CN211627919U - 光学系统、摄像模组、电子装置及汽车 - Google Patents

光学系统、摄像模组、电子装置及汽车 Download PDF

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Abstract

本实用新型涉及一种光学系统、摄像模组、电子装置及汽车。光学系统由物侧至像侧依次包括：具有负屈折力的第一透镜；具有正屈折力的第二透镜；具有屈折力的第三透镜和第四透镜；具有正屈折力的第五透镜；具有屈折力的第六透镜；具有负屈折力的第七透镜；光学系统中至少一个透镜满足以下关系：(dn/dt)i/(ndi‑1)‑αi＜0；(dn/dt)i为第i透镜的折射率温度系数，(dn/dt)i的单位为(10‑6/K)，ndi为第i透镜的d光折射率，αi为第i透镜的热膨胀系数，αi单位为(10‑6/K)。满足上述关系时有利于提升光学系统在温度变化时的成像质量的稳定性，实现改善成像质量的目的。

Description

光学系统、摄像模组、电子装置及汽车
技术领域
本实用新型涉及光学成像领域，特别是涉及一种光学系统、摄像模组、电子装置及汽车。
背景技术
随着车载行业的发展，市场对ADAS(Advanced Driver Assistant System，高级驾驶辅助系统)、行车记录仪、倒车影像显示器等车载用摄像装置的技术要求越来越高，不仅要求装置具有小型化及轻量化特性，同时对成像性能的要求也越来越高，而由于汽车的外部环境的变化多样且极端，因此市场对摄像装置在高温及低温环境下使用时成像性能的稳定性格外重视。
目前，摄像镜头普遍在常温环境下具有较为清晰的成像品质，但当处于高温(如40℃、50℃)或低温条件(如-20℃、-30℃)下使用时则会发生成像模糊的现象，即使镜头本身对温度不敏感也会出现成像面因温度变化而发生漂移的现象。例如，感光元件固定在基座上，在高温环境下，基座材料会发生受热膨胀而发生长度变化，感光元件随基座一起向远离摄像镜头的方向移动；同样地，在低温环境下，基座材料发生收缩，感光元件随基座向靠近摄像镜头的方向移动。由于感光元件的感光表面相对摄像镜头的位置随温度变化而变化，镜头的最佳成像面无法与感光表面形成良好匹配，即物方信息无法良好地成像于感光表面，因此一般的摄像模组在高温和低温环境下的成像品质不佳，从而导致车载摄像画面不良，进而影响汽车行驶安全。
实用新型内容
基于此，有必要针对如何使系统的在温度变化的情况下依然能够具备稳定的成像质量的问题，提供一种光学系统、摄像模组、电子装置及汽车。
一种光学系统，由物侧至像侧依次包括：
具有负屈折力的第一透镜；
具有正屈折力的第二透镜；
具有屈折力的第三透镜；
具有屈折力的第四透镜；
具有正屈折力的第五透镜；
具有屈折力的第六透镜；
具有负屈折力的第七透镜；
所述光学系统中至少一个透镜满足以下关系：
(dn/dt)i/(ndi-1)-αi＜0；
其中，(dn/dt)i为第i透镜的折射率温度系数，(dn/dt)i的单位为(10-6/K)，ndi为第i透镜的d光折射率，αi为第i透镜的热膨胀系数，αi单位为(10-6/K)。
折射率温度系数反映了材料因温度变化而发生的折射率改变的程度，热膨胀系数决定了材料因温度变化导致的热变形特性，透镜的折射率和形状在环境温度变化时将发生改变。可衡量透镜材料的热稳定性，挑选满足上述屈折力配置及材料条件的透镜以设计所述光学系统，从而使得所述光学系统在高温环境下的最佳成像面位置能够朝像方移动，而在低温环境下的最佳成像面位置朝物方移动，以此补偿感光元件的感光表面在相应温度环境下的偏移，降低因温度变化而导致系统的最佳成像面位置与感光表面分离而出现成像模糊不清的现象，从而有利于提升所述光学系统在温度变化(例如变化至高温或低温)时的成像质量的稳定性，实现改善成像质量的目的。
在其中一个实施例中，所述光学系统包括设置于所述第七透镜像侧的第八透镜，所述第八透镜具有正屈折力。通过设置上述具有正屈折力的第八透镜，可校正所述第七透镜所带来的正球差，改善成像品质；另外还能进一步会聚光线，减小光线入射至系统成像面时的角度，从而有利于感光元件对光线的接收。
在其中一个实施例中，所述第八透镜的物侧面为凸面，像侧面为凸面或凹面。满足上述面型设置时，有利于提高系统成像解析度，满足高像素和小型化特性。
在其中一个实施例中，所述第一透镜的物侧面为凸面或凹面，像侧面为凹面；所述第二透镜的物侧面和像侧面均为凸面；所述第三透镜的物侧面和像侧面均为凹面；所述第四透镜的物侧面和像侧面均为凸面或均为凹面；所述五透镜的物侧面和像侧面均为凸面；所述第六透镜的物侧面为凸面，像侧面为凹面或凸面；所述第七透镜的物侧面为凹面或凸面，像侧面为凹面或凸面。通过上述面型设置，有利于提高系统成像解析度，满足高像素和小型化特性。
在其中一个实施例中，所述第二透镜的物侧面和像侧面均为凸面，述第三透镜的物侧面和像侧面均为凹面，所述第二透镜与所述第三透镜胶合形成胶合透镜。满足上述设置时，可减少系统中透镜的空气间隔，降低高温或低温气体对透镜的影响，从而降低透镜的温度敏感度；同时还能缩短系统于轴向上的长度，并降低系统组装敏感度，解决透镜的制作工艺及镜头组装问题，提高良率。
在其中一个实施例中，所述第三透镜的物侧面和像侧面均为凹面，所述第四透镜的物侧面和像侧面均为凸面，所述第三透镜与所述第四透镜胶合形成胶合透镜。满足上述设置时，可减少系统中透镜的空气间隔，降低高温或低温气体对透镜的影响，从而降低透镜的温度敏感度；同时还能缩短系统于轴向上的长度，并降低系统组装敏感度，解决透镜的制作工艺及镜头组装问题，提高良率。
在其中一个实施例中，所述第四透镜的物侧面和像侧面均为凹面，所述第五透镜的物侧面和像侧面均为凸面，所述第四透镜与所述第五透镜胶合形成胶合透镜。满足上述设置时，可减少系统中透镜的空气间隔，降低高温或低温气体对透镜的影响，从而降低透镜的温度敏感度；同时还能缩短系统于轴向上的长度，并降低系统组装敏感度，解决透镜的制作工艺及镜头组装问题，提高良率。
在其中一个实施例中，所述光学系统中至少一个透镜的物侧面和/或像侧面为非球面。通过将透镜的物侧面和/或像侧面设计成非球面将有利于校正系统像差，提高系统成像质量。
在其中一个实施例中，所述光学系统中至少一个透镜满足以下关系：
(dn/dt)i+(ndi-1)*αi＜17。
厚度不均匀的材料由于温度的变化容易导致表面形状发生变化，从而影响光学系统的成像解析度。通过采用满足上述关系的透镜，将有利于提升透镜形状对温度的稳定性，并降低光学系统的温度敏感度。
在其中一个实施例中，所述光学系统满足以下关系：
0.1＜ΣDT/TTL＜0.5；
其中，ΣDT为所述光学系统中各相邻透镜于光轴上的间隔距离的总和，TTL为所述光学系统的光学总长。光学总长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。满足上述关系时，所述光学系统中各透镜之间的空气间隔能够得到合理配置，从而有利于缩短系统总长，有利于实现小型化设计；同时，由于能够缩短各透镜之间的空气间隔，因此所述光学系统在环境温度呈梯度变化的情况下依然具有较低的温度敏感度，从而有利于所述光学系统保持在高温和低温环境下的正常使用。
在其中一个实施例中，所述光学系统中至少一个透镜满足以下关系：
Vi*f/fi＜0；
其中，Vi＝(dn/dt)i/(ndi-1)-αi，f为所述光学系统的有效焦距，fi为第第i透镜的焦距。温度的变化会引起透镜折射率的变化，在折射率温度系数为正的情况下，当温度升高时，透镜的折射率将变大，透镜焦距会变短；在折射率温度系数为负的情况下，当温度升高时，透镜的折射率将变小，透镜焦距会变长，同时所述光学系统的焦点移动的方向还与各透镜屈折力配置有关。因此当所述光学系统中至少有一个透镜满足上述关系时，可调整系统成像面在温度变化下的移动方向以及偏移量，有利于光学系统在温度变化的环境下，最佳成像面位置不会因温度的变化而产生过于敏感的偏移量，从而有利于降低系统的温度敏感度，使系统在一个较宽的温度范围内依然能够保持良好的成像品质。
在其中一个实施例中，所述光学系统满足以下关系：
Σ(Vi*f/fi)＜0；
其中，Vi＝(dn/dt)i/(ndi-1)-αi，f为所述光学系统的有效焦距，fi为第i透镜的焦距，Σ(Vi*f/fi)为所述光学系统中所有透镜的Vi*f/fi值的求和。由于镜头安装的基座材料通常为塑料或金属材料，也会存在高温热膨胀导致感光面远离镜头的方向移动，或由于低温收缩导致感光面靠近镜头移动。因此当满足上述关系时，可以使所述光学系统在一个较宽的温度范围内保持良好的成像质量，使系统留有一定的焦距长度变化量以用于补偿感光面因温度环境变化引起的位置偏移量，并避免所述光学系统发生过校正现象。
在其中一个实施例中，所述光学系统满足以下关系：
0.3＜BFL/f＜1.5；
其中，BFL为所述光学系统的后焦距，后焦距即所述光学系统中最后一个透镜的像侧面至系统的成像面于光轴上的距离，f为所述光学系统的有效焦距。满足上述关系时，所述光学系统保留有足够的像方距离空间以放置滤光片和保护玻璃，且利于模组装配。低于下限时，不利于滤光片等元件的组装，还可能会增加系统透镜在组装对焦的过程中发生碰撞的风险；高于上限时，系统的机械后焦过长，不利于小型化设计，且过长的机械后焦也会导致安装镜头的基座的热特性敏感，不利于所述光学系统在温度变化较大的环境下使用。
在其中一个实施例中，所述光学系统满足以下关系：
1＜Imgh/f＜2；
其中，Imgh为所述光学系统于成像面上有效成像区域的对角线长度，f为所述光学系统的有效焦距。满足上述关系时，即有利于提高系统的成像质量，又可控制系统的总长，使镜头体积最小化。
在其中一个实施例中，所述光学系统满足以下关系：
f/EPD≤2.0；
其中，f为所述光学系统的有效焦距，EPD为所述光学系统的入瞳直径。满足上述关系时，所述光学系统具有大光圈的效果以及较大的景深范围。
在其中一个实施例中，所述光学系统满足以下关系：
f/EPD≤1.6；
其中，f为所述光学系统的有效焦距，EPD为所述光学系统的入瞳直径。满足上述关系时，能够进一步提高所述光学系统的进光量，并使系统的景深效果更佳。
一种摄像模组，包括感光元件及上述任意一项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。在环境温度变化的情况下，所述光学系统的最佳成像面位置在温度变化时能够相应移动，以补偿感光元件的感光表面的位置偏移量，从而使所述摄像模组在高温、低温等环境下的成像质量拥有优良的稳定性。
一种电子装置，包括壳体及上述的摄像模组，所述摄像模组设置于所述壳体。通过采用上述摄像模组，所述电子装置在温度变化的情况下(例如变化至高温或低温)依然具备优良且稳定的成像质量。
一种汽车，包括车体及上述的电子装置，所述电子装置设置于所述车体。由于电子装置在温度变化下依然具备优良的成像质量，因此通过将上述电子装置作为车载摄像装置，所述汽车在高温环境(如烈日暴晒)或低温环境(如极地)下行驶时将依然能够获得优良且稳定的车载摄像画面，从而有利于提高相应环境下的行驶安全。
附图说明
图1为本申请第一实施例提供的光学系统的示意图；
图2为第一实施例中光学系统于-40℃下中心视场处的离焦曲线图；
图3为第一实施例中光学系统于20℃下中心视场处的离焦曲线图；
图4为第一实施例中光学系统于85℃下中心视场处的离焦曲线图；
图5为本申请第二实施例提供的光学系统的示意图；
图6为第二实施例中光学系统于-40℃下中心视场处的离焦曲线图；
图7为第二实施例中光学系统于20℃下中心视场处的离焦曲线图；
图8为第二实施例中光学系统于85℃下中心视场处的离焦曲线图；
图9为本申请第三实施例提供的光学系统的示意图；
图10为第三实施例中光学系统于-40℃下中心视场处的离焦曲线图；
图11为第三实施例中光学系统于20℃下中心视场处的离焦曲线图；
图12为第三实施例中光学系统于85℃下中心视场处的离焦曲线图；
图13为本申请第四实施例提供的光学系统的示意图；
图14为第四实施例中光学系统于-40℃下中心视场处的离焦曲线图；
图15为第四实施例中光学系统于20℃下中心视场处的离焦曲线图；
图16为第四实施例中光学系统于85℃下中心视场处的离焦曲线图；
图17为本申请第五实施例提供的光学系统的示意图；
图18为第五实施例中光学系统于-40℃下中心视场处的离焦曲线图；
图19为第五实施例中光学系统于20℃下中心视场处的离焦曲线图；
图20为第五实施例中光学系统于85℃下中心视场处的离焦曲线图；
图21为本申请一实施例提供的摄像模组的示意图；
图22为本申请一实施例提供的电子装置的示意图；
图23为本申请一实施例提供的汽车的示意图。
具体实施方式
为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的首选实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使本实用新型的公开内容更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个原件，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”另一个原件，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。相反，当元件被称作“直接在”另一原件“上”时，不存在中间元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
目前，摄像镜头普遍在常温环境下具有较为清晰的成像品质，但当处于高温(如40℃、50℃)或低温条件(如-20℃、-30℃)下使用时则会发生成像模糊的现象，即使镜头本身对温度不敏感也会出现成像面因温度变化而发生漂移的现象。例如，感光元件固定在基座上，在高温环境下，基座材料会发生受热膨胀而发生长度变化，感光元件随基座一起向远离摄像镜头的方向移动；同样地，在低温环境下，基座材料发生收缩，感光元件随基座向靠近摄像镜头的方向移动。由于感光元件的感光表面相对摄像镜头的位置随温度变化而变化，镜头的最佳成像面无法与感光表面形成良好匹配，即物方信息无法良好地成像于感光表面，因此一般的摄像模组在高温和低温环境下的成像品质不佳，从而导致车载摄像画面不良，进而影响汽车行驶安全。为此，本申请的实施例提供一种光学系统以与感光元件在温度变化
参考图1，在本申请的一些实施例中，光学系统10由物侧至像侧依次包括具有负屈折力的第一透镜L1、具有正屈折力的第二透镜L2、光阑STO、具有屈折力的第三透镜L3、具有屈折力的第四透镜L4、具有正屈折力的第五透镜L5、具有屈折力的第六透镜L6、具有负屈折力的第七透镜L7以及具有正屈折力的第八透镜L8。在该实施例中，第一透镜L1至第八透镜L8分别只包含一个透镜，即此时的光学系统10由八个透镜及光阑STO构成，从而可称光学系统10具有八片式结构。光学系统10中各透镜及光阑STO同轴设置，即各透镜的光轴和光阑STO的中心均位于同一直线上，该直线可称为光学系统10的光轴。在一些实施例中，光阑STO可设置于第一透镜L1的物侧，或光学系统10中的任意两个相邻透镜之间。以上，通过设置上述具有正屈折力的第八透镜L8，可校正第七透镜L7所带来的正球差，改善成像品质；另外还能进一步会聚光线，在减小结构尺寸的同时还能减小光线入射至系统成像面S17时的角度，从而有利于感光元件对光线的接收。
第一透镜L1包括物侧面S1和像侧面S2，第二透镜L2包括物侧面S3和像侧面S4，第三透镜L3包括物侧面S5和像侧面S6，第四透镜L4包括物侧面S7和像侧面S8，第五透镜L5包括物侧面S9和像侧面S10，第六透镜L6包括物侧面S11和像侧面S12，第七透镜L7包括物侧面S13和像侧面S14，第八透镜L8包括物侧面S15和像侧面S16。另外，光学系统10还有一成像面S17，成像面S17位于第八透镜L8的像侧，入射光线在经过光学系统10的各透镜调节后能够成像于成像面S17上。一般地，光学系统10有一参考物距，在该物距下的被摄物的光信息在经过各透镜调节后能够在成像面S17上形成清晰的成像，此时该成像面S17可理解为最佳成像面。相应地，感光元件的感光表面通常需要处于该最佳成像面处才能使模组完整接收该清晰的成像。
在该实施例中，第一透镜L1的物侧面S1为凹面，像侧面S2为凹面；第二透镜L2的物侧面S3和像侧面S4均为凸面；第三透镜L3的物侧面S5和像侧面S6均为凹面；第四透镜L4的物侧面S7和像侧面S8均为凸面；第五透镜L5的物侧面S9和像侧面S10均为凸面；第六透镜L6的物侧面S11为凸面，像侧面S12为凹面；第七透镜L7的物侧面S13和像侧面S14均为凹面；第八透镜L8的物侧面S15和像侧面S16均为凸面。以上，一些实施例中的第一透镜L1的物侧面S1也可以为凸面；一些实施例中的第四透镜L4的物侧面S7和像侧面S8可以均为凹面；一些实施例中的第六透镜L6的像侧面S12可以为凸面；一些实施例中的第七透镜L7的物侧面S13可以为凸面，像侧面S14也可以为凸面；一些实施例中的第八透镜L8的像侧面S16可以为凹面。满足上述面型设置时，有利于提高系统成像解析度，满足高像素和小型化特性。
在该实施例中，第一透镜L1至第七透镜L7中各透镜的物侧面和像侧面均为球面，而第八透镜L8的物侧面S15和像侧面S16均为非球面。球面的面型设置能够极大地简化透镜的加工工艺，从而有效降低透镜的制备成本；而非球面的面型设置能够有效帮助光学系统10消除像差，解决视界歪曲的问题，同时还有利于光学系统10的小型化设计，使光学系统10能够在保持小型化设计的前提下同时具备优良的光学效果。特别地，当系统靠近物侧的透镜均为球面透镜，仅最靠近像侧的透镜为非球面透镜时，该非球面透镜可对物方各透镜所形成的像差等问题进行最后的校正，从而使光学系统10在低成本及高成像品质之间取得平衡。当然，在另一些实施例中，光学系统10中任意一个的物侧面可以是球面，也可以是非球面；光学系统10中任意一个透镜的像侧面可以是球面，也可以是非球面。通过球面与非球面的配合可以提高光学系统10中透镜设计及组装的灵活性，同时，还有利于校正系统像差，提高系统成像质量。
具体地，非球面的面型计算可参考非球面公式：
Figure BDA0002389208970000051
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。
在该实施例中，光学系统10中各透镜的材质均为玻璃。在另一些实施例中，也可以使第一透镜L1的材质为玻璃，而第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4的材质均为塑料，此时，由于光学系统10中位于物方的透镜的材质为玻璃，因此这些位于物方的玻璃透镜对极端环境具有很好耐受效果，不易受物方环境的影响而出现老化等情况，从而当光学系统10处于暴晒高温等极端环境下时，这种结构能够有效避免光学系统10出现成像质量下降及使用寿命减少的情况。塑料材质的透镜能够减少光学系统10的重量并降低生成成本，而玻璃材质的透镜能够耐受较高的温度且具有优良的光学性能。当然，光学系统10中各透镜的材质配置并不限于上述实施例，任一透镜的材质可以为塑料也可以为玻璃。
另一方面，可参考图13，在本申请的一些实施例中，光学系统10由物侧至像侧依次包括具有负屈折力的第一透镜L1、具有正屈折力的第二透镜L2、具有屈折力的第三透镜L3、光阑STO、具有屈折力的第四透镜L4、具有正屈折力的第五透镜L5、具有屈折力的第六透镜L6及具有负屈折力的第七透镜L7，而不包含第八透镜L8。在这些实施例中，第一透镜L1至第七透镜L7分别只包含一个透镜，即此时的光学系统10由七个透镜及光阑STO构成，从而可称光学系统10具有七片式结构。其中光阑STO的其他设置方式及各透镜的材质关系可参考上述具有八片式结构的光学系统10的实施例。
对于具有七片式结构的光学系统10而言，在一些实施例中，第一透镜L1的物侧面S1为凹面，像侧面S2为凹面；第二透镜L2的物侧面S3和像侧面S4均为凸面；第三透镜L3的物侧面S5和像侧面S6均为凹面；第四透镜L4的物侧面S7和像侧面S8均为凸面；第五透镜L5的物侧面S9和像侧面S10均为凸面；第六透镜L6的物侧面S11为凸面，像侧面S12为凹面；第七透镜L7的物侧面S13和像侧面S14均为凹面。以上，一些实施例中的第一透镜L1的物侧面S1也可以为凸面；一些实施例中的第四透镜L4的物侧面S7和像侧面S8可以均为凹面；一些实施例中的第六透镜L6的像侧面S12可以为凸面；一些实施例中的第七透镜L7的物侧面S13可以为凸面，像侧面S14也可以为凸面。满足上述面型设置时，有利于提高系统成像解析度，满足高像素和小型化特性。
另一方面，对于上述具有七片式结构及八片式结构的光学系统10而言，在一些实施例中，第二透镜L2的物侧面S3和像侧面S4均为凸面，述第三透镜L3的物侧面S5和像侧面S6均为凹面，第二透镜L2与第三透镜L3胶合形成胶合透镜。满足上述设置时，可减少系统中透镜的空气间隔，降低高温或低温气体对透镜的影响，从而降低透镜的温度敏感度；同时还能缩短系统于轴向上的长度，并降低系统组装敏感度，解决透镜的制作工艺及镜头组装问题，提高良率。
在一些实施例中，第三透镜L3的物侧面S5和像侧面S6均为凹面，第四透镜L4的物侧面S7和像侧面S8均为凸面，第三透镜L3与第四透镜L4胶合形成胶合透镜。满足上述设置时，可减少系统中透镜的空气间隔，降低高温或低温气体对透镜的影响，从而降低透镜的温度敏感度；同时还能缩短系统于轴向上的长度，并降低系统组装敏感度，解决透镜的制作工艺及镜头组装问题，提高良率。
在一些实施例中，第四透镜L4的物侧面S7和像侧面S8均为凹面，第五透镜L5的物侧面S9和像侧面S10均为凸面，第四透镜L4与第五透镜L5胶合形成胶合透镜。满足上述设置时，可减少系统中透镜的空气间隔，降低高温或低温气体对透镜的影响，从而降低透镜的温度敏感度；同时还能缩短系统于轴向上的长度，并降低系统组装敏感度，解决透镜的制作工艺及镜头组装问题，提高良率。
在一些实施例中，光学系统10包括红外截止滤光片。红外截止滤光片可设置于光学系统10中最靠近像侧的透镜(在具有七片式结构的系统中，最靠近像侧的透镜为第七透镜L7；在具有八片式结构的系统中，最靠近像侧的透镜为第八透镜L8)的像侧，当光学系统10与感光元件一同装配成摄像模组时，该红外截止滤光片即位于透镜与感光元件之间。红外截止滤光片用于滤除红外光，防止红外光到达成像面S17，从而防止红外光干扰正常成像。红外截止滤光片可与各透镜一同装配以作为光学系统10中的一部分，或者，也可以在光学系统10与感光元件装配成摄像模组时，一并安装至光学系统10与感光元件之间。在一些实施例中，红外截止滤光片也可设置在第一透镜L1的物侧。另外，在一些实施例中也可不设置红外截止滤光片，而是通过在光学系统10中任一透镜上设置滤光涂层以实现滤除红外光的效果。
对于上述具有七片式结构及八片式结构的光学系统10而言，在一些实施例中，光学系统10中的至少一个透镜满足以下关系：
(dn/dt)i/(ndi-1)-αi＜0；
其中，(dn/dt)i为第i透镜的折射率温度系数，(dn/dt)i的单位为(10-6/K)，ndi为第i透镜的d光折射率，d光波长为587.56nm，αi为第i透镜的热膨胀系数，αi单位为(10-6/K)。对于具有七片式结构的光学系统10而言，i为1、2、3、4、5、6、7中的至少一个；对于具有八片式结构的光学系统10而言，i为1、2、3、4、5、6、7、8中的至少一个。例如，可以仅使光学系统10中最靠近物侧的五个透镜(第一透镜L1至第五透镜L5)满足上述关系式。具体地，一些实施例中的(dn/dt)i/(ndi-1)-αi可以为-27.00、-26.00、-25.00、-23.00、-21.00、-20.00、-18.00、-15.00、-13.00、-10.00、-8.00、-7.00、-6.00、-4.00、-3.00、-2.50、-2.00或-1.00，以上数值单位为(10-6/K)。折射率温度系数反映了材料因温度变化而发生的折射率改变的程度，热膨胀系数决定了材料因温度变化导致的热变形特性，透镜的折射率和形状在环境温度变化时将发生改变。可衡量透镜材料的热稳定性，挑选满足上述屈折力配置及材料条件的透镜以设计光学系统10，从而使得光学系统10在高温环境下的最佳成像面位置能够朝像方移动，而在低温环境下的最佳成像面位置朝物方移动，以此补偿感光元件的感光表面在相应温度环境下的偏移，降低因温度变化而导致系统的最佳成像面位置与感光表面分离而出现成像模糊不清的现象，从而有利于提升光学系统10在温度变化(例如变化至高温或低温)时的成像质量的稳定性，实现改善成像质量的目的。
在一些实施例中，光学系统10中的至少一个透镜满足以下关系：
(dn/dt)i+(ndi-1)*αi＜17。
厚度不均匀的材料由于温度的变化容易导致表面形状发生变化，从而影响光学系统10的成像解析度。具体地，一些实施例中的(dn/dt)i+(ndi-1)*αi可以为1.00、2.00、3.00、5.00、6.00、7.00、9.00、10.00、12.00、13.00、14.00、15.00、15.50、16.00或16.50，以上数值单位为(10-6/K)。通过采用满足上述关系的透镜，将有利于提升透镜形状对温度的稳定性，并降低光学系统10的温度敏感度。
在一些实施例中，光学系统10中至少一个透镜满足以下关系：
Vi*f/fi＜0；
其中，Vi＝(dn/dt)i/(ndi-1)-αi，f为光学系统10的有效焦距，fi为第i透镜的焦距。具体地，一些实施例中的Vi*f/fi可以为-23.00、-22.50、-22.00、-21.00、-18.00、-15.00、-10.00、-8.00、-7.00、-5.00、-4.00、-3.00、-2.00、-1.00或-0.80，以上数值单位为(10-6/K)。温度的变化会引起透镜折射率的变化，在折射率温度系数为正的情况下，当温度升高时，透镜的折射率将变大，透镜焦距会变短；在折射率温度系数为负的情况下，当温度升高时，透镜的折射率将变小，透镜焦距会变长，同时光学系统10的焦点移动的方向还与各透镜屈折力配置有关。因此当光学系统10中至少有一个透镜满足上述关系时，可调整系统成像面在温度变化下的移动方向以及偏移量，有利于光学系统在温度变化的环境下，最佳成像面位置不会因温度的变化而产生过于敏感的偏移量，从而有利于降低系统的温度敏感度，使系统在一个较宽的温度范围内依然能够保持良好的成像品质。
进一步地，在一些实施例中，光学系统10满足以下关系：
Σ(Vi*f/fi)＜0；
其中，Vi＝(dn/dt)i/(ndi-1)-αi，f为光学系统10的有效焦距，fi为第i透镜的焦距，Σ(Vi*f/fi)为光学系统10中所有透镜的Vi*f/fi值的求和。对于具有七片式结构的光学系统10而言，上述求和是针对第一透镜L1至第七透镜L7的Vi*f/fi值的求和；于具有八片式结构的光学系统10而言，上述求和则是针对第一透镜L1至第八透镜L8的Vi*f/fi值的求和。具体地，一些实施例中的Σ(Vi*f/fi)可以为-11.00、-10.50、-9.50、-8.00、-7.00、-5.00、-4.50、-4.00或-3.50，以上数值单位为(10-6/K)。由于镜头安装的基座材料通常为塑料或金属材料，也会存在高温热膨胀导致感光面远离镜头的方向移动，或由于低温收缩导致感光面靠近镜头移动。因此当满足上述关系时，可以使光学系统10在一个较宽的温度范围内保持良好的成像质量，使系统留有一定的焦距长度变化量以用于补偿感光面因温度环境变化引起的位置偏移量，并避免光学系统10发生过校正现象。
在一些实施例中，光学系统10满足以下关系：
0.1＜ΣDT/TTL＜0.5；
其中，ΣDT为光学系统10中各相邻透镜于光轴上的间隔距离的总和，TTL为光学系统10的光学总长，光学总长为第一透镜L1的物侧面S1至光学系统10的成像面S17于光轴上的距离。具体地，一些实施例中的ΣDT/TTL可以为0.15、0.18、0.20、0.25、0.27、0.28或0.30。满足上述关系时，光学系统10中各透镜之间的空气间隔能够得到合理配置，从而有利于缩短系统总长，有利于实现小型化设计；同时，由于能够缩短各透镜之间的空气间隔，因此光学系统10在环境温度呈梯度变化的情况下依然具有较低的温度敏感度，从而有利于光学系统10保持在高温和低温环境下的正常使用。
在一些实施例中，光学系统10满足以下关系：
0.3＜BFL/f＜1.5；
其中，BFL为光学系统10的后焦距，后焦距即光学系统10中最后一个透镜的像侧面至系统的成像面S17于光轴上的距离，f为光学系统10的有效焦距。在具有七片式结构的系统中，最后一个透镜为第七透镜L7；在具有八片式结构的系统中，最后一个透镜为第八透镜L8。具体地，一些实施例中的BFL/f可以为0.50、0.60、0.80、0.90、1.00、1.05、1.10或1.15。满足上述关系时，光学系统10保留有足够的像方距离空间以放置滤光片和保护玻璃，且利于模组装配。低于下限时，不利于滤光片等元件的组装，还可能会增加系统透镜在组装对焦的过程中发生碰撞的风险；高于上限时，系统的机械后焦过长，不利于小型化设计，且过长的机械后焦也会导致安装镜头的基座的热特性敏感，不利于光学系统10在温度变化较大的环境下使用。
在一些实施例中，光学系统10满足以下关系：
1＜Imgh/f＜2；
其中，Imgh为光学系统10于成像面S17上有效成像区域的对角线长度，f为光学系统10的有效焦距。具体地，一些实施例中的Imgh/f可以为1.24、1.25、1.27、1.29、1.30、1.32、1.34、或1.35。满足上述关系时，即有利于提高系统的成像质量，又可控制系统的总长，使镜头体积最小化。
在一些实施例中，光学系统10满足以下关系：
f/EPD≤2.0；
其中，f为光学系统10的有效焦距，EPD为光学系统10的入瞳直径。具体地，一些实施例中的f/EPD可以为1.60、1.62、1.64、1.66、1.68、1.70、1.75、1.80、1.82、1.83、1.85或1.88。满足上述关系时，光学系统10具有大光圈的效果以及较大的景深范围。进一步地，在一些实施例中，光学系统10满足以下关系：f/EPD≤1.6；此时能够进一步提高光学系统10的进光量，并使系统的景深效果更佳。
以上针对各涉及i的关系式中，对于具有七片式结构的光学系统10而言，i为1、2、3、4、5、6、7中的至少一个；对于具有八片式结构的光学系统10而言，i为1、2、3、4、5、6、7、8中的至少一个。
接下来以更为具体详细的实施例来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由物侧至像侧依次包括具有负屈折力的第一透镜L1、具有正屈折力的第二透镜L2、光阑STO、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、具有负屈折力的第七透镜L7以及具有正屈折力的第八透镜L8。图2为第一实施例中光学系统10于-40℃下中心视场处的离焦曲线图；图3为第一实施例中光学系统10于20℃下中心视场处的离焦曲线图；图4为第一实施例中光学系统10于85℃下中心视场处的离焦曲线图。
第一透镜L1的物侧面S1为凹面，像侧面S2为凹面。
第二透镜L2的物侧面S3为凸面；像侧面S4为凸面。
第三透镜L3的物侧面S5为凹面；像侧面S6为凹面。
第四透镜L4的物侧面S7为凸面；像侧面S8为凸面。
第五透镜L5的物侧面S9为凸面；像侧面S10为凸面。
第六透镜L6的物侧面S11为凸面；像侧面S12为凹面。
第七透镜L7的物侧面S13为凹面；像侧面S14为凹面。
第八透镜L8的物侧面S15为凸面；像侧面S16为凸面。
第一透镜L1至第七透镜L7中各透镜的物侧面和像侧面均为球面，第八透镜L8的物侧面S15和像侧面S16为非球面。通过设置上述具有正屈折力的第八透镜L8，可校正第七透镜L7所带来的正球差，改善成像品质；另外还能进一步会聚光线，减小光线入射至系统成像面S17时的角度，从而有利于感光元件对光线的接收。另外，满足上述面型设置时，有利于提高系统成像解析度，满足高像素和小型化特性。
光学系统10中各透镜的材质均为玻璃。
在第一实施例中，光学系统10满足以下各关系：
(dn/dt)1/(nd1-1)-α1＝-12.89；
(dn/dt)2/(nd2-1)-α2＝-2.92；
(dn/dt)3/(nd3-1)-α3＝-5.43；
(dn/dt)4/(nd4-1)-α4＝-25.22；
(dn/dt)5/(nd5-1)-α5＝-0.88；
(dn/dt)6/(nd6-1)-α6＝2.55；
(dn/dt)7/(nd7-1)-α7＝2.55；
(dn/dt)8/(nd8-1)-α8＝2.93；
其中，(dn/dt)i为第i透镜的折射率温度系数，本实施例中(dn/dt)i的单位为(10-6/K)，ndi为第i透镜的d光折射率，d光波长为587.56nm，αi为第i透镜的热膨胀系数，本实施例中的αi单位为(10-6/K)。折射率温度系数反映了材料因温度变化而发生的折射率改变的程度，热膨胀系数决定了材料因温度变化导致的热变形特性，透镜的折射率和形状在环境温度变化时将发生改变。可衡量透镜材料的热稳定性，挑选满足上述屈折力配置及材料条件的透镜以设计光学系统10，从而使得光学系统10在高温环境下的最佳成像面位置能够朝像方移动，而在低温环境下的最佳成像面位置朝物方移动，以此补偿感光元件的感光表面在相应温度环境下的偏移，降低因温度变化而导致系统的最佳成像面位置与感光表面分离而出现成像模糊不清的现象，从而有利于提升光学系统10在温度变化(例如变化至高温或低温)时的成像质量的稳定性，实现改善成像质量的目的。
(dn/dt)1+(nd1-1)*α1＝2.68；
(dn/dt)2+(nd2-1)*α2＝12.27；
(dn/dt)3+(nd3-1)*α3＝7.27；
(dn/dt)4+(nd4-1)*α4＝-0.25；
(dn/dt)5+(nd5-1)*α5＝8.28；
(dn/dt)6+(nd6-1)*α6＝16.55；
(dn/dt)7+(nd7-1)*α7＝16.55；
(dn/dt)8+(nd8-1)*α8＝12.71；
厚度不均匀的材料由于温度的变化容易导致表面形状发生变化，从而影响光学系统10的成像解析度。通过采用满足上述关系的透镜，将有利于提升透镜形状对温度的稳定性，并降低光学系统10的温度敏感度。
V1*f/f1＝10.83；
V2*f/f2＝-1.77；
V3*f/f3＝5.92；
V4*f/f4＝-23.40；
V5*f/f5＝-0.75；
V6*f/f6＝-0.67；
V7*f/f7＝-2.81；
V8*f/f8＝3.21；
其中，Vi＝(dn/dt)i/(ndi-1)-αi，f为光学系统10的有效焦距，fi为第i透镜的焦距。温度的变化会引起透镜折射率的变化，在折射率温度系数为正的情况下，当温度升高时，透镜的折射率将变大，透镜焦距会变短；在折射率温度系数为负的情况下，当温度升高时，透镜的折射率将变小，透镜焦距会变长，同时光学系统10的焦点移动的方向还与各透镜屈折力配置有关。因此当光学系统10中的各透镜满足上述关系时，可调整系统成像面在温度变化下的移动方向以及偏移量，有利于光学系统在温度变化的环境下，最佳成像面位置不会因温度的变化而产生过于敏感的偏移量，从而有利于降低系统的温度敏感度，使系统在一个较宽的温度范围内依然能够保持良好的成像品质。
Σ(Vi*f/fi)＝-9.44(10-6/K)；其中，Vi＝(dn/dt)i/(ndi-1)-αi，f为光学系统10的有效焦距，fi为第i透镜的焦距，Σ(Vi*f/fi)为光学系统10中所有透镜的Vi*f/fi值的求和。由于该实施例的光学系统10具有八片式结构，因此该实施例中的上述求和是针对第一透镜L1至第八透镜L8的Vi*f/fi值的求和。由于镜头安装的基座材料通常为塑料或金属材料，也会存在高温热膨胀导致感光面远离镜头的方向移动，或由于低温收缩导致感光面靠近镜头移动。因此当满足上述关系时，可以使光学系统10在一个较宽的温度范围内保持良好的成像质量，使系统留有一定的焦距长度变化量以用于补偿感光面因温度环境变化引起的位置偏移量，并避免光学系统10发生过校正现象。
ΣDT/TTL＝0.21；其中，ΣDT为光学系统10中各相邻透镜于光轴上的间隔距离的总和，TTL为光学系统10的光学总长，光学总长为第一透镜L1的物侧面S1至光学系统10的成像面S17于光轴上的距离。满足上述关系时，光学系统10中各透镜之间的空气间隔能够得到合理配置，从而有利于缩短系统总长，有利于实现小型化设计；同时，由于能够缩短各透镜之间的空气间隔，因此光学系统10在环境温度呈梯度变化的情况下依然具有较低的温度敏感度，从而有利于光学系统10保持在高温和低温环境下的正常使用。
BFL/f＝0.99；其中，BFL为光学系统10的后焦距，后焦距即光学系统10中最后一个透镜的像侧面至系统的成像面S17于光轴上的距离，f为光学系统10的有效焦距。在该实施例中，最后一个透镜为第八透镜L8。满足上述关系时，光学系统10保留有足够的像方距离空间以放置红外滤光片和保护玻璃，且利于模组装配。低于下限时，不利于红外滤光片等元件的组装，还可能会增加系统透镜在组装对焦的过程中发生碰撞的风险；高于上限时，系统的机械后焦过长，不利于小型化设计，且过长的机械后焦也会导致安装镜头的基座的热特性敏感，不利于光学系统10在温度变化较大的环境下使用。
Imgh/f＝1.23；其中，Imgh为光学系统10于成像面S17上有效成像区域的对角线长度，f为光学系统10的有效焦距。满足上述关系时，即有利于提高系统的成像质量，又可控制系统的总长，使镜头体积最小化。
f/EPD＝1.64；其中，f为光学系统10的有效焦距，EPD为光学系统10的入瞳直径。满足上述关系时，光学系统10具有大光圈的效果以及较大的景深范围。
满足上述关系时，光学系统10能够带来优良的成像品质，且在环境温度变化的情况下(例如从常温变化至高温或低温)，光学系统10的最佳成像面位置在温度变化时能够相应移动，以补偿感光元件上的感光表面的位置偏移量，从而使最终装配形成的模组在高温、低温等环境下的成像质量拥有优良稳定性。
另外，光学系统10的各透镜参数由表1和表2给出，表2展现了第一实施例的非球面系数，表2中的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。由物面至像面(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，其中，位于物面的被摄物能够于光学系统10的成像面S17上形成清晰的成像。面序号1和2分别表示第一透镜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。表1中的Y半径为相应面序号的物侧面或像侧面于近轴处(或理解为于光轴上)的曲率半径。透镜于“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后一透镜的物侧面于光轴上的距离。光阑STO于“厚度”参数列中的数值为光阑STO至后一透镜(该实施例中为第三透镜L3)的物侧面顶点(顶点指透镜与光轴的交点)于光轴上的距离，我们默认第一透镜L1物侧面到最后一枚镜片像侧面的方向为光轴的正方向，当该值为负时，表明光阑STO设置于透镜的物侧面顶点的右侧(或理解为位于该顶点的像侧)，当光阑STO的“厚度”参数为正值时，光阑STO在透镜物侧面顶点的左侧(或理解为位于该顶点的物侧)。本申请实施例中的各透镜的光轴以及光阑STO的中心处于同一直线上，该直线作为光学系统10的光轴。面序号16中的“厚度”参数值为第八透镜L8的像侧面S16至光学系统10的像面(成像面S17)于光轴上的距离。
在第一实施例中，光学系统10的有效焦距f＝8.39mm，光圈数FNO＝1.64，最大视场角(对角线视角)FOV＝71.6°，光学总长TTL＝29.59mm，光学总长TTL为第一透镜L1的物侧面S1至光学系统10的成像面S17于光轴上的距离。
另外，在以下各实施例(第一实施例、第二实施例、第三实施例、第四实施例、第五实施例)中，各透镜的折射率、阿贝数和焦距均为587.56nm波长下的数值。各实施例的关系式计算和透镜结构均以表1、表2、表3、表4等透镜参数表格中的数据为准。
表1
Figure BDA0002389208970000111
Figure BDA0002389208970000121
表2
面序号 15 16
K 0.00E+00 -8.54E+00
A4 -9.39E-05 -1.77E-04
A6 2.77E-06 1.18E-05
A8 2.40E-08 0.00E+00
A10 0.00E+00 0.00E+00
A12 0.00E+00 0.00E+00
A14 0.00E+00 0.00E+00
A16 0.00E+00 0.00E+00
A18 0.00E+00 0.00E+00
A20 0.00E+00 0.00E+00
第二实施例
参考图5，在第二实施例中，光学系统10由物侧至像侧依次包括具有负屈折力的第一透镜L1、具有正屈折力的第二透镜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、光阑STO、具有正屈折力的第五透镜L5、具有正屈折力的第六透镜L6、具有负屈折力的第七透镜L7以及具有正屈折力的第八透镜L8。图6为第二实施例中光学系统10于-40℃下中心视场处的离焦曲线图；图7为第二实施例中光学系统10于20℃下中心视场处的离焦曲线图；图8为第二实施例中光学系统10于85℃下中心视场处的离焦曲线图。
第一透镜L1的物侧面S1为凹面，像侧面S2为凹面。
第二透镜L2的物侧面S3为凸面；像侧面S4为凸面。
第三透镜L3的物侧面S5为凹面；像侧面S6为凹面。
第四透镜L4的物侧面S7为凸面；像侧面S8为凸面。
第五透镜L5的物侧面S9为凸面；像侧面S10为凸面。
第六透镜L6的物侧面S11为凸面；像侧面S12为凸面。
第七透镜L7的物侧面S13为凸面；像侧面S14为凹面。
第八透镜L8的物侧面S15为凸面；像侧面S16为凸面。
另外，光学系统10的各透镜参数由表3和表4给出，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
Figure BDA0002389208970000122
Figure BDA0002389208970000131
表4
面序号 11 12 15 16
K 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00
A4 -4.64E-04 -2.80E-04 -4.09E-04 -3.93E-04
A6 -2.99E-06 7.66E-06 -6.76E-06 -2.21E-05
A8 1.46E-07 1.33E-07 4.56E-07 4.01E-07
A10 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00
A12 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00
A14 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00
A16 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00
A18 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00
A20 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00
在第二实施例中，光学系统10满足以下关系：
i (dn/dt)<sub>i</sub>/(nd<sub>i</sub>-1)-α<sub>i</sub> (dn/dt)<sub>i</sub>+(nd<sub>i</sub>-1)*α<sub>i</sub> V<sub>i</sub>*f/f<sub>i</sub>
1 -27.84 -0.29 20.56
2 -2.92 12.27 -1.18
3 -7.25 5.90 7.78
4 -10.08 4.58 -9.10
5 -23.14 -0.08 -15.84
6 1.24 12.91 0.65
7 2.55 16.55 -2.18
8 -23.96 0.91 -7.01
以及：
Σ(V<sub>i</sub>*f/f<sub>i</sub>) -6.29 Imgh/f 1.21
ΣDT/TTL 0.31 f/EPD 1.60
BFL/f 0.48
第三实施例
参考图9，在第三实施例中，光学系统10由物侧至像侧依次包括具有负屈折力的第一透镜L1、具有正屈折力的第二透镜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、光阑STO、具有正屈折力的第五透镜L5、具有正屈折力的第六透镜L6、具有负屈折力的第七透镜L7以及具有正屈折力的第八透镜L8。图10为第三实施例中光学系统10于-40℃下中心视场处的离焦曲线图；图11为第三实施例中光学系统10于20℃下中心视场处的离焦曲线图；图12为第三实施例中光学系统10于85℃下中心视场处的离焦曲线图。
第一透镜L1的物侧面S1为凹面，像侧面S2为凹面。
第二透镜L2的物侧面S3为凸面；像侧面S4为凸面。
第三透镜L3的物侧面S5为凹面；像侧面S6为凹面。
第四透镜L4的物侧面S7为凸面；像侧面S8为凸面。
第五透镜L5的物侧面S9为凸面；像侧面S10为凸面。
第六透镜L6的物侧面S11为凸面；像侧面S12为凸面。
第七透镜L7的物侧面S13为凹面；像侧面S14为凹面。
第八透镜L8的物侧面S15为凸面；像侧面S16为凹面。
另外，光学系统10的各透镜参数由表5和表6给出，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
Figure BDA0002389208970000141
表6
面序号 11 12 15 16
K -6.82E-01 0.00E+00 -2.62E+01 0.00E+00
A4 -1.95E-04 8.19E-07 1.59E-03 -5.93E-04
A6 -3.61E-06 3.24E-06 -1.76E-04 -9.83E-06
A8 1.60E-07 -1.89E-08 1.42E-05 -4.56E-07
A10 -9.00E-09 2.94E-11 -1.11E-06 1.13E-08
A12 1.87E-10 0.00E+00 6.93E-08 1.19E-11
A14 0.00E+00 0.00E+00 -3.10E-09 2.43E-14
A16 0.00E+00 0.00E+00 9.01E-11 0.00E+00
A18 0.00E+00 0.00E+00 -1.50E-12 0.00E+00
A20 0.00E+00 0.00E+00 1.09E-14 0.00E+00
在第三实施例中，光学系统10满足以下关系：
i (dn/dt)<sub>i</sub>/(nd<sub>i</sub>-1)-α<sub>i</sub> (dn/dt)<sub>i</sub>+(nd<sub>i</sub>-1)*α<sub>i</sub> V<sub>i</sub>*f/f<sub>i</sub>
1 -28.32 -0.23 18.62
2 -2.90 11.71 -1.28
3 -2.42 8.08 2.80
4 -10.08 4.58 -9.34
5 -23.14 -0.08 -14.02
6 1.24 12.91 0.85
7 2.55 16.55 -2.30
8 -23.42 0.76 -5.67
以及：
Σ(V<sub>i</sub>*f/f<sub>i</sub>) -10.34 Imgh/f 1.36
ΣDT/TTL 0.32 f/EPD 1.65
BFL/f 0.44
第四实施例
参考图13，在第四实施例中，光学系统10由物侧至像侧依次包括具有负屈折力的第一透镜L1、具有正屈折力的第二透镜L2、具有负屈折力的第三透镜L3、光阑STO、具有负屈折力的第四透镜L4、具有正屈折力的第五透镜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，即该实施例的光学系统10具有七片式结构。图14为第四实施例中光学系统10于-40℃下中心视场处的离焦曲线图；图15为第四实施例中光学系统10于20℃下中心视场处的离焦曲线图；图16为第四实施例中光学系统10于85℃下中心视场处的离焦曲线图。
第一透镜L1的物侧面S1为凸面，像侧面S2为凹面。
第二透镜L2的物侧面S3为凸面；像侧面S4为凸面。
第三透镜L3的物侧面S5为凹面；像侧面S6为凹面。
第四透镜L4的物侧面S7为凹面；像侧面S8为凹面。
第五透镜L5的物侧面S9为凸面；像侧面S10为凸面。
第六透镜L6的物侧面S11为凸面；像侧面S12为凸面。
第七透镜L7的物侧面S13为凹面；像侧面S14为凸面。
另外，光学系统10的各透镜参数由表7和表8给出，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
Figure BDA0002389208970000151
Figure BDA0002389208970000161
表8
面序号 10 11
K 1.08E+00 -1.94E+00
A4 -1.07E-04 -6.97E-05
A6 -1.55E-07 9.96E-07
A8 0.00E+00 0.00E+00
A10 0.00E+00 0.00E+00
A12 0.00E+00 0.00E+00
A14 0.00E+00 0.00E+00
A16 0.00E+00 0.00E+00
A18 0.00E+00 0.00E+00
A20 0.00E+00 0.00E+00
在第四实施例中，光学系统10满足以下关系：
i (dn/dt)<sub>i</sub>/(nd<sub>i</sub>-1)-α<sub>i</sub> (dn/dt)<sub>i</sub>+(nd<sub>i</sub>-1)*α<sub>i</sub> V<sub>i</sub>*f/f<sub>i</sub>
1 -2.38 6.63 1.84
2 -2.90 11.71 -2.56
3 -2.38 6.63 0.81
4 -4.37 5.89 5.84
5 -2.32 9.82 -2.79
6 -10.25 4.48 -9.51
7 -4.37 5.89 1.49
以及：
Σ(V<sub>i</sub>*f/f<sub>i</sub>) -4.89 Imgh/f 1.21
ΣDT/TTL 0.16 f/EPD 2.0
BFL/f 1.18
第五实施例
参考图17，在第五实施例中，光学系统10由物侧至像侧依次包括具有负屈折力的第一透镜L1、具有正屈折力的第二透镜L2、具有负屈折力的第三透镜L3、光阑STO、具有负屈折力的第四透镜L4、具有正屈折力的第五透镜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，即该实施例的光学系统10具有七片式结构。图18为第五实施例中光学系统10于-40℃下中心视场处的离焦曲线图；图19为第五实施例中光学系统10于20℃下中心视场处的离焦曲线图；图20为第五实施例中光学系统10于85℃下中心视场处的离焦曲线图。
第一透镜L1的物侧面S1为凸面，像侧面S2为凹面。
第二透镜L2的物侧面S3为凸面；像侧面S4为凸面。
第三透镜L3的物侧面S5为凹面；像侧面S6为凹面。
第四透镜L4的物侧面S7为凹面；像侧面S8为凹面。
第五透镜L5的物侧面S9为凸面；像侧面S10为凸面。
第六透镜L6的物侧面S11为凸面；像侧面S12为凸面。
第七透镜L7的物侧面S13为凹面；像侧面S14为凸面。
另外，光学系统10的各透镜参数由表9和表10给出，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
Figure BDA0002389208970000171
表10
面序号 10 11
K 9.09E-01 -1.66E+00
A4 -1.15E-04 -2.11E-05
A6 -3.95E-07 8.45E-08
A8 0.00E+00 0.00E+00
A10 0.00E+00 0.00E+00
A12 0.00E+00 0.00E+00
A14 0.00E+00 0.00E+00
A16 0.00E+00 0.00E+00
A18 0.00E+00 0.00E+00
A20 0.00E+00 0.00E+00
在第五实施例中，光学系统10满足以下关系：
i (dn/dt)<sub>i</sub>/(nd<sub>i</sub>-1)-α<sub>i</sub> (dn/dt)<sub>i</sub>+(nd<sub>i</sub>-1)*α<sub>i</sub> V<sub>i</sub>*f/f<sub>i</sub>
1 -2.06 6.40 1.54
2 -3.00 11.87 -2.66
3 -2.38 6.63 0.86
4 -4.37 5.89 5.98
5 -0.72 10.84 -0.88
6 -10.25 4.48 -9.32
7 -4.37 5.89 1.26
以及：
Σ(V<sub>i</sub>*f/f<sub>i</sub>) -3.22 Imgh/f 1.22
ΣDT/TTL 0.13 f/EPD 1.9
BFL/f 1.17
以上第一实施例至第五实施例中各透镜的折射率温度系数(dn/dt)i以及各透镜的热膨胀系数αi可见下表，其中(dn/dt)i的单位为(10-6/K)，αi单位为(10-6/K)，且(dn/dt)i在以下简写为dn/dt。
Figure BDA0002389208970000181
在以上各实施例所提供的离焦曲线图中，反映了像面中心位置在偏离了焦平面位置时的分辨率变化，图中峰值的位置即为中心视场成像的最佳位置。通过中心视场在不同温度环境下的离焦曲线，能更清楚地观察到温度变化时的最佳成像面的偏移方向。由各实施例中的离焦曲线图可得到本申请实施例中的光学系统10的一种特性，即：温度为正时最佳成像面的位置向正方向移动，从而可补偿非光学机构件(例如前述的基座)由于热膨胀而导致感光元件的感光表面向正方向移动的问题，使得最佳成像面的位置尽可能与感光表面同步移动；温度为负时最佳成像面的位置向负方向移动，从而可补偿非光学机构件由于受冷收缩而导致感光表面向正方向移动的问题。通过采用本申请的设计，可使光学系统10的最佳成像位置与感光表面的位置尽可能保持一致，避免在高温或低温环境下，系统出现失焦的问题，保持系统在温度变化的环境下也能清晰成像。
参考图21，在本申请提供的一个实施例中，光学系统10与感光元件210组装以形成摄像模组20，感光元件210设置于光学系统10的像侧。该实施例中，光学系统10与感光元件210之间设置有红外截止滤光片。感光元件210可以为CCD(Charge Coupled Device，电荷耦合器件)或CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor，互补金属氧化物半导体)。
在一些实施例中，感光元件210与光学系统10中各透镜的距离相对固定，此时，摄像模组20为定焦模组。在另一些实施例中，可通过设置音圈马达等驱动机构以使感光元件210能够相对摄像模组20中的各透镜相对移动，从而实现对焦效果。具体地，在装配上述各透镜的镜筒上设置有与驱动芯片电性连接的线圈，同时摄像模组20还设置有磁石，通过通电后的线圈与磁石之间的磁力作用以驱动镜筒相对感光元件210运动，从而实现对焦效果。在另一些实施例中，也可通过设置类似的驱动机构以驱动摄像模组20中的部分透镜移动，从而实现光学变焦效果。通过采用上述光学系统10，在环境温度变化的情况下，光学系统10的最佳成像面位置在温度变化时能够相应移动，以补偿感光元件的感光表面的位置偏移量，从而使摄像模组20在高温、低温等环境下拥有稳定的成像质量。
参考图22，本申请的一些实施例还提供了一种电子装置30，摄像模组20应用于电子装置30以使电子装置30具备摄像功能。具体地，电子装置30包括壳体310，摄像模组20安装于壳体310，壳体310可以是电路板、中框、保护壳等部件。电子装置30可以是但不限于智能手机、智能手表、电子书阅读器、车载摄像装置、监控设备、医疗设备(如内窥镜)、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)、无人机等。具体地，在一些实施例中，电子装置30为智能手机，智能手机包括中框和电路板，电路板设置于中框，摄像模组20安装于智能手机的中框，且其中的感光元件210与电路板电性连接。在另一些实施例中，电子装置30为车载摄像装置(具体结构可参考图22)，摄像模组20设置于车载摄像装置的壳体310内，壳体310与安装板转动连接，安装板用于固定在汽车的车体上。通过采用上述摄像模组20，电子装置30在温度变化的情况下(例如变化至高温或低温)依然具备优良且稳定的成像质量。
参考图23，本申请的一些实施例还提供了一种汽车40。当电子装置30为车载摄像设备时，电子装置30可作为汽车40的前视摄像装置、后视摄像装置或侧视摄像装置。具体地，汽车40包括车体410，电子装置30的壳体310安装于车体410上。电子装置30可安装于车体410的前侧(如进气格栅处)、左前大灯、右前大灯、左后视镜、右后视镜、车尾箱盖板、车顶等任意位置。其次，也可在汽车40内设置显示设备，电子装置30与显示设备通信连接，从而，车体410上的电子装置30所获得的影像能够在显示设备上实时显示，让驾驶者能够获得车体410四周更大范围的环境信息，使驾驶者在行车和泊车时更为方便及安全。当设置有多个电子装置30以获取不同方位的景象时，电子装置30所获得的影像信息能够被合成，并能够以俯视图的形式呈现在显示设备上。
具体地，在一些实施例中，汽车40包括至少四个电子装置30，电子装置30分别安装在车体410的前侧(如进气格栅处)、左侧(如左后视镜处)、右侧(如右后视镜处)及后侧(如车尾箱盖板处)，以构建汽车环视系统。汽车环视系统包括安装在车体410前后左右的四个(或更多个)电子装置30，多个电子装置30可同时采集汽车40四周的景象，随后经电子装置30采集到图像信息经过图像处理单元进行畸变还原、视角转化、图像拼接、图像增强等步骤，最终形成一幅汽车40四周的无缝隙的360°全景俯视图，并于显示设备上显示。当然，除了显示全景图，也可以显示任何一方位的单侧视图。另外，显示设备上也可配置配制与显示图像对应的标尺线以方便驾驶者准确地确定障碍物的方位和距离。由于电子装置30在温度变化下依然具备优良的成像质量，因此通过将上述电子装置30作为车载摄像装置，汽车40在高温环境(如烈日暴晒)或低温环境(如极地)下行驶时将依然能够获得优良且稳定的车载摄像画面，从而有利于提高相应环境下的行驶安全。
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实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (19)

1.一种光学系统，其特征在于，由物侧至像侧依次包括：
具有负屈折力的第一透镜；
具有正屈折力的第二透镜；
具有屈折力的第三透镜；
具有屈折力的第四透镜；
具有正屈折力的第五透镜；
具有屈折力的第六透镜；
具有负屈折力的第七透镜；
所述光学系统中至少一个透镜满足以下关系：
(dn/dt)i/(ndi-1)-αi＜0；
其中，(dn/dt)i为第i透镜的折射率温度系数，(dn/dt)i的单位为(10-6/K)，ndi为第i透镜的d光折射率，αi为第i透镜的热膨胀系数，αi单位为(10-6/K)。
2.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，包括设置于所述第七透镜像侧的第八透镜，所述第八透镜具有正屈折力。
3.根据权利要求2所述的光学系统，其特征在于，所述第八透镜的物侧面为凸面，像侧面为凸面或凹面。
4.根据权利要求1或2所述的光学系统，其特征在于，所述第一透镜的物侧面为凸面或凹面，像侧面为凹面；所述第二透镜的物侧面和像侧面均为凸面；所述第三透镜的物侧面和像侧面均为凹面；所述第四透镜的物侧面和像侧面均为凸面或均为凹面；所述五透镜的物侧面和像侧面均为凸面；所述第六透镜的物侧面为凸面，像侧面为凹面或凸面；所述第七透镜的物侧面为凹面或凸面，像侧面为凹面或凸面。
5.根据权利要求1或2所述的光学系统，其特征在于，所述第二透镜的物侧面和像侧面均为凸面，述第三透镜的物侧面和像侧面均为凹面，所述第二透镜与所述第三透镜胶合形成胶合透镜。
6.根据权利要求1或2所述的光学系统，其特征在于，所述第三透镜的物侧面和像侧面均为凹面，所述第四透镜的物侧面和像侧面均为凸面，所述第三透镜与所述第四透镜胶合形成胶合透镜。
7.根据权利要求1或2所述的光学系统，其特征在于，所述第四透镜的物侧面和像侧面均为凹面，所述第五透镜的物侧面和像侧面均为凸面，所述第四透镜与所述第五透镜胶合形成胶合透镜。
8.根据权利要求1或2所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统中至少一个透镜的物侧面和/或像侧面为非球面。
9.根据权利要求1或2所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统中至少一个透镜满足以下关系：
(dn/dt)i+(ndi-1)*αi＜17。
10.根据权利要求1或2所述的光学系统，其特征在于，满足以下关系：
0.1＜ΣDT/TTL＜0.5；
其中，ΣDT为所述光学系统中各相邻透镜于光轴上的间隔距离的总和，TTL为所述光学系统的光学总长。
11.根据权利要求1或2所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统中至少一个透镜满足以下关系：
Vi*f/fi＜0；
其中，Vi＝(dn/dt)i/(ndi-1)-αi，f为所述光学系统的有效焦距，fi为第i透镜的焦距。
12.根据权利要求1或2所述的光学系统，其特征在于，满足以下关系：
Σ(Vi*f/fi)＜0；
其中，Vi＝(dn/dt)i/(ndi-1)-αi，f为所述光学系统的有效焦距，fi为第i透镜的焦距，Σ(Vi*f/fi)为所述光学系统中所有透镜的Vi*f/fi值的求和。
13.根据权利要求1或2所述的光学系统，其特征在于，满足以下关系：
0.3＜BFL/f＜1.5；
其中，BFL为所述光学系统的后焦距，f为所述光学系统的有效焦距。
14.根据权利要求1或2所述的光学系统，其特征在于，满足以下关系：
1＜Imgh/f＜2；
其中，Imgh为所述光学系统于成像面上有效成像区域的对角线长度，f为所述光学系统的有效焦距。
15.根据权利要求1或2所述的光学系统，其特征在于，满足以下关系：
f/EPD≤2.0；
其中，f为所述光学系统的有效焦距，EPD为所述光学系统的入瞳直径。
16.根据权利要求1或2所述的光学系统，其特征在于，满足以下关系：
f/EPD≤1.6；
其中，f为所述光学系统的有效焦距，EPD为所述光学系统的入瞳直径。
17.一种摄像模组，其特征在于，包括感光元件及权利要求1至16任意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。
18.一种电子装置，其特征在于，包括壳体及权利要求17所述的摄像模组，所述摄像模组设置于所述壳体。
19.一种汽车，其特征在于，包括车体及权利要求18所述的电子装置，所述电子装置设置于所述车体。
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