光学系统和具有其的取像模组、电子装置的制作方法

1.本发明涉及光学成像技术领域，尤其是涉及一种光学系统和具有其的取像模组、电子装置。


背景技术：

2.近年来，随着手机、平板电脑、无人机、计算机等电子产品在生活中的广泛应用，人们对于这些电子产品中镜头拍摄效果的改进创新愈发关注。其中，能够拍摄得到明亮、画质感强、清晰度高的图片的镜头越来越受到用户的青睐。另一方面，光电耦合器ccd及cmos等感光元件伴随着科技进步像素尺寸越来越小，从而对相配套的光学系统的成像质量要求也越来越高。
3.然而，传统的小型化镜头，在保证成像清晰度的同时，其暗光拍摄能力较弱，无法满足如夜景、雨天、星空等暗光场景的拍摄需求。


技术实现要素：

4.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，本发明的一个目的在于提出一种光学系统，实现小型化的同时，具有较大的光圈以适应暗光场景。
5.根据本发明实施例的光学系统沿光轴由物侧到像侧依次包括：具有正光焦度的第一透镜；其物侧面于近光轴处为凸面；具有负光焦度的第二透镜；其物侧面于近光轴处为凸面，像侧面于近光轴处为凹面；具有正光焦度的第三透镜；其物侧面于近光轴处为凸面；具有光焦度的第四透镜，其像侧面于近光轴处为凸面；具有负光焦度的第五透镜，其物侧面于近光轴为凸面，像侧面于近光轴处为凹面；具有光焦度的第六透镜；其物侧面于近光轴处为凸面；具有光焦度的第七透镜；其物侧面于近光轴处为凸面，像侧面于近光轴处为凹面。
6.上述光学系统中，第一透镜具有正光焦度，有利于缩短光学系统的系统总长，从而有利于光学系统的小型化设计，进一步地，第一透镜的物侧面于近光轴处为凸面，有利于增强第一透镜的正光焦度，从而有利于进一步缩短光学系统的系统总长；第二透镜具有负光焦度，搭配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的面型设计，将有利于缩短光学系统的总长，同时还能较好的矫正像差；第三透镜和第六透镜的物侧面于近光轴处均为凸面的面型设计可以增强光学系统的光焦度，以提升光学系统的多个透镜之间的结构紧凑性，实现光学系统的小型化；第四透镜的设计可对物方透镜所产生的像散、畸变等像差进行校正；通过使得具有负光焦度的第五透镜，搭配物侧面于近光轴处为凸面、像侧面于近光轴处为凹面的面形设计，能够较好地对画面周边部的像面弯曲和畸变进行良好的矫正。第七透镜放入物侧面于近光轴处为凸面、像侧面于近光轴处为凹面的面形设计，有利于校正光学系统的像差，同时也能够确保光学系统的后焦有足够的装配空间，由此，当入射光线经过第七透镜时，第七透镜的面型设计，可以矫正入射光线经过第一透镜至第六透镜所产生的畸变、像散以及场曲等缺陷，以实现光学系统的低像差、高品质的成像需求。
7.可选地，光学系统满足下列关系式：2.8《fno*ttl/imgh《3.5，其中，ttl为第一透镜
的物侧面至光学系统的成像面在光轴上距离，imgh为光学系统最大视场角对应像高的一半，fno为光学系统的光圈数。
8.满足上述关系式，可以使光学系统获得较小的光圈数和较大的成像面，从而使光学系统能具有足够的进光量，在暗光的拍摄条件下，获取更多的场景内容和丰富成像信息，同时光学系统能保持较小的总尺寸的特点。当fno*ttl/imgh≥3.5时，光学系统的像高过小，无法与大尺寸的感光元件匹配匹配以实现高像素成像，当fno*ttl/imgh≤2.8时，第一透镜的物侧面至光学系统的成像面在光轴上距离过小，透镜排布拥挤，不利于光学系统的像差修正。
9.可选地，光学系统满足下列关系式：3.9《f*tan(hfov)《4.4；其中，f为光学系统的有效焦距，hfov为光学系统的最大视场角的一半。满足上述关系，通过合理地分配光学系统的总有效焦距及光学系统的最大半视场角，可有效地压缩光学系统的尺寸，且边缘视场的光线以较小的入射角进入成像面，有利于提升成像面边缘的相对照度，使得光学系统具备高清晰度的特点。
10.可选地，光学系统满足下列关系式：3.5《(f1+|f2|)/f《4.5；其中，f1为第一透镜的焦距，f2为第二透镜的焦距，f为所述光学系统的有效焦距。满足上述关系，通过合理控制第一透镜和第二透镜的焦距与光学系统的总有效焦距的关系，可避免第一透镜以及第二透镜的光焦度过强，有利于抑制光学系统的成像区域的周边光束所造成的高阶像差，可以使光学系统满足大视场角范围的同时能够抑制难以校正的色差，从而实现该光学系统的高分辨率性能。当(f1+|f2|)/f≥4.5时，第一透镜、第二透镜的光焦度不足，则大角度光线难以入射至光学系统，则不利于扩大光学系统的视场角范围；当(f1+|f2|)/f≤3.5时，则第一透镜、第二透镜的光焦度过强，易产生较强的像散和色差，不利于高分辨成像特性。
11.可选地，光学系统满足下列关系式：1.4《(r10+r11)/(r10-r11)《4.4，r10为第五透镜的物侧面于光轴处的曲率半径，r11为第五透镜的像侧面于光轴处的曲率半径。满足上述关系，通过对第五透镜的物侧面和像侧面的曲率半径的合理设置，能够有效控制第五透镜的弯曲程度，使第五透镜的镜片形状平滑均匀，从而可降低光学系统的组装敏感度，同时成像面中心到边缘的整体成像面画质清晰均匀，降低鬼影产生的风险，提升光学系统的解像能力。
12.可选地，光学系统满足下列关系式：10.5《alt/ct5《13.5；其中，alt为第一透镜至第七透镜在光轴上的中心厚度的总和，ct5为第五透镜在光轴上的中心厚度。满足上述关系式，通过控制第五透镜的厚度与光学系统的透镜厚度之和的关系，能够有效地约束第五透镜的形状。当alt/ct5《10.5时，第五透镜的中心厚度过厚，造成光学系统的成像面的场曲过大，不利于光学系统的高质量成像；当alt/ct5》13.5时，第五透镜中心厚度过薄，不利于加工生产，进而会降低透镜成型的良品率。
13.可选地，光学系统满足下列关系式：4《sd72/sd11《4.5；其中，sd11为第一透镜的物侧面的最大通光口径的一半，sd72为第七透镜的像侧面的最大通光口径的一半。通过满足该关系式，能够使第一透镜的物侧面和第七透镜的像侧面的有效通光口径得到合理配置，一方面有利于约束第一透镜于径向上的尺寸，以使光学系统实现小头部设计，从而当将光学系统应用至电子设备中时能够减小屏幕的开孔尺寸，进而能够提高设备的屏占比；另一方面也能够为光学系统提供较大的入瞳，以扩大光圈，使光学系统拥有足够的通光量，进而
提升光学系统的成像质量。当sd72/sd11≥4.5时，将不利于控制光学系统物端和像端的外径尺寸，一方面会使光学系统的第一透镜的入光口径过小，导致光学系统的入瞳过小，从而光学系统难以扩大光圈，导致通光量不足，进而难以获得良好的像质；另一方面会导致光学系统的像端的径向尺寸过大，这样不仅会限制光学系统的小型化设计，还会导致边缘视场的光线在光学系统中的偏折程度过大，容易增大光学系统的像差，导致成像不良。当sd72/sd11≤4时，光学系统的第七透镜的出光口径过小，使得光学系统难以拥有大像面特性，难以匹配大尺寸的图像传感器，进而导致最终所装配的摄像模组难以实现高像素成像；另外也会导致外视场的主光线入射至成像面时的角度过大，导致图像传感器的感光性能难以充分发挥，且容易增大出现暗角的风险。
14.可选地，光学系统10满足下列关系式：1《ct3/et3《2.5；其中，ct3为第三透镜的物侧面至第三透镜的像侧面于光轴上的距离，即第三透镜的中心厚度，et3为第三透镜的物侧面的最大有效半口径至第三透镜的像侧面的最大有效半口径沿光轴方向上的距离，即第三透镜的边缘厚度。满足上述关系，通过将第三透镜的中心厚度与边缘厚度之比控制在上述范围内，可以实现对第三透镜的光焦度大小的控制，并减小第三透镜的面型倾角，进而可以实现光学系统的各个透镜之间的光焦度平衡，以平衡各个透镜所贡献的像差。ct3/et3≥2.5，第三透镜的光焦度过大而产生过多像差无法均衡导致成像质量降低。
15.可选地，光学系统10满足下列关系式：1《sag62/sag61《4.5；其中，sag62为第六透镜的像侧面和光轴的交点至第六透镜的像侧面的最大有效口径处在光轴上的距离，sag61为第六透镜的物侧面和光轴的交点至第六透镜的物侧面的最大有效口径处在光轴上的距离。满足上述关系，可以有效控制第六透镜的形状，提高第六透镜的加工性，又可以控制边缘视场光线的走向，使摄像镜头组可以更好地匹配对应的芯片，提高成像质量。sag62/sag61≤1，第六透镜的结构敏感过高，不利于校正像差；sag62/sag61≥4.5，第六透镜的像侧面过度弯曲，不利于第六透镜的成型脱模。
16.可选地，光学系统10满足下列关系式：-4《f5/f123《-1；其中，f5为第五透镜的焦距，f123为第一透镜、第二透镜和第三透镜的组合焦距。满足上述关系式，有利于合理分配前三个透镜的光焦度贡献量，减小光线偏转角，降低光学系统的敏感性。超过关系式上限时，光学系统的前透镜组的曲折力过小，不利于光线的汇聚和光学系统的小型化；低于关系式下限时，光学系统的前透镜组的曲折力过大，不利于扩大光学系统的视场范围，且光学系统的光学敏感性过大，增大制造难度，生产良率低。
17.本发明还提出一种具有上述实施例的光学系统的取像模组。
18.根据本发明实施例的取像模组，所述取像模组包括：光学系统和感光元件，所述感光元件设置在所述光学系统的像侧。
19.根据本发明实施例的取像模组，通过在镜头模组内安装光学系统的第一透镜至第七透镜，合理配置第一透镜至第七透镜的各透镜的面型和光焦度，可以使得取像模组满足小型化的要求，还使得取像模组能获取更大的成像范围。
20.本发明还提出一种具有上述实施例的光学系统的电子装置。
21.根据本发明实施例的电子装置包括壳体和取像模组，取像模组安装在壳体上。该电子设备可以为智能手机、个人数字助理(pda)、平板电脑、智能手表、无人机、电子书籍阅读器、行车记录仪、可穿戴装置等。
22.根据本发明实施例的电子装置，通过在壳体中设置取像模组，可以使得电子装置满足小型化的要求，还使得电子装置能获取更大的成像范围。
23.根据本发明实施例的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
24.本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
25.图1是本技术第一实施例的光学系统的结构示意图。
26.图2是本技术第一实施例的光学系统的球差、像散和畸变曲线图。
27.图3是本技术第二实施例的光学系统的结构示意图。
28.图4是本技术第二实施例的光学系统的球差、像散和畸变曲线图。
29.图5是本技术第三实施例的光学系统的结构示意图。
30.图6是本技术第三实施例的光学系统的球差、像散和畸变曲线图。
31.图7是本技术第四实施例的光学系统的结构示意图。
32.图8是本技术第四实施例的光学系统的球差、像散和畸变曲线图。
33.图9是本技术第五实施例的光学系统的结构示意图。
34.图10是本技术第五实施例的光学系统的球差、像散和畸变曲线图。
35.图11是本技术一实施例的取像模组的结构示意图。
36.图12是本技术一实施例的电子装置的结构示意图。
37.附图标记：
38.电子装置1000；取像模组100；光学系统10；
39.第一透镜l1；第二透镜l2；第三透镜l3；第四透镜l4；第五透镜l5；第六透镜l6；第七透镜l7；
40.物侧面s2、s5、s7、s9、s11、s13、s15、s17；
41.像侧面s3、s6、s8、s10、s12、s14、s16、s18；
42.光阑sto；成像面s18；滤光片110；光轴101；
43.感光元件20；
44.壳体200。
具体实施方式
45.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，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
46.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”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。
47.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；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。
48.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
49.下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本技术的不同结构。为了简化本技术的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本技术。此外，本技术可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本技术提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。
50.下面参考图1-图10描述根据本发明实施例的光学系统10。
51.如图1所示，根据本发明实施例的光学系统10沿光轴101由物侧到像侧依次包括具有正光焦度的第一透镜l1、具有负光焦度的第二透镜l2、具有正光焦度的第三透镜l3、具有光焦度的第四透镜l4、具有负光焦度的第五透镜l5、具有光焦度的第六透镜l6和具有光焦度的第七透镜l7。
52.其中，第一透镜l1的物侧面s1于近光轴处为凸面，第二透镜l2的物侧面s3于近光轴处为凸面，第二透镜l2的像侧面s4于近光轴处为凹面，第三透镜l3的物侧面s5于近光轴处为凸面，第四透镜的像侧面s9于近光轴处为凸面，第五透镜l5的物侧面s10于近光轴处为凸面，第五透镜l5的像侧面s11于近光轴处为凹面，第六透镜l6的物侧面s12于近光轴处为凸面，第七透镜l7的物侧面s14于近光轴处为凸面，第七透镜l7的像侧面s15于近光轴处为凹面。
53.上述光学系统10中，第一透镜l1具有正光焦度，有利于缩短光学系统10的系统总长，从而有利于光学系统10的小型化设计，进一步地，第一透镜l1的物侧面于近光轴处为凸面，有利于增强第一透镜l1的正光焦度，从而有利于进一步缩短光学系统10的系统总长；第二透镜l2具有负光焦度，搭配第二透镜l2的物侧面s3于近光轴处为凸面、像侧面s4于近光轴处为凹面的面型设计，将有利于缩短光学系统10的总长，同时还能较好的矫正像差；第三透镜l3和第六透镜l6的物侧面于近光轴处均为凸面的面型设计可以增强光学系统10的光焦度，以提升光学系统10的多个透镜之间的结构紧凑性，实现光学系统的小型化；第四透镜l4的设计可对物方透镜所产生的像散、畸变等像差进行校正；通过使得具有负光焦度的第五透镜，搭配物侧面s10于近光轴处为凸面、像侧面s11于近光轴处为凹面的面形设计，能够
较好地对画面周边部的像面弯曲和畸变进行良好的矫正。第七透镜l7放入物侧面s14于近光轴处为凸面、像侧面s15于近光轴处为凹面的面形设计，有利于校正光学系统10的像差，同时也能够确保光学系统10的后焦有足够的装配空间，由此，当入射光线经过第七透镜l7时，第七透镜l7的面型设计，可以矫正入射光线经过第一透镜l1至第六透镜l6所产生的畸变、像散以及场曲等缺陷，以实现光学系统10的低像差、高品质的成像需求。
54.进一步地，光学系统10满足下列关系式：2.8《fno*ttl/imgh《3.5，其中，ttl为第一透镜l1的物侧面s1至光学系统10的成像面s18在光轴上距离，imgh为光学系统10最大视场角对应像高的一半，fno为光学系统10的光圈数。
55.满足上述关系式，可以使光学系统10获得较小的光圈数和较大的成像面s18，从而使光学系统10能具有足够的进光量，在暗光的拍摄条件下，获取更多的场景内容和丰富成像信息，同时光学系统10能保持较小的总尺寸的特点。当fno*ttl/imgh≥3.5时，光学系统10的像高过小，无法与大尺寸的感光元件匹配匹配以实现高像素成像，当fno*ttl/imgh≤2.8时，第一透镜l1的物侧面s1至光学系统10的成像面s18在光轴101上距离过小，透镜排布拥挤，不利于光学系统10的像差修正。
56.进一步地，光学系统10满足下列关系式：3.9《f*tan(hfov)《4.4；其中，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。
57.满足上述关系，通过合理地分配光学系统10的总有效焦距及光学系统10的最大半视场角，可有效地压缩光学系统10的尺寸，且边缘视场的光线以较小的入射角进入成像面s18，有利于提升成像面s18边缘的相对照度，使得光学系统10具备高清晰度的特点。
58.进一步地，光学系统10满足下列关系式：3.5《(f1+|f2|)/f《4.5；其中，f1为第一透镜l1的焦距，f2为第二透镜l2的焦距，f为所述光学系统10的有效焦距。
59.满足上述关系，通过合理控制第一透镜l1和第二透镜l2的焦距与光学系统10的总有效焦距的关系，可避免第一透镜l1以及第二透镜l2的光焦度过强，有利于抑制光学系统10的成像区域的周边光束所造成的高阶像差，可以使光学系统10满足大视场角范围的同时能够抑制难以校正的色差，从而实现该光学系统10的高分辨率性能。当(f1+|f2|)/f≥4.5时，第一透镜l1、第二透镜l2的光焦度不足，则大角度光线难以入射至光学系统10，则不利于扩大光学系统10的视场角范围；当(f1+|f2|)/f≤3.5时，则第一透镜l1、第二透镜l2的光焦度过强，易产生较强的像散和色差，不利于高分辨成像特性。
60.进一步地，光学系统10满足下列关系式：1.4《(r10+r11)/(r10-r11)《4.4，r10为第五透镜l5的物侧面s10于光轴101处的曲率半径，r11为第五透镜l5的像侧面s11于光轴101处的曲率半径。
61.满足上述关系，通过对第五透镜l5的物侧面s10和像侧面s11的曲率半径的合理设置，能够有效控制第五透镜l5的弯曲程度，使第五透镜l5的镜片形状平滑均匀，从而可降低光学系统10的组装敏感度，同时成像面s18中心到边缘的整体成像面s18画质清晰均匀，降低鬼影产生的风险，提升光学系统10的解像能力。
62.进一步地，光学系统10满足下列关系式：10.5《alt/ct5《13.5；其中，alt为第一透镜l1至第七透镜l7在光轴101上的中心厚度的总和，ct5为第五透镜l5在光轴101上的中心厚度。
63.满足上述关系式，通过控制第五透镜l5的厚度与光学系统10的透镜厚度之和的关
系，能够有效地约束第五透镜l5的形状。当alt/ct5《10.5时，第五透镜l5的中心厚度过厚，造成光学系统10的成像面s18的场曲过大，不利于光学系统10的高质量成像；当alt/ct5》13.5时，第五透镜l5中心厚度过薄，不利于加工生产，进而会降低透镜成型的良品率。
64.进一步地，光学系统10满足下列关系式：4《sd72/sd11《4.5；其中，sd11为第一透镜l1的物侧面s1的最大通光口径的一半，sd72为第七透镜l7的像侧面s15的最大通光口径的一半。
65.通过满足该关系式，能够使第一透镜l1的物侧面s1和第七透镜l7的像侧面s15的有效通光口径得到合理配置，一方面有利于约束第一透镜l1于径向上的尺寸，以使光学系统10实现小头部设计，从而当将光学系统10应用至电子设备中时能够减小屏幕的开孔尺寸，进而能够提高设备的屏占比；另一方面也能够为光学系统10提供较大的入瞳，以扩大光圈，使光学系统10拥有足够的通光量，进而提升光学系统10的成像质量。当sd72/sd11≥4.5时，将不利于控制光学系统10物端和像端的外径尺寸，一方面会使光学系统10的第一透镜l1的入光口径过小，导致光学系统10的入瞳过小，从而光学系统10难以扩大光圈，导致通光量不足，进而难以获得良好的像质；另一方面会导致光学系统10的像端的径向尺寸过大，这样不仅会限制光学系统10的小型化设计，还会导致边缘视场的光线在光学系统10中的偏折程度过大，容易增大光学系统10的像差，导致成像不良。当sd72/sd11≤4时，光学系统10的第七透镜l7的出光口径过小，使得光学系统10难以拥有大像面特性，难以匹配大尺寸的图像传感器，进而导致最终所装配的摄像模组难以实现高像素成像；另外也会导致外视场的主光线入射至成像面s18时的角度过大，导致图像传感器的感光性能难以充分发挥，且容易增大出现暗角的风险。
66.进一步地，光学系统10满足下列关系式：1《ct3/et3《2.5；其中，ct3为第三透镜l3的物侧面s5至第三透镜l3的像侧面s6于光轴101上的距离，即第三透镜l3的中心厚度，et3为第三透镜l3的物侧面s5的最大有效半口径至第三透镜l3的像侧面s6的最大有效半口径沿光轴方向上的距离，即第三透镜l3的边缘厚度。
67.满足上述关系，通过将第三透镜l3的中心厚度与边缘厚度之比控制在上述范围内，可以实现对第三透镜l3的光焦度大小的控制，并减小第三透镜l3的面型倾角，进而可以实现光学系统10的各个透镜之间的光焦度平衡，以平衡各个透镜所贡献的像差。ct3/et3≥2.5，第三透镜l3的光焦度过大而产生过多像差无法均衡导致成像质量降低。
68.进一步地，光学系统10满足下列关系式：1《sag62/sag61《4.5；其中，sag62为第六透镜l6的像侧面s13和光轴101的交点至第六透镜l6的像侧面s13的最大有效口径处在光轴101上的距离，sag61为第六透镜l6的物侧面s13和光轴101的交点至第六透镜l6的物侧面s13的最大有效口径处在光轴101上的距离。
69.满足上述关系，可以有效控制第六透镜l6的形状，提高第六透镜l6的加工性，又可以控制边缘视场光线的走向，使摄像镜头组可以更好地匹配对应的芯片，提高成像质量。sag62/sag61≤1，第六透镜l6的结构敏感过高，不利于校正像差；sag62/sag61≥4.5，第六透镜l6的像侧面s13过度弯曲，不利于第六透镜l6的成型脱模。
70.进一步地，光学系统10满足下列关系式：-4《f5/f123《-1；其中，f5为第五透镜l5的焦距，f123为第一透镜l1、第二透镜l2和第三透镜l3的组合焦距。
71.满足上述关系式，有利于合理分配前三个透镜的光焦度贡献量，减小光线偏转角，
降低光学系统10的敏感性。超过关系式上限时，光学系统10的前透镜组的曲折力过小，不利于光线的汇聚和光学系统的小型化；低于关系式下限时，光学系统10的前透镜组的曲折力过大，不利于扩大光学系统10的视场范围，且光学系统10的光学敏感性过大，增大制造难度，生产良率低。
72.在一个示例中，第七透镜l7的物侧面s14与第七透镜l7的像侧面s15中至少一个面设置有至少一个反曲点。由此，通过在第七透镜l7上设置反曲点，有利于从修正离轴像差，同时也可以有效地压制离轴视场的光线入射至感光元件上的角度，使入射光线能有效的传递至感光元件的像素单元上，进而提升感光元件边缘位置像素单元的感光性能，提升画面的解析度。由此，可以理解的是，也可以在第一透镜l1至第六透镜l6中的至少一个透镜的物侧面和/或像侧面设置至少一个反曲点，以修正离轴像差，同时也可以有效地压制离轴视场的光线入射至感光元件上的角度，使入射光线能有效的传递至感光元件的像素单元上，进而提升感光元件边缘位置像素单元的感光性能，提升画面的解析度。
73.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的至少一个透镜可具有球面面型，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。应注意的是，当某个透镜的物侧面或像侧面为非球面时，该面可以存在反曲结构，此时该面由中心至边缘的面型种类将发生改变，例如一个透镜表面在近光轴101处为凸面，而在靠近最大有效孔径处则为凹面。
74.非球面的面型计算可参考非球面公式：
[0075][0076]
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。
[0077]
另一方面，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(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(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。
[0078]
在本技术的第一个具体实施例中，第一实施例的光学系统10沿光轴101由物侧到像侧依次包括：具有正光焦度的第一透镜l1，具有负光焦度的第二透镜l2，具有正光焦度的第三透镜l3，具有正光焦度的第四透镜l4，具有负光焦度的第五透镜l5，具有正光焦度的第六透镜l6和具有负光焦度的第七透镜l7。
[0079]
其中，第一透镜l1的物侧面s1在近光轴101处为凸面，第一透镜l1的像侧面s2在近光轴101处为凹面，第二透镜l2的物侧面s3在近光轴101处为凸面，第二透镜l2的像侧面s4
在近光轴101处为凹面，第三透镜l3的物侧面s5在近光轴101处为凸面，第三透镜l3的像侧面s6在近光轴101处为凹面，第四透镜l4的物侧面s8在近光轴101处为凹面，第四透镜l4的像侧面s9在近光轴101处为凸面，第五透镜l5的物侧面s10在近光轴101处为凸面，第五透镜l5的像侧面s11在近光轴101处为凹面，第六透镜l6的物侧面s12在近光轴101处为凸面，第六透镜l6的像侧面s13在近光轴101处为凸面，第七透镜l7的物侧面s14在近光轴101处为凸面，第七透镜l7的像侧面s15在近光轴101处为凹面。
[0080]
第一实施例中的光学系统10满足表1的条件。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。滤光片110可以为光学系统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。滤光片110可以为红外截止滤光片110。表1中y半径为透镜相应表面于光轴101处的曲率半径。透镜于“厚度”参数列中的第一个数值为该透镜于光轴101上的厚度，第二个数值为该透镜的像侧面至后一光学元件(透镜或光阑sto)于光轴101的距离，其中光阑sto的厚度参数表示光阑sto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、阿贝数的参考波长为587.56nm，焦距(有效焦距)的参考波长为587.56nm，且y半径、厚度、焦距(有效焦距)的数值单位均为毫米(mm)。另外，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。
[0081]
其中，下表中，表面编号1和表面编号2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，这里不作赘述。同时，本技术的其他实施例中的透镜也均以此进行表示，下文中也不作赘述。
[0082]
表1
[0083]
[0084][0085]
需要说明的是，f为光学系统10的有效焦距，fno为光学系统10的光圈数，hfov为光学系统10的最大视场角的一半，ttl为第一透镜l1的物侧面s1到光学系统10的成像面s18在光轴101上的距离。
[0086]
本实施例中，七个透镜的物侧面和像侧面均为非球面，且各个非球面的表面对应的圆锥常数k和非球面系数如表2所示：
[0087]
表2
[0088]
[0089][0090]
进一步地，参照图2(a)，图2(a)示出了第一实施例中的光学系统10在波长为656.27nm，578.56nm，486.13nm下的纵向球差曲线图。图2(a)中，横坐标表示焦点偏移，纵坐标表示归一化视场。由图2(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。
[0091]
请参照图2(b)，图2(b)为第一实施例中的光学系统10在波长为578.56nm下的光线像散图。其中，横坐标表示焦点偏移，纵坐标表示像高，单位为mm。像散曲线表示子午成像面弯曲t和弧矢成像面弯曲s。由图2(b)可以看出，本实施例中的光学系统10的像散得到了较好的补偿。
[0092]
请参照图2(c)，图2(c)为第一实施例中的光学系统10在波长为578.56nm下的畸变曲线图。其中，横坐标表示畸变，纵坐标表示像高，单位为mm。由图2(c)可以看出，在波长578.56nm下，本实施例中的光学系统10的畸变得到了很好的校正。
[0093]
由图2(a)、图2(b)和图2(c)可以看出，本实施例中的光学系统10的像差较小、成像质量较好，具有优良的成像品质。
[0094]
在本技术的第二个具体实施例中，参考图3-图4所示，第二实施例的光学系统10沿光轴101由物侧到像侧依次包括：具有正光焦度的第一透镜l1，具有负光焦度的第二透镜l2，具有正光焦度的第三透镜l3，具有正光焦度的第四透镜l4，具有负光焦度的第五透镜l5，具有正光焦度的第六透镜l6和具有负光焦度的第七透镜l7。
[0095]
其中，第一透镜l1的物侧面s1在近光轴101处为凸面，第一透镜l1的像侧面s2在近光轴101处为凹面，第二透镜l2的物侧面s3在近光轴101处为凸面，第二透镜l2的像侧面s4在近光轴101处为凹面，第三透镜l3的物侧面s5在近光轴101处为凸面，第三透镜l3的像侧面s6在近光轴101处为凹面，第四透镜l4的物侧面s8在近光轴101处为凹面，第四透镜l4的像侧面s9在近光轴101处为凸面，第五透镜l5的物侧面s10在近光轴101处为凸面，第五透镜l5的像侧面s11在近光轴101处为凹面，第六透镜l6的物侧面s12在近光轴101处为凸面，第六透镜l6的像侧面s13在近光轴101处为凹面，第七透镜l7的物侧面s14在近光轴101处为凸面，第七透镜l7的像侧面s15在近光轴101处为凹面。
[0096]
第二实施例中光学系统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。
[0097]
表3
[0098][0099]
本实施例中，七个透镜的物侧面和像侧面均为非球面，且各个非球面的表面对应的圆锥常数k和非球面系数如表4所示：
[0100]
表4
[0101]
[0102][0103]
另外，由图4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。
[0104]
根据本发明第三个具体实施例中，参考图5-图6所示，第三实施例的光学系统10沿光轴101由物侧到像侧依次包括：具有正光焦度的第一透镜l1，具有负光焦度的第二透镜l2，具有正光焦度的第三透镜l3，具有负光焦度的第四透镜l4，具有负光焦度的第五透镜l5，具有正光焦度的第六透镜l6和具有负光焦度的第七透镜l7。
[0105]
其中，第一透镜l1的物侧面s1在近光轴101处为凸面，第一透镜l1的像侧面s2在近光轴101处为凹面，第二透镜l2的物侧面s3在近光轴101处为凸面，第二透镜l2的像侧面s4在近光轴101处为凹面，第三透镜l3的物侧面s5在近光轴101处为凸面，第三透镜l3的像侧面s6在近光轴101处为凹面，第四透镜l4的物侧面s8在近光轴101处为凸面，第四透镜l4的像侧面s9在近光轴101处为凸面，第五透镜l5的物侧面s10在近光轴101处为凸面，第五透镜l5的像侧面s11在近光轴101处为凹面，第六透镜l6的物侧面s12在近光轴101处为凸面，第六透镜l6的像侧面s13在近光轴101处为凸面，第七透镜l7的物侧面s14在近光轴101处为凸面，第七透镜l7的像侧面s15在近光轴101处为凹面。
[0106]
第三实施例中光学系统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。
[0107]
表5
[0108]
[0109][0110]
本实施例中，七个透镜的物侧面和像侧面均为非球面，且各个非球面的表面对应的圆锥常数k和非球面系数如表6所示：
[0111]
表6
[0112][0113]
另外，由图6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。
[0114]
在本技术的第四个具体实施例中，参考图7和图8所示，第四实施例的光学系统10沿光轴101由物侧到像侧依次包括：具有正光焦度的第一透镜l1，具有负光焦度的第二透镜l2，具有正光焦度的第三透镜l3，具有正光焦度的第四透镜l4，具有负光焦度的第五透镜l5，具有负光焦度的第六透镜l6和具有正光焦度的第七透镜l7。
[0115]
其中，第一透镜l1的物侧面s1在近光轴101处为凸面，第一透镜l1的像侧面s2在近光轴101处为凹面，第二透镜l2的物侧面s3在近光轴101处为凸面，第二透镜l2的像侧面s4在近光轴101处为凹面，第三透镜l3的物侧面s5在近光轴101处为凸面，第三透镜l3的像侧面s6在近光轴101处为凹面，第四透镜l4的物侧面s8在近光轴101处为凹面，第四透镜l4的像侧面s9在近光轴101处为凸面，第五透镜l5的物侧面s10在近光轴101处为凸面，第五透镜l5的像侧面s11在近光轴101处为凹面，第六透镜l6的物侧面s12在近光轴101处为凸面，第六透镜l6的像侧面s13在近光轴101处为凹面，第七透镜l7的物侧面s14在近光轴101处为凸面，第七透镜l7的像侧面s15在近光轴101处为凹面。
[0116]
第四实施例中光学系统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。
[0117]
表7
[0118][0119]
本实施例中，七个透镜的的物侧面和像侧面均为非球面，且各个非球面的表面对应的圆锥常数k和非球面系数如表8所示：
[0120]
表8
[0121][0122]
另外，由图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。
[0123]
在本技术的第五个具体实施例中，参考图9和图10所示，第五实施例的光学系统10沿光轴101由物侧到像侧依次包括：具有正光焦度的第一透镜l1，具有负光焦度的第二透镜l2，具有正光焦度的第三透镜l3，具有正光焦度的第四透镜l4，具有负光焦度的第五透镜l5，具有正光焦度的第六透镜l6和具有正光焦度的第七透镜l7。
[0124]
其中，第一透镜l1的物侧面s1在近光轴101处为凸面，第一透镜l1的像侧面s2在近光轴101处为凸面，第二透镜l2的物侧面s3在近光轴101处为凸面，第二透镜l2的像侧面s4在近光轴101处为凹面，第三透镜l3的物侧面s5在近光轴101处为凸面，第三透镜l3的像侧面s6在近光轴101处为凸面，第四透镜l4的物侧面s8在近光轴101处为凹面，第四透镜l4的像侧面s9在近光轴101处为凸面，第五透镜l5的物侧面s10在近光轴101处为凸面，第五透镜l5的像侧面s11在近光轴101处为凹面，第六透镜l6的物侧面s12在近光轴101处为凸面，第六透镜l6的像侧面s13在近光轴101处为凹面，第七透镜l7的物侧面s14在近光轴101处为凸面，第七透镜l7的像侧面s15在近光轴101处为凹面。
[0125]
第五实施例中光学系统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。
[0126]
表9
[0127][0128]
本实施例中，七个透镜的物侧面和像侧面均为非球面，且各个非球面的表面对应的圆锥常数k和非球面系数如表10所示：
[0129]
表10
[0130]
[0131][0132]
另外，由图10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。
[0133]
请参阅表11，表11示出了本发明第一实施例至第五实施例中的fno*ttl/imgh、f*tan(hfov)、(f1+|f2|)/f、(r10+r11)/(r10-r11)、alt/ct5、sd72/sd11、ct3/et3、sag62/sag61、f5/f123的值。
[0134]
表11
[0135] 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fno*ttl/imgh2.9423.0762.8833.0073.404f*tan(hfov)4.1294.2583.9944.3434.094(f1+|f2|)/f3.8164.3814.2393.7343.695(r10+r11)/(r10-r11)3.7101.4704.3763.6491.498alt/ct510.98712.79511.68712.06513.039sd72/sd114.1804.3154.0834.1724.492ct3/et31.9101.8341.1381.7362.174sag62/sag611.0164.2892.3431.1831.392f5/f123-1.431-1.658-3.830-2.299-1.870
[0136]
由表11可见，第一实施例至第六实施例中的光学系统10均满足下述条件：2.8《fno*ttl/imgh《3.5、3.9《f*tan(hfov)《4.4、3.5《(f1+|f2|)/f《4.5、1.4《(r10+r11)/(r10-r11)《4.4、10.5《alt/ct5《13.5、4《sd72/sd11《4.5、1《ct3/et3《2.5、1《sag62/sag61《4.5、-4《f5/f123《-1。
[0137]
如图11所示，本发明还提出一种具有上述实施例的光学系统10的取像模组100。
[0138]
如图11所示，根据本发明实施例的取像模组100包括光学系统10和感光元件20，感光元件20设置在光学系统10的像侧。
[0139]
根据本发明实施例的取像模组100，通过在镜头模组内安装光学系统10的第一透镜l1至第七透镜l7，合理配置第一透镜l1至第七透镜l7的各透镜的面型和光焦度，可以使得取像模组100满足小型化的要求，还使得取像模组100能获取更大的成像范围。
[0140]
如图12所示，本发明还提出一种具有上述实施例的光学系统10的电子装置1000。
[0141]
如图12所示，根据本发明实施例的电子装置1000包括壳体200和取像模组100，取像模组100安装在壳体200上。该电子设备可以为智能手机、个人数字助理(pda)、平板电脑、智能手表、无人机、电子书籍阅读器、行车记录仪、可穿戴装置等。
[0142]
根据本发明实施例的电子装置1000，通过在壳体200中设置取像模组100，可以使得电子装置1000满足小型化的要求，还使得电子装置1000能获取更大的成像范围。
[0143]
对于本领域技术人员而言，显然本技术不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本技术的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本技术。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本技术的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本技术内。
[0144]
最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本技术的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本技术进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本技术的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本技术技术方案的精神和范围。

技术特征：
1.一种光学系统，其特征在于，沿光轴由物侧到像侧依次包括：具有正光焦度的第一透镜；其物侧面于近光轴处为凸面；具有负光焦度的第二透镜；其物侧面于近光轴处为凸面，像侧面于近光轴处为凹面；具有正光焦度的第三透镜；其物侧面于近光轴处为凸面；具有光焦度的第四透镜，其像侧面于近光轴处为凸面；具有负光焦度的第五透镜，其物侧面于近光轴为凸面，像侧面于近光轴处为凹面；具有光焦度的第六透镜；其物侧面于近光轴处为凸面；具有光焦度的第七透镜；其物侧面于近光轴处为凸面，像侧面于近光轴处为凹面；其中，所述光学系统满足下列关系式：2.8<fno*ttl/imgh<3.5，ttl为所述第一透镜的物侧面至所述光学系统的成像面在所述光轴上距离，imgh为所述光学系统最大视场角对应像高的一半，fno为所述光学系统的光圈数。2.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统满足下列关系式：3.9<f*tan(hfov)<4.4；其中，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。3.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统满足下列关系式：3.5<(f1+|f2|)/f<4.5；其中，f1为所述第一透镜的焦距，f2为所述第二透镜的焦距，f为所述光学系统的有效焦距。4.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统满足下列关系式：1.4<(r10+r11)/(r10-r11)<4.4；其中，r10为所述第五透镜的物侧面于光轴处的曲率半径，r11为所述第五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，所述光学系统满足下列关系式：10.5<alt/ct5<13.5；其中，alt为所述第一透镜至所述第七透镜在所述光轴上的中心厚度的总和，ct5为所述第五透镜在所述光轴上的中心厚度。6.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统满足下列关系式：4<sd72/sd11<4.5；其中，sd11为所述第一透镜的物侧面的最大通光口径的一半，sd72为所述第七透镜的像侧面的最大通光口径的一半。7.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统满足下列关系式：1<ct3/et3<2.5；其中，ct3为所述第三透镜的物侧面至所述第三透镜的像侧面于所述光轴上的距离，et3为所述第三透镜的物侧面的最大有效半口径至所述第三透镜的像侧面的最大有效半口径沿所述光轴方向上的距离。8.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统满足下列关系式：1<sag62/sag61<4.5；其中，sag62为所述第六透镜的像侧面和所述光轴的交点至所述第六透镜的像侧面的最大有效口径处在所述光轴上的距离，sag61为所述第六透镜的物侧面和所述光轴的交点
至所述第六透镜的物侧面的最大有效口径处在所述光轴上的距离。9.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统满足下列关系式：-4<f5/f123<-1；其中，f5为所述第五透镜的焦距，f123为所述第一透镜、所述第二透镜和所述第三透镜的组合焦距。10.一种取像模组，其特征在于，所述取像模组包括：权利要求1至9中任意一项所述的光学系统；感光元件，所述感光元件设置在所述光学系统的像侧。11.一种电子装置，其特征在于，所述电子装置包括：壳体；权利要求10所述的取像模组，所述取像模组安装在所述壳体上。

技术总结
本发明公开了一种光学系统和具有其的取像模组、电子装置，所述光学系统包括：具有正光焦度的第一透镜、具有负光焦度的第二透镜、具有正光焦度的第三透镜、具有光焦度的第四透镜、具有负光焦度的第五透镜、具有光焦度的第六透镜和具有光焦度的第七透镜，第一透镜的物侧面为凸面，第二透镜的物侧面为凸面，第二透镜的像侧面为凹面，第三透镜的物侧面为凸面，第四透镜的像侧面为凸面，第五透镜的物侧面为凸面，第五透镜的像侧面为凹面，第六透镜的物侧面为凸面，第七透镜的物侧面为凸面，第七透镜的像侧面为凹面，其中，所述光学系统满足2.8<FNO*TTL/Imgh<3.5；根据本发明的光学系统实现小型化的同时，具有较大的光圈以适应暗光场景。景。景。


技术研发人员：龙鑫灿 李明
受保护的技术使用者：江西晶超光学有限公司
技术研发日：2021.12.10
技术公布日：2022/3/8