CN212905669U

CN212905669U - 一种智能家居型广角高清镜头的光学系统

Info

Publication number: CN212905669U
Application number: CN202021623737.6U
Authority: CN
Inventors: 汪俊朋
Original assignee: Weihai Enteng Photoelectric Technology Co ltd
Current assignee: Weihai Enteng Photoelectric Technology Co ltd
Priority date: 2020-08-07
Filing date: 2020-08-07
Publication date: 2021-04-06
Anticipated expiration: 2030-08-07

Abstract

本实用新型公开了一种智能家居型广角高清镜头的光学系统，光学系统自物方至像方依次同轴设置有第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜；第一透镜与第二透镜之间设置有光阑；第三透镜的后表面和第四透镜的前表面粘合而成胶合透镜；第四透镜的后侧设置有像面；第一透镜为具有负光焦度凸面朝向物方的弯月透镜；第二透镜为具有正光焦度凸面朝向像方的弯月透镜；第三透镜为具有正光焦度的双凸透镜；第四透镜为具有负光焦度的弯月透镜。本实用新型为四片球面玻璃镜片设计，可实现141度广角拍摄，清晰度高并且镜头结构简单紧凑小型化，有利于降低光学镜头的生产成本。

Description

一种智能家居型广角高清镜头的光学系统

技术领域

本实用新型涉及涉及一种光学系统，尤其涉及一种智能家居型广角高清镜头的光学系统，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。

现有智能家居拍照镜头视场角不够适用于越来越高的图像分辨率和清晰度，拍照监控范围太小，镜头视场角均偏小，分辨率较低，成像尺寸亦不够大，出现诸多拍照死角、影像偏暗、偏糊等现象等弊端，也不利于完全清楚有效的记录还原事发经过的问题，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型广角高清镜头的光学系统。

为了解决以上技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种智能家居型广角高清镜头的光学系统，光学系统自物方至像方依次同轴设置有第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜；第一透镜与第二透镜之间设置有光阑；第三透镜的后表面和第四透镜的前表面粘合而成胶合透镜；第四透镜的后侧设置有像面；

第一透镜为具有负光焦度凸面朝向物方的弯月透镜；第二透镜为具有正光焦度凸面朝向像方的弯月透镜；第三透镜为具有正光焦度的双凸透镜；第四透镜为具有负光焦度的弯月透镜。

进一步地，第一透镜的折射率Nd为1.6<Nd<1.8，色散率Vd为50<Vd<60；

第二透镜的折射率Nd为1.7<Nd<1.9，色散率Vd为40<Vd<50；

第三透镜的折射率Nd为1.6<Nd<1.8，色散率Vd为50<Vd<60；

第四透镜的折射率Nd为1.8<Nd<2.0，色散率Vd为20<Vd<30。

进一步地，第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜均为玻璃球面镜片。

进一步地，光学系统的焦距为f；第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜形成的胶合透镜的焦距分别为f1、f2、f3-4；

第一透镜的焦距范围为：2.2<|f1|/f<2.6，

第二透镜的焦距范围为：10.2<|f2|/f<12.2，

胶合透镜的焦距范围依次为：2.2<|f3-4|/f<2.6。

进一步地，光学系统的光学总长TTL≤15mm。

进一步地，光学系统的光学总长TTL与焦距值f满足TTL/f≤8。

与现有技术相比，本实用新型存在以下优势：四片球面玻璃镜片设计，可以实现至对角拍照最大角度141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，满足了各行业对镜头越来越高的像素要求。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图。

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为实施例一的点列图。

图5为实施例一的球差图。

图6为实施例一的像散曲线图。

图7为实施例一的光学畸变图。

图中：1、第一透镜；2、光阑；3、第二透镜；4、第三透镜；5、第四透镜；6、像面。

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所示的一种智能家居型广角高清镜头的光学系统，光学系统自物方至像方依次同轴设置有第一透镜1、第二透镜3、第三透镜4、第四透镜5；第一透镜1与第二透镜3之间设置有光阑2；通过设置光阑2限制在经过第一透镜1进入第二透镜3时光学的光通量；第三透镜4的后表面和第四透镜5的前表面粘合而成胶合透镜；第四透镜5的后侧设置有像面6；

第一透镜1为具有负光焦度凸面朝向物方的弯月透镜；第二透镜3为具有正光焦度凸面朝向像方的弯月透镜；第三透镜4为具有正光焦度的双凸透镜；第四透镜5为具有负光焦度的弯月透镜。第一透镜1可以最大视场角接收外界光线，并修正部分像差；第二透镜33用于接收第一透镜1的光线，并将光线汇聚；第三透镜4与第四透镜5是胶合透镜组，第三透镜4在前，第四透镜5在后。

第一透镜1的折射率Nd为1.6<Nd<1.8，色散率Vd为50<Vd<60；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。

第二透镜3的折射率Nd为1.7<Nd<1.9，色散率Vd为40<Vd<50；第二透镜3采用高折射率低色散的透镜，有利于降低系统的高级像差。

第三透镜4的折射率Nd为1.6<Nd<1.8，色散率Vd为50<Vd<60；第三透镜4采用高折射率低色散的透镜。

第四透镜5的折射率Nd为1.8<Nd<2.0，色散率Vd为20<Vd<30。第四透镜5采用高折射率高色散的透镜，第三透镜4、第四透镜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。

第一透镜1、第二透镜3、第三透镜4、第四透镜5均为玻璃球面镜片。采用四片全玻璃材质镜片，具有良好的像差特性，视场角最高可达141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。

光学系统的焦距为f；第一透镜1、第二透镜3、第三透镜4和第四透镜5形成的胶合透镜的焦距分别为f1、f2、f3-4；

1)第一透镜1的焦距范围为：2.2<|f1|/f<2.6，

2)第二透镜3的焦距范围为：10.2<|f2|/f<12.2，

3)胶合透镜的焦距范围依次为：2.2<|f3-4|/f<2.6。

对于上述条件1)，可限制第一透镜1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|/f小于下限2.2时，第一透镜1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|/f大于上限2.6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3为具有正光焦度的弯月，主要用于将经过第一透镜1的光线汇聚并平衡像差。当|f2|/f大于上限12.2时，会增大系统的高级像差，影响成像质量；当|f2|/f小于下限10.2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。

光学系统的光学总长TTL≤15mm。光学系统的光学总长TTL与焦距值f满足TTL/f≤8。

下面通过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2.08mm，光圈值FNO为4.0，视场角为141度，光学总长TTL＝15mm，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	10	0.6	H-LAK7A
	球面	2.6	4.2
					光阑		无限	0.1
第三透镜	球面	-2.062	1.7	H-ZLAF50E
						球面	-2.543	0.10
第四透镜	球面	4.62	3.5	H-LAK52
					第五透镜	球面	-1.89	0.4	H-ZF52
	球面	-6.647	0.1
					滤光片	球面	无限	0.3	H-K9L
	球面	无限	2.8
					保护玻璃	球面	无限	0.3	H-K9L

本实施中，|f1|/f＝2.45，|f2|/f＝11.33，|f3-4|/f＝2.41，满足条件1)-3)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中可以看出，本实施例在160lp/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)本实施例在不同视场(FIELD)的光学系统点列图如图4所示，图4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。

(3)本实施例的球差图如图5所示，其中，LONGITUDINAL SPHERICAL ABER表示纵向球差值，FOCUS(MILLIMETERS)表示调焦(mm)。从图5中可以看出，本实施例的像差得到了很好的控制，可侧面反应本光学镜头具有较高的成像质量。

(4)本实施例的像散曲线图如图6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6中可以看出，本实施例的像散程度较轻，可在一定程度上反应本实施例具有较低的光学畸变水平。

(5)本实施例的光学畸变(DISTORTION)图如图7所示。从图7中可以看出，全球面设计在全视场时，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

1.一种智能家居型广角高清镜头的光学系统，其特征在于：所述光学系统自物方至像方依次同轴设置有第一透镜(1)、第二透镜(3)、第三透镜(4)、第四透镜(5)；所述第一透镜(1)与第二透镜(3)之间设置有光阑(2)；所述第三透镜(4)的后表面和第四透镜(5)的前表面粘合而成胶合透镜；所述第四透镜(5)的后侧设置有像面(6)；

所述第一透镜(1)为具有负光焦度凸面朝向物方的弯月透镜；所述第二透镜(3)为具有正光焦度凸面朝向像方的弯月透镜；所述第三透镜(4)为具有正光焦度的双凸透镜；所述第四透镜(5)为具有负光焦度的弯月透镜。

2.根据权利要求1所述的智能家居型广角高清镜头的光学系统，其特征在于：

所述第一透镜(1)的折射率Nd为1.6<Nd<1.8，色散率Vd为50<Vd<60；

所述第二透镜(3)的折射率Nd为1.7<Nd<1.9，色散率Vd为40<Vd<50；

所述第三透镜(4)的折射率Nd为1.6<Nd<1.8，色散率Vd为50<Vd<60；

所述第四透镜(5)的折射率Nd为1.8<Nd<2.0，色散率Vd为20<Vd<30。

3.根据权利要求2所述的智能家居型广角高清镜头的光学系统，其特征在于：所述第一透镜(1)、第二透镜(3)、第三透镜(4)、第四透镜(5)均为玻璃球面镜片。

4.根据权利要求3所述的智能家居型广角高清镜头的光学系统，其特征在于：所述光学系统的焦距为f；所述第一透镜(1)、第二透镜(3)、第三透镜(4)和第四透镜(5)形成的胶合透镜的焦距分别为f1、f2、f3-4；

所述第一透镜(1)的焦距范围为：2.2<|f1|/f<2.6，

所述第二透镜(3)的焦距范围为：10.2<|f2|/f<12.2，

所述胶合透镜的焦距范围依次为：2.2<|f3-4|/f<2.6。

5.根据权利要求4所述的智能家居型广角高清镜头的光学系统，其特征在于：所述光学系统的光学总长TTL≤15mm。

6.根据权利要求5所述的智能家居型广角高清镜头的光学系统，其特征在于：所述光学系统的光学总长TTL与焦距值f满足TTL/f≤8。