CN106842519A - 大光圈低畸变红外光学系统及其应用的摄像模组 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例公开了一种大光圈低畸变红外光学系统，沿光轴从物面到像面依次设有：第一透镜、第二透镜、以及第三透镜；第一透镜的物面侧为凸面，像面侧为凹面，其光焦度为正；第二透镜的物面侧为凹面，像面侧为凸面，其光焦度为负；第三透镜的物面侧为凸面，像面侧为凹面，其光焦度为正；且该光学系统的各透镜满足如下条件：(1)5<f1<10；(2)‑50<f2<‑20；(3)5<f3<10。另一方面，本发明实施例还提供了一种摄像模组。本发明实施例，由三枚透镜组成，结构简单；同时，采用不同透镜相互组合以及合理分配光焦度实现了大光圈、大视角、低畸变等良好性能。

Description

大光圈低畸变红外光学系统及其应用的摄像模组
技术领域：
本发明涉及一种红外光学系统及其应用的摄像模组，尤其是一种由三枚镜片组成的大光圈低畸变红外光学系统及其应用的摄像模组。
背景技术：
现有应用于汽车辅助驾驶技术中的红外光学系统或摄像模组，普遍存在镜片过多、结构复杂的缺陷。
发明内容：
为克服现有红外光学系统或摄像模组存在镜片过多、结构复杂的问题，本发明实施例一方面提供了一种大光圈低畸变红外光学系统。
大光圈低畸变红外光学系统，沿光轴从物面到像面依次设有：第一透镜、第二透镜、以及第三透镜；
第一透镜的物面侧为凸面，像面侧为凹面，其光焦度为正；
第二透镜的物面侧为凹面，像面侧为凸面，其光焦度为负；
第三透镜的物面侧为凸面，像面侧为凹面，其光焦度为正；
且该光学系统的各透镜满足如下条件：(1)5<f1<10；(2)-50<f2<-20；(3)5<f3<10；其中，f1为第一透镜的焦距，f2为第二透镜的焦距，f3为第三透镜的焦距。
另一方面，本发明实施例还提供了一种摄像模组。
摄像模组，至少包括光学镜头，光学镜头内安装有上述所述的大光圈低畸变红外光学系统。
本发明实施例，由三枚透镜组成，结构简单；同时，采用不同透镜相互组合以及合理分配光焦度实现了大光圈、大视角、低畸变等良好性能。
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为本发明的摄像光学系统或摄像模组的结构示意图；
图2为本发明的摄像光学系统或摄像模组在+25℃下的畸变曲线图；
图3为本发明的摄像光学系统或摄像模组在+25℃下的MTF曲线图；
图4为本发明的摄像光学系统或摄像模组在+25℃下的相对照度图；
图5为本发明的摄像光学系统或摄像模组在-40℃下的MTF曲线图；
图6为本发明的摄像光学系统或摄像模组在+85℃下的MTF曲线图。
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，一种大光圈低畸变红外光学系统，沿光轴从物面到像面依次设有：第一透镜、第二透镜、以及第三透镜；第一透镜的物面侧为凸面，像面侧为凹面，其光焦度为正；第二透镜的物面侧为凹面，像面侧为凸面，其光焦度为负；第三透镜的物面侧为凸面，像面侧为凹面，其光焦度为正；且该光学系统的各透镜满足如下条件：(1)5<f1<10；(2)-50<f2<-20；(3)5<f3<10；其中，f1为第一透镜的焦距，f2为第二透镜的焦距，f3为第三透镜的焦距。
本发明实施例，由三枚透镜组成，结构简单；同时，采用不同透镜相互组合以及合理分配光焦度实现了大光圈、大视角、低畸变等良好性能。
进一步地，该光学系统的各透镜还满足如下条件：(1)0.5<f1/f<2.0；(2)-15<f2/f<-5.0；(3)1.0<f3/f<2.0；其中，f为整个光学系统的焦距。采用不同透镜相互组合以及合理分配光焦度实现了大光圈、大视角、低畸变等良好性能。
再进一步地，第一透镜的材料折射率Nd1、材料阿贝常数Vd1满足：1.80<Nd1<1.95，20<Vd1<40。结构简单，可保证良好的光学性能。
又进一步地，第二透镜的材料折射率Nd2、材料阿贝常数Vd2满足：1.55<Nd2<1.65，20<Vd2<40。结构简单，可保证良好的光学性能。
更进一步地，第三透镜的材料折射率Nd3、材料阿贝常数Vd3满足：1.45<Nd3<1.65，40<Vd3<60。结构简单，可保证良好的光学性能。
具体地，光学系统的光阑设置在第一透镜与第二透镜之间，并靠近第一透镜侧。结构简单，用来调节光束的强度。
更具体地，还包括窄带滤光片，其设置在第三透镜与像面之间，用于过滤环境中的可见光，以使红外光穿过并被像面传感器接收。
进一步地，第一透镜为玻璃球面透镜，第二透镜和第三透镜为塑料非球面透镜。采用玻璃球面与塑料非球面相结合的结构，可以有效地消除球面像差对镜头性能的影响，提高光学镜头的解析力，同时降低镜头的加工难度和生产成本。
具体地，在本实施例中，本光学系统的焦距f为4.63mm，光阑指数FNo.为1.5，视场角2ω＝49.9°，适合于1/4"Sensor。本光学系统的各项基本参数如下表所示：
表面 曲率半径R(mm) 间隔D(mm) 折射率Nd 色散值Vd
S1 3.750 1.20 1.910 35.25
S2 9.000 0.20
STO INFINITY 1.50
S4 -1.200 0.50 1.614 25.57
S5 -1.450 0.04
S6 2.500 1.50 1.534 55.77
S7 5.500 0.50
S8 INFINITY 0.70 1.516 64.21
S9 INFINITY 0.80
S10 INFINITY 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；STO对应为光学系统孔径光阑4所在的位置；S4、S5对应为第二透镜2的两个表面；S6、S7对应为第三透镜3的两个表面；S8、S9对应为位于第三透镜3和像面5之间的窄带滤光片的两个表面；S10对应为像面5。
更具体地，第二透镜2和第三透镜3满足以下非球面方程式：
式中，参数c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。当k系数小于-1时，面型曲线为双曲线，等于-1时为抛物线，介于-1到0之间时为椭圆，等于0时为圆形。a1至a8分别表示各径向坐标所对应的系数，通过以上参数可以精确设定透镜前后两面非球面的形状尺寸。
第二透镜2和第三透镜3的非球面相关数值如下表所示：
K
S4 -3.000 0 -0.071817 -0.008504 0.007718
S5 -0.700 0 -0.011320 0.013758 -0.013110
S6 -16.000 0 0.015318 -0.007795 -0.000077
S7 0 0 -0.019460 0.002294 -0.000641
从图2至图6中可以看出，本实施例中的光学系统，采用不同透镜相互组合以及合理分配光焦度实现了大光圈、大视角、低畸变、以及非常好的消热差等良好性能。
一种摄像模组，至少包括光学镜头，光学镜头内安装有上述所述的大光圈低畸变红外光学系统。
本发明实施例之摄像模组，由三枚透镜组成，结构简单；同时，采用不同透镜相互组合以及合理分配光焦度实现了大光圈、大视角、低畸变等良好性能。
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 (10)

1.大光圈低畸变红外光学系统，沿光轴从物面到像面依次设有：第一透镜、第二透镜、以及第三透镜；其特征在于，
第一透镜的物面侧为凸面，像面侧为凹面，其光焦度为正；
第二透镜的物面侧为凹面，像面侧为凸面，其光焦度为负；
第三透镜的物面侧为凸面，像面侧为凹面，其光焦度为正；
且该光学系统的各透镜满足如下条件：
(1)5<f1<10；
(2)-50<f2<-20；
(3)5<f3<10；
其中，f1为第一透镜的焦距，f2为第二透镜的焦距，f3为第三透镜的焦距。
2.根据权利要求1所述的大光圈低畸变红外光学系统，其特征在于，该光学系统的各透镜满足如下条件：
(1)0.5<f1/f<2.0；
(2)-15<f2/f<-5.0；
(3)1.0<f3/f<2.0；
其中，f为整个光学系统的焦距。
3.根据权利要求1或2所述的大光圈低畸变红外光学系统，其特征在于，第一透镜的材料折射率Nd1、材料阿贝常数Vd1满足：1.80<Nd1<1.95，20<Vd1<40。
4.根据权利要求1或2所述的大光圈低畸变红外光学系统，其特征在于，第二透镜的材料折射率Nd2、材料阿贝常数Vd2满足：1.55<Nd2<1.65，20<Vd2<40。
5.根据权利要求1或2所述的大光圈低畸变红外光学系统，其特征在于，第三透镜的材料折射率Nd3、材料阿贝常数Vd3满足：1.45<Nd3<1.65，40<Vd3<60。
6.根据权利要求1或2所述的大光圈低畸变红外光学系统，其特征在于，光学系统的光阑设置在第一透镜与第二透镜之间。
7.根据权利要求1或2所述的大光圈低畸变红外光学系统，其特征在于，还包括窄带滤光片，其设置在第三透镜与像面之间，用于过滤环境中的可见光，以使红外光穿过并被像面传感器接收。
8.根据权利要求1或2所述的大光圈低畸变红外光学系统，其特征在于，第一透镜为玻璃球面透镜。
9.根据权利要求1或2所述的大光圈低畸变红外光学系统，其特征在于，第二透镜和第三透镜为塑料非球面透镜。
10.摄像模组，至少包括光学镜头，其特征在于，光学镜头内安装有权利要求1-9任一项所述的大光圈低畸变红外光学系统。
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