CN114815197A - 光学系统、镜头模组和电子设备 - Google Patents

Abstract

一种光学系统、镜头模组和电子设备，光学系统具有屈折力的透镜数为七片，光学系统包括固定透镜组和移动透镜组，固定透镜组至少包括第一透镜、第二透镜和第三透镜，移动透镜组至少包括第六透镜和第七透镜，固定透镜组相对于光学系统的成像面固定，移动透镜组在固定透镜组和成像面之间沿光轴方向移动，使光学系统在不同的物距状态下成像；光学系统满足关系式：1<fc/fd<1.2；其中，fc为移动透镜组位于远焦端时光学系统的焦距，fd为移动透镜组位于近焦端时光学系统的焦距。该光学系统能够满足具备连续的内对焦功能和小型化的特点。

Description

光学系统、镜头模组和电子设备

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、镜头模组和电子设备。

背景技术

随着技术的发展，尤其是光学系统的快速发展，光学系统被广泛应用在手机和平板电脑等智能设备里，人们对镜头的小型化设计要求也越来越高。传统的对焦方式一般是通过对焦马达移动整个镜头使其成像面与感光芯片的感光面重合来实现，因此镜头与感光芯片之间需要预留较大的空间（机械后焦），如此不利于镜头模组的小型化设计。此外，移动整个镜头对对焦马达的力量要求较高，导致对焦马达尺寸较大，不利于镜头模组的小型化设计，且会导致对焦速度大幅下降。因此亟需设计一种光学系统来解决上述问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种光学系统、镜头模组和电子设备，该光学系统能够满足具备连续的内对焦功能和小型化的特点。

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，本发明提供了一种光学系统，具有屈折力的透镜数为七片，从物侧到像侧沿光轴方向依次为第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜和第七透镜，并至少包含一个非球面透镜；其中，所述光学系统从物侧到像侧沿光轴方向依次分为固定透镜组和移动透镜组，所述固定透镜组至少包括第一透镜、第二透镜和第三透镜，所述移动透镜组至少包括第六透镜和第七透镜，所述固定透镜组相对于所述光学系统的成像面固定，所述移动透镜组在所述固定透镜组和所述成像面之间沿所述光轴方向移动，使所述光学系统在不同的物距状态下成像；在移动过程中，当所述第七透镜与所述成像面在光轴上的距离最大时，所述移动透镜组位于远焦端；当所述第七透镜与所述成像面在光轴上的距离最小时，所述移动透镜组处于近焦端；所述光学系统满足关系式：1<fc/fd<1.2，其中，fc为所述移动透镜组位于所述远焦端时所述光学系统的焦距，fd为所述移动透镜组位于所述近焦端时所述光学系统的焦距。

本申请通过利用移动透镜组在固定透镜组和成像面之间移动，使得该光学系统可以具有连续的内对焦功能，而且在移动透镜组移动的过程中光学系统的总长不发生改变，即该光学系统具有固定的光学总长，可以进一步满足光学系统小型化的设计需求；同时，仅利用移动透镜组移动的方式，还能够进一步减小光学系统对马达的负担，实现在使用更低功率的马达的情况下就能够达到对光学系统的快速内对焦的效果；使用七片具有屈折力的镜片，可以将光线折射的压力均匀的分散至每一片透镜上，以减小单个镜片屈折光线的任务量，避免镜片过于弯曲而增加公差敏感度。当移动透镜组的透镜数量少于上述中的两片时，移动透镜组的透镜数量过少，其折光能力较差，不易矫正第一透镜至第六透镜产生的像差，导致成像质量较差；当固定透镜组的透镜数量少于上述中的三片时，移动透镜组的透镜数量过多，导致移动透镜组的总质量过重，对马达的要求较高，需定制更高规格的马达，并且移动透镜组也更难被马达驱动，从而对焦速度减慢。

满足上述关系式时，合理配置远焦端和近焦端的焦距，有利于扩大对焦范围，保障对焦过程更加合理。当超过关系式上限时，远焦端处的焦距和近焦端处的焦距比率过高，不利于校正远焦端处光学系统产生的球面像差，并且，移动透镜组从远焦端向近焦端移动的距离过大，光学系统的总长过长，导致无法实现所述光学系统的小型化；当低于关系式下限时，远焦端处的焦距和近焦端处的焦距比率过低，无法实现明显的对焦效果。

第二方面，本发明还提供了一种镜头模组，该镜头模组包括第一方面任一项实施方式所述的光学系统和感光芯片，所述感光芯片设置在所述光学系统的像侧。通过在镜头模组中加入本发明提供的光学系统，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和固定的光学总长，能够使镜头模组具备连续的内对焦功能和小型化的特点。

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镜头模组，所述镜头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镜头模组，使得电子设备可以拥有连续的内对焦功能，也能得到更快捷的对焦相应速度；小型化的镜头模组设计还可以节约更多的空间用于安装其他器件。

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为第一实施例的移动透镜组位于远焦端时光学系统的结构示意图；

图2为第一实施例的移动透镜组位于远焦端时光学系统的像差图；

图3为第一实施例的移动透镜组位于近焦端时光学系统的结构示意图；

图4为第一实施例的移动透镜组位于近焦端时光学系统的像差图；

图5为第二实施例的移动透镜组位于远焦端时光学系统的结构示意图；

图6为第二实施例的移动透镜组位于远焦端时光学系统的像差图；

图7为第二实施例的移动透镜组位于近焦端时光学系统的结构示意图；

图8为第二实施例的移动透镜组位于近焦端时光学系统的像差图；

图9为第三实施例的移动透镜组位于远焦端时光学系统的结构示意图；

图10为第三实施例的移动透镜组位于远焦端时光学系统的像差图；

图11为第三实施例的移动透镜组位于近焦端时光学系统的结构示意图；

图12为第三实施例的移动透镜组位于近焦端时光学系统的像差图；

图13为第四实施例的移动透镜组位于远焦端时光学系统的结构示意图；

图14为第四实施例的移动透镜组位于远焦端时光学系统的像差图；

图15为第四实施例的移动透镜组位于近焦端时光学系统的结构示意图；

图16为第四实施例的移动透镜组位于近焦端时光学系统的像差图；

图17为第五实施例的移动透镜组位于远焦端时光学系统的结构示意图；

图18为第五实施例的移动透镜组位于远焦端时光学系统的像差图；

图19为第五实施例的移动透镜组位于近焦端时光学系统的结构示意图；

图20为第五实施例的移动透镜组位于近焦端时光学系统的像差图；

图21为第六实施例的移动透镜组位于远焦端时光学系统的结构示意图；

图22为第六实施例的移动透镜组位于远焦端时光学系统的像差图；

图23为第六实施例的移动透镜组位于近焦端时光学系统的结构示意图；

图24为第六实施例的移动透镜组位于近焦端时光学系统的像差图；

图25为本发明一实施例提供的镜头模组的示意图；

图26为本发明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，具有屈折力的透镜数为七片，从物侧到像侧沿光轴方向依次为第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜和第七透镜，并至少包含一个非球面透镜；其中，光学系统从物侧到像侧沿光轴方向依次分为固定透镜组和移动透镜组，固定透镜组至少包括第一透镜、第二透镜和第三透镜，移动透镜组至少包括第六透镜和第七透镜，固定透镜组相对于光学系统的成像面固定，移动透镜组在固定透镜组和成像面之间沿光轴方向移动，使光学系统在不同的物距状态下成像；在移动过程中，当第七透镜与成像面在光轴上的距离最大时，移动透镜组位于远焦端；当第七透镜与成像面在光轴上的距离最小时，移动透镜组处于近焦端；光学系统满足关系式：1<fc/fd<1.2，其中，fc为移动透镜组位于远焦端时光学系统的焦距，fd为移动透镜组位于近焦端时光学系统的焦距。具体地，fc/fd的值可以为：1.028、1.053、1.057、1.055、1.061、1.077、1.100、1.121、1.154、1.182。

本申请通过利用移动透镜组在固定透镜组和成像面之间移动，使得该光学系统可以具有连续的内对焦功能，而且在移动透镜组移动的过程中光学系统的总长不发生改变，即该光学系统具有固定的光学总长，可以进一步满足光学系统小型化的设计需求；同时，仅利用移动透镜组移动的方式，还能够进一步减小光学系统对马达的负担，实现在使用更低功率的马达的情况下就能够达到对光学系统的快速内对焦的效果；使用七片具有屈折力的镜片，可以将光线折射的压力均匀的分散至每一片透镜上，以减小单个镜片屈折光线的任务量，避免镜片过于弯曲而增加公差敏感度。当移动透镜组的透镜数量少于上述中的两片时，移动透镜组的透镜数量过少，其折光能力较差，不易矫正第一透镜至第六透镜产生的像差，导致成像质量较差；当固定透镜组的透镜数量少于上述中的三片时，移动透镜组的透镜数量过多，导致移动透镜组的总质量过重，对马达的要求较高，需定制更高规格的马达，并且移动透镜组也更难被马达驱动，从而对焦速度减慢。

满足上述关系式时，合理配置远焦端和近焦端的焦距，有利于扩大对焦范围，保障对焦过程更加合理。当超过关系式上限时，远焦端处的焦距和近焦端处的焦距比率过高，不利于校正远焦端处光学系统产生的球面像差，并且，移动透镜组从远焦端向近焦端移动的距离过大，光学系统的总长过长，导致无法实现光学系统的小型化；当低于关系式下限时，远焦端处的焦距和近焦端处的焦距比率过低，无法实现明显的对焦效果。

一种实施方式中，第一透镜具有正屈折力，物侧面于近光轴处为凸面，像侧面于近光轴处为凸面；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；第三透镜具有负屈折力；第四透镜具有屈折力，物侧面于近光轴处为凹面，像侧面于近光轴处为凸面；第五透镜具有负屈折力，物侧面于近光轴处为凹面；第六透镜具有屈折力，像侧面于近光轴处为凸面；第七透镜具有屈折力，物侧面于近光轴处为凹面；至少一个透镜利用塑料材料制成。

通过设置具有正屈折力的第一透镜，有利于压缩大角度入射的光线，提升光学系统的紧凑性；且其物侧面于光轴处为凸面，像侧面于光轴处为凸面，有助于增强第一透镜的正屈折力。第二透镜具有负屈折力，有利于压缩各视场入射的光线走向，降低球差，满足光学系统高像质的需求；其物侧面于近轴处为凸面，像侧面于近轴处为凹面，有利于增强第二透镜的负屈折力，进一步为边缘光线的引入提供合理的光线入射角。第三透镜具有负屈折力，有利于压缩所通过的光线，进一步缩小光学系统的总长。第四透镜具有屈折力，其物侧面于近轴处为凹面，像侧面于近光轴处为凸面，有利于为中心视场和边缘视场提供不同的屈折力，降低内外视场光程差。第五透镜具有负屈折力，其物侧面于近轴处为凹面，有利于增强第五透镜的负屈折力，提升光学系统的焦距。第六透镜具有屈折力，其像侧面于近轴处为凸面，有利于提升移动透镜组的组合焦距，优化移动透镜组的公差敏感性，降低移动透镜组的制造难度。第七透镜具有屈折力，其物侧面于近轴处为凹面，有利于校正第一透镜至第六透镜产生的畸变、像散和场曲量，进一步提升光学系统的成像质量。

一种实施方式中，光学系统满足关系式：0.35mm<TTL*(fc-fd)/fc<1.1mm；其中，TTL为第一透镜物侧面至光学系统成像面于光轴上的距离；具体地，TTL*(fc-fd)/fc的值可以为：0.378、0.388、0.402、0.430、0.563、0.669、0.745、0.823、1.059、1.087。满足上述关系式时，有利于在固定的光学总长内获得较长的焦距，并扩大对焦范围，保障各物距下的对焦像质；当超过关系式上限时，移动透镜组从远焦端向近焦端移动的距离过大，或光学系统的总长过长，导致无法实现光学系统的小型化；当低于关系式下限时，移动透镜组从远焦端向近焦端移动的距离过小，对焦效果不明显，或者光学系统的总长过小，光学系统被过度压缩，不利于各对焦物距下的像差矫正和降敏感性优化。

一种实施方式中，光学系统满足关系式：0.65＜f123/fc＜0.9；其中，f123为第一透镜到第三透镜的组合焦距；具体地，f123/fc的值可以为：0.655、0.668、0.693、0.704、0.713、0.746、0.793、0.817、0.819、0.862。满足上述关系式时，第一透镜至第三透镜组合为具有正屈折力的透镜组，有助于在较小的体积内汇聚光线，帮助光学系统缩小光学总长，同时通过合理调配第一透镜至第三透镜的屈折力，可调配远焦端和近焦端的有效焦距，提升光学系统对焦能力；当超过关系式上限时，第一透镜至第三透镜的屈折力分配较小，容易造成公差敏感性增加；当低于关系式下限时，第一透镜至第三透镜的屈折力分配较大，不利于保持透镜的厚薄比和形状的约束，增加光学系统的制造难度。

一种实施方式中，光学系统满足关系式：100＜OBJ/DLT＜1200；其中，OBJ为移动透镜组位于近焦端时光学系统对应的物距，DLT为移动透镜组从远焦端移动到近焦端于光轴上的距离；具体地，OBJ/DLT的值可以为：100.503、382.538、411.523、582.537、677.201、735.634、842.453、1023.891、1115.242、1127.820。满足上述关系式时，光学系统在保障多物距的清晰成像的同时，还有利于小型化轻薄化的设计；当超过关系式上限时，光学系统支持的物距较大，导致移动透镜组移动的距离较短，难以体现对焦效果；当低于关系式下限时，光学系统支持的物距较小，导致移动透镜组移动的距离较长，难以在该光学系统中实现，可行性较低。

一种实施方式中，光学系统满足关系式：0.7＜OAL1/OAL2＜3.8；其中，OAL1为固定透镜组的物侧面至像侧面于光轴上的距离，OAL2为移动透镜组的物侧面至像侧面于光轴上的距离；具体地，OAL1/OAL2的值可以为：0.760、0.839、0.904、1.293、1.434、1.668、2.056、2.690、2.935、3.563。满足上述关系式时，可以通过合理设置固定透镜组和移动透镜组的镜片数量，使得固定透镜组与移动透镜组分别具备合适的光学长度，便于固定透镜组与移动透镜组形成独立的组件，方便生产和调试；当超过关系式上限时，移动透镜组的光学长度较小，不足以承担较合适的屈折力，无法满足在不同行程下的像差矫正和像质提升；当低于关系式下限时，移动透镜组的光学长度较大，移动透镜组的体积增加，不利于马达驱动。

一种实施方式中，光学系统满足关系式：0.07＜FFLd/TTL＜0.15；其中，当移动透镜组位于近焦端处时，第七透镜至成像面于光轴上的距离为FFLd，TTL为第一透镜物侧面至光学系统成像面于光轴上的距离；具体地，FFLd/TTL的值可以为：0.075、0.087、0.087、0.090、0.091、0.097、0.099、0.105、0.113、0.120。满足上述关系式，通过控制近焦端处的第七透镜到成像面的最小距离和与光学总长的比值，可较好保障最后第一透镜到成像面的距离在合理的范围内，为其他的光学器件提供足够的装配距离，降低光学系统与感光芯片的装配工艺难度。

一种实施方式中，光学系统满足关系式：0.14＜|SAG72d/SD72d|＜0.4；其中，当移动透镜组位于近焦端处时，第七透镜的像侧面与光轴的交点至第七透镜的像侧面的最大有效口径处在平行于光轴的方向上的距离为SAG72d，第七透镜像侧面的最大有效半口径为SD72d；具体地，|SAG72d/SD72d|的值可以为：0.150、0.174、0.184、0.194、0.246、0.322、0.364、0.366、0.366、0.370。满足以上条件式时，通过约束近焦端处的第七透镜像侧面的矢高与半口径比值，可将该面的面型弯曲程度控制在合理范围，保障面型角度合适，有助于降低公差敏感性，缩小移动透镜组的体积；当超过关系式上限时，第七透镜矢高过大，即面型弯曲度过大，不利于镜片成型，同时会增大对焦组组件体积，不利于对焦组小型化；当低于关系式下限时，第七透镜矢高过小，提供的屈折力不足，难以保障对焦后的边缘视场像质。

一种实施方式中，光学系统满足关系式：2.2＜CT1/ET1＜3.1；其中，CT1为第一透镜于光轴上的厚度，ET1为第一透镜的边缘厚度（即第一透镜物侧面的最大有效径处至第一透镜像侧面的最大有效口径处于光轴方向的距离）；具体地，CT1/ET1的值可以为：2.297、2.324、2.450、2.585、2.668、2.734、2.809、2.898、2.954、2.974。满足上述关系式时，第一透镜满足边缘厚度与中心厚度的比值在一个合理范围之内，在利于视场范围光线的入射汇集的同时，又有利于第一透镜的加工成型，降低镜片的加工难度，保证镜头的品质及良率。

一种实施方式中，光学系统满足关系式：0.03＜(Tmax-Tmin)/TTL＜0.15；其中，Tmin为固定透镜组的像侧面至移动透镜组的物侧面于光轴上的最小距离，Tmax为固定透镜组的像侧面至移动透镜组的物侧面于光轴上的最大距离，TTL为第一透镜物侧面至成像面于光轴上的距离；具体地，(Tmax-Tmin)/TTL的值可以为：0.035、0.036、0.039、0.059、0.067、0.072、0.085、0.113、0.137、0.144。满足上述条件式时，通过调整移动透镜组的行程与总长的比值，可以在固定的光学总长下可获得较合理的行程大小，避免兼顾对焦范围而导致行程过大，从而导致的驱动装置选择及控制困难，保障移动透镜组具有合理的行程可满足光学系统在近焦端和远焦端之间的正常切换与成像品质。

一种实施方式中，光学系统满足关系式：0.2mm＜Tmax-Tmin＜1.0mm；其中，Tmax为固定透镜组的像侧面至移动透镜组的物侧面于光轴上的最大距离，Tmin为固定透镜组的像侧面至移动透镜组的物侧面于光轴上的最小距离；具体地，Tmax-Tmin的值可以为：0.266、0.269、0.293、0.443、0.486、0.583、0.639、0.749、0.834、0.995。满足上述条件式时，可以约束移动透镜组的行程范围在固定的距离内，从而实现光学系统在远焦端和近焦端的对焦切换，并且，合适的移动距离可以帮助选择合适的移动透镜组的驱动器，有助于光学系统实现小型化的设计；当超过关系式上限时，移动透镜组的移动行程较大，难以匹配合适的驱动器，导致光学系统的可行性较低；当低于关系式下限时，移动行程较短，无法实现近焦端的清晰成像。

一种实施方式中，光学系统满足关系式：-1<ff/ft<-0.6；其中，ff为固定透镜组的组合焦距，ft为移动透镜组的组合焦距；具体地，ff/ft的值可以为：-0.964、-0.960、-0.933、-0.900、-0.859、-0.817、0.776、-0.735、-0.703、-0.652、-0.612。满足上述条件式时，固定透镜组具有正屈折力，移动透镜组具有负屈折力，通过约束固定透镜组和移动透镜组的组合焦距比值，可以合理分配固定透镜组和移动透镜组的屈折力，使得移动透镜组在移动的过程中，各行程下均可获得较佳的对焦效果，同时，还可以避免屈折力过度分配在一个组合中，从而导致移动透镜组移动过程中敏感性太高使得整体像质不佳和稳定性较差的现象。

一种实施方式中，光学系统满足关系式：2.2＜TTL/ImgH＜3；其中，TTL为第一透镜物侧面至成像面于光轴上的距离，ImgH为光学系统最大视场角对应像高的一半；具体地，TTL/ImgH的值可以为：2.253、2.300、2.315、2.348、2.383、2.423、2.487、2.493、2.497、2.500。满足上述条件式时，可以确保光学系统的总长和半像高的比值在合适的范围内，有助于实现光学系统的小型化设计；当超过关系式上限时，光学系统的总长过小，光学系统的边缘视场光线不能得到有效地汇聚，导致光学系统边缘视场的成像质量不佳，且可能出现暗角的现象；当低于关系式下限时，光学系统的总长过大，不利于光学系统的小型化设计。

第二方面，本发明还提供了一种镜头模组，该镜头模组包括第一方面任一项实施方式的光学系统和感光芯片，感光芯片设置在光学系统的像侧。通过在镜头模组中加入本发明提供的光学系统，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和固定的光学总长，能够使镜头模组具备连续的内对焦功能和小型化的特点。

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的镜头模组，镜头模组设置在壳体内。通过在电子设备中加入本发明提供的镜头模组，使得电子设备可以拥有连续的内对焦功能，从而得到更快捷的对焦相应速度；小型化的镜头模组设计还可以节约更多的空间用于安装其他器件。

第一实施例

请参考图1至图4，本实施例的光学系统10，物侧至像侧依次包括：第一透镜L1具有正屈折力，其物侧面S1于近光轴处为凸面，像侧面S2于近光轴处为凸面。第二透镜L2具有负屈折力，其物侧面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，其物侧面S5于近光轴处为凹面，像侧面S6于近光轴处为凸面。第四透镜L4具有负屈折力，其物侧面S7于近光轴处为凹面，像侧面S8于近光轴处为凸面。第五透镜L5具有负屈折力，其物侧面S9于近光轴处为凹面，像侧面S10于近光轴处为凹面。第六透镜L6具有正屈折力，其物侧面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具有负屈折力，其物侧面S13于近光轴处为凹面，像侧面S14于近光轴处为凸面。

此外，光学系统还包括光阑STO、滤光片IR和成像面IMG。本实施例中，光阑STO设置在第一透镜L1前，用于控制进光量，其他实施例中，光阑STO也可以设在两透镜间，例如设于第一透镜L1和第二透镜L2之间。滤光片IR可以为红外截止滤光片，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（GLASS），并可在透镜上镀膜，当然，其他实施例中，滤光片IR也可以为红外通过滤光片，用于过滤可见光，仅让红外光通过，可用于红外摄像等。第一透镜L1至第七透镜L7的材质为塑料，其他实施例中，透镜材质也可以均为玻璃，或为玻塑混合，即其中几片为塑料，另外几片为玻璃。感光芯片的有效像素区域位于成像面IMG。

其中，第一透镜L1至第三透镜L3为固定透镜组G1，第四透镜L4至第七透镜L7为移动透镜组G2，移动透镜组G2可以沿光轴101的方向在固定透镜组G1和成像面IMG之间移动，从而到达光学系统的内对焦效果。在拍摄的过程中，当物距逐渐降低时，移动透镜组G2沿光轴方向背向固定透镜组G1移动；当物距逐渐增加时，移动透镜组G2沿光轴方向固定透镜组G1移动。需要说明的是，在其他实施例中，当物距逐渐降低时，移动透镜组G2沿光轴方向固定透镜组G1移动；当物距逐渐增加时，移动透镜组G2沿光轴方向背向固定透镜组G1移动。

表1a示出了本实施例的光学系统的特性表格，其中，透镜的焦距、折射率和阿贝数的参考波长为587nm，表1a中的Y半径为相应面序号的物侧面或像侧面于光轴101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101上的厚度，第二个数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。Y半径、厚度和焦距的单位均为毫米（mm）。表1b为表1a的补充参数，具体为移动透镜组G2沿光轴移动的参数变化的端值。

表1a

表1b

其中，如表1a和表1b所示，TTL为第一透镜的物侧面至光学系统10成像面IMG于光轴101上的距离，ImgH为光学系统10最大视场角对应像高的一半，OBJ为移动透镜组位于近焦端时光学系统10对应的物距，FNO为光学系统10的光圈数，FOV为光学系统10的最大视场角。

在移动透镜组G2处于远焦端时，光学系统10的焦距fc为8.76mm，第三透镜L3像侧面与第四透镜L4物侧面于光轴上的距离D1为1.135mm，第七透镜L7像侧面与滤光片IR物侧面于光轴上的距离D2为0.313mm。

在移动透镜组G2处于近焦端时，光学系统10的焦距fd为8.29mm，第三透镜L3像侧面与第四透镜L4物侧面于光轴上的距离D1为1.401mm，第七透镜L7像侧面与滤光片IR物侧面于光轴上的距离D2为0.047mm。

在本实施例中，第一透镜L1至第七透镜L7的物侧面和像侧面均为非球面，其他实施例中，第一透镜L1至第七透镜L7的物侧面和像侧面也可以均为球面，或者为球面与非球面结合，例如，第一透镜物侧面S1为球面，像侧面S2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：

其中，x为非球面上相应点到与轴上顶点相切的平面的距离，h为非球面上相应点到光轴101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1c给出了可用于第一实施例中的非球面镜面S1至S14的高次项系数A4、A6、A8、A10、A12、A14、A16、A18和A20。

表1c

图2中（a）示出了第一实施例的移动透镜组位于远焦端时光学系统10的纵向球差曲线图，图4中（a）示出了第一实施例的移动透镜组位于近焦端时光学系统10的纵向球差曲线图。其参考波长为650nm、610nm、587nm、510nm和470nm。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10的各透镜后的会聚焦点偏离。由图2中（a）可以看出，第一实施例中的光学系统10的球差数值较佳，说明本实施例中的光学系统10的成像质量较好。

图2中（b）还示出了第一实施例的移动透镜组位于远焦端时光学系统10的像散曲线图，图4中（b）还示出了第一实施例的移动透镜组位于近焦端时光学系统10的像散曲线图。其参考波长为587nm。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。像散曲线图中的T表示成像面IMG在子午方向的弯曲、S表示成像面IMG在弧矢方向的弯曲。由图2中（b）可以看出，光学系统10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移动透镜组位于远焦端时光学系统10的畸变曲线图，图4中（c）还示出了第一实施例的移动透镜组位于近焦端时光学系统10的畸变曲线图。其波长为587nm。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，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587nm下，光学系统10的畸变得到了很好的矫正。

由图2中（a）、（b）、（c）和图4中（a）、（b）、（c）可以看出，本实施例的光学系统10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5至图8，本实施例的光学系统10，物侧至像侧依次包括：第一透镜L1具有正屈折力，其物侧面S1于近光轴处为凸面，像侧面S2于近光轴处为凸面。第二透镜L2具有负屈折力，其物侧面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，其物侧面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，其物侧面S7于近光轴处为凹面，像侧面S8于近光轴处为凸面。第五透镜L5具有负屈折力，其物侧面S9于近光轴处为凹面，像侧面S10于近光轴处为凹面。第六透镜L6具有正屈折力，其物侧面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具有负屈折力，其物侧面S13于近光轴处为凹面，像侧面S14于近光轴处为凸面。

其中，第一透镜L1至第三透镜L3为固定透镜组G1，第四透镜L4至第七透镜L7为移动透镜组G2，移动透镜组G2可以沿光轴101的方向在固定透镜组G1和成像面IMG之间移动，从而到达光学系统10的内对焦效果。

第二实施例的其他结构与第一实施例相同，参照即可。

表2a和表2b示出了本实施例的光学系统10的特性表格，各参数含义均与第一实施例各参数含义相同，在此不做赘述。

表2a

表2b

表2c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2c

图6示出了第二实施例的移动透镜组位于远焦端时光学系统10的纵向球差曲线图、像散曲线图和畸变曲线图，图8示出了第二实施例的移动透镜组位于近焦端时光学系统10的纵向球差曲线图、像散曲线图和畸变曲线图。其中，纵向球差曲线表示不同波长的光线经由光学系统10的各透镜后的会聚焦点偏离；像散曲线图中的T表示成像面IMG在子午方向的弯曲、S表示成像面IMG在弧矢方向的弯曲；畸变曲线表示不同视场角对应的畸变大小值。由图6和图8中的像差图可知，光学系统10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10拥有良好的成像品质。

第三实施例

请参考图9至图12，本实施例的光学系统10，物侧至像侧依次包括：第一透镜L1具有正屈折力，其物侧面S1于近光轴处为凸面，像侧面S2于近光轴处为凸面。第二透镜L2具有负屈折力，其物侧面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，其物侧面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，其物侧面S7于近光轴处为凹面，像侧面S8于近光轴处为凸面。第五透镜L5具有负屈折力，其物侧面S9于近光轴处为凹面，像侧面S10于近光轴处为凹面。第六透镜L6具有正屈折力，其物侧面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具有负屈折力，其物侧面S13于近光轴处为凹面，像侧面S14于近光轴处为凸面。

其中，第一透镜L1至第四透镜L4为固定透镜组G1，第五透镜L5至第七透镜L7为移动透镜组G2，移动透镜组G2可以沿光轴101的方向在固定透镜组G1和成像面IMG之间移动，从而到达光学系统10的内对焦效果。

第三实施例的其他结构与第一实施例相同，参照即可。

表3a和表3b示出了本实施例的光学系统10的特性表格，各参数含义均与第一实施例各参数含义相同，在此不做赘述。

表3a

表3b

表3c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3c

图10示出了第三实施例的移动透镜组位于远焦端时光学系统10的纵向球差曲线图、像散曲线图和畸变曲线图，图12示出了第三实施例的移动透镜组位于近焦端时光学系统10的纵向球差曲线图、像散曲线图和畸变曲线图。其中，纵向球差曲线表示不同波长的光线经由光学系统10的各透镜后的会聚焦点偏离；像散曲线图中的T表示成像面IMG在子午方向的弯曲、S表示成像面IMG在弧矢方向的弯曲；畸变曲线表示不同视场角对应的畸变大小值。由图10和图12中的像差图可知，光学系统10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10拥有良好的成像品质。

第四实施例

请参考图13至图16，本实施例的光学系统10，物侧至像侧依次包括：第一透镜L1具有正屈折力，其物侧面S1于近光轴处为凸面，像侧面S2于近光轴处为凸面。第二透镜L2具有负屈折力，其物侧面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，其物侧面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，其物侧面S7于近光轴处为凹面，像侧面S8于近光轴处为凸面。第五透镜L5具有负屈折力，其物侧面S9于近光轴处为凹面，像侧面S10于近光轴处为凸面。第六透镜L6具有正屈折力，其物侧面S11于近光轴处为凹面，像侧面S12于近光轴处为凸面。第七透镜L7具有负屈折力，其物侧面S13于近光轴处为凹面，像侧面S14于近光轴处为凸面。

其中，第一透镜L1至第四透镜L4为固定透镜组G1，第五透镜L5至第七透镜L7为移动透镜组G2，移动透镜组G2可以沿光轴101的方向在固定透镜组G1和成像面IMG之间移动，从而到达光学系统10的内对焦效果。

第四实施例的其他结构与第一实施例相同，参照即可。

表4a和表4b示出了本实施例的光学系统10的特性表格，各参数含义均与第一实施例各参数含义相同，在此不做赘述。

表4a

表4b

表4c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4c

图14示出了第四实施例的移动透镜组位于远焦端时光学系统10的纵向球差曲线图、像散曲线图和畸变曲线图，图16示出了第四实施例的移动透镜组位于近焦端时光学系统10的纵向球差曲线图、像散曲线图和畸变曲线图。其中，纵向球差曲线表示不同波长的光线经由光学系统10的各透镜后的会聚焦点偏离；像散曲线图中的T表示成像面IMG在子午方向的弯曲、S表示成像面IMG在弧矢方向的弯曲；畸变曲线表示不同视场角对应的畸变大小值。由图14和图16中的像差图可知，光学系统10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10拥有良好的成像品质。

第五实施例

请参考图17至图20，本实施例的光学系统10，物侧至像侧依次包括：第一透镜L1具有正屈折力，其物侧面S1于近光轴处为凸面，像侧面S2于近光轴处为凸面。第二透镜L2具有负屈折力，其物侧面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，其物侧面S5于近光轴处为凸面，像侧面S6于近光轴处为凹面。第四透镜L4具有正屈折力，其物侧面S7于近光轴处为凹面，像侧面S8于近光轴处为凸面。第五透镜L5具有负屈折力，其物侧面S9于近光轴处为凹面，像侧面S10于近光轴处为凸面。第六透镜L6具有正屈折力，其物侧面S11于近光轴处为凹面，像侧面S12于近光轴处为凸面。第七透镜L7具有负屈折力，其物侧面S13于近光轴处为凹面，像侧面S14于近光轴处为凹面。

其中，第一透镜L1至第四透镜L4为固定透镜组G1，第五透镜L5至第七透镜L7为移动透镜组G2，移动透镜组G2可以沿光轴101的方向在固定透镜组G1和成像面IMG之间移动，从而到达光学系统10的内对焦效果。

第五实施例的其他结构与第一实施例相同，参照即可。

表5a和表5b示出了本实施例的光学系统10的特性表格，各参数含义均与第一实施例各参数含义相同，在此不做赘述。

表5a

表5b

表5c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5c

图18示出了第五实施例的移动透镜组位于远焦端时光学系统10的纵向球差曲线图、像散曲线图和畸变曲线图，图20示出了第五实施例的移动透镜组位于近焦端时光学系统10的纵向球差曲线图、像散曲线图和畸变曲线图。其中，纵向球差曲线表示不同波长的光线经由光学系统10的各透镜后的会聚焦点偏离；像散曲线图中的T表示成像面IMG在子午方向的弯曲、S表示成像面IMG在弧矢方向的弯曲；畸变曲线表示不同视场角对应的畸变大小值。由图18和图20中的像差图可知，光学系统10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10拥有良好的成像品质。

第六实施例

请参考图21至图24，本实施例的光学系统10，物侧至像侧依次包括：第一透镜L1具有正屈折力，其物侧面S1于近光轴处为凸面，像侧面S2于近光轴处为凸面。第二透镜L2具有负屈折力，其物侧面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，其物侧面S5于近光轴处为凸面，像侧面S6于近光轴处为凹面。第四透镜L4具有负屈折力，其物侧面S7于近光轴处为凹面，像侧面S8于近光轴处为凸面。第五透镜L5具有负屈折力，其物侧面S9于近光轴处为凹面，像侧面S10于近光轴处为凸面。第六透镜L6具有负屈折力，其物侧面S11于近光轴处为凹面，像侧面S12于近光轴处为凸面。第七透镜L7具有正屈折力，其物侧面S13于近光轴处为凹面，像侧面S14于近光轴处为凸面。

其中，第一透镜L1至第五透镜L5为固定透镜组G1，第六透镜L6至第七透镜L7为移动透镜组G2，移动透镜组G2可以沿光轴101的方向在固定透镜组G1和成像面IMG之间移动，从而到达光学系统10的内对焦效果。

第六实施例的其他结构与第一实施例相同，参照即可。

表6a和表6b示出了本实施例的光学系统10的特性表格，各参数含义均与第一实施例各参数含义相同，在此不做赘述。

表6a

表6b

表6c给出了可用于第六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6c

图22示出了第六实施例的移动透镜组位于远焦端时光学系统10的纵向球差曲线图、像散曲线图和畸变曲线图，图24示出了第六实施例的移动透镜组位于近焦端时光学系统10的纵向球差曲线图、像散曲线图和畸变曲线图。其中，纵向球差曲线表示不同波长的光线经由光学系统10的各透镜后的会聚焦点偏离；像散曲线图中的T表示成像面IMG在子午方向的弯曲、S表示成像面IMG在弧矢方向的弯曲；畸变曲线表示不同视场角对应的畸变大小值。由图22和图24中的像差图可知，光学系统10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10拥有良好的成像品质。

表7示出了第一实施例至第六实施例的光学系统10中1<fc/fd<1.2，0.35mm<TTL*(fc-fd)/fc<1.1mm，0.65＜f123/fc＜0.9，100＜OBJ/DLT＜1200，0.7＜OAL1/OAL2＜3.8，0.07＜FFLd/TTL＜0.15，0.14＜|SAG72d/SD72d|＜0.4，2.2＜CT1/ET1＜3.1，0.03＜(Tmax-Tmin)/TTL＜0.15，-1<ff/ft<-0.6，0.2mm＜Tmax-Tmin＜1.0mm，2.2＜TTL/ImgH＜3的值。

表7

上述各实施例所提供的光学系统10能够满足具备连续的内对焦功能和小型化的特点。

参考图25，本发明实施例还提供了一种镜头模组20，镜头模组20包括前述任一实施例中的光学系统10及感光芯片201，感光芯片201设置于光学系统10的像侧，两者可通过支架固定。感光芯片201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IMG与感光芯片201的感光表面重叠。通过采用上述光学系统10，镜头模组20能够具备连续的内对焦功能和小型化的特点。

参考图26，本发明实施例还提供了一种电子设备30。电子设备30包括壳体310和前述实施例中的镜头模组20，镜头模组20安装于壳体310，壳体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、生物识别设备（如指纹识别设备或瞳孔识别设备等）、PDA(Personal DigitalAssistant，个人数字助理)等。由于上述镜头模组20能够在具备连续的内对焦功能的同时还具备小型化的特点，从而当采用上述镜头模组20时，电子设备30可用更小的空间装配上述镜头模组20，从而使得设备的厚度能够得到压缩，同时拍照对焦相应速度变快。

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 (14)

1.一种光学系统，其特征在于，具有屈折力的透镜数为七片，从物侧到像侧沿光轴方向依次为第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜和第七透镜；

其中，所述光学系统从物侧到像侧沿光轴方向依次分为固定透镜组和移动透镜组，所述固定透镜组至少包括第一透镜、第二透镜和第三透镜，所述移动透镜组至少包括第六透镜和第七透镜，所述固定透镜组相对于所述光学系统的成像面固定，所述移动透镜组在所述固定透镜组和所述成像面之间沿所述光轴方向移动，使所述光学系统在不同的物距状态下成像；

在移动过程中，当所述第七透镜与所述成像面在光轴上的距离最大时，所述移动透镜组位于远焦端；当所述第七透镜与所述成像面在光轴上的距离最小时，所述移动透镜组处于近焦端；所述光学系统满足关系式：1<fc/fd<1.2；

其中，fc为所述移动透镜组位于所述远焦端时所述光学系统的焦距，fd为所述移动透镜组位于所述近焦端时所述光学系统的焦距。

2.如权利要求1所述的光学系统，其特征在于，

所述第一透镜具有正屈折力，物侧面于近光轴处为凸面，像侧面于近光轴处为凸面；

所述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；

所述第三透镜具有负屈折力；

所述第四透镜具有屈折力，物侧面于近光轴处为凹面，像侧面于近光轴处为凸面；

所述第五透镜具有负屈折力，物侧面于近光轴处为凹面；

所述第六透镜具有屈折力，像侧面于近光轴处为凸面；

所述第七透镜具有屈折力，物侧面于近光轴处为凹面；

至少一个透镜利用塑料材料制成。

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：

0.35mm<TTL*(fc-fd)/fc<1.1mm；

其中，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。

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：

0.65＜f123/fc＜0.9；

其中，f123为所述第一透镜到所述第三透镜的组合焦距。

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：

100＜OBJ/DLT＜1200；

其中，OBJ为所述移动透镜组位于所述近焦端时所述光学系统对应的物距，DLT为所述移动透镜组从所述远焦端移动到所述近焦端于光轴上的距离。

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：

0.7＜OAL1/OAL2＜3.8；

其中，OAL1为所述固定透镜组的物侧面至像侧面于光轴上的距离，OAL2为所述移动透镜组的物侧面至像侧面于光轴上的距离。

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：

0.07＜FFLd/TTL＜0.15；

其中，当所述移动透镜组位于所述近焦端处时，所述第七透镜至所述成像面于光轴上的距离为FFLd，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。

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：

0.14＜|SAG72d/SD72d|＜0.4；

其中，当所述移动透镜组位于所述近焦端处时，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的最大有效口径处在平行于光轴的方向上的距离为SAG72d，所述第七透镜像侧面的最大有效半口径为SD72d。

9.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：

2.2＜CT1/ET1＜3.1；

其中，CT1为所述第一透镜于光轴上的厚度，ET1为所述第一透镜的边缘厚度。

10.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：

0.03＜(Tmax-Tmin)/TTL＜0.15，和/或0.2mm＜Tmax-Tmin＜1.0mm；

其中，Tmin为所述固定透镜组的像侧面至所述移动透镜组的物侧面于光轴上的最小距离，Tmax为所述固定透镜组的像侧面至所述移动透镜组的物侧面于光轴上的最大距离，TTL为第一透镜物侧面至成像面于光轴上的距离。

11.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<ff/ft<-0.6；

其中，ff为所述固定透镜组的组合焦距，ft为所述移动透镜组的组合焦距。

12.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：

2.2＜TTL/ImgH＜3；

其中，TTL为第一透镜物侧面至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。

13.一种镜头模组，其特征在于，包括如权利要求1至12任一项所述的光学系统和感光芯片，所述感光芯片设置在所述光学系统的像侧。

14.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括壳体和如权利要求13所述的镜头模组，所述镜头模组设置在所述壳体内。

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