本发明实施例公开了一种基于自由曲面设计的光学系统，沿光轴从物面到像面依次包括：第一透镜和第七透镜的物面侧均为凸面，像面侧均为凹面，其光焦度均为负；第二透镜为双凹透镜，其光焦度为负；第三透镜的像面侧为凹面，其光焦度为负；第四透镜和第五透镜的物面侧均为凸面，其光焦度均为正；第六透镜的物面侧为凹面，像面侧为凸面，其光焦度为负；第八透镜和第九透镜的物面侧均为凸面，其光焦度均为正；其中，光阑位于光学系统中任两透镜间的某一位置；光学系统中至少使用2个或2个以上非对称自由曲面。本发明实施例之光学系统，主要由9枚透镜构成，采用自由曲面设计面型，具有超广角、高像素、椭圆形像圆和良好消热差等光学性能。