CN106526811A - 高清超广角定焦镜头 - Google Patents

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Abstract

本发明属于光学器件技术领域，尤其涉及一种高清超广角定焦镜头，包括从物方到像方依次排列的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜和第五透镜，第一透镜为弯月形负光焦度透镜，第二透镜为弯月形正光焦度透镜，第三透镜为双凸正光焦度透镜，第四透镜为双凹负光焦度透镜，第五透镜为双凸正光焦度透镜；第二透镜、第四透镜和第五透镜均为塑料非球面镜片，第三透镜为玻璃镜片；本发明的第二透镜、第四透镜和第五透镜采用了塑胶镜片，做到了低成本和高性能；又由于本发明的第二透镜、第四透镜和第五透镜均采用了非球面镜片，因此提高了性能。本发明最高可支持像素间隔为1.62μm的芯片；边缘相对亮度可达65％以上；在‑40～+85℃环境下使用能够保证解析力不变。

Description

高清超广角定焦镜头
技术领域
本发明属于光学器件技术领域，尤其涉及一种高清超广角定焦镜头。
背景技术
随着在民用设备中的普及，高清超广角定焦镜头被广泛应用于行车记录、运动摄影、家居安防等场合，市场需求逐年递增。
传统的高清超广角镜头通常为全玻璃镜片，需要6枚及以上的镜片，成本较高，价格昂贵；一般镜头焦距小于3mm，视场角大于120°，但图像失真严重；镜头仅可对应像素间隔为3.45μm以上的芯片，而且边缘像质难以保证。
为了满足镜头解像能力提升的需求，配合不断升级的传感器性能，也有产品会采用非球面塑料镜片与光学玻璃镜片相结合的方式；但是，目前的产品的边缘相对照度较低，光学后焦也较短，温度补偿也不能适合所有环境。
本发明旨在提供一种高清超广角定焦镜头，其采用玻璃镜片与塑料非球面镜片相结合的方案，其中玻璃镜片的使用数量为1-2枚，其通过合理的设计控制材料成本及加工成本；最高可支持像素间隔为1.62μm的芯片；边缘相对亮度可达65％以上，避免边缘暗角；在-40～+85℃环境下使用能够保证解析力不变。
发明内容
本发明的目的在于：针对现有技术的不足，而提供一种高清超广角定焦镜头，其采用玻璃镜片与塑料非球面镜片相结合的方案，其中玻璃镜片的使用数量为1-2枚，其通过合理的设计控制材料成本及加工成本；最高可支持像素间隔为1.62μm的芯片；边缘相对亮度可达65％以上；在-40～+85℃环境下使用能够保证解析力不变。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
高清超广角定焦镜头，包括从物方到像方依次排列的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜和第五透镜，所述第一透镜为弯月形负光焦度透镜，所述第二透镜为弯月形正光焦度透镜，所述第三透镜为双凸正光焦度透镜，所述第四透镜为双凹负光焦度透镜，所述第五透镜为双凸正光焦度透镜；
所述第二透镜、所述第四透镜和所述第五透镜均为塑料非球面镜片，所述第三透镜为玻璃镜片；
所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜、所述第四透镜和所述第五透镜的焦距与整个镜头的焦距的比值满足以下条件：
1.2＜|f1/f|＜3.5；
|f2/f|>6.0；
1.2＜|f3/f|＜3.5；
1.0＜|f4/f|＜2.5；
1.0＜|f5/f|＜2.5；
其中，f是整个镜头的焦距；f1是所述第一透镜的焦距；f2是所述第二透镜的焦距；f3是所述第三透镜的焦距；f4是所述第四透镜的焦距。
作为本发明高清超广角定焦镜头的一种改进，所述第二透镜和所述第三透镜之间设置有光阑。
作为本发明高清超广角定焦镜头的一种改进，所述第一透镜和所述第二透镜组成镜头前组，所述第三透镜、所述第四透镜和所述第五透镜组成镜头后组，所述镜头前组的焦距f(前)和所述镜头后组的焦距f(后)满足以下条件：1.5＜|f(前)/f(后)|＜3.5。
作为本发明高清超广角定焦镜头的一种改进，所述第一透镜的凸面朝向物方，所述第二透镜的凹面朝向物方，所述第一透镜的折射率nd1满足以下条件：nd1>1.62。
作为本发明高清超广角定焦镜头的一种改进，所述第一透镜的凹面光线有效径D(1-s2)与凹面半径R(1-s2)满足以下条件：0.7＜D(1-s2)/|2*R(1-s2)|＜1.0。
作为本发明高清超广角定焦镜头的一种改进，所述第三透镜的阿贝常数vd3满足以下条件：vd3>60。
作为本发明高清超广角定焦镜头的一种改进，所述第一透镜和所述第二透镜直接紧靠，所述第二透镜和所述第三透镜通过第一隔圈连接，所述第三透镜和所述第四透镜通过第二隔圈连接，所述第四透镜和所述第五透镜直接紧靠。
作为本发明高清超广角定焦镜头的一种改进，所述第一透镜为玻璃镜片或塑料非球面镜片。
作为本发明高清超广角定焦镜头的一种改进，所述镜头的光圈FNO满足以下条件：FNO≥2.0，所述镜头的视场角FOV满足以下条件：FOV≤160°。
作为本发明高清超广角定焦镜头的一种改进，所述镜头的光学总长TTL满足以下条件：TTL≥15mm。
本发明与现有技术相比具有如下的优点：
第一，本发明的第二透镜、第四透镜和第五透镜采用了塑胶镜片，做到了低成本和高性能，塑胶镜片的成本远低于玻璃球面镜片，故而降低了成本；又由于本发明的第二透镜、第四透镜和第五透镜均采用了非球面镜片，相比传统的球面镜片提高了性能。
第二，本发明最高可支持像素间隔为1.62μm的芯片；边缘相对亮度可达65％以上，避免边缘暗角；在-40～+85℃环境下使用能够保证解析力不变。
第三，本发明所提供的具有高解像力、低成本的广角定焦镜头，可应用于行车记录、执法记录、运动摄影和家居安防等领域。
附图说明
图1为本发明的光学结构示意图。
图2为本发明的组装结构图。
具体实施方式
以下将结合具体实施例对本发明及其有益效果作进一步详细的说明，但是，本发明的具体实施方式并不局限于此。
如图1和图2所示，本发明提供的一种高清超广角定焦镜头，包括从物方到像方依次排列的第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3、第四透镜4和第五透镜5，第一透镜1为弯月形负光焦度透镜，第二透镜2为弯月形正光焦度透镜，第三透镜3为双凸正光焦度透镜，第四透镜4为双凹负光焦度透镜，第五透镜5为双凸正光焦度透镜；
第二透镜2、第四透镜4和第五透镜5均为塑料非球面镜片，第三透镜3为玻璃镜片；其中，塑料非球面镜片的材质为聚碳酸酯和聚丙二醇的混合物，其中聚丙二醇的质量分数为30％。
第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3、第四透镜4和第五透镜5的焦距与整个镜头的焦距的比值满足以下条件：
1.2＜|f1/f|＜3.5；
|f2/f|>6.0；
1.2＜|f3/f|＜3.5；
1.0＜|f4/f|＜2.5；
1.0＜|f5/f|＜2.5；
其中，f是整个镜头的焦距；f1是第一透镜1的焦距；f2是第二透镜2的焦距；f3是第三透镜3的焦距；f4是第四透镜4的焦距。
第二透镜2和第三透镜3之间设置有光阑。
第一透镜1和第二透镜2组成镜头前组，第三透镜3、第四透镜4和第五透镜5组成镜头后组，镜头前组的焦距f(前)和镜头后组的焦距f(后)满足以下条件：1.5＜|f(前)/f(后)|＜3.5。
第一透镜1的凸面朝向物方，第二透镜2的凹面朝向物方，第一透镜1的折射率nd1满足以下条件：nd1>1.62。
第一透镜1的凹面光线有效径D(1-s2)与凹面半径R(1-s2)满足以下条件：0.7＜D(1-s2)/|2*R(1-s2)|＜1.0。
第三透镜3的阿贝常数vd3满足以下条件：vd3>60。第三透镜3的两个凸面的曲率半径可以相等，从而从加工工艺方面降低了成本。
第一透镜1和第二透镜2直接紧靠，第二透镜2和第三透镜3通过第一隔圈连接，第三透镜3和第四透镜4通过第二隔圈连接，第四透镜4和第五透镜5直接紧靠。第一隔圈和第二隔圈的材质为铝合金，此外，如前所述，塑料非球面镜片的材质为聚碳酸酯和聚丙二醇的混合物，其中聚丙二醇的质量分数为30％，将材料的高低温性能考虑在设计中，保证本发明在-40～+85℃环境下使用能够保证解析力不变。本发明中，除第三透镜3之外均通过平面定位，保证了组装的稳定性，通过合理的设计，确保镜头具备宽松的装配公差。
第一透镜1为玻璃镜片或塑料非球面镜片。
镜头的光圈FNO满足以下条件：FNO≥2.0，镜头的视场角FOV满足以下条件：FOV≤160°。
镜头的光学总长TTL满足以下条件：TTL≥15mm。
本发明与现有技术相比具有如下的优点：
第一，本发明的第二透镜、第四透镜和第五透镜采用了塑胶镜片，做到了低成本和高性能，塑胶镜片的成本远低于玻璃球面镜片，故而降低了成本；又由于本发明的第二透镜、第四透镜和第五透镜均采用了非球面镜片，相比传统的球面镜片提高了性能。
第二，本发明最高可支持像素间隔为1.62μm的芯片；边缘相对亮度可达65％以上，避免边缘暗角；在-40～+85度环境下使用能够保证解析力不变。
第三，本发明所提供的具有高解像力、低成本的广角定焦镜头，可应用于行车记录、执法记录、运动摄影和家居安防等领域。
实施例1
如图1和图2所示，本实施例提供了一种高清超广角定焦镜头，其包括从物方到像方依次排列的第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3、第四透镜4和第五透镜5，其中，第二透镜2、第四透镜4和第五透镜5均为塑料非球面镜片，第一透镜1和第三透镜3为玻璃镜片；各透镜的曲率半径R、中心厚度d和折射率nd请参考表1：
表1：各透镜的物理参数
表1中，面序号1和2分别对应第一透镜1的朝向物方的面和朝向像方的面；面序号3和4分别对应第二透镜2的朝向物方的面和朝向像方的面；面序号6和7分别对应第三透镜3的朝向物方的面和朝向像方的面；面序号8和9分别对应第四透镜4的朝向物方的面和朝向像方的面；面序号10和11分别对应第五透镜5的朝向物方的面和朝向像方的面。
表1中标有“*”的面为非球面，非球面镜片满足如下公式：
其中：z为非球面沿光轴方向在高度为y的位置时，距非球面顶点的距离矢高。r表示面型中心的曲率半径，k表示圆锥系数，参数A、B、C、D、E、F为高次非球面系数，c＝1/R。。
本实施例中非球面面型参数见表2：
表2：非球面面型参数
面序号 k A B C D E F
3 -0.89 -1.73E-03 -1.10E-04 5.53E-05 -1.29E-05 1.45E-06 -6.00E-08
4 -1.00 6.82E-05 9.14E-05 -3.27E-05 8.62E-06 -1.14E-06 6.42E-08
8 2.40 -4.22E-03 3.56E-04 -5.85E-06 -3.75E-05 -7.30E-06 3.90E-06
9 -0.62 -2.67E-03 -1.80E-04 1.43E-05 -9.77E-06 3.65E-06 -2.97E-07
10 -1.41 -1.60E-03 -6.50E-04 1.63E-04 -1.23E-07 -9.31E-07 2.96E-08
11 0.57 -5.12E-05 5.13E-05 1.37E-05 4.42E-06 -9.65E-07 2.20E-07
本实施例中，焦距f＝2.95mm，光圈FNO＝2.4，视场角FOV＝130°，光学总长TTL＝21.7mm；可支持像素间隔为1.62μm的芯片，边缘相对照度为70％。
根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (9)

1.高清超广角定焦镜头，其特征在于：包括从物方到像方依次排列的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜和第五透镜，所述第一透镜为弯月形负光焦度透镜，所述第二透镜为弯月形正光焦度透镜，所述第三透镜为双凸正光焦度透镜，所述第四透镜为双凹负光焦度透镜，所述第五透镜为双凸正光焦度透镜；
所述第二透镜、所述第四透镜和所述第五透镜均为塑料非球面镜片，所述第三透镜为玻璃镜片；
所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜、所述第四透镜和所述第五透镜的焦距与整个镜头的焦距的比值满足以下条件：
1.2＜|f1/f|＜3.5；
|f2/f|>6.0；
1.2＜|f3/f|＜3.5；
1.0＜|f4/f|＜2.5；
1.0＜|f5/f|＜2.5；
其中，f是整个镜头的焦距；f1是所述第一透镜的焦距；f2是所述第二透镜的焦距；f3是所述第三透镜的焦距；f4是所述第四透镜的焦距。
2.根据权利要求1所述的高清超广角定焦镜头，其特征在于：所述第二透镜和所述第三透镜之间设置有光阑。
3.根据权利要求1所述的高清超广角定焦镜头，其特征在于：所述第一透镜和所述第二透镜组成镜头前组，所述第三透镜、所述第四透镜和所述第五透镜组成镜头后组，所述镜头前组的焦距f(前)和所述镜头后组的焦距f(后)满足以下条件：1.5＜|f(前)/f(后)|＜3.5。
4.根据权利要求1所述的高清超广角定焦镜头，其特征在于：所述第一透镜的凸面朝向物方，所述第二透镜的凹面朝向物方，所述第一透镜的折射率nd1满足以下条件：nd1>1.62。
5.根据权利要求1所述的高清超广角定焦镜头，其特征在于：所述第一透镜的凹面光线有效径D(1-s2)与凹面半径R(1-s2)满足以下条件：0.7＜D(1-s2)/|2*R(1-s2)|＜1.0。
6.根据权利要求1所述的高清超广角定焦镜头，其特征在于：所述第三透镜的阿贝常数vd3满足以下条件：vd3>60。
7.根据权利要求1所述的高清超广角定焦镜头，其特征在于：所述第一透镜为玻璃镜片或塑料非球面镜片。
8.根据权利要求1所述的高清超广角定焦镜头，其特征在于：所述镜头的光圈FNO满足以下条件：FNO≥2.0，所述镜头的视场角FOV满足以下条件：FOV≤160°。
9.根据权利要求1所述的高清超广角定焦镜头，其特征在于：所述镜头的光学总长TTL满足以下条件：TTL≥15mm。
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