CN107065138B - 小体积高像素鱼眼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小体积高像素鱼眼光学系统，沿光轴从物面到像面依次设有：第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜、以及第七透镜；第一透镜、第二透镜、第三透镜的物面侧均为凸面，像面侧均为凹面，其光焦度均为负；第四透镜和第五透镜均为双凸透镜，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；第七透镜为双凸透镜，其光焦度为正；其中，第五透镜和第六透镜相互胶合形成组合透镜。另一方面，本发明实施例还提供了一种摄像模组。本发明由七枚透镜组成，结构简单，体积较小；同时，具有低畸变、以及1200万高像素等良好性能，适用于全景VR相机及360°无死角监控等领域。

Description

小体积高像素鱼眼光学系统及其应用的摄像模组
技术领域：
本发明涉及一种鱼眼光学系统及其应用的摄像模组，尤其是一种适用于全景VR相机及360°无死角监控等领域的小畸变、小体积、高像素的鱼眼光学系统及其应用的摄像模组。
背景技术：
现有适用于全景VR相机及360°无死角监控等领域的鱼眼光学系统或摄像模组，普遍存在镜片过多、结构复杂、体积较大的缺陷。
发明内容：
为克服现有鱼眼光学系统或摄像模组存在镜片过多、结构复杂、体积较大的问题，本发明实施例一方面提供了一种小体积高像素鱼眼光学系统。
小体积高像素鱼眼光学系统，沿光轴从物面到像面依次设有：第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜、以及第七透镜；
第一透镜的物面侧为凸面，像面侧为凹面，其光焦度为负；
第二透镜的物面侧为凸面，像面侧为凹面，其光焦度为负；
第三透镜的物面侧为凸面，像面侧为凹面，其光焦度为负；
第四透镜的物面侧为凸面，像面侧为凸面，其光焦度为正；
第五透镜的物面侧为凸面，像面侧为凸面，其光焦度为正；
第六透镜的物面侧为凹面，像面侧为凸面，其光焦度为负；
第七透镜的物面侧为凸面，像面侧为凸面，其光焦度为正；
其中，第五透镜和第六透镜相互胶合形成组合透镜，该组合透镜具有正的光焦度。
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小体积高像素鱼眼光学系统。
本发明实施例，由七枚透镜组成，结构简单，体积较小；同时，采用不同透镜相互组合以及合理分配光焦度实现了低畸变、以及1200万高像素等良好性能，适用于全景VR相机及360°无死角监控等领域。
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的场曲、畸变曲线图；
图3为本发明的摄像光学系统或摄像模组的色差图；
图4为本发明的摄像光学系统或摄像模组的MTF曲线图；
图5为本发明的摄像光学系统或摄像模组的相对照度图。
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，一种小体积高像素鱼眼光学系统，沿光轴从物面到像面9依次设有：第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3、第四透镜4、第五透镜5、第六透镜6、以及第七透镜7；第一透镜1的物面侧为凸面，像面侧为凹面，其光焦度为负；第二透镜2的物面侧为凸面，像面侧为凹面，其光焦度为负；第三透镜3的物面侧为凸面，像面侧为凹面，其光焦度为负；第四透镜4的物面侧为凸面，像面侧为凸面，其光焦度为正；第五透镜5的物面侧为凸面，像面侧为凸面，其光焦度为正；第六透镜6的物面侧为凹面，像面侧为凸面，其光焦度为负；第七透镜7的物面侧为凸面，像面侧为凸面，其光焦度为正；其中，第五透镜5和第六透镜6相互胶合形成组合透镜，该组合透镜具有正的光焦度。
本发明实施例，由七枚透镜组成，结构简单，体积较小；同时，采用不同透镜相互组合以及合理分配光焦度实现了低畸变、以及1200万高像素等良好性能，适用于全景VR相机及360°无死角监控等领域。
进一步地，该光学系统的各透镜满足如下条件：(1)-0.2<f/f1<-0.09；(2)-0.45<f/f2<-0.25；(3)-0.22<f/f3<-0.10；(4)0.38<f/f4<0.51；(5)0.24<f/f56<0.42；(6)0.37<f/f7<0.55；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，f4为第四透镜的焦距，f56为第五透镜和第六透镜的组合焦距，f7为第七透镜的焦距，f为整个光学系统的焦距。
再进一步地，第二透镜2的材料折射率Nd2、材料阿贝常数Vd2满足：Nd2＜1.60，Vd2＞61。结构简单，可保证良好的光学性能。
更进一步地，第三透镜3的材料折射率Nd3、材料阿贝常数Vd3满足：Nd3＞1.80，Vd3＜26。结构简单，可保证良好的光学性能。
又进一步地，第四透镜4的材料折射率Nd4、材料阿贝常数Vd4满足：Nd4＞1.75，Vd4＜28。结构简单，可保证良好的光学性能。
进一步地，第五透镜5的材料折射率Nd5、材料阿贝常数Vd5满足：Nd5＞1.80，Vd5＜47。结构简单，可保证良好的光学性能。
再进一步地，第六透镜6的材料折射率Nd6、材料阿贝常数Vd6满足：Nd6＞1.82，Vd6＜25。结构简单，可保证良好的光学性能。
更进一步地，第七透镜7的材料折射率Nd7、材料阿贝常数Vd7满足：Nd7＜1.79，Vd7＞45。结构简单，可保证良好的光学性能。
又进一步地，光学系统的光阑设置在第四透镜4与第五透镜5之间。结构简单，用来调节光束的强度。
具体地，第一透镜1至第七透镜7全为玻璃透镜。可保证良好的光学性能。
更具体地，第二透镜2、第三透镜3、第六透镜6和第七透镜7为玻璃非球面透镜。可以提高光学镜头的解析力，畸变小，像素高，光学性能良好。
具体地，在本实施例中，本光学系统的焦距f为1.49mm，光阑指数FNo.为2.4，视场角2ω＝180°，光学总长TTL为11.3mm。本光学系统的各项基本参数如下表所示：
Figure BDA0001276558290000041
Figure BDA0001276558290000051
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、S4对应为第二透镜2的两个表面；S5、S6对应为第三透镜3的两个表面；S7、S8对应为位于第三透镜3的两个表面；STO、S10对应为光学系统孔径光阑8的两个位置；S11、S12对应为第五透镜5的两个表面；S12、S13对应为第六透镜6的两个表面；S14、S15对应为第七透镜7的两个表面；S16、S17对应为第七透镜7和像面9之间的滤光片的两个表面。
更具体地，第二透镜2、第三透镜3、第六透镜6和第七透镜7满足以下非球面方程式：
Figure BDA0001276558290000052
或
Figure BDA0001276558290000053
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和β1至β8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、第三透镜3、第六透镜6和第七透镜7的偶次非球面相关数值如下表所示：
K <![CDATA[α<sub>1</sub>]]> <![CDATA[α<sub>2</sub>]]> <![CDATA[α<sub>3</sub>]]> <![CDATA[α<sub>4</sub>]]> <![CDATA[α<sub>5</sub>]]>
S3 0 0 -3.095E-03 -4.022E-04 3.1021E-05 -7.6988E-07
S5 -0.564 0 0.029940 9.0202E-03 -3.0373E-03 6.1143E-04
S6 -0.806 0 0.051424 0.0359063 -0.0171262 9.6820E-03
S13 -1.801 0 -0.024580 9.4378E-03 -1.5610E-03 6.6665E-04
S14 -1.612 0 -0.020797 4.6228E-03 1.3025E-03 1.1957E-04
S15 11.686 0 0.011148 -2.8554E-03 -8.8028E-05 1.9240E-05
第二透镜2的奇次非球面相关数值如下表所示：
K <![CDATA[β<sub>1</sub>]]> <![CDATA[β<sub>2</sub>]]> <![CDATA[β<sub>3</sub>]]> <![CDATA[β<sub>4</sub>]]> <![CDATA[β<sub>5</sub>]]>
S4 -0.9210 0 0 -8.224E-04 0.041704 0.025560
从图2至图5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低畸变、以及1200万高像素等良好性能。
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小体积高像素鱼眼光学系统。
本发明实施例，由七枚透镜组成，结构简单，体积较小；同时，采用不同透镜相互组合以及合理分配光焦度实现了低畸变、以及1200万高像素等良好性能，适用于全景VR相机及360°无死角监控等领域。
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.小体积高像素鱼眼光学系统，沿光轴从物面到像面依次设有：第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜、以及第七透镜；其特征在于，第一透镜的物面侧为凸面，像面侧为凹面，其光焦度为负；
第二透镜的物面侧为凸面，像面侧为凹面，其光焦度为负；
第三透镜的物面侧为凸面，像面侧为凹面，其光焦度为负；
第四透镜的物面侧为凸面，像面侧为凸面，其光焦度为正；
第五透镜的物面侧为凸面，像面侧为凸面，其光焦度为正；
第六透镜的物面侧为凹面，像面侧为凸面，其光焦度为负；
第七透镜的物面侧为凸面，像面侧为凸面，其光焦度为正；
其中，第五透镜和第六透镜相互胶合形成组合透镜，该组合透镜具有正的光焦度；
光学系统的光阑设置在第四透镜与第五透镜之间；
该光学系统的各透镜满足如下条件：
-0.2<f/f1<-0.09；
-0.45<f/f2<-0.25；
-0.22<f/f3<-0.10；
0.38<f/f4<0.51；
0.24<f/f56<0.42；
0.37<f/f7<0.55；
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，f4为第四透镜的焦距，f56为第五透镜和第六透镜的组合焦距，f7为第七透镜的焦距，f为整个光学系统的焦距；
第二透镜的材料折射率Nd2、材料阿贝常数Vd2满足：Nd2＜1.60，Vd2＞61。
2.根据权利要求1所述的小体积高像素鱼眼光学系统，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：Nd3＞1.80，Vd3＜26。
3.根据权利要求1所述的小体积高像素鱼眼光学系统，其特征在于，第四透镜的材料折射率Nd4、材料阿贝常数Vd4满足：Nd4＞1.75，Vd4＜28。
4.根据权利要求1所述的小体积高像素鱼眼光学系统，其特征在于，第五透镜的材料折射率Nd5、材料阿贝常数Vd5满足：Nd5＞1.80，Vd5＜47。
5.根据权利要求1所述的小体积高像素鱼眼光学系统，其特征在于，第六透镜的材料折射率Nd6、材料阿贝常数Vd6满足：Nd6＞1.82，Vd6＜25。
6.根据权利要求1所述的小体积高像素鱼眼光学系统，其特征在于，第七透镜的材料折射率Nd7、材料阿贝常数Vd7满足：Nd7＜1.79，Vd7＞45。
7.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1-6任一项所述的小体积高像素鱼眼光学系统。
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