CN106324796B

CN106324796B - 一种光学镜头

Info

Publication number: CN106324796B
Application number: CN201510340158.8A
Authority: CN
Inventors: 王丰; 刘凯; 丁洪兴; 张兴明
Original assignee: Zhejiang Dahua Technology Co Ltd
Current assignee: Zhejiang Dahua Technology Co Ltd
Priority date: 2015-06-17
Filing date: 2015-06-17
Publication date: 2018-12-07
Anticipated expiration: 2035-06-17
Also published as: CN106324796A

Abstract

本发明公开了一种光学镜头，用以简便镜头结构以及提高解像力。该光学镜头沿物侧到像侧方向依次设有光焦度为负的第一透镜组和光焦度为正的第二透镜组，第一透镜组包括：光焦度为负的透镜1、光焦度为负的透镜2、光焦度为正的透镜3，第二透镜组包括：光焦度为负的透镜4、光焦度为正的透镜5、光焦度为正的透镜6、光焦度为正的透镜7、光焦度为正的透镜8、以及光焦度为负的透镜9，该光学镜头的有效焦距与透镜1的有效焦距满足第一设定关系，与第二透镜组的有效焦距满足第二设定关系。这样，可以在较为紧凑架构下达到千万级像素级解像力。此外，由于架构简单，本发明实施例的光学镜头亦具有较低的成本。

Description

一种光学镜头

技术领域

本发明涉及透镜显示技术领域，特别涉及一种光学镜头。

背景技术

随着安防监控行业的发展，1080P高清视频已经成为主流，但安防监控镜头追求的目标永远都是提升图像清晰度，改善图像画质，4K技术应运而生；伴随近年来，数据传输技术、数据存储技术、图像处理技术以及高清电视显示技术的技术创新与突破，使得实现4K分辨率的超高清视频监控已成为可能，并且必将成为今后的发展趋势，这就要求镜头(透镜系统)要有更高的分辨率，以满足4K摄像机的成像要求。

目前，现有的镜头在可见光模式下分辨率水平仅能满足500万像素以下(大多数都在200万像素以下)的摄像机需求，并且夜晚切换到红外模式下，共焦性能很差，实际成像清晰度比可见光效果更差。

综上所述，现有镜头无法满足当前以及未来超高清安防监控系统的发展需求。

发明内容

本发明实施例提供一种光学镜头，用以解决现有镜头架构复杂、解像力较低、光学性能较差，无法满足更高摄像要求的摄像设备需求的问题。

本发明实施例提供的具体技术方案如下：

一种光学镜头，包括：

沿物侧到像侧方向依次设有第一透镜组和第二透镜组，所述第一透镜组的光焦度为负，所述第二透镜组的光焦度为正；

所述第一透镜组沿物侧到像侧方向依次包括：光焦度为负的第一透镜、光焦度为负的第二透镜以及光焦度为正的第三透镜；

所述第二透镜组沿物侧到像侧方向依次包括：光焦度为负的第四透镜、光焦度为正的第五透镜、光焦度为正的第六透镜、光焦度为正的第七透镜、光焦度为正的第八透镜、以及光焦度为负的第九透镜。

在上述技术方案中，通过采用九个特定结构形状的透镜，以及通过合理的光焦度分配，本发明的光学镜头可以在较为紧凑架构下达到千万像素级解像力，此外，由于整体架构简便，各透镜均采用球面涉及，玻璃材质成本低，加工性能良好，本发明的光学镜头亦具有较低的成本。

较佳地，所述光学镜头的有效焦距与所述第一透镜的有效焦距满足第一设定关系，所述光学镜头的有效焦距与所述第二透镜组的有效焦距满足第二设定关系，

其中，所述第一设定关系为：0.7<|F_eff/F₁|<1.7，所述第二设定关系为：0.3<|F_eff/F_c|<1.2，F_eff为所述光学镜头的有效焦距，F₁为所述第一透镜的有效焦距，F_c为所述第二透镜组的有效焦距。

较佳地，所述第一透镜为凹面朝向像侧的平凹型透镜，所述第二透镜为凸面朝向物侧的凸凹型透镜，所述第三透镜为凸面朝向物侧的凸凹型透镜，所述第四透镜为双凹型透镜，所述第五透镜为双凸型透镜，所述第六透镜为凸面朝向像侧的凹凸型透镜，所述第七透镜为双凸型透镜，所述第八透镜为双凸型透镜，所述第九透镜为双凹型透镜。

较佳地，在所述第一透镜组中，所述第二透镜和所述第三透镜胶合构成第一胶合镜组；

在所述第二透镜组中，所述第四透镜和所述第五透镜胶合构成第二胶合镜组，所述第八透镜和所述第九透镜胶合构成第三胶合镜组。

较佳地，在所述第一胶合镜组中，所述第二透镜的凹面与所述第三透镜的凸面胶合，所述第一胶合镜组的光焦度为正。

较佳地，在所述第二胶合镜组中，所述第四透镜朝向像方的凹面与所述第五透镜朝向物方的凸面胶合，所述第二胶合镜组的光焦度为负。

较佳地，在所述第三胶合镜组中，所述第八透镜朝向像方的凸面和所述第九透镜朝向物方的凹面胶合，所述第三胶合镜组的光焦度为正。

较佳地，所述光学镜头还包括光阑，所述光阑位于所述第一透镜组和所述第二透镜组之间。

附图说明

图1为本发明实施例中的光学镜头的结构示意图；

图2为本发明实施例中可见光部分的轴向像差曲线图；

图3为本发明实施例中可见光部分垂轴色差曲线图；

图4a为本发明实施例中可见光场曲图；

图4b为本发明实施例中可见光像散和畸变曲线图；

图5为本发明实施例中可见光部分的MTF曲线图；

图6为本发明实施例中红外光部分的MTF曲线图。

具体实施方式

本发明采用第一透镜组和第二透镜组组成一种光学镜头，第一透镜组包括3个透镜(透镜1、透镜2、透镜3)，第二透镜组包括6个透镜(透镜4～透镜9)。通过采用九个特定结构形状的透镜，以及通过合理的光焦度分配，本发明实施例的光学镜头可以在较为紧凑架构下达到千万像素级解像力，此外，由于整体架构简便，各透镜均采用球面涉及，玻璃材质成本低，加工性能良好，本发明的光学镜头亦具有较低的成本。

以下结合附图对本发明的具体实施例进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。如图1所示，本发明实施例中，光学镜头沿物侧到像侧的方向依次设有：

第一透镜组A、光阑B、第二透镜组C和像面。

第一透镜组A包括三枚镜片：光焦度为负的透镜1、光焦度为负的透镜2、光焦度为正的透镜3。

透镜1为凹面朝向像侧的平凹型透镜，透镜2为凸面朝向物侧的凸凹型透镜，透镜3为凸面朝向物侧的凸凹型透镜。

透镜2朝向像方的凹面和透镜3朝向物方的凸面胶合组成有正光焦度的胶合镜组。

第二透镜组C包括六枚镜片：光焦度为负的透镜4、光焦度为正的透镜5、光焦度为正的透镜6、光焦度为正的透镜7、光焦度为正的透镜8和光焦度为负的透镜9。

透镜4为双凹型透镜，透镜5为双凸型透镜，透镜6为凸面朝向像侧的凹凸形透镜，透镜7为双凸型透镜，透镜8为双凸型透镜，透镜9为双凹型透镜。

透镜4朝向像方的凹面和透镜5朝向物方的凸面胶合组成有负光焦度的胶合镜组，透镜8朝向像方的凸面和透镜9朝向物方的凹面胶合组成有正光焦度的胶合镜组。

在本发明实施例中，光学镜头的有效焦距与透镜1的有效焦距满足第一设定关系，第一设定关系为：0.7<|F_eff/F₁|<1.7，其中F_eff为光学镜头的有效焦距，且F₁为透镜1的有效焦距。

当|F_eff/F₁|的值超过上限1.7时，F₁相对变小，即光焦度相对变大，如此会造成高级像差增大；

当|F_eff/F₁|的值低于下限0.7时，F₁相对变大，即光焦度相对变小，使得光学后焦不足，结构空间难以排布红滤光片自动切换装置等零件。

因此，本发明实施例中的光学镜头在满足条件0.7<|F_eff/F₁|<1.7时，能够实现较佳的成像质量，以及合理的结构空间形式。

在本发明实施例中，光学镜头的有效焦距与第二透镜组C的有效焦距满足第二设定关系，第二设定关系为：0.3<|F_eff/F_c|<1.2，其中F_eff为光学镜头的有效焦距，F_c为第二透镜组C的有效焦距。

当|F_eff/F_c|的值超过上限1.2时，F_c相对变小，即光焦度相对变大，如此会造成高级像差增大，从而需要大量的透镜，而使由较少的透镜结构实现成像性能良好的光学系统变得困难；

当|F_eff/F_c|的值低于下限0.3时，F_c相对变大，即光焦度相对变小，使得光学系统总长过长，破坏了镜头的小型化。

因此，本发明实施例中的光学镜头在满足条件0.3<|F_eff/F_c|<1.2时，在实现合理的结构空间形式的同时具有较佳的成像质量。

另外，在本发明实施例中，曲率半径R₁和R₂、光学折射率N、阿贝系数V_d以及镜片中心厚度D沿光线入射方向依次满足：

透镜1：R₁＝∞ 5<R₂<10 1.5<N<1.7 50<V_d<70 0.8<D<1.5

透镜2：10<R₁<15 4<R₂<8 1.5<N<1.7 50<V_d<70 0.8<D<1.5

透镜3：4<R₁<8 400<R₂<600 1.7<N<1.9 30<V_d<50 1.3<D<1.8

透镜4：5<R₁<10 5<R₂<10 1.7<N<1.9 20<V_d<40 0.8<D<1.5

透镜5：5<R₁<10 5<R₂<10 1.5<N<1.7 50<V_d<70 1.2<D<1.9

透镜6：90<R₁<150 5<R₂<10 1.5<N<1.7 50<V_d<70 1.2<D<1.9

透镜7：20<R₁<30 20<R₂<30 1.5<N<1.7 50<V_d<70 1.1<D<1.8

透镜8：5<R₁<10 40<R₂<60 1.5<N<1.7 50<V_d<70 1.5<D<2.2

透镜9：40<R₁<60 5<R₂<10 1.5<N<1.7 50<V_d<70 0.8<D<1.5。

其中，R1表示透镜朝向物方的镜面的曲率半径，R2表示透镜朝向像方的镜面的曲率半径，镜片的两面曲率半径R₁、R₂以及中心厚度D的单位均为mm。

本发明实施例的光学镜头光阑B位于第一透镜组A与第二透镜组C之间，合理地拦截光束，提升像质；光阑位置靠近物方，有效减小镜头整体长度。

为了方便对本实施例提供的光学镜头的理解，下面结合附图对本实施例提供的光学镜头作进一步详细说明。

以下内容将举出本发明实施例光学镜头的一实施例。需要注意的是，下述的表一与所列的数据为本发明的优选数据，并非用以限定本发明，任何本领域技术人员在参照本发明之后，当可对其参数或设定作适当的变动，其仍应属于本发明的范畴内。

表一

其中，表一提供的光学系统有效焦距为8mm，通光口径为F/2.0，光学系统总长为23.5mm。在表1中，镜面序号1、2依次代表透镜1的沿光线入射方向的两个镜面，镜面序号3代表透镜2朝向物方的镜面，镜面序号4代表透镜2和透镜3的胶合面，镜面序号5代表透镜3朝向像方的镜面，镜面序号6代表透镜4朝向物方的镜面，镜面序号7代表透镜4和透镜5的胶合面，镜面序号8代表透镜5朝向像方的镜面，镜面序号9、10依次代表透镜6沿光线入射方向的两个镜面，镜面序号11、12依次代表透镜7沿光线入射方向的两个镜面，镜面序号13代表透镜8朝向物方的镜面，镜面序号14代表透镜8和透镜9的胶合面，镜面序号15代表透镜9朝向像方的镜面。

图2至图6为本发明实施例表一提供的光学镜头应用于实施案例的光学性能表现图。

图2为可见光轴向像差曲线图，一般采用可见光F，d，C三种色光来表示，其中，可见光F的波长为486nm，可见光d的波长为588nm，可见光C的波长为656nm，其中纵坐标轴代表光束口径，横坐标表示了球差及轴向色差大小，曲线图单位为mm。

图3为可见光垂轴色差曲线图，通常也会采用F、d、C三色光来表示，其中纵坐标轴代表光束口径，横坐标表示了像面上垂轴色差大小。曲线图单位为um。

图4a为可见光场曲图，图4b为可见光像散和畸变曲线图，一般也会采用F、d、C三色光来表示，其中纵坐标均代表视场大小，场曲图的横坐标以毫米为量纲表示镜头的场曲值，畸变图的横坐标以百分比为量纲表示镜头的畸变大小。

图5为可见光MTF(调制传递函数)曲线图。

图6为红外光MTF(调制传递函数)曲线图，代表了光学系统的综合解像能力，特别指出，光学传递函数是用来评价一个光学系统的成像质量较准确、直观和常见的方式，其曲线越高、越平滑，表明系统的成像质量越好。

由图5和图6可知，本发明实施例的光学镜头已经将各种像差校正及平衡到一个较好的水平。

图2至图6所显示的图形均在标准的范围内，由此可以验证本实施例的光学镜头确实具有良好的光学性能。

综上所述，本发明公开了一种光学镜头，该光学镜头沿物侧到像侧方向依次设有第一透镜组、第二透镜组和像面，第一透镜组沿物侧到像侧方向依次包括：光焦度为负的第一透镜、光焦度为负的第二透镜以及光焦度为正的第三透镜，第二透镜组沿物侧到像侧方向依次包括：光焦度为负的第四透镜、光焦度为正的第五透镜、光焦度为正的第六透镜、光焦度为正的第七透镜、光焦度为正的第八透镜、以及光焦度为负的第九透镜。这样，通过采用合理光焦度分配的九个特定结构形状的透镜组成的光学镜头，可以在较为紧凑架构下达到千万级像素级解像力。此外，由于架构简单，本发明实施例的光学镜头亦具有较低的成本。采用本发明提供的光学透镜系统的结构形状，光学玻璃材质的阿贝系数等参数与成像条件匹配较佳，使得透镜系统的球差、慧差、象散、场曲、倍率色差、位置色差得到很好的校正，保证在整个像面都能均匀成像的同时，也可以实现日夜两用功能；满足4K摄像机的使用要求且结构紧凑、外形尺寸小。另外，所有的光学透镜均采用球面设计，镜片冷加工工艺性能良好，玻璃材质成本低且成品镜头价格也较低，量产良率高；可广泛应用于安防监控领域。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。

Claims

1.一种光学镜头，其特征在于，包括：

所述第二透镜组沿物侧到像侧方向依次包括：光焦度为负的第四透镜、光焦度为正的第五透镜、光焦度为正的第六透镜、光焦度为正的第七透镜、光焦度为正的第八透镜、以及光焦度为负的第九透镜；

所述第一透镜为凹面朝向像侧的平凹型透镜，所述第二透镜为凸面朝向物侧的凸凹型透镜，所述第三透镜为凸面朝向物侧的凸凹型透镜，所述第四透镜为双凹型透镜，所述第五透镜为双凸型透镜，所述第六透镜为凸面朝向像侧的凹凸型透镜，所述第七透镜为双凸型透镜，所述第八透镜为双凸型透镜，所述第九透镜为双凹型透镜。

2.如权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，包括：

所述光学镜头的有效焦距与所述第一透镜的有效焦距满足第一设定关系，所述光学镜头的有效焦距与所述第二透镜组的有效焦距满足第二设定关系；

3.如权利要求1-2任一项所述的光学镜头，其特征在于，包括：

在所述第一透镜组中，所述第二透镜和所述第三透镜胶合构成第一胶合镜组；

4.如权利要求3所述的光学镜头，其特征在于，在所述第一胶合镜组中，所述第二透镜的凹面与所述第三透镜的凸面胶合，所述第一胶合镜组的光焦度为正。

5.如权利要求3所述的光学镜头，其特征在于，在所述第二胶合镜组中，所述第四透镜朝向像方的凹面与所述第五透镜朝向物方的凸面胶合，所述第二胶合镜组的光焦度为负。

6.如权利要求3所述的光学镜头，其特征在于，在所述第三胶合镜组中，所述第八透镜朝向像方的凸面和所述第九透镜朝向物方的凹面胶合，所述第三胶合镜组的光焦度为正。

7.如权利要求1-2任一项所述的光学镜头，其特征在于，所述光学镜头还包括光阑，所述光阑位于所述第一透镜组和所述第二透镜组之间。