CN206657133U - 一种智能家居用广角镜头系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种智能家居用广角镜头系统，包括第一透镜组、第二透镜组；第一透镜组和第二透镜组之间设置有光阑；第一透镜组由第一透镜和第二透镜组成；第二透镜组由第三透镜、第四透镜和第五透镜组成；其中，第四透镜和第五透镜相互粘合形成胶合透镜；第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜依序同轴设置于物面与像面之间；第一透镜为具有负光焦度且凸面朝向物面的弯月透镜；第二透镜为具有正光焦度的双凸透镜；第三透镜为具有正光焦度且凸面朝向像面的弯月透镜；第四透镜和第五透镜均具有正光焦度。本实用新型为五片球面玻璃镜片设计，可实现至对角拍照最大角度150度，具有视场角较大、拍摄范围广的优点，有利于减少拍摄死角。

Description

一种智能家居用广角镜头系统

技术领域

本实用新型涉及一种镜头，尤其涉及一种智能家居用广角镜头系统，属于光学成像技术领域。

背景技术

智能家居是指通过物联网技术将家中的各种设备连接到一起，提供家电控制、照明控制、电话远程控制、室内外遥控、防盗报警、环境监测、暖通控制、红外转发以及可编程定时控制等多种功能和手段。与普通家居相比，智能家居不仅具有传统的居住功能，还兼备建筑、网络通信、信息家电、设备自动化，可提供全方位的信息交互功能，提升家居安全性、便利性、舒适性、艺术性，并实现环保节能的居住环境。

实现智能家居的一个技术重点是图像采集，而图像采集最关键的元件在于成像镜头。目前市面上用于智能家居的镜头视场角均偏小，分辨率较低，成像尺寸亦不够大，导致拍摄时存在诸多死角，影像偏暗、偏糊等现象，从而造成拍摄不便。

实用新型内容

为了解决上述技术所存在的不足之处，本实用新型提供了一种智能家居用广角镜头系统。

为了解决以上技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种智能家居用广角镜头系统，包括第一透镜组、第二透镜组；第一透镜组和第二透镜组之间设置有光阑；第一透镜组由第一透镜和第二透镜组成；第二透镜组由第三透镜、第四透镜和第五透镜组成；其中，第四透镜和第五透镜相互粘合形成胶合透镜；

第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜依序同轴设置于物面与像面之间；第一透镜为具有负光焦度且凸面朝向物面的弯月透镜；第二透镜为具有正光焦度的双凸透镜；第三透镜为具有正光焦度且凸面朝向像面的弯月透镜；第四透镜和第五透镜均具有正光焦度；

广角镜头的整个光学系统焦距为f，第一透镜组的组合焦距为f1-2，第二透镜组的组合焦距为f3-5；第一透镜、第二透镜、第三透镜的焦距分别为f1、f2、f3；第四透镜和第五透镜形成的胶合透镜的整体焦距为f4-5；

第一透镜组、第二透镜组、第一透镜、第二透镜、第三透镜、胶合透镜的焦距范围依次为：

4<|f1-2|/f<6；

1<|f3-5|/f<2.5；

1<|f1|/f<2；

2<|f2|/f<3；

3<|f3|/f<4.5；

2.5<|f4-5|/f<3.5。

第五透镜与像面之间设置有滤光片；滤光片与像面之间设置有保护玻璃。

第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜均为玻璃球面镜片。

广角镜头系统的长度TTL与整个光学系统焦距值f满足TTL/f≤6。

广角镜头系统的长度TTL≤17mm。

第一透镜的折射率Nd为1.6<Nd<1.8，色散率Vd为48<Vd<50；

第二透镜的折射率Nd为1.7<Nd<2.0，色散率Vd为22<Vd<24；

第三透镜的折射率Nd为1.7<Nd<2.0，色散率Vd为39<Vd<41；

第四透镜的折射率Nd为1.6<Nd<1.8，色散率Vd为48<Vd<50；

第五透镜的折射率Nd为1.8<Nd<2.0，色散率Vd为19<Vd<21。

本实用新型与现有技术相比，存在以下优势：五片球面玻璃镜片设计，可以实现至对角拍照最大角度150度，具有视场角较大、拍摄范围广的优点，有利于减少拍摄时存在的死角；结构简单紧凑、透镜数量少，适应于智能家居用广角镜头的小型化设计，有利于降低镜头的生产成本。

附图说明

图1为本实用新型的系统组成结构图。

图2为光线从实施例一进入的路径图。

图3为实施例一在0.1至0.4视场的MTF解像曲线图。

图4为实施例一在0.5至0.9视场的MTF解像曲线图。

图5为实施例一在1.0视场的MTF解像曲线图。

图6为实施例一的球差图。

图7为实施例一的像散曲线图。

图8为实施例一的光学畸变图。

图中：1、第一透镜；2、第二透镜；3、第三透镜；4、第四透镜；5、第五透镜；6、光阑；7、滤光片；8、保护玻璃；9、像面；10、物面。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

如图1所示，本实用新型包括第一透镜组、第二透镜组；第一透镜组和第二透镜组之间设置有光阑6，以限制在经过第一镜头组进入第二镜头组时光学的光通量；第五透镜5与像面9之间设置有滤光片7，可滤掉设计波段外的杂光，以实现最佳的成像效果；滤光片7与像面9之间设置有保护玻璃8。

第一透镜组由第一透镜1和第二透镜2组成，第一透镜组具有负光焦度，可以最大视场角接收外界光线，并修正部分像差；第二透镜组由第三透镜3、第四透镜4和第五透镜5组成，第二透镜组具有正光焦度，用于接收第一透镜组的光线，并将光线汇聚到像平面上；其中，第四透镜4和第五透镜5相互粘合形成胶合透镜；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依序同轴设置于物面10与像面9之间；

将广角镜头的整个光学系统焦距表示为f，第一透镜组的组合焦距表示为f1-2，第二透镜组的组合焦距表示为f3-5；则本光学系统满足下述条件：

1)4<|f1-2|/f<6；

2)1<|f3-5|/f<2.5。

对于上述条件1)，可限制第一透镜组具有负光焦度，对光线起发散作用，主要用于接收较大角度范围的光线。当|f1-2|/f小于下限4时，第一透镜需要具有相对较小的曲率半径，会增大镜片的面张角，不利于加工生产，而且会使周边成像时的影像畸变增大；而当|f1-2|/f大于上限6时，会降低系统的视场角，这样必须通过增大镜片的有效径来保证视场角，从而会加大镜头的尺寸，不利于镜头的小型化设计初衷。

对于上述条件2)，第二透镜组为具有正光焦度的双凸透镜，主要用于将经过第一透镜组的光线汇聚到像面上平衡像差。当|f3-5|/f大于上限2.5时，会增大系统的高级像差，影响成像质量；当|f3-5|/f小于下限1时，系统畸变将很难校正，并导致成像周边影像的光亮度下降。

第一透镜1为具有负光焦度且凸面朝向物面10的弯月透镜；第二透镜2为具有正光焦度的双凸透镜；第三透镜3为具有正光焦度且凸面朝向像面9的弯月透镜；第四透镜4和第五透镜5均具有正光焦度；

将第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3的焦距分别表示为f1、f2、f3；将第四透镜4和第五透镜5形成的胶合透镜的整体焦距表示为f4-5；则本光学系统还需满足以下条件：

3)1<|f1|/f<2；

4)2<|f2|/f<3；

5)3<|f3|/f<4.5；

6)2.5<|f4-5|/f<3.5。

本实用新型采用五片全玻璃材质镜片，具有良好的像差特性，视场角最高可达150度。同时所有透镜都采用球面设计，具有成像质量好，加工难度低、生产成本较低的优点。

广角镜头系统的长度TTL与整个光学系统焦距值f满足TTL/f≤6。广角镜头系统的长度TTL≤17mm。

第一透镜1采用高折射率低色散材料，能有效导入大视角的光线，减小第一透镜1的口径，在保证广角镜头小型化的同时改善广角镜头的色差，使其折射率Nd满足1.6<Nd<1.8，色散率Vd满足48<Vd<50；第二透镜2采用高折射率高色散材料，能快速汇聚经过第一透镜1的光线，并补偿色像差，折射率Nd为1.7<Nd<2.0，色散率Vd为22<Vd<24；第三透镜3采用高折射率低色散材料，折射率Nd为1.7<Nd<2.0，色散率Vd为39<Vd<41；第四透镜4采用高折射率低色散材料，折射率Nd为1.6<Nd<1.8，色散率Vd为48<Vd<50；第五透镜5采用高折射率高色散材料，折射率Nd为1.8<Nd<2.0，色散率Vd为19<Vd<21。第四透镜4、第五透镜5形成的胶合透镜组可以使色差相互补偿，实现最小色差的同时减小球差。

下面通过一项具体实施例对本实用新型的光学性能作进一步详细的说明。

实施例一：

镜头系统的有效焦距f为2.92mm，光圈值FNO为2.8，视场角为150度，光学总长TTL＝17mm，具体光学参数见表1：

表1

表面名称	表面类型	曲面半径	厚度	玻璃材质
					第一透镜	球面	22	0.6	TAF1
	球面	2.4	1.61
					第二透镜	球面	8.7733	2.791	FDS90
	球面	-20.6122	0.10737
					光阑	球面	无限	0.23
第三透镜	球面	-7.098	3.2	TAFD30
						球面	-5	0.1047
第四透镜	球面	10.2906	2.135	TAF1
					第五透镜	球面	-3.1	0.8	EFDS1
	球面	-9.5284	0.4
					滤光片	球面	无限	0.3	BK7
	球面	无限	0.4
					保护玻璃	球面	无限	0.4	BK7

本实施中，|f1-2|/f＝4.61，|f3-5|/f＝1.55，|f1|/f＝1.21，|f2|/f＝2.58，|f3|/f＝3.81，|f4-5|/f＝2.93，满足条件1)-6)的要求。

图2展示了光线从本实施例中进入的路径图。下面通过具体实验对本实用新型的光学性能进行验证。

(1)本实施例在不同视场(FIELD)的MTF(Modulation Transfer Function，调制传递函数)解像曲线分别如图3、图4、图5所示，其中，横坐标表示线对/每毫米(lp/mm)的空间频率，纵坐标表示MTF值。图中，DIFFRACTION MTF表示衍射MTF、DIFFRACTION LIMIT表示衍射极限、AXIS表示中心轴、WAVELENGTH表示波长、WEIGHT表示权重。从图3-5中可以看出，本实施例在140lp/mm的空间频率内展现了较好的对比度，可以表明本实施例的综合解像水平较高。

(2)本实施例的球差图如图6所示，图中展示了五种不同颜色光谱的纵向球差值。其中，LONGITUDINAL SPHERICAL ABER表示纵向球差值，FOCUS(MILLIMETERS)表示调焦(mm)。该图可在一定程度上反应广角镜头的光学畸变水平。

(3)本实施例的像散曲线图如图7所示。其中，ASTIGMATIC FIELD CURVES表示像散曲线，IMG HT表示像高，FOCUS(MILLIMETERS)表示调焦(mm)。从图中可以看出，本实施例的像散程度较轻，可控制在0.05以内，可在一定程度上反应本实施例具有较低的光学畸变水平。

(4)本实施例的光学畸变(DISTORTION)图如图8所示。从图中可以看出，全球面设计在全视场3.01的像高时，最大畸变仅为-60％，表明本实施例在作为智能家居用广角镜头使用时，具有比较低的最大畸变率，其光学性能较佳。

上述实施方式并非是对本实用新型的限制，本实用新型也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本实用新型的技术方案范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也均属于本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种智能家居用广角镜头系统，其特征在于：它包括第一透镜组、第二透镜组；所述第一透镜组和第二透镜组之间设置有光阑(6)；所述第一透镜组由第一透镜(1)和第二透镜(2)组成；所述第二透镜组由第三透镜(3)、第四透镜(4)和第五透镜(5)组成；其中，第四透镜(4)和第五透镜(5)相互粘合形成胶合透镜；

所述第一透镜(1)、第二透镜(2)、第三透镜(3)、第四透镜(4)、第五透镜(5)依序同轴设置于物面(10)与像面(9)之间；所述第一透镜(1)为具有负光焦度且凸面朝向物面(10)的弯月透镜；所述第二透镜(2)为具有正光焦度的双凸透镜；所述第三透镜(3)为具有正光焦度且凸面朝向像面(9)的弯月透镜；所述第四透镜(4)和第五透镜(5)均具有正光焦度；

所述广角镜头的整个光学系统焦距为f，第一透镜组的组合焦距为f1-2，第二透镜组的组合焦距为f3-5；所述第一透镜(1)、第二透镜(2)、第三透镜(3)的焦距分别为f1、f2、f3；所述第四透镜(4)和第五透镜(5)形成的胶合透镜的整体焦距为f4-5；

所述第一透镜组、第二透镜组、第一透镜(1)、第二透镜(2)、第三透镜(3)、胶合透镜的焦距范围依次为：

4<|f1-2|/f<6；

1<|f3-5|/f<2.5；

1<|f1|/f<2；

2<|f2|/f<3；

3<|f3|/f<4.5；

2.5<|f4-5|/f<3.5。

2.根据权利要求1所述的智能家居用广角镜头系统，其特征在于：所述第五透镜(5)与像面(9)之间设置有滤光片(7)；所述滤光片(7)与像面(9)之间设置有保护玻璃(8)。

3.根据权利要求1所述的智能家居用广角镜头系统，其特征在于：所述第一透镜(1)、第二透镜(2)、第三透镜(3)、第四透镜(4)、第五透镜(5)均为玻璃球面镜片。

4.根据权利要求1所述的智能家居用广角镜头系统，其特征在于：所述广角镜头系统的长度TTL与整个光学系统焦距值f满足TTL/f≤6。

5.根据权利要求4所述的智能家居用广角镜头系统，其特征在于：所述广角镜头系统的长度TTL≤17mm。

6.根据权利要求1或3所述的智能家居用广角镜头系统，其特征在于：

所述第一透镜的折射率Nd为1.6<Nd<1.8，色散率Vd为48<Vd<50；

所述第二透镜的折射率Nd为1.7<Nd<2.0，色散率Vd为22<Vd<24；

所述第三透镜的折射率Nd为1.7<Nd<2.0，色散率Vd为39<Vd<41；

所述第四透镜的折射率Nd为1.6<Nd<1.8，色散率Vd为48<Vd<50；

所述第五透镜的折射率Nd为1.8<Nd<2.0，色散率Vd为19<Vd<21。