CN108469667B - 广角镜头 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种广角镜头,包括第一透镜组、光阑和第二透镜组,其中,第一透镜组从物侧到成像面依次包括具有负光焦度且凹面朝向成像面的第一透镜、具有负光焦度且凹面朝向成像面的第二透镜和具有正光焦度的第三透镜;第二透镜组从物侧到成像面依次包括具有正光焦度的双凸第四透镜和双凸第五透镜、具有负光焦度的双凹第六透镜和具有正光焦度的双凸第七透镜;第一透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜和第六透镜均为玻璃球面镜片,第二透镜和第七透镜均为玻璃非球面镜片。本发明广角镜头通过独特的玻璃球面与非球面的组合结构以及合理的光焦度搭配,能够实现镜头在‑40℃~+85℃温度范围内清晰成像,同时能满足广角特性以及高成像品质的摄像需求。
Description
技术领域
本发明涉及摄像头技术领域,特别涉及一种广角镜头。
背景技术
随着自动驾驶功能的发展,车载镜头等广角镜头作为自动驾驶辅助系统的关键部件也迎来了较快发展,对该镜头的要求也越来越高。
自动驾驶辅助系统中的车载镜头与普通的光学镜头相比有着特殊的要求,如车载摄像镜头要求前端口径要尽量小,通光能力强,能适应外界环境的明暗变化,同时要求有较高的成像清晰度,能有效分辨外界环境的细节(如公路标识信息,远处的行人与车辆等),以及很好的热稳定性,使镜头在高低温时都拥有良好的解像力,以满足自动驾驶的特殊要求。
然而,现有的车载镜头大都对温度比较敏感,难以适用于高温或低温的场合,在高温或低温的场合下镜头的分辨率低,难以消除色差,导致成像模糊,不利于实际应用。
发明内容
基于此,本发明的目的在于提供一种在高低温的环境中保持高分辨率的广角镜头。
本发明提供了一种广角镜头,从物侧到成像面包括具有负光焦度的第一透镜组、具有正光焦度的第二透镜组、设于所述第一透镜组以及所述第二透镜组之间的光阑,其中,所述第一透镜组从物侧到成像面依次包括具有负光焦度且凹面朝向成像面的第一透镜、具有负光焦度的第二透镜以及具有正光焦度的第三透镜;所述第二透镜组从物侧到成像面依次包括具有正光焦度的双凸第四透镜和具有正光焦度的双凸第五透镜、具有负光焦度的双凹第六透镜和具有正光焦度的双凸第七透镜;所述第五透镜和所述第六透镜组成胶合镜片;所述第一透镜、所述第三透镜、所述第四透镜、所述第五透镜以及所述第六透镜均为玻璃球面镜片,所述第二透镜和所述第七透镜均为玻璃非球面镜片,且所述第一透镜组和所述第二透镜组中透镜的光学中心均位于同一直线上。
相较于现有技术,本发明提供的广角镜头,将沿光轴从物侧到成像面的第五透镜和第六透镜组成胶合镜片;采用五片玻璃球面镜片和两片玻璃非球面的组合结构及通过合理的光焦度搭配,使组合后的广角镜头能够在-40℃~+85℃温度范围内清晰成像,同时能满足广角特性以及在高低温的环境中保持高分辨率。
进一步地,所述广角镜头满足条件式:其中,/>表示所述第二透镜的光焦度,/>表示所述第七透镜的光焦度。此条件表明第二透镜和第七透镜形成的球差可以相互抵消,可有效提升广角镜头的解析力。
进一步地,所述广角镜头满足条件式:-5.5<(dN/dT)5+(dN/dT)6<-4.5,其中,(dN/dT)5表示所述第五透镜的折射率温度系数,(dN/dT)6表示所述第六透镜的折射率温度系数。此条件表明第五透镜和第六透镜能够有效补偿温度变化对广角镜头焦距的影响,进一步提升广角镜头解析力在不同温度下的稳定性。
进一步地,所述广角镜头满足条件式:-15.5<(dN/dT)2+(dN/dT)7<-8.0,其中,(dN/dT)2表示所述第二透镜的折射率温度系数,(dN/dT)7表示所述第七透镜的折射率温度系数。满足此条件,可有效降低广角镜头对温度的敏感程度,提升广角镜头的解析力在不同温度下的稳定性。
进一步地,所述广角镜头满足条件式:其中,/>表示所述第五透镜的光焦度,/>表示所述第六透镜的光焦度。满足此条件,可以有效的矫正广角镜头的色差,提升广角镜头的解析力。
进一步地,所述广角镜头满足条件式:其中,/>表示所述第二透镜组的组合光焦度,/>表示所述广角镜头的光焦度。满足此条件,可有效矫正广角镜头的像散,提升广角镜头的解析力。
进一步地,所述广角镜头满足条件式:0.95<|IH/(f*θ)|<1,其中,IH表示所述广角镜头的半像高,θ表示所述广角镜头的最大半视场角(用弧度表示),f 表示所述广角镜头的有效焦距。此条件反映了所述广角镜头的实际像高与理想像高的比值。
进一步地,所述第二透镜与第七透镜的表面形状均满足以下方程式:
其中:z表示曲面离开曲面顶点在光轴方向的距离,c表示曲面顶点的曲率, K表示二次曲面系数,h表示光轴到曲面的距离,B、C、D、E,F分别表示四阶、六阶、八阶、十阶,十二阶曲面系数。
与现有技术相比,本发明广角镜头至少具有以下的优点:
(1)该广角镜头采用七片玻璃透镜,能够在-40℃~+85℃温度范围内清晰成像,特别适用于对环境比较苛刻的运动相机、车载相机等摄像领域;
(2)该广角镜头通过合理配置镜片间的光焦度组合,成像清晰,可匹配800 万以上像素的成像芯片;
(3)该广角镜头的视场角可达146°,可有效修正f-θ畸变,控制f-θ畸变小于5%,能够满足大视场角度的需要;
(4)该广角镜头的光圈数为1.8,能够满足较暗环境的成像需要。
附图说明
图1为本发明第一实施例中广角镜头的截面结构示意图;
图2为本发明第一实施例中广角镜头的场曲曲线图;
图3为本发明第一实施例中广角镜头的轴向像差曲线图;
图4为本发明第一实施例中广角镜头的垂轴色差曲线图;
图5为本发明第二实施例中广角镜头的截面结构示意图;
图6为本发明第二实施例中广角镜头的场曲曲线图;
图7为本发明第二实施例中广角镜头的轴向像差曲线图;
图8为本发明第二实施例中广角镜头的垂轴色差曲线图;
图9为本发明第三实施例中广角镜头的截面结构示意图;
图10为本发明第三实施例中广角镜头的场曲曲线图;
图11为本发明第三实施例中广角镜头的轴向像差曲线图;
图12为本发明第三实施例中广角镜头的垂轴色差曲线图;
图13为本发明第四实施例中广角镜头的截面结构示意图;
图14为本发明第四实施例中广角镜头的场曲曲线图;
图15为本发明第四实施例中广角镜头的轴向像差曲线图;
图16为本发明第四实施例中广角镜头的垂轴色差曲线图。
主要元件符号说明:
广角镜头 | 100 | 光阑 | ST |
第一透镜 | L1 | 第二透镜 | L2 |
第三透镜 | L3 | 第五透镜 | L5 |
第四透镜 | L4 | 第七透镜 | L7 |
第六透镜 | L6 | 滤光片 | G1 |
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
为了便于理解本发明,下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的若干个实施例。但是,本发明可以以许多不同的形式来实现,并不限于本文所描述的实施例。相反地,提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。
除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
实施例1
请参阅图1,为本发明第一实施例提供的广角镜头100的结构图,从物侧到成像面包括具有负光焦度的第一透镜组、具有正光焦度的第二透镜组以及设于第一透镜组和第二透镜组之间的光阑ST。
具体的,第一透镜组从物侧到成像面依次包括具有负光焦度且凹面朝向成像面的弯月型第一透镜L1、具有负光焦度的双凹第二透镜L2以及具有正光焦度的双凸第三透镜L3;第二透镜组从物侧到成像面依次包括具有正光焦度的双凸第四透镜L4、具有正光焦度的双凸第五透镜L5、具有负光焦度的双凹第六透镜L6以及具有正光焦度的双凸第七透镜L7;第五透镜L5和第六透镜L6组成胶合镜片;第一透镜L1、第三透镜L3、第四透镜L4、第五透镜L5以及第六透镜L6均为玻璃球面镜片,第二透镜L2和第七透镜L7均为玻璃非球面镜片,且第一透镜组和第二透镜组中透镜的光学中心均位于同一直线上。
本发明提供的广角镜头,将沿光轴从物侧到成像面的第五透镜L5和第六透镜L6组成胶合镜片;并将第一透镜L1、第三透镜L3、第四透镜L4、第五透镜 L5和第六透镜L6采用玻璃球面镜片制备而成,同时将第二透镜L2和第七透镜 L7采用玻璃非球面镜片,通过各个透镜的组合后,再合理设置各透镜的光焦度,使组合后的广角镜头100能够在-40℃~+85℃温度范围内清晰成像,同时能满足广角特性以及在高低温的环境中保持高分辨率。
具体的,在本实施例中,第二透镜L2和第七透镜L7的表面形状均满足以下方程式:
其中:z表示曲面离开曲面顶点在光轴方向的距离,c表示曲面顶点的曲率, K表示二次曲面系数,h表示光轴到曲面的距离,B、C、D、E,F分别表示四阶、六阶、八阶、十阶,十二阶曲面系数。
在以下不同的实施例中,所述广角镜头100中各个镜片的相关参数参见各实施例的参数表。
请参阅图1,为本发明第一实施例中提供的广角镜头100,所述广角镜头100 中各个镜片的相关参数如表1-1至1-2所示。
表1-1
表1-2
在本实施例中,其场曲、轴向像差、垂轴色差的曲线图分别如图2、3、4 所示,可以看出,场曲范围在(-0.05,+0.05)之间,轴向像差在(-0.02,+0.02) 之间,垂轴色差在(-2.0,+10.0)之间,说明本实施例中场曲、像差、色差都能被很好的校正。
实施例2
请参阅图5,为本发明第二实施例中提供的广角镜头100结构图,本实施例与实施例1的镜头结构大抵相同,不同之处在于:(1)第二透镜L2的物侧面为凸面像侧面为凹面,第三透镜L3的物侧面为凸面像侧面为凹面;(2)本实施例广角镜头中各个镜片的相关参数不同,具体如表2-1所示,本实施例的各透镜非球面的参数如表2-2所示。
表2-1
表2-2
在本实施例中,其场曲、轴向像差、垂轴色差的曲线图分别如图6、7、8 所示,可以看出,场曲范围在(-0.05,+0.05)之间,轴向像差在(-0.02,+0.02) 之间,垂轴色差在(-2.0,+10.0)之间,说明本实施例中场曲、像差、色差都能被很好的校正。
实施例3
请参阅图9,为本发明第三实施例中提供的广角镜头100结构图,本实施例与实施例2的镜头结构大抵相同,不同之处在于,本实施例广角镜头100中各个镜片的相关参数不同,具体如表3-1所示,本实施例的各透镜非球面的参数如表3-2所示。
表3-1
表3-2
在本实施例中,其场曲、轴向像差、垂轴色差的曲线图分别如图10、11、 12所示,可以看出,场曲范围在(-0.1,+0.1)之间,轴向像差在(-0.02,+0.02) 之间,垂轴色差在(-2.0,+10.0)之间,说明本实施例中场曲、像差、色差都能被很好的校正。
实施例4
请参阅图13,为本发明第四实施例中提供的广角镜头100结构图,本实施例与实施例2的镜头结构大抵相同,不同之处在于,本实施例广角镜头100中各个镜片的相关参数不同,具体如表4-1所示,本实施例的各透镜非球面的参数如表4-2所示。
表4-1
表4-2
在本实施例中,其场曲、轴向像差、垂轴色差的曲线图分别如图14、15、 16所示,可以看出,场曲范围在(-0.05,+0.05)之间,轴向像差在(-0.02,+0.02) 之间,垂轴色差在(-2.0,+10.0)之间,说明本实施例中场曲、像差、色差都能被很好的校正。
综合上述四个实施例可得表5,表5是上述4个实施例及其对应的光学特性,包括系统焦距f、光圈数F#、视场角2ω和系统总长TL,以及与前面每个条件式对应的数值。
表5
由表5可得,所述广角镜头100的光学总长小于28mm,光圈数F#为1.8,视场角2ω为145~148°。
由上可知,在具体实施过程中,该广角镜头100满足条件式: 其中,/>表示第二透镜L2的光焦度,/>表示第七透镜L7的光焦度。此条件表明第二透镜L2和第七透镜L7形成的球差可以相互抵消,可有效提升广角镜头100的解析力。
其中,该广角镜头100满足条件式:-5.5<(dN/dT)5+(dN/dT)6<-4.5,其中, (dN/dT)5表示第五透镜L5的折射率温度系数,(dN/dT)6表示第六透镜L6的折射率温度系数。此条件表明第五透镜L5和第六透镜L6能够有效补偿温度变化对广角镜头100焦距的影响,进一步提升广角镜头100解析力在不同温度下的稳定性。
其中,该广角镜头100满足条件式:-15.5<(dN/dT)2+(dN/dT)7<-8.0,其中, (dN/dT)2表示第二透镜L2的折射率温度系数,(dN/dT)7表示第七透镜L7的折射率温度系数。满足此条件,可有效降低广角镜头100对温度的敏感程度,提升广角镜头100的解析力在不同温度下的稳定性。
其中,该广角镜头100满足条件式:其中,/>表示第五透镜L5的光焦度,/>表示第六透镜L6的光焦度。满足此条件,可以有效的矫正广角镜头100的色差,提升广角镜头100的解析力。
其中,该广角镜头100满足条件式:其中,/>表示第二透镜组的组合光焦度,/>表示广角镜头100的光焦度。满足此条件,可有效矫正广角镜头100的像散,提升广角镜头100的解析力。
其中,所述广角镜头100满足条件式:0.95<|IH/(f*θ)|<1,其中,IH表示广角镜头100的半像高,θ表示广角镜头100的最大半视场角(用弧度表示),f 表示广角镜头100的有效焦距。此条件反映了所述广角镜头100的实际像高与理想像高的比值。
通过上述结构参数的限定,本发明广角镜头100至少还具有以下的优点:
(1)该广角镜头100采用七片玻璃透镜,能够在-40℃~+85℃温度范围内清晰成像,特别适用于对环境比较苛刻的运动相机、车载相机等摄像领域;
(2)该广角镜头100通过合理配置镜片间的光焦度组合,成像清晰,可匹配800万以上像素的成像芯片;
(3)该广角镜头100的视场角可达146°,可有效修正f-θ畸变,控制f-θ畸变小于5%,能够满足大视场角度的需要;
(4)该广角镜头100的光圈数为1.8,能够满足较暗环境的成像需要。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,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,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (7)
1.一种广角镜头,从物侧到成像面包括具有负光焦度的第一透镜组、具有正光焦度的第二透镜组和设于所述第一透镜组和所述第二透镜组之间的光阑,其特征在于:
所述第一透镜组从物侧到成像面依次包括具有负光焦度且凹面朝向成像面的弯月型第一透镜、具有负光焦度且凹面朝向成像面的第二透镜以及具有正光焦度的第三透镜;
所述第二透镜组从物侧到成像面依次包括具有正光焦度的双凸第四透镜、具有正光焦度的双凸第五透镜、具有负光焦度的双凹第六透镜以及具有正光焦度的双凸第七透镜;
所述第五透镜和所述第六透镜组成胶合镜片;
所述第一透镜、所述第三透镜、所述第四透镜、所述第五透镜以及所述第六透镜均为玻璃球面镜片,所述第二透镜和所述第七透镜均为玻璃非球面镜片,且所述第一透镜组和所述第二透镜组中透镜的光学中心位均位于同一直线上;
所述广角镜头满足条件式:0.95<|IH/(f*θ)|<1,其中,IH表示所述广角镜头的半像高,θ表示所述广角镜头的最大半视场角,f表示所述广角镜头的有效焦距。
2.根据权利要求1所述的广角镜头,其特征在于,所述广角镜头满足条件式:其中,/>表示所述第二透镜的光焦度,/>表示所述第七透镜的光焦度。
3.根据权利要求1所述的广角镜头,其特征在于,所述广角镜头满足条件式:-5.5<(dN/dT)5+(dN/dT)6<-4.5,其中,(dN/dT)5表示所述第五透镜的折射率温度系数,(dN/dT)6表示所述第六透镜的折射率温度系数。
4.根据权利要求1所述的广角镜头,其特征在于,所述广角镜头满足条件式:-15.5<(dN/dT)2+(dN/dT)7<-8.0,其中,(dN/dT)2表示所述第二透镜的折射率温度系数,(dN/dT)7表示所述第七透镜的折射率温度系数。
5.根据权利要求1所述的广角镜头,其特征在于,所述广角镜头满足条件式:其中,/>表示所述第五透镜的光焦度,/>表示所述第六透镜的光焦度。
6.根据权利要求1所述的广角镜头,其特征在于,所述广角镜头满足条件式:其中,/>表示所述第二透镜组的组合光焦度,/>表示所述广角镜头的光焦度。
7.根据权利要求1所述的广角镜头,其特征在于,所述第二透镜和所述第七透镜的表面形状均满足方程式:
其中,z表示曲面离开曲面顶点在光轴方向的距离,c表示曲面顶点的曲率,K表示二次曲面系数,h表示光轴到曲面的距离,B、C、D、E和F分别表示四阶、六阶、八阶、十阶和十二阶曲面系数。
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