低畸变光学系统.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)实用新型专利 (10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201921298027.8 (22)申请日 2019.08.12 (73)专利权人 舜宇光学 （中山） 有限公司 地址 528400 广东省中山市火炬开发区十 涌路20号 (72)发明人 贺保丁赖景辉邹文镔梁伟朝 (74)专利代理机构 北京谨诚君睿知识产权代理 事 务 所( 特 殊 普 通 合 伙 ) 11538 代理人 陆鑫延慧 (51)Int.Cl. G02B 13/00(2006.01) G02B 13/18(2006.01) (ESM)同样的发明创造已同日申请发明专利 。

2、(54)实用新型名称 低畸变光学系统 (57)摘要 本实用新型涉及一种低畸变光学系统， 包 括： 沿光轴从物侧至像侧依次排列的具有负光焦 度的第一透镜(L1)、 具有负光焦度的第二透镜 (L2)、 具有正光焦度的第三透镜(L3)、 具有正光 焦度的第四透镜(L4)、 具有正光焦度的第五透镜 (L5)、 具有负光焦度的第六透镜(L6)、 具有正光 焦度的第七透镜(L7)和具有正光焦度的第八透 镜(L8)； 其中， 所述第五透镜和所述第六透镜粘 合组成具有正光焦度的胶合透镜组。 本实用新型 的低畸变光学系统， 能实现水平方向110 的大角 度图像捕捉， 同时兼顾系统光学畸变低于10的 低畸变性能，。

3、 图像变形小， 成像画面更真实。 权利要求书1页 说明书17页 附图8页 CN 210142230 U 2020.03.13 CN 210142230 U 1.一种低畸变光学系统， 其特征在于， 包括： 沿光轴从物侧至像侧依次排列的具有负光 焦度的第一透镜(L1)、 具有负光焦度的第二透镜(L2)、 具有正光焦度的第三透镜(L3)、 具有 正光焦度的第四透镜(L4)、 具有正光焦度的第五透镜(L5)、 具有负光焦度的第六透镜(L6)、 具有正光焦度的第七透镜(L7)和具有正光焦度的第八透镜(L8)； 其中， 所述第五透镜(L5)和所述第六透镜(L6)粘合组成具有正光焦度的胶合透镜组。 2.根据。

4、权利要求1所述的低畸变光学系统， 其特征在于， 所述第二透镜(L2)、 所述第三 透镜(L3)、 所述第七透镜(L7)和所述第八透镜(L8)为非球面透镜。 3.根据权利要求2所述的低畸变光学系统， 其特征在于， 所述第二透镜(L2)为凸-凹透 镜， 所述第八透镜(L8)为凸-凸透镜。 4.根据权利要求1至3之一所述的低畸变光学系统， 其特征在于， 所述第一透镜(L1)、 所 述第二透镜(L2)和所述第三透镜(L3)组成的前透镜组的有效焦距f1和所述低畸变光学系 统的有效焦距f满足如下关系式:-2.12f1/f-1.62。 5.根据权利要求1至3之一所述的低畸变光学系统， 其特征在于， 所述第四。

5、透镜(L4)、 所 述第五透镜(L5)、 所述第六透镜(L6)、 所述第七透镜(L7)和所述第八透镜(L8)组成的后透 镜组的效焦距f2和所述低畸变光学系统的有效焦距f满足如下关系式:2.31f2/f3.07。 6.根据权利要求1至3之一所述的低畸变光学系统， 其特征在于， 所述低畸变光学系统 的有效焦距f和所述低畸变光学系统的半像高h满足关系式： 0.6f/h1.3。 7.根据权利要求1至3之一所述的低畸变光学系统， 其特征在于， 所述第五透镜(L5)的 色散系数Vd5满足如下关系式： Vd560。 8.根据权利要求1至3之一所述的低畸变光学系统， 其特征在于， 所述低畸变光学系统 的有效焦。

6、距f和所述第八透镜(L8)的像侧表面中心到像面的距离BFL满足以下关系式： 0.58 f/BFL1.4。 9.根据权利要求1至3之一所述的低畸变光学系统， 其特征在于， 所述第三透镜(L3)和 所述第四透镜(L4)之间设有光阑(STO)。 10.根据权利要求1至3之一所述的低畸变光学系统， 其特征在于， 所述第一透镜(L1)、 所述第二透镜(L2)、 所述第三透镜(L3)、 所述第四透镜(L4)、 所述第五透镜(L5)、 所述第六 透镜(L6)、 所述第七透镜(L7)和所述第八透镜(L8)由玻璃透镜和塑胶透镜组成。 权利要求书 1/1 页 2 CN 210142230 U 2 低畸变光学系统 。

7、技术领域 0001 本实用新型涉及光学成像领域， 尤其涉及一种低畸变光学系统。 背景技术 0002 随着信息技术的发展， 视频会议普遍应用于企业的远程交流管理。 视频会议越来 越关注会议的逼真性和互动性。 在视频会议中， 摄像的成像光学系统是非常重要的组成部 分， 成像光学系统的选择对视频会议的使用效果有明显的影响。 0003 目前普遍使用的视频会议镜头存在这样的缺陷： 水平方向视场角小， 在水平方向 上图像捕捉能力受限， 而视场角大于100 的广角镜头通常都有严重的图像变形。 鉴于现有 技术的不足， 本实用新型提供一种低畸变光学系统， 以解决上述技术问题。 发明内容 0004 本实用新型的目。

8、的在于解决上述问题， 提供一种低畸变光学系统。 0005 为实现上述目的， 本实用新型提供一种低畸变光学系统， 包括： 沿光轴从物侧至像 侧依次排列的具有负光焦度的第一透镜、 具有负光焦度的第二透镜、 具有正光焦度的第三 透镜、 具有正光焦度的第四透镜、 具有正光焦度的第五透镜、 具有负光焦度的第六透镜、 具 有正光焦度的第七透镜和具有正光焦度的第八透镜； 0006 其中， 所述第五透镜和所述第六透镜粘合组成具有正光焦度的胶合透镜组。 0007 根据本实用新型的一个方面， 所述第二透镜、 所述第三透镜、 所述第七透镜和所述 第八透镜为非球面透镜。 0008 根据本实用新型的一个方面， 所述第二。

9、透镜为凸-凹透镜， 所述第八透镜为凸-凸 透镜。 0009 根据本实用新型的一个方面， 所述第一透镜、 所述第二透镜和所述第三透镜组成 的前透镜组的有效焦距f1和所述低畸变光学系统的有效焦距f满足如下关系式:-2.12 f1/f-1.62。 0010 根据本实用新型的一个方面， 所述第四透镜、 所述第五透镜、 所述第六透镜、 所述 第七透镜和所述第八透镜组成的后透镜组的效焦距f2和所述低畸变光学系统的有效焦距f 满足如下关系式:2.31f2/f3.07。 0011 根据本实用新型的一个方面， 所述低畸变光学系统的有效焦距f和所述低畸变光 学系统的半像高h满足关系式： 0.6f/h1.3。 00。

10、12 根据本实用新型的一个方面， 所述第五透镜的色散系数Vd5满足如下关系式： Vd5 60。 0013 根据本实用新型的一个方面， 所述低畸变光学系统焦距f和所述第八透镜的像侧 表面中心到像面的距离为BFL满足以下关系式： 0.58f/BFL1.4。 0014 根据本实用新型的一个方面， 所述第一透镜、 所述第二透镜、 所述第三透镜、 所述 第四透镜、 所述第五透镜、 所述第六透镜、 所述第七透镜和所述第八透镜由玻璃透镜和塑胶 说明书 1/17 页 3 CN 210142230 U 3 透镜组成。 0015 根据本实用新型的一个方案， 通过对光学系统中各透镜凹凸性及光焦度的改良设 计， 并将。

11、第二透镜、 第三透镜、 第七透镜和第八透镜设为非球面透镜， 能实现水平方向110 的大角度图像捕捉， 同时兼顾系统光学畸变低于10的低畸变性能， 图像变形小， 成像画面 更真实。 0016 根据本实用新型的一个方案， 光学系统的有效焦距f和半像高h满足关系式： 0.6 f/h1.3。 可使得最大视场主光线角CRA满足关系式:CRA9 ， 可兼容多款感光芯片COMS/ CCD， 应用前景广阔， 提升了市场竞争力。 0017 根据本实用新型的一个方案， 通过使用玻璃透镜与塑胶镜片搭配， 有效校正了光 学系统的畸变， 并使光学系统满足800万像素的高清成像， 且在-4080温度范围内不 虚焦。 而且。

12、光学系统总长小于22mm， 体积小， 有利于实现低成本。 0018 根据本实用新型的一个方案， 第一透镜、 第二透镜和第三透镜组成的前透镜组的 有效焦距f1和低畸变光学系统的有效焦距f满足如下关系式:-2.12f1/f-1.62。 第四透 镜、 第五透镜、 第六透镜、 第七透镜和第八透镜组成的后透镜组的效焦距f2和低畸变光学系 统的有效焦距f满足如下关系式:2.31f2/f3.07。 如此光焦度设计有利于光学系统获得 高分辨率。 0019 根据本实用新型的一个方案， 第五透镜的色散系数Vd5满足如下关系式： Vd560。 有利于光学系统校正色差， 实现高分辨率。 0020 根据本实用新型的一个。

13、方案， 低畸变光学系统焦距f和第八透镜的像侧表面中心 到像面的距离为BFL满足以下关系式： 0.58f/BFL1.4。 使得光学系统的光学总长更小， 公差敏感度更小。 附图说明 0021 图1是示意性表示根据本实用新型的低畸变光学系统的结构图； 0022 图2是示意性表示根据本实用新型的实施方式一的低畸变光学系统的调制传递函 数(MTF)解析图； 0023 图3是示意性表示根据本实用新型的实施方式一的低畸变光学系统的离焦曲线 图； 0024 图4是示意性表示根据本实用新型的实施方式一的低畸变光学系统的场曲畸变 图； 0025 图5是示意性表示根据本实用新型的实施方式二的低畸变光学系统的调制传递。

14、函 数(MTF)解析图； 0026 图6是示意性表示根据本实用新型的实施方式二的低畸变光学系统的离焦曲线 图； 0027 图7是示意性表示根据本实用新型的实施方式二的低畸变光学系统的场曲畸变 图； 0028 图8是示意性表示根据本实用新型的实施方式三的低畸变光学系统的调制传递函 数(MTF)解析图； 0029 图9是示意性表示根据本实用新型的实施方式三的低畸变光学系统的离焦曲线 说明书 2/17 页 4 CN 210142230 U 4 图； 0030 图10是示意性表示根据本实用新型的实施方式三的低畸变光学系统的场曲畸变 图； 0031 图11是示意性表示根据本实用新型的实施方式四的低畸变光。

15、学系统的调制传递 函数(MTF)解析图； 0032 图12是示意性表示根据本实用新型的实施方式四的低畸变光学系统的离焦曲线 图； 0033 图13是示意性表示根据本实用新型的实施方式四的低畸变光学系统的场曲畸变 图； 0034 图14是示意性表示根据本实用新型的实施方式五的低畸变光学系统的调制传递 函数(MTF)解析图； 0035 图15是示意性表示根据本实用新型的实施方式五的低畸变光学系统的离焦曲线 图； 0036 图16是示意性表示根据本实用新型的实施方式五的低畸变光学系统的场曲畸变 图。 具体实施方式 0037 为了更清楚地说明本实用新型实施方式或现有技术中的技术方案， 下面将对实施 方。

16、式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 型的一些实施方式， 对于本领域普通技术人员而言， 在不付出创造性劳动的前提下， 还可以 根据这些附图获得其他的附图。 0038 在针对本实用新型的实施方式进行描述时， 术语 “纵向” 、“横向” 、“上” 、“下” 、 “前” 、“后” 、“左” 、“右” 、“竖直” 、“水平” 、“顶” 、“底”“内” 、“外” 所表达的方位或位置关系是 基于相关附图所示的方位或位置关系， 其仅是为了便于描述本实用新型和简化描述， 而不 是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、 以特定的方位构造和操作， 因此上 述术语。

17、不能理解为对本实用新型的限制。 0039 下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作详细地描述， 实施方式不能在此一 一赘述， 但本实用新型的实施方式并不因此限定于以下实施方式。 0040 图1是示意性表示根据本实用新型的低畸变光学系统的结构图。 如图1所示， 本实 用新型的低畸变光学系统， 包括： 沿光轴从物侧至像侧依次排列的具有负光焦度的第一透 镜L1、 具有负光焦度的第二透镜L2、 具有正光焦度的第三透镜L3、 光阑STO、 具有正光焦度的 第四透镜L4、 具有正光焦度的第五透镜L5、 具有负光焦度的第六透镜L6、 具有正光焦度的第 七透镜L7和具有正光焦度的第八透镜L8。 其中， 第一透。

18、镜L1、 第二透镜L2、 第三透镜L3、 第四 透镜L4、 第五透镜L5、 第六透镜L6、 第七透镜L7和第八透镜L8由玻璃透镜和塑胶透镜组成。 0041 本实用新型中， 第五透镜和第六透镜粘合组成具有正光焦度的胶合透镜组。 第二 透镜L2为凸-凹透镜， 第八透镜L8为凸-凸透镜。 0042 本实用新型中， 第二透镜L2、 第三透镜L3、 第七透镜L7和第八透镜L8为非球面透 镜， 在对畸变像差校正起主要作用。 0043 通过上述设计， 能实现水平方向110 的大角度图像捕捉， 同时兼顾系统光学畸变 说明书 3/17 页 5 CN 210142230 U 5 低于10的低畸变性能， 图像变形小。

19、， 成像画面更真实。 0044 此外， 第一透镜L1、 第二透镜L2和第三透镜L3组成的前透镜组的有效焦距f1和低 畸变光学系统的有效焦距f满足如下关系式:-2.12f1/f-1.62。 第四透镜L4、 第五透镜 L5、 第六透镜L6、 第七透镜L7和第八透镜L8组成的后透镜组的效焦距f2和低畸变光学系统 的有效焦距f满足如下关系式:2.31f2/f3.07。 如此光焦度设计有利于光学系统获得高 分辨率。 0045 本实用新型中， 第五透镜L5的色散系数Vd5满足如下关系式： Vd560。 有利于光学 系统校正色差， 实现高分辨率。 0046 低畸变光学系统焦距f和第八透镜L8的像侧表面中心到。

20、像面的距离为BFL满足以 下关系式： 0.58f/BFL1.4。 光学系统满足上式关系， 使得光学系统的光学总长更小， 公 差敏感度更小。 0047 本实用新型中， 光学系统的有效焦距f和半像高h满足关系式： 0.6f/h1.3。 可 使本实用新型的光学系统的最大视场主光线角CRA满足关系式:CRA9 ， 可兼容多款感光芯 片COMS/CCD， 应用前景广阔， 提升了市场竞争力。 0048 本实用新型中， 使用玻璃透镜与塑胶镜片搭配， 可使本实用新型的光学系统满足 800万像素的高清成像， 且在-4080温度范围内不虚焦。 有效校正了光学系统的畸变， 且光学系统总长小于22mm， 体积小， 有。

21、利于实现低成本。 0049 以下根据本实用新型的上述设置给出五组具体实施方式来具体说明根据本实用 新型的低畸变光学系统。 因为根据本实用新型的低畸变光学系统共有八片透镜， 其中， 第五 透镜5和第六透镜6构成胶合镜片组， 所以八片透镜再加上光阑STO、 以及成像面IMA与透镜 之间的平板滤镜IR和芯片保护玻璃CG的面， 一共20个面。 这20个面按照本实用新型的结构 顺序依次排列布置， 为了便于叙述说明， 将20个面编号为S1至S20， 其中S7为光阑STO， S11为 第五透镜5和第六透镜6的胶合面。 此外， 在以下实施方式中， 非球面透镜面型满足下式： 0050 0051 式中， z为沿光。

22、轴方向， 垂直于光轴的高度为h的位置处曲面到顶点的轴向距离； c 表示非球面曲面顶点处的曲率； k为圆锥系数； A4、 A6、 A8、 A10、 A12分别表示四阶、 六阶、 八 阶、 十阶、 十二阶非球面系数。 五组实施方式数据如下表1中数据： 说明书 4/17 页 6 CN 210142230 U 6 0052 0053 表1 0054 以下各实施方式均基于图1所示的光学系统结构进行说明。 0055 实施方式一： 0056 光学系统的光学总长TTL21.67mm； 0057 光学系统的有效焦距f2.28mm； 0058 表2为实施方式一的参数表： 说明书 5/17 页 7 CN 21014。

23、2230 U 7 0059 0060 0061 表2 0062 在本实施方式中， 非球面数据如下表3所示： 说明书 6/17 页 8 CN 210142230 U 8 0063 0064 0065 表3 0066 图2至图4分别示意性表示根据本实用新型的实施方式一的低畸变光学系统的调 制传递函数(MTF)解析图； 根据本实用新型的实施方式一的低畸变光学系统的离焦曲线图； 根据本实用新型的实施方式一的低畸变光学系统的场曲畸变图。 0067 通过优选以上参数值， 本实施例解像可达800万像素， 在-40到80的环境温度 变化下， 镜头不需重新对焦可以保证与常温相同的分辨率。 参见附图4， 光学畸变。

24、为8.2， 实现了低畸变效果。 0068 实施方式二： 说明书 7/17 页 9 CN 210142230 U 9 0069 光学系统的光学总长TTL21.84mm； 0070 光学系统的有效焦距f2.52mm； 0071 表4为实施方式二参数表： 0072 说明书 8/17 页 10 CN 210142230 U 10 0073 0074 表4 0075 在本实施方式中， 非球面数据如下表5所示： 0076 说明书 9/17 页 11 CN 210142230 U 11 0077 0078 表5 0079 图5至图7分别示意性表示根据本实用新型的实施方式二的低畸变光学系统的调 制传递函数(M。

25、TF)解析图； 根据本实用新型的实施方式二的低畸变光学系统的离焦曲线图； 根据本实用新型的实施方式二的低畸变光学系统的场曲畸变图。 0080 通过优选以上参数值， 本实施例解像可达800万像素， 在-40到80的环境温度 变化下， 镜头不需重新对焦可以保证与常温相同的分辨率。 参见附图7， 光学畸变为9.6， 实现了低畸变效果。 0081 实施方式三： 0082 光学系统的光学总长TTL20.25mm； 0083 光学系统的有效焦距f2.94mm； 0084 表6为实施方式三的参数表： 0085 说明书 10/17 页 12 CN 210142230 U 12 0086 0087 表6 008。

26、8 在本实施方式中， 非球面数据如下表7所示： 0089 说明书 11/17 页 13 CN 210142230 U 13 0090 0091 表7 0092 图8至图10分别示意性表示根据本实用新型的实施方式三的低畸变光学系统的调 制传递函数(MTF)解析图； 根据本实用新型的实施方式三的低畸变光学系统的离焦曲线图； 根据本实用新型的实施方式三的低畸变光学系统的场曲畸变图。 0093 通过优选以上参数值， 本实施例解像可达800万像素， 在-40到80的环境温度 变化下， 镜头不需重新对焦可以保证与常温相同的分辨率。 参见附图10， 光学畸变为7.7， 实现了低畸变效果。 0094 实施方式。

27、四： 0095 光学系统的光学总长TTL19.18mm； 0096 光学系统的有效焦距f2.79mm； 0097 表8为实施方式四的参数表： 说明书 12/17 页 14 CN 210142230 U 14 0098 0099 0100 表8 0101 在本实施方式中， 非球面数据如下表9所示： 说明书 13/17 页 15 CN 210142230 U 15 0102 0103 表9 0104 图11至图13分别示意性表示根据本实用新型的实施方式四的低畸变光学系统的 调制传递函数(MTF)解析图； 根据本实用新型的实施方式四的低畸变光学系统的离焦曲线 图； 根据本实用新型的实施方式四的低畸变。

28、光学系统的场曲畸变图。 0105 通过优选以上参数值， 本实施例解像可达800万像素， 在-40到80的环境温度 变化下， 镜头不需重新对焦可以保证与常温相同的分辨率。 参见附图13， 光学畸变为6.9， 实现了低畸变效果。 0106 实施方式五： 说明书 14/17 页 16 CN 210142230 U 16 0107 光学系统的光学总长TTL19.84mm； 0108 光学系统的有效焦距f2.40mm； 0109 表10为实施方式五的参数表： 0110 说明书 15/17 页 17 CN 210142230 U 17 0111 0112 表10 0113 在本实施方式中， 非球面数据如下。

29、表11所示： 0114 说明书 16/17 页 18 CN 210142230 U 18 0115 0116 表11 0117 图14至图16分别示意性表示根据本实用新型的实施方式五的低畸变光学系统的 调制传递函数(MTF)解析图； 根据本实用新型的实施方式五的低畸变光学系统的离焦曲线 图； 根据本实用新型的实施方式五的低畸变光学系统的场曲畸变图。 0118 通过优选以上参数值， 本实施例解像可达800万像素， 在-40到80的环境温度 变化下， 镜头不需重新对焦可以保证与常温相同的分辨率。 参见附图16， 光学畸变为6.3， 实现了低畸变效果。 0119 以上所述仅为本实用新型的一个实施方式。

30、而已， 并不用于限制本实用新型， 对于 本领域的技术人员来说， 本实用新型可以有各种更改和变化。 凡在本实用新型的精神和原 则之内， 所作的任何修改、 等同替换、 改进等， 均应包含在本实用新型的保护范围之内。 说明书 17/17 页 19 CN 210142230 U 19 图1 图2 说明书附图 1/8 页 20 CN 210142230 U 20 图3 图4 说明书附图 2/8 页 21 CN 210142230 U 21 图5 图6 说明书附图 3/8 页 22 CN 210142230 U 22 图7 图8 说明书附图 4/8 页 23 CN 210142230 U 23 图9 图10 说明书附图 5/8 页 24 CN 210142230 U 24 图11 图12 说明书附图 6/8 页 25 CN 210142230 U 25 图13 图14 说明书附图 7/8 页 26 CN 210142230 U 26 图15 图16 说明书附图 8/8 页 27 CN 210142230 U 27 。