CN101930111A - 广角镜头 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种广角镜头，从物方起包括具有负焦距的第一镜片组、光阑、具有正焦距的第二镜片组，第一镜片组包括具有负焦距的第一透镜、具有负焦距的第二透镜和具有正焦距的第三透镜，其中，第二镜片组由第四透镜、第五透镜和第六透镜组成，第四透镜具有正焦距，第五透镜和第六透镜胶合后具有正焦距，其第一镜片组与第二镜片组之间满足以下条件：-3＜fL1/fL2＜-0.5，其中fL1表示第一镜片组的组合焦距，fL2表示第二镜片组的组合焦距。本系统采用六片全玻璃透镜结构，结构紧凑、有良好的加工工艺性、生产成本低；在保证视角大的情况下有较好的成像质量，同时整个光学系统加大了公差宽容度，提高了成像质量。
Description
(一)技术领域：
本发明涉及一种广角镜头系统，特别适用于监控器及车用后视广角镜头。
(二)背景技术：
近年来，随着汽车产业的发展，车用镜头的需求越来越大，由于这类车用镜头安装在有限的空间内，同时还需反应出大视野，因而必须使用广角车载镜头。以往的广角镜头在设计时为了达到成像质量和视角要求，一般通过增加玻璃透镜数量的方法，如视角要求100度以上的，需要全玻璃透镜8到10片左右，甚至更多；或者加入非球面塑料透镜，这样则需要透镜4到6片左右，但因非球面塑料透镜价格高、材料化学稳定性差，这样无形中增加了生产成本，提高了镜头价格。因此如何提高车用镜头的性能要求，具体体现在如何实现小型化、广角化及低成本化，是设计人员一直不断努力的目标。
如申请号200710085652.X的专利文件中公开了一种用五片玻璃透镜组成的广角镜头。该镜头如图1所示，包括第一透镜组L10及第二透镜组L20，第一透镜组L10由自一物侧至像侧依序排列的第一球面透镜Q1、第二球面透镜Q2与第三球面透镜Q 3组成；第二透镜组L20由自该物侧至该像侧依序排列的第四球面透镜Q4与第五球面透镜Q5组成，各球面透镜的屈光度依序为负、负、正、正、正，该广角镜头满足条件：1＜D/F1＜3，且4＜D/F2＜6，其中D为该第一球面透镜Q2的面向该物侧的表面至该像侧的距离，F1为该第一透镜组L10的有效焦距，F2为该第二透镜组L20的有效焦距。该广角镜头的视场最大达133度，光阑指数FNO为2.8。但这种结构的镜头成像质量不够好。从理论上来说FNO数值(相对孔径的倒数)越大，系统的亮度越低，即进入系统的通光量越少，使像看起来比较暗，影响像质。由此可知，必需在考虑如何增大镜头的视场角的同时还要提高成像的质量。
(三)发明内容：
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种结构紧凑、视场角大、成像效果好、生产成本低的广角镜头。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种广角镜头，从物方起包括具有负焦距的第一镜片组、光阑、具有正焦距的第二镜片组，第一镜片组包括具有负焦距的第一透镜、具有负焦距的第二透镜和具有正焦距的第三透镜，其中，第二镜片组由第四透镜、第五透镜和第六透镜组成，第四透镜具有正焦距，第五透镜和第六透镜胶合后具有正焦距，其第一镜片组与第二镜片组之间满足以下条件：
-3＜fL1/fL2＜-0.5 (1)，
其中fL1表示第一镜片组的组合焦距，fL2表示第二镜片组的组合焦距。
本发明相对现有技术有以下优点：条件(1)限制了第一镜片组与第二镜片组必须是具有相互补偿的正、负光焦度组合，当fL1/fL2大于上限-0.5时，系统的光焦度无法正常保证，从而影响成像视角；当fL1/fL2小于下限-3时，将会增加系统总长，加大镜头小型化的难度；本系统采用六片全玻璃透镜结构，结构紧凑、有良好的加工工艺性、生产成本低；第五透镜和第六透镜胶合后不但能增大视场角，还能有效校正系统的各种像差问题，在保证视角大的情况下有较好的成像质量。光阑位于系统中间可以起降低主光线角度的作用，同时整个光学系统加大了公差宽容度，提高了成像质量。
第一镜片组组合焦距fL1与该广角镜头的有效焦距f0之间满足以下条件：-5＜fL1/f0＜-1(2)。条件(2)限制了第一镜片组具有负光焦度，对光线有发散作用，主要用于接收较大角度范围入射的光线，并修正光学系统的部分像差。当fL1/f0大于上限-1时，第一透镜需要具有相对较小的曲率半径，增大了镜片的面张角，不利于生产加工，同时会使成像周边的影像畸变增大，致使像变形；当fL1/f0小于-5时，降低了系统的视场角，必须通过增大镜片的有效径来保证视场角，从而加大了镜头的外形尺寸。
第二镜片组组合焦距fL2与该广角镜头的有效焦距f0之间满足以下条件：1＜fL2/f0＜5(3)。条件(3)限制了第二镜片组具有正光焦度，主要用于将经过第一镜片组的光线会聚于像面上，同时具有平衡该广角镜头系统的畸变像差。当fL2/f0大于上限5时，容易引起系统的高级像差，从而影响成像质量；当fL2/f0小于下限1时，系统畸变很难校正，成像时周边影像的亮度下降。
所述的镜头满足以下条件：0.2＜d/f0＜1.8(4)，其中d为镜头厚度，即镜头靠近物面的表面顶点到靠近成像面的表面顶点的距离。条件(4)限制了透镜厚度，当d/f0低于下界0.2时，为保证镜头的光焦度，必须增大透镜表面的弯曲程度，其单色像差校正困难；当d/f0超过上界1.8时，加大了镜头的总长，增加成本。
所述的第一透镜朝向物面为凸面，朝向像面为凹面；第二透镜朝向物面为凸面，朝向像面为凹面；第三透镜是双凸透镜；第四透镜是双凸透镜；第五透镜是双凸透镜；第六透镜朝向物面为凹面，朝向像面为凸面。
所述的第一透镜的折射率Nd值大于1.8，第一透镜材料具有良好的化学稳定性和环境适应性，适用车用镜头野外环境。所述的第六透镜的色散系数Vd值小于24。第一透镜的第二曲面的半张角小于等于60°，便于生产。
第三透镜两个曲面的曲率半径相同。光阑位于第三透镜和第四透镜之间、靠近第四透镜一侧。
(四)附图说明：
下面结合附图对本发明作详细的说明：
图1是现有技术的结构示意图；
图2是本发明的结构示意图；
图3是本发明的场曲和畸变曲线图；
图4是本发明的相对照度图；
图5是本发明的MTF图。
(五)具体实施方式：
如图2所示，本发明从物方起包括具有负焦距的第一镜片组L1、光阑ST、具有正焦距的第二镜片组L2、滤光片IR、保护玻璃C以及像面，第一镜片组L1包括具有负焦距的第一透镜G1、具有负焦距的第二透镜G2和具有正焦距的第三透镜G3，其中，第二镜片组L2由第四透镜G4、第五透镜G5和第六透镜G6组成，第四透镜G4具有正焦距，第五透镜G5和第六透镜G6胶合后具有正焦距，其第一镜片组L1与第二镜片组L2之间满足以下条件：
-3＜fL1/fL2＜-0.5 (1)
其中fL1表示第一镜片组L1的组合焦距，fL2表示第二镜片组L2的组合焦距。
第一镜片组L1的组合焦距fL1与该广角镜头的有效焦距f0之间满足以下条件：-5＜fL1/f0＜-1 (2)。
第二镜片组L2的组合焦距fL2与该广角镜头的有效焦距f0之间满足以下条件：1＜fL2/f0＜5 (3)。
所述的镜头满足还以下条件：0.2＜d/f0＜1.8(4)，其中d为镜头厚度，即镜头靠近物面的表面顶点到靠近成像面的表面顶点的距离。
本发明采用六片式全玻璃透镜结构，具体地，所述的第一透镜G1朝向物面S1为凸面，朝向像面S2为凹面；第二透镜G2朝向物面S3为凸面，朝向像面S4为凹面；第三透镜G3是双凸透镜；第四透镜G4是双凸透镜；第五透镜G5是双凸透镜；第六透镜G6朝向物面S11为凹面，朝向像面S12为凸面。第三透镜G3两个曲面S5、S6的曲率半径相同。光阑ST位于第三透镜G3和第四透镜G4之间、靠近第四透镜G4一侧。
所述的第一透镜G1的折射率Nd值大于1.8，第一透镜Q1材料具有良好的化学稳定性和环境适应性，适用车用镜头野外环境。所述的第六透镜Q6的色散系数Vd值小于24。第一透镜G1的第二曲面S2的半张角小于等于60°，便于生产。
以下为本发明的优选参数值。
表一
表一为本优选例的基本参数，其中表面S7是系统光阑所在位置。
表二
| 有效焦距(EFFL)(mm) | 1.75 |
| 视场角(FOV)(deg.) | 180 |
| FNO | 2.4 |
| 总长d(mm) | 16 |
表二为本优选例的主要系统参数。
图3为本发明的场曲和畸变图。当一个系统存在场曲时，不可能得到一个整个像面都清晰的平面像，或视场中间清晰或视场边缘清晰或视场中心清晰，即中心和周边不同步。因此，大视场系统需要校正像面弯曲使整个像面上得到清晰的平面像。畸变是使物、像失去相似性、真实性的一种光学像差，对于大视场镜头来说控制畸变很重要。本发明广角镜头系统在对角方向视角180°时，TV畸变＜19％，水平方向视角135°时，TV畸变＜15％；而现有镜头视角180°时，TV畸变＜30％，视角135°时，TV畸变＜20％。
图4为本发明的相对照度图，本发明的像面亮度整体均匀性好，在对角方向系统相对照度达95％以上，而现有的镜头系统相对照度在80％以下，这会使像面中心和周边亮度对比明显化，即中心亮，周边暗。
图5为本发明的成像MTF图，本发明具有较好的像质，解像力为50LP/mm＞50％(0.85视场以内)
Claims (10)
1.一种广角镜头，从物方起包括具有负焦距的第一镜片组、光阑、具有正焦距的第二镜片组；第一镜片组包括具有负焦距的第一透镜、具有负焦距的第二透镜和具有正焦距的第三透镜，其特征在于：第二镜片组由第四透镜、第五透镜和第六透镜组成，第四透镜具有正焦距，第五透镜和第六透镜胶合后具有正焦距；第一镜片组与第二镜片组之间满足以下条件：
-3＜fL1/fL2＜-0.5 (1)，
其中fL1表示第一镜片组的组合焦距，fL2表示第二镜片组的组合焦距。
2.根据权利要求1所述的广角镜头，其特征在于：第一镜片组组合焦距fL1与该广角镜头的有效焦距f0之间满足以下条件：
-5＜fL1/f0＜-1 (2)。
3.根据权利要求2所述的广角镜头，其特征在于：第二镜片组组合焦距fL2与该广角镜头的有效焦距f0之间满足以下条件：
1＜fL2/f0＜5 (3)。
4.根据权利要求3所述的广角镜头，其特征在于：所述的镜头满足以下条件：
0.2＜d/f0＜1.8 (4)，
其中d为镜头厚度，即镜头靠近物面的表面顶点到靠近成像面的表面顶点的距离。
5.根据权利要求4所述的广角镜头，其特征在于：所述的第一透镜朝向物面为凸面，朝向像面为凹面；第二透镜朝向物面为凸面，朝向像面为凹面；第三透镜是双凸透镜；第四透镜是双凸透镜；第五透镜是双凸透镜；第六透镜朝向物面为凹面，朝向像面为凸面。
6.根据权利要求4所述的广角镜头，其特征在于：所述的第一透镜的折射率Nd值大于1.8。
7.根据权利要求4所述的广角镜头，其特征在于：所述的第六透镜的色散系数Vd值小于24。
8.根据权利要求5所述的广角镜头，其特征在于：第一透镜的第二曲面的半张角小于等于60°。
9.根据权利要求5所述的广角镜头，其特征在于：第三透镜两个曲面的曲率半径相同。
10.根据权利要求5所述的广角镜头，其特征在于：光阑位于第三透镜与第四透镜之间、靠近第四透镜一侧。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20101229 |