CN115248494A - 一种高像素日夜两用型光学系统及其应用的摄像模组 - Google Patents

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CN115248494A CN202210824357.6A CN202210824357A CN115248494A CN 115248494 A CN115248494 A CN 115248494A CN 202210824357 A CN202210824357 A CN 202210824357A CN 115248494 A CN115248494 A CN 115248494A
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Abstract

本申请提供一种高像素日夜两用型光学系统及其应用的摄像模组，光学系统主要由7枚透镜构成，镜片枚数合理，结构简单，体积小，重量轻，成本低，像素高，通过不同透镜的相互组合及其合理分配光焦度，具有视场角广、光圈大、像素高及优良的日夜两用性能的优点，能够保证充足的视野范围，尤其适用于安防监控系统中。

Description

一种高像素日夜两用型光学系统及其应用的摄像模组
技术领域
本申请涉及一种光学系统及其应用的摄像模组，尤其是一种用于安防监控系统中的一种高像素日夜两用型光学系统及其应用的摄像模组。
背景技术
随着社会发展，人民生活水平不断提高，安防监控系统在人们的日常生活中发挥着越来越重要的作用。安防镜头是安防监控系统关键核心，决定这安防监控系统的成像效果。然而目前市面上的安防镜头多存在着结构复杂，体积偏大，像素低，光圈小，红外效果差，视场角小的缺陷。
发明内容
为克服现有摄影模组或光学系统存在结构复杂、体积偏大的问题，本申请一方面提供了一种高像素日夜两用型光学系统。
一种高像素日夜两用型光学系统，沿光轴从物面到像面依次由第一透镜、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构成；
所述第一透镜的物面侧为凸面，像面侧为凹面，其光焦度为负；
所述第二透镜的物面侧为凸面，像面侧为凹面，其光焦度为负。
所述第三透镜的物面侧为凹面，像面侧为凸面，其光焦度为正；
所述第四透镜的物面侧为凹面，像面侧为凸面，其光焦度为正；
所述第五透镜的像面侧为凸面，像面侧为凸面，其光焦度为正；
所述第六透镜的物面侧为凸面，像面侧为凹面；其光焦度为负；
所述第七透镜的物面侧为凸面，像面侧为凸面；其光焦度为正。
如上所述的一种高像素日夜两用型光学系统，该光学系统满足如下条件：
(1)-5.85＜f1/f＜-4.5；
(2)-2.5＜f2/f＜-2.0；
(3)7.0＜f3/f＜8.5；
(4)9.0＜f4/f＜10.2；
(5)2.5＜f5/f＜3.5；
(6)-2.15＜f6/f＜-1.55；
(7)1.55＜f7/f＜2.15；
其中，f为整个光学系统的焦距，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，f5为第五透镜的焦距，f6第六透镜的焦距，f7为第七透镜的焦距。
如上所述的一种高像素日夜两用型光学系统，水平视场角满足：105°≤HFOV≤125°。
如上所述的一种高像素日夜两用型光学系统，第一透镜的材料折射率Nd1、材料阿贝常数Vd1满足：Nd1＞1.65，Vd1＜60。
如上所述的一种高像素日夜两用型光学系统，第二透镜的材料折射率Nd2、材料阿贝常数Vd2满足：Nd2＜1.55，Vd2＞55。
如上所述的一种高像素日夜两用型光学系统，第三透镜的材料折射率Nd3、材料阿贝常数Vd3满足：Nd3＞1.65，Vd3＜22。
如上所述的一种高像素日夜两用型光学系统，第四透镜的材料折射率Nd4、材料阿贝常数Vd4满足：Nd4＜1.55，Vd4＞55。
如上所述的一种高像素日夜两用型光学系统，第五透镜的材料折射率Nd5、材料阿贝常数Vd5满足：Nd5＜1.45，Vd5＞92；
第六透镜的材料折射率Nd6、材料阿贝常数Vd6满足：Nd6＜1.65，Vd6＞22；
第七透镜的材料折射率Nd7、材料阿贝常数Vd7满足：Nd7＜1.55，Vd7＞55。
如上所述的一种高像素日夜两用型光学系统，孔径光阑位于第三透镜和第四透镜之间。
另一方面，本申请实施例还提供一种摄像模组。
一种摄像模组，至少包括光学镜头，光学镜头内安装有上述的一种高像素日夜两用型光学系统。
与现有技术相比，本申请的有益效果如下：
本发明实施例之光学系统和摄像模组，主要由7枚透镜构成，镜片枚数合理，结构简单，体积小，重量轻，成本低，像素高，通过不同透镜的相互组合及其合理分配光焦度，具有视场角广、光圈大、像素高及优良的日夜两用性能的优点，能够保证充足的视野范围，尤其适用于安防监控系统中。
附图说明
为了更清楚地说明本申请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。
图1是本申请光学系统或摄像模组的结构示意图；
图2是本申请光学系统或摄像模组的可见光MTF传递函数曲线图；
图3是本申请光学系统或摄像模组的850nmMTF传递函数曲线图；
图4是本申请光学系统或摄像模组的相对照度图。
具体实施方式
如图1所示，本申请提供一种高像素日夜两用型光学系统，沿光轴从物面到像面8依次由第一透镜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构成。
所述第一透镜1的物面侧为凸面，像面侧为凹面，其光焦度为负；
所述第二透镜2的物面侧为凸面，像面侧为凹面，其光焦度为负。
所述第三透镜3的物面侧为凹面，像面侧为凸面，其光焦度为正；
所述第四透镜4的物面侧为凹面，像面侧为凸面，其光焦度为正；
所述第五透镜5的像面侧为凸面，像面侧为凸面，其光焦度为正；
所述第六透镜6的物面侧为凸面，像面侧为凹面；其光焦度为负；
所述第七透镜7的物面侧为凸面，像面侧为凸面；其光焦度为正。
本申请提供一种高像素日夜两用型光学系统，主要由7枚透镜构成，镜片枚数合理，结构简单，体积小，重量轻，成本低，像素高，通过不同透镜的相互组合及其合理分配光焦度，具有视场角广、光圈大、像素高及优良的日夜两用性能的优点，能够保证充足的视野范围，尤其适用于安防监控系统中。
优选的，该光学系统满足如下条件：
(1)-5.85＜f1/f＜-4.5；
(2)-2.5＜f2/f＜-2.0；
(3)7.0＜f3/f＜8.5；
(4)9.0＜f4/f＜10.2；
(5)2.5＜f5/f＜3.5；
(6)-2.15＜f6/f＜-1.55；
(7)1.55＜f7/f＜2.15；
其中，f为整个光学系统的焦距，f1为第一透镜1的焦距，f2为第二透镜2的焦距，f3为第三透镜3的焦距，f4为第四透镜4的焦距，f5为第五透镜5的焦距，f6第六透镜6的焦距，f7为第七透镜7的焦距，通过不同透镜的相互组合及其合理分配光焦度，具有视场角广、光圈大、像素高及优良的日夜两用性能的优点。
优选的，水平视场角满足：105°≤HFOV≤125°，能够保证充足的视野范围，具有视场角广的优点。
优选的，第一透镜1的材料折射率Nd1、材料阿贝常数Vd1满足：Nd1＞1.65，Vd1＜60，结构简单，可以保证良好的光学性能。
优选的，第二透镜2的材料折射率Nd2、材料阿贝常数Vd2满足：Nd2＜1.55，Vd2＞55，结构简单，可以保证良好的光学性能。
优选的，第三透镜3的材料折射率Nd3、材料阿贝常数Vd3满足：Nd3＞1.65，Vd3＜22，结构简单，可以保证良好的光学性能。
优选的，第四透4镜的材料折射率Nd4、材料阿贝常数Vd4满足：Nd4＜1.55，Vd4＞55，结构简单，可以保证良好的光学性能。
优选的，第五透镜5的材料折射率Nd5、材料阿贝常数Vd5满足：Nd5＜1.45，Vd5＞92，结构简单，可以保证良好的光学性能。
优选的，第六透镜6的材料折射率Nd6、材料阿贝常数Vd6满足：Nd6＜1.65，Vd6＞22，结构简单，可以保证良好的光学性能。
优选的，第七透镜7的材料折射率Nd7、材料阿贝常数Vd7满足：Nd7＜1.55，Vd7＞55，结构简单，可以保证良好的光学性能。
优选的，孔径光阑9位于第三透镜3和第四透镜4之间，靠近第四透镜4侧，用来调节光束的强度。
一种摄像模组，至少包括上述光学镜头，光学镜头内安装有上述的一种高像素日夜两用型光学系统，光学系统沿光轴从物面到像面依次包括第一透镜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。
本申请提供一种摄像模组，光学系统主要由7枚透镜构成，镜片枚数合理，结构简单，体积小，重量轻，成本低，像素高，通过不同透镜的相互组合及其合理分配光焦度，具有视场角广、光圈大、像素高及优良的日夜两用性能的优点，能够保证充足的视野范围，尤其适用于安防监控系统中。
具体地，作为本发明的一种优选实施方式而非限定，在本实施例中，镜头焦距f＝3.10mm，F/NO＝1.6，HFOV＝114.46°，TTL＝22.64mm，第一透镜1的焦距f1＝-17.21mm，第二透镜2的焦距f2＝-6.69mm，第三透镜3的焦距f3＝23.95mm，第四透镜4的焦距f4＝29.11mm，第五透镜5的焦距f5＝8.13mm，第六透镜6的焦距f6＝-5.60mm,第七透镜7的焦距f7＝5.31mm，本光学系统的各项基本参数可以如下表1所示：
表1：光学系统的各项基本参数
表面序号 曲率半径R(mm) 间隔D(mm) 折射率Nd 色散度Vd
S1 33.34 0.86 1.70 55.53
S2 8.76 0.29
S3 10.31 0.73 1.54 55.71
S4 2.60 2.55
S5 -15.33 3.39 1.66 20.37
S6 -8.53 0.00
STO INFINITY 0.53
S8 -4.54 1.48 1.54 55.71
S9 -3.92 0.06
S10 6.49 3.81 1.44 94.52
S11 -6.49 0.10
S12 52.39 0.69 1.64 23.55
S13 3.36 0.16
S14 4.28 2.45 1.54 55.71
S15 -6.83 3.43
S16 INFINITY 0.72 1.52 64.20
S17 INFINITY 1.40
IMA INFINITY 0.00
上表1中，沿光轴从物面到像面8，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；STO是光阑9所在位置；S8、S9对应为第四透镜4的两个表面；S10、S11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对应为位于第七透镜7和像面8之间的滤光片10的两个表面；IMA为像面8。
进一步地，第二透镜2，第三透镜3，第四透镜4，第六透镜6和第七透镜7的表面均为非球面形状，其满足以下方程式：
Figure BDA0003745818680000091
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。所述第二透镜2、第三透镜3、第四透镜4、第六透镜6、第七透镜7的非球面相关数值可以如下表2所示：
表2：透镜表面的非球面相关数值
Figure BDA0003745818680000092
作为本发明的另一种优选实施方式而非限定，在本实施例中，镜头焦距f＝3.24mm，F/NO＝1.6，HFOV＝108.62°，TTL＝23.86mm，第一透镜1的焦距f1＝-17.94mm，第二透镜2的焦距f2＝-6.92mm，第三透镜3的焦距f3＝23.60mm，第四透镜4的焦距f4＝29.37mm，第五透镜5的焦距f5＝8.17mm，第六透镜6的焦距f6＝-5.58mm,第七透镜7的焦距f7＝5.34mm，本光学系统的各项基本参数可以如下表3所示：
表3：光学系统的各项基本参数
表面序号 曲率半径R(mm) 间隔D(mm) 折射率Nd 色散度Vd
S1 36.60 1.69 1.70 55.53
S2 9.17 0.29
S3 10.19 1.00 1.54 55.71
S4 2.63 2.53
S5 -15.35 3.38 1.66 20.37
S6 -8.46 -0.04
STO INFINITY 0.53
S8 -4.54 1.43 1.54 55.71
S9 -3.92 0.06
S10 6.51 3.95 1.44 94.52
S11 -6.51 0.12
S12 53.06 0.67 1.64 23.55
S13 3.36 0.19
S14 4.29 2.55 1.54 55.71
S15 -6.87 3.42
S16 INFINITY 0.72 1.52 64.20
S17 INFINITY 1.40
IMA INFINITY 0.00
上表3中，沿光轴从物面到像面8，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；STO是光阑9所在位置；S8、S9对应为第四透镜4的两个表面；S10、S11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对应为位于第七透镜7和像面8之间的滤光片10的两个表面；IMA为像面8。
进一步地，第二透镜2，第三透镜3，第四透镜4，第六透镜6和第七透镜7的表面均为非球面形状，其满足以下方程式：
Figure BDA0003745818680000111
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。所述第二透镜2、第三透镜3、第四透镜4、第六透镜6、第七透镜7的非球面相关数值可以如下表4所示：
表4：透镜表面的非球面相关数值
Figure BDA0003745818680000112
作为本发明另一种优选实施方式而非限定，在本实施例中，镜头焦距f＝2.96mm，F/NO＝1.6，HFOV＝123.32°，TTL＝22.20mm，第一透镜1的焦距f1＝-15.80mm，第二透镜2的焦距f2＝-6.68mm，第三透镜3的焦距f3＝24.18mm，第四透镜4的焦距f4＝29.81mm，第五透镜5的焦距f5＝7.96mm，第六透镜6的焦距f6＝-5.63mm,第七透镜7的焦距f7＝5.28mm，本光学系统的各项基本参数可以如下表5所示：
表5：光学系统的各项基本参数
表面 曲率半径R(mm) 间隔D(mm) 折射率Nd 色散度Vd
S1 34.88 0.80 1.70 55.53
S2 8.32 0.29
S3 10.67 0.70 1.54 55.71
S4 2.63 2.63
S5 -16.24 3.37 1.66 20.37
S6 -8.77 -0.07
STO INFINITY 0.53
S8 -4.56 1.51 1.54 55.71
S9 -3.96 0.06
S10 6.43 3.40 1.44 94.52
S11 -6.43 0.08
S12 53.66 0.71 1.64 23.55
S13 3.39 0.19
S14 4.29 2.48 1.54 55.71
S15 -6.69 3.42
S16 INFINITY 0.72 1.52 64.20
S17 INFINITY 1.40
IMA INFINITY 0.00
上表5中，沿光轴从物面到像面8，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；STO是光阑9所在位置；S8、S9对应为第四透镜4的两个表面；S10、S11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对应为位于第七透镜7和像面8之间的滤光片10的两个表面；IMA为像面8。
进一步地，第二透镜2，第三透镜3，第四透镜4，第六透镜6和第七透镜7的表面均为非球面形状，其满足以下方程式：
Figure BDA0003745818680000131
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。所述第二透镜2、第三透镜3、第四透镜4、第六透镜6、第七透镜7的非球面相关数值可以如下表6所示：
表6：透镜表面的非球面相关数值
Figure BDA0003745818680000132
从图2至图4中可以看出，本实施例之光学系统具有视场角广、光圈大、像素高及优良的日夜两用性能的优点，能够保证充足的视野范围。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高像素日夜两用型光学系统，沿光轴从物面到像面依次由第一透镜、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构成，其特征在于：
所述第一透镜的物面侧为凸面，像面侧为凹面，其光焦度为负；
所述第二透镜的物面侧为凸面，像面侧为凹面，其光焦度为负。
所述第三透镜的物面侧为凹面，像面侧为凸面，其光焦度为正；
所述第四透镜的物面侧为凹面，像面侧为凸面，其光焦度为正；
所述第五透镜的像面侧为凸面，像面侧为凸面，其光焦度为正；
所述第六透镜的物面侧为凸面，像面侧为凹面；其光焦度为负；
所述第七透镜的物面侧为凸面，像面侧为凸面；其光焦度为正。
2.根据权利要求1所述的一种高像素日夜两用型光学系统，其特征在于：该光学系统满足如下条件：
(1)-5.85＜f1/f＜-4.5；
(2)-2.5＜f2/f＜-2.0；
(3)7.0＜f3/f＜8.5；
(4)9.0＜f4/f＜10.2；
(5)2.5＜f5/f＜3.5；
(6)-2.15＜f6/f＜-1.55；
(7)1.55＜f7/f＜2.15；
其中，f为整个光学系统的焦距，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，f5为第五透镜的焦距，f6第六透镜的焦距，f7为第七透镜的焦距。
3.根据权利要求1或2所述的一种高像素日夜两用型光学系统，其特征在于：水平视场角满足：105°≤HFOV≤125°。
4.根据权利要求1或2所述的一种高像素日夜两用型光学系统，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：Nd1＞1.65，Vd1＜60；
第二透镜的材料折射率Nd2、材料阿贝常数Vd2满足：Nd2＜1.55，Vd2＞55。
5.根据权利要求1或2所述的一种高像素日夜两用型光学系统，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＞1.65，Vd3＜22。
6.根据权利要求1或2所述的一种高像素日夜两用型光学系统，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＜1.55，Vd4＞55。
7.根据权利要求1或2所述的一种高像素日夜两用型光学系统，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＜1.45，Vd5＞92。
8.根据权利要求1或2所述的一种高像素日夜两用型光学系统，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＜1.65，Vd6＞22；
第七透镜的材料折射率Nd7、材料阿贝常数Vd7满足：Nd7＜1.55，Vd7＞55。
9.根据权利要求1或2任一项所述的一种高像素日夜两用型光学系统，其特征在于：孔径光阑位于第三透镜和第四透镜之间。
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任一项所述的一种高像素日夜两用型光学系统。
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