光学系统、镜头模组和电子设备的制作方法

1.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：

2.随着科技的发展，市场对移动端光学镜头的尺寸和成像品质的要求越来越高，这也要求光学镜头须具备小型化的设计的同时还能兼顾性能。例如，在屏幕下安装光学镜头的设计越来越多，而屏下的小型化光学镜头设计会影响进光量，特别是在黄昏、阴雨天等进光量不足的环境下成像品质会出现明显下降，所以如何在满足小型化的同时提高光学镜头的进光量成为了关键问题。


技术实现要素：

3.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小型化和大通光量的特点。
4.为实现本发明的目的，本发明提供了如下的技术方案：
5.第一方面，本发明提供了一种光学系统，从物侧到像侧沿光轴依次包括：具有正曲折力的第一透镜；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；具有负曲折力的第二透镜；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；具有曲折力的第三透镜；所述第三透镜的像侧面于近光轴处为凹面；具有曲折力的第四透镜；所述第四透镜的物侧面于近光轴处为凹面，像侧面于近光轴处为凸面；具有曲折力的第五透镜，所述第五透镜的像侧面于近光轴处为凹面；具有正曲折力的第六透镜；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凸面；具有负曲折力的第七透镜；所述第七透镜的像侧面于近光轴处为凹面；所述光学系统满足关系式：18deg《hfov/fno《21deg；其中，hfov为所述光学系统最大视场角的一半，fno为所述光学系统的光圈数。
6.通过设置具有正曲折力的第一透镜，且其物侧面于近光轴处为凸面，像侧面为凹面，可以有效汇聚入射光线，从而有利于压缩光学系统的总长。第二透镜具有负曲折力，配合第二透镜于近光轴处的凸凹面型，有利于平衡第一透镜所产生的像差，从而有利于提升光学系统的成像质量。且正曲折力的第一透镜和负曲折力的第二透镜搭配，可相互抵消彼此产生的像差。第三透镜至第五透镜具有曲折力，可使光学系统的曲折力分配均衡，避免前方透镜(即第一透镜和第二透镜)和后方透镜(即第六透镜和第七透镜)的曲折力压力过大，从而避免透镜间产生难以校正的像差；同时，配合第三透镜像侧面于近光轴处的凹面，第四透镜物侧面于近光轴处的凹面和第五透镜像侧面于近光轴处的凹面，有利于光线的平滑过渡，以将前方透镜汇聚的入射光线平滑传递至后方透镜，且第三透镜至第五透镜面型的合理配合，有利于降低鬼像(由于透镜表面对光线的二次反射而在光学系统成像面附近产生的附加图像，其亮度一般较暗，且与原图像错开)产生的风险。第六透镜具有正曲折力，与第七透镜的负曲折力相互平衡，有利于校正光学系统的像差。第六透镜于近光轴处的双凸面型，有利于压缩光学系统的后焦距，从而缩短光学系统的总长。且搭配第七透镜像侧面于近
光轴处的凹面面型有利于使得边缘视场光线有效入射到成像面上，从而提升成像面的相对亮度，进而提升光学系统的成像质量。
7.满足上述关系式时，可使光学系统具有一个合理的视场角与光圈数的比值，以此兼顾大光圈的设计难度与视场角的需求，使光学系统具有较大视场角，同时满足大光圈特性，满足大视角拍摄，且具有大通光能量，从而满足光学系统高画质、高清晰度的成像需求。当低于关系式下限时，光学系统的视场角过小，不满足光学系统对视场范围的需求，且易导致第一透镜物侧面的口径变小，不利于降低光学系统的公差敏感性，此外，光学系统的通光量不足，导致光学系统捕捉图像的精准度不高，不利于满足光学系统的高分辨率成像质量的设计要求；当超过关系式上限时，光学系统的视场角过大，且光学系统的通光量过多，导致光学系统中心视场与边缘视场的光照强度差异过大，易导致成像面周边的相对光照强度不足，不利于光学系统的高分辨率成像，降低成像质量。
8.一种实施方式中，所述光学系统满足关系式：1.52《ttl/imgh《1.75；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，imgh为所述光学系统最大视场角对应像高的一半。满足上述关系式时，使得光学系统在具备较短的光学总长的同时，也能支持安装尺寸较大的感光芯片，符合便携式设备对光学系统厚度减薄的实际需求，同时满足大像面特性，有利于高品质成像。此外，在此范围区间内，有利于减小光学系统的主光线角度(cra，边缘视场主光线到达成像面上的入射角度)，便于与感光芯片主光线角度相匹配，提高成像分辨率，同时透镜具有足够的排布和面型变化空间，可有效矫正像差，从而提升光学系统的成像性能，降低公差敏感性。当低于关系式下限时，光学系统的光学总长过小，透镜排布空间狭小，设计难度高，同时透镜间的公差敏感性难以降低，生产工艺风险极大，导致光学系统的实用性低；当超过关系式上限时，光学系统的光学总长过大，难以符合市场小型化需求。
9.一种实施方式中，所述光学系统满足关系式：0.5《ctal/bl《0.7；其中，ctal为所述第一透镜至所述第七透镜于光轴上的厚度之和，bl为所述第一透镜的物侧面到所述第七透镜的像侧面于光轴上的距离。满足上述关系式时，第一透镜至第七透镜于光轴上的厚度和第一透镜物侧面到第七透镜像侧面于光轴上的距离得到合理配置，各透镜具有足够的空间进行面型变化，且透镜间具有足够的排布空间，有利于透镜的注塑成型和组装。当低于关系式下限时，第一透镜物侧面到第七透镜像侧面于光轴上的距离过大，排布不紧凑，不利于小型化设计，且占用光学系统的后焦距离，易导致从第七透镜像侧面出射的边缘视场光线无法在成像面有效汇聚，不利于提升光学系统的大像面以匹配大尺寸的感光芯片；当超过关系式上限时，各透镜的中心厚度较厚，且第一透镜物侧面到第七透镜像侧面于光轴上的距离过小，透镜间隙不足，不利于镜片的组装。
10.一种实施方式中，所述光学系统满足关系式：1.1《f12/f《1.8；其中，f12为所述第一透镜和所述第二透镜的组合焦距，f为所述光学系统的有效焦距。满足上述关系式时，第一透镜和第二透镜的曲折力强度合适，有利于改善光学系统的场曲和畸变，且合理的曲折力强度也可减小第一透镜和第二透镜的成型和加工难度，合理的整体曲折力可使光学系统具有短焦特性，进而有利于缩短光学系统总长，实现小型化。当低于关系式下限时，第一透镜和第二透镜的组合焦距过大，曲折力过强，曲折力过度集中在靠近物侧的透镜(即第一透镜和第二透镜)中，易产生难以校正的像差，且增加像侧透镜(第三透镜至第七透镜)的校正
压力，导致光学系统的像差校正困难，不利于提升光学系统的成像质量；当超过关系式上限时，光学系统的有效焦距过长，不易于缩短光学系统总长，难以实现小型化的设计。
11.一种实施方式中，所述光学系统满足关系式：0.3mm-1
《fno/ttl《0.33mm-1
；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。满足上述关系式时，光学系统可同时兼顾大光圈及小型化的设计要求，即能提供足够的通光量以满足高清晰拍摄需求。当低于关系式的下限时，光学系统的总长过大，不利于系统的小型化，且光圈数过下，通光量过多，易造成边缘视场产生无法消除的杂散光，导致色散或紫边等；当超过关系式上限时，光学系统在满足小型化的同时无法兼顾大光圈的需求导致通光量不足，进而导致画面清晰度下降。
12.一种实施方式中，所述光学系统满足关系式：2《|(r2f r2r)/(r2f-r2r)|《3.5；其中，r2f为所述第二透镜物侧面于光轴处的曲率半径，r2r为所述第二透镜像侧面于光轴处的曲率半径。满足上述关系式时，可以有效地约束第二透镜的物侧面和像侧面于光轴处的曲率半径，第二透镜的面型变化合理，可为光学系统提供合适的负曲折力，使第二透镜可以获得足够的光线发散能力，从而有利于消除所述第一透镜产生的杂散光，进而有利于矫正色差，促进所述光学系统像差的平衡，以获得良好的成像品质。
13.一种实施方式中，所述光学系统满足关系式：-5《f2/r2f《-1，其中，f2为所述第二透镜的有效焦距，r2f为所述第二透镜物侧面于光轴处的曲率半径。满足上述关系式，可以有效地约束第二透镜的有效焦距和物侧面的曲率半径，使第二透镜物侧面于光轴处不会过于弯曲或过于平整，同样可为光学系统提供合适的负曲折力，从而第二透镜可以获得足够的光线发散能力，从而有利于消除所述第一透镜产生的杂散光，进而有利于矫正色差，促进所述光学系统像差的平衡，以获得良好的成像品质。
14.一种实施方式中，所述光学系统满足关系式：|(r4f r4r)/(r4f-r4r)|《1.2；其中，r4f为所述第四透镜物侧面于光轴处的曲率半径，r4r为所述第四透镜像侧面于光轴处的曲率半径。满足以上条件式时，第四透镜物侧面具有一定的弯曲程度，同时，像侧面不会过于平整，第四透镜的面型得到合理优化，可以提供合适的曲折力，较好地校正周边视场的像差，提升周边视场的影像品质，且有利于减小产生鬼像的风险。同时由于第四透镜位于光学系统的中间位置，合适的曲折力可降低前方透镜(即第一透镜至第三透镜)和后方透镜(即第五透镜至第七透镜)的曲折力负担，有利于降低光学系统设计与组装敏感度，有利于提升产品良率。
15.一种实施方式中，所述光学系统满足关系式：0.35《sd11/imgh《0.4；其中，sd11为所述第一透镜物侧面的最大有效半口径，imgh为所述光学系统最大视场角对应像高的一半。满足上述条关系式时，光学系统具有相匹配的光线入射范围和感光面尺寸，进而可获得合适的通光量，从而保证了拍摄图像的清晰度。当低于关系式下限时，第一透镜物侧面的最大有效半口径过小，则会造成光学系统的通光量不足，光线相对亮度不够，从而造成画面清晰度下降；当超过关系式上限时，第一透镜物侧面的最大有效半口径过大，则会造成光学系统的通光量过多，曝光过大，光亮度太高，易产生色差等，影响画面质量。
16.一种实施方式中，所述光学系统满足关系式：1.7《ct6/et6《2.8；其中，ct6为所述第六透镜于光轴上的厚度，et6为所述第六透镜的边缘厚度(即第六透镜物侧面的最大有效径处至第六透镜像侧面的最大有效径处于光轴方向的距离)。满足上述条件式时，第六透镜
具有合理的面型变化，可为光学系统提供足够的正曲折力以平衡第一透镜至第五透镜产生的像差，同时，第六透镜还具有合适的厚薄比，面型变化不至于过大或者过小，从而降低透镜的成型组装难度。当低于关系式下限时，第六透镜于光轴上的厚度过小，导致第六透镜的正曲折力不足以平衡光学系统的像差，第六透镜的边缘厚度过大，导致光学系统边缘视场的主光线到达至成像面上的入射角过大，易产生暗角；当超过关系式上限时，第六透镜的厚薄差异过大，不利于第六透镜的制造和加工，降低透镜成型的良品率。
17.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曲折力进行合理的设计，能够使镜头模组具有小型化和大通光量的特点。
18.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，使得电子设备在拥有更大的通光量以达到更清楚的拍摄效果的同时，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
19.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。
20.图1a是第一实施例的光学系统结构示意图；
21.图1b包括第一实施例的纵向球差曲线图、像散曲线图和畸变曲线图；
22.图2a是第二实施例的光学系统结构示意图；
23.图2b包括第二实施例的纵向球差曲线图、像散曲线图和畸变曲线图；
24.图3a是第三实施例的光学系统结构示意图；
25.图3b包括第三实施例的纵向球差曲线图、像散曲线图和畸变曲线图；
26.图4a是第四实施例的光学系统结构示意图；
27.图4b包括第四实施例的纵向球差曲线图、像散曲线图和畸变曲线图；
28.图5a是第五实施例的光学系统结构示意图；
29.图5b包括第五实施例的纵向球差曲线图、像散曲线图和畸变曲线图；
30.图6为本发明一实施例提供的镜头模组的示意图；
31.图7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
32.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。
33.第一方面，本发明提供了一种光学系统，从物侧到像侧沿光轴依次包括：具有正曲
折力的第一透镜；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；具有负曲折力的第二透镜；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；具有曲折力的第三透镜；第三透镜的像侧面于近光轴处为凹面；具有曲折力的第四透镜；第四透镜的物侧面于近光轴处为凹面，像侧面于近光轴处为凸面；具有曲折力的第五透镜，第五透镜的像侧面于近光轴处为凹面；具有正曲折力的第六透镜；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凸面；具有负曲折力的第七透镜；第七透镜的像侧面于近光轴处为凹面；光学系统满足关系式：18deg《hfov/fno《21deg；其中，hfov为光学系统最大视场角的一半，fno为光学系统的光圈数。
34.通过设置具有正曲折力的第一透镜，且其物侧面于近光轴处为凸面，像侧面为凹面，可以有效汇聚入射光线，从而有利于压缩光学系统的总长。第二透镜具有负曲折力，配合第二透镜于近光轴处的凸凹面型，有利于平衡第一透镜所产生的像差，从而有利于提升光学系统的成像质量。且正曲折力的第一透镜和负曲折力的第二透镜搭配，可相互抵消彼此产生的像差。第三透镜至第五透镜具有曲折力，可使光学系统的曲折力分配均衡，避免前方透镜(即第一透镜和第二透镜)和后方透镜(即第六透镜和第七透镜)的曲折力压力过大，从而避免透镜间产生难以校正的像差；同时，配合第三透镜像侧面于近光轴处的凹面，第四透镜物侧面于近光轴处的凹面和第五透镜像侧面于近光轴处的凹面，有利于光线的平滑过渡，以将前方透镜汇聚的入射光线平滑传递至后方透镜，且第三透镜至第五透镜面型的合理配合，有利于降低鬼像(由于透镜表面对光线的二次反射而在光学系统成像面附近产生的附加图像，其亮度一般较暗，且与原图像错开)产生的风险。第六透镜具有正曲折力，与第七透镜的负曲折力相互平衡，有利于校正光学系统的像差。第六透镜于近光轴处的双凸面型，有利于压缩光学系统的后焦距，从而缩短光学系统的总长。且搭配第七透镜像侧面于近光轴处的凹面面型有利于使得边缘视场光线有效入射到成像面上，从而提升成像面的相对亮度，进而提升光学系统的成像质量。
35.满足上述关系式时，可使光学系统具有一个合理的视场角与光圈数的比值，以此兼顾大光圈的设计难度与视场角的需求，使光学系统具有较大视场角，同时满足大光圈特性，满足大视角拍摄，且具有大通光能量，从而满足光学系统高画质、高清晰度的成像需求。当低于关系式下限时，光学系统的视场角过小，不满足光学系统对视场范围的需求，且易导致第一透镜物侧面的口径变小，不利于降低光学系统的公差敏感性，此外，光学系统的通光量不足，导致光学系统捕捉图像的精准度不高，不利于满足光学系统的高分辨率成像质量的设计要求；当超过关系式上限时，光学系统的视场角过大，且光学系统的通光量过多，导致光学系统中心视场与边缘视场的光照强度差异过大，易导致成像面周边的相对光照强度不足，不利于光学系统的高分辨率成像，降低成像质量。
36.一种实施方式中，光学系统满足关系式：1.52《ttl/imgh《1.75；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，imgh为光学系统最大视场角对应像高的一半。满足上述关系式时，使得光学系统在具备较短的光学总长的同时，也能支持安装尺寸较大的感光芯片，符合便携式设备对光学系统厚度减薄的实际需求。同时满足大像面特性，有利于高品质成像。此外，在此范围区间内，有利于减小光学系统的主光线角度(cra，边缘视场主光线到达成像面上的入射角度)，便于与感光芯片主光线角度相匹配，提高成像分辨率，同时透镜具有足够的排布和面型变化空间，可有效矫正像差，从而提升光学系统的成像
性能，降低公差敏感性。当低于关系式下限时，光学系统的光学总长过小，透镜排布空间狭小，设计难度高，同时透镜间的公差敏感性难以降低，生产工艺风险极大，导致光学系统的实用性低；当超过关系式上限时，光学系统的总长过大，难以符合市场小型化需求。
37.一种实施方式中，光学系统满足关系式：0.5《ctal/bl《0.7；其中，ctal为第一透镜至第七透镜于光轴上的厚度之和，bl为第一透镜的物侧面到第七透镜的像侧面于光轴上的距离。满足上述关系式时，第一透镜至第七透镜于光轴上的厚度和第一透镜物侧面到第七透镜像侧面于光轴上的距离得到合理配置，各透镜具有足够的空间进行面型变化，且透镜间具有足够的排布空间，有利于透镜的注塑成型和组装。当低于关系式下限时，第一透镜物侧面到第七透镜像侧面于光轴上的距离过大，排布不紧凑，不利于小型化设计，且占用光学系统的后焦距离，易导致从第七透镜像侧面出射的边缘视场光线无法在成像面有效汇聚，不利于提升光学系统的大像面以匹配大尺寸的感光芯片；当超过关系式上限时，各透镜的中心厚度较厚，且第一透镜物侧面到第七透镜像侧面于光轴上的距离过小，透镜间隙不足，不利于镜片的组装。
38.一种实施方式中，光学系统满足关系式：1.1《f12/f《1.8；其中，f12为第一透镜和第二透镜的组合焦距，f为光学系统的有效焦距。满足上述关系式时，第一透镜和第二透镜的曲折力强度合适，有利于改善光学系统的场曲和畸变，且合理的曲折力强度也可减小第一透镜和第二透镜的成型和加工难度，合理的整体曲折力可使光学系统具有短焦特性，进而有利于缩短光学系统总长，实现小型化。当低于关系式下限时，第一透镜和第二透镜的组合焦距过大，曲折力过强，曲折力过度集中在靠近物侧的透镜(即第一透镜和第二透镜)中，易产生难以校正的像差，且增加像侧透镜(第三透镜至第七透镜)的校正压力，导致光学系统的像差校正困难，不利于提升光学系统的成像质量；当超过关系式上限时，光学系统的有效焦距过长，缩短光学系统总长，实现小型化。
39.一种实施方式中，光学系统满足关系式：0.3mm-1
《fno/ttl《0.33mm-1
；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。满足上述关系式时，光学系统可同时兼顾大光圈及小型化的设计要求，即能提供足够的通光量以满足高清晰拍摄需求。当低于关系式的下限时，光学系统的总长过大，不利于系统的小型化，且光圈数过下，通光量过多，易造成边缘视场产生无法消除的杂散光，导致色散或紫边等；当超过关系式上限时，光学系统在满足小型化的同时无法兼顾大光圈的需求导致通光量不足，进而导致画面清晰度下降。
40.一种实施方式中，光学系统满足关系式：2《|(r2f r2r)/(r2f-r2r)|《3.5；其中，r2f为第二透镜物侧面于光轴处的曲率半径，r2r为第二透镜像侧面于光轴处的曲率半径。满足上述关系式时，可以有效地约束第二透镜的物侧面和像侧面于光轴处的曲率半径，第二透镜的面型变化合理，可为光学系统提供合适的负曲折力，使第二透镜可以获得足够的光线发散能力，从而有利于消除第一透镜产生的杂散光，进而有利于矫正色差，促进光学系统像差的平衡，以获得良好的成像品质。
41.一种实施方式中，光学系统满足关系式：-5《f2/r2f《-1，其中，f2为第二透镜的有效焦距，r2f为第二透镜物侧面于光轴处的曲率半径。满足上述关系式，可以有效地约束第二透镜的有效焦距和物侧面的曲率半径，使第二透镜物侧面于光轴处不会过于弯曲或过于平整，同样可为光学系统提供合适的负曲折力，从而第二透镜可以获得足够的光线发散能
力，从而有利于消除第一透镜产生的杂散光，进而有利于矫正色差，促进光学系统像差的平衡，以获得良好的成像品质。
42.一种实施方式中，光学系统满足关系式：|(r4f r4r)/(r4f-r4r)|《1.2；其中，r4f为第四透镜物侧面于光轴处的曲率半径，r4r为第四透镜像侧面于光轴处的曲率半径。满足以上条件式时，第四透镜物侧面具有一定的弯曲程度，同时，像侧面不会过于平整，第四透镜的面型得到合理优化，可以提供合适的曲折力，较好地校正周边视场的像差，提升周边视场的影像品质，且有利于减小产生鬼像的风险。同时由于第四透镜位于光学系统的中间位置，合适的曲折力可降低前方透镜(即第一透镜至第三透镜)和后方透镜(即第五透镜至第七透镜)的曲折力负担，有利于降低光学系统设计与组装敏感度，有利于提升产品良率。
43.一种实施方式中，光学系统满足关系式：0.35《sd11/imgh《0.4；其中，sd11为第一透镜物侧面的最大有效半口径，imgh为光学系统最大视场角对应像高的一半。满足上述条关系式时，光学系统具有相匹配的光线入射范围和感光面尺寸，进而可获得合适的通光量，从而保证了拍摄图像的清晰度。当低于关系式下限时，第一透镜物侧面的最大有效半口径过小，则会造成光学系统的通光量不足，光线相对亮度不够，从而造成画面清晰度下降；当超过关系式上限时，第一透镜物侧面的最大有效半口径过大，则会造成光学系统的通光量过多，曝光过大，光亮度太高，易产生色差等，影响画面质量。
44.一种实施方式中，光学系统满足关系式：1.7《ct6/et6《2.8；其中，ct6为第六透镜于光轴上的厚度，et6为第六透镜的边缘厚度(即第六透镜物侧面的最大有效径处至第六透镜像侧面的最大有效径处于光轴方向的距离)。满足上述条件式时，第六透镜具有合理的面型变化，可为光学系统提供足够的正曲折力以平衡第一透镜至第五透镜产生的像差，同时，第六透镜还具有合适的厚薄比，面型变化不至于过大或者过小，从而降低透镜的成型组装难度。当低于关系式下限时，第六透镜于光轴上的厚度过小，导致第六透镜的正曲折力不足以平衡光学系统的像差，第六透镜的边缘厚度过大，导致光学系统边缘视场的主光线到达至成像面上的入射角过大，易产生暗角；当超过关系式上限时，第六透镜的厚薄差异过大，不利于第六透镜的制造和加工，降低透镜成型的良品率。
45.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曲折力进行合理的设计，能够使镜头模组具有小型化和大通光量的特点。
46.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，使得电子设备在拥有更大的通光量以达到更清楚的拍摄效果的同时，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。
47.第一实施例
48.请参考图1a和图1b，本实施例的光学系统，物侧至像侧依次包括：
49.第一透镜l1，具有正曲折力，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。
50.第二透镜l2，具有负曲折力，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。
51.第三透镜l3，具有正曲折力，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。
52.第四透镜l4，具有正曲折力，第四透镜l4的物侧面s7于近光轴101处为凹面，像侧面s8于近光轴101处为凸面。
53.第五透镜l5，具有负曲折力，第五透镜l5的物侧面s9于近光轴101处为凹面，像侧面s10于近光轴101处为凹面。
54.第六透镜l6，具有正曲折力，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处为凸面。
55.第七透镜l7，具有负曲折力，第七透镜l7的物侧面s13于近光轴101处为凹面，像侧面s14于近光轴101处为凹面。
56.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之间前，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。感光元件的有效像素区域位于成像面img。
57.表1a示出了本实施例的光学系统的特性的表格，其中，透镜的焦距的参考波长为555nm，透镜的折射率和阿贝数的参考波长为587.5618nm，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、厚度和有效焦距的单位均为毫米(mm)。
58.表1a
[0059][0060]
其中，f为光学系统的有效焦距，fno为光学系统的光圈数，hfov为光学系统的最大视场角的一半，ttl为第一透镜的物侧面至光学系统成像面img于光轴101上的距离。
[0061]
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：
[0062][0063]
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1b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。
[0064]
表1b
[0065][0066]
图1b中(a)示出了第一实施例的光学系统在波长为656.2725nm、587.5618nm和486.1327nm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，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的各透镜后的会聚焦点偏离。由图1b中(a)可以看出，第一实施例中的光学系统的球差数值较佳，说明本实施例中的光学系统的成像质量较好。
[0067]
图1b中(b)还示出了第一实施例的光学系统在波长为587.5618nm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1b中(b)可以看出，光学系统的像散得到了很好的补偿。
[0068]
图1b中(c)还示出了第一实施例的光学系统在波长为587.5618nm时的畸变曲线图。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，畸变曲线表示不同视场角对应的畸变大小值。由图1b中(c)可以看出，在波长为587.5618nm下，光学系统的畸变得到了很好的矫正。
[0069]
由图1b中(a)、(b)和(c)可以看出，本实施例的光学系统的像差较小、成像质量较好，具有良好的成像品质。
[0070]
第二实施例
[0071]
请参考图2a和图2b，本实施例的光学系统，物侧至像侧依次包括：
[0072]
第一透镜l1，具有正曲折力，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。
[0073]
第二透镜l2，具有负曲折力，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。
[0074]
第三透镜l3，具有正曲折力，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。
[0075]
第四透镜l4，具有正曲折力，第四透镜l4的物侧面s7于近光轴101处为凹面，像侧面s8于近光轴101处为凸面。
[0076]
第五透镜l5，具有负曲折力，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。
[0077]
第六透镜l6，具有正曲折力，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处为凸面。
[0078]
第七透镜l7，具有负曲折力，第七透镜l7的物侧面s13于近光轴101处为凹面，像侧面s14于近光轴101处为凹面。
[0079]
第二实施例的其他结构与第一实施例相同，参照即可。
[0080]
表2a示出了本实施例的光学系统的特性的表格，其中，透镜的焦距的参考波长为555nm，透镜的折射率和阿贝数的参考波长为587.5618nm，表2a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、厚度和有效焦距的单位均为毫米(mm)，各参数含义均与第一实施例各参数含义相同。
[0081]
表2a
[0082][0083][0084]
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。
[0085]
表2b
[0086][0087]
图2b示出了第二实施例的光学系统的纵向球差曲线图、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2b中的像差图可知，光学系统的纵向球差、场曲和畸变均得到良好的控制，从而该实施例的光学系统拥有良好的成像品质。
[0088]
第三实施例
[0089]
请参考图3a和图3b，本实施例的光学系统，物侧至像侧依次包括：
[0090]
第一透镜l1，具有正曲折力，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。
[0091]
第二透镜l2，具有负曲折力，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。
[0092]
第三透镜l3，具有负曲折力，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。
[0093]
第四透镜l4，具有正曲折力，第四透镜l4的物侧面s7于近光轴101处为凹面，像侧面s8于近光轴101处为凸面。
[0094]
第五透镜l5，具有负曲折力，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。
[0095]
第六透镜l6，具有正曲折力，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处为凸面。
[0096]
第七透镜l7，具有负曲折力，第七透镜l7的物侧面s13于近光轴101处为凹面，像侧面s14于近光轴101处为凹面。
[0097]
第三实施例的其他结构与第一实施例相同，参照即可。
[0098]
表3a示出了本实施例的光学系统的特性的表格，其中，透镜的焦距的参考波长为555nm，透镜的折射率和阿贝数的参考波长为587.5618nm，表3a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、厚度和有效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。
[0099]
表3a
[0100][0101][0102]
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。
[0103]
表3b
[0104][0105]
图3b示出了第三实施例的光学系统的纵向球差曲线图、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3b中的像差图可知，光学系统的纵向球差、场曲和畸变均得到良好的控制，从而该实施例的光学系统拥有良好的成像品质。
[0106]
第四实施例
[0107]
请参考图4a和图4b，本实施例的光学系统，物侧至像侧依次包括：
[0108]
第一透镜l1，具有正曲折力，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。
[0109]
第二透镜l2，具有负曲折力，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。
[0110]
第三透镜l3，具有负曲折力，第三透镜l3的物侧面s5于近光轴101处为凹面，像侧面s6于近光轴101处为凹面。
[0111]
第四透镜l4，具有负曲折力，第四透镜l4的物侧面s7于近光轴101处为凹面，像侧面s8于近光轴101处为凸面。
[0112]
第五透镜l5，具有负曲折力，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。
[0113]
第六透镜l6，具有正曲折力，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处为凸面。
[0114]
第七透镜l7，具有负曲折力，第七透镜l7的物侧面s13于近光轴101处为凹面，像侧面s14于近光轴101处为凹面。
[0115]
第四实施例的其他结构与第一实施例相同，参照即可。
[0116]
表4a示出了本实施例的光学系统的特性的表格，其中，透镜的焦距的参考波长为555nm，透镜的折射率和阿贝数的参考波长为587.5618nm，表4a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、厚度和有效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。
[0117]
表4a
[0118][0119]
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。
[0120]
表4b
[0121]
[0122][0123]
图4b示出了第四实施例的光学系统的纵向球差曲线图、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4b中的像差图可知，光学系统的纵向球差、场曲和畸变均得到良好的控制，从而该实施例的光学系统拥有良好的成像品质。
[0124]
第五实施例
[0125]
请参考图5a和图5b，本实施例的光学系统，物侧至像侧依次包括：
[0126]
第一透镜l1，具有正曲折力，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。
[0127]
第二透镜l2，具有负曲折力，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。
[0128]
第三透镜l3，具有负曲折力，第三透镜l3的物侧面s5于近光轴101处为凹面，像侧面s6于近光轴101处为凹面。
[0129]
第四透镜l4，具有负曲折力，第四透镜l4的物侧面s7于近光轴101处为凹面，像侧面s8于近光轴101处为凸面。
[0130]
第五透镜l5，具有正曲折力，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。
[0131]
第六透镜l6，具有正曲折力，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处为凸面。
[0132]
第七透镜l7，具有负曲折力，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处为凹面。
[0133]
第五实施例的其他结构与第一实施例相同，参照即可。
[0134]
表5a示出了本实施例的光学系统的特性的表格，其中，透镜的焦距的参考波长为555nm，透镜的折射率和阿贝数的参考波长为587.5618nm，表5a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、厚度和有效焦距的单位均为毫米(mm)，其中，其他各参数含义均与第一实施例各参数含义相同。
[0135]
表5a
[0136][0137]
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。
[0138]
表5b
[0139]
[0140][0141]
图5b示出了第五实施例的光学系统的纵向球差曲线图、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101在子午方向的弯曲、s表示成像面101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5b中的像差图可知，光学系统的纵向球差、场曲和畸变均得到良好的控制，从而该实施例的光学系统拥有良好的成像品质。
[0142]
表6示出了第一实施例至第五实施例的光学系统中18deg《hfov/fno《21deg、1.52《ttl/imgh《1.75、0.5《ctal/bl《0.7、1.1《f12/f《1.8、0.3mm-1
《fno/ttl《0.33mm-1
、2《|(r2f r2r)/(r2f-r2r)|《3.5、-5《f2/r2f《-1、|(r4f r4r)/(r4f-r4r)|《1.2、0.35《sd11/imgh《0.4、1.7《ct6/et6《2.8的值。
[0143]
表6
[0144]
关系式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18deg《hfov/fno《21deg20.49720.94920.38919.01118.1951.52《ttl/imgh《1.751.6651.6911.5261.6871.7130.5《ctal/bl《0.70.6310.670.5720.5720.5481.1《f12/f《1.81.4561.7821.3531.1881.1470.3mm-1
《fno/ttl《0.33mm-1
0.3090.3040.3280.3190.3272《|(r2f r2r)/(r2f-r2r)|《3.52.5012.9962.9143.0212.889-5《f2/r2f《-1-3.242-1.557-1.700-1.514-1.744|(r4f r4r)/(r4f-r4r)|《1.21.0480.1150.0190.3590.5900.35《sd11/imgh《0.40.3770.3650.380.3910.3861.7《ct6/et6《2.82.3332.6492.0421.7132.124
[0145]
上述各实施例所提供的光学系统能够在实现结构小型化设计的同时具有更大的通光量。
[0146]
参考图6，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光学系统及感光芯片，感光芯片设置于光学系统的像侧，两者可通过支架固定。感光芯片可以为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，光学系统的成像面img与感光芯片的感光表面重叠。通过采用上述光学系统，镜头模组20能够实现结构小型化设计的同时具有更大的通光量。
[0147]
参考图7，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 digital assistant，个人数字助理)等。由于上述镜头模组20能够在总长得到压缩的同时维持良好的成像质量，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，同时拥有更大的拍摄范围。
[0148]
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。