CN101587232B - 新型百万像素广角镜头 - Google Patents

Abstract

一种新型百万像素广角镜头，包括5个镜片和光阑组成，其中：从物方开始依次设有：第一透镜元件具有负的光焦度并凸向物方的弯月型镜片；第二透镜元件具有正的光焦度的非球面镜片；第三透镜元件具有正的光焦度的双凸镜片；第四透镜元件具有负的光焦度的双凹非球面镜片；第五透镜元件具有正的光焦度的镜片；光阑位于第二和第三透镜之间。使用本发明，可实现大相对孔径、小畸变和高解像能力的广角镜头，并能确保在-40℃～+85℃的宽温度范围内保持镜头成像良好，特别适合于对镜头变形要求较高的如网络摄像机、视频会议系统的应用。

Description

新型百万像素广角镜头

技术领域

本发明涉及一种广角镜头系统，尤其适合于安防监控、网络影像和车载影像系统的新型百万像素广角镜头。

背景技术

目前市面上的广角安防监控镜头一般采用4片至6片玻璃镜片组成，如中国专利号为200710085652的广角镜头，就采用5片玻璃镜片组成，但是这种广角镜头不仅重量较重，且当视场角超过60°后，失真将增加严重，不适合于对镜头变形要求较高的应用领域，如网络摄像机、视频会议系统等。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术的缺陷而提供一种成本低、重量轻、小畸变、大孔径的适合于对镜头变形要求较高如网络摄像机、视频会议系统的新型百万像素广角镜头。

本发明的技术问题通过下述技术方案解决：

一种新型百万像素广角镜头，其包括从物方开始依次设有第一透镜元件、第二透镜元件、光阑元件、第三透镜元件、第四透镜元件和第五透镜元件，

所述的第一透镜元件为具有负的光焦度并凸向物方的弯月型镜片；

所述的第二透镜元件为具有正的光焦度的镜片；

所述的第三透镜元件为具有正的光焦度的双凸镜片；

所述的第四透镜元件为具有负的光焦度的双凹镜片；

所述的第五透镜元件为具有正的光焦度的镜片；其特征在于：所述的第二透镜元件为凹面朝向物方、凸面朝向像方的透镜；第二和第四透镜元件为塑料双面非球面镜片；第一、第三和第五透镜元件为玻璃双球面镜片。

所述的第一透镜元件满足下面的条件公式：

Nd≤1.65，Vd≥50

其中Nd表示第一透镜元件材料的d光折射率，Vd表示第一透镜元件材料的d光阿贝常数。

所述的第三透镜元件材料满足下面的条件公式：

Nd≤1.65，Vd≥50

其中Nd表示第三透镜元件材料的d光折射率，Vd表示第三透镜元件材料的d光阿贝常数。

所述的第四透镜元件材料满足下面的条件公式：

1.64≥Nd≥1.51，23≤Vd≤35

其中Nd表示第四透镜元件材料的d光折射率，Vd表示第四透镜元件材料的d光阿贝常数。

所述的第一透镜元件满足下面的条件公式：

-1.2≥F1/F≥-3.5

其中F1表示第一透镜元件的焦距值，F表示所述广角镜头的整组焦距值。

所述的第三透镜元件满足下面的条件公式：

2.4≥F3/F≥0.8

其中F3表示第三透镜元件的焦距值，F表示所述广角镜头的整组焦距值。

所述的广角镜头总视场角要满足下述公式：60°≥2ω≥120°。

与现有技术相比，本发明用最少的镜片数，既减轻重量又降低成本，可有效校正光学系统中的畸变和其它像差，确保在-40℃～+85℃的宽温度范围内保持镜头成像良好，并达到令人满意的光学特性和较宽的视场角，适合于对镜头变形要求较高的如网络摄像机、视频会议系统的应用。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。(物方处于最左侧位置、像方处于最右侧位置)

图2为本发明的色差曲线图。

图3为本发明的像散曲线图

图4为本发明的畸变曲线图。

图5为本发明的MTF曲线图。

具体实施方式

以下再结合上述附图对本发明实施例进行详细描述。

新型百万像素广角镜头，如图1所示，其特别应用于视场角≥80°的安防监控影像系统，该广角镜头包括从物方开始依次设有第一透镜元件L1、第二透镜元件L2、光阑r5、第三透镜元件L3、第四透镜元件L4、第五透镜元件L5、滤色片GF、成像面IMA。

第一透镜元件L1为具有负的光焦度、两面都是球面的、并凸向物方的弯月型玻璃镜片；第二透镜元件L2为具有正的光焦度、两面都是非球面的塑料镜片；第三透镜元件L3为具有正的光焦度、两面都是球面的双凸玻璃镜片；第四透镜元件L4为具有负的光焦度、两面都是双凹非球面的塑料镜片；第五透镜元件L5为具有正的光焦度、两面都是球面的玻璃镜片。

此外，由于第一透镜元件和第三透镜元件材料采用折射率Nd≤1.65，阿贝常数Vd≥50的低折射率低色散的玻璃材料，能有效避免色差的产生。

第四透镜元件材料采用折射率1.64≥Nd≥1.51，阿贝常数23≤Vd≤35的高折射率高色散塑料材料，能有效补偿残留在光学系统中的色差值。

第一透镜元件满足条件公式-1.2≥F1/F≥-3.5，因当F1/F＜-3.5时，第一透镜元件光焦度过小，会导致第一透镜元件的两个镜面接近同心度，从而使得光学零件加工困难；当F1/F＞-1.2时，则第一透镜元件光焦度过大，使得第一透镜元件的曲率R变小，从而使得成像光线与镜面之间的入射角度增大，从而造成光学系统像差增大。

第三透镜元件满足条件公式2.4≥F3/F≥0.8，因当F3/F＜0.8时，第三透镜元件光焦度过大，会导致第三透镜元件的两个镜面半径R过小，形成鼓形镜片，加工困难；当F3/F＞2.4时，则第三透镜元件光焦度过小，无法有效汇聚成像光线从造成系统的清晰度不佳。

广角镜头的第一透镜元件采用玻璃镜片，能有效保护广角镜头在使用过程中防刮擦及抵抗恶劣的环境变化影响，第二和第四透镜元件采用特殊的耐高温塑料材质的非球面镜片，一方面可以减少镜片数量和重量，并降低成本；另一方面可有效校正光学系统中的畸变和其它像差，用最小的镜片数量达到令人满意的光学特性和较宽的总视场角。

图2至图5为相应于实施例的光学性能曲线图，其中图2为色差曲线图(也可叫球差曲线图)，由常用的F、d、C三色光的波长来表示，单位为mm。图3为像散曲线图，由常用的F、d、C三色光的波长来表示，单位为mm。图4为畸变曲线图，表示不同视场角情况下的畸变大小值，单位为％。图5为MTF曲线图，代表了一个光学系统的综合解像水平。

在本实施例中，该广角镜头的整体焦距值为F，光圈值为FNO，视场角为2ω＝84°，镜头总长TTL＝19.63mm，并由物方侧开始，将各个镜面依次编号，第一镜片元件L1的镜面为r1、r2，第二镜片元件L2的镜面为r3、r4，光阑面为r5、第三镜片元件L3的镜面为r6、r7，第四镜片元件L4的镜面为r8、r9，第五镜片元件L5的镜面为r10、r11，滤色片GF的镜面为r12、r13，且非球面镜面的公式为：

$Z\left(h\right)=\frac{{\mathrm{ch}}^2}{1+\sqrt{1-(1+k)c^2{h}^2}}+A{h}^4+B{h}^6+C{h}^8+D{h}^{10}+E{h}^{12}$

式中：Z为非球面沿光轴方向在高度为h的位置时，距非球面顶点的距离矢高sag

c＝1/r，r表示镜面的曲率半径，k为圆锥系数conic，A，B，C，D，E为高次非球面系数，而系数中的E代表科学记号，中E-05表示10^-5。

F＝3.5mm，FNO＝2.0，2ω＝84°，TTL＝19.63mm

本实施例广角镜头参数见表1：

表1

面序号	曲率半径r	中心厚度d	折射率Nd	阿贝常数Vd
					1	10	1.43	1.6204	60.32
2	2.505	3.11
					*3	-15.581	4	1.51200	56.26
*4	-4.3	0.62
					5	infinity	0.19
6	3.5	3.29	1.4875	70.4
					7	-3.5	0.05
*8	-3.362	0.7	1.5855	29.9
					*9	6.012	0.687
10	infinity	1.9	1.6204	60.32
					11	-4.24	0.1
12	infinity	0.55	1.51680	64.16
					13	infinity
IMA	infinity

上表中打“*”号的镜面为非球面，其相关参数见表2：

下表列出的是非球面系数K、A、B、C、D、E：

表2

面序号	K	A	B	C	D	E
							3	31.8929	0.0032456721	6.8115799e-005	0.00010318427	-1.6044213e-005	2.2966146e-006
4	-0.2428	0.0017570423	-0.00063109603	0.00028570554	-5.953968e-005	5.1026868e-006
							8	-8.2478	-0.011149548	-0.00086026557	-0.00031564235	0.00015119554	-1.6975898e-005
9	-19.3015	0.03632428	-0.0082884727	0.0012307036	-5.6460708e-005	-4.2936518e-006

Claims (7)

1.一种新型百万像素广角镜头，其包括从物方开始依次设有第一透镜元件、第二透镜元件、光阑元件、第三透镜元件、第四透镜元件和第五透镜元件，

所述的第一透镜元件为具有负的光焦度并凸向物方的弯月型镜片；

所述的第二透镜元件为具有正的光焦度的镜片；

所述的第三透镜元件为具有正的光焦度的双凸镜片；

所述的第四透镜元件为具有负的光焦度的双凹镜片；

所述的第五透镜元件为具有正的光焦度的镜片；其特征在于：所述的第二透镜元件为凹面朝向物方、凸面朝向像方的透镜；第二和第四透镜元件为塑料双面非球面镜片；第一、第三和第五透镜元件为玻璃双球面镜片。

2.如权利要求1所述的新型百万像素广角镜头，其特征在于所述的第一透镜元件满足下面的条件公式：

Nd≤1.65，Vd≥50

其中Nd表示第一透镜元件材料的d光折射率，Vd表示第一透镜元件材料的d光阿贝常数。

3.如权利要求1所述的新型百万像素广角镜头，其特征在于所述的第三透镜元件材料满足下面的条件公式：

Nd≤1.65，Vd≥50

其中Nd表示第三透镜元件材料的d光折射率，Vd表示第三透镜元件材料的d光阿贝常数。

4.如权利要求1所述的新型百万像素广角镜头，其特征在于所述的第四透镜元件材料满足下面的条件公式：

1.64≥Nd≥1.51，23≤Vd≤35

其中Nd表示第四透镜元件材料的d光折射率，Vd表示第四透镜元件材料的d光阿贝常数。

5.如权利要求1所述的新型百万像素广角镜头，其特征在于所述的第一透镜元件满足下面的条件公式：

-1.2≥F1/F≥-3.5

其中F1表示第一透镜元件的焦距值，F表示所述广角镜头的整组焦距值。

6.如权利要求1所述的新型百万像素广角镜头，其特征在于所述的第三透镜元件满足下面的条件公式：

2.4≥F3/F≥0.8

其中F3表示第三透镜元件的焦距值，F表示所述广角镜头的整组焦距值。

7.如权利要求1所述的新型百万像素广角镜头，其特征在于所述的广角镜头总视场角要满足下述公式：60°≥2ω≥120°。

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