CN104849838A - 一种高像素智能摄像光学系统及其应用的镜头 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种高像素智能摄像光学系统，沿光轴从物面到像面依次至少包括：第一透镜、第二透镜、第三透镜、以及第四透镜，所述第一透镜为双凹负透镜；所述第二透镜为非球面双凸正透镜；所述第三透镜和第四透镜相互粘合形成胶合透镜，且具有正光焦度；光学系统满足如下条件：1)-3<f₁/f<-0.9、2)1.2<f₂/f<3、3)2.5<f₃₄/f<5，其中，f₁表示第一透镜的焦距，f₂表示第二透镜的焦距，f₃₄表示第三透镜和第四透镜相互粘合形成胶合透镜后的组合焦距，f为整个光学系统的有效焦距。本发明实施例还公开了一种镜头。本发明可以保证整个光学系统或镜头具有高性能成像质量、以及日夜共焦的性能，适用于智能家居安防系统。

Description

一种高像素智能摄像光学系统及其应用的镜头

技术领域：

本发明涉及一种高像素智能摄像光学系统及其应用的镜头，尤其是一种应用于智能家居安防系统(如可视门铃或者IPCamera相机等)中的高像素智能摄像光学系统及镜头。

背景技术：

目前的应用于智能家居安防系统中的智能摄像光学系统或镜头，为降低成本，存在无法保证高性能成像质量、以及日夜共焦的问题。

发明内容：

为克服现有技术中无法保证高性能成像质量、以及日夜共焦的问题，本发明实施例一方面提供了一种高像素智能摄像光学系统。

一种高像素智能摄像光学系统，沿光轴从物面到像面依次至少包括：第一透镜、第二透镜、第三透镜、以及第四透镜，所述第一透镜为双凹负透镜；所述第二透镜为非球面双凸正透镜；所述第三透镜和第四透镜相互粘合形成胶合透镜，且具有正光焦度；光学系统满足如下条件：

1)-3<f₁/f<-0.9，其中，f₁表示第一透镜的焦距，f为整个光学系统的有效焦距；

2)1.2<f₂/f<3，其中，f₂表示第二透镜的焦距，f为整个光学系统的有效焦距；

3)2.5<f₃₄/f<5，其中，f₃₄表示第三透镜和第四透镜相互粘合形成胶合透镜后的组合焦距，f为整个光学系统的有效焦距。

另一方面，本发明实施例还提供了一种镜头。

一种镜头，镜头内安装有上述所述的高像素智能摄像光学系统。

本发明实施例，第一透镜满足条件：-3<f₁/f<-0.9，对光线有发散作用，用于接收较大角度范围入射的光线；第二透镜满足条件：1.2<f₂/f<3，用于将经过第一透镜的光线会聚，同时具有校正光学系统或镜头像差的作用；第三、四透镜满足条件：2.5<f₃₄/f<5，对光线具有较好的会聚作用，同时具有平衡该光学系统或镜头像差的作用；从而保证整个光学系统或镜头具有高性能成像质量、以及日夜共焦的性能，无论是在白天还是黑夜，均能共焦并形成高像素影像，适用于智能家居安防系统。

附图说明：

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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例，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1为本发明的光学系统或镜头的结构示意图；

图2为本发明的光学系统或镜头的场曲和畸变曲线图；

图3为本发明的光学系统或镜头的可见光下的MTF图；

图4为本发明的光学系统或镜头的红外光下的MTF图；

图5为本发明的光学系统或镜头的相对照度图；

图6为本发明的光学系统或镜头的可见光下的离焦图；

图7为本发明的光学系统或镜头的红外光下的离焦图。

具体实施方式：

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，一种高像素智能摄像光学系统，沿光轴从物面到像面8依次至少包括：第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3、以及第四透镜4，所述第一透镜1为双凹负透镜；所述第二透镜2为非球面双凸正透镜；所述第三透镜3和第四透镜4相互粘合形成胶合透镜，且具有正光焦度；光学系统满足如下条件：

1)-3<f₁/f<-0.9，其中，f₁表示第一透镜1的焦距，f为整个光学系统的有效焦距；

2)1.2<f₂/f<3，其中，f₂表示第二透镜2的焦距，f为整个光学系统的有效焦距；

3)2.5<f₃₄/f<5，其中，f₃₄表示第三透镜3和第四透镜4相互粘合形成胶合透镜后的组合焦距，f为整个光学系统的有效焦距。

对于上述条件1)，其限制了第一透镜1具有负光焦度，对光线有发散作用，主要用于接收较大角度范围入射的光线。当f1/f大于上限-0.9时，第一透镜1需要具有相对较小的曲率半径，增大了镜片的面张角，不利于生产加工，同时会使成像周边的影像畸变增大，致使像变形；而当f1/f小于-3时，则降低了系统的视场角，必须通过增大镜片的有效径来保证视场角，从而加大了镜头的尺寸。

对于上述条件2)，其限制了第二透镜2具有正光焦度，主要用于将经过第一透镜1的光线会聚，同时具有校正光学系统或镜头像差的作用。

对于上述条件3)，其限制了第三透镜3和第四透镜4相互粘合形成胶合透镜后的组合焦距必须具有正光焦度，对光线具有较好的会聚作用，同时具有平衡该光学系统或镜头像差的作用。

进一步地，所述第二透镜2的表面为扩展奇次非球面形状，其满足如下方程式： $Z={\mathrm{cy}}^2/\{1+\sqrt{\&lsqb;1-(1+k)c2y2\&rsqb;}\}+a_2{y}^2+a_3{y}^3+a_4{y}^4+a_5{y}^5+a_6{y}^6+a_7{y}^7+a_8{y}^8+a_9{y}^9+$ $a_{10}{y}^{10}+a_{11}{y}^{11}+a_{12}{y}^{12};$ 其中，参数c＝1/R，即为半径所对应的曲率，y为径向坐标，其单位和透镜长度单位相同，k为圆锥二次曲线系数，a₂至a₁₂分别为各径向坐标所对应的系数。

再进一步地，所述第四透镜4的色散系数Vd值小于24。使光学系统或镜头在对可见光成像清晰的前提下同时满足红外光下成像清晰。

更进一步地，光学系统的光阑5位于第二透镜2和第三透镜3之间，并靠近第三透镜3一侧。

又进一步地，所述第四透镜4至像面8之间还依次设有日夜两用型滤光片6和保护玻璃7，可以滤掉设计波段外的杂光，同时，可以对滤光片6和保护玻璃7的衬底材料引入的色差加以校正，实现最佳的成像效果。

再进一步地，所述第二透镜2为塑胶透镜，采用玻塑混合4片式透镜，结构紧凑，既可降低光学系统或镜头的成本，又可保证高性能成像质量，同时，有利于本光学系统或镜头的小型化。

具体地，在本实施例中，本光学系统的有效焦距f为2.76mm，光阑指数FNo.为2.2，视场角2ω＝114°，光学总长ttl＝12mm。本光学系统的各项基本参数如下表所示：

表面	曲率半径(mm)	间隔(mm)	折射率	色散值
					S1	-16.55	0.60	1.581	40.9
S2	1.91	1.92
					S3-Asp	2.775	3.10	1.535	56.3
S4-Asp	-4.345	0.91
					S6	无限大	0.03
S7	6.15	2.7	1.835	42.7
					S8	-1.80	0.4	1.847	23.8
S9	30.0	0.5
					S10	无限大	0.3	1.52	64.1
S11	无限大	0.5
					S12	无限大	0.46	1.52	64.1
S13	无限大	1.277
					S14	无限大	0

上表中，沿光轴从物面到像面，S1、S2对应为第一透镜1的两个表面；S3-Asp、S4-Asp对应为第二透镜2的两个表面；S6是光阑所在位置；S7、S9对应为第三透镜3和第四透镜4相互粘合形成胶合透镜后的两个表面；而S8为第三透镜3和第四透镜4相互粘合的胶合面；S10、S11对应为日夜两用型滤光片6的两个表面；S12、S13对应为保护玻璃7的两个表面；S14为像面8的表面。

更具体地，所述第二透镜2的S3-Asp和S4-Asp的非球面相关数值如下表所示：

	S3-Asp	S4-Asp
			K	-0.111837E+01	0.212833E+01
a2	0	0
			a3	-0.418095E-02	-0.439839E-02

a4	0.207075E-01	0.537618E-01
			a5	-0.218225E-01	-0.106189E+00
a6	0.133286E-01	0.958959E-01
			a7	0	0
a8	-0.238200E-02	-0.326158E-01
			a9	0	0
a10	0.474048E-03	0.776575E-02
			a11	0	0
a12	-0.32171141E-03	-0.104378E-03

从图2至图7中可以看出，本光学系统具有良好的光学性能，无论是在白天还是黑夜，都能共焦并形成清晰的高分辨率影像。

一种镜头，镜头内安装有上述所述的高像素智能摄像光学系统。

如上所述是结合具体内容提供的一种或多种实施方式，并不认定本发明的具体实施只局限于这些说明。凡与本发明的方法、结构等近似、雷同，或是对于本发明构思前提下做出若干技术推演或替换，都应当视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种高像素智能摄像光学系统，沿光轴从物面到像面依次至少包括：第一透镜、第二透镜、第三透镜、以及第四透镜，其特征在于，所述第一透镜为双凹负透镜；所述第二透镜为非球面双凸正透镜；所述第三透镜和第四透镜相互粘合形成胶合透镜，且具有正光焦度；光学系统满足如下条件：

1)-3<f₁/f<-0.9，其中，f₁表示第一透镜的焦距，f为整个光学系统的有效焦距；

2)1.2<f₂/f<3，其中，f₂表示第二透镜的焦距，f为整个光学系统的有效焦距；

3)2.5<f₃₄/f<5，其中，f₃₄表示第三透镜和第四透镜相互粘合形成胶合透镜后的组合焦距，f为整个光学系统的有效焦距。

2.根据权利要求1所述的高像素智能摄像光学系统，其特征在于，所述第二透镜的表面为扩展奇次非球面形状，其满足如下方程式：

$Z={\mathrm{cy}}^2/\{1+\sqrt{\&lsqb;1-(1+k)c2y2\&rsqb;}\}+a_2{y}^2+a_3{y}^3+a_4{y}^4+a_5{y}^5+a_6{y}^6+a_7{y}^7+a_8{y}^8+a_9{y}^9+a_{10}{y}^{10}$ $+a_{11}{y}^{11}+a_{12}{y}^{12};$ 其中，参数c＝1/R，即为半径所对应的曲率，y为径向坐标，其单位和透镜长度单位相同，k为圆锥二次曲线系数，a₂至a₁₂分别为各径向坐标所对应的系数。

3.根据权利要求1所述的高像素智能摄像光学系统，其特征在于，所述第四透镜的色散系数Vd值小于24。

4.根据权利要求1所述的高像素智能摄像光学系统，其特征在于，光学系统的光阑位于第二透镜和第三透镜之间，并靠近第三透镜一侧。

5.根据权利要求1所述的高像素智能摄像光学系统，其特征在于，所述第四透镜至像面之间还依次设有日夜两用型滤光片和保护玻璃。

6.根据权利要求1所述的高像素智能摄像光学系统，其特征在于，所述第二透镜为塑胶透镜。

7.一种镜头，其特征在于，镜头内安装有权利要求1-6任一项所述的高像素智能摄像光学系统。