CN105974562B - 鱼眼监控光学系统及其应用的镜头 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例公开了一种鱼眼监控光学系统，沿光轴从物面到像面依次至少包括：第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、以及第五透镜；所述第一透镜的物面侧为凸面，像面侧为凹面，其光焦度为负；所述第二透镜的物面侧为凸面，像面侧为凹面，其光焦度为负；所述第三透镜的物面侧为凸面，像面侧为凹面，其光焦度为正；所述第四透镜的物面侧为凸面，像面侧为凸面，其光焦度为正；所述第五透镜的物面侧为凸面，像面侧为凹面，其光焦度为正。另一方面，本发明实施例还公开了一种镜头。本发明实施例，可应用于汽车车载监控，其主要由5枚透镜构成，透镜枚数少，结构简单；采用不同透镜相互组合，具有高性能、大光圈、大视场角、短总长、温度性能优良等良好性能。

Description

鱼眼监控光学系统及其应用的镜头
技术领域：
本发明涉及一种光学系统及其应用的镜头，尤其是一种鱼眼监控光学系统及其应用的镜头。
背景技术：
现有光学系统或镜头，尤其是鱼眼监控光学系统或镜头，存在镜片枚数多、结构复杂的缺陷。
发明内容：
为克服现有光学系统或镜头镜片枚数多、结构复杂的问题，本发明实施例一方面提供了一种鱼眼监控光学系统。
鱼眼监控光学系统，沿光轴从物面到像面依次至少包括：第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、以及第五透镜；
所述第一透镜的物面侧为凸面，像面侧为凹面，其光焦度为负；
所述第二透镜的物面侧为凸面，像面侧为凹面，其光焦度为负；
所述第三透镜的物面侧为凸面，像面侧为凹面，其光焦度为正；
所述第四透镜的物面侧为凸面，像面侧为凸面，其光焦度为正；
所述第五透镜的物面侧为凸面，像面侧为凹面，其光焦度为正。
另一方面，本发明实施例还提供了一种镜头。
一种镜头，镜头内安装有上述所述的鱼眼监控光学系统。
本发明实施例，可应用于汽车车载监控，其主要由5枚透镜构成，透镜枚数少，结构简单；采用不同透镜相互组合，具有高性能、大光圈、大视场角、短总长、温度性能优良等良好性能。
附图说明：
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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。
图1为本发明的光学系统或镜头的结构示意图；
图2为本发明的光学系统或镜头的离焦曲线；
图3为本发明的光学系统或镜头的2ftan(θ/2)畸变曲线图；
图4为本发明的光学系统或镜头的MTF曲线图；
图5为本发明的光学系统或镜头的-40℃离焦曲线；
图6为本发明的光学系统或镜头的105℃离焦曲线。
具体实施方式：
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，鱼眼监控光学系统，沿光轴从物面到像面8依次至少包括：第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3、第四透镜4、以及第五透镜5。
所述第一透镜1的物面侧为凸面，像面侧为凹面，其光焦度为负；
所述第二透镜2的物面侧为凸面，像面侧为凹面，其光焦度为负；
所述第三透镜3的物面侧为凸面，像面侧为凹面，其光焦度为正；
所述第四透镜4的物面侧为凸面，像面侧为凸面，其光焦度为正；
所述第五透镜5的物面侧为凸面，像面侧为凹面，其光焦度为正。
本发明实施例，可应用于汽车车载监控，其主要由5枚透镜构成，透镜枚数少，结构简单；采用不同透镜相互组合，具有高性能、大光圈、大视场角、短总长、温度性能优良等良好性能。
进一步地，所述第一透镜1采用镧火石玻璃或重镧火石玻璃材料制成，其焦距f1、材料折射率Nd1、材料阿贝常数Vd1满足：-9.8mm<f1<-6.53mm，1.75<Nd1<1.83，40<Vd1<52。结构简单紧凑，可保证良好的光学性能。
再进一步地，所述第二透镜2采用塑胶材料制成，其焦距f2、材料折射率Nd2、材料阿贝常数Vd2满足：-2.15mm<f2<-1.42mm，1.51<Nd2<1.54，52<Vd2<60。结构简单紧凑，可保证良好的光学性能。
更进一步地，所述第三透镜3采用塑胶材料制成，其焦距f3、材料折射率Nd3、材料阿贝常数Vd3满足：2.04mm<f3<5.76mm，1.60<Nd3<1.65，21<Vd3<28。结构简单紧凑，可保证良好的光学性能。
又进一步地，所述第四透镜4采用重冕玻璃材料制成，其焦距f4、材料折射率Nd4、材料阿贝常数Vd4满足：1.66mm<f4<4.67mm，1.50<Nd4<1.63，55<Vd4<65。结构简单紧凑，可保证良好的光学性能。
再进一步地，所述第五透镜5采用塑胶材料制成，其焦距f5、材料折射率Nd5、材料阿贝常数Vd5满足：9.8mm<f5<13.6mm，1.51<Nd2<1.54，52<Vd2<60。结构简单紧凑，可保证良好的光学性能。
本发明之光学系统或镜头采用玻塑混合构成，在降低成本的同时，也改善了光学系统或镜头的性能。
又进一步地，光学系统的光阑位于第四透镜4的物面侧。结构简单，用来调节光束的强度。
更进一步地，所述第五透镜5与像面8之间依次设有滤光片6和保护玻璃7，结构简单，可以滤掉杂光并保护透镜，实现最佳的成像效果。
再进一步地，光学系统的光学总长TTL满足：10mm<TTL<15mm。结构简单，光学总长短，有利于产品体积小型化。
具体地，该光学系统的各透镜满足如下条件：
(1)-0.15<f/f1<-0.10；
(2)-0.46<f/f2<-0.31；
(3)0.17<f/f3<0.48；
(4)0.21<f/f4<0.59；
(5)0.072<f/f5<0.10；
其中，f为整个光学系统的焦距，f1为第一透镜的焦距，f2为第二透镜的焦距，f3为第三透镜的焦距，f4为第四透镜的焦距，f5为第五透镜的焦距。通过不同透镜的相互组合及其合理分配光焦度，使光学系统具有大光圈、大视场角、短总长、温度性能优良等良好性能。
具体地，在本实施例中，本光学系统的焦距f为0.96mm，光阑指数FNo.为2.0，视场角2ω＝230°，最大视场角可达到255°，光学总长TTL＝12mm。本光学系统的各项基本参数如下表所示：
上表中，沿光轴从物面到像面8，OBJ为物面；S1、S2对应为第一透镜1的两个表面；S3、S4对应为第二透镜2的两个表面；S5、S6对应为第三透镜3的两个表面；STO是光阑所在位置；S8、S9对应为第四透镜4的两个表面；S10、S11对应为第五透镜5的两个表面；S12、S13对应为滤光片6的两个表面；S14、S15对应为保护玻璃7的两个表面；IMA为像面8。
更具体地，所述第二透镜2的S3表面为偶次非球面形状，其满足以下方程式：
而第二透镜2的S4表面为奇次非球面形状，其满足如下方程式：
其中，参数c＝1/R，即为半径所对应的曲率，y为径向坐标，其单位和透镜长度单位相同，k为圆锥二次曲线系数，a1至a8分别为各径向坐标所对应的系数。所述第二透镜2的S3表面和S4表面的非球面相关数值如下表所示：
S3 S4
k 0 -1.076547
a1 0 0
a2 -0.0025945524 0
a3 -0.0003633042 -0.040272235
a4 4.0145099e-005 0.046037794
a5 -1.1160014e-006 0.019746874
a6 0 0
a7 0 0
a8 0 0
再具体地，所述第三透镜3的表面为偶次非球面形状，其满足以下方程式：
其中，参数c＝1/R，即为半径所对应的曲率，y为径向坐标，其单位和透镜长度单位相同，k为圆锥二次曲线系数，a1至a8分别为各径向坐标所对应的系数。所述第三透镜3的S5表面和S6表面的非球面相关数值如下表所示：
又具体地，所述第五透镜5的表面为偶次非球面形状，其满足以下方程式：
其中，参数c＝1/R，即为半径所对应的曲率，y为径向坐标，其单位和透镜长度单位相同，k为圆锥二次曲线系数，a1至a8分别为各径向坐标所对应的系数。所述第三透镜3的S5表面和S6表面的非球面相关数值如下表所示：
从图2至图6中可以看出，本实施例中的光学系统具有大光圈、大视场角、短总长、温度性能优良等良好光学性能。
一种镜头，镜头内安装有上述所述的鱼眼监控光学系统。
如上所述是结合具体内容提供的一种或多种实施方式，并不认定本发明的具体实施只局限于这些说明。凡与本发明的方法、结构等近似、雷同，或是对于本发明构思前提下做出若干技术推演或替换，都应当视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.鱼眼监控光学系统，沿光轴从物面到像面依次至少包括：第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、以及第五透镜；其特征在于，
所述第一透镜的物面侧为凸面，像面侧为凹面，其光焦度为负；
所述第二透镜的物面侧为凸面，像面侧为凹面，其光焦度为负；
所述第三透镜的物面侧为凸面，像面侧为凹面，其光焦度为正；
所述第四透镜的物面侧为凸面，像面侧为凸面，其光焦度为正；
所述第五透镜的物面侧为凸面，像面侧为凹面，其光焦度为正；
光学系统的光学总长TTL满足：10mm<TTL<15mm。
2.根据权利要求1所述的鱼眼监控光学系统，其特征在于，所述第一透镜的焦距f1、材料折射率Nd1、材料阿贝常数Vd1满足：-9.8mm<f1<-6.53mm，1.75<Nd1<1.83，40<Vd1<52。
3.根据权利要求1所述的鱼眼监控光学系统，其特征在于，所述第二透镜的焦距f2、材料折射率Nd2、材料阿贝常数Vd2满足：-2.15mm<f2<-1.42mm，1.51<Nd2<1.54，52<Vd2<60。
4.根据权利要求1所述的鱼眼监控光学系统，其特征在于，所述第三透镜的焦距f3、材料折射率Nd3、材料阿贝常数Vd3满足：2.04mm<f3<5.76mm，1.60<Nd3<1.65，21<Vd3<28。
5.根据权利要求1所述的鱼眼监控光学系统，其特征在于，所述第四透镜的焦距f4、材料折射率Nd4、材料阿贝常数Vd4满足：1.66mm<f4<4.67mm，1.50<Nd4<1.63，55<Vd4<65。
6.根据权利要求1所述的鱼眼监控光学系统，其特征在于，所述第五透镜的焦距f5、材料折射率Nd5、材料阿贝常数Vd5满足：9.8mm<f5<13.6mm，1.51<Nd5<1.54，52<Vd5<60。
7.根据权利要求1所述的鱼眼监控光学系统，其特征在于，光学系统的光阑位于第四透镜的物面侧。
8.根据权利要求1所述的鱼眼监控光学系统，其特征在于，该光学系统的各透镜满足如下条件：
(1)-0.15<f/f1<-0.10；
(2)-0.46<f/f2<-0.31；
(3)0.17<f/f3<0.48；
(4)0.21<f/f4<0.59；
(5)0.072<f/f5<0.10；
其中，f为整个光学系统的焦距，f1为第一透镜的焦距，f2为第二透镜的焦距，f3为第三透镜的焦距，f4为第四透镜的焦距，f5为第五透镜的焦距。
9.一种镜头，其特征在于，镜头内安装有权利要求1-8任一项所述的鱼眼监控光学系统。
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