CN114624867B - 光学系统、摄像模组及电子设备 - Google Patents

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，具有屈折力的第三透镜，具有正屈折力的第四透镜，具有屈折力的第五透镜，具有负屈折力的第六透镜，具有正屈折力的第七透镜，具有负屈折力的第八透镜，光学系统满足关系：8.5mm<(FNO*IMGH^2)/TTL<9.5mm。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

如今，随着科技的更新换代，消费者们对移动电子产品的成像质量要求也越来越高。目前，五片式成像镜头做的比较成熟，但分辨率愈来愈不能满足消费者的需求。相较于五片，八片式成像镜头组具有明显优势，能够获得更高的解析力，用于高端移动电子产品，可改善拍摄的画质感、提高分辨率以及清晰度。另一方面，光电耦合器CCD及CMOS等感光元件伴随着科技进步在性能上的改进，为拍摄高质量的像质提供了可能，给人们带来了更高画质感的拍摄体验。因此，光学系统设计的性能提升成为目前摄像头提升拍摄质量的关键因素。

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，能够有效解决在实现小型化设计的同时兼顾良好的成像品质的问题。

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。

根据本申请第一方面的实施例所述的光学系统，具有屈折力的透镜为八片，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，像侧面于近光轴处为凹面；具有屈折力的第三透镜，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凸面，像侧面于近光轴处为凹面；具有屈折力的第五透镜，所述第五透镜的物侧面于近光轴处为凸面；具有负屈折力的第六透镜，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；具有正屈折力的第七透镜，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凸面；具有负屈折力的第八透镜，所述第八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。

所述光学系统中，通过第一透镜的正屈折力和物侧面于近光轴处的凸面面型和像侧面于近光轴处的凹面面型设计，有利于增强第一透镜的正屈折力，可以使得大角度光线较好的汇聚，从而有利于压缩光学系统的总长；通过具有负屈折力的第二透镜，能够较好地校正第一透镜带来的轴上色差和球面像差，另外，第二透镜搭配于近光轴处的凸凹面型设计，可进一步地增大光学系统的孔径，提升光学系统的进光量，以获取更好的成像效果。通过具有屈折力第三透镜，可以有效校正光线经过物方透镜(即第一透镜和第二透镜)所产生的像差，降低后方透镜组（即第四透镜至第八透镜)的校正压力，配合第三透镜物侧面于近光轴处的凸面设计，可以进一步增大进光量。第四透镜具有正屈折力，而第五透镜的屈折力可正可负，配合第六透镜至第八透镜的屈折力分配，大致为正负屈折力交替的配置，可有效改善透镜彼此之间产生的像差；此外，第四透镜、第六透镜、第八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，均采用弯月形面型，有利于扩大光学系统的视场角，获得更大的视野效果，对光学系统的球差以及像散实现良好的补偿作用，第五透镜和第七透镜的物侧面于近光轴处为凸面，可以更进一步的提升光学系统的进光量，第七透镜的像侧面于近光轴处为凸面，可以进一步地使中心视场和边缘视场光线汇聚，为光学系统各视场光线提供汇聚能力，有利于收缩光线，从而有利于压缩光学系统总长，第八透镜的像侧面于近光轴处为凹面，有利于确保光学系统具有足够的调焦范围，可以降低光学系统的敏感度，使光学系统利于工程制造。

在其中一个实施例中，所述光学系统满足关系：8.5mm<（FNO*IMGH^2）/TTL<9.5mm；FNO为所述光学系统的光圈数，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。满足上述关系式，可以使得所述光学系统的光圈数、光学总长和像高得到合理配置，能够在满足所述光学系统的轻薄、小型化设计的同时，使所述光学系统具有较大像面和较大光圈，以使所述光学系统能够更好地匹配更高像素的感光芯片，可以有效地改善所述光学系统的成像质量，同时还可以提供足够的通光量，改善暗光拍摄条件，让拍摄出来的画面更加生动形象，满足高画质高清晰度的拍摄需求。而当超过上述关系式的上限，即（FNO*IMGH^2）/TTL≥9.5mm时，在满足大像面的基础上，可以增大光学系统的光圈，为所述光学系统提供足够的通光量，但所述光学系统的结构过于紧凑，使得像差修正难度加大，从而容易导致所述光学系统的成像性能降低，且各透镜的设计与排布空间不足，影响组装良率。当低于上述关系式的下限，即（FNO*IMGH^2）/TTL≤8.5mm时，所述光学系统的像面尺寸较小，同时光圈较小，导致所述光学系统的通光量不足，从而影响所述光学系统捕捉图像的精准，不利于所述光学系统的高分辨率成像，也会增加所述光学系统的光学总长，难以符合小型化的设计要求。

在其中一个实施例中，5mm<f/tan(HFOV)<6.6mm；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。满足上述关系式，能够对所述光学系统的有效焦距以及最大视场角进行合理配置，可以确保在缩短所述光学系统的光学总长的情况下，亦能够有利于修正所述光学系统的像差，有助于获得兼具小型化且成像品质良好的光学系统；同时还可以使所述光学系统具备大像面、大视角特性，从而能够获取更多的场景内容，丰富所述光学系统的成像信息。而当低于上述关系式的下限，即f/tan(HFOV)≤5mm时，所述光学系统的视场角过大，造成轴外视场畸变过大，导致图像外围出现扭曲现象，降低所述光学系统的成像性能；而当超过上述关系式的上限，即f/tan(HFOV)≥6.6mm时，所述光学系统的焦距过长而难以压缩所述光学系统的光学总长，导致所述光学系统的体积增大，不利于所述光学系统满足小型化设计要求。

2<CT5/SAG51<7.5；CT5为所述第五透镜在光轴上的厚度，SAG51为所述第五透镜的物侧面与光轴的交点至所述第五透镜的物侧面的最大有效口径处于光轴方向上的距离。满足上述关系式，通过将CT5/SAG51控制在合理的范围内，可以避免所述第五透镜过于弯曲，降低加工制造难度，同时所述第五透镜具有合理的面型变化，将使光学系统具备较好的平衡色差和畸变的能力。

2<CT7/ET7<3.3；CT7为所述第七透镜于光轴上的厚度，ET7为所述第七透镜的物侧面最大有效通光口径处至像侧面最大有效通光口径处于光轴方向上的距离，即所述第七透镜的边缘厚度。满足上述关系式，通过控制所述第七透镜的厚薄比在一定的范围，所述第七透镜不会局部过薄或局部过厚，利于镜片的加工成型，从而利于降低组装的难度，且所述第七透镜的面型曲率变化合理，可以有效的矫正光学系统的场曲。

1.5<L7F/L6R<2.1；L7F为所述第七透镜的物侧面于光轴处的曲率半径，L6R为所述第六透镜的像侧面于光轴处的曲率半径。所述第六透镜和所述第七透镜作为临近成像面的透镜，二者的面型变化对光路偏折较为敏感，满足上述关系式，通过合理控制所述第六透镜和所述第七透镜的曲率半径的比值，降低所述第六透镜和所述第七透镜的面型敏感性，可以有效的平衡光学系统的像差，降低光学系统的设计与公差敏感度，提高光学系统的性能。当低于上述条件式比值的下限时，光学系统的设计与公差敏感度会增大，不利于工程制造，当高于上述条件式比值的上限时，难以矫正光学系统的场曲像差，从而使光学系统的性能不佳。

0.1<f8/(f6+f7)<0.4；f6为所述第六透镜的有效焦距，f7为所述第七透镜的有效焦距，f8为所述第八透镜的有效焦距。满足上述关系式，通过控制所述第八透镜与所述第六透镜、第七透镜之和的比值在一定的范围，所述第六透镜至所述第八透镜的屈折力贡献量较为合理，三者作为最靠近成像面的透镜，屈折力贡献将影响物方透镜组（即第一透镜至第五透镜）的屈折力分配，并影响传递至成像面的光线入射角大小，进而影响成像品质，而满足关系式能够合理分配所述第六透镜、所述第七透镜以及所述第八透镜的球差贡献，从而使得光学系统轴上区域具有良好的成像质量。

1.2<f1/f<2.2；f1为所述第一透镜的有效焦距，f为所述光学系统的有效焦距。满足上述关系式，通过控制所述第一透镜的有效焦距和所述光学系统的有效焦距比值在一定的范围，从而对于所述光学系统有效焦距进行有效控制，使所述第一透镜的有效焦距在整个系统中分配合理，即所述第一透镜的屈折力不会过强或不足，从而能够对大角度光线合理偏折，避免产生难以校正的像差，并可以有效校正球差，使得光学系统具有良好的成像质量。

1.3<TTL/f<1.5；TTL为所述第一透镜物侧面至所述光学系统成像面于光轴上的距离，f为所述光学系统有效焦距。满足上述关系式，可利于所述光学系统的长度的压缩，同时防止光学系统的视场角过大，使所述光学系统能够在小型化设计以及减少大视场所带来的像差之间取得平衡。当低于上述关系的下限时，所述光学系统的光学长度过短，会造成光学系统设计与组装敏感度加大的问题，导致像差修正困难；或者所述光学系统的有效焦距过大，屈光力不足，会导致光学系统的视场角过小，难以满足大视场特性。当高于上述关系的上限时，所述光学系统的光学长度过长，不利于小型化设计，且所述光学系统的有效焦距过小，屈光力过强，使得边缘视场的光线难以成像在感光芯片的有效成像区域上，从而造成成像信息不全。

1.8<D6/CT7<3.6；D6为所述第六透镜和所述第七透镜在光轴上的空气间隙，CT7为所述第七透镜在光轴上的厚度。满足上述关系式，通过保证第六透镜和第七透镜的空气间隙和所述第七透镜的厚度比在一定的范围，透镜具有合理的面型变化与足够的排布空间，可以有效的平衡光学系统产生的像差，且利于工程制作中的场曲调整，提高光学系统的成像质量。当低于条件式的比值时，所述第六透镜和所述第七透镜的间隔不足，透镜面型没有足够的变化空间，光学系统的像差难以平衡，当高于条件式的比值时，所述第六透镜和所述第七透镜的间隔过大，透镜间的排布空间具有冗余，不满足小型化设计，此外，所述第七透镜的厚度过薄，组装时易发生破裂，并导致面型变化剧烈，从而导致光线偏折过大，使得光学系统的主光线角度难以与芯片的主光线角度匹配。

根据本申请第二方面实施例的摄像模组，包括感光芯片及以上任意一项所述的光学系统，所述感光芯片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的结构示意图；

图2包括第一实施例中光学系统的纵向球差图、像散图和畸变图；

图3为本申请第二实施例提供的光学系统的结构示意图；

图4包括第二实施例中光学系统的纵向球差图、像散图和畸变图；

图5为本申请第三实施例提供的光学系统的结构示意图；

图6包括第三实施例中光学系统的纵向球差图、像散图和畸变图；

图7为本申请第四实施例提供的光学系统的结构示意图；

图8包括第四实施例中光学系统的纵向球差图、像散图和畸变图；

图9为本申请第五实施例提供的光学系统的结构示意图；

图10包括第五实施例中光学系统的纵向球差图、像散图和畸变图；

图11为本申请一实施例提供的摄像模组的示意图；

图12为本申请一实施例提供的摄像设备的结构示意图。

附图标记：

光学系统10，摄像模组20，电子设备30，

光轴101，感光芯片210，固定件310，光阑STO，

第一透镜L1：物侧面S1，像侧面S2，

第二透镜L2：物侧面S3，像侧面S4，

第三透镜L3：物侧面S5，像侧面S6，

第四透镜L4：物侧面S7，像侧面S8，

第五透镜L5：物侧面S9，像侧面S10，

第六透镜L6：物侧面S11，像侧面S12，

第七透镜L7：物侧面S13，像侧面S14，

第八透镜L8：物侧面S15，像侧面S16，

滤光片110：物侧面S17，像侧面S18，

成像面S19。

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，本申请的实施例提供一种具有八片透镜设计的光学系统10，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、具有屈折力的第三透镜L3、具有正屈折力的第四透镜L4、具有屈折力的第五透镜L5、具有负屈折力的第六透镜L6、具有正屈折力的第七透镜L7及具有负屈折力的第八透镜L8。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，第八透镜L8具有物侧面S15和像侧面S16。同时，光学系统10还存在成像面S19，成像面S19位于第八透镜L8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S19成像。

一般地，光学系统10的成像面S19与感光芯片的感光面重合。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感光芯片，光学系统10的成像面S19与感光芯片的矩形感光面重合。此时，光学系统10成像面S19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，ImgH可以理解为光学系统10成像面S19上有效像素区域对角线方向的长度的一半。在本申请的实施例中，第一透镜L1的物侧面S1于近光轴101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；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；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处为凹面；第七透镜L7的物侧面S13于近光轴101处为凸面，像侧面S14于近光轴101处为凸面；第八透镜L8的物侧面S15于近光轴101处为凸面，像侧面S16于近光轴101处为凹面。当描述透镜表面于近光轴101处具有某种面型时，即该透镜表面于近光轴101附近具有该种面型。

上述光学系统10中，通过第一透镜L1的正屈折力和物侧面S1于近光轴101处的凸面面型和像侧面S2于近光轴101处的凹面面型设计，有利于增强第一透镜L1的正屈折力，可以使得大角度光线较好的汇聚，从而有利于压缩光学系统10的总长；通过具有负屈折力的第二透镜L2，能够较好地校正第一透镜L1带来的轴上色差和球面像差，另外，第二透镜L2搭配于近光轴101处的凸凹面型设计，可进一步地增大光学系统10的孔径，提升光学系统10的进光量，以获取更好的成像效果。通过具有屈折力第三透镜L3，可以有效校正光线经过物方透镜(即第一透镜L1和第二透镜L2)所产生的像差，降低后方透镜组（即第四透镜L4至第八透镜L8)的校正压力，配合第三透镜L3物侧面S5于近光轴101处的凸面设计，可以进一步增大进光量。第四透镜L4具有正屈折力，而第五透镜L5的屈折力可正可负，配合第六透镜L6至第八透镜L8的屈折力分配，大致为正负屈折力交替的配置，可有效改善透镜彼此之间产生的像差；此外，第四透镜L4、第六透镜L6、第八透镜L8的物侧面于近光轴101处为凸面、像侧面于近光轴101处为凹面，均采用弯月形面型，有利于扩大光学系统10的视场角，获得更大的视野效果，对光学系统10的球差以及像散实现良好的补偿作用，第五透镜L5和第七透镜L7的物侧面于近光轴101处为凸面，可以更进一步的提升光学系统10的进光量，第七透镜L7的像侧面S14于近光轴101处为凸面，可以进一步地使中心视场和边缘视场光线汇聚，为光学系统10各视场光线提供汇聚能力，有利于收缩光线，从而有利于压缩光学系统10总长，第八透镜L8的像侧面S16于近光轴101处为凹面，有利于确保光学系统10具有足够的调焦范围，可以降低光学系统10的敏感度，使光学系统10利于工程制造。

在本申请的实施例中，光学系统10还满足关系式条件：8.5mm<(FNO*IMGH^2)/TTL<9.5mm；FNO为光学系统10的光圈数，TTL为第一透镜L1的物侧面S1至光学系统10的成像面S19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。满足上述关系式，可以使得光学系统10的光圈数、光学总长和像高得到合理配置，能够在满足光学系统10的轻薄、小型化设计的同时，使光学系统10具有较大像面和较大光圈，以使光学系统10能够更好地匹配更高像素的感光芯片，可以有效地改善光学系统10的成像质量，同时还可以提供足够的通光量，改善暗光拍摄条件，让拍摄出来的画面更加生动形象，满足高画质高清晰度的拍摄需求。而当超过上述关系式的上限时，即（FNO*IMGH^2）/TTL≥9.5mm时，在满足大像面的基础上，可以增大光学系统10的光圈，为光学系统10提供足够的通光量，但光学系统10的结构过于紧凑，使得像差修正难度加大，从而容易导致光学系统10的成像性能降低，且各透镜的设计与排布空间不足，影响组装良率。当低于上述关系式的下限时，即（FNO*IMGH^2）/TTL≤8.5mm时，光学系统10的像面尺寸较小，同时光圈较小，导致光学系统10的通光量不足，从而影响光学系统10捕捉图像的精准，不利于光学系统10的高分辨率成像，也会增加光学系统10的光学总长，难以符合小型化的设计要求。

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：

5mm<f/tan(HFOV)<6.6mm；f为光学系统10的有效焦距，HFOV为光学系统10的最大视场角的一半。满足上述关系式，能够对光学系统10的有效焦距以及最大视场角进行合理配置，可以确保在缩短光学系统10的光学总长的情况下，亦能够有利于修正光学系统10的像差，有助于获得兼具小型化且成像品质良好的光学系统10；同时还可以使光学系统10具备大像面、大视角特性，从而能够获取更多的场景内容，丰富光学系统10的成像信息。而当低于上述关系式的下限，即f/tan(HFOV)≤5mm时，光学系统10的视场角过大，造成轴外视场畸变过大，导致图像外围出现扭曲现象，降低光学系统10的成像性能；而当超过上述关系式的上限，即f/tan(HFOV)≥6.6mm时，光学系统10的焦距过长而难以压缩光学系统10的光学总长，导致光学系统10的体积增大，不利于光学系统10满足小型化设计要求。

2<CT5/SAG51<7.5；CT5为第五透镜L5在光轴101上的厚度，SAG51为第五透镜L5的物侧面S9和光轴101的交点至第五透镜L5的物侧面S9的最大有效口径处于光轴方向上的距离。满足上述关系式，通过将CT5/SAG51控制在合理的范围内，可以避免第五透镜L5过于弯曲，降低加工制造难度，同时第五透镜L5具有合理的面型变化，将使光学系统10具备较好的平衡色差和畸变的能力。

2<CT7/ET7<3.3；CT7为第七透镜L7于光轴101上的厚度，ET7为第七透镜L7的物侧面S13最大有效通光口径处至像侧面S14最大有效通光口径处于光轴方向上的距离，即第七透镜L7的边缘厚度。满足上述关系式，通过控制第七透镜L7的厚薄比在一定的范围，第七透镜L7不会局部过薄或局部过厚，利于镜片的加工成型，从而利于降低组装的难度，且第七透镜L7的面型曲率变化合理，可以有效的矫正系统的场曲。

1.5<L7F/L6R<2.1；L7F为第七透镜L7的物侧面S13于光轴101处的曲率半径，L6R为第六透镜L6的像侧面S12于光轴101处的曲率半径。第六透镜L6和第七透镜L7作为临近成像面S19的透镜，二者的面型变化对光路偏折较为敏感，满足上述关系式，通过合理控制第六透镜L6和第七透镜L7的曲率半径的比值，降低第六透镜L6和第七透镜L7的面型敏感性，可以有效的平衡光学系统10的像差，降低光学系统10的设计与公差敏感度，提高光学系统10的性能。当低于上述条件式比值的下限时，光学系统10的设计与公差敏感度会增大，不利于工程制造，当高于上述条件式比值的上限时，难以矫正光学系统10的场曲像差，从而使光学系统10的性能不佳。

0.1<f8/(f6+f7)<0.4；f6为第六透镜L6的有效焦距，f7为第七透镜L7的有效焦距，f8为第八透镜L8的有效焦距。满足上述关系式，通过控制第八透镜L8与第六透镜L6、第七透镜L7之和的比值在一定的范围，第六透镜L6至第八透镜L8的屈折力贡献量较为合理，三者作为最靠近成像面S19的透镜，屈折力贡献将影响物方透镜组（即第一透镜L1至第五透镜L5）的屈折力分配，并影响传递至成像面S19的光线入射角大小，进而影响成像品质，而满足关系式能够合理分配第六透镜L6、第七透镜L7以及第八透镜L8的球差贡献，从而使得光学系统10轴上区域具有良好的成像质量。

1.2<f1/f<2.2；f1为第一透镜L1的有效焦距，f为光学系统10的有效焦距。满足上述关系式，通过控制第一透镜L1的有效焦距和光学系统10的有效焦距比值在一定的范围，从而对于光学系统10有效焦距进行有效控制，使第一透镜L1的有效焦距在整个系统中分配合理，即第一透镜L1的屈折力不会过强或不足，从而能够对大角度光线合理偏折，避免产生难以校正的像差，并可以有效校正球差，使得光学系统10具有良好的成像质量。

1.3<TTL/f<1.5；TTL为第一透镜L1物侧面S1至光学系统10成像面S19于光轴101上的距离，f为光学系统10有效焦距。满足上述关系式，可利于光学系统10的长度的压缩，同时防止光学系统10的视场角过大，使光学系统10能够在小型化设计以及减少大视场所带来的像差之间取得平衡。当低于上述关系的下限时，光学系统10的光学长度过短，会造成光学系统10设计与组装敏感度加大的问题，导致像差修正困难；或者光学系统10的有效焦距过大，屈光力不足，会导致光学系统10的视场角过小，难以满足大视场特性。当高于上述关系的上限时，光学系统10的光学长度过长，不利于小型化设计，且光学系统10的有效焦距过小，屈光力过强，使得边缘视场的光线难以成像在感光芯片的有效成像区域上，从而造成成像信息不全。

1.8<D6/CT7<3.6；D6为第六透镜L6和第七透镜L7在光轴101上的空气间隙，CT7为第七透镜L7在光轴101上的厚度。满足上述关系式，通过保证第六透镜L6和第七透镜L7的空气间隙和第七透镜L7的厚度比在一定的范围，透镜具有合理的面型变化与足够的排布空间，可以有效的平衡光学系统10产生的像差，且利于工程制作中的场曲调整，提高光学系统10的成像质量。当低于条件式的比值时，第六透镜L6和第七透镜L7的间隔不足，透镜面型没有足够的变化空间，光学系统10的像差难以平衡，当高于条件式的比值时，第六透镜L6和第七透镜L7的间隔过大，透镜间的排布空间具有冗余，不满足小型化设计，此外，第七透镜L7的厚度过薄，组装时易发生破裂，并导致面型变化剧烈，从而导致光线偏折过大，使得光学系统10的主光线角度难以与芯片的主光线角度匹配。

以上各关系式条件中的有效焦距的数值参考波长为546nm，有效焦距至少是指相应透镜于近光轴101处的数值，透镜的屈折力至少是指于光轴101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：

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为非球面于近光轴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101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，第八透镜L8的物侧面S15和像侧面S16中均设置有至少一个反曲点，此时配合上述第八透镜L8的物侧面S15及像侧面S16于近光轴101处的面型设计，从而能够对大视角系统中的边缘视场的像散、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可以为孔径光阑，也可以为视场光阑，孔径光阑用于控制光学系统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。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。孔径光阑也可以由固定透镜的夹持件形成。

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、具有正屈折力的第四透镜L4、具有正屈折力的第五透镜L5、具有负屈折力的第六透镜L6、具有正屈折力的第七透镜L7及具有负屈折力的第八透镜L8。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处为凹面。

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处为凹面。

第七透镜L7的物侧面S13于近光轴101处为凸面，像侧面S14于近光轴101处为凸面。

第八透镜L8的物侧面S15于近光轴101处为凸面，像侧面S16于近光轴101处为凹面。

在第一实施例中，第一透镜L1至第八透镜L8中的各透镜表面均为非球面，且第八透镜L8的物侧面S15和像侧面S16均存在反曲点，第一透镜L1至第八透镜L8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八透镜L8的像侧面S15与光学系统10的成像面S19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近光轴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546nm，焦距（有效焦距）的参考波长为546nm，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。

表1

由表1可知，第一实施例中的光学系统10的有效焦距f为6.009mm，光圈数FNO为1.62，光学总长TTL为8.2mm，以下各实施例中的光学总长TTL数值为面序号S1至S19所对应的厚度值之和，光学系统10的最大视场角FOV为93.766°，可知该实施例光学系统10拥有较大的视场角。

以下表2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2

图2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546nm。纵向球差图(Longitudinal Spherical Aberration)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S19到光线与近光轴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±0.05mm以内，对于小型化光学系统10而言，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10的像散图（Astigmatic Field Curves），其中S曲线代表546nm下的弧矢场曲，T曲线代表546nm下的子午场曲。由图中可知，光学系统10的场曲较小，最大场曲被控制在±2mm以内，对于大光圈系统而言，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，具有小型化特性的光学系统10的畸变程度也得到了良好的控制。

第二实施例

参考图3，在第二实施例中，光学系统10沿近光轴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、具有正屈折力的第五透镜L5、具有负屈折力的第六透镜L6、具有正屈折力的第七透镜L7及具有负屈折力的第八透镜L8。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处为凹面。

第七透镜L7的物侧面S13于近光轴101处为凸面，像侧面S14于近光轴101处为凸面。

第八透镜L8的物侧面S15于近光轴101处为凸面，像侧面S16于近光轴101处为凹面。

该实施例中光学系统10的各透镜参数由表3和表4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3

表4

由图4中的各像差图可知，纵向球差、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5，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、具有负屈折力的第三透镜L3、具有正屈折力的第四透镜L4、具有正屈折力的第五透镜L5、具有负屈折力的第六透镜L6、具有正屈折力的第七透镜L7及具有负屈折力的第八透镜L8。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处为凹面。

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处为凹面。

第七透镜L7的物侧面S13于近光轴101处为凸面，像侧面S14于近光轴101处为凸面。

第八透镜L8的物侧面S15于近光轴101处为凸面，像侧面S16于近光轴101处为凹面。

该实施例中光学系统10的各透镜参数由表5和表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5

表6

由图6中的各像差图可知，光学系统10的纵向球差、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7，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、具有负屈折力的第六透镜L6、具有正屈折力的第七透镜L7及具有负屈折力的第八透镜L8。在第四实施例中，

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处为凹面。

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处为凹面。

第七透镜L7的物侧面S13于近光轴101处为凸面，像侧面S14于近光轴101处为凸面。

第八透镜L8的物侧面S15于近光轴101处为凸面，像侧面S16于近光轴101处为凹面。

该实施例中光学系统10的各透镜参数由表7和表8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

表8

由图8中的各像差图可知，光学系统10的纵向球差、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9，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、具有正屈折力的第五透镜L5、具有负屈折力的第六透镜L6、具有正屈折力的第七透镜L7及具有负屈折力的第八透镜L8。在第五实施例中，

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处为凸面。

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处为凹面。

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处为凹面。

第七透镜L7的物侧面S13于近光轴101处为凸面，像侧面S14于近光轴101处为凸面。

第八透镜L8的物侧面S15于近光轴101处为凸面，像侧面S16于近光轴101处为凹面。

该实施例中光学系统10的各透镜参数由表9和表10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9

表10

由图10中的各像差图可知，光学系统10的纵向球差、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11，表11为本申请第一实施例至第五实施例中各关系式的比值汇总。

表11

相较于一般的光学系统，上述各实施例中的光学系统10能够在压缩总长以实现小型化设计的同时保持良好的成像质量。

参考图11，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及感光芯片210，感光芯片210设置于光学系统10的像侧，两者可通过支架固定。感光芯片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S19与感光芯片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12，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。

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，其特征在于，具有屈折力的透镜为八片，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，像侧面于近光轴处为凹面；

具有屈折力的第三透镜，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凸面，像侧面于近光轴处为凹面；

具有屈折力的第五透镜，所述第五透镜的物侧面于近光轴处为凸面；

具有负屈折力的第六透镜，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；

具有正屈折力的第七透镜，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凸面；

具有负屈折力的第八透镜，所述第八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；

所述光学系统满足关系：

8.5mm<（FNO*IMGH^2）/TTL<9.5mm；5mm<f/tan(HFOV)<6.6mm；

FNO为所述光学系统的光圈数，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，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。

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：

2<CT5/SAG51<7.5；

CT5为所述第五透镜在光轴上的厚度，SAG51为所述第五透镜的物侧面与光轴的交点至所述第五透镜的物侧面的最大有效口径处于光轴方向上的距离。

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<CT7/ET7<3.3；

CT7为所述第七透镜于光轴上的厚度，ET7为所述第七透镜的物侧面最大有效通光口径处至像侧面最大有效通光口径处于光轴方向上的距离。

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：

1.5<L7F/L6R<2.1；

L7F为所述第七透镜的物侧面于光轴处的曲率半径，L6R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，所述光学系统满足关系：

0.1<f8/(f6+f7)<0.4；

f6为所述第六透镜的有效焦距，f7为所述第七透镜的有效焦距，f8为所述第八透镜的有效焦距。

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：

1.2<f1/f<2.2；和/或，

1.3<TTL/f<1.5；

f1为所述第一透镜的有效焦距，f为所述光学系统的有效焦距。

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：

1.8<D6/CT7<3.6；

D6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，CT7为所述第七透镜在光轴上的厚度。

8.一种摄像模组，其特征在于，包括感光芯片及权利要求1至7任意一项所述的光学系统，所述感光芯片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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