CN106707470B - 摄像镜头 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种具有优秀的光学特征、小型且全视角90°以上广角、具有高通光量F值2.40以下的由1个透镜组成的摄像镜头，该摄像镜头为被应用于750nm～900nm波长领域内的静脉认证等生物特征认证或眼球追踪识别的1个透镜组成的摄像镜头,从物体侧向像面侧依次配置有开口光圈、凸面朝像面侧的具有正屈光度的弯月形第1透镜，并满足所规定的条件。

Description

摄像镜头
【技术领域】
本发明是涉及1个透镜组成的摄像镜头的发明，由具有优秀的光学特征、小型且全视角(以下称为2ω)90°以上、广角、具有高通光量(以下称为Fno)F值2.40以下的1个透镜组成，被应用于750nm～900nm波长领域内的静脉认证等生物特征认证或眼球追踪识别。
【背景技术】
传统所运用的广角、小型且高通光量Fno的摄像镜头是由专利文件1所公开的2个透镜组成。镜头组成是配置了负屈光度的第1透镜、正屈光度的第2透镜，视角为2ω＝90～110°广角，而且歪曲像差也比较小，当作识别镜头来用是完全足够的，但是从成本方面来看因为采用2个透镜所以不划算。
专利文献2(特开2006-079059号公报)所公开的摄像镜头虽然运用的是塑料镜头成本低而且是1个透镜组成的摄像镜头，但是由于视角为40°～50°窄角化而作为识别镜头来说摄像范围狭窄，所以不完善。
专利文献3(特开2011-081253号公报)所公开的摄像镜头为上述由1个透镜组成的摄像镜头，但是F值为2.8～3.2比较暗，所以作为识别镜头来说不完善。
【发明内容】
本发明的目的是提供由具有优秀的光学特征、小型且全视角90°以上、广角、具有高通光量F值的1个透镜组成的，被应用于750nm～900nm波长领域内的静脉认证等生物特征认证或眼球追踪识别的摄像镜头。
为达成上述目的，在对第1透镜产生的物体侧侧面曲率和像面侧侧面曲率的动力平衡、第1透镜的中心厚度与透镜的焦距之比、第1透镜像侧面到摄像面的轴上距离和摄像镜头整体的焦距之比以及第1透镜的非球面形状进行认真研讨后，提出改善以往技术的摄像镜头方案，发现可以制造出被应用于静脉认证等生物特征认证或眼球追踪识别的摄像镜头，于是形成本发明。
根据上述需解决的技术问题,一种1个透镜组成的摄像镜头，所述的摄像镜头是从物体侧向像面侧依次配置有开口光圈、凸面朝像面侧的具有正屈光度的弯月形第1透镜，并且满足以下条件公式(1)～(4)，
1.70≦(R1+R2)/(R1－R2)≦1.90 (1)
0.30≦D1/f≦0.45 (2)
0.90≦Y/f≦1.00 (3)
1.50弧度≦(Y/f)×2ω≦1.70弧度 (4)
其中，
R1：透镜的物侧面的曲率半径；
R2：透镜的像侧面的曲率半径；
D1：第1透镜的中心厚度；
f：摄像镜头整体的焦距；
Y：最大像高；
2ω：全视角。
优选的，满足下列条件公式(5)，
0.50≦f/TL≦0.60 (5)
其中，
f：摄像镜头整体的焦距；
TL：第1透镜L1的物侧面到像面的轴上距离。
优选的，满足下列条件公式(6)，
1.35≦BF/f≦1.45 (6)
其中，
f：摄像镜头整体的焦距；
BF：第1透镜的像侧面到摄像面的轴上距离。
优选的，满足下列条件公式(7)，
其中，
1.53≦nd1≦1.60 (7)
其中，
nd1：第1透镜的d线的屈光度。
根据本发明，可提供由具有优秀的光学特征、小型且全视角90°以上、广角、具有高通光量F值的1个透镜组成的，被应用于750nm～900nm波长领域内的静脉认证等生物特征认证或眼球追踪识别的1个透镜组成的摄像镜头。
【附图说明】
【图1】与本发明一种实施方式相关的摄像镜头LA的构成展示图；
【图2】为与实施例1相关的摄像镜头的构成示意图；
【图3】为实施例1的摄像镜头LA的轴向像差展示图；
【图4】实施例1中摄像镜头LA的垂轴色差展示图；
【图5】实施例1中摄像镜头LA中场曲和畸变展示图；
【图6】为与实施例2相关的摄像镜头的构成示意图；
【图7】为实施例2的摄像镜头LA的轴向像差展示图；
【图8】实施例2中摄像镜头LA的垂轴色差展示图；
【图9】实施例2中摄像镜头LA中场曲和畸变展示图；
【图10】上述摄像镜头LA的具体实施例3的构成展示图；
【图11】实施例3中摄像镜头LA的轴向像差展示图；
【图12】实施例3中摄像镜头LA的垂轴色差展示图；
【图13】实施例3中摄像镜头LA中场曲和畸变展示图。
【具体实施方式】
参考图纸来说明与本发明相关的摄像镜头的一种实施方式。图1示出本发明一实施方式的摄像镜头的构成图。该摄像镜头LA是由1个透镜群组成，从物体侧到像面侧依次配置开口光圈、往像面侧朝凸面的具有正屈光度的弯月形第1透镜L1。在第1透镜和像面之间，配置有玻璃平板GF1和GF2。玻璃平板GF1与GF2不设置在第1镜头和像面之间会更好。
第1透镜L1具有正屈光度。为能较好补正像差问题，最好将这1个透镜表面设计为非球面形状。尤其是通过运用非球面形状，可以良好地补正球面像差、慧形像差。
一种1个透镜构成的摄像镜头，该摄像镜头LA满足下列条件公式(1)～(4)，
1.70≦(R1+R2)/(R1－R2)≦1.90 (1)
0.30≦D1/f≦0.45 (2)
0.90≦Y/f≦1.00 (3)
1.50弧度≦(Y/f)×2ω≦1.70弧度 (4)
其中，
R1：透镜的物侧面的曲率半径；
R2：透镜的像侧面的曲率半径；
D1：第1透镜的中心厚度；
f：摄像镜头整体的焦距；
Y：最大像高；
2ω：全视角。
条件公式(1)规定了第1透镜L1的形状。当超出条件公式的上限值时，全部透镜的屈光度变大，在像面弯曲、慧形像差与歪曲像差变得无法良好地进行像差补正，所以不好。相反地，当超出条件公式的下限值时，全部透镜的屈光度变得过小，变得无法进行视角的确保与像面弯曲、慧形像差与歪曲像差的良好补正，所以不好。
在此，最好是将条件公式(1)的数值范围设定在以下条件公式(1-A)的数值范围内。
1.72≦(R1+R2)/(R1－R2)≦1.85 (1－A)
条件公式(2)是为了谋求小型化的同时确保后焦点的限制。在此，最好是将条件公式(2)的数值范围设定在以下条件公式(2-A)的数值范围内。
0.32≦D1/f≦0.42 (2－A)
条件公式(3)是为了确保90°以上视角而规定的。例如，在条件公式(3)的范围外的0.90＞Y/f时，难以向小型和广角化发展。另外，在条件公式(3)的范围外的Y/f＞1.00时，虽然有利于广角化，但是歪曲像差的补正变得困难，同时各项像差的补正变得困难，所以不利。
在此，最好是将条件公式(3)的数值范围设定在以下条件公式(3-A)的数值范围内。
0.92≦Y/f≦0.97 (3－A)
条件公式(4)是与条件公式(3)一样为了确保90°以上视角而规定的。在此，最好是将条件公式(4)的数值范围设定在以下条件公式(4-A)的数值范围内。另外，通过使条件公式(3)与(4)同时成立，可以一边补正各项像差一边确保广视角。
1.50弧度≦(Y/f)×2ω≦1.60弧度 (4－A)
一种1个透镜构成的摄像镜头，该摄像镜头LA满足下列条件公式(5)。
0.50≦f/TL≦0.60 (5)
其中，
f：摄像镜头整体的焦距；
TL：从第1透镜L1的物侧面到像面的轴上距离。
条件公式(5)规定了摄像镜头整体的焦距f和第1透镜L1的物体侧面到像面的轴上距离之比。在条件公式(5)的范围外，难以向小型与广角化发展。
在此，最好是将条件公式(5)的数值范围设定在以下条件公式(5-A)的数值范围内。
0.50≦f/TL≦0.575 (5－A)
一种1个透镜组成的摄像镜头，第1透镜L1是具有正屈光度的透镜，并满足下列条件公式(6)、(7)，
1.35≦BF/f≦1.45 (6)
1.53≦nd1≦1.60 (7)
其中，
f：摄像镜头整体的焦距；
BF：从透镜的像侧面到摄像面的轴上距离；
nd1：第1透镜的d线的屈光度。
条件公式(6)规定了后焦点BF与摄像镜头整体的焦距f之比。在条件公式(6)的范围外，很难确保配置用来保护摄像面的防护玻璃等的空间。
在此，最好是将条件公式(6)的数值范围设定在以下条件公式(6-A)的数值范围内。
1.38≦BF/f≦1.45 (6－A)
条件公式(7)规定了第1透镜L1的屈光度。当为条件公式的下限值以下时，屈光度会变弱，光学长度变长，所以不利。另一方面，当为条件公式的上限值以上时，歪曲像差的补正变得困难，所以不利。
由于构成摄像镜头LA的1个透镜都具有前面所述的构成且满足所有条件公式，所以制造出由具有优秀的光学特征、小型、2ω≧90°、广角的1个透镜组成的，被应用于750nm～900nm波长领域内的静脉认证等生物特征认证或眼球追踪识别的摄像镜头成为可能。
【实施例】
下面将用实施例进行说明本发明的摄像镜头LA。各实施例中所记载的符号如下所示。距离、半径与中心厚度的单位为mm。
f：摄像镜头整体的焦距
Fno：F值
2ω：全视角
S1：开口光圈
R：光学面的曲率半径，若是透镜R为中心曲率半径
R1：第1透镜L1的物侧面的曲率半径
R2：第1透镜L1的像侧面的曲率半径
R3：玻璃平板GF1的物侧面的曲率半径
R4：玻璃平板GF1的像侧面的曲率半径
R5：玻璃平板GF2的物侧面的曲率半径
R6：玻璃平板GF2的像侧面的曲率半径
D：透镜的中心厚度与透镜之间的距离
D0：从从开口光圈S1到第1透镜L1的物侧面的轴上距离
D1：第1透镜L1的中心厚度
D2：从第1透镜L1的像侧面到玻璃平板GF2的物侧面的轴上距离
D3：玻璃平板GF1的中心厚度
D4：从玻璃平板GF1到玻璃平板GF2的轴上距离
D5：玻璃平板GF2的中心厚度
D6：从玻璃平板GF2的像侧面到像面的轴上距离
nd：d线的折射率
n1：第1透镜L1的d线的折射率
n2：玻璃平板GF1的d线的折射率
n4：玻璃平板GF2的d线的折射率
νd：阿贝数
ν1：第1透镜L1的阿贝数
ν2：玻璃平板GF1的阿贝数
ν4：玻璃平板GF2的阿贝数
TL：光学长度(第1透镜L1的物侧面到像面的轴上距离)
BF：从第1透镜L1的像侧面到像面的轴上距离(包含玻璃平板GF的厚度)
Y：最大像高
y＝(x2/R)/[1+{1－(k+1)(x2/R2)}1/2]
+A4x4+A6x6+A8x8+A10x10+A12x12+A14x14+A16x16 (8)
其中，R是轴上的曲率半径，k是圆锥系数，A4、A6、A8、A10、A12、A14、A16是非球面系数。
为方便起见，各个透镜面的非球面使用公式(8)中所示的非球面。但是，本发明不限于该公式(8)表示的非球面多项式形式。
(实施例1)
图2是实施例1中摄像镜头LA的配置构成图。表1的数据有：实施例1中构成摄像镜头LA的第1透镜L1的物体侧与像面侧的曲率半径R、透镜的中心厚度以及透镜间的距离d、折射率nd、阿贝数v。表2中的数据有：圆锥系数k、非球面系数。
【表1】
【表2】
后出现的表7示出实施例1、2、3中各种数值与条件公式(1)～(6)中已规定的参数所对应的值。实施例1、2、3的设计波长为850nm。
如表7所示，实施例1满足条件公式(1)～(6)。
实施例1中摄像镜头LA的轴向像差见图3，垂轴色差见图4，场曲和畸变见图5所示。另外，图4的场曲S是与弧矢方向的场曲，T是子午方向的场曲。在实施例2、3中也是如此。实施例1中摄像镜头LA为Fno＝2.20、2ω＝94.0°、TL＝2.659mm，且镜头为小型、广角的镜头，这就不难理解为何其具有优秀的光学特征。
(实施例2)
图6是实施例2中摄像镜头LA的配置构成图。表3的数据有：实施例2中构成摄像镜头LA的第1透镜L1的物侧面与像侧面的曲率半径R、透镜的中心厚度以及透镜间的轴上距离d、折射率nd、阿贝数v。表4中的数据有：圆锥系数k、非球面系数。
【表3】
【表4】
如表7所示，实施例2满足条件公式(1)～(6)。
实施例2中摄像镜头LA的轴向像差见图7，垂轴色差见图8，场曲和畸变见图9所示。实施例2中摄像镜头LA为Fno＝2.20、2ω＝93.8°、TL＝2.847mm，且镜头为小型、广角的镜头，这就不难理解为何其具有优秀的光学特征。
(实施例3)
图10是实施例3中摄像镜头LA的配置构成图。表5的数据有：实施例3中构成摄像镜头LA的第1透镜L1的物侧面与像侧面的曲率半径R、透镜的中心厚度以及透镜间的轴上距离d、折射率nd、阿贝数v。表6中的数据有：圆锥系数k、非球面系数。
【表5】
【表6】
如表7所示，实施例3满足条件公式(1)～(6)。
实施例3中摄像镜头LA的轴向像差见图11，垂轴色差见图12，场曲和畸变见图13所示。实施例3中摄像镜头LA为Fno＝2.20、2ω＝92.9°、TL＝2.841mm，且镜头为小型的广角镜头，这就不难理解为何其具有优秀的光学特征。
表7示出各实施例的各种数值与条件公式(1)～(6)中已规定的参数所对应的值。另外，表5所示的各种数值单位分别是2ω(°)、f(mm)、TL(mm)、BF(mm)、Y(mm)。
【表7】
实施例1 实施例2 实施例3 备注
(R1+R2)/(R1－R2) 1.820 1.760 1.730 条件公式(1)
D1/f 0.347 0.404 0.407 条件公式(2)
Y/f 0.943 0.943 0.951 条件公式(3)
(Y/f)×2ω 1.547 1.542 1.542 条件公式(4)
f/TL 0.558 0.521 0.518 条件公式(5)
BF/f 1.391 1.421 1.438 条件公式(6)
nd1 1.580 1.580 1.580
Fno 2.20 2.20 2.20
f 1.484 1.485 1.471
2ω 94.0 93.8 92.9
TL 2.659 2.847 2.841
BF 2.064 2.110 2.115
Y 1.400 1.400 1.400
LA：摄像镜头
S1：开口光圈
L1：第1透镜
R1：第1透镜L1的物侧面的曲率半径
R2：第1透镜L1的像侧面的曲率半径
R3：玻璃平板GF1的物侧面的曲率半径
R4：玻璃平板GF1的像侧面的曲率半径
R5：玻璃平板GF2的物侧面的曲率半径
R6：玻璃平板GF2的像侧面的曲率半径
D：透镜的中心厚度与透镜之间的距离
DO：从从开口光圈S1到第1透镜L1的物侧面的轴上距离
D1：第1透镜L1的中心厚度
D2：从第1透镜L1的像侧面到玻璃平板GF1的物侧面的轴上距离
D3：玻璃平板GF1的中心厚度
D4：从玻璃平板GF1的像侧面到玻璃平板GF1的物侧面的轴上距离
D5：玻璃平板GF2的中心厚度
D6：从玻璃平板GF2的像侧面到像面的轴上距离
本发明的保护范围并不以上述实施方式为限,但凡本领域普通技术人员根据本发明所揭示内容所作的等效修饰或变化,皆应纳入权利要求书中记载的保护范围内。

Claims (4)

1.一种摄像镜头，其特征在于，从物体侧向像面侧由依次配置的开口光圈、凸面朝像面侧的具有正屈光度的弯月形第1透镜组成，并且满足以下条件公式(1)～(4)，
1.70≦(R1+R2)/(R1－R2)≦1.90 (1)
0.30≦D1/f≦0.45 (2)
0.90≦Y/f≦1.00 (3)
1.50弧度≦(Y/f)×2ω≦1.70弧度 (4)
其中，
R1：透镜的物侧面的曲率半径；
R2：透镜的像侧面的曲率半径；
D1：第1透镜的中心厚度；
f：摄像镜头整体的焦距；
Y：最大像高；
2ω：全视角。
2.根据权利要求1所述的摄像镜头，其特征在于，满足下列条件公式(5)，
0.50≦f/TL≦0.60 (5)
其中，
f：摄像镜头整体的焦距；
TL：第1透镜L1的物侧面到像面的轴上距离。
3.根据权利要求1所述的摄像镜头，其特征在于，满足下列条件公式(6)，
1.35≦BF/f≦1.45 (6)
其中，
f：摄像镜头整体的焦距；
BF：第1透镜的像侧面到摄像面的轴上距离。
4.根据权利要求1所述的摄像镜头，其特征在于，满足下列条件公式(7)，
其中，
1.53≦nd1≦1.60 (7)
其中，
nd1：第1透镜的d线的屈光度。
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