CN102289053B

CN102289053B - 一种具有非球面胶合镜片的广角镜头

Info

Publication number: CN102289053B
Application number: CN 201110241578
Authority: CN
Inventors: 裘文伟
Original assignee: Ningbo Sunny Opotech Co Ltd
Current assignee: Ningbo Sunny Opotech Co Ltd
Priority date: 2011-08-22
Filing date: 2011-08-22
Publication date: 2013-04-10
Anticipated expiration: 2031-08-22
Also published as: CN102289053A

Abstract

一种具有非球面胶合镜片的广角镜头，从物方至像方依次包括有：具有负光焦度的第一透镜和第二透镜，有正光焦度的第三透镜，有负光焦度的第四透镜和具有正光焦度的第五透镜，所述第四透镜和第五透镜胶合而形成具有正光焦度的胶合透镜，所述胶合透镜的接合面至少为二次方或以上的非球面表面，并且还满足BFL/EFL≥3.0，其中BFL为所述广角镜头的第五透镜元件像方侧最外点至成像面的距离，EFL为所述广角镜头的焦距值。本发明在较低的成本条件下可实现广角、小畸变、大相对孔径和超长的镜头总长TTL和后工作距离BFL特性，能够保证在较宽温度范围内保持较完美的成像清晰度，特别适用环境比较恶劣的室外监控和车载相机系统。

Description

一种具有非球面胶合镜片的广角镜头

技术领域

本发明涉及一种具有非球面胶合镜片的广角镜头，尤其适合应用于对镜头总长TTL和工作距离BFL要求较长且有较宽的使用温度条件的监控相机及车载影像系统。

背景技术

目前广角镜头一般采用5片至8片镜片组成，如中国专利号为200910099703的广角镜头，就采用4片玻璃和2片塑料镜片组成，但是这种广角镜头价格较高，不能满足客户要求低价和高性能的要求。为此，也有日本企业开发的广角镜头采用非球面技术，以降低成本，如中国专利号为200880106079的广角镜头，就采用1片玻璃镜片和4片塑料镜片组成，但其通光性能较弱，镜头的总长TTL和工作距离BFL也较短，不能满足客户的特殊要求。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的技术目的在于克服现有广角镜头的技术缺陷，提供一种成本低、重量轻、大孔径、高解像及长的工作距离和较宽的工作温度范围的广角镜头。

本发明所涉及的广角镜头从物方至像方依次包括有：具有负光焦度的第一透镜和第二透镜，具有正光焦度的第三透镜，具有负光焦度的第四透镜和具有正光焦度的第五透镜，所述第四透镜和第五透镜胶合而形成具有正光焦度的胶合透镜，所述胶合透镜的接合面至少为二次方或以上的非球面表面，并且还满足：

BFL/EFL≥3.0

其中BFL为所述广角镜头的第五透镜元件像方侧最外点至成像面的距离此处所指的BFL为空气中的距离，EFL为所述广角镜头的焦距值。

所述第一透镜为弯月型镜片，第二透镜为非球面镜片，第三透镜为双凸镜片，所述胶合透镜的接合面的凸面朝向物方侧。

进一步的，所述第三透镜和第四透镜之间还包括光阑。除了第一透镜，其余四片透镜中至少有三片为塑料非球面镜片。

通过如上配置，便能够用最小的镜片数量达到令人满意的光学特性和较长的工作距离。

进一步的，所述第一透镜满足：Nd≥1.65，Vd≥45，其中Nd表示透镜材料的d光折射率，Vd表示透镜材料的d光阿贝常数。第一透镜通过采用折射率Nd≥1.65，阿贝常数Vd≥45的高折射率低色散材料，能有效导入130°视场角以上的光线并减小第一个镜片的口径，以避免体积过大。

并且所述的第三透镜和第四透镜满足：Nd≥1.55，Vd≤30。

第三透镜通过采用折射率Nd≥1.55，阿贝常数Vd≤30的高折射率高色散材料，能快速会聚前两个负光焦度透镜过来的光线，且高色散材料能有效补偿光学系统中的色差值。

此外，所述镜头还满足：TTL/EFL≥18，其中TTL为所述镜头第一透镜物方侧最外点至成像面的距离，EFL为所述镜头的焦距值。

进一步的，所述镜头的光阑满足：FNO≤2.2。

并且所述胶合透镜的接合面满足：θ≤44°，其中θ为接合面上的任一点的切线与光轴的夹角。

进一步的，所述镜头还满足：FOV≥130°，其中FOV表示所述的光学镜头总视场角。

本发明涉及的广角镜头中，第一透镜元件采用玻璃镜片，能有效保护光学镜头在使用过程中防刮擦及抵抗恶劣的环境变化影响。第二透镜至第五透镜的四个镜片，通过合理的分配光焦度，能达到较好的温度特性要求（即保证在-40℃至+85℃的温度范围具有较好的成像清晰度），同时，为了进一步改善温度特性效果，也可以将第三透镜元件的材料由塑料树脂改为玻璃材质（因玻璃材料的温度特性好于塑料树脂材料）。

所述胶合透镜能有效改善光学系统的色差，且接合面满足θ≤44°能够有效控制高级像差的产生，从而利于提高整个光学系统的通光能力（光阑FNO≤2.2）和解像能力，并有效降低接合面的加工和胶合工艺要求。

本发明在保持镜头有较长的总长TTL和镜头后焦BFL，以满足相机设计时图像传感器周边电子元器件较大的尺寸要求的同时，还因BFL较长使得透镜元件和滤光片离开图像传感器的距离更远，可有效降低对各透镜元件和滤光片的表面洁净度要求，更容易相机的组装生产。

附图说明

通过下面结合附图对其示例性实施例进行的描述，本发明上述特征和优点将会变得更加清楚和容易理解。

图1是本发明涉及具有非球面胶合镜片的广角镜头的实施例的结构示意图；

图2为本发明实施例的轴向色差曲线图；

图3为本发明实施例的垂轴色差曲线图；

图4为本发明实施例的像散曲线图；

图5为本发明实施例的畸变曲线图；

图6为本发明实施例的MTF曲线图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细的描述。

本发明涉及具有非球面胶合镜片的广角镜头的实施例的结构示意图如图1所示，所述镜头由物侧至像侧依次为第一透镜元件L1、第二透镜元件L2、第三透镜元件L3、光阑r7、第四透镜元件L4和第五透镜元件L5组成的胶合透镜组、滤色片GF、成像面IMA。其特别应用于视角约≥130°的车载相机系统。

第一透镜元件L1，其具有负的光焦度，是两面都是球面的玻璃透镜元件；第二透镜元件L2，具有负的光焦度，是两面都是非球面的塑料透镜元件；第三透镜元件L3，具有正的光焦度，是两面都是凸面的非球面塑料透镜元件；第四透镜元件L4，具有负的光焦度，是两面都是非球面的塑料透镜元件；第五透镜元件L5，具有正的光焦度，是两面都是凸面的非球面塑料透镜元件。且第四透镜元件和第五透元件通过凸面朝向物方侧的非球面接合进行粘接而形成胶合透镜组。

图2至图6为相应于实施案例的光学性能曲线图，其中图2为轴向色差曲线图（也可叫球差曲线图），由常用的F、d、C（F=0.486um，d=0.588um，C=0.656um）三色光的波长来表示，单位为毫米mm。图3为垂轴色差曲线，由常用的F、d、C三色光的波长来表示，单位为微米um。图4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5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6为MTF曲线图，代表了一个光学系统的综合解像水平。由图可知，该光学镜头已将各种像差校正到一个较好的水平。

在本实施案例中，该光学镜头的整体焦距值为EFL，光阑值为FNO，视场角为FOV，镜头总长TTL，并由物方侧开始，将各个镜面依次编号，第一镜片L1的镜面为r1、r2，第二镜片L2的镜面为r3、r4，第三镜片L3的镜面为r5、r6，光阑面为r7，第四镜片L4的镜面为r8、r9，滤色片GF的镜面为r10、r11，且非球面镜面的公式为：

Z (h) = \frac{{ch}^{2}}{1 + \sqrt{1 - (1 + k) c^{2} h^{2}}} + {Ah}^{4} + {Bh}^{6} + {Ch}^{8} + {Dh}^{10} + {Eh}^{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。

EFL=1.27mm，FNO=2.0，FOV=164°，TTL=25mm

面序号	曲率半径r	中心厚度d	折射率Nd	阿贝常数Vd	有效口径D
						1	19	0.99	1.729	54.7	14.36
2	4.149	3.13			7.92
						^*3	-8.237	1.45	1.535	56.1	7.88
^*4	3.137	1.97			6.02

^*5	10.534	4.96	1.585	29.9	6.07
						^*6	-6.548	2.72			5.5
7	infinity	0.79			2.4
						^*8	6.959	1	1.585	29.9	3.2
^*9	1.444	3.45	1.535	56.1	4.16
						^*10	-2.706	0.1			4.74
11	infinity	1	1.5168	64.16	4.7
						IMA	infinity	3.444			4.5

上表中打“^*”号的镜面为非球面，其相关参数如下：

下表列出的是非球面系数K、A、B、C、D、E：

根据上述实施案例数据，计算权利要求书中所涉及到的条件公式的数值如下：

虽然上面针对具有非球面胶合镜片的广角镜头描述了本发明的原理以及具体实施方式，但是在本发明的上述教导下，本领域技术人员可以在上述实施例的基础上进行各种改进和变形，而这些改进或者变形均落在本发明的保护范围内。本领域技术人员应该明白，上面的具体描述只是为了解释本发明的目的，而并非用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求及其等同物限定。

Claims

1.一种具有非球面胶合镜片的广角镜头，其特征在于，从物方至像方依次包括有：具有负光焦度的第一透镜和第二透镜，具有正光焦度的第三透镜，具有负光焦度的第四透镜和具有正光焦度的第五透镜，所述第四透镜和第五透镜胶合而形成具有正光焦度的胶合透镜，所述胶合透镜的接合面至少为二次方或以上的非球面表面；

并且，还满足：

BFL/EFL≥3.0

其中BFL为所述广角镜头的第五透镜像方侧最外点至成像面的距离，此处所指的BFL为空气中的距离，EFL为所述广角镜头的焦距值。

2.根据权利要求1所述的广角镜头，其特征在于：所述第一透镜为弯月型镜片，且凸面朝向物方，第二透镜为非球面镜片，第三透镜为双凸镜片，所述胶合透镜的接合面的凸面朝向物方侧。

3.根据权利要求1所述的广角镜头，其特征在于：所述第三透镜和第四透镜之间设置有光阑。

4.根据权利要求1所述的广角镜头，其特征在于：所述第一透镜满足：

Nd≥1.65，Vd≥45

其中Nd表示透镜材料的d光折射率，Vd表示透镜材料的d光阿贝常数。

5.根据权利要求1所述的广角镜头，其特征在于：所述的第三透镜和第四透镜满足：

Nd≥1.55，Vd≤30

6.根据权利要求1所述的广角镜头，其特征在于：所述镜头还满足：

TTL/EFL≥18

其中TTL为所述镜头第一透镜物方侧最外点至成像面的距离，EFL为所述镜头的焦距值。

7.根据权利要求3所述的广角镜头，其特征在于：所述镜头的光阑满足FNO≤2.2。

8.根据权利要求1所述的广角镜头，其特征在于：所述胶合透镜的接合面满足：

θ≤44°

其中θ为接合面上的任一点的切线与光轴的夹角。

9.根据权利要求1所述的广角镜头，其特征在于：所述镜头还满足：

FOV≥130°

其中FOV表示所述的广角镜头总视场角。

10.根据权利要求1所述的广角镜头，其特征在于：第二透镜至第五透镜的四片透镜中至少有三片为塑料非球面镜片。