CN206505216U

CN206505216U - 一种广角低畸变镜头

Info

Publication number: CN206505216U
Application number: CN201720195421.3U
Authority: CN
Inventors: 蓝岚; 梁伟朝; 白兴安; 贺保丁; 周静; 付湘发
Original assignee: Sunny Optics Zhongshan Co Ltd
Current assignee: Sunny Optics Zhongshan Co Ltd
Priority date: 2017-03-02
Filing date: 2017-03-02
Publication date: 2017-09-19
Anticipated expiration: 2027-03-02

Abstract

一种广角低畸变镜头，由物侧至像侧依次包括：具有负光焦度的第一透镜、具有负光焦度的第二透镜、具有正光焦度的第三透镜、具有正光焦度的第四透镜、具有正光焦度的第五透镜、具有负光焦度的第六透镜、具有负光焦度的第七透镜，其中，第五透镜和第六透镜组成具有正光焦度的胶合透镜。所述第二透镜的物侧为凸面，第二透镜的像侧为凹面，第七透镜的第一面近轴处的物侧为凸面，第七透镜的像侧为凹面。所述广角低畸变镜头的水平半视场角为HFOV，光学总长度为TTL，其满足关系式：|tan(HFOV)/TTL|>0.3。本实用新型合理分配透镜组和组成各透镜组的光焦度，在达到800万高像素的前提下，能够实现小于4％的低畸变性能。

Description

一种广角低畸变镜头

技术领域

本实用新型涉及光学系统和器件设计技术领域，具体涉及一种广角低畸变镜头。

背景技术

信息时代的沟通从面对面走上了网络可视，视频会议为企业办公解决了远程管理的一大难题。随着云计算、媒体集成、互联网等技术的发展，视频会议不再局限于大企业和政府，视频会议在中小型企业中的应用也逐渐增多。在视频会议中，摄像设备是非常重要的组成部分，摄像头的选择和应用对视频会议的使用效果影响明显。

现有的视频会议镜头像素低，水平视场角一般在70°左右，宽角度的图像捕捉受限；另外，如中国专利文献号CN 104076490 A所述的镜头，采用十片玻璃透镜，及中国专利文献号CN 106125260 A所述的镜头，采用七片玻璃透镜，不仅不利于小型化，而且使制造成本增加。

实用新型内容

本实用新型的目的旨在提供一种广角低畸变、大光圈、具有自动对焦功能、高像素、重量轻的广角低畸变镜头，以克服现有技术中的不足之处。

按此目的设计的一种广角低畸变镜头，其结构特征是由物侧至像侧依次包括：具有负光焦度的第一透镜、具有负光焦度的第二透镜、具有正光焦度的第三透镜、具有正光焦度的第四透镜、具有正光焦度的第五透镜、具有负光焦度的第六透镜、具有负光焦度的第七透镜，其中，第五透镜和第六透镜组成具有正光焦度的胶合透镜。

进一步，所述第二透镜的物侧为凸面，第二透镜的像侧为凹面，第七透镜的第一面近轴处的物侧为凸面，第七透镜的像侧为凹面。

进一步，所述广角低畸变镜头的水平半视场角为HFOV，所述广角低畸变镜头的光学总长度为TTL，其满足关系式：|tan(HFOV)/TTL|>0.3；从而实现宽角度图像捕捉性能。

进一步，所述第一透镜的有效焦距为fL1，所述广角低畸变镜头的有效焦距为f，其满足关系式：-5<fL1/f<-7。

进一步，所述第五透镜和第六透镜为玻璃球面透镜；第二透镜、第七透镜为塑胶非球面透镜。

进一步，所述第二透镜的第一面的最大光学有效径处的矢高为SAG21，第二透镜的第二面的最大光学有效径处的矢高为SAG22，第二透镜的中心厚度为CT2，其满足关系式：1.5<SAG21/CT2<3；2<SAG22/CT2<3.5。

进一步，所述第七透镜的第一面的最大光学有效径处的矢高为SAG71，第七透镜的第二面的最大光学有效径处矢高为SAG72，第七透镜的中心厚度为CT7，其满足关系式：0.05<SAG71/CT7<0.4；0.05<SAG72/CT7<0.2。

进一步，所述第二透镜的有效焦距为fL2；所述广角低畸变镜头的有效焦距为f，其满足关系式：-0.4<f/fL2<-0.2。

进一步，所述第七透镜的有效焦距为f7，所述广角低畸变镜头的有效焦距为f，其满足关系式：-0.2<f/fL7<0。

进一步，所述胶合透镜的有效焦距为fB1，所述广角低畸变镜头的有效焦距为f，其满足关系式：4.0<fB1/f<6.0。

进一步，所述第三透镜与第四透镜之间设有光阑。

进一步，所述广角低畸变镜头的最大视场主光线角为CRA，其满足关系式：CRA<10°。

进一步，所述广角低畸变镜头的有效焦距为f，所述广角低畸变镜头的入瞳直径为D，其满足关系式：1.8<f/D<2。因此，属于大光圈光学系统，可以满足F1.8～F2.2的光圈使用要求。

进一步，所述第五透镜的材料折射率为nd5，第五透镜的材料阿贝数为 vd5，第六透镜的材料折射率为nd6，第六透镜的材料阿贝数为vd6，其满足关系式：1.6<nd5<1.65，vd5>60；1.7<nd6<1.86，vd6<30；于是，能够有效的校正系统色差。

本实用新型涉及一种广角低畸变视频会议镜头，采用七片式结构；由物侧至像侧依次包括：具有负光焦度的第一透镜、具有负光焦度的第二透镜、具有正光焦度的第三透镜、具有正光焦度的第四透镜、具有正光焦度的第五透镜、具有负光焦度的第六透镜、具有负光焦度的第七透镜，其中，第五透镜和第六透镜组成具有正光焦度的胶合透镜；在畸变控制上合理分配透镜组和组成各透镜组的光焦度，解决了光学畸变特殊问题，在达到800万高像素的前提下，使本产品能够实现小于4％的低畸变性能。

本实用新型中的第二透镜的物侧为凸面，第二透镜的像侧为凹面，第七透镜的第一面近轴处的物侧为凸面，第七透镜的像侧为凹面，从而实现本产品在全工作距离范围内，系统光学畸变小于4％。

本实用新型中的第五透镜和第六透镜为玻璃球面透镜，组成具有正光焦度的胶合透镜，有利于系统色差校正；第二透镜和第七透镜为塑胶非球面透镜，在对畸变像差校正起主要作用；本实用新型采用玻璃材料和塑胶非球面材料搭配使用，有利于实现低成本这一优势。

本实用新型中的广角低畸变镜头的最大视场主光线角为CRA，其满足关系式：CRA<10°，故而可兼容多款感光芯片COMS/CCD，应用前景广阔，提升了市场竞争力。

本实用新型具有自动对焦功能，可以满足在夜视环境下和不同拍摄距离的使用要求，能够根据被拍摄目标的距离，由电路驱动马达移动镜头到相应的位置上，从而使被拍摄目标自动清晰成像。

本实用新型克服了现有技术的不足，能够实现水平视场角83°的宽角度图像捕捉。本实用新型采用三片玻璃球面透镜和四片塑胶非球面透镜，不仅使镜头的重量减轻、成本降低，同时可以实现广角、低畸变、大光圈、高像素的效果，而且能够很好的校正轴上和轴外像差，具有优良的光学性能，能够满足不同客户端应用要求。

附图说明

图1为本实用新型一实施例的结构示意图。

图2为第一实施例的调制传递函数(MTF)解析图。

图3为第一实施例的离焦曲线图。

图4为第一实施例的点列图。

图5为第一实施例的场曲畸变图。

图6为第一实施例的物距1000mm离焦曲线图。

图7为第一实施例的物距500mm离焦曲线图。

图8为第二实施例的调制传递函数解析图。

图9为第二实施例的离焦曲线图。

图10为第二实施例的点列图。

图11为第二实施例的场曲畸变图。

图12为第二实施例的物距1000mm离焦曲线图。

图13为第二实施例的物距500mm离焦曲线图。

图14为第三实施例的调制传递函数解析图。

图15为第三实施例的离焦曲线图。

图16为第三实施例的点列图。

图17为第三实施例的场曲畸变图。

图18为第三实施例的物距1000mm离焦曲线图。

图19为第三实施例的物距500mm离焦曲线图。

图中：L1为第一透镜，L2为第二透镜，L3为第三透镜，L4为第四透镜， L5为第五透镜，L6为第六透镜，L7为第七透镜；S1为第一透镜的第一表面， S2为第一透镜的第二表面，S3为第二透镜的第一表面，S4为第二透镜的第二表面，S5为第三透镜的第一表面，S6为第三透镜的第二表面，STOP为光阑面，S8为第四透镜的第一表面，S9为第四透镜的第二表面，S10为第五透镜的第一表面，S11为第五透镜的第二表面或第六透镜的第一表面，S12 为第六透镜的第二表面，S13为第七透镜的第一表面，S14为第七透镜的第二表面，S15为保护玻璃的第一表面，S16为保护玻璃的第二表面。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述。

参见图1，本广角低畸变镜头，由物侧至像侧依次包括：具有负光焦度的第一透镜L1、具有负光焦度的第二透镜L2、具有正光焦度的第三透镜L3、具有正光焦度的第四透镜L4、具有正光焦度的第五透镜L5、具有负光焦度的第六透镜L6、具有负光焦度的第七透镜L7，其中，第五透镜L5和第六透镜L6组成具有正光焦度的胶合透镜。通过合理的光焦度分配，使本实用新型实现低畸变的性能。

所述第二透镜L2的物侧为凸面，第二透镜L2的像侧为凹面，第七透镜 L7的第一面近轴处的物侧为凸面，第七透镜L7的像侧为凹面。

所述广角低畸变镜头的水平半视场角为HFOV，所述广角低畸变镜头的光学总长度为TTL，其满足关系式：|tan(HFOV)/TTL|>0.3；以实现宽角度图像捕捉性能。

所述第一透镜L1的有效焦距为fL1，所述广角低畸变镜头的有效焦距为 f，其满足关系式：-5<fL1/f<-7。

所述第五透镜L5和第六透镜L6为玻璃球面透镜；第二透镜L2、第七透镜L7为塑胶非球面透镜。采用这样的材料搭配，一是有利于校正色差，二是为了实现重量轻、低成本这一优势。

所述第二透镜L2的第一面的最大光学有效径处的矢高为SAG21，第二透镜L2的第二面的最大光学有效径处的矢高为SAG22，第二透镜L2的中心厚度为CT2，其满足关系式：1.5<SAG21/CT2<3；2<SAG22/CT2<3.5。

所述第七透镜L7的第一面的最大光学有效径处的矢高为SAG71，第七透镜L7的第二面的最大光学有效径处矢高为SAG72，第七透镜L7的中心厚度为CT7，其满足关系式：0.05<SAG71/CT7<0.4；0.05<SAG72/CT7<0.2。

所述第二透镜L2的有效焦距为fL2；所述广角低畸变镜头的有效焦距为f，其满足关系式：-0.4<f/fL2<-0.2。

所述第七透镜L7的有效焦距为f7，所述广角低畸变镜头的有效焦距为 f，其满足关系式：-0.2<f/fL7<0。

所述胶合透镜的有效焦距为fB1，所述广角低畸变镜头的有效焦距为f，其满足关系式：4.0<fB1/f<6.0。

所述第三透镜L3与第四透镜L4之间设有光阑。所述广角低畸变镜头的最大视场主光线角为CRA，其满足关系式：CRA<10°。

所述广角低畸变镜头的有效焦距为f，所述广角低畸变镜头的入瞳直径为D，其满足关系式：1.8<f/D<2。

所述第五透镜L5的材料折射率为nd5，第五透镜L5的材料阿贝数为vd5，第六透镜L6的材料折射率为nd6，第六透镜L6的材料阿贝数为vd6，其满足关系式：1.6<nd5<1.65，vd5>60；1.7<nd6<1.86，vd6<30。

第一实施例

在本实施例中，第一透镜L1、第五透镜L5、第六透镜L6是球面透镜，第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4、第七透镜L7为非球面透镜。非球面的面形由以下公式决定：

设z轴是光轴，直角坐标系的原点(x，y，z)与非球面的原点重合，且旋转轴与系统的光轴重合，非球面面形可表示为：

其中，为光线在非球面上的入射高度，k为圆锥系数，a₁，a₂， a³，……为高次非球面系数，c是非球面顶点处的曲率。

在本实施例中，广角低畸变镜头的有效焦距，也就是光学系统的焦距为 f，有f＝3.5mm，光圈F#为2.0，水平方向视场角HFOV为83°，对角方向视场角DOFV为94°，工作物距为500mm～5000mm。

本实施例的各项基本光学参数如下表所示

上述各表中，fL1～fL7依次为各透镜的焦距，fB1为胶合透镜的焦距。

图2至图7依次为本实施例的调制传递函数(MTF)解析图、离焦曲线图、点列图、场曲畸变图、以及工作物距WD＝1000mm、WD＝500mm时的离焦曲线图。从图中可以看出，系统调制传递函数(MTF)在250lp/mm时，中心视场调制传递函数(MTF)>0.38，最大视场调制传递函数(MTF)>0.2满足系统八百万像素要求，同时，系统畸变控制在4％以内。

由此可见，本实用新型第一实施例所提供的广角低畸变镜头，能够满足系统低畸变和高解析度的要求。

第二实施例

在本实施例中，光学系统的焦距f为3.5mm，F#为2.2，水平方向视场角HFOV为83°，对角方向视场角DFOV为94°，工作物距为500～5000mm。

本实施例的各项基本光学参数如下表所示

上表中，fL1～fL7依次为各透镜的焦距，fB1为胶合透镜的焦距。

图8至图13依次为本实施例调制传递函数(MTF)解析图、离焦曲线图、点列图、场曲畸变图、以及工作物距为WD＝1000mm、WD＝500mm时的离焦曲线图。从图中可以看出，系统调制传递函数(MTF)在250lp/mm时，中心视场调制传递函数(MTF)>0.5，最大视场调制传递函数(MTF)>0.3满足系统八百万像素要求，同时，系统畸变小于3％，由此可见，本实用新型第二实施例所提供的广角低畸变镜头，能够满足系统低畸变和高解析度的要求。

其余未述部分见第一实施例，不再赘述。

第三实施例

在本实施例中，光学系统的焦距f为3.5mm，F#为1.8，水平方向视场角HFOV为83°，对角方向视场角DFOV为94°，工作物距为500～5000mm。

本实施例的各项基本光学参数如下表所示:

图14至图19依次为本实施例的调制传递函数(MTF)解析图、离焦曲线图、点列图、场曲畸变图、以及工作物距WD＝1000mm、WD＝500mm时的离焦曲线。从图中可以看出，系统调制传递函数(MTF)在250lp/mm时，中心视场调制传递函数(MTF)>0.4，最大视场调制传递函数(MTF)>0.2，满足系统八百万像素要求，同时，系统畸变控制在4％以内，由此可见，本实用新型第三实施例所提供的广角低畸变镜头，满足系统低畸变和高解析度的要求。

其余未述部分见第一实施例，不再赘述。

在第一实施例至第三实施例中，各条件式或关系式应该满足下面表格的条件：

项目	第一实施例	第二实施例	第三实施例
				\|tan(HFOV)/TTL\|	0.339	0.339	0.339
SAG21/CT2	1.874	1.590	2.137
				SAG22/CT2	2.615	2.280	3.045
SAG71/CT7	0.081	0.110	0.354
				SAG72/CT7	0.156	0.069	0.083
fL1/f	-3.567	-3.626	-4.062
				f/fL2	-0.375	-0.374	-0.372
f/fL7	-0.106	-0.101	-0.173
				fB1/f	5.522	4.262	5.137
f/D	2.0	2.2	1.8
				nd5	1.62	1.62	1.61
vd5	63.4	63.4	61.0
				nd6	1.85	1.85	1.76
vd6	23.8	23.8	27.6

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims

1.一种广角低畸变镜头，其特征是由物侧至像侧依次包括：具有负光焦度的第一透镜(L1)、具有负光焦度的第二透镜(L2)、具有正光焦度的第三透镜(L3)、具有正光焦度的第四透镜(L4)、具有正光焦度的第五透镜(L5)、具有负光焦度的第六透镜(L6)、具有负光焦度的第七透镜(L7)，其中，第五透镜(L5)和第六透镜(L6)组成具有正光焦度的胶合透镜。

2.根据权利要求1所述的广角低畸变镜头，其特征是所述第二透镜(L2)的物侧为凸面，第二透镜(L2)的像侧为凹面，第七透镜(L7)的第一面近轴处的物侧为凸面，第七透镜(L7)的像侧为凹面。

3.根据权利要求1所述的广角低畸变镜头，其特征是所述广角低畸变镜头的水平半视场角为HFOV，所述广角低畸变镜头的光学总长度为TTL，其满足关系式：|tan(HFOV)/TTL|>0.3。

4.根据权利要求1所述的广角低畸变镜头，其特征是所述第一透镜(L1)的有效焦距为fL1，所述广角低畸变镜头的有效焦距为f，其满足关系式：-5<fL1/f<-7。

5.根据权利要求1所述的广角低畸变镜头，其特征是所述第五透镜(L5)和第六透镜(L6)为玻璃球面透镜；第二透镜(L2)、第七透镜(L7)为塑胶非球面透镜。

6.根据权利要求1所述的广角低畸变镜头，其特征是所述第二透镜(L2)的第一面的最大光学有效径处的矢高为SAG21，第二透镜(L2)的第二面的最大光学有效径处的矢高为SAG22，第二透镜(L2)的中心厚度为CT2，其满足关系式：1.5<SAG21/CT2<3；2<SAG22/CT2<3.5。

7.根据权利要求1所述的广角低畸变镜头，其特征是所述第七透镜(L7)的第一面的最大光学有效径处的矢高为SAG71，第七透镜(L7)的第二面的最大光学有效径处矢高为SAG72，第七透镜(L7)的中心厚度为CT7，其满足关系式：0.05<SAG71/CT7<0.4；0.05<SAG72/CT7<0.2。

8.根据权利要求1所述的广角低畸变镜头，其特征是所述第二透镜(L2)的有效焦距为fL2；所述广角低畸变镜头的有效焦距为f，其满足关系式：-0.4<f/fL2<-0.2。

9.根据权利要求1所述的广角低畸变镜头，其特征是所述第七透镜(L7)的有效焦距为f7，所述广角低畸变镜头的有效焦距为f，其满足关系式：-0.2<f/fL7<0。

10.根据权利要求1所述的广角低畸变镜头，其特征是所述胶合透镜的有效焦距为fB1，所述广角低畸变镜头的有效焦距为f，其满足关系式：4.0<fB1/f<6.0。

11.根据权利要求1所述的广角低畸变镜头，其特征是所述第三透镜(L3)与第四透镜(L4)之间设有光阑。

12.根据权利要求1所述的广角低畸变镜头，其特征是所述广角低畸变镜头的最大视场主光线角为CRA，其满足关系式：CRA<10°。

13.根据权利要求1所述的广角低畸变镜头，其特征是所述广角低畸变镜头的有效焦距为f，所述广角低畸变镜头的入瞳直径为D，其满足关系式：1.8<f/D<2。

14.根据权利要求1所述的广角低畸变镜头，其特征是所述第五透镜(L5)的材料折射率为nd5，第五透镜(L5)的材料阿贝数为vd5，第六透镜(L6)的材料折射率为nd6，第六透镜(L6)的材料阿贝数为vd6，其满足关系式：1.6<nd5<1.65，vd5>60；1.7<nd6<1.86，vd6<30。