CN106405788A - 一种高清超广角镜头 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种高清超广角镜头，包括从物方开始依次设置的第一透镜(1)、第二透镜(2)、光阑(3)、第三透镜(4)、第四透镜(5)、第五透镜(6)和滤光片(7)，所述第一透镜(1)为弯月形球面透镜，所述第二透镜(2)为弯月形非球面透镜，所述第三透镜(4)为双凸形或平凸形球面透镜，所述第四透镜(5)为弯月形球面透镜，所述第五透镜(6)为弯月形非球面透镜。本发明的目的在于提供一种体积更小，质量更轻，分辨率更高，成本更低的高清超广角镜头。

Description

一种高清超广角镜头
技术领域
本发明涉及光学成像领域，特别涉及一种高清超广角镜头。
背景技术
随着技术的进步和市场需求的不断提高，对于车载镜头产品要求也越来越高。目前市面上现有的同类型超广角车载镜头产品存在体积过大，质量过重，成本过高的缺陷，不能很好地适应市场对于超广角镜头体积小、重量轻和成本低的迫切需求。
目前类似规格产品多采用6片之7片全玻璃结构，成本高，体积大；专利新型百万像素广角镜头(申请号：200910099705.2)，其方案亦采用两枚非球面镜片和三枚球面镜片组成，主要不足为镜头体积较大，水平角度小，第三透镜和第四透镜分离，容易导致装配不良，并可能导致杂散光影响像质。
发明内容
鉴于以上那样的问题，本发明克服了现有技术中的不足之处，提供一种高清超广角镜头，以满足目前市场对车载产品，安防产品小型化、轻量化、高清化和低成本化发展需求，且本发明在复杂环境使用过程中可实现超大角度，高清晰度的视频影像，符合市场对新产品的发展趋势。
为了解决上述问题，本发明的采用以下技术方案：
一种高清超广角镜头，包括从物方开始依次设置的第一透镜(1)、第二透镜(2)、光阑(3)、第三透镜(4)、第四透镜(5)、第五透镜(6)和滤光片(7)，所述第一透镜(1)为弯月形球面透镜，所述第二透镜(2)为弯月形非球面透镜，所述第三透镜(4)为双凸形或平凸形球面透镜，所述第四透镜(5)为弯月形球面透镜，所述第五透镜(6)为弯月形非球面透镜。
在其中一个实施例中，所述第三透镜(4)和所述第四透镜(5)胶合，胶合透镜整体光焦度为正值。
在其中一个实施例中，所述第一透镜(1)为玻璃透镜，其光焦度为负值；所述第二透镜(2)为塑料透镜，其光焦度为正值；所述第三透镜(4)为玻璃透镜，其光焦度为正值；所述第四透镜(5)为玻璃透镜，其光焦度为负值；所述第五透镜(6)为塑料透镜，其光焦度为正值。
在其中一个实施例中，所述第一透镜(1)焦距值f1满足-3<f1/f<-1，所述第三透镜(4)和所述第四透镜(5)胶合后的胶合透镜焦距值f34满足1<f34/f<3，f为镜头有效焦距值。
在其中一个实施例中，所述第一透镜(1)材质满足以下条件：Nd>1.45，Vd>50；第三透镜(4)材质满足以下条件：Nd>1.7，Vd>30；第四透镜(5)材质满足以下条件：Nd>1.8，Vd<25，其中Nd表示透镜材质的d光折射率，Vd表示透镜材质的d光色散系数。
在其中一个实施例中，所述第二透镜(2)的第一面(S3)面型为双曲型非球面，第二面(S4)面型为扁椭球型非球面；所述第五透镜(6)的第一面(S9)面型为扁椭球型非球面，第二面(S10)面型为扁椭球型或圆球型非球面。
在其中一个实施例中，所有非球面透镜面型满足以下方程式：
Z＝cy2/{1+[1-(1+k)c2y2]1/2}+a1y2+a2y4+a3y6+a4y8+a5y10+a6y12+a7y14+a8y16。
本发明具有以下特点：
1、本镜头全视场角度可≥150°，水平视场角可≥120°，相比同类型超广角镜头，具有体积更小，质量更轻，分辨率更高，成本更低的优点；
2、结构新颖，采用三片玻璃透镜和两片塑胶透镜构成，其中：第二透镜和第五透镜为非球面透镜，有效地减小了轴外像差，并能够有效地压缩镜头体积；第三透镜和第四透镜胶合，有效地减小了轴上像差，使得镜头成像清晰，画面均匀；
3、工作温度完全满足汽车行业标准TS16949要求，可在-40℃～+85℃正常工作，有效的拓宽了镜头的工作温度，能够在应对恶劣环境时保持工作的稳定性。
附图说明
图1为本发明一种实施例的高清超广角镜头的结构示意图；
图2为图1所示的高清超广角镜头的MTF曲线图；
图3为图1所示的高清超广角镜头的点列图；
图4为图1所示的高清超广角镜头的场曲和畸变图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
如图1所示，其为本发明的一个实施例的高清超广角镜头的结构示意图。
本发明公开的一种高清超广角镜头，其具有小体积、低成本的优势。高清超广角镜头包括从物方开始依次设置的第一透镜(1)、第二透镜(2)、光阑(3)、第三透镜(4)、第四透镜(5)、第五透镜(6)和滤光片(7)。
所述第一透镜(1)为弯月形球面透镜，所述第二透镜(2)为弯月形非球面透镜，所述第三透镜(4)为双凸形或平凸形球面透镜，所述第四透镜(5)为弯月形球面透镜，所述第五透镜(6)为弯月形非球面透镜。
对于各透镜的面从物方到像方依次进行编号，分别为第一透镜(1)第一面(S1)、第二面(S2)，第二透镜(2)第一面(S3)、第二面(S4)，光阑面(S5)，第三透镜(4)第一面(S6)、第二面(S7)，第四透镜(5)第一面(S7)、第二面(S8)，第五透镜(6)第一面(S9)、第二面(S10)，滤光片(7)第一面(S11)、第二面(S12)和像面。第三透镜(4)和第四透镜(5)相互胶合，其胶合面为第三透镜(4)第二面(S7)和第四透镜(5)第一面(S7)。
所述第一透镜(1)为玻璃透镜，其光焦度为负值；所述第二透镜(2)为塑料透镜，其光焦度为正值；所述第三透镜(4)为玻璃透镜，其光焦度为正值；所述第四透镜(5)为玻璃透镜，其光焦度为负值；所述第五透镜(6)为塑料透镜，其光焦度为正值。
所述第一透镜(1)为弯月形球面玻璃透镜，其光焦度为负值；第二透镜(2)为弯月形非球面塑料透镜，其光焦度为正值；第三透镜(4)为双凸形或平凸形的球面玻璃透镜，其光焦度为正值；第四透镜(5)为弯月形球面玻璃透镜，其光焦度为负值；第五透镜(6)为弯月形非球面塑料透镜，其光焦度为正值。第三透镜(4)和第四透镜(5)胶合，胶合后的透镜整体光焦度为正值。
所述第二透镜(2)的第一面(S3)面型为双曲型非球面，第二面(S4)面型为扁椭球型非球面；所述第五透镜(6)的第一面(S9)面型为扁椭球型非球面，第二面(S10)面型为扁椭球型或圆球型非球面。
本发明中第二透镜、第五透镜采用了非球面透镜，有效地降低了轴外像差场曲和象散，使得成像中心和边缘均具有较高的解像力，从而满足高分辨率的成像要求，并且有效地压缩了镜头体积，以满足对于镜头体积小型化的要求；第三透镜和第四透镜为胶合透镜，能够有效减少垂轴色差和球差，改善镜头装配时候偏心公差对镜头品质的影响，提升装配良率。
为了避免玻璃透镜与塑胶透镜在环境温度变化时出现成像模糊现象，本发明通过合理分配光焦度与材质分配，高温或低温离焦量在±0.02mm以内，有效解决了玻璃塑料混合镜头中出现的高温或者低温模糊现象，保证在温度变化中镜头依旧保持一定的解像力，满足车载产品TS16949认证中对环境工作温度的要求。
上述方案中，第二透镜(2)和第五透镜(6)的非球面面型满足以下方程式：
Z＝cy2/{1+[1-(1+k)c2y2]1/2}+a1y2+a2y4+a3y6+a4y8+a5y10+a6y12+a7y14+a8y16
上式中，参数c为半径所对应的曲率，y为径向坐标(其单位与透镜长度单位相同)，k为圆锥二次曲线系数。当k小于-1时，面型曲线为双曲线；当k等于-1时，面型曲线为抛物线；当k介于-1到0之间是，面型曲线为椭圆；当k等于0时，面型为圆型；当k大于0时，面型为扁椭圆型曲线。a1至a8分别表示各径向坐标所对应的系数，通过以上参数可以精确设定透镜两个成像光学表面的非球面的形状尺寸。
所述第一透镜(1)焦距值f1满足-3<f1/f<-1，所述第三透镜(4)和所述第四透镜(5)胶合后的胶合透镜焦距值f34满足1<f34/f<3，f为镜头有效焦距值。第一透镜(1)材质满足以下条件：Nd>1.45，Vd>50；第三透镜(4)材质满足以下条件：Nd>1.7，Vd>30；第四透镜(5)材质满足以下条件：Nd>1.8，Vd<25，其中Nd表示透镜材质的d光折射率，Vd表示透镜材质的d光色散系数。
以下举一实际设计案例：
镜头各参数：
编号 面型 半径R 厚度 材料 有效直径
OBJ 标准球面 Infinity 1200 AIR 4850
S1 标准球面 40.04 0.6 H-QK3L 4.6
S2 标准球面 2.75 2.4 Air 2.5
S3 非球面 -6.129 2.89 SP1516 2.3
S4 非球面 -4.475 0.49 Air 2.05
S5(Stop) 标准球面 Infinity 1.42 Air 1.5
S6 标准球面 16.8 3.55 H-ZLAF4LA 1.6
S7 标准球面 -2.8 0.55 H-ZF88 2.25
S8 标准球面 -7.25 0.78 Air 2.55
S9 非球面 8.055 0.758 F52R 2.75
S10 非球面 12.55 0.6 Air 2.75
S11 标准球面 Infinity 0.7 BK7 2.75
S12 标准球面 Infinity 3.49 Air 2.85
像面 标准球面 Infinity - Air 3.35
在上表之中，对于各透镜的面从物方到像方依次进行编号(如图1所示)，分别为第一透镜第一面(S1)、第二面(S2)，第二透镜第一面(S3)、第二面(S4)，光阑面(S5)，第三透镜第一面(S6)、第二面(S7)，第四透镜第一面(S7)、第二面(S8)，第五透镜第一面(S9)、第二面(S10)，滤光片第一面(S11)、第二面(S12)和像面。第三透镜和第四透镜相互胶合，其胶合面为第三透镜第二面(S7)和第四透镜第一面(S7)。
第二透镜第一面(S3)、第二面(S4)和第五透镜第一面(S9)、第二面(S10)的非球面面型系数如下：
图2、图3、图4分别为图1所示的高清超广角镜头的MTF曲线图、点列图和场曲畸变图。从这三幅图中可以看出，本镜头达到了高清解像力的要求。
本发明具有以下特点：
1、本镜头全视场角度可≥150°，水平视场角可≥120°，相比同类型超广角镜头，具有体积更小，质量更轻，分辨率更高，成本更低的优点；
2、结构新颖，采用三片玻璃透镜和两片塑胶透镜构成，其中：第二透镜和第五透镜为非球面透镜，有效地减小了轴外像差，并能够有效地压缩镜头体积；第三透镜和第四透镜胶合，有效地减小了轴上像差，使得镜头成像清晰，画面均匀；
3、工作温度完全满足汽车行业标准TS16949要求，可在-40℃～+85℃正常工作，有效的拓宽了镜头的工作温度，能够在应对恶劣环境时保持工作的稳定性。
本发明采用创新型光学结构，对透镜材质位置进行调整以改变非球面透镜位置及形状，并对第三透镜和第四透镜进行胶合，通过这种全新的设计方案，保证镜头高清成像像质的同时不仅有效地压缩了镜头体积，还大幅提高了镜头组装的稳定性，降低了生产不良率，降低了生产成本。此外，本发明还有效地避免了杂散光及鬼影对镜头的不良影响。
上述实施例为本发明所举的实施方式例子，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种高清超广角镜头，其特征在于，包括从物方开始依次设置的第一透镜(1)、第二透镜(2)、光阑(3)、第三透镜(4)、第四透镜(5)、第五透镜(6)和滤光片(7)，所述第一透镜(1)为弯月形球面透镜，所述第二透镜(2)为弯月形非球面透镜，所述第三透镜(4)为双凸形或平凸形球面透镜，所述第四透镜(5)为弯月形球面透镜，所述第五透镜(6)为弯月形非球面透镜。
2.根据权利要求1所述的高清超广角镜头，其特征在于，所述第三透镜(4)和所述第四透镜(5)胶合，胶合透镜整体光焦度为正值。
3.根据权利要求1所述的高清超广角镜头，其特征在于，所述第一透镜(1)为玻璃透镜，其光焦度为负值；所述第二透镜(2)为塑料透镜，其光焦度为正值；所述第三透镜(4)为玻璃透镜，其光焦度为正值；所述第四透镜(5)为玻璃透镜，其光焦度为负值；所述第五透镜(6)为塑料透镜，其光焦度为正值。
4.根据权利要求1所述的高清超广角镜头，其特征在于，所述第一透镜(1)焦距值f1满足-3<f1/f<-1，所述第三透镜(4)和所述第四透镜(5)胶合后的胶合透镜焦距值f34满足1<f34/f<3，f为镜头有效焦距值。
5.根据权利要求1所述的高清广角镜头，其特征在于，所述第一透镜(1)材质满足以下条件：Nd>1.45，Vd>50；第三透镜(4)材质满足以下条件：Nd>1.7，Vd>30；第四透镜(5)材质满足以下条件：Nd>1.8，Vd<25，其中Nd表示透镜材质的d光折射率，Vd表示透镜材质的d光色散系数。
6.根据权利要求1所述的高清超广角镜头，其特征在于，所述第二透镜(2)的第一面(S3)面型为双曲型非球面，第二面(S4)面型为扁椭球型非球面；所述第五透镜(6)的第一面(S9)面型为扁椭球型非球面，第二面(S10)面型为扁椭球型或圆球型非球面。
7.根据权利要求1所述的高清超广角镜头，其特征在于，所有非球面透镜面型满足以下方程式：
Z＝cy2/{1+[1-(1+k)c2y2]1/2}+a1y2+a2y4+a3y6+a4y8+a5y10+a6y12+a7y14+a8y16。
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