CN109581633A - 一种总长短无热化的鱼眼高清光学镜头 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种总长短无热化的鱼眼高清光学镜头，属于光学镜头技术领域，其沿光轴从物面到像面依次设置有第一透镜（1）、第二透镜（2）、第三透镜（3）、第四透镜（4）、第五透镜（5）、第六透镜（6）和感光芯片（10），所述第三透镜（3）和第四透镜（4）之间设置光阑（7），所述第一透镜（1）、第三透镜（3）和第六透镜（6）为玻璃球面透镜，所述第二透镜（2）、第四透镜（4）和第五透镜（5）为塑料非球面透镜，所述第一透镜（1）、第二透镜（2）、第三透镜（3）、第四透镜（4）、第五透镜（5）和第六透镜（6）的焦距依次为负、负、正、正、负、正。本发明光学镜头，总长短，无热化，解像力高，高低温不跑焦。

Description

一种总长短无热化的鱼眼高清光学镜头

技术领域

本发明属于光学镜头技术领域，尤其涉及一种总长短无热化的鱼眼高清光学镜头。

背景技术

鱼眼镜头是一种焦距为16mm或更短的并且视角接近或等于180°。它是一种极端的广角镜头，传统的定焦鱼眼镜头存在光学总长一般超过15mm（空气中）、畸变较大、解像力不够、高低温（高温+80℃，低温-40℃）跑焦等问题，而现有技术无法同时很好地解决上述问题。

公开号为106597639A的专利文献公开了一种玻璃塑料组合镜片定焦鱼眼境头，由一个包括六片透镜的透镜组、滤光片、成像面构成，所述透镜组的六片透镜沿光入射方向依次为凸凹负光焦度的玻璃第一透镜、双凹负光焦度的塑料第二透镜、双凸正光焦度的玻璃第三透镜、双凸正光焦度的玻璃第四透镜、双凹负光焦度的塑料第五透镜、双凸正光焦度的塑料第六透镜。该发明降低镜头成本的同时又能实现鱼眼镜头的功能，最大视场角达到184度，对可见光与红外均达到1080p的分辨率，保证成像质量；光学系统有较大的孔径，光圈数达到F2.3；红外在不重新聚焦的前提下亦能达到百万像素，即使在夜晚低照度下也能实现清晰明亮的监控画面，同时能够达到在-30摄氏度到+80摄氏度环境下使用不跑焦。该技术方案还存在解像力不足的问题。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种鱼眼高清光学镜头，总长短无热化，解像力高，高低温（高温+80℃，低温-40℃）不跑焦。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种总长短无热化的鱼眼高清光学镜头，沿光轴从物面到像面依次设置有第一透镜（1）、第二透镜（2）、第三透镜（3）、第四透镜（4）、第五透镜（5）、第六透镜（6）和感光芯片（10），所述第三透镜（3）和第四透镜（4）之间设置光阑（7），所述第一透镜（1）、第三透镜（3）和第六透镜（6）为玻璃球面透镜，所述第二透镜（2）、第四透镜（4）和第五透镜（5）为塑料非球面透镜，所述第一透镜（1）、第二透镜（2）、第三透镜（3）、第四透镜（4）、第五透镜（5）和第六透镜（6）的焦距依次为负、负、正、正、负、正。

优选地，所述第一透镜（1）为高折射率低色散透镜。

优选地，所述第一透镜（1）的折射率Nd=1.59，阿贝常数Vd=68.5。

优选地，所述第六透镜（6）为高折射率低色散透镜。

优选地，所述第六透镜（6）的折射率Nd=1.729，阿贝常数Vd=54.7。

优选地，第四透镜（4）的焦距f4与第五透镜（5）的焦距f5满足条件：1.1≤f4/f5≤1.3。

优选地，所述第六透镜（6）与感光芯片（10）之间依次设有滤光片（8）与保护玻璃（9）。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

本发明镜头通过塑料非球面系数对光学镜头系统的初级及高级像差进行矫正，以及与玻璃镜片的配合使用，使得镜头光学总长不超过12mm（在空气中）；实现了实拍f-θ畸变较小；实现了红外共焦；实现了解像力达到500万以上；实现了高低温（高温+80℃，低温-40℃）不跑焦；同时塑料镜片的使用，使得镜头的制造成本下降。

本发明第二透镜、第四透镜和第五透镜使用塑料非球面镜片，既保证功能，又降低镜片的使用数量，从而降低镜头的总长，特别是第二透镜，其形状远远偏离球面形状，非球面度比较大，能进一步降低镜头总长，实现鱼眼镜头光学总长不超过12mm（在空气中)。

本发明通过第二透镜塑料非球面镜片的使用，其形状对校正畸变非常有利，使整个镜头的f-θ畸变在-9%以内，实现实拍畸变较小。

本发明第二透镜、第四透镜和第五透非球面镜片的使用，可以有效校正球差、慧差、像散、场曲等像差，从而提高镜头的解像品质，第三透镜使用高折射率材质，能够进一步优化球差及慧差，从而达到理想的解像力，实现解像力达到500万以上。

本发明通过第四透镜与第五透镜的搭配，使得高低温过程中镜筒、底座的膨胀量和光学后焦温度漂移的量相吻合后，相对芯片位置变化不大，实现高低温不跑焦。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明。

图1：本发明总长短无热化的鱼眼高清光学镜头的结构示意图；

图2：本发明总长短无热化的鱼眼高清光学镜头的球差曲线图；

图3：本发明总长短无热化的鱼眼高清光学镜头的场曲及畸变曲线图；

图4：本发明总长短无热化的鱼眼高清光学镜头的色差曲线图；

图5：本发明总长短无热化的鱼眼高清光学镜头的MTF曲线图；

其中，1-第一透镜，2-第二透镜，3-第三透镜，4-第四透镜，5-第五透镜，6-第六透镜，7-光阑，8-滤光片，9-感光芯片保护玻璃，10-感光芯片。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步清楚阐述本发明的内容，但本发明的保护内容不仅仅局限于下面的实施例。在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。

参阅图1，一种总长短无热化的鱼眼高清光学镜头，由6枚玻璃材质与塑料材质的镜片混合构成，沿光轴从物面到像面依次设置有第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3、第四透镜4、第五透镜5、第六透镜6和感光芯片10，第三透镜2和第四透镜3之间设置光阑7。

上述光学透镜中，第一透镜1、第三透镜3、第六透镜6为球面透镜，材质为玻璃，第二透镜2、第四透镜4、第五透镜5为非球面透镜，材质为塑料。

上述光学透镜中，第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3、第四透镜4、第五透镜5、第六透镜6的焦距依次为负、负、正、正、负、正。

本发明光学镜头中，第一透镜1为负弯月形透镜，第二透镜2为负弯月形透镜，第三透镜3为正弯月透镜，第四透镜4为双凸透镜，第五透镜5为双凹透镜，第六透镜6为双凸透镜。

本发明光学镜头中，第一透镜1为高折射率低色散透镜，作为本发明的优选实施方式，第一透镜1的折射率Nd=1.59，阿贝常数Vd=68.5；

第二透镜2为低色散透镜，作为本发明的优选实施方式，第二透镜2的阿贝常数Vd=55.7；

第三透镜3为高折射率低色散透镜，作为本发明的优选实施方式，第三透镜3的折射率Nd=1.903，阿贝常数Vd=31.3；

第四透镜4为低色散透镜，作为本发明的优选实施方式，第四透镜4的阿贝常数Vd=55.7；

第五透镜5为高折射率低色散透镜，作为本发明的优选实施方式，第五透镜5的折射率Nd=1.651，阿贝常数Vd=21.5；

第六透镜6为高折射率低色散透镜，作为本发明的优选实施方式，第六透镜6的折射率Nd=1.729，阿贝常数Vd=54.7；

其中Nd表示透镜材料d光的折射率，Vd表示透镜材料的d光阿贝常数。

本发明，第一透镜为玻璃球面透镜，由于是玻璃材质，具有稳定的性能，保证镜头的各项性能评价，例如：耐酸、耐碱，老化等。同时，选取较高折射率、低色散（Nd=1.59，Vd=68.5）牌号削材能够产生较少像差。

第二透镜2、第三透镜3通过非球面及玻璃镜片的搭配选取，完成光线转折，尽量减少像差及高级像差的产生。

第四透镜4、第五透镜5采用塑料非球面镜片，能够校正前三枚镜片产生的残余像差。

第六透镜6采用高折射率、低色散材质（Nd=1.729，Vd=54.7），进一步校正色差及残余像差。

在本发明中，第二透镜、第四透镜和第五透镜的非球面面型均满足如下方程式：

，

其中：c为半径所对应的曲率，y为径向坐标，径向坐标的单位和透镜长度单位相同，k为圆锥二次曲线系数；

当k＜-1时，透镜的面形曲线为双曲线；

当k=-1时，透镜的面形曲线为抛物线；

当-1＜k＜0时，透镜的面形曲线为椭圆；

当k=0时，透镜的面形曲线为圆形；

当k＞0时，透镜的面形曲线为扁圆；

~分别表示各径向坐标所对应的系数。

第六透镜6后面设有感光芯片10，该感光芯片的分辨率可以满足500万以上像素的不同要求。同时，在第六透镜6后面设有感光芯片10，还装有滤光片8，不但可对感光芯片起到保护作用，同时可以滤掉所需波段外的杂光，从而提高像质。

此外，在设计时，已充分考虑了感光芯片保护玻璃9所引入的像差，并在设计过程中加以矫正，从而提高镜头的品质。

本发明光学镜头为鱼眼镜头，视场角可达到185°，同时还可保证高分辨率；采用温度补偿设计，在-40℃~+80℃的环境下工作，不离焦；采用玻塑组合的形式，不但保证了光学系统的性能，并且可以降低加工成本，简化结构，减轻重量，还有利于大批量生产，符合市场需求；在使用低色散材料的同时，还对光阑的位置进行了优化，提高画面像质，最主要的是镜头总长短，光学总长不超过12mm（在空气中）。

下面，列举一个实际设计实施例：其焦距f＜2mm，总长=11.9mm，分辨率达到500MP，视场角＞180°在φ5.6mm像圆。

表1系统数据

表2非球面系数~

上述表1和表2中：

面编号1和2分别表示的是第一透镜1的第一面和第二面，第一透镜1的材质为H-FK61；

面编号3和4分别表示的是第二透镜2的第一面和第二面，第二透镜2的材质为K26R；

面编号5和6分别表示的是第三透镜3的第一面和第二面，第三透镜3的材质为H-ZLAF75A；

面编号6和7分别表示的是第四透镜4的第一面和第二面，第四透镜4的材质为K26R；

面编号8和9分别表示的是第五透镜5的第一面和第二面，第五透镜5的材质为ep5000；

面编号10和11分别表示的是第六透镜6的第一面和第二面，第六透镜6的材质为H-LAK52；

面编号12和13分别表示的是滤光片8的第一面和第二面，滤光片8的基底材质为h-k9l；

面编号14和15分别表示的是感光芯片保护玻璃9的第一面和第二面，感光芯片保护玻璃9的基底材质为h-k9l；

其中，第一面指朝向物面侧的一面，第二面指朝向像面的一面。

通过采用以上技术方案，图2、图3、图4和图5分别给出了光学镜头的球差曲线、场曲及畸变曲线、色差曲线和MTF曲线，由图可知，本发明光学镜头的球差矫正到±0.04mm以内，在光谱带宽内球差校正的比较好，这样能增加镜头实拍画面的整洁度。由于用到非球面镜片，像散和场曲可以矫正到合适的范围，使得子午的解像力能够与弧矢方向的解像力相近。垂轴色差，f光、d光、c光相对垂轴色差在2μm以内，g光垂轴色差在7μm以内，可满足镜头解像品质需求；MTF曲线图，该镜头有着优良的解像力，中心视场及0.7视场以内，160cycles/mm的空间频率有着较高的锐度。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种总长短无热化的鱼眼高清光学镜头，其特征在于：沿光轴从物面到像面依次设置有第一透镜（1）、第二透镜（2）、第三透镜（3）、第四透镜（4）、第五透镜（5）、第六透镜（6）和感光芯片（10），所述第三透镜（3）和第四透镜（4）之间设置光阑（7），所述第一透镜（1）、第三透镜（3）和第六透镜（6）为玻璃球面透镜，所述第二透镜（2）、第四透镜（4）和第五透镜（5）为塑料非球面透镜，所述第一透镜（1）、第二透镜（2）、第三透镜（3）、第四透镜（4）、第五透镜（5）和第六透镜（6）的焦距依次为负、负、正、正、负、正。

2.如权利要求1所述的总长短无热化的鱼眼高清光学镜，其特征在于：所述第一透镜（1）为高折射率低色散透镜。

3.如权利要求1所述的总长短无热化的鱼眼高清光学镜，其特征在于：所述第一透镜（1）的折射率Nd=1.59，阿贝常数Vd=68.5。

4.如权利要求2所述的总长短无热化的鱼眼高清光学镜，其特征在于：所述第六透镜（6）为高折射率低色散透镜。

5.如权利要求2所述的总长短无热化的鱼眼高清光学镜，其特征在于：所述第六透镜（6）的折射率Nd=1.729，阿贝常数Vd=54.7。

6.如权利要求3所述的总长短无热化的鱼眼高清光学镜，其特征在于：第四透镜（4）的焦距f4与第五透镜（5）的焦距f5满足条件：1.1≤f4/f5≤1.3。

7.如权利要求4所述的总长短无热化的鱼眼高清光学镜，其特征在于：所述第六透镜（6）与感光芯片（10）之间依次设有滤光片（8）与保护玻璃（9）。