CN114609761A - 高像素大靶面大光圈广角监控光学系统及其应用的摄像模组 - Google Patents

高像素大靶面大光圈广角监控光学系统及其应用的摄像模组 Download PDF

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Abstract

本发明实施例公开了一种高像素大靶面大光圈广角监控光学系统，沿光轴从物面到像面依次包括：第一透镜、第二透镜、第三透镜、以及第四透镜；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，像面侧为凸面，其光焦度为正；第三透镜的物面侧为凸面，像面侧为凸面，其光焦度为正；第四透镜的物面侧为凹面，像面侧为凸面，其光焦度为负。本发明实施例还提供了一种摄像模组。本发明主要由4枚透镜构成，镜片枚数合理，结构简单；采用不同透镜相互组合及合理分配光焦度，优化镜头像差，具有大靶面、大光圈、高解析力、温度特性优秀(‑30℃‑+80℃)等良好性能，可满足5百万像素以上芯片的使用。

Description

高像素大靶面大光圈广角监控光学系统及其应用的摄像模组
技术领域：
本发明涉及一种光学系统及其应用的摄像模组，尤其是一种高像素大靶面大光圈广角监控光学系统及其应用的摄像模组。
背景技术：
随着数据传输及储存技术的发展，在监控领域，市场需求不断向高像素突破，芯片公司也相继推出1/2.7”尺寸5M芯片迎合市场需求，使得现有市场对5M高清广角光学系统或摄像模组的需求日益扩大。但现有光学系统或摄像模组，普遍存在镜片枚数多，结构复杂的缺陷。
发明内容：
为克服现有光学系统或摄像模组存在镜片枚数多，结构复杂的问题，本发明实施例一方面提供了一种高像素大靶面大光圈广角监控光学系统。
一种高像素大靶面大光圈广角监控光学系统，沿光轴从物面到像面依次包括：第一透镜、第二透镜、第三透镜、以及第四透镜；
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，像面侧为凸面，其光焦度为正；
第三透镜的物面侧为凸面，像面侧为凸面，其光焦度为正；
第四透镜的物面侧为凹面，像面侧为凸面，其光焦度为负。
另一方面，本发明实施例还提供了一种摄像模组。
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高像素大靶面大光圈广角监控光学系统。
本发明实施例之光学系统和摄像模组，主要由4枚透镜构成，镜片枚数合理，结构简单；采用不同透镜相互组合及合理分配光焦度，优化镜头像差，具有大靶面、大光圈、高解析力、温度特性优秀(-30℃-+80℃)等良好性能，可满足5百万像素以上芯片的使用。
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摄像模组实施例的结构示意图；
图2为本发明的光学系统或摄像模组实施例的相对照度图；
图3为本发明的光学系统或摄像模组实施例的CRA曲线图；
图4为本发明的光学系统或摄像模组实施例的Ray Fan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。
当本发明实施例提及“第一”、“第二”等序数词时，除非根据上下文其确实表达顺序之意，应当理解为仅仅是起区分之用。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1所示，本发明实施例提供了一种高像素大靶面大光圈广角监控光学系统，沿光轴从物面到像面6依次包括：第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3、以及第四透镜4；
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，像面侧为凸面，其光焦度为正；
第三透镜3的物面侧为凸面，像面侧为凸面，其光焦度为正；
第四透镜4的物面侧为凹面，像面侧为凸面，其光焦度为负。
本发明实施例之光学系统主要由4枚透镜构成，镜片枚数合理，结构简单；采用不同透镜相互组合及合理分配光焦度，优化镜头像差，具有大靶面、大光圈、高解析力、温度特性优秀(-30℃-+80℃)等良好性能，可满足5百万像素以上芯片的使用。
进一步地，作为本发明的另一种优选实施方式而非限定，第三透镜和第四透镜相互胶合形成组合透镜，组合透镜的光焦度为正。结构简单紧凑，可保证良好的光学性能。
再进一步地，作为本发明的另一种优选实施方式而非限定，第三透镜的焦距f3与第四透镜的焦距f4满足：∣f4/f3∣＞1。结构简单，可保证良好的光学性能。
更进一步地，作为本发明的另一种优选实施方式而非限定，第二透镜的焦距f2与组合透镜的焦距f34满足：∣f2/f34∣＜0.5。结构简单，可保证良好的光学性能。
又进一步地，作为本发明的另一种优选实施方式而非限定，第二透镜的焦距f2与光学系统的焦距f满足：f2/f>1.35。结构简单，可保证良好的光学性能。
再进一步地，作为本发明的另一种优选实施方式而非限定，第二透镜的材料折射率Nd2、材料阿贝常数Vd2分别满足以下条件：1.55<Nd2<1.92，35<Vd2<57。结构简单，可保证良好的光学性能。
更进一步地，作为本发明的另一种优选实施方式而非限定，第三透镜的材料折射率Nd3、材料阿贝常数Vd3满足：1.52≤Nd3≤1.68，19＜Vd3<57。结构简单，可保证良好的光学性能。
又进一步地，作为本发明的另一种优选实施方式而非限定，第四透镜的材料折射率Nd4、材料阿贝常数Vd4满足：1.52≤Nd4≤1.68，19＜Vd4<57。结构简单，可保证良好的光学性能。
再进一步地，作为本发明的另一种优选实施方式而非限定，第三透镜的材料阿贝常数Vd3与第四透镜的材料阿贝常数Vd4满足：|Vd3-Vd4|>25。结构简单，可保证良好的光学性能。
又进一步地，作为本发明的另一种优选实施方式而非限定，光学系统的水平方向视场角HFOV满足：100°＜HFOV＜130°。结构简单，可保证良好的光学性能。
更进一步地，作为本发明的另一种优选实施方式而非限定，光学系统的光学总长TTL与焦距f的比值满足：TTL/f>4.5。结构简单，可保证良好的光学性能。
再进一步地，作为本发明的另一种优选实施方式而非限定，光学系统的光阑5位于第一透镜与第二透镜之间，用来调节光束的强度。
又进一步地，作为本发明的另一种优选实施方式而非限定，第一透镜和第二透镜为玻璃透镜，第三透镜和第四透镜为塑料非球面透镜。采用玻塑混合结构，优化镜头像差，具有大靶面、大光圈、高解析力、温度特性优秀(-30℃-+80℃)等良好性能结构简单，可保证良好的光学性能。
具体地，本光学系统的各项基本参数可以如下表所示：
表面 曲率半径R(mm) 间隔D(mm) 折射率Nd 色散值Vd
S1 616.15 0.50 1.77 49.60
S2 2.67 3.12
STO INFINITY 0.64
S4 7.20 4.74 1.76 52.32
S5 -8.33 0.29
S6 6.07 2.49 1.53 55.75
S7 -2.20 0.67 1.64 23.97
S8 -17.63 0.30
IMA INFINITY 0.00
本光学系统的各项基本参数还可以如下表所示：
Figure BDA0003517049380000051
Figure BDA0003517049380000061
本光学系统的各项基本参数还可以如下表所示：
表面 曲率半径R(mm) 间隔D(mm) 折射率Nd 色散值Vd
S1 125.51 0.50 1.77 49.60
S2 2.73 4.37
STO INFINITY 1.47
S4 7.11 1.48 1.77 49.60
S5 -12.09 1.38
S6 6.05 2.10 1.54 55.71
S7 -2.67 0.50 1.64 23.55
S8 -47.18 0.30
IMA INFINITY 0.00
上三表中，沿光轴从物面到像面6，S1、S2对应为第一透镜1的两个表面；STO为光阑5；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；S7、S8对应为第四透镜4的两个表面；IMA为像面6。
又进一步地，作为本发明的一种优选实施方式而非限定，第三透镜3和第四透镜4的表面为非球面形状，其满足以下方程式：
Figure BDA0003517049380000062
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，a1至a8分别为各径向坐标所对应的系数。所述第三透镜3和第四透镜4的非球面相关数值可以如下表所示：
No. K A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7
S6 -2.10 0 1.19E-03 2.60E-04 -1.12E-04 2.34E-05 -1.06E-06 5.51E-07
S7 -0.78 0 1.24E-3 1.90E-3 -1.67E-4 3.38E-5 -8.19E-7 3.15E-7
S8 13.81 0 3.34E-3 -7.47E-5 7.69E-5 -1.42E-5 2.41E-8 9.61E-8
所述第三透镜3和第四透镜4的非球面相关数值还可以如下表所示：
No. K A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7
S6 -2.00 0 1.19E-03 2.07E-04 -1.25E-04 2.25E-05 -1.04E-06 -5.11E-07
S7 -0.68 0 1.26E-3 1.57E-3 -1.91E-4 3.85E-5 -2.83E-6 -5.82E-8
S8 -2.12 0 3.73E-3 -1.19E-4 6.78E-5 -1.32E-5 3.99E-7 1.29E-7
所述第三透镜3和第四透镜4的非球面相关数值还可以如下表所示：
No. K A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7
S6 -2.00 0 1.19E-03 1.43E-04 -1.25E-04 3.28E-05 -2.04E-06 -5.12E-07
S7 -0.68 0 1.26E-3 -2.91E-4 -1.91E-4 2.40E-4 -3.85E-5 -5.82E-8
S8 -2.12 0 3.73E-3 -1.02E-4 6.78E-5 1.11E-5 -3.48E-6 1.29E-7
从图2至图4中可以看出，本实施例之光学系统具有大靶面、大光圈、高解析力、温度特性优秀(-30℃-+80℃)等良好光学性能。
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高像素大靶面大光圈广角监控光学系统。
本发明实施例之摄像模组主要由4枚透镜构成，镜片枚数合理，结构简单；采用不同透镜相互组合及合理分配光焦度，优化镜头像差，具有大靶面、大光圈、高解析力、温度特性优秀(-30℃-+80℃)等良好性能，可满足5百万像素以上芯片的使用。
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)

1.一种高像素大靶面大光圈广角监控光学系统，沿光轴从物面到像面依次包括：第一透镜、第二透镜、第三透镜、以及第四透镜；其特征在于，
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，像面侧为凸面，其光焦度为正；
第三透镜的物面侧为凸面，像面侧为凸面，其光焦度为正；
第四透镜的物面侧为凹面，像面侧为凸面，其光焦度为负。
2.如权利要求1所述的高像素大靶面大光圈广角监控光学系统，其特征在于，第三透镜和第四透镜相互胶合形成组合透镜，组合透镜的光焦度为正。
3.如权利要求1或2所述的高像素大靶面大光圈广角监控光学系统，其特征在于，第三透镜的焦距f3与第四透镜的焦距f4满足：∣f4/f3∣＞1。
4.如权利要求2所述的高像素大靶面大光圈广角监控光学系统，其特征在于，第二透镜的焦距f2与组合透镜的焦距f34满足：∣f2/f34∣＜0.5。
5.如权利要求1或2所述的高像素大靶面大光圈广角监控光学系统，其特征在于，
第二透镜的焦距f2与光学系统的焦距f满足：f2/f>1.35；和/或
第二透镜的材料折射率Nd2、材料阿贝常数Vd2分别满足以下条件：1.55<Nd2<1.92，35<Vd2<57。
6.如权利要求1或2所述的高像素大靶面大光圈广角监控光学系统，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：1.52≤Nd3≤1.68，19＜Vd3<57；和/或
第四透镜的材料折射率Nd4、材料阿贝常数Vd4满足：1.52≤Nd4≤1.68，19＜Vd4<57。
7.如权利要求1或2所述的高像素大靶面大光圈广角监控光学系统，其特征在于，第三透镜的材料阿贝常数Vd3与第四透镜的材料阿贝常数Vd4满足：|Vd3-Vd4|>25。
8.如权利要求1或2所述的高像素大靶面大光圈广角监控光学系统，其特征在于，
光学系统的水平方向视场角HFOV满足：100°＜HFOV＜130°；和/或
光学系统的光学总长TTL与焦距f的比值满足：TTL/f>4.5。
9.如权利要求1或2所述的高像素大靶面大光圈广角监控光学系统，其特征在于，
光学系统的光阑位于第一透镜与第二透镜之间；和/或
第一透镜和第二透镜为玻璃透镜，第三透镜和第四透镜为塑料非球面透镜。
10.一种摄像模组，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任一项所述的高像素大靶面大光圈广角监控光学系统。
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