CN115166942A - 光学系统、摄像模组和电子设备 - Google Patents

Abstract

一种光学系统、摄像模组和电子设备，共七片具有屈折力的镜片，光学系统沿光轴由物侧至像侧依次包含：第一透镜组和第二透镜组，其中，第一透镜组包含：第一透镜；第二透镜组包含：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，第二透镜组相对于光学系统的成像面固定，第一透镜组沿光轴移动。通过对光学系统各透镜的合理设计，有利于光学系统在远焦状态和近焦状态均能清晰成像且具备良好的成像效果。

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，搭载摄像头的电子装置迅速发展，包括无人机、数码相机和安防监控电子装置，人们对成像品质的要求也日益增加。为了能让使用者拥有更佳的拍照体验，要求光学系统具有自动对焦的功能，且在远焦状态下和近焦状态下均能清晰成像，以实现更大距离范围的拍摄，并捕捉更多的拍摄细节，以在不同环境下均能保证良好的成像效果。

因此，如何在保证光学系统在远焦状态下和近焦状态下均能清晰成像且具备良好的成像效果，成为业内必须解决的问题之一。

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，解决光学系统需要在远焦状态和近焦状态均能清晰成像且具备良好的成像效果。

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，共七片具有屈折力的镜片，沿着光轴由物侧至像侧依次包含：第一透镜组，所述第一透镜组包含：第一透镜；第二透镜组，所述第二透镜组包含：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；所述第二透镜组相对于所述光学系统的成像面固定，所述第一透镜组沿光轴移动，以使所述光学系统在远焦状态和近焦状态之间进行连续对焦。

所述光学系统满足关系式：0.03mm^-1＜RIy/fy＜0.05mm^-1；其中，RIy为所述光学系统处于远焦状态时最大视场角对应的相对照度，fy为所述光学系统处于远焦状态时的焦距。

通过改变第一透镜组与第二透镜组之间的间隔距离，可改变光学系统的焦距，其中，第一透镜组仅包含第一透镜，因此当第一透镜组沿光轴移动时，第一透镜组移动速度较快，进而有利于提升对焦速度，降低对焦马达所需提供第一透镜组的驱动力，进而降低对对焦马达的性能要求，有助于光学系统小型化的设计。

通过使光学系统满足0.03mm^-1＜RIy/fy＜0.05mm^-1，有利于在满足光学系统照度的前提下，使景深最大化，从而使光学系统在远焦状态和近焦状态之间均能具有良好的成像效果。

一种实施方式中，所述光学系统，沿着光轴由物侧至像侧依次包含：所述第一透镜，具有负屈折力，所述第一透镜的像侧面于近光轴处为凹面；所述第二透镜，具有正屈折力，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；所述第三透镜，具有正屈折力，所述第三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，具有负屈折力，所述第四透镜的像侧面于近光轴处为凹面；所述第五透镜，具有屈折力；所述第六透镜，具有正屈折力，所述第六透镜的物侧面于近光轴处为凸面；所述第七透镜，具有负屈折力，所述第七透镜的物侧面和像侧面于近光轴处均为凹面。

通过使第一透镜具有负屈折力，且第一透镜的像侧面于近光轴处为凹面，有利于增大光线的入射角度，扩大光学系统的视场角，提高光学系统的照度；通过使第二透镜具有正屈折力，且第二透镜的物侧面于近光轴处为凸面，第二透镜的像侧面于近光轴处为凹面，有利于矫正第一透镜产生的朝负方向的球差，提高成像质量；通过使第三透镜具有正屈折力，且第三透镜的物侧面和像侧面于近光轴处均为凸面，有利于为光学系统的中心视场和边缘视场提供不同的屈折力，降低内外视场的光程差，使光线更好的汇聚，提升光学系统的成像质量；通过使第四透镜具有负屈折力，且第四透镜的像侧面于近光轴处为凹面，有利于增加光学系统的焦距，使该光学系统具备较强的长焦特性，实现良好的远景拍摄效果；通过使第六透镜具有正屈折力，且第六透镜的物侧面于近光轴处为凸面，有利于增强第六透镜的正屈折力，提升透镜间的紧凑性；通过使第七透镜具有负屈折力，且第七透镜的物侧面和像侧面于近光轴处均为凹面，有利于增强第七透镜的负屈折力，避免第七透镜的物侧面过度弯曲。

一种实施方式中，所述光学系统满足关系式：0.8＜THI21/THI22＜0.95；其中，THI21为所述光学系统处于远焦状态时所述第一透镜的像侧面至所述第二透镜的物侧面于光轴上的距离，THI22为所述光学系统处于近焦状态时所述第一透镜的像侧面至所述第二透镜的物侧面于光轴上的距离。通过使光学系统满足上述关系式，有利于光学系统处于远焦状态时第一透镜至第二透镜的空气间隔和光学系统处于近焦状态时第一透镜至第二透镜的空气间隔的比值得到合理配置，使得光学系统在自动对焦的过程中，第一透镜的行程被控制在合理范围内，且第一透镜的行程与光学系统的焦距的比值得到合理配置，使得光学系统的公差更加稳定，变焦过程更加合理适当，有利于保证自动对焦的准确性。

一种实施方式中，所述光学系统满足关系式：27＜|Vd3-Vd4|＜40；其中，Vd3为所述第三透镜的色散系数，Vd4为所述第四透镜的色散系数。通过使光学系统满足上述关系式，有利于第三透镜的色散系数与第四透镜的色散系数的差值得到合理的配置，有效校正光学系统的色差，保证光学系统具有良好的成像质量。

一种实施方式中，所述光学系统满足关系式：0.9＜Nd2/Nd3＜1.06；其中，Nd2为所述第二透镜的折射率，Nd3为所述第三透镜的折射率。通过使光学系统满足上述关系式，有利于第二透镜的折射率与第三透镜的折射率的比值得到合理配置，第二透镜和第三透镜分别设置于光阑的前后，即第二透镜和第三透镜处于光学系统中光线的转折位置，有利于使得光线在光学系统中不发生较大的转折，保证光线在光学系统中的稳定性，提高装配良率。

一种实施方式中，所述光学系统满足关系式：0.35＜(CT3+CT4+CT5)/fy＜0.5；其中，CT3为所述第三透镜于光轴上的厚度，CT4为所述第四透镜于光轴上的厚度，CT5为所述第五透镜于光轴上的厚度。通过使光学系统满足上述关系式，有利于第三透镜、第四透镜和第五透镜的厚度得到合理配置，有效缩小光学系统的总长，形成对称性，降低光学畸变，同时，第三透镜、第四透镜和第五透镜的厚度搭配合理的屈折力，还有利于提高装配良率。

一种实施方式中，所述光学系统满足关系式：0.3＜|f7/f6|＜0.6；其中，f7为所述第七透镜的焦距，f6为所述第六透镜的焦距。通过使光学系统满足上述关系式，有利于第七透镜的焦距和第六透镜的焦距的比值得到合理配置，使光线平缓过渡，提高装配良率，同时，还有利于提升光学系统的像高。

一种实施方式中，所述光学系统满足关系式：0.35＜|f2/f1|＜0.75；其中，f2为所述第二透镜的焦距，f1为所述第一透镜的焦距。通过使光学系统满足上述关系式，有利于合理配置第一透镜和第二透镜的尺寸与屈折力，可平衡第一透镜产生的较大球差，提升光学系统整体的解像力，并控制光学系统第三透镜至第七透镜的屈折力配置，强化光学系统像差校正，同时，还有利于尺寸压缩，使光学系统实现小型化。

一种实施方式中，所述光学系统满足关系式：65<IMGH/(EPDy-EPDj)<80；其中，IMGH为所述光学系统最大视场角对应像高的一半，EPDy为所述光学系统处于远焦状态时的入瞳直径，EPDj为所述光学系统处于近焦状态时的入瞳直径。通过使光学系统满足上述关系式，有利于光学系统具有较大的像高，以匹配大尺寸感光芯片并实现高像素，同时，光学系统的入瞳直径在对焦过程中会产生相应的变化，用于调节光学系统的通光量，以便在近焦状态和远焦状态下均具备足够的通光量，确保暗环境的成像质量。

一种实施方式中，所述光学系统满足关系式：9mm＜fj/tan(FOVj)＜10mm；其中，FOVj为所述光学系统在近焦状态下的最大视场角，tan(FOVj)为所述光学系统在近焦状态下的最大视场角的正切值，fj为所述光学系统处于近焦状态时的焦距。通过使光学系统满足上述关系式，有利于光学系统具有较大视场角以满足光学系统对成像范围要求的同时，具有较长的焦距，摄远时能够有效突出对焦主体并虚化背景，具有良好的远摄性能。超过关系式上限时，光学系统的有效焦距过长，导致光学系统的总长难以压缩，不利于小型化设计的实现，从而不利于光学系统在便携式电子设备中的应用；低于关系式下限时，容易造成边缘视场畸变过大，图像边缘会出现扭曲现象，降低光学系统的成像品质。

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。其中，感光芯片的感光面位于光学系统的成像面，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。感光芯片可以为互补金属氧化物半导体(Complementary Metal OxideSemiconductor，CMOS)或电荷耦合器件(Charge-coupled Device，CCD)。该摄像模组可以是集成在电子设备上的成像模块，也可以是独立镜头。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，使得摄像模组在远焦状态和近焦状态均能清晰成像且具备良好的成像效果。

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。该电子设备包括但不限于智能手机、电脑和智能手表等。通过在电子设备中加入本发明提供的摄像模组，使得电子设备具有在远焦状态和近焦状态均能清晰成像且具备良好的成像效果。

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，显而易见的，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1a是第一实施例在远焦状态下光学系统的结构示意图；

图1b示出了图1a的纵向球差曲线图、像散曲线图和畸变曲线图；

图1c是第一实施例在近焦状态下光学系统的结构示意图；

图1d示出了图1c的纵向球差曲线图、像散曲线图和畸变曲线图；

图2a是第二实施例在远焦状态下光学系统的结构示意图；

图2b示出了图2a的纵向球差曲线图、像散曲线图和畸变曲线图；

图2c是第二实施例在近焦状态下光学系统的结构示意图；

图2d示出了图2c的纵向球差曲线图、像散曲线图和畸变曲线图；

图3a是第三实施例在远焦状态下光学系统的结构示意图；

图3b示出了图3a的纵向球差曲线图、像散曲线图和畸变曲线图；

图3c是第三实施例在近焦状态下光学系统的结构示意图；

图3d示出了图3c的纵向球差曲线图、像散曲线图和畸变曲线图；

图4a是第四实施例在远焦状态下光学系统的结构示意图；

图4b示出了图4a的纵向球差曲线图、像散曲线图和畸变曲线图；

图4c是第四实施例在近焦状态下光学系统的结构示意图；

图4d示出了图4c的纵向球差曲线图、像散曲线图和畸变曲线图；

图5a是第五实施例在远焦状态下光学系统的结构示意图；

图5b示出了图5a的纵向球差曲线图、像散曲线图和畸变曲线图；

图5c是第五实施例在近焦状态下光学系统的结构示意图；

图5d示出了图5c的纵向球差曲线图、像散曲线图和畸变曲线图；

图6示出了本发明一种实施例中摄像模组的结构示意图；

图7示出了本发明一种实施例中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，共七片具有屈折力的镜片，沿着光轴由物侧至像侧依次包含：第一透镜组，第一透镜组包含：第一透镜；第二透镜组，第二透镜组包含：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；第二透镜组相对于光学系统的成像面固定，第一透镜组沿光轴移动，以使光学系统在远焦状态和近焦状态之间进行连续对焦。

光学系统满足关系式：0.03mm^-1＜RIy/fy＜0.05mm^-1；其中，RIy为光学系统处于远焦状态时最大视场角对应的相对照度，fy为光学系统处于远焦状态时的焦距。具体的，RIy/fy的值可以为0.038、0.043、0.041、0.039、0.036、0.031、0.033、0.048等，单位为mm^-1。

通过改变第一透镜组与第二透镜组之间的间隔距离，可改变光学系统的焦距，其中，第一透镜组仅包含第一透镜，因此当第一透镜组沿光轴移动时，第一透镜组移动速度较快，进而有利于提升对焦速度，降低对焦马达所需提供第一透镜组的驱动力，进而降低对对焦马达的性能要求，有助于光学系统小型化的设计。

通过使光学系统满足0.03mm^-1＜RIy/fy＜0.05mm^-1，有利于在满足光学系统照度的前提下，使景深最大化，从而使光学系统在远焦状态和近焦状态之间均能具有良好的成像效果。

一种实施方式中，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，第一透镜的像侧面于近光轴处为凹面；第二透镜，具有正屈折力，第二透镜的物侧面于近光轴处为凸面，第二透镜的像侧面于近光轴处为凹面；第三透镜，具有正屈折力，第三透镜的物侧面和像侧面于近光轴处均为凸面；第四透镜，具有负屈折力，第四透镜的像侧面于近光轴处为凹面；第五透镜，具有屈折力；第六透镜，具有正屈折力，第六透镜的物侧面于近光轴处为凸面；第七透镜，具有负屈折力，第七透镜的物侧面和像侧面于近光轴处均为凹面。

通过使第一透镜具有负屈折力，且第一透镜的像侧面于近光轴处为凹面，有利于增大光线的入射角度，扩大光学系统的视场角，提高光学系统的照度；通过使第二透镜具有正屈折力，且第二透镜的物侧面于近光轴处为凸面，第二透镜的像侧面于近光轴处为凹面，有利于矫正第一透镜产生的朝负方向的球差，提高成像质量；通过使第三透镜具有正屈折力，且第三透镜的物侧面和像侧面于近光轴处均为凸面，有利于为光学系统的中心视场和边缘视场提供不同的屈折力，降低内外视场的光程差，使光线更好的汇聚，提升光学系统的成像质量；通过使第四透镜具有负屈折力，且第四透镜的像侧面于近光轴处为凹面，有利于增加光学系统的焦距，使该光学系统具备较强的长焦特性，实现良好的远景拍摄效果；通过使第六透镜具有正屈折力，且第六透镜的物侧面于近光轴处为凸面，有利于增强第六透镜的正屈折力，提升透镜间的紧凑性；通过使第七透镜具有负屈折力，且第七透镜的物侧面和像侧面于近光轴处均为凹面，有利于增强第七透镜的负屈折力，避免第七透镜的物侧面过度弯曲。

一种实施方式中，光学系统满足关系式：0.8＜THI21/THI22＜0.95；其中，THI21为光学系统处于远焦状态时第一透镜的像侧面至第二透镜的物侧面于光轴上的距离，THI22为光学系统处于近焦状态时第一透镜的像侧面至第二透镜的物侧面于光轴上的距离。具体的，THI21/THI22的值可以为0.928、0.932、0.924、0.936、0.869、0.813、0.857、0.892。通过使光学系统满足上述关系式，有利于光学系统处于远焦状态时第一透镜至第二透镜的空气间隔和光学系统处于近焦状态时第一透镜至第二透镜的空气间隔的比值得到合理配置，使得光学系统在自动对焦的过程中，第一透镜的行程被控制在合理范围内，且第一透镜的行程与光学系统的焦距的比值得到合理配置，使得光学系统的公差更加稳定，变焦过程更加合理适当，有利于保证自动对焦的准确性。

一种实施方式中，光学系统满足关系式：27＜|Vd3-Vd4|＜40；其中，Vd3为第三透镜的色散系数，Vd4为第四透镜的色散系数。具体的，|Vd3-Vd4|的值可以为38.397、27.743、30.253、35.324、29.034、28.648、33.741、39.868。通过使光学系统满足上述关系式，有利于第三透镜的色散系数与第四透镜的色散系数的差值得到合理的配置，有效校正光学系统的色差，保证光学系统具有良好的成像质量。

一种实施方式中，光学系统满足关系式：0.9＜Nd2/Nd3＜1.06；其中，Nd2为第二透镜的折射率，Nd3为第三透镜的折射率。具体的，Nd2/Nd3的值可以为0.983、0.940、1.055、0.912、1.036、1.017、1.027、0.968。通过使光学系统满足上述关系式，有利于第二透镜的折射率与第三透镜的折射率的比值得到合理配置，第二透镜和第三透镜分别设置于光阑的前后，即第二透镜和第三透镜处于光学系统中光线的转折位置，有利于使得光线在光学系统中不发生较大的转折，保证光线在光学系统中的稳定性，提高装配良率。

一种实施方式中，光学系统满足关系式：0.35＜(CT3+CT4+CT5)/fy＜0.5；其中，CT3为第三透镜于光轴上的厚度，CT4为第四透镜于光轴上的厚度，CT5为第五透镜于光轴上的厚度。具体的，(CT3+CT4+CT5)/f的值可以为0.401、0.372、0.391、0.445、0.441、0.356、0.489、0.432。通过使光学系统满足上述关系式，有利于第三透镜、第四透镜和第五透镜的厚度得到合理配置，有效缩小光学系统的总长，形成对称性，降低光学畸变，同时，第三透镜、第四透镜和第五透镜的厚度搭配合理的屈折力，还有利于提高装配良率。

一种实施方式中，光学系统满足关系式：0.3＜|f7/f6|＜0.6；其中，f7为第七透镜的焦距，f6为第六透镜的焦距。具体的，|f7/f6|的值可以为0.595、0.544、0.545、0.338、0.316、0.382、0.427、0.503。通过使光学系统满足上述关系式，有利于第七透镜的焦距和第六透镜的焦距的比值得到合理配置，使光线平缓过渡，提高装配良率，同时，还有利于提升光学系统的像高。

一种实施方式中，光学系统满足关系式：0.35＜|f2/f1|＜0.75；其中，f2为第二透镜的焦距，f1为第一透镜的焦距。具体的，|f2/f1|的值可以为0.668、0.704、0.572、0.621、0.419、0.356、0.462、0.741。通过使光学系统满足上述关系式，有利于合理配置第一透镜和第二透镜的尺寸与屈折力，可平衡第一透镜产生的较大球差，提升光学系统整体的解像力，并控制光学系统第三透镜至第七透镜的屈折力配置，强化光学系统像差校正，同时，还有利于尺寸压缩，使光学系统实现小型化。

一种实施方式中，光学系统满足关系式：65<IMGH/(EPDy-EPDj)<80；其中，IMGH为光学系统最大视场角对应像高的一半，EPDy为光学系统处于远焦状态时的入瞳直径，EPDj为光学系统处于近焦状态时的入瞳直径。具体的，IMGH/(EPDy-EPDj)的值可以为74.273、78.762、66.435、75.363、69.664、67.943、70.832、72.564。通过使光学系统满足上述关系式，有利于光学系统具有较大的像高，以匹配大尺寸感光芯片并实现高像素，同时，光学系统的入瞳直径在对焦过程中会产生相应的变化，用于调节光学系统的通光量，以便在近焦状态和远焦状态下均具备足够的通光量，确保暗环境的成像质量。

一种实施方式中，光学系统满足关系式：9mm＜fj/tan(FOVj)＜10mm；其中，FOVj为光学系统在近焦状态下的最大视场角，tan(FOVj)为光学系统在近焦状态下最大视场角的正切值，fj为所述光学系统处于近焦状态时的焦距。具体的，fj/tan(FOVj)的值可以为9.222、9.223、9.296、9.609、9.113、9.036、9.427、9.824，单位为mm。通过使光学系统满足上述关系式，有利于光学系统具有较大视场角以满足光学系统对成像范围要求的同时，具有较长的焦距，摄远时能够有效突出对焦主体并虚化背景，具有良好的远摄性能。超过关系式上限时，光学系统的有效焦距过长，导致光学系统的总长难以压缩，不利于小型化设计的实现，从而不利于光学系统在便携式电子设备中的应用；低于关系式下限时，容易造成边缘视场畸变过大，图像边缘会出现扭曲现象，降低光学系统的成像品质。

一些实施例中，光学系统还包括滤光片，滤光片可以是红外截止滤光片或红外带通滤光片，红外截止滤光片用于滤除红外光，红外带通滤光片仅允许红外光通过。在本申请中，滤光片为红外截止滤光片，与光学系统中的各透镜相对固定设置，用于防止红外光到达光学系统的成像面干扰正常成像。滤光片可与各透镜一同装配以作为光学系统中的一部分，在另一些实施例中，滤光片也可以为独立于光学系统外的元件，滤光片可以在光学系统与感光芯片装配时，一并安装至光学系统与感光芯片之间。可以理解的是，滤光片可以是光学玻璃镀膜制成的，也可以是有色玻璃制成的，或者其他材质的滤光片，可根据实际需要进行选择，在本实施例不作具体限定。另一些实施例中也可通过在第一透镜至第七透镜中的至少一个透镜上设置滤光镀层以实现滤除红外光的作用。

第一实施例

请参考图1a和图1c，本实施例的光学系统10，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，具有正屈折力，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，具有正屈折力，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。

第四透镜L4，具有负屈折力，第四透镜L4的物侧面S7于近光轴处为凸面，像侧面S8于近光轴处为凹面。

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，具有负屈折力，第七透镜L7的物侧面S13于近光轴处为凹面，像侧面S14于近光轴处为凹面。

此外，光学系统10还包括光阑STO、滤光片IR和成像面IMG。本实施例中，光阑STO设置在光学系统10的第三透镜的物侧面一侧，用于控制进光量。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，滤光片IR包括红外截止滤光片，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的材质可为玻璃(GLASS)或塑料(Plastic)，并可在其表面上镀膜。第一透镜L1至第七透镜L7的材质可为玻璃(GLASS)或塑料(Plastic)。感光芯片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10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。焦距采用参考波长为546nm的可见光获得，材料折射率和阿贝数均采用参考波长为555nm的可见光获得，Y半径、厚度和焦距的单位均为毫米(mm)。

表1a

其中，f为光学系统10的焦距，FNO为光学系统10的光圈数，FOV为光学系统10的最大视场角,TTL为第一透镜物侧面至成像面于光轴上的距离，即光学总长。可以理解的是，在远焦状态下，光学系统10的物距为无限，光学系统10的焦距为fy＝9.08mm，光学系统10的光圈数为FNOy＝2.0，光学系统10的最大视场角为FOVy＝86.7deg，光学总长为TTLy＝22.07mm，第一透镜的像侧面至第二透镜的物侧面于光轴上的距离为THI21＝5.28mm，光学系统10的入瞳直径为EPDy＝4.54mm；在近焦状态下，光学系统10的物距为100mm，光学系统10的焦距为fj＝8.86mm，光学系统10的光圈数为FNOj＝2.0，光学系统10的最大视场角为FOVj＝86.7deg，光学总长为TTLj＝22.48mm，第一透镜的像侧面至第二透镜的物侧面于光轴上的距离为THI22＝5.69mm，光学系统10的入瞳直径为EPDj＝4.43mm。

在本实施例中，第二透镜L2的物侧面和像侧面、第三透镜L3的物侧面和像侧面、第五透镜L5的物侧面和像侧面、第六透镜L6的物侧面和像侧面、第七透镜L7的物侧面和像侧面均为非球面，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S3、S4、S5、S6、S9、S10、S11、S12、S13和S14的高次项系数A4、A6、A8、A10、A12、A14和A16。

表1b

图1b(远焦状态)和图1d(近焦状态)中(a)分别示出了：第一实施例中不同焦距下的光学系统10在波长为656.2800nm、587.5600nm、546.0700nm、486.1300nm、435.8300nm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10的各透镜后的汇聚焦点偏离。图1b(远焦状态)和图1d(近焦状态)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，说明本实施例中的光学系统10的成像质量较好。

图1b(远焦状态)和图1d(近焦状态)中(b)分别示出了：第一实施例中不同焦距下的光学系统10在波长为546.0700nm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像高，其单位为mm。像散曲线图中的S曲线代表546.0700nm下的弧矢场曲，T曲线代表546.0700nm下的子午场曲。由图1b(远焦状态)和图1d(近焦状态)中(b)可以看出，光学系统10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1b(远焦状态)和图1d(近焦状态)中(c)分别示出了：第一实施例中不同焦距下的光学系统10在波长为546.0700nm时的畸变曲线。其中，沿X轴方向的横坐标表示畸变值，符号为％，沿Y轴方向的纵坐标表示像高，单位为mm。畸变曲线表示不同视场角对应的畸变大小值。由图1b(远焦状态)和图1d(近焦状态)中(c)可以看出，在波长为546.0700nm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1b(远焦状态)和图1d(近焦状态)中(a)、(b)和(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2a和图2c，本实施例的光学系统10，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，具有正屈折力，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，具有正屈折力，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。

第四透镜L4，具有负屈折力，第四透镜L4的物侧面S7于近光轴处为凸面，像侧面S8于近光轴处为凹面。

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，具有负屈折力，第七透镜L7的物侧面S13于近光轴处为凹面，像侧面S14于近光轴处为凹面。

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10的各项参数，其中，焦距采用参考波长为546nm的可见光获得，材料折射率和阿贝数均采用参考波长为555nm的可见光获得，Y半径、厚度和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

在远焦状态下，光学系统10的物距为无限，光学系统10的焦距为fy＝9.08mm，光学系统10的光圈数为FNOy＝2.0，光学系统10的最大视场角为FOVy＝86.0deg，光学总长为TTLy＝22.12mm，第一透镜的像侧面至第二透镜的物侧面于光轴上的距离为THI21＝5.19mm，光学系统10的入瞳直径为EPDy＝4.54mm；在近焦状态下，光学系统10的物距为100mm，光学系统10的焦距为fj＝8.87mm，光学系统10的光圈数为FNOj＝2.0，光学系统10的最大视场角为FOVj＝86.0deg，光学总长为TTLj＝22.50mm，第一透镜的像侧面至第二透镜的物侧面于光轴上的距离为THI22＝5.56mm，光学系统10的入瞳直径为EPDj＝4.435mm。

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

图2b(远焦状态)和图2d(近焦状态)中(a)、(b)、(c)分别示出了第二实施例中不同焦距下的光学系统10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10的各透镜后的汇聚焦点偏离；像散曲线表示子午场曲和弧矢场曲；畸变曲线表示不同视场角对应的畸变大小值。由图2b(远焦状态)和图2d(近焦状态)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3a和图3c，本实施例的光学系统10，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，具有正屈折力，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，具有正屈折力，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。

第四透镜L4，具有负屈折力，第四透镜L4的物侧面S7于近光轴处为凸面，像侧面S8于近光轴处为凹面。

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，具有负屈折力，第七透镜L7的物侧面S13于近光轴处为凹面，像侧面S14于近光轴处为凹面。

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10的各项参数，其中，焦距采用参考波长为546nm的可见光获得，材料折射率和阿贝数均采用参考波长为555nm的可见光获得，Y半径、厚度和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

在远焦状态下，光学系统10的物距为无限，光学系统10的焦距为fy＝9.08mm，光学系统10的光圈数为FNOy＝2.0，光学系统10的最大视场角为FOVy＝86.0deg，光学总长为TTLy＝22.48mm，第一透镜的像侧面至第二透镜的物侧面于光轴上的距离为THI21＝6.06mm，光学系统10的入瞳直径为EPDy＝4.54mm；在近焦状态下，光学系统10的物距为100mm，光学系统10的焦距为fj＝8.83mm，光学系统10的光圈数为FNOj＝2.0，光学系统10的最大视场角为FOVj＝86.0deg，光学总长为TTLj＝22.98mm，第一透镜的像侧面至第二透镜的物侧面于光轴上的距离为THI22＝6.56mm，光学系统10的入瞳直径为EPDj＝4.415mm。

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

图3b(远焦状态)和图3d(近焦状态)中(a)、(b)、(c)分别示出了第三实施例中不同焦距下的光学系统10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10的各透镜后的汇聚焦点偏离；像散曲线表示子午场曲和弧矢场曲；畸变曲线表示不同视场角对应的畸变大小值。由图3b(远焦状态)和图3d(近焦状态)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4a和图4c，本实施例的光学系统10，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于近光轴处为凹面，像侧面S2于近光轴处为凹面。

第二透镜L2，具有正屈折力，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，具有正屈折力，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。

第四透镜L4，具有负屈折力，第四透镜L4的物侧面S7于近光轴处为凹面，像侧面S8于近光轴处为凹面。

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于近光轴处为凹面。

第七透镜L7，具有负屈折力，第七透镜L7的物侧面S13于近光轴处为凹面，像侧面S14于近光轴处为凹面。

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10的各项参数，其中，焦距采用参考波长为546nm的可见光获得，材料折射率和阿贝数均采用参考波长为555nm的可见光获得，Y半径、厚度和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

在远焦状态下，光学系统10的物距为无限，光学系统10的焦距为fy＝9.24mm，光学系统10的光圈数为FNOy＝2.0，光学系统10的最大视场角为FOVy＝85.0deg，光学总长为TTLy＝22.30mm，第一透镜的像侧面至第二透镜的物侧面于光轴上的距离为THI21＝5.22mm，光学系统10的入瞳直径为EPDy＝4.62mm；在近焦状态下，光学系统10的物距为100mm，光学系统10的焦距为fj＝9.02mm，光学系统10的光圈数为FNOj＝2.0，光学系统10的最大视场角为FOVj＝85.0deg，光学总长为TTLj＝22.67mm，第一透镜的像侧面至第二透镜的物侧面于光轴上的距离为THI22＝5.58mm，光学系统10的入瞳直径为EPDj＝4.51mm。

在本实施例中，第一透镜L1的物侧面和像侧面、第二透镜L2的物侧面、第三透镜L3的物侧面和像侧面、第四透镜L4的物侧面和像侧面、第五透镜L5的物侧面和像侧面、第六透镜L6的物侧面和像侧面、第七透镜L7的物侧面和像侧面均为非球面，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

图4b(远焦状态)和图4d(近焦状态)中(a)、(b)、(c)分别示出了第四实施例中不同焦距下的光学系统10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10的各透镜后的汇聚焦点偏离；像散曲线表示子午场曲和弧矢场曲；畸变曲线表示不同视场角对应的畸变大小值。由图4b(远焦状态)和图4d(近焦状态)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5a和图5c，本实施例的光学系统10，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于近光轴处为凹面，像侧面S2于近光轴处为凹面。

第二透镜L2，具有正屈折力，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，具有正屈折力，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。

第四透镜L4，具有负屈折力，第四透镜L4的物侧面S7于近光轴处为凹面，像侧面S8于近光轴处为凹面。

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，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。

第七透镜L7，具有负屈折力，第七透镜L7的物侧面S13于近光轴处为凹面，像侧面S14于近光轴处为凹面。

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10的各项参数，其中，焦距采用参考波长为546nm的可见光获得，材料折射率和阿贝数均采用参考波长为555nm的可见光获得，Y半径、厚度和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5a

在远焦状态下，光学系统10的物距为无限，光学系统10的焦距为fy＝8.97mm，光学系统10的光圈数为FNOy＝2.0，光学系统10的最大视场角为FOVy＝84.6deg，光学总长为TTLy＝19.96mm，第一透镜的像侧面至第二透镜的物侧面于光轴上的距离为THI21＝4.85mm，光学系统10的入瞳直径为EPDy＝4.48mm；在近焦状态下，光学系统10的物距为100mm，光学系统10的焦距为fj＝8.73mm，光学系统10的光圈数为FNOj＝2.0，光学系统10的最大视场角为FOVj＝84.6deg，光学总长为TTLj＝20.70mm，第一透镜的像侧面至第二透镜的物侧面于光轴上的距离为THI22＝5.58mm，光学系统10的入瞳直径为EPDj＝4.365mm。

在本实施例中，第一透镜L1的物侧面和像侧面、第二透镜L2的物侧面、第三透镜L3的物侧面和像侧面、第四透镜L4的物侧面和像侧面、第五透镜L5的物侧面和像侧面、第六透镜L6的物侧面和像侧面、第七透镜L7的物侧面和像侧面均为非球面，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

图5b(远焦状态)和图5d(近焦状态)中(a)、(b)、(c)分别示出了第五实施例中不同焦距下的光学系统10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10的各透镜后的汇聚焦点偏离；像散曲线表示子午场曲和弧矢场曲；畸变曲线表示不同视场角对应的畸变大小值。由图5b(远焦状态)和图5d(近焦状态)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6示出了第一实施例至第五实施例的光学系统中RIy/fy、THI21/THI22、|Vd3-Vd4|、Nd2/Nd3、(CT3+CT4+CT5)/fy、|f7/f6|、|f2/f1|、IMGH/(EPDy-EPDj)、fj/tan(FOVj)的值。

表6

由表6可知，第一实施例至第五实施例的光学系统均满足下列关系式：0.03mm^-1＜RIy/fy＜0.05mm^-1、0.8＜THI21/THI22＜0.95、27＜|Vd3-Vd4|＜40、0.9＜Nd2/Nd3＜1.06、0.35＜(CT3+CT4+CT5)/fy＜0.5、0.3＜|f7/f6|＜0.6、0.35＜|f2/f1|＜0.75、65<IMGH/(EPDy-EPDj)<80、9mm＜fj/tan(FOVj)＜10mm的值。

请参阅图6，本发明还提供了一种摄像模组20，该摄像模组20包括感光芯片21和第一方面任一项实施方式所述的光学系统10，所述感光芯片21设置在所述光学系统10的像侧。其中，感光芯片21的感光面位于光学系统10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21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20可以是集成在电子设备30上的成像模块，也可以是独立镜头。通过在摄像模组20中加入本发明提供的光学系统10，能够通过对光学系统10中各透镜的面型和屈折力进行合理的设计，使得摄像模组20在远焦状态和近焦状态均能清晰成像且具备良好的成像效果。

请参阅图7，本发明还提供了一种电子设备30，该电子设备30包括壳体31和上述摄像模组20，所述摄像模组20设置在所述壳体31内。该电子设备30包括但不限于智能手机、电脑和智能手表等。通过在电子设备30中加入本发明提供的摄像模组20，使得电子设备30在远焦状态和近焦状态均能清晰成像且具备良好的成像效果。

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的权利范围，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，共七片具有屈折力的镜片，沿着光轴由物侧至像侧依次包含：

第一透镜组，所述第一透镜组包含：第一透镜；

第二透镜组，所述第二透镜组包含：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；

所述第二透镜组相对于所述光学系统的成像面固定，所述第一透镜组沿光轴移动，以使所述光学系统在远焦状态和近焦状态之间进行连续对焦；

所述光学系统满足关系式：0.03mm^-1＜RIy/fy＜0.05mm^-1；

其中，RIy为所述光学系统处于远焦状态时最大视场角对应的相对照度，fy为所述光学系统处于远焦状态时的焦距。

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，具有负屈折力，所述第一透镜的像侧面于近光轴处为凹面；

所述第二透镜，具有正屈折力，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；

所述第三透镜，具有正屈折力，所述第三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，具有负屈折力，所述第四透镜的像侧面于近光轴处为凹面；

所述第五透镜，具有屈折力；

所述第六透镜，具有正屈折力，所述第六透镜的物侧面于近光轴处为凸面；

所述第七透镜，具有负屈折力，所述第七透镜的物侧面和像侧面于近光轴处均为凹面。

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：

0.8＜THI21/THI22＜0.95；

其中，THI21为所述光学系统处于远焦状态时所述第一透镜的像侧面至所述第二透镜的物侧面于光轴上的距离，THI22为所述光学系统处于近焦状态时所述第一透镜的像侧面至所述第二透镜的物侧面于光轴上的距离。

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：

27＜|Vd3-Vd4|＜40；

和/或0.9＜Nd2/Nd3＜1.06；

其中，Vd3为所述第三透镜的色散系数，Vd4为所述第四透镜的色散系数，Nd2为所述第二透镜的折射率，Nd3为所述第三透镜的折射率。

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：

0.35＜(CT3+CT4+CT5)/fy＜0.5；

其中，CT3为所述第三透镜于光轴上的厚度，CT4为所述第四透镜于光轴上的厚度，CT5为所述第五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：

0.3＜|f7/f6|＜0.6；

和/或0.35＜|f2/f1|＜0.75；

其中，f7为所述第七透镜的焦距，f6为所述第六透镜的焦距，f2为所述第二透镜的焦距，f1为所述第一透镜的焦距。

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：

65<IMGH/(EPDy-EPDj)<80；

其中，IMGH为所述光学系统最大视场角对应像高的一半，EPDy为所述光学系统处于远焦状态时的入瞳直径，EPDj为所述光学系统处于近焦状态时的入瞳直径。

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：

9mm＜fj/tan(FOVj)＜10mm；

其中，FOVj为所述光学系统在近焦状态下的最大视场角，fj为所述光学系统处于近焦状态时的焦距。

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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