本發(fā)明屬于光學(xué)成像，尤其涉及一種光學(xué)系統(tǒng)、攝像模組和電子設(shè)備。

背景技術(shù)：

1、隨著汽車輔助駕駛技術(shù)的高速發(fā)展，光學(xué)系統(tǒng)在汽車中得到廣泛應(yīng)用，尤其在車載倒車影像系統(tǒng)、行車記錄儀、自動泊車系統(tǒng)、全景影像系統(tǒng)以及道路導(dǎo)航等領(lǐng)域，光學(xué)系統(tǒng)已經(jīng)成為不可或缺的關(guān)鍵部件。

2、在自動駕駛輔助系統(tǒng)中，車載光學(xué)系統(tǒng)發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，負(fù)責(zé)捕捉并傳遞周圍環(huán)境的信息。隨著自動駕駛技術(shù)的不斷進(jìn)步，對前視光學(xué)系統(tǒng)的要求也在不斷提升，需要其具備高分辨率、大靶面和低畸變等性能。此外，隨著夜間駕駛需求的增加，車載鏡頭在低光環(huán)境下的表現(xiàn)也變得尤為重要。因此，市場迫切需要一種具備大光圈、高相對照度，并且具有較大視場角、較高成像清晰的小型化光學(xué)系統(tǒng)，以滿足現(xiàn)代汽車前視系統(tǒng)的需求。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種光學(xué)系統(tǒng)、攝像模組和電子設(shè)備，解決車載光學(xué)系統(tǒng)需要具備大光圈、高相對照度和較大視場角的問題。

2、為實現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明提供了如下的技術(shù)方案：

3、第一方面，本發(fā)明提供了一種光學(xué)系統(tǒng)，共有七片具有屈折力的透鏡，沿著光軸由物側(cè)至像側(cè)依次包含：第一透鏡，具有負(fù)屈折力，第一透鏡的物側(cè)面于近光軸處為凹面，第一透鏡的像側(cè)面于近光軸處為凹面；第二透鏡，具有正屈折力，第二透鏡的物側(cè)面于近光軸處為凸面，第二透鏡的像側(cè)面于近光軸處為凸面；第三透鏡，具有正屈折力，第三透鏡的物側(cè)面于近光軸處為凸面，第三透鏡的像側(cè)面于近光軸處為凸面；第四透鏡，具有正屈折力，第四透鏡的物側(cè)面于近光軸處為凸面，第四透鏡的像側(cè)面于近光軸處為凸面；第五透鏡，具有負(fù)屈折力，第五透鏡的物側(cè)面于近光軸處為凹面，第五透鏡的像側(cè)面于近光軸處為凹面；第六透鏡，具有正屈折力，第六透鏡的物側(cè)面于近光軸處為凸面，第六透鏡的像側(cè)面于近光軸處為凹面；第七透鏡，具有正屈折力或負(fù)屈折力，第七透鏡的物側(cè)面于近光軸處為凹面，第七透鏡的像側(cè)面于近光軸處為凸面。

4、光學(xué)系統(tǒng)滿足關(guān)系式：1.65≤fno≤1.75，34deg≤fov≤50deg；其中，fno為光學(xué)系統(tǒng)的光圈數(shù)，fov為光學(xué)系統(tǒng)的最大視場角。

5、通過使第一透鏡具有負(fù)屈折力，且第一透鏡的物側(cè)面于近光軸處為凹面，第一透鏡的像側(cè)面于近光軸處為凹面，有利于光線的平緩射入，使光線不至于彎折過大，有效降低光學(xué)系統(tǒng)的場曲、像散，降低光學(xué)系統(tǒng)整體的敏感度；通過使第二透鏡具有正屈折力，且第二透鏡的物側(cè)面于近光軸處為凸面，第二透鏡的像側(cè)面于近光軸處為凸面，有利于初步矯正光學(xué)系統(tǒng)的像散，并有效控制光線的走勢，實現(xiàn)更大的光圈；通過使第三透鏡具有正屈折力，且第三透鏡的物側(cè)面于近光軸處為凸面，第三透鏡的像側(cè)面于近光軸處為凸面，有利于收集并壓縮物側(cè)的入射光線，使光線平穩(wěn)地過渡到像側(cè)的光學(xué)系統(tǒng)；通過使第四透鏡具有正屈折力，且第四透鏡的物側(cè)面于近光軸處為凸面，第三透鏡的像側(cè)面于近光軸處為凸面，為邊緣光線的引入提供合理的光線入射角；通過使第五透鏡具有負(fù)屈折力，且第三透鏡的物側(cè)面于近光軸處為凹面，第三透鏡的像側(cè)面于近光軸處為凹面，有利于邊緣光線進(jìn)入與偏折，可減小后面透鏡承擔(dān)的偏折角，使得光線在各個透鏡上的偏折角較為均勻，有效矯正邊緣視場的像差；第四透鏡和第五透鏡為膠合透鏡，有利于矯正校正色差并平衡各類像差，提高光學(xué)系統(tǒng)的解像能力，并能夠有效降低公差敏感度，提升光學(xué)系統(tǒng)的成像品質(zhì)；通過使第六透鏡具有正屈折力，且第六透鏡的物側(cè)面于近光軸處為凸面，第六透鏡的像側(cè)面于近光軸處為凹面，有利于壓低光線經(jīng)過光闌后的光線入射角度，使得更多光線進(jìn)入到像側(cè)的光學(xué)系統(tǒng)中，提高光學(xué)系統(tǒng)的照度；通過使第七透鏡具有正屈折力或負(fù)屈折力，且第七透鏡的物側(cè)面于近光軸處為凹面，第七透鏡的像側(cè)面于近光軸處為凸面，通過特定的表面形狀搭配和合理的屈折力分配，能夠改善光學(xué)系統(tǒng)的成像質(zhì)量，降低像差，提高光學(xué)系統(tǒng)的成像品質(zhì)。

6、通過使光學(xué)系統(tǒng)滿足關(guān)系式：1.65≤fno≤1.75，使得光學(xué)系統(tǒng)的光圈數(shù)設(shè)置在合理范圍內(nèi)，提升光學(xué)系統(tǒng)的通光能力，使得光學(xué)系統(tǒng)的相對照度更高，使其在夜間或陰雨天等較暗的環(huán)境下也具有良好的成像質(zhì)量，滿足大光圈且高解像的要求。

7、通過使光學(xué)系統(tǒng)滿足關(guān)系式：34deg≤fov≤50deg，使得光學(xué)系統(tǒng)的最大視場角被控制在一個合理的范圍內(nèi)，能避免引入過量像差，有利于光學(xué)系統(tǒng)在獲得充足視野的同時滿足實現(xiàn)小型化的特性。

8、一種實施方式中，光學(xué)系統(tǒng)滿足關(guān)系式：2.2≤ttl/f≤3.1；其中，ttl為所述第一透鏡的物側(cè)面至成像面于光軸上的距離，f為所述光學(xué)系統(tǒng)的有效焦距。通過使光學(xué)系統(tǒng)滿足上述關(guān)系式，有利于第一透鏡的物側(cè)面至光學(xué)系統(tǒng)的成像面于光軸上的距離和光學(xué)系統(tǒng)的有效焦距的比值得到合理配置，使得光學(xué)系統(tǒng)具有較小的光學(xué)總長，實現(xiàn)小型化的特性。

9、一種實施方式中，光學(xué)系統(tǒng)滿足關(guān)系式：3.6≤ctmax/ctmin≤6；其中，ctmax為所述第一透鏡至所述第七透鏡中于光軸上厚度的最大值，ctmin為所述第一透鏡至所述第七透鏡中于光軸上厚度的最小值。通過使光學(xué)系統(tǒng)滿足上述關(guān)系式，有利于合理控制第一透鏡至第七透鏡中的最大中心厚度和最小中心厚度的比值，可以使透鏡的厚度分配更加均勻，從而有利于改善光學(xué)系統(tǒng)的空間布局以及工藝性。

10、一種實施方式中，光學(xué)系統(tǒng)滿足關(guān)系式：6≤ttl/imgh≤8.5；其中，imgh為所述光學(xué)系統(tǒng)最大視場角對應(yīng)像高的一半。通過使光學(xué)系統(tǒng)滿足上述關(guān)系式，在一定的光學(xué)系統(tǒng)像高的情況下，通過控制光學(xué)系統(tǒng)的像高與焦距的比值，來限制光學(xué)系統(tǒng)具有較小的總長，以實現(xiàn)小型化的特性。

11、一種實施方式中，光學(xué)系統(tǒng)滿足關(guān)系式：1.2≤sd1/sd14≤1.8；其中，sd1為所述第一透鏡的物側(cè)面的最大有效口徑的一半，sd14為所述第七透鏡的像側(cè)面的最大有效口徑的一半。通過使光學(xué)系統(tǒng)滿足上述關(guān)系式，有利于約束光學(xué)系統(tǒng)的光線走向，以及有利于避免第一透鏡與第七透鏡之間存在大段差結(jié)構(gòu)，降低光線的偏轉(zhuǎn)角度，避免引入過量像差，有利于提高成像質(zhì)量，有利于提高光學(xué)系統(tǒng)組裝的穩(wěn)定性。

12、一種實施方式中，光學(xué)系統(tǒng)滿足關(guān)系式：4.7≤ttl/d1≤6.7；其中，d1為所述第一透鏡的物側(cè)面和像側(cè)面中的最大有效口徑的一半。通過使光學(xué)系統(tǒng)滿足上述關(guān)系式，在一定的光學(xué)系統(tǒng)總長的情況下，通過控制第一透鏡的較大的光學(xué)全口徑值與光學(xué)總長的比值，來限制鏡頭的頭部尺寸及體積，以實現(xiàn)小型化的特性。

13、一種實施方式中，光學(xué)系統(tǒng)滿足關(guān)系式：0.15≤bfl/f≤0.3；其中，bfl為所述第七透鏡的像側(cè)面至所述光學(xué)系統(tǒng)的成像面于光軸上的距離。通過使光學(xué)系統(tǒng)滿足上述關(guān)系式，有利于在取得良好的成像品質(zhì)與易于裝配的光學(xué)后焦距長度之間取得平衡，保證光學(xué)系統(tǒng)成像品質(zhì)的同時，避免鏡頭與其它元件發(fā)生干涉，降低攝像模組的裝配工藝難度。

14、一種實施方式中，光學(xué)系統(tǒng)滿足關(guān)系式：1≤r3/f≤1.3；其中，r3為所述第二透鏡的物側(cè)面于光軸處的曲率半徑。通過使光學(xué)系統(tǒng)滿足上述關(guān)系式，在一定范圍內(nèi)適當(dāng)增加第二透鏡的物側(cè)面于光軸處的曲率半徑，可以使凸面朝向像側(cè)，進(jìn)一步匯聚光線，壓制邊緣視場，從而提高光學(xué)系統(tǒng)的成像品質(zhì)。

15、一種實施方式中，光學(xué)系統(tǒng)滿足關(guān)系式：-5≤f1/ct1≤-3；其中，f1為所述第一透鏡的有效焦距，ct1為所述第一透鏡于光軸上的厚度。通過使光學(xué)系統(tǒng)滿足上述關(guān)系式，有利于對第一透鏡的屈折力和厚度進(jìn)行合理配置，從而能夠有效控制光學(xué)系統(tǒng)中光線的入射角，降低光學(xué)系統(tǒng)的敏感度，有利于矯正光學(xué)系統(tǒng)產(chǎn)生的像差，進(jìn)而有利于提升光學(xué)系統(tǒng)的成像品質(zhì)。

16、一種實施方式中，光學(xué)系統(tǒng)滿足關(guān)系式：2.2≤f4/ct4≤2.9；其中，f4為所述第四透鏡的有效焦距，ct4為所述第四透鏡于光軸上的厚度。通過使光學(xué)系統(tǒng)滿足上述關(guān)系式，有利于對第四透鏡的屈折力和厚度進(jìn)行合理配置，從而能夠有效控制光學(xué)系統(tǒng)中光線的入射角，降低光學(xué)系統(tǒng)的敏感度，有利于矯正光學(xué)系統(tǒng)產(chǎn)生的像差，進(jìn)而有利于提升光學(xué)系統(tǒng)的成像品質(zhì)。

17、一種實施方式中，光學(xué)系統(tǒng)滿足關(guān)系式：-12≤f45/(ct4+ct5)≤-3；其中，f45為所述第四透鏡和所述第五透鏡的組合有效焦距，ct5為所述第五透鏡于光軸上的厚度。通過使光學(xué)系統(tǒng)滿足上述關(guān)系式，約束第四透鏡、第五透鏡在光軸上的厚度與第四鏡片、第五鏡片的組合焦距之間的關(guān)系，有助于光學(xué)系統(tǒng)在擁有較大的視場角的同時，弱化第四透鏡、第五透鏡對色差的貢獻(xiàn)，使得鏡頭擁有較大的成像視角及高的成像分辨率。

18、一種實施方式中，光學(xué)系統(tǒng)滿足關(guān)系式：-4.5≤r9/r10≤-1.5；其中，r9為所述第五透鏡的物側(cè)面于光軸處的曲率半徑，r10為所述第五透鏡的像側(cè)面于光軸處的曲率半徑。通過使光學(xué)系統(tǒng)滿足上述關(guān)系式，有利于第五透鏡的物側(cè)面于光軸處的曲率半徑和第五透鏡的像側(cè)面于光軸處的曲率半徑的比值得到合理配置，控制第五透鏡的形狀，綜合平衡光學(xué)系統(tǒng)的球差、色差和場曲，并降低產(chǎn)生鬼影的風(fēng)險，提升光學(xué)系統(tǒng)的解像能力，同時，還有利于降低第五透鏡的加工難度。

19、一種實施方式中，光學(xué)系統(tǒng)滿足關(guān)系式：1.5≤f6/f≤2.7；其中，f6為所述第六透鏡的有效焦距。通過使光學(xué)系統(tǒng)滿足上述關(guān)系式，有利于第六透鏡在光學(xué)系統(tǒng)中的屈折力配合得當(dāng)，第六透鏡的面型設(shè)計更加簡單靈活，減小像差，簡化光學(xué)系統(tǒng)整體的像差校正和成像質(zhì)量的平衡。

20、一種實施方式中，光學(xué)系統(tǒng)滿足關(guān)系式：2≤ct3/et3≤3.4；其中，ct3為所述第三透鏡于光軸上的厚度，et3為所述第三透鏡的邊緣厚度，即第三透鏡的物側(cè)面的最大有效口徑處至像側(cè)面的最大有效口徑處在平行于光軸方向上的距離。通過使光學(xué)系統(tǒng)滿足上述關(guān)系式，控制第三透鏡于光軸上的厚度與邊緣厚度的比值關(guān)系，不僅可以有效地平衡光學(xué)系統(tǒng)產(chǎn)生的高級像差，還有利于第三透鏡的場曲調(diào)整，從而提高光學(xué)系統(tǒng)的成像質(zhì)量。同時，合適的邊緣厚度還能夠為透鏡提供足夠的機械強度，從而降低加工難度。

21、一種實施方式中，光學(xué)系統(tǒng)滿足關(guān)系式：3≤|(r5-r6)/(r5+r6)|≤150；其中，r5為所述第三透鏡的物側(cè)面于光軸處的曲率半徑，r6為所述第三透鏡的像側(cè)面于光軸處的曲率半徑。通過使光學(xué)系統(tǒng)滿足上述關(guān)系式，有利于光學(xué)系統(tǒng)承接來自第二透鏡發(fā)散的光線并使其順利進(jìn)入后方；通過適度匯聚前方光線，使光線過渡平緩，減小光線能量損失，有利于對入射光線進(jìn)行初步像差矯正，有利于實現(xiàn)高解像，提高光學(xué)系統(tǒng)的解像能力。

22、一種實施方式中，光學(xué)系統(tǒng)滿足關(guān)系式：1.7≤f3/f≤2；其中，f3為所述第三透鏡的有效焦距。通過使光學(xué)系統(tǒng)滿足上述關(guān)系式，合理設(shè)置第三透鏡的有效焦距，可以有效收集并壓縮前方的入射光線，使光線平穩(wěn)地過渡到后方的光學(xué)系統(tǒng)中，減少像差的產(chǎn)生，從而提高鏡頭的成像品質(zhì)。

23、一種實施方式中，光學(xué)系統(tǒng)滿足關(guān)系式：-2.5≤(sag13+sag14)/ct7≤-1；其中，sag13為所述第七透鏡的物側(cè)面最大有效口徑處的矢高，即第七透鏡的物側(cè)面與光軸的交點至第七透鏡的物側(cè)面最大有效口徑處在平行于光軸方向上的距離，sag14為所述第七透鏡的像側(cè)面最大有效口徑處的矢高，即第七透鏡的像側(cè)面與光軸的交點至第七透鏡的像側(cè)面最大有效口徑處在平行于光軸方向上的距離，ct7為所述第七透鏡于光軸上的厚度。通過使光學(xué)系統(tǒng)滿足上述關(guān)系式，有助于優(yōu)化曲率，抵消第一透鏡至第六透鏡常識的場曲，有效控制光學(xué)系統(tǒng)的像高。

24、一種實施方式中，光學(xué)系統(tǒng)滿足關(guān)系式：0.5≤r14/r13≤5；其中，r13為所述第七透鏡的物側(cè)面于光軸處的曲率半徑，r14為所述第七透鏡的像側(cè)面于光軸處的曲率半徑。通過使光學(xué)系統(tǒng)滿足上述關(guān)系式，通過合理搭配第七透鏡的物側(cè)面和像側(cè)面于光軸處的曲率半徑之間的比值，可以使第七透鏡的面型差異設(shè)置合理，有利于控制第七透鏡的形狀，矯正自身產(chǎn)生的像差，提升成像質(zhì)量。

25、一種實施方式中，光學(xué)系統(tǒng)滿足關(guān)系式：0.6≤sag13/sag14≤2.8。通過使光學(xué)系統(tǒng)滿足上述關(guān)系式，使得第七透鏡的形狀得到良好控制，從而有利于第七透鏡的成型及加工。同時，還可修整物方各透鏡所產(chǎn)生的場曲，保證光學(xué)系統(tǒng)場曲的平衡。

26、一種實施方式中，光學(xué)系統(tǒng)滿足關(guān)系式：10mm≤ttl×imgh/f≤15mm。通過使光學(xué)系統(tǒng)滿足上述關(guān)系式，能夠在滿足光學(xué)系統(tǒng)適配大尺寸的成像面img(成像芯片)，滿足市場對光學(xué)系統(tǒng)的小型化需求，使光學(xué)系統(tǒng)同時滿足大靶面和小型化的市場需求。

27、一種實施方式中，光學(xué)系統(tǒng)滿足關(guān)系式：0.93≤imgh/(f×tan(fov/2))≤1.01。通過使光學(xué)系統(tǒng)滿足上述關(guān)系式，有助于光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)畸變得到較好的控制，并且提高光學(xué)系統(tǒng)的解像力。

28、一種實施方式中，光學(xué)系統(tǒng)滿足關(guān)系式：2.3deg/mm≤fov/f≤4deg/mm。通過使光學(xué)系統(tǒng)滿足上述關(guān)系式，將視場角控制在合理范圍內(nèi)，從而讓焦距達(dá)到長焦的距離，實現(xiàn)遠(yuǎn)攝功能。

29、第二方面，本發(fā)明還提供了一種攝像模組，該攝像模組包括感光芯片和第一方面任一項實施方式所述的光學(xué)系統(tǒng)，所述感光芯片設(shè)置在所述光學(xué)系統(tǒng)的像側(cè)。其中，感光芯片的感光面位于光學(xué)系統(tǒng)的成像面，穿過透鏡入射到感光面上的物的光線可轉(zhuǎn)換成圖像的電信號。感光芯片可以為互補金屬氧化物半導(dǎo)體(complementary?metal?oxidesemiconductor，cmos)或電荷耦合器件(charge-coupled?device，ccd)。該攝像模組可以是集成在電子設(shè)備上的成像模塊，也可以是獨立鏡頭。通過在攝像模組中加入本發(fā)明提供的光學(xué)系統(tǒng)，能夠通過對光學(xué)系統(tǒng)中各透鏡的面型和屈折力進(jìn)行合理的設(shè)計，使得攝像模組具有大光圈、高相對照度和較大視場角的特點。

30、第三方面，本發(fā)明還提供了一種電子設(shè)備，該電子設(shè)備包括殼體和第二方面所述的攝像模組，所述攝像模組設(shè)置在所述殼體內(nèi)。該電子設(shè)備包括但不限于汽車、監(jiān)控設(shè)備、智能手機、電腦和智能手表等。通過在電子設(shè)備中加入本發(fā)明提供的攝像模組，使得電子設(shè)備具有大光圈、高相對照度和較大視場角的特點。