CN218866207U - 光学系统、视讯光学镜头及视讯设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种光学系统、视讯光学镜头及视讯设备，涉及光学镜头技术领域。光学系统具有沿光轴方向呈相对设置的物侧和像侧，包括自物侧至像侧依次设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜、光阑、第四透镜、第五透镜、第六透镜和第七透镜、保护片和感光芯片，光学系统的光学焦距为FA，所述光学系统的成像高度为IH，满足以下关系式：0.2≤FA/IH≤0.35。通过对各个透镜进行相应的设计，使得所述光学系统的HFOV不小于110°，成像视角大，可以提供更广的视野；分辨率达到4K，保证成像质量；畸变小，TV畸变达到3％以下，画面效果更优，避免后端工程做畸变校正。

Description

光学系统、视讯光学镜头及视讯设备

技术领域

本实用新型涉及光学镜头技术领域，具体涉及一种光学系统、视讯光学镜头及视讯设备。

背景技术

随着世界经济全球化的快速发展，人们对视讯传输的需求与日俱增，视讯传输已广泛运用于政府、军事、医疗、教学等各个部门，为全球化的快速发展提供了可靠的保障。

目前有会议视讯镜头要求搭配16:9芯片角度做到HFOV110以上，同时希望TV畸变做到5％以下，做到4K高清水平的要求。同类型产品市面上流通有多种接近规格的视讯产品，各家在规格上都做了一部分牺牲，主要有两种，一种水平角度在100-105°，TV畸变做到5％以下的水平，一种水平角度做到110°以上，TV畸变水平在7％～10％，还有部分可能两项都有牺牲，一般都无法做到三者同时满足。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是提出一种光学系统及视讯设备，旨在解决现有视讯镜头水平视角大、成像分辨率高和低畸变水平无法同时满足的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型提出的一种光学系统，用于适配长宽比为16:9的摄像芯片，所述光学系统具有沿光轴方向呈相对设置的物侧和像侧，包括自物侧至像侧依次设置的光焦度为负的第一透镜、光焦度为负的第二透镜、光焦度为负的第三透镜、光阑、光焦度为正的第四透镜、光焦度为正的第五透镜、光焦度为负的第六透镜和光焦度为正的第七透镜、保护片和感光芯片；

所述光学系统的光学焦距为FA，所述光学系统的成像高度为IH，满足以下关系式：

0.2≤FA/IH≤0.35。

可选地，所述第一透镜为弯月形透镜，所述第二透镜为弯月形透镜，所述第三透镜为双凹透镜，所述第四透镜为双凸透镜，所述第五透镜为双凸透镜，所述第六透镜为双凹透镜，所述第七透镜为双凸透镜；

其中，所述第一透镜和所述第二透镜的凹面朝向像侧。

可选地，所述第二透镜、所述第三透镜、所述第五透镜、所述第六透镜和所述第七透镜为塑胶透镜。

可选地，所述第一透镜为玻璃透镜或者塑胶透镜；和/或，

所述第四透镜为玻璃透镜。

可选地，所述第四透镜的折射率为nd4，阿贝数为vd4，满足以下关系式：

1.84≤nd4≤2.01，和/或，19≤vd4≤40。

可选地，所述第三透镜的折射率为nd3，阿贝数为vd3，满足以下关系式：

1.6≤nd3≤1.75，和/或，19≤vd3≤25。

可选地，所述第二透镜、所述第五透镜和所述第七透镜的折射率均为nd257，所述第二透镜、所述第五透镜和所述第七透镜的阿贝数均为vd257，满足以下关系式：

1.45≤nd257≤1.6，和/或，50≤vd257≤60。

可选地，所述第一透镜的光焦度为φ1，-19<φ1<-15mm；和/或，

所述第二透镜的光焦度为φ2，-3.5<φ2<-6mm；和/或，

所述第三透镜的光焦度为φ3，-14<φ3<-10mm；和/或，

所述第四透镜的光焦度为φ4，3<φ4<6mm；和/或，

所述第五透镜的光焦度为φ5，1<φ5<5mm；和/或，

所述第六透镜的光焦度为φ6，-1<φ6<-5mm；和/或，

所述第七透镜的光焦度为φ7，2<φ7<6mm。

本实用新型还提供一种视讯光学镜头，所述视讯光学镜头包括镜头主体，沿所述镜头主体的光轴自物方至像方的方向为自前至后，所述镜头主体包括：

镜筒，沿前后向设置，所述镜筒内形成有空腔；以及，

如上所述的光学系统，所述光学系统设置于所述空腔内。

本实用新型还提供一种视讯设备，所述视讯设备包括视讯光学镜头，所述视讯光学镜头包括如上述的光学系统。

本实用新型提供的技术方案中，所述光学系统具有沿光轴方向呈相对设置的物侧和像侧，包括自物侧至像侧依次设置的光焦度为负的第一透镜、光焦度为负的第二透镜、光焦度为负的第三透镜、光阑、光焦度为正的第四透镜、光焦度为正的第五透镜、光焦度为负的第六透镜和光焦度为正的第七透镜、保护片和感光芯片；所述光学系统的光学焦距为FA，所述光学系统的成像高度为IH，满足以下关系式：0.2≤FA/IH≤0.35。与背景技术相比，本实用新型技术方案通过对各个透镜进行相应的设计，使得所述光学系统的HFOV不小于110°，成像视角大，可以提供更广的视野；分辨率达到4K，保证成像质量；畸变小，TV畸变达到3％以下，画面效果更优，避免后端工程做畸变校正。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型提供的光学系统的一实施例的结构示意图；

图2为图1中的光学系统的MTF曲线图；

图3为图1中的光学系统的点列图；

图4为图1中的光学系统的场曲图；

图5为图1中的光学系统的畸变图。

附图标号说明：

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，若本实用新型实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本实用新型实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案、或B方案、或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

目前有会议视讯镜头要求搭配16:9芯片角度做到HFOV110以上，同时希望畸变做到5％以下，做到4K高清水平的要求。同类型产品市面上流通有多种接近规格的视讯产品，各家在规格上都做了一部分牺牲，主要有两种，一种水平角度在100-105°，TV畸变做到5％以下的水平，一种水平角度做到110°以上，TV畸变水平在7％～10％，还有部分可能两项都有牺牲，一般都无法做到三者同时满足。

鉴于此，本实用新型提出一种光学系统，旨在解决现有视讯镜头水平视角大、成像分辨率高和低畸变水平无法同时满足的技术问题。所述光学系统用于适配16:9芯片，所述光学系统具有沿光轴方向呈相对设置的物侧和像侧，包括自物侧至像侧依次设置的光焦度为负的第一透镜1、光焦度为负的第二透镜2、光焦度为负的第三透镜3、光阑8、光焦度为正的第四透镜4、光焦度为正的第五透镜5、光焦度为负的第六透镜6和光焦度为正的第七透镜7、保护片和感光芯片11；所述光学系统的光学焦距为FA，所述光学系统的成像高度为IH，满足以下关系式：

0.2≤FA/IH≤0.35。

本实用新型技术方案通过对各个透镜进行相应的设计，使得所述光学系统的HFOV不小于110°，成像视角大，可以提供更广的视野；分辨率达到4K，保证成像质量；畸变小，TV畸变达到3％以下，画面效果更优，避免后端工程做畸变校正。

通过设置负光焦度的所述第一透镜1和第二透镜2，可校正大角度光线的象散和场曲，使进入后组的光线具有较小的角度与剩余像差；所述第三透镜3校正畸变和色散，是系统具有小畸变；所述第四透镜4能够增加进入后组的光线高度，使得系统拥有较大的光圈；所述光阑8限制轴上光束通光口径在变焦过程中拦掉部分光线，减少了光斑、提高了图像对比度，并有助于提升像质；所述第五透镜5和第六透镜6能够校正系统的色差，使得系统的像差可适配视讯系统；所述第七透镜7能够可校正系统的的剩余色球差，并进一步校正系统畸变，所述感光芯片11上得到高质量的成像，所述第三透镜3、所述第五透镜5、所述第六透镜6与所述第七透镜7形成焦距补偿，使整个系统无热跑焦现象。

进一步地，所述感光芯片11和所述第七透镜之间还设有保护片，所述保护片为透明玻璃材质，通过保护片可对所述感光芯片11进行隔离防护。在本实施例中，所述保护片包括第一保护片9和第二保护片10，所述第二保护片10为所述感光芯片11自带玻璃，所述第一保护片9设置在所述第二保护片10朝向所述放大端的一侧，用以进一步提高对所述像源的保护。

进一步地，所述第一透镜1为弯月形透镜，所述第二透镜2为弯月形透镜，所述第三透镜3为双凹透镜，所述第四透镜4为双凸透镜，所述第五透镜5为双凸透镜，所述第六透镜6为双凹透镜，所述第七透镜7为双凸透镜；其中，所述第一透镜1和所述第二透镜2的凹面向后。

在本实用新型一实施例中，所述第二透镜2、所述第三透镜3、所述第五透镜5、所述第六透镜6和所述第七透镜7至少其中之一设置为塑胶透镜。因塑胶镜头的抗冲击能力较强，重量较轻，同时成本也低，且塑胶镜头的透光性更好。

需要说明的是，在其他实施例中，所述第二透镜2、所述第三透镜3、所述第五透镜5、所述第六透镜6和所述第七透镜7也可以是玻璃透镜。

在本实用新型实施例中，所述第二透镜2、所述第三透镜3、所述第五透镜5、所述第六透镜6、所述第七透镜7为非球面透镜。通过采用塑胶非球面透镜有效地控制成本，且通过非球面透镜可以很好的矫正镜头色差，在保证镜头紫边控制情况下，实现红外的共焦，同时矫正高倍位置的球差和正弦差。

在本实用新型一实施例中，所述第一透镜1为玻璃透镜或者塑胶透镜，选用玻璃透镜的透过率更高，选用塑胶透镜时保证所述第一透镜1的透光度，抗冲击能力较强，可以有效保护位于其后侧的其他透镜；和/或，所述第四透镜4为玻璃透镜。所述第四透镜4设为玻璃透镜，保证所述光学系统满足高温80℃以下、低温-40℃以上环境下还能成像清晰。

在本实用新型一实施例中，所述第四透镜4的折射率为nd4，阿贝数为vd4，满足以下关系式：

1.84≤nd4≤2.01，和/或，19≤vd4≤40。

在本实用新型一实施例中，所述第三透镜3的折射率为nd3，阿贝数为vd3，满足以下关系式：

1.6≤nd3≤1.75，和/或，19≤vd3≤25。

在本实用新型一实施例中，所述第二透镜2、所述第五透镜5和所述第七透镜7的折射率均为nd257，所述第二透镜2、所述第五透镜5和所述第七透镜7的阿贝数均为vd257，满足以下关系式：

1.45≤nd257≤1.6，和/或，50≤vd257≤60。

在本实用新型实施例中，所述第一透镜1的光焦度为φ1，-19<φ1<-15mm；和/或，所述第二透镜2的光焦度为φ2，-3.5<φ2<-6mm；和/或，所述第三透镜3的光焦度为φ3，-14<φ3<-10mm；和/或，所述第四透镜4的光焦度为φ4，3<φ4<6mm；和/或，所述第五透镜5的光焦度为φ5，1<φ5<5mm；和/或，所述第六透镜6的光焦度为φ6，-1<φ6<-5mm；和/或，所述第七透镜7的光焦度为φ7，2<φ7<6mm。

具体地，本实施例中，镜片的面型、曲率半径和厚度如下表所示：

表1

面编号	面型	半径/mm	厚度/mm	光学材料
					OBJ	标准	Infinity	1000
S1	标准	10.53833	0.9850492	1.612，58.60
					S2	标准	5.140717	2.135928
S3	非球面	11.50919	1.071537	1.535,55.63
					S4	非球面	2.014063	2.96317
S5	非球面	-15.62692	0.7933691	1.67,19.3
					S6	非球面	20.72504	0.09742519
S7	标准	6.091552	4.322018	1.93,23.95
					S8	标准	-11.77466	1.571285
STO	标准	Infinity	0.1866025
					S10	非球面	5.664612	1.373847	1.535,55.63
S11	非球面	-2.180501	0.0497191
					S12	非球面	-1.857984	0.6687726	1.64,23.5
S13	非球面	29.82884	0.5268166
					S14	非球面	3.528634	2.637496	1.535,55.63
S15	非球面	-5.468886	0.1832668
					S16	标准	Infinity	0.3	1.516,64.2
S17	标准	Infinity	1.6
					S18	标准	Infinity	0.4	1.516,64.2
S19	标准	Infinity	0.504923
					IMA	标准	Infinity	-

进一步地，在本实施例中，非球面透镜的非球面表面形状满足以下条件：

其中，c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，(当k系数小于-1时面形曲线为双曲线，当k系数等于-1时为抛物线，当k系数介于-1到0之间时为椭圆，当k系数等于0时为圆形，当k系数大于0时为扁圆形)，请参照下表2，通过以上参数即可设定透镜物侧面和像侧面非球面的形状尺寸。

表2非球面镜片对应的圆锥系数和非球面系数

图2显示所述光学系统的MTF曲线图；图3显示所述光学系统的点列(SPOT)图；图4为所述光学系统的场曲图；图5为所述光学系统的畸变图。

由上述图可知，本实用新型技术方案通过对各个透镜进行相应的设计，可有效减小各项色差参数；使得所述光学系统的HFOV不小于110°，成像视角大，可以提供更广的视野；分辨率达到4K，保证成像质量；畸变小，TV畸变达到3％以下，画面效果更优，避免后端工程做畸变校正；并且可以实现红外共焦。

本实用新型还提供一种视讯光学镜头，所述视讯光学镜头包括镜头主体，沿所述镜头主体的光轴自物方至像方的方向为自前至后，所述镜头主体包括镜筒和上述技术方案所述的光学系统，所述镜筒沿前后向设置，所述井筒内形成有空腔，所述光学系统设置于所述空腔内，因所述视讯光学镜头包括所述光学系统，该光学系统的具体结构参照上述实施例，由于本视讯光学镜头的光学系统采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

此外，本实用新型还提供一种视讯设备，所述视讯设备包括上述技术方案所述的视讯光学镜头，因所述视讯设备包括所述视讯光学镜头，该视讯光学镜头的具体结构参照上述实施例，由于本视讯设备的光学系统采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的发明构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种光学系统，用于适配长宽比为16:9的摄像芯片，其特征在于，所述光学系统具有沿光轴方向呈相对设置的物侧和像侧，包括自物侧至像侧依次设置的光焦度为负的第一透镜、光焦度为负的第二透镜、光焦度为负的第三透镜、光阑、光焦度为正的第四透镜、光焦度为正的第五透镜、光焦度为负的第六透镜和光焦度为正的第七透镜、保护片和感光芯片；

所述光学系统的光学焦距为FA，所述光学系统的成像高度为IH，满足以下关系式：

0.2≤FA/IH≤0.35。

2.如权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述第一透镜为弯月形透镜，所述第二透镜为弯月形透镜，所述第三透镜为双凹透镜，所述第四透镜为双凸透镜，所述第五透镜为双凸透镜，所述第六透镜为双凹透镜，所述第七透镜为双凸透镜；

其中，所述第一透镜和所述第二透镜的凹面朝向像侧。

3.如权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述第二透镜、所述第三透镜、所述第五透镜、所述第六透镜和所述第七透镜为塑胶透镜。

4.如权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述第一透镜为玻璃透镜或者塑胶透镜；和/或，

所述第四透镜为玻璃透镜。

5.如权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述第四透镜的折射率为nd4，阿贝数为vd4，满足以下关系式：

1.84≤nd4≤2.01，和/或，19≤vd4≤40。

6.如权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述第三透镜的折射率为nd3，阿贝数为vd3，满足以下关系式：

1.6≤nd3≤1.75，和/或，19≤vd3≤25。

7.如权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述第二透镜、所述第五透镜和所述第七透镜的折射率均为nd257，所述第二透镜、所述第五透镜和所述第七透镜的阿贝数均为vd257，满足以下关系式：

1.45≤nd257≤1.6，和/或，50≤vd257≤60。

8.如权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述第一透镜的光焦度为φ1，-19<φ1<-15mm；和/或，

所述第二透镜的光焦度为φ2，-3.5<φ2<-6mm；和/或，

所述第三透镜的光焦度为φ3，-14<φ3<-10mm；和/或，

所述第四透镜的光焦度为φ4，3<φ4<6mm；和/或，

所述第五透镜的光焦度为φ5，1<φ5<5mm；和/或，

所述第六透镜的光焦度为φ6，-1<φ6<-5mm；和/或，

所述第七透镜的光焦度为φ7，2<φ7<6mm。

9.一种视讯光学镜头，其特征在于，包括：

镜筒，沿光轴方向延伸，所述镜筒内形成有沿光轴方向延伸的空腔；以及，

如权利要求1-8中任一项所述的光学系统，所述光学系统设置于所述空腔内。

10.一种视讯设备，其特征在于，包括如权利要求9中所述的视讯光学镜头。

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