CN103852868B - 一种光学镜头组件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及光学器件领域，尤指一种用于车载影像系统的电子产品领域高清1／4英寸规格30万像素摄像头组的光学镜头组件，包括固定光阑，一组透镜，一个玻璃滤光片，该组透镜包括同光轴上自物方向像方依次排列的第一透镜，第二透镜，第三透镜，第四透镜，光学镜头组件的各个镜片的搭配可以有效的缩短镜头的高度，同时通过采用两个非球面镜片使光线经过高次曲面的折射，可以确保光线精确地聚焦于一点，有效的消除光线的各种像差，确保镜头的成像高品质；通过采用塑料镜片与玻璃镜片混合搭配，减轻镜头的重量，有效控制镜头长度，降低制造成本。

Description

一种光学镜头组件

技术领域

本发明涉及光学器件领域，尤指一种用于车载影像系统的电子产品领域高清1/4英寸规格30万像素摄像头组的光学镜头组件。

背景技术

从目前的车载系统市场的发展来看，高清化、网络化的趋势突显。720P、1080P或更高分辨率的监控产品俨然已经成为监控市场的主流。而网络化也正逐步替代传统的模拟，成为了高清化最佳的一个载体。虽然车载监控系统还是模拟监控唱主角，但是从2012年开始，市场上出现了些用于开拓的厂商，逐步试点了全新的高清解决方案来解决车载监控行业整体监控效果不佳的局面。在2012年的深圳安博会上，许多厂商都有推出支持高清网络摄像机接入的车载NVR系统，对于传统的模拟监控系统来说，采用“车载NVR+高清网络摄像机”的监控方式是一种质的飞跃，这也说明了高清化和网络化正在改变着车载视频监控市场的格局。从市场的发展方向可以看到，车载无线监控的发展趋势正朝着高清化的方向发展。但是现有应用于汽车可视系统的电子产品领域的30万像摄像头模组中的技术如中国专利201220301153却存在着成像效果差，成像视场角小，表面无耐刮伤，耐腐蚀的缺陷，无法应用于汽车后视系统上；中国专利201220686619镜头较重，镜头长度较长，使用及操作不简便，并且视场角度有限，难以满足更高的要求。为适应国内低端市场需求，需要开发设计以降低其生产成本为目的，新的光学总长短的镜头来抢占市场。

发明内容

本发明旨在克服上述专利201220301153、201220686619的缺陷，提供一种成像效果好，大光圈，总长小且低成本的光学镜头组件。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种光学镜头组件，包括固定光阑，一组透镜，一个玻璃滤光片，该组透镜包括同光轴上自物方向像方依次排列的第一透镜，第二透镜，第三透镜，第四透镜，该第二透镜、第四透镜表面均为非球面，其非球面公式为：

$Z=\frac{\left(CURV\right)Y^2}{1+{(1-(1+K\left){\left(CURV\right)}^2{Y}^2\right)}^{1/2}}+\left(A\right)Y^2+\left(B\right)Y^4+\left(C\right)Y^6+\left(D\right)Y^8+\left(E\right)Y^{10}\left(F\right)Y^{12}+\left(G\right)Y^{14}+\left(H\right)Y^{16}$

其中，Z表示透镜表面各点的Z坐标值，Y表示透镜表面上各点的Y轴坐标值，CURV为透镜表面的曲率半径的倒数，K为圆锥系数，A、B、C、D、E、F、G、H为高阶非球面系数，第二，第四透镜的前、后表面的面型参数分别如表1，表2，表3，表4所示：

该固定光阑设置于第三透镜与第四透镜之间，该玻璃滤光片位于第四透镜之后，即该光学镜头组件的成像面之前，其中第一透镜的中心厚度为0.9～0.95mm，第二透镜的中心厚度为0.88～0.91mm，第三透镜的中心厚度为2.63～2.66mm，第四透镜的中心厚度为2.3～2.33mm。

其中，所述的第一透镜的材料为光学玻璃HOYA LAC14，该第二透镜的材料为光学塑胶ARTON D4531F(环状烯烃系聚合物)，该第三透镜的材料为光学玻璃HOYA FDS90，该第四透镜的材料为光学塑胶ARTON D4531F(环状烯烃系聚合物)，该玻璃滤光片的材料为光学玻璃肖特D263T。

其中，所述的第一透镜折射率为1.696802，色散系数为55.4597；第二透镜折射率为1.514872，色散系数为56.8393；第三透镜折射率为1.846663，色散系数为23.784813；第四透镜折射率为1.514872，色散系数为56.8393。

其中，所述的第一透镜前表面凸面且凸向物方，且凸球面半径为19～20mm；后表面上下端为平面中间部分为凹面且中心凹向物方，且凹球面半径为4～4.2mm；第二透镜前表面为凸面且凸向物方，后表面上下端为平面中间部分为凹面且中心凹向物方；第三透镜前表面为凸面且凸向物方，且凸球面半径为3～3.2mm；后表面上下端为平面中间部分为凸面且中心微凸向像方，且凸球面半径为18～20mm；第四透镜前表面上下端为平面中间部分为凸面且中心微凸向物方，后表面为凸面且凸向像方。

其中，所述的第二透镜与第四透镜为非球面塑胶透镜。

其中，所述的光学镜头组件光学总长小于13mm，视场角为162度，光圈数F/NO为2.4，保证大光圈。

采用上述技术方案后的有益效果体现在：本发明的透镜组采用两个塑胶透镜与两个玻璃透镜混合搭配，相对其他透镜组的光学镜头来说具有镜头长度小的优势且成本低，同时通过采用非球面镜片使光线经过高次曲面的折射，可以确保光线精确地聚焦于一点，有效的消除光线的各种像差，确保成像的高品质。通过光学镜头的各个镜片的搭配可以有效的缩短镜头的高度小于13mm，视场角为162度，光圈数F/NO控制在2.4，保证大光圈；通过光阑中置，可以降低镜头系统中各种像差的产生，保证镜头成像品质；采用塑料镜片与玻璃镜片混合搭配，有效控制镜头长度，保证大光圈，减轻镜头的重量，同时降低制造成本，提高生产效率。

通过以下的描述并结合附图，本发明将变得更加清晰，这些附图用于解释本发明的实施例。

附图说明

图1本发明光学镜头组的结构示意图；

图2本发明光学镜头组件的MTF(调制光学传递函数)图

图3本发明光学镜头组件的场曲示意图

图4本发明光学镜头组件的畸变示意图

附图标注说明：1-第一透镜；2-第二透镜；3-第三透镜；4-固定光阑；5-第四透镜；6-滤光片；7-像方。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的具体实施方式：如图1所示，一种光学镜头组件，包括固定光阑(4)，一组透镜，一个玻璃滤光片(6)，该组透镜包括同光轴上自物方向像方(7)依次排列的第一透镜(2)，第二透镜(3)，第三透镜(4)，第四透镜(5)，该第二透镜(3)、第四透镜(5)表面均为非球面，其非球面公式为：

$Z=\frac{\left(CURV\right)Y^2}{1+{(1-(1+K\left){\left(CURV\right)}^2{Y}^2\right)}^{1/2}}+\left(A\right)Y^2+\left(B\right)Y^4+\left(C\right)Y^6+\left(D\right)Y^8+\left(E\right)Y^{10}\left(F\right)Y^{12}+\left(G\right)Y^{14}+\left(H\right)Y^{16}$

其中，Z表示透镜表面各点的Z坐标值，Y表示透镜表面上各点的Y轴坐标值，CURV为透镜表面的曲率半径的倒数，K为圆锥系数，A、B、C、D、E、F、G、H为高阶非球面系数，第二透镜(3)，第四透镜(5)的前、后表面的面型参数分别如表1，表2，表3，表4所示：

该固定光阑(4)设置于第三透镜(3)与第四透镜(5)之间，该玻璃滤光片(6)位于第四透镜(5)之后，即该光学镜头组件的成像面之前，其中第一透镜(1)的中心厚度为0.9～0.95mm，优选0.93mm；第二透镜(2)的中心厚度为0.88～0.91mm，优选0.89mm；第三透镜(3)的中心厚度为2.63～2.66mm，优选2.64mm；第四透镜(5)的中心厚度为2.3～2.33mm，优选2.32mm。

其中，所述的第一透镜(1)的材料为光学玻璃HOYA LAC14，该第二透镜(2)的材料为光学塑胶ARTON D4531F(环状烯烃系聚合物)，该第三透镜(3)的材料为光学玻璃HOYAFDS90，该第四透镜(5)的材料为光学塑胶ARTON D4531F(环状烯烃系聚合物)，该玻璃滤光片(6)的材料为光学玻璃肖特D263T。

所述的第一透镜(1)折射率为1.696802，色散系数为55.4597；第二透镜(2)折射率为1.514872，色散系数为56.8393；第三透镜(3)折射率为1.846663，色散系数为23.784813；第四透镜(5)折射率为1.514872，色散系数为56.8393。

所述的第二透镜(2)与第四透镜(5)为非球面塑胶透镜。

所述的光学镜头组件光学总长小于13mm，其中，所述的第一透镜(1)前表面凸面且凸向物方，且凸球面半径为19～20mm；后表面上下端为平面中间部分为凹面且中心凹向物方，且凹球面半径为4～4.2mm；第二透镜(2)前表面为凸面且凸向物方，后表面上下端为平面中间部分为凹面且中心凹向物方；第三透镜(3)前表面为凸面且凸向物方，且凸球面半径为3～3.2mm；后表面上下端为平面中间部分为凸面且中心微凸向像方，且凸球面半径为18～20mm；第四透镜(5)前表面上下端为平面中间部分为凸面且中心微凸向物方，后表面为凸面且凸向像方。

本发明光学镜头组件的有效焦距为1.1mm，后焦距为2.0mm，光学总长为12.9mm，光圈数F/NO控制在2.4，保证大光圈，视场角为162度，并对各种像差进行良好矫正，得到理想的光学性能。为高清高亮度广角低成本的车载影像系统类电子产品的开发提供了解决方案。

图2是本发明的光学镜头组件的调制传递函数(Modulation Transfer Function，简称MTF)曲线图，图中横坐标表示空间频率，单位：线对每毫米(lp/mm)；纵坐标表示调制传递函数(MTF)的值，所述MTF的值用来评价镜头组件的成像清晰状况，取值范围为0～1，MTF曲线代表镜头的成像清晰能力，对图像的还原能力。从图2可以看出，各视场子午方向(T)和弧矢方向(S)的MTF曲线较密集，其表示：该镜头组件在整个成像面上具有良好的一致性，能够在整个成像面上清晰的成像，能够满足互补金属氧化物半导体(CMOS)以及电荷藕合器件(CCD)影像传感器接收的要求。

图3和图4分别为本发明光学镜头组件的场曲和畸变图，从图3与图4可以看出，该镜头组件的场曲小于0.2mm，畸变小于75％，能够满足市场上互补金属氧化物半导体(CMOS)以及电荷藕合器件(CCD)影像传感器接收的要求。

通过以上具体实施方式可知，通过采用非球面镜片使光线经过高次曲面的折射，可以确保光线精确地聚焦于一点，有效的消除光线的各种像差，确保镜头的成像品质；通过光学镜头的各个镜片的搭配可以有效的缩短镜头的高度小于12.9mm，视场角为162度，光圈数控制在2.4，保证大光圈；通过光阑中置，降低镜头系统中各种像差的产生，保证镜头成像品质；采用塑料镜片与玻璃镜片混合搭配，减轻镜头的重量，有效控制镜头长度，同时降低制造成本，提高生产效率。

以上所述，仅是本发明的较佳实施案例，并非对本发明的技术范围作任何限制，本行业的技术人员，在本技术方案的启迪下，可以做出一些变形与修改，凡是依据本发明的技术实质对以上的实施例所作的任何修改、等同变化与修饰，仍均属于本发明技术方案的范围内。

Claims (4)

1.一种光学镜头组件，其特征在于：包括固定光阑，一组透镜，一个玻璃滤光片，该组透镜包括同光轴上自物方向像方依次排列的第一透镜，第二透镜，第三透镜，第四透镜，该第二透镜、第四透镜表面均为非球面，其非球面公式为：

其中，Z表示透镜表面各点的Z坐标值，Y表示透镜表面上各点的Y轴坐标值，CURV为透镜表面的曲率半径的倒数，K为圆锥系数，A、B、C、D、E、F、G、H为高阶非球面系数，第二，第四透镜的前、后表面的面型参数分别如表1，表2，表3，表4所示：

该固定光阑设置于第三透镜与第四透镜之间，该玻璃滤光片位于第四透镜之后，即该光学镜头组件的成像面之前，其中第一透镜的中心厚度为0.89～0.92mm，第二透镜的中心厚度为2.28～2.31mm，第三透镜的中心厚度为1.53～1.56mm，第四透镜的中心厚度为0.48～0.52mm，该玻璃滤光片的材料为光学玻璃肖特D263T，第一透镜折射率为1.696802，色散系数为55.4597；第二透镜折射率为1.514872，色散系数为56.8393；第三透镜折射率为1.846663，色散系数为23.784813；第四透镜折射率为1.514872，色散系数为56.8393。

2.按照权利要求1所述的光学镜头组件，其特征在于：所述的第一透镜前表面凸面且凸向物方，且凸球面半径为19～20mm；后表面上下端为平面中间部分为凹面且中心凹向物方，且凹球面半径为4～4.2mm；第二透镜前表面为凸面且凸向物方，后表面上下端为平面中间部分为凹面且中心凹向物方；第三透镜前表面为凸面且凸向物方，且凸球面半径为3～3.2mm；后表面上下端为平面中间部分为凸面且中心微凸向像方，且凸球面半径为18～20mm；第四透镜前表面上下端为平面中间部分为凸面且中心微凸向物方，后表面为凸面且凸向像方。

3.根据权利要求1所述的光学镜头组件，其特征在于：所述的第二透镜与第四透镜为非球面塑胶透镜。

4.根据权利要求1所述的光学镜头组件，其特征在于：所述的光学镜头组件光学总长小于13mm，视场角为162度，光圈数F/NO控制在2.4，保证大光圈。