CN107065133A - 一种紧凑型的光学镜头 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种紧凑型的光学镜头,该镜头包括透镜组、光阑和IR滤光片,所述的光阑位于所述的透镜组的前方,所述的IR滤光片位于透镜组的后方;所述的透镜组包括六个透镜单元,所述的六个透镜单元中至少包括两个胶合透镜组和一个玻璃非球面透镜。该发明的光学镜头实现大光圈高亮度和高清分辨率的同时,大幅度地缩小镜头的光学总长;且至少包括两个胶合透镜和一个玻璃非球面透镜,两个胶合透镜的设置能有效降低成像色差,使镜头具有出色的色彩还原能力;非球面玻璃能有效缩短镜头光学总长,补偿校正球差,场曲等像差,使镜头中心和边缘成像均达到高清效果;将光阑设置于镜头组的前面,不仅保证了镜头的高亮度,还降低了镜头公差敏感度,有效提高了生产良率。
Description
技术领域
本发明涉及光学镜头领域,具体涉及一种紧凑型的光学镜头。
背景技术
光学镜头是机器视觉系统中必不可少的部件,直接影响成像质量的优劣,该镜头已经被广泛应用在各个领域中。随着技术的进步和市场需求的不断提高,车载ADAS领域要求光学镜头拥有大光圈和高解像力的同时,要求体积更为紧凑,以应用于部分安装尺寸受限的位置,如汽车后视镜附近等,同时提高整体美观度。现有技术中的镜头的光学总长过长,镜头前端口径过大导致整体体积过大,无法满足市场需求。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中的不足之处,提供一种满足目前市场对车载产品小型化、高清化发展需求的大光圈紧凑型镜头,可以在行车过程中实现盲区检测等,以符合车载产品的发展趋势。
为实现上述目的,本发明提供一种紧凑型的光学镜头,具体的技术方案为:包括透镜组、光阑和IR滤光片,所述的光阑位于所述的透镜组的前方,所述的IR滤光片位于透镜组的后方;所述的透镜组包括六个透镜单元,,所述的六个透镜单元中至少包括两个胶合透镜组和一个玻璃非球面透镜。
优选地,所述的六个透镜单元分为两组,所述的第一组至少包括五个透镜单元,且至少包括两个胶合透镜组,所述的第二组至少包括一个玻璃非球面透镜;所述的整个光学镜头的焦距为f,第一组、第二组的焦距分别为f1与f2;所述的第一组焦距f1与光学镜头的焦距f满足:1<f1/f<2;第二组焦距f2与光学镜头的焦距f满足:2<f2/f<8。
优选地,所述的第一组包含两组胶合透镜和一个透镜单元;所述的透镜单元位于两组胶合透镜的中间或两组胶合透镜的后端。
优选地,所述的第二组包括一个透镜单元,所述的透镜单元为弯月型玻璃非球面透镜,所述的弯月型玻璃非球面透镜的凹面朝成像面方向,且光焦度为负。
优选地,所述的光学镜头总长为L;所述的光学镜头的焦距 f与镜头光学总长L满足:1.5<L/f<2.5。
优选地,所述的光学镜头的最大成像视角FOV范围满足:30º<FOV<90º。
优选地,所述的玻璃非球面透镜面型满足:
Z=cy2/{1+[1-(1+k)c2y2]1/2}+a1y2+a2y4+a3y6+a4y8+a5y10+a6y12+a7y14+a8y16;所述的参数c为半径所对应的曲率,y为径向坐标;所述的径向坐标的单位与透镜单元的长度单位相同;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,面型为圆形;当k大于0时,面型为扁圆型曲线;所述的a1-a8分别表示各径向坐标所对应的系数。
本发明实现的有益效果主要有以下几点:
1、本镜头实现大光圈高亮度和高清分辨率的同时,大幅度地缩小镜头的光学总长;
2、结构新颖,采用六枚玻璃透镜,其中包括至少两枚胶合透镜和一枚非球面玻璃透镜:两片胶合透镜能有效降低成像色差,使镜头具有出色的色彩还原能力;非球面玻璃能有效缩短镜头光学总长,补偿校正球差,场曲等像差,使镜头中心和边缘成像均达到高清效果;将光阑设置于镜头组的前面,不仅保证了镜头的高亮度,还降低了镜头公差敏感度,有效提高了生产良率;
3、该光学镜头由于全部透镜采用玻璃材质,其在高低温环境下变化小,有效保证了镜头在环境温度(-40℃- 95℃)范围内的解像能力,从而满足对于车载产品要求TS16949的要求。
附图说明
图1为本发明实施例1的紧凑型光学镜头的结构示意图;
图2为图1所示的紧凑型光学镜头的MTF曲线图;
图3为图1 所示的紧凑型光学镜头的点列图;
图4为图1 所示的紧凑型光学镜头的场曲和畸变图;
图5为本发明实施例2的紧凑型光学镜头的结构示意图;
图6为图5所示的紧凑型光学镜头的MTF曲线图;
图7为图5 所示的紧凑型光学镜头的点列图;
图8为图5所示的紧凑型光学镜头的场曲和畸变图。
附图标记说明:
G1:第一透镜单元;
G2:第二透镜单元;
G3:第三透镜单元;
G4:第四透镜单元;
G5:第五透镜单元;
G6:第六透镜单元;
111:第一组;
222:第二组;
L1为第一胶合透镜;
L2为第二胶合透镜;
S1:光阑面;
S2:第二面;
S3:第三面;
S4:第四面;
S5:第五面;
S6:第六面;
S7:第七面;
S8:第八面;
S9:第九面;
S10:第十面;
S11:第十一面;
S12:第十二面;
S13:第十三面;
Image:成像面;
OBJ:物面;
F:镜头焦距值;
L:光学总长;
FOV:视场角。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例,参照附图做进一步说明。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员理解,下面将结合附图以及实施例对本发明进行进一步详细描述。
本发明的光学镜头包括透镜组、光阑和IR滤光片,该透镜组采用六个透镜单元,分别为第一透镜单元、第二透镜单元、第三透镜单元、第四透镜单元、第五透镜单元和第六透镜单元;其中光阑位于透镜组的最前方,即位于第一透镜单元之前;IR滤光片位于透镜组的后方,即位于第六透镜单元之后;该光学镜头实现大光圈高亮度和高清分辨率的同时,大幅度地缩小镜头的光学总长;其中六个透镜单元中至少包括两个胶合透镜组和一个玻璃非球面透镜。两组胶合透镜的设置能有效降低成像色差,使镜头具有出色的色彩还原能力;非球面玻璃能有效缩短镜头光学总长,补偿校正球差,场曲等像差,使镜头中心和边缘成像均达到高清效果;将光阑设置于镜头组的前面,不仅保证了镜头的高亮度,还降低了镜头公差敏感度,有效提高了生产良率。
其中透镜组包括第一组和第二组,第一组包含两组胶合透镜和一个透镜单元;透镜单元位于两组胶合透镜的中间或两组胶合透镜的后端。第二组包括一个透镜单元,该透镜单元为弯月型玻璃非球面透镜,且弯月型玻璃非球面透镜的凹面朝成像面方向,且光焦度为负。
整个光学镜头的焦距为f,光学总长为L,第一组、第二组的焦距分别为f1mm与f2mm,第一组焦距f1与光学镜头的焦距f满足:1<f1/f<2;第二组焦距f2与光学镜头的焦距f满足:2<f2/f<8;且光学镜头的焦距f与镜头光学总长L满足:1.5<L/f<2.5;光学镜头的最大成像视角FOV范围满足:30º<FOV<90º;非球面透镜面型满足:
Z=cy2/{1+[1-(1+k)c2y2]1/2}+a1y2+a2y4+a3y6+a4y8+a5y10+a6y12+a7y14+a8y16,式中,参数c为半径所对应的曲率,y为径向坐标;所述的径向坐标的单位与透镜单元的长度单位相同;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,面型为圆形;当k大于0时,面型为扁圆型曲线;所述的a1-a8分别表示各径向坐标所对应的系数。
结合以上参数,本发明设计了两个镜头,其具体结构与参数分别如下所示:
实施例1
如图1所示,其为本发明的实施例1的紧凑型光学镜头的结构示意图。
一种紧凑型光学镜头,其包括从物方开始依次设置有光阑面(S1);第一透镜单元(G1)和第二透镜单元(G2)组合成胶合透镜(L1),包括第二面(S2)、第三面(S3)、第四面(S4);第三透镜单元(G3),包括第五面(S5)、第六面(S6);第四透镜单元(G4)和第五透镜单元(G5)组合成胶合透镜(L2),包括第七面(S7)、第八面(S8)、第九面(S9);第六透镜单元(G6),包括第十面(S10)、第十一面(S11);滤光片(G8),包括第十二面(S12)、第十三面(S13);成像面(Image)。
所述紧凑型光学镜头分为第一组和第二组两组,第一组包括第一透镜单元(G1)、第二透镜单元(G2)、第三透镜单元(G3)、第四透镜单元(G4)、第五透镜单元(G5),其中:第一透镜单元(G1)为具有正光焦度的球面玻璃透镜,第二透镜单元(G2)为具有负光焦度的球面玻璃透镜,第一透镜单元(G1)和第二透镜单元(G2)组合成第一胶合透镜(L1),该胶合透镜的焦距值为正值;第三透镜单元(G3)为具有正光焦度的弯月形非球面玻璃透镜;第四透镜单元(G4)为具有负光焦度的球面玻璃透镜,第五透镜单元(G5)为具有正光焦度的球面玻璃透镜,第四透镜单元(G4)和第五透镜单元(G5)组合成第二胶合透镜(L2),该胶合透镜的焦距值为正值;第二组包括第六透镜单元(G6),其为具有正光焦度的弯月形球面玻璃透镜。
所述实例1镜头参数如下:
参数 | 镜头焦距值f | 第一组焦距值f1 | 第二组焦距值f2 | 光学总长L | 视场角FOV | f1/f | f2/f | L/f |
数值 | 5.87mm | 8.25mm | 32mm | 12mm | 58° | 1.41 | 5.45 | 2.04 |
以下为实施例1的具体参数:
曲面编号 | 类型 | 半径 | 厚度 | 光学材质 | 半口径 |
OBJ | 物面 | infinity | 1200 | Air | 736 |
S1(Stop) | 标准 | infinity | 0.005 | Air | 1.45 |
S2 | 标准 | 6.12 | 0.88 | H-ZLAF68 | 1.48 |
S3 | 标准 | -17.55 | 0.5 | H-QK3 | 1.48 |
S4 | 标准 | 4.21 | 0.6 | Air | 1.45 |
S5 | 非球面 | -4.56 | 1.29 | D-ZLAF81 | 1.45 |
S6 | 非球面 | -2.73 | 0.22 | Air | 1.8 |
S7 | 标准 | -3.17 | 0.5 | H-ZF72 | 1.8 |
S8 | 标准 | -69.15 | 1.4 | H-ZLAF68 | 2.2 |
S9 | 标准 | -4.29 | 0.1 | Air | 2.5 |
S10 | 标准 | 7.07 | 2.65 | H-ZLAF53 | 2.9 |
S11 | 标准 | 8.98 | 0.5 | Air | 2.7 |
S12 | 标准 | infinity | 0.9 | BK7 | 2.75 |
S13 | 标准 | infinity | 2.45 | Air | 2.85 |
Image | 标准 | infinity | Air | 3.4 |
第三透镜单元(G3)透镜的非球面系数:
第三透镜单元(G3) | 第五面(S5) | 第六面(S6) |
k | 1.863 | -0.058 |
a2 | -0.008526 | -5.89E-03 |
a3 | 0.0009888 | 1.83E-04 |
a4 | -3.76E-05 | -5.53E-04 |
a5 | 0.0003851 | 3.09E-04 |
a6 | -0.000101 | -5.94E-05 |
a7 | 0 | 0 |
a8 | 0 | 0 |
图2、图3、图4分别为图1所示的紧凑型光学镜头的MTF曲线图、点列图和场曲畸变图。结合图2-图4可知,第一胶合透镜(L1)和第二胶合透镜(L2)有效降低了成像色差,使镜头色彩还原准确;将第三透镜单元(G3)设置为非球面透镜,大幅压缩了镜头体积,有效校正了图像场曲和象散像差,使成像画面中心和边缘都能高清成像;将光阑设置在透镜组的最前面,不仅提高了画面亮度,而且降低了镜头公差敏感度,有效提高了生产良率。
实施例2
如图5所示,其为本发明所举实施例2的紧凑型光学镜头的结构示意图。
一种紧凑型光学镜头,其包括从物方开始依次设置有光阑面(S1);第一透镜单元(G1)和第二透镜单元(G2)组合成第一胶合透镜(L1),包括第二面(S2)、第三面(S3)、第四面(S4);第三透镜单元(G3)和第四透镜单元(G4)组合成第二胶合透镜(L2),包括第五面(S5)、第六面(S6)、第七面(S7);第五透镜单元(G5),包括第八面(S8)、第九面(S9);第六透镜单元(G6),包括第十面(S10)、第十一面(S11);滤光片(G8),包括第十二面(S12)、第十三面(S13);成像面(Image)。
所述紧凑型光学镜头分为第一组和第二组两组,第一组包括第一透镜单元(G1)、第二透镜单元(G2)、第三透镜单元(G3)、第四透镜单元(G4)和第五透镜单元,其中:第一透镜单元(G1)为具有负光焦度的球面玻璃透镜,第二透镜单元(G2)为具有正光焦度的球面玻璃透镜,第一透镜单元(G1)和第二透镜单元(G2)组合成第一胶合透镜(L1),该胶合透镜的焦距值为正值;第三透镜单元(G3)为具有负光焦度的球面玻璃透镜,第四透镜单元(G4)为具有正光焦度的球面玻璃透镜,第三透镜单元(G3)和第四透镜单元(G4)组合成第二胶合透镜(L2),该胶合透镜的焦距值为正值;第五透镜单元(G5)为具有正光焦度的球面玻璃透镜,第二组包括第六透镜单元(G6),该透镜单元(G6)为具有负光焦度的非球面玻璃透镜。
所述实施例2镜头参数如下:
参数 | 镜头焦距值f | 第一组焦距f1 | 第二组焦距值f2 | 光学总长L | 视场角FOV | f1/f | f2/f | L/f |
数值 | 5.77mm | 10.99mm | 16.52mm | 12mm | 62° | 1.9 | 2.86 | 2.08 |
上述方案中,光学镜头的最大成像视角FOV范围满足:30º<FOV<90º;且第六透镜单元(G6)的非球面面型满足以下方程式:
Z=cy^2/{1+[1-(1+k)c^2y^2]^1/2}+a1y^2+a2y^4+a3y^6+a4y^8+a5y^10+a6y^12+a7y^14+a8y^16
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,面型为圆形;当k大于0时,面型为扁圆型曲线。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。
以下为实施例2的具体参数设置:
面编号 | 类型 | 半径 | 厚度 | 光学材质 | 半口径 |
OBJ | 物面 | infinity | 1200 | Air | 736 |
S1(Stop) | 标准 | infinity | 0.23 | Air | 1.45 |
S2 | 标准 | -6.15 | 0.5 | H-QF3 | 1.45 |
S3 | 标准 | 5.61 | 1.3 | H-ZLAF68 | 1.7 |
S4 | 标准 | -6.54 | 0.6 | Air | 1.9 |
S5 | 标准 | -3.16 | 0.5 | H-ZF52 | 2 |
S6 | 标准 | 9.42 | 1.8 | H-ZLAF52 | 2.45 |
S7 | 标准 | -4.58 | 0.1 | Air | 2.65 |
S8 | 标准 | 6.59 | 1.5 | H-LAF10LA | 3.05 |
S9 | 标准 | -79.41 | 0.1 | Air | 3.05 |
S10 | 标准 | 53.27 | 1 | D-ZF93 | 2.85 |
S11 | 标准 | 4.83 | 0.9 | Air | 2.65 |
S12 | 标准 | infinity | 0.9 | BK7 | 2.75 |
S13 | 标准 | infinity | 2.45 | Air | 2.75 |
Image | 标准 | infinity | Air | 3.4 |
第六透镜单元(G6)透镜的非球面系数:
第六透镜单元(G6) | 第十面(S10) | 第十一面(S11) |
k | 0 | 0.152 |
a2 | 0.000816 | 2.12E-03 |
a3 | -0.0002 | -5.44E-04 |
a4 | 4.66E-06 | -4.51E-05 |
a5 | 6.01E-07 | 5.83E-06 |
a6 | -1.8E-08 | -3.54E-07 |
a7 | 0 | 0 |
a8 | 0 | 0 |
图6、图7、图8分别为图5所示的紧凑型光学镜头的MTF曲线图、点列图和场曲畸变图。结合图6-图7可知,第一胶合透镜(L1)和第二胶合透镜(L2)有效降低了成像色差,使镜头色彩还原准确;第六枚透镜(G6)设计为非球面透镜,大幅压缩了镜头体积,有效校正了图像场曲和象散像差,使成像画面中心和边缘都能高清成像;光阑位于镜头最前面,不仅提高了画面亮度,而且降低了镜头公差敏感度,有效提高了生产良率。
且该光学镜头由于全部透镜采用玻璃材质,其在高低温环境下变化小,有效保证了镜头在环境温度(-40℃- 95℃)范围内的解像能力,从而满足对于车载产品要求TS16949的要求。
以上为本发明的其中具体实现方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些显而易见的替换形式均属于本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种紧凑型的光学镜头,其特征在于,包括透镜组、光阑和IR滤光片,所述的光阑位于所述的透镜组的前方,所述的IR滤光片位于透镜组的后方;所述的透镜组包括六个透镜单元,所述的六个透镜单元中至少包括两个胶合透镜组和一个玻璃非球面透镜。
2.根据权利要求1所述的紧凑型的光学镜头,其特征在于,所述的六个透镜单元分为两组,所述的第一组包括五个透镜单元,且至少包括两个胶合透镜组,所述的第二组包括一个玻璃非球面透镜;所述的整个光学镜头的焦距为f,第一组、第二组的焦距分别为f1与f2;所述的第一组焦距f1与光学镜头的焦距f满足:1<f1/f<2;第二组焦距f2与光学镜头的焦距f满足:2<f2/f<8。
3.根据权利要求2所述的紧凑型的光学镜头,其特征在于,所述的第一组包含两组胶合透镜和一个透镜单元;所述的透镜单元位于两组胶合透镜的中间或两组胶合透镜的后端。
4.根据权利要求2所述的紧凑型的光学镜头,其特征在于,所述的第二组包括一个透镜单元,所述的透镜单元为弯月型玻璃非球面透镜,所述的弯月型玻璃非球面透镜的凹面朝成像面方向,且光焦度为负。
5. 根据权利要求1所述的紧凑型的光学镜头,其特征在于,所述的光学镜头总长为L;所述的光学镜头的焦距 f与镜头光学总长L满足:1.5<L/f<2.5。
6.根据权利要求1所述的紧凑型的光学镜头,其特征在于,所述的光学镜头的最大成像视角FOV范围满足:30º<FOV<90º。
7. 根据权利要求1所述的紧凑型的光学镜头,其特征在于,所述的玻璃非球面透镜面型满足:
Z=cy2/{1+[1-(1+k)c2y2]1/2}+a1y2+a2y4+a3y6+a4y8+a5y10+a6y12+a7y14+a8y16
所述的参数c为半径所对应的曲率,y为径向坐标;所述的径向坐标的单位与透镜单元的长度单位相同;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,面型为圆形;当k大于0时,面型为扁圆型曲线;所述的a1-a8分别表示各径向坐标所对应的系数。
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