100的成像质量较好。
图2中(b)还示出了第一实施例的光学系统100在波长为600.0000nm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角度，其单位为deg。像散曲线图中的S曲线代表600.0000nm下的弧矢场曲，T曲线代表600.0000nm下的子午场曲。由图2中(b)可以看出，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中(c)还示出了第一实施例的光学系统100在波长为600.0000nm时的畸变曲线。其中，沿X轴方向的横坐标表示畸变值，单位为％，沿Y轴方向的纵坐标表示角度，单位为deg。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600.0000nm下，由主光束引起的图像变形较小，系统的成像质量优良。
由图2中(a)、(b)和(c)可以看出，本实施例的光学系统100的像差较小、成像质量较好，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100，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，具有负屈折力，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，具有负屈折力，第三透镜L3的物侧面S5于近光轴处为凹面，像侧面S6于近光轴处为凹面。
第四透镜L4，具有正屈折力，第四透镜L4的物侧面S7于近光轴处为凸面，像侧面S8于近光轴处为凸面。
第五透镜L5，具有负屈折力，第五透镜L5的物侧面S9于近光轴处为凸面，像侧面S10于近光轴处为凹面。
第六透镜L6，具有正屈折力，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。
第七透镜L7，具有正屈折力，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2a示出了本实施例的光学系统100的各项参数，其中，焦距的参考波长为600nm，材料折射率和阿贝数均采用参考波长为587.56nm的可见光获得，Y半径、厚度和有效焦距的单位均为毫米(mm)，其他各参数含义均与第一实施例各参数含义相同。
表2a
Figure BDA0003466977690000141
表2b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2b
Figure BDA0003466977690000142
Figure BDA0003466977690000151
图4示出了第二实施例的光学系统100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100的各透镜后的汇聚焦点偏离；光学系统100在波长为600.0000nm时的像散曲线表示子午场曲和弧矢场曲；光学系统100在波长为600.0000nm时的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100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100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100，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，具有负屈折力，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，具有负屈折力，第三透镜L3的物侧面S5于近光轴处为凹面，像侧面S6于近光轴处为凹面。
第四透镜L4，具有正屈折力，第四透镜L4的物侧面S7于近光轴处为凸面，像侧面S8于近光轴处为凸面。
第五透镜L5，具有正屈折力，第五透镜L5的物侧面S9于近光轴处为凸面，像侧面S10于近光轴处为凸面。
第六透镜L6，具有负屈折力，第六透镜L6的物侧面S11于近光轴处为凹面，像侧面S12于近光轴处为凹面。
第七透镜L7，具有正屈折力，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3a示出了本实施例的光学系统100的各项参数，其中，焦距的参考波长为538nm，材料折射率和阿贝数均采用参考波长为587.56nm的可见光获得，Y半径、厚度和有效焦距的单位均为毫米(mm)，其他各参数含义均与第一实施例各参数含义相同。
表3a
Figure BDA0003466977690000161
表3b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3b
Figure BDA0003466977690000162
Figure BDA0003466977690000171
图6示出了第三实施例的光学系统100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100的各透镜后的汇聚焦点偏离；光学系统100在波长为538.0000nm时的像散曲线表示子午场曲和弧矢场曲；光学系统100在波长为538.0000nm时的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100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100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100，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，具有负屈折力，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，具有负屈折力，第三透镜L3的物侧面S5于近光轴处为凹面，像侧面S6于近光轴处为凹面。
第四透镜L4，具有正屈折力，第四透镜L4的物侧面S7于近光轴处为凸面，像侧面S8于近光轴处为凸面。
第五透镜L5，具有正屈折力，第五透镜L5的物侧面S9于近光轴处为凸面，像侧面S10于近光轴处为凸面。
第六透镜L6，具有负屈折力，第六透镜L6的物侧面S11于近光轴处为凹面，像侧面S12于近光轴处为凹面。
第七透镜L7，具有正屈折力，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4a示出了本实施例的光学系统100的各项参数，其中，焦距的参考波长为600nm，材料折射率和阿贝数均采用参考波长为587.56nm的可见光获得，Y半径、厚度和有效焦距的单位均为毫米(mm)，其他各参数含义均与第一实施例各参数含义相同。
表4a
Figure BDA0003466977690000181
表4b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4b
Figure BDA0003466977690000191
图8示出了第四实施例的光学系统100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100的各透镜后的汇聚焦点偏离；光学系统100在波长为600.0000nm时的像散曲线表示子午场曲和弧矢场曲；光学系统100在波长为600.0000nm时的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100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100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100，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，具有负屈折力，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，具有负屈折力，第三透镜L3的物侧面S5于近光轴处为凹面，像侧面S6于近光轴处为凹面。
第四透镜L4，具有正屈折力，第四透镜L4的物侧面S7于近光轴处为凸面，像侧面S8于近光轴处为凸面。
第五透镜L5，具有正屈折力，第五透镜L5的物侧面S9于近光轴处为凸面，像侧面S10于近光轴处为凸面。
第六透镜L6，具有负屈折力，第六透镜L6的物侧面S11于近光轴处为凹面，像侧面S12于近光轴处为凹面。
第七透镜L7，具有正屈折力，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5a示出了本实施例的光学系统100的各项参数，其中，焦距的参考波长为538nm，材料折射率和阿贝数均采用参考波长为587.56nm的可见光获得，Y半径、厚度和有效焦距的单位均为毫米(mm)，其中，其他各参数含义均与第一实施例各参数含义相同。
表5a
Figure BDA0003466977690000201
表5b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5b
Figure BDA0003466977690000211
图10示出了第五实施例的光学系统100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100的各透镜后的汇聚焦点偏离；光学系统100在波长为600.0000nm时的像散曲线表示子午场曲和弧矢场曲；光学系统100在波长为600.0000nm时的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100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100拥有良好的成像品质。
表6示出了第一实施例至第五实施例的光学系统100中TTL/CT4、|f12/f|、SD11/SAGs11、Rs22/ET2、DOS/CT4、TTL/(Imgh*2)、AT2/SAGs22、SD21/SAGs21的值。
表6
Figure BDA0003466977690000212
Figure BDA0003466977690000221
由表6可知，第一实施例至第五实施例的光学系统100均满足下列关系式：5＜TTL/CT4＜8、1＜|f12/f|＜2.5、2.5<SD11/SAGs11<4.5、1<Rs22/ET2<3、2.5＜DOS/CT4＜4.5、2.8＜TTL/(Imgh*2)＜4.5、1.3＜AT2/SAGs22＜2.5、4＜SD21/SAGs21＜9的值。
请参阅图11，本发明还提供了一种摄像模组200，该摄像模组200包括感光芯片201和第一方面任一项实施方式的光学系统100，感光芯片201设置在光学系统100的像侧。其中，感光芯片201的感光面位于光学系统100的成像面，穿过透镜入射到感光面上的物的光线可转换成图像的电信号。感光芯片201可以为互补金属氧化物半导体(ComplementaryMetal Oxide Semiconductor，CMOS)或电荷耦合器件(Charge-coupled Device，CCD)。该摄像模组200可以是集成在电子设备300上的成像模块，也可以是独立镜头。通过在摄像模组200中加入本发明提供的光学系统100，能够通过对光学系统100中各透镜的面型和屈折力进行合理的设计，使得摄像模组200具有大像面和大光圈，能保持良好的光学性能，且具备较好的成像质量特点。
请参阅图12，本发明还提供了一种电子设备300，该电子设备300包括壳体301和第二方面的摄像模组200，摄像模组200设置在壳体301内。该电子设备300可以但不限于智能手机、电脑、智能手表、监控器、行车记录仪、倒车影像等。通过在电子设备300中加入本发明提供的摄像模组200，使得电子设备300具有大像面和大光圈，能保持良好的光学性能，且具备较好的成像质量特点。
请参阅图13，本申请还公开了一种汽车400，该汽车400包括车体401和上述的摄像模组200，该摄像模组200设于车体401上以获取影像信息。可以理解，具有上述摄像模组200的汽车400，也具有上述光学系统100的全部技术效果。即，具有该摄像模组200的汽车400具有大像面和大光圈，能保持良好的光学性能，且具备较好的成像质量特点。
以上所揭露的仅为本发明一些较佳实施例而已，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 (10)

1.一种光学系统，其特征在于，沿着光轴由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，所述第一透镜的像侧面于近光轴处为凹面；
第二透镜，具有负屈折力，所述第二透镜的物侧面于近光轴处为凸面，所述第二透镜的像侧面于近光轴处为凹面；
第三透镜，具有负屈折力，所述第三透镜的物侧面和像侧面于近光轴处均为凹面；
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，具有屈折力，所述第五透镜的物侧面于近光轴处为凸面；
第六透镜，具有屈折力；
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；
所述第四透镜与所述第五透镜之间设置光阑，所述第五透镜的像侧面和所述第六透镜的物侧面胶合，
所述光学系统满足关系式：2.5<SD11/SAGs11<4.5；
其中，SD11为所述第一透镜的物侧面的最大有效口径的一半，SAGs11为所述第一透镜的物侧面最大有效口径处的矢高。
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：1＜|f12/f|＜2.5；
其中，f12为所述第一透镜和所述第二透镜的组合焦距，f为所述光学系统的有效焦距。
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：
5＜TTL/CT4＜8；
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，CT4为所述第四透镜于光轴上的厚度。
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：
1<Rs22/ET2<3；
其中，Rs22为所述第二透镜的像侧面于光轴处的曲率半径，ET2为所述第二透镜的边缘厚度。
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：
2.5＜DOS/CT4＜4.5；
其中，DOS为所述第一透镜的物侧面至所述光阑于光轴上的距离，CT4为所述第四透镜于光轴上的厚度。
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：
2.8＜TTL/(Imgh*2)＜4.5；
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，Imgh为所述光学系统最大视场角对应像高的一半。
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：
1.3＜AT2/SAGs22＜2.5；
其中，AT2为所述第二透镜的像侧面至所述第三透镜的物侧面于光轴上的距离，SAGs22为所述第二透镜的像侧面最大有效口径处的矢高。
8.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：
4＜SD21/SAGs21＜9；
其中，SD21为所述第二透镜的物侧面的最大有效口径的一半，SAGs21为所述第二透镜的物侧面最大有效口径处的矢高。
9.一种摄像模组，其特征在于，包括如权利要求1至8任一项所述的光学系统和感光芯片，所述感光芯片位于所述光学系统的像侧。
10.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括壳体和如权利要求9所述的摄像模组，所述摄像模组设置在所述壳体内。
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