CN206696512U - 一种智能家居用高像素广角镜头 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种智能家居用高像素广角镜头，包括滤光片、第一透镜组、第二透镜组；第一透镜组由一号透镜和二号透镜组成；一号透镜为具有负光焦度且凸面朝向物面的弯月透镜；二号透镜为具有正光焦度的双凸透镜；第二透镜组由三号透镜、四号透镜和五号透镜组成；三号透镜为具有正光焦度的双凸透镜；四号透镜和五号透镜为相互粘合的胶合透镜；一号透镜、二号透镜、三号透镜、四号透镜、五号透镜依次同轴设置于物面与像面之间；滤光片设置于五号透镜与像面之间。本实用新型的五片球面玻璃镜片，可以实现至对角拍照最大角度160度，具有视场角大、分辨率高的优点，在保证影像亮度的情况下又尽量降低了拍摄死角，适用于智能家居用高像素广角镜头。

Description

一种智能家居用高像素广角镜头

技术领域

本实用新型涉及一种广角镜头，尤其涉及一种智能家居用高像素广角镜头，属于光学成像技术领域。

背景技术

智能家居是以住宅为平台，利用综合布线技术、网络通信技术、安全防范技术、自动控制技术、音视频技术将家居生活有关的设施集成，构建高效的住宅设施与家庭日程事务的管理系统，有利于提升家居的安全性、便利性、舒适性、艺术性，并实现环保节能的居住环境。由于智能家居涉及音视频设备、安防系统等诸多图样采集设备，高清镜头作为图样采集的重要电子元件在智能家居的构建中发挥着举足轻重的作用。市面上现有的光学镜头普遍存在视场角均偏小、分辨率较低、尺寸亦不够大、拍摄时存在诸多死角等问题，从而导致影像在拍摄时偏暗、偏糊，难以达到有效的使用效果。

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高像素广角镜头。

为了解决以上技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种智能家居用高像素广角镜头，包括滤光片，它还包括第一透镜组、第二透镜组；第一透镜组由一号透镜和二号透镜组成；一号透镜为具有负光焦度且凸面朝向物面的弯月透镜；二号透镜为具有正光焦度的双凸透镜；第二透镜组由三号透镜、四号透镜和五号透镜组成；三号透镜为具有正光焦度的双凸透镜；四号透镜和五号透镜为相互粘合的胶合透镜；

一号透镜、二号透镜、三号透镜、四号透镜、五号透镜依次同轴设置于物面与像面之间；滤光片设置于五号透镜与像面之间；

广角镜头的整个光学系统的焦距为f，则第一透镜组的组合焦距f1-2的范围为1.5<|f1-2|/f<3.5；第二透镜组的组合焦距f3-5的范围为0.5<|f3-5|/f<2.5；

一号透镜的焦距f1的范围为1.5<|f1|/f<1.7；二号透镜的焦距f2的范围为9.3<|f2|/f<9.6；三号透镜的焦距f3的范围为3.0<|f3|/f<3.2；四号透镜和五号透镜粘合成的胶合透镜组的焦距f4-5的范围为4.2<|f4-5|/f<4.4。

滤光片与像面之间设置有保护玻璃。

二号透镜和三号透镜之间设置有光阑。

一号透镜、二号透镜、三号透镜、四号透镜、五号透镜均为玻璃球面镜片。

广角镜头的长度TTL与整个光学系统焦距值f之间的关系为TTL/f≤9.2。

广角镜头的长度TTL小于或者等于15.1mm。

一号透镜的折射率Nd为1.7<Nd<1.8，色散率Vd为48<Vd<50；

二号透镜的折射率Nd为1.9<Nd<2.0，色散率Vd为19<Vd<21；

三号透镜的折射率Nd为1.8<Nd<1.9，色散率Vd为40<Vd<42；

四号透镜的折射率Nd为1.7<Nd<1.9，色散率Vd为52<Vd<54；

五号透镜的折射率Nd为1.9<Nd<2.0，色散率Vd为19<Vd<21。

本实用新型的五片球面玻璃镜片，可以实现至对角拍照最大角度160度，具有视场角大、分辨率高的优点，在保证影像亮度的情况下又尽量降低了拍摄死角，尤其适用于作为智能家居用高像素广角镜头使用；本实用新型的结构简单紧凑、透镜数量少，有利于镜头的小型化设计，从而降低生产成本。

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为实施例一的MTF解像曲线图。

图4为实施例一的离焦曲线图。

图5为实施例一的像散曲线图。

图6为实施例一的光学畸变图。

图7为实施例一的点列图。

图中：1、一号透镜；2、二号透镜；3、光阑；4、三号透镜；5、四号透镜；6、五号透镜；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，本实用新型从物面10至像面9依次同轴包括一号透镜1、二号透镜2、光阑3、三号透镜4、四号透镜5、五号透镜6、滤光片7、保护玻璃8。其中，一号透镜1为具有负光焦度且凸面朝向物面10的弯月透镜；二号透镜2为具有正光焦度的双凸透镜；三号透镜4为具有正光焦度的双凸透镜；四号透镜5和五号透镜6为具有正光焦度的相互粘合的胶合透镜；

一号透镜1和二号透镜2共同构成第一透镜组，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；三号透镜4、四号透镜5和五号透镜6共同构成第二透镜组，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；

将广角镜头的整个光学系统的焦距表示为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；则第一透镜组、第二透镜组的组合焦距的范围依次为：

1)1.5<|f1-2|/f<3.5；

2)0.5<|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1.5时，第一透镜组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影像畸变增大；而当|f1-2|/f大于上限3.5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，与镜头的小型化设计理念相悖。

对于上述条件2)，可限制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9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，使影像的成像质量较差；当|f3-5|/f小于下限0.5时，系统畸变将很难校正，使成像周边影像的光亮度下降。

将一号透镜1、二号透镜2、三号透镜4的焦距分别表示为f1、f2、f3；四号透镜5和五号透镜6粘合成的胶合透镜组的焦距表示为f4-5，则各透镜的焦距范围又可以细分为：

3)1.5<|f1|/f<1.7；

4)9.3<|f2|/f<9.6；

5)3.0<|f3|/f<3.2；

6)4.2<|f4-5|/f<4.4。

本镜头的光阑设置于第一镜头组和第二镜头组之间，以限制光线经过第一镜头组在进入第二镜头组时的光通量。在五号透镜6和像面9之间设有滤光片7和保护玻璃8，可以滤掉设计波段外的杂光，实现最佳的成像效果。

本镜头中所有透镜都采用球面设计以及玻璃材质，具有良好的像差特性，同时视场角高、成像质量好，又可以降低加工难度和生产成本，具有重要的实用意义。

一号透镜1的折射率Nd为1.7<Nd<1.8，色散率Vd为48<Vd<50；一号透镜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；

二号透镜2的折射率Nd为1.9<Nd<2.0，色散率Vd为19<Vd<21；二号透镜2采用高折射率高色散材料，能快速汇聚经过第一镜头的光线，并补偿色像差；

三号透镜4的折射率Nd为1.8<Nd<1.9，色散率Vd为40<Vd<42；三号透镜4采用的是高折射率低色散材料；

四号透镜5的折射率Nd为1.7<Nd<1.9，色散率Vd为52<Vd<54；四号透镜5采用的是高折射率低色散材料；

五号透镜6的折射率Nd为1.9<Nd<2.0，色散率Vd为19<Vd<21；五号透镜6采用的是高折射率高色散材料。

四号透镜5、五号透镜6正负胶合透镜组可以使色差相互补偿，实现最小色差，同时减小球差。

广角镜头的长度TTL与整个光学系统焦距值f之间的关系为TTL/f≤9.2。

广角镜头的长度TTL小于或者等于15.1mm。

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：

镜头的有效焦距f为1.65mm，光圈值FNO为2.8，视场角为160度，光学总长TTL＝15.1mm，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	折射率	色散系数
						一号透镜	球面	20.3244	0.971	1.77	49.62
	球面	1.8792	1.419
						二号透镜	球面	25.5912	2.781	1.92	20.88
	球面	-32.7262	0.742
						光阑	球面	无限	0.1
三号透镜	球面	50.3449	3.501	1.84	41.97
							球面	-4.6784	0.1
四号透镜	球面	4.0911	1.653	1.71	53.94
						五号透镜	球面	-3.1246	0.921	1.92	20.88
	球面	-34.7449	1
						滤光片	球面	无限	0.3	1.52	64.1
	球面	无限	0.1
						保护玻璃	球面	无限	0.4	1.52	64.1
	球面	无限	1.0218

本实施例中|f1-2|/f＝2.36，|f3-5|/f＝1.85，|f1|/f＝1.65，|f2|/f＝9.52，|f3|/f＝3.16，|f4-5|/f＝4.38。

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)本实施例的MTF解像曲线如图3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。从图3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，其综合解像水平较高，也意味着拍摄画面的清晰度较高；且整个MTF下降平滑，高频和低频部分可以得到有效的平衡。

(2)本实施例的离焦曲线如图4所示，其中，横坐标表示离焦位置(mm)，纵坐标表示在一定空间频率下的MTF值。从图中可以看出，MTF在载轴和离轴部分离焦良好且同步，显示本镜头具体有较好的离焦性能。

(3)本实施例的像散曲线如图5所示，其中，ASTIGMATIC FIELD CURVES表示像散曲线，ANGLE表示角度，FOCUS(MILLIMETERS)表示调焦(mm)。从图中可以看出，本实施例的像散得到了有效控制，可在一定程度上反应光学畸变水平。

(4)本实施例的光学畸变(DISTORTION)图如图6所示，当全球面设计在全视场时，本实施例的最大畸变仅为-60％，畸变校正良好，适用于作为智能家居高像素广角镜头使用。

(5)本实施例在不同视场(FIELD)的光学系统点列图如图7所示，图7中，各视场下的成像点几乎都汇聚成了一个理想的点，表明本实施例具有良好的成像性能。

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 (7)

1.一种智能家居用高像素广角镜头，包括滤光片(7)，其特征在于：它还包括第一透镜组、第二透镜组；所述第一透镜组由一号透镜(1)和二号透镜(2)组成；一号透镜(1)为具有负光焦度且凸面朝向物面(10)的弯月透镜；二号透镜(2)为具有正光焦度的双凸透镜；

所述第二透镜组由三号透镜(4)、四号透镜(5)和五号透镜(6)组成；三号透镜(4)为具有正光焦度的双凸透镜；四号透镜(5)和五号透镜(6)为相互粘合的胶合透镜；

所述一号透镜(1)、二号透镜(2)、三号透镜(4)、四号透镜(5)、五号透镜(6)依次同轴设置于物面(10)与像面(9)之间；所述滤光片(7)设置于五号透镜(6)与像面(9)之间；

所述广角镜头的整个光学系统的焦距为f，则第一透镜组的组合焦距f1-2的范围为1.5<|f1-2|/f<3.5；第二透镜组的组合焦距f3-5的范围为0.5<|f3-5|/f<2.5；

所述一号透镜(1)的焦距f1的范围为1.5<|f1|/f<1.7；二号透镜(2)的焦距f2的范围为9.3<|f2|/f<9.6；三号透镜(4)的焦距f3的范围为3.0<|f3|/f<3.2；四号透镜(5)和五号透镜(6)粘合成的胶合透镜组的焦距f4-5的范围为4.2<|f4-5|/f<4.4。

2.根据权利要求1所述的智能家居用高像素广角镜头，其特征在于：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所述的智能家居用高像素广角镜头，其特征在于：所述二号透镜(2)和三号透镜(4)之间设置有光阑(3)。

4.根据权利要求1所述的智能家居用高像素广角镜头，其特征在于：所述一号透镜(1)、二号透镜(2)、三号透镜(4)、四号透镜(5)、五号透镜(6)均为玻璃球面镜片。

5.根据权利要求1所述的智能家居用高像素广角镜头，其特征在于：所述广角镜头的长度TTL与整个光学系统焦距值f之间的关系为TTL/f≤9.2。

6.根据权利要求5所述的智能家居用高像素广角镜头，其特征在于：所述广角镜头的长度TTL小于或者等于15.1mm。

7.根据权利要求1或4所述的智能家居用高像素广角镜头，其特征在于：

所述一号透镜(1)的折射率Nd为1.7<Nd<1.8，色散率Vd为48<Vd<50；

所述二号透镜(2)的折射率Nd为1.9<Nd<2.0，色散率Vd为19<Vd<21；

所述三号透镜(4)的折射率Nd为1.8<Nd<1.9，色散率Vd为40<Vd<42；

所述四号透镜(5)的折射率Nd为1.7<Nd<1.9，色散率Vd为52<Vd<54；

所述五号透镜(6)的折射率Nd为1.9<Nd<2.0，色散率Vd为19<Vd<21。