本發(fā)明涉及光學(xué)系統(tǒng)和器件設(shè)計(jì)
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種廣角低畸變鏡頭。
背景技術(shù)：
：信息時(shí)代的溝通從面對(duì)面走上了網(wǎng)絡(luò)可視，視頻會(huì)議為企業(yè)辦公解決了遠(yuǎn)程管理的一大難題。隨著云計(jì)算、媒體集成、互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的發(fā)展，視頻會(huì)議不再局限于大企業(yè)和政府，視頻會(huì)議在中小型企業(yè)中的應(yīng)用也逐漸增多。在視頻會(huì)議中，攝像設(shè)備是非常重要的組成部分，攝像頭的選擇和應(yīng)用對(duì)視頻會(huì)議的使用效果影響明顯?，F(xiàn)有的視頻會(huì)議鏡頭像素低，水平視場(chǎng)角一般在70°左右，寬角度的圖像捕捉受限；另外，如中國(guó)專(zhuān)利文獻(xiàn)號(hào)CN104076490A所述的鏡頭，采用十片玻璃透鏡，及中國(guó)專(zhuān)利文獻(xiàn)號(hào)CN106125260A所述的鏡頭，采用七片玻璃透鏡，不僅不利于小型化，而且使制造成本增加。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的旨在提供一種廣角低畸變、大光圈、具有自動(dòng)對(duì)焦功能、高像素、重量輕的廣角低畸變鏡頭，以克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處。按此目的設(shè)計(jì)的一種廣角低畸變鏡頭，其結(jié)構(gòu)特征是由物側(cè)至像側(cè)依次包括：具有負(fù)光焦度的第一透鏡、具有負(fù)光焦度的第二透鏡、具有正光焦度的第三透鏡、具有正光焦度的第四透鏡、具有正光焦度的第五透鏡、具有負(fù)光焦度的第六透鏡、具有負(fù)光焦度的第七透鏡，其中，第五透鏡和第六透鏡組成具有正光焦度的膠合透鏡。進(jìn)一步，所述第二透鏡的物側(cè)為凸面，第二透鏡的像側(cè)為凹面，第七透鏡的第一面近軸處的物側(cè)為凸面，第七透鏡的像側(cè)為凹面。進(jìn)一步，所述廣角低畸變鏡頭的水平半視場(chǎng)角為HFOV，所述廣角低畸變鏡頭的光學(xué)總長(zhǎng)度為T(mén)TL，其滿(mǎn)足關(guān)系式：|tan(HFOV)/TTL|>0.3；從而實(shí)現(xiàn)寬角度圖像捕捉性能。進(jìn)一步，所述第一透鏡的有效焦距為fL1，所述廣角低畸變鏡頭的有效焦距為f，其滿(mǎn)足關(guān)系式：-5<fL1/f<-7。進(jìn)一步，所述第五透鏡和第六透鏡為玻璃球面透鏡；第二透鏡、第七透鏡為塑膠非球面透鏡。進(jìn)一步，所述第二透鏡的第一面的最大光學(xué)有效徑處的矢高為SAG21，第二透鏡的第二面的最大光學(xué)有效徑處的矢高為SAG22，第二透鏡的中心厚度為CT2，其滿(mǎn)足關(guān)系式：1.5<SAG21/CT2<3；2<SAG22/CT2<3.5。進(jìn)一步，所述第七透鏡的第一面的最大光學(xué)有效徑處的矢高為SAG71，第七透鏡的第二面的最大光學(xué)有效徑處矢高為SAG72，第七透鏡的中心厚度為CT7，其滿(mǎn)足關(guān)系式：0.05<SAG71/CT7<0.4；0.05<SAG72/CT7<0.2。進(jìn)一步，所述第二透鏡的有效焦距為fL2；所述廣角低畸變鏡頭的有效焦距為f，其滿(mǎn)足關(guān)系式：-0.4<f/fL2<-0.2。進(jìn)一步，所述第七透鏡的有效焦距為f7，所述廣角低畸變鏡頭的有效焦距為f，其滿(mǎn)足關(guān)系式：-0.2<f/fL7<0。進(jìn)一步，所述膠合鏡片的有效焦距為fB1，所述廣角低畸變鏡頭的有效焦距為f，其滿(mǎn)足關(guān)系式：4.0<fB1/f<6.0。進(jìn)一步，所述第三透鏡與第四透鏡之間設(shè)有光闌。進(jìn)一步，所述廣角低畸變鏡頭的最大視場(chǎng)主光線角為CRA，其滿(mǎn)足關(guān)系式：CRA<10°。進(jìn)一步，所述廣角低畸變鏡頭的有效焦距為f，所述廣角低畸變鏡頭的入瞳直徑為D，其滿(mǎn)足關(guān)系式：1.8<f/D<2。因此，屬于大光圈光學(xué)系統(tǒng)，可以滿(mǎn)足F1.8～F2.2的光圈使用要求。進(jìn)一步，所述第五透鏡的材料折射率為nd5，第五透鏡的材料阿貝數(shù)為vd5，第六透鏡的材料折射率為nd6，第六透鏡的材料阿貝數(shù)為vd6，其滿(mǎn)足關(guān)系式：1.6<nd5<1.65，vd5>60；1.7<nd6<1.86，vd6<30；于是，能夠有效的校正系統(tǒng)色差。本發(fā)明涉及一種廣角低畸變視頻會(huì)議鏡頭，采用七片式結(jié)構(gòu)；由物側(cè)至像側(cè)依次包括：具有負(fù)光焦度的第一透鏡、具有負(fù)光焦度的第二透鏡、具有正光焦度的第三透鏡、具有正光焦度的第四透鏡、具有正光焦度的第五透鏡、具有負(fù)光焦度的第六透鏡、具有負(fù)光焦度的第七透鏡，其中，第五透鏡和第六透鏡組成具有正光焦度的膠合透鏡；在畸變控制上合理分配透鏡組和組成各透鏡組的光焦度，解決了光學(xué)畸變特殊問(wèn)題，在達(dá)到800萬(wàn)高像素的前提下，使本產(chǎn)品能夠?qū)崿F(xiàn)小于4％的低畸變性能。本發(fā)明中的第二透鏡的物側(cè)為凸面，第二透鏡的像側(cè)為凹面，第七透鏡的第一面近軸處的物側(cè)為凸面，第七透鏡的像側(cè)為凹面，從而實(shí)現(xiàn)本產(chǎn)品在全工作距離范圍內(nèi)，系統(tǒng)光學(xué)畸變小于4％。本發(fā)明中的第五透鏡和第六透鏡為玻璃球面透鏡，組成具有正光焦度的膠合透鏡，有利于系統(tǒng)色差校正；第二透鏡和第七透鏡為塑膠非球面透鏡，在對(duì)畸變像差校正起主要作用；本發(fā)明采用玻璃材料和塑膠非球面材料搭配使用，有利于實(shí)現(xiàn)低成本這一優(yōu)勢(shì)。本發(fā)明中的廣角低畸變鏡頭的最大視場(chǎng)主光線角為CRA，其滿(mǎn)足關(guān)系式：CRA<10°，故而可兼容多款感光芯片COMS/CCD，應(yīng)用前景廣闊，提升了市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。本發(fā)明具有自動(dòng)對(duì)焦功能，可以滿(mǎn)足在夜視環(huán)境下和不同拍攝距離的使用要求，能夠根據(jù)被拍攝目標(biāo)的距離，由電路驅(qū)動(dòng)馬達(dá)移動(dòng)鏡頭到相應(yīng)的位置上，從而使被拍攝目標(biāo)自動(dòng)清晰成像。本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足，能夠?qū)崿F(xiàn)水平視場(chǎng)角83°的寬角度圖像捕捉。本發(fā)明采用三片玻璃球面透鏡和四片塑膠非球面透鏡，不僅使鏡頭的重量減輕、成本降低，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)廣角、低畸變、大光圈、高像素的效果，而且能夠很好的校正軸上和軸外像差，具有優(yōu)良的光學(xué)性能，能夠滿(mǎn)足不同客戶(hù)端應(yīng)用要求。附圖說(shuō)明圖1為本發(fā)明一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為第一實(shí)施例的調(diào)制傳遞函數(shù)(MTF)解析圖。圖3為第一實(shí)施例的離焦曲線圖。圖4為第一實(shí)施例的點(diǎn)列圖。圖5為第一實(shí)施例的場(chǎng)曲畸變圖。圖6為第一實(shí)施例的物距1000mm離焦曲線圖。圖7為第一實(shí)施例的物距500mm離焦曲線圖。圖8為第二實(shí)施例的調(diào)制傳遞函數(shù)解析圖。圖9為第二實(shí)施例的離焦曲線圖。圖10為第二實(shí)施例的點(diǎn)列圖。圖11為第二實(shí)施例的場(chǎng)曲畸變圖。圖12為第二實(shí)施例的物距1000mm離焦曲線圖。圖13為第二實(shí)施例的物距500mm離焦曲線圖。圖14為第三實(shí)施例的調(diào)制傳遞函數(shù)解析圖。圖15為第三實(shí)施例的離焦曲線圖。圖16為第三實(shí)施例的點(diǎn)列圖。圖17為第三實(shí)施例的場(chǎng)曲畸變圖。圖18為第三實(shí)施例的物距1000mm離焦曲線圖。圖19為第三實(shí)施例的物距500mm離焦曲線圖。圖中：L1為第一透鏡，L2為第二透鏡，L3為第三透鏡，L4為第四透鏡，L5為第五透鏡，L6為第六透鏡，L7為第七透鏡；S1為第一透鏡的第一表面，S2為第一透鏡的第二表面，S3為第二透鏡的第一表面，S4為第二透鏡的第二表面，S5為第三透鏡的第一表面，S6為第三透鏡的第二表面，STOP為光闌面，S8為第四透鏡的第一表面，S9為第四透鏡的第二表面，S10為第五透鏡的第一表面，S11為第五透鏡的第二表面或第六透鏡的第一表面，S12為第六透鏡的第二表面，S13為第七透鏡的第一表面，S14為第七透鏡的第二表面，S15為保護(hù)玻璃的第一表面，S16為保護(hù)玻璃的第二表面。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。參見(jiàn)圖1，本廣角低畸變鏡頭，由物側(cè)至像側(cè)依次包括：具有負(fù)光焦度的第一透鏡L1、具有負(fù)光焦度的第二透鏡L2、具有正光焦度的第三透鏡L3、具有正光焦度的第四透鏡L4、具有正光焦度的第五透鏡L5、具有負(fù)光焦度的第六透鏡L6、具有負(fù)光焦度的第七透鏡L7，其中，第五透鏡L5和第六透鏡L6組成具有正光焦度的膠合透鏡。通過(guò)合理的光焦度分配，使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)低畸變的性能。所述第二透鏡L2的物側(cè)為凸面，第二透鏡L2的像側(cè)為凹面，第七透鏡L7的第一面近軸處的物側(cè)為凸面，第七透鏡L7的像側(cè)為凹面。所述廣角低畸變鏡頭的水平半視場(chǎng)角為HFOV，所述廣角低畸變鏡頭的光學(xué)總長(zhǎng)度為T(mén)TL，其滿(mǎn)足關(guān)系式：|tan(HFOV)/TTL|>0.3；以實(shí)現(xiàn)寬角度圖像捕捉性能。所述第一透鏡L1的有效焦距為fL1，所述廣角低畸變鏡頭的有效焦距為f，其滿(mǎn)足關(guān)系式：-5<fL1/f<-7。所述第五透鏡L5和第六透鏡L6為玻璃球面透鏡；第二透鏡L2、第七透鏡L7為塑膠非球面透鏡。采用這樣的材料搭配，一是有利于校正色差，二是為了實(shí)現(xiàn)重量輕、低成本這一優(yōu)勢(shì)。所述第二透鏡L2的第一面的最大光學(xué)有效徑處的矢高為SAG21，第二透鏡L2的第二面的最大光學(xué)有效徑處的矢高為SAG22，第二透鏡L2的中心厚度為CT2，其滿(mǎn)足關(guān)系式：1.5<SAG21/CT2<3；2<SAG22/CT2<3.5。所述第七透鏡L7的第一面的最大光學(xué)有效徑處的矢高為SAG71，第七透鏡L7的第二面的最大光學(xué)有效徑處矢高為SAG72，第七透鏡L7的中心厚度為CT7，其滿(mǎn)足關(guān)系式：0.05<SAG71/CT7<0.4；0.05<SAG72/CT7<0.2。所述第二透鏡L2的有效焦距為fL2；所述廣角低畸變鏡頭的有效焦距為f，其滿(mǎn)足關(guān)系式：-0.4<f/fL2<-0.2。所述第七透鏡L7的有效焦距為f7，所述廣角低畸變鏡頭的有效焦距為f，其滿(mǎn)足關(guān)系式：-0.2<f/fL7<0。所述膠合鏡片的有效焦距為fB1，所述廣角低畸變鏡頭的有效焦距為f，其滿(mǎn)足關(guān)系式：4.0<fB1/f<6.0。所述第三透鏡L3與第四透鏡L4之間設(shè)有光闌。所述廣角低畸變鏡頭的最大視場(chǎng)主光線角為CRA，其滿(mǎn)足關(guān)系式：CRA<10°。所述廣角低畸變鏡頭的有效焦距為f，所述廣角低畸變鏡頭的入瞳直徑為D，其滿(mǎn)足關(guān)系式：1.8<f/D<2。所述第五透鏡L5的材料折射率為nd5，第五透鏡L5的材料阿貝數(shù)為vd5，第六透鏡L6的材料折射率為nd6，第六透鏡L6的材料阿貝數(shù)為vd6，其滿(mǎn)足關(guān)系式：1.6<nd5<1.65，vd5>60；1.7<nd6<1.86，vd6<30。第一實(shí)施例在本實(shí)施例中，第一透鏡L1、第五透鏡L5、第六透鏡L6是球面透鏡，第二透鏡L2、第三透鏡L3、第四透鏡L4、第七透鏡L7為非球面透鏡。非球面的面形由以下公式?jīng)Q定：設(shè)z軸是光軸，直角坐標(biāo)系的原點(diǎn)(x，y，z)與非球面的原點(diǎn)重合，且旋轉(zhuǎn)軸與系統(tǒng)的光軸重合，非球面面形可表示為：其中，為光線在非球面上的入射高度，k為圓錐系數(shù)，a1，a2，a3，……為高次非球面系數(shù)，c是非球面頂點(diǎn)處的曲率。在本實(shí)施例中，廣角低畸變鏡頭的有效焦距，也就是光學(xué)系統(tǒng)的焦距為f，有f＝3.5mm，光圈F#為2.0，水平方向視場(chǎng)角HFOV為83°，對(duì)角方向視場(chǎng)角DOFV為94°，工作物距為500mm～5000mm。本實(shí)施例的各項(xiàng)基本光學(xué)參數(shù)如下表所示fL1fL2fL3fL4fL5fL6fL7fB1-12.486-9.32810.2088.8983.9235.14533.00719.329表面A4A6A8A10A12S32.7299E-3-3.240E-42.7577E-5-1.237E-64.9436E-9S41.9891E-3-9.129E-48.9533E-5-1E-5-5.351E-9S51.974E-47.944E-52.518E-5-2.271E-6-6.595E-15S62.054E-43.2886E-5-4.954E-61.0787E-73.43E-15S83.6979E-31.414E-41.0057E-55.7272E-6-6.188E-15S92.9251E-37.7976E-4-1.497E-42.4737E-51.9224E-11S13-3.688E-3-3.989E-45.6511E-5-2.97E-61.9437E-9S14-1.802E-3-5.476E-47.8197E-5-6.309E-61.6676E-7上述各表中，fL1～fL7依次為各透鏡的焦距，fB1為膠合鏡片的焦距。圖2至圖7依次為本實(shí)施例的調(diào)制傳遞函數(shù)(MTF)解析圖、離焦曲線圖、點(diǎn)列圖、場(chǎng)曲畸變圖、以及工作物距WD＝1000mm、WD＝500mm時(shí)的離焦曲線圖。從圖中可以看出，系統(tǒng)調(diào)制傳遞函數(shù)(MTF)在250lp/mm時(shí)，中心視場(chǎng)調(diào)制傳遞函數(shù)(MTF)>0.38，最大視場(chǎng)調(diào)制傳遞函數(shù)(MTF)>0.2滿(mǎn)足系統(tǒng)八百萬(wàn)像素要求，同時(shí)，系統(tǒng)畸變控制在4％以?xún)?nèi)。由此可見(jiàn)，本發(fā)明第一實(shí)施例所提供的廣角低畸變鏡頭，能夠滿(mǎn)足系統(tǒng)低畸變和高解析度的要求。第二實(shí)施例在本實(shí)施例中，光學(xué)系統(tǒng)的焦距f為3.5mm，F(xiàn)#為2.2，水平方向視場(chǎng)角HFOV為83°，對(duì)角方向視場(chǎng)角DFOV為94°，工作物距為500～5000mm。本實(shí)施例的各項(xiàng)基本光學(xué)參數(shù)如下表所示fL1fL2fL3fL4fL5fL6fL7fB1-12.690-9.34911.2049.2244.034-5.992-34.63314.79|tan(HFOV)/TTL|SAG21/CT2SAG22/CT2SAG71/CT7SAG72/CT70.3391.5902.2800.1100.069fL1/ff/fL2f/fLfB1/ff/D-3.626-0.374-0.1014.2262.2物距(mm)50001000500后焦值0.6950.7070.721上表中，fL1～fL7依次為各透鏡的焦距，fB1為膠合鏡片的焦距。圖8至圖13依次為本實(shí)施例調(diào)制傳遞函數(shù)(MTF)解析圖、離焦曲線圖、點(diǎn)列圖、場(chǎng)曲畸變圖、以及工作物距為WD＝1000mm、WD＝500mm時(shí)的離焦曲線圖。從圖中可以看出，系統(tǒng)調(diào)制傳遞函數(shù)(MTF)在250lp/mm時(shí)，中心視場(chǎng)調(diào)制傳遞函數(shù)(MTF)>0.5，最大視場(chǎng)調(diào)制傳遞函數(shù)(MTF)>0.3滿(mǎn)足系統(tǒng)八百萬(wàn)像素要求，同時(shí)，系統(tǒng)畸變小于3％，由此可見(jiàn)，本發(fā)明第二實(shí)施例所提供的廣角低畸變鏡頭，能夠滿(mǎn)足系統(tǒng)低畸變和高解析度的要求。其余未述部分見(jiàn)第一實(shí)施例，不再贅述。第三實(shí)施例在本實(shí)施例中，光學(xué)系統(tǒng)的焦距f為3.5mm，F(xiàn)#為1.8，水平方向視場(chǎng)角HFOV為83°，對(duì)角方向視場(chǎng)角DFOV為94°，工作物距為500～5000mm。本實(shí)施例的各項(xiàng)基本光學(xué)參數(shù)如下表所示:fL1fL2fL3fL4fL5fL6fL7fB1-14.216-9.40510.9907.8273.902-5.229-20.20617.979|tan(HFOV)/TTL|SAG21/CT2SAG22/CT2SAG71/CT7SAG72/CT70.3392.1373.0450.3540.083fL1/ff/fL2f/fL7fB1/ff/D-4.062-0.372-0.1735.1371.8物距(mm)50001000500后焦值0.6970.7080.722表面A4A6A8A10A12S32.5710E-3-3.6530E-42.6793E-5-1.318E-64.9436E-9S41.9029E-3-1.0110E-37.5596E-5-1.1340E-5-5.351E-9S51.2793E-49.6333E-51.0379E-5-1.1060E-6-6.595E-15S64.9420E-41.3327E-4-1.1200E-51.2753E-63.43E-15S83.0835E-34.9892E-4-5.5170E-51.1507E-5-6.188E-15S92.4206E-34.8081E-4-3.4340E-51.5244E-51.9224E-11S13-8.1040E-3-4.4300E-46.1521E-5-4.8290E-61.9437E-9S14-2.7800E-3-5.2760E-46.8671E-5-5.7750E-61.6676E-7上表中，fL1～fL7依次為各透鏡的焦距，fB1為膠合鏡片的焦距。圖14至圖19依次為本實(shí)施例的調(diào)制傳遞函數(shù)(MTF)解析圖、離焦曲線圖、點(diǎn)列圖、場(chǎng)曲畸變圖、以及工作物距WD＝1000mm、WD＝500mm時(shí)的離焦曲線。從圖中可以看出，系統(tǒng)調(diào)制傳遞函數(shù)(MTF)在250lp/mm時(shí)，中心視場(chǎng)調(diào)制傳遞函數(shù)(MTF)>0.4，最大視場(chǎng)調(diào)制傳遞函數(shù)(MTF)>0.2，滿(mǎn)足系統(tǒng)八百萬(wàn)像素要求，同時(shí)，系統(tǒng)畸變控制在4％以?xún)?nèi)，由此可見(jiàn)，本發(fā)明第三實(shí)施例所提供的廣角低畸變鏡頭，滿(mǎn)足系統(tǒng)低畸變和高解析度的要求。其余未述部分見(jiàn)第一實(shí)施例，不再贅述。在第一實(shí)施例至第三實(shí)施例中，各條件式或關(guān)系式應(yīng)該滿(mǎn)足下面表格的條件：項(xiàng)目第一實(shí)施例第二實(shí)施例第三實(shí)施例|tan(HFOV)/TTL|0.3390.3390.339SAG21/CT21.8741.5902.137SAG22/CT22.6152.2803.045SAG71/CT70.0810.1100.354SAG72/CT70.1560.0690.083fL1/f-3.567-3.626-4.062f/fL2-0.375-0.374-0.372f/fL7-0.106-0.101-0.173fB1/f5.5224.2625.137f/D2.02.21.8nd51.621.621.61vd563.463.461.0nd61.851.851.76vd623.823.827.6以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說(shuō)明書(shū)中描述的只是說(shuō)明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書(shū)及其等效物界定。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3