CN110058386B - 一种超短光学总长日夜共焦的光学镜头 - Google Patents

一种超短光学总长日夜共焦的光学镜头 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种超短TTL日夜共焦的光学镜头，其包括由物侧至像侧依次设置的具有负光焦度的第一透镜、光阑元件、具有正光焦度的第二透镜、具有正光焦度的第三透镜、具有正光焦度的第四透镜、具有负光焦度的第五透镜、红外滤波片、保护玻璃以及感光芯片。本发明具有超短的光学总长、大像面和大视场角，在白天和黑夜、低温和高温的环境中均可清晰成像。

Description

一种超短光学总长日夜共焦的光学镜头
技术领域
本发明涉及一种超短TTL、日夜共焦的光学镜头。
背景技术
随着市场的迅速发展，对镜头的像素，性耐性，TTL要求越来越高。
目前市面超广角类玻塑混合镜头高低温虚焦现象比较严重，无法保持在低温、高温的情况下依然成像清晰。
而全部透明的玻璃片的镜头成本较高，同样的性能能需要更多的镜片，体积偏大，重量也会较重，减少镜片又无法满足目前市场大光圈、高像质的需求。
发明内容
鉴于此，本发明的目的在于提供一种超短光学总长日夜共焦的光学镜头，其具有超短的光学总长、大像面和大视场角，在白天和黑夜、低温和高温的环境中均可清晰成像。
本发明为解决其技术问题而采用的技术方案是：
一种超短光学总长日夜共焦的光学镜头，其包括由物侧至像侧依次设置的
具有负光焦度的第一透镜，其物侧面为凸面非球面，像侧面为凹面非球面；
光阑元件；
具有正光焦度的第二透镜，其物侧面为凸面非球面，像侧面为凹面非球面；
具有正光焦度的第三透镜，其物侧面为凹面非球面，像侧面为凸面非球面；
具有正光焦度的第四透镜，其物侧面和像侧面均为凸面球面；
具有负光焦度的第五透镜，其物侧面为凹面球面，像侧面为凸面球面；
红外滤波片；
保护玻璃；
感光芯片。
作为优选地，第一透镜、第二透镜和三透镜均为塑胶镜片，第四透镜和第五透镜均为玻璃镜片。
作为优选地，光学镜头的总焦距为f，第一透镜的焦距为f1，第二透镜的焦距为f2，第三透镜的焦距为f3，第四透镜的焦距为f4，第五透镜的焦距为f5，各个焦距同时满足以下关系：
-3<f1/f<0；
7<f2/f<13；
0<f3/f<3.0；
-5<f5/f<0。
作为优选地，光学镜头的光学后焦为d，d和f满足以下关系：1.2≤d/f≤3。
作为优选地，第二透镜、第三透镜、第四透镜和第五透镜的组合焦距为f25，f25和f满足以下关系：0<f25/f<3。
作为优选地，第一透镜的色散系数为vd lens 1，第二透镜的色散系数为vd lens2，第三透镜的色散系数为vd lens 3，第四透镜的色散系数为vd lens 4，第五透镜的色散系数为vd lens5，各个色散系数同时满足以下关系：
vd lens 1≤60；
vd lens 2≤30；
vd lens 3≤60；
vd lens 4≤60；
vd lens 5≤30。
作为优选地，第一透镜、第二透镜和第三透镜的非球面的表面形状满足以下方程：Z＝cy2/{1+√[1-c2y2]}+a2y2+a4y4+a6y6+a8y8+a10y10+a12y12+a14y14+a16y16；上述方程中，参数c为半径所对应的曲率，y为径向坐标，k为圆锥二次曲线系数；a2至a16分别表示各径向坐标所对应的系数。
本发明的有益效果是：
1、本发明实现光学总长≤11mm，实现超短光学总长，缩减整机空间。
2、本发明由2枚玻璃球面，3枚塑胶非球面构成，缩减了成本。
3、本发明实现了可见光和近红外共焦，可在白天和黑夜成像清晰。
4、本发明解决了-40℃～85℃温度下虚焦问题，可在不同温差下清晰成像
5、本实发明的像面高度可达Φ6.5mm。
附图说明
图1为本发明的光路图；
图2为本发明在常温下的MTF曲线；
图3为本发明在常温下可见光的离焦曲线；
图4为本发明在常温下红外光的离焦曲线；
图5为本发明在温度为-40℃时的离焦曲线；
图6为本发明在温度为85℃时的离焦曲线。
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
参照图1，本发明的实施例提出了一种超短光学总长日夜共焦的光学镜头，其特征在于，其包括由物侧至像侧依次设置的第一透镜1、光阑元件2、第二透镜3、第三透镜4、第四透镜5、第五透镜6、红外滤波片7、保护玻璃8和感光芯片9。
第一透镜1的光焦度为负，其物侧面S1为凸面非球面，像侧面S2为凹面非球面；第二透镜3的光焦度为正，其物侧面S4为凸面非球面，像侧面S5为凹面非球面；第三透镜4的光焦度为正，其物侧面S6为凹面非球面，像侧面S7为凸面非球面；第四透镜5的光焦度为正，其物侧面S8和像侧面均为凸面球面；第五透镜6的光焦度为负，其物侧面S9为凹面球面，像侧面S10为凸面球面。
第一透镜1为塑胶非球面镜片，采用草帽形状，有效的压缩视场，减小入射角，降低轴外视场带来的像差，具有较大负光焦度以矫正第二透镜3和第三透镜4的高低温温漂，且增大反远比。
第二透镜3为塑胶非球面镜片，采用厚弯月形状，第三透镜4镜片为塑胶非球面，采用薄弯月透镜，光阑元件2设置在第二透镜3前，使主面前置，缩短TTL。
第四透镜5和第五透镜6均为玻璃球面，形状分别为双凸，弯月形状，胶合使用，用力与矫正色差，缩短TTL。
本光学镜头的总焦距为f，第一透镜1的焦距为f1，第二透镜3的焦距为f2，第三透镜4的焦距为f3，第四透镜5的焦距为f4，第五透镜6的焦距为f5，各个焦距同时满足以下关系：
-3<f1/f<0；
7<f2/f<13；
0<f3/f<3.0；
-5<f5/f<0。
作为本发明的一种优选方案，光学镜头的光学后焦为d，d和f满足以下关系：1.2≤d/f≤3。
作为本发明的一种优选方案，第二透镜3、第三透镜4、第四透镜5和第五透镜6的组合焦距为f25，f25和f满足以下关系：0<f25/f<3。
作为本发明的一种优选方案，第一透镜1的色散系数为vd lens 1，第二透镜3的色散系数为vd lens 2，第三透镜4的色散系数为vd lens 3，第四透镜5的色散系数为vd lens4，第五透镜6的色散系数为vd lens 5，各个色散系数同时满足以下关系：
vd lens 1≤60；
vd lens 2≤30；
vd lens 3≤60；
vd lens 4≤60；
vd lens 5≤30。
参照图1，第一透镜1、第二透镜3和第三透镜4的非球面的表面形状满足以下方程：Z＝cy2/{1+√[1-(1+k)c2y2]}+a2y2+a4y4+a6y6+a8y8+a10y10+a12y12+a14y14+a16y16；
上述方程中，参数c为半径所对应的曲率，y为径向坐标，y的单位和透镜的长度单位相同，k为圆锥二次曲线系数；a2至a16分别表示各径向坐标所对应的系数。当k小于-1时，透镜的面形曲线为双曲线，当k等于-1时，透镜的面形曲线为抛物线；当k介于-1到0之间时，透镜的面形曲线为椭圆，当k系数等于0时，透镜的面形曲线为圆形，当k系数大于0时，透镜的面形曲线为扁圆形。
在其中一个实施例中，f＝2.81mm，F/No.＝2.40，像高＝Φ6.5mm，TTL＝11.00mm，FOV＝162°。各镜片的具体面型参数如表1所示：其中，S3指光阑元件2的表面，S11指红外滤波片7的物侧面，S12指红外滤波片7的像侧面，S13指透明保护片8的物侧面，S14指透明保护片8的像侧面。
表1
表面 面类型 曲率半径 厚度 材质 折射率 色散系数 口径
被摄物 平面 无限 Inf
S1 非球面 4.711 0.4 塑胶 1.54 55.90 4.70
S2 非球面 1.137 1.375 2.40
S3 STO Infinity -0.038 1.72
S4 非球面 4.819 1.512 塑胶 1.64 22.40 1.74
S5 非球面 5.816 0.091 2.00
S6 非球面 -15.428 0.75 塑胶 1.54 55.90 2.00
S7 非球面 -2.338 0.08 2.60
S8 球面 7.004 1.784 玻璃 1.69 55.50 3.80
S9 球面 -2.803 0.45 玻璃 1.94 17.90 4.10
S10 球面 -5.066 0.3 4.60
S11 红外滤波片 平面 0.3 玻璃 1.52 64.2 2.30
S12 红外滤波片 平面 3.5 5.20
S13 保护玻璃 平面 0.4 玻璃 1.52 64.2 5.20
S14 保护玻璃 平面 0.1 6.50
IMA 球面 平面 0.4 6.50
表1中各非球面面型的具体参数如表2所示：
表2
图2为本实施例在常温下的MTF曲线，其说明了本实施例在常温下能够清晰成像，具有高像质。
图3为本实施例在常温下可见光的离焦曲线，图4为本实施例在常温下红外光的离焦曲线，图3和图4的结果说明本发明能够实现可见光和近红外共焦，因此在白天和黑夜均能清晰成像。
图5为本实施例在温度为-40℃时的离焦曲线，图6为本实施例在温度为85℃时的离焦曲线，图5和图6的结果说明本发明解决了-40℃～85℃温度下虚焦问题，可在不同温度下清晰成像。

Claims (2)

1.一种超短光学总长日夜共焦的光学镜头，其特征在于，其由从物侧至像侧依次设置的第一透镜(1)、光阑元件(2)、第二透镜(3)、第三透镜(4)、第四透镜(5)、第五透镜(6)、红外滤波片(7)、保护玻璃(8)及感光芯片(9)组成；
第一透镜(1)的光焦度为负，其物侧面为凸面非球面，像侧面为凹面非球面；第二透镜(3)的光焦度为正，其物侧面为凸面非球面，像侧面为凹面非球面；第三透镜(4)的光焦度为正，其物侧面为凹面非球面，像侧面为凸面非球面；第四透镜(5)的光焦度为正，其物侧面和像侧面均为凸面球面；第五透镜(6)的光焦度为负，其物侧面为凹面球面，像侧面为凸面球面；
第一透镜(1)的物侧面的曲率半径为4.711毫米，第一透镜(1)的像侧面的曲率半径为1.137毫米，第二透镜(3)的物侧面的曲率半径为4.819毫米，第二透镜(3)的像侧面的曲率半径为5.816毫米，第三透镜(4)的物侧面的曲率半径为-15.428毫米，第三透镜(4)的像侧面的曲率半径为-2.338毫米，第四透镜(5)的物侧面的曲率半径为7.004毫米，第四透镜(5)的像侧面的曲率半径为-2.803毫米，第五透镜(6)的物侧面的曲率半径为-2.803毫米，第五透镜(6)的像侧面的曲率半径为-5.066毫米；
第一透镜(1)的厚度为0.4毫米，第一透镜(1)与光阑(2)的间距为1.375毫米；光阑(2)与第二透镜(3)的间距为-0.038毫米；第二透镜(3)的厚度为1.512毫米，第二透镜(3)与第三透镜(4)的间距为0.091毫米；第三透镜(4)的厚度为0.75毫米，第三透镜(4)与第四透镜(5)的间距为0.08毫米；第四透镜(5)的厚度为1.784毫米，第四透镜(5)与第五透镜的间距为0毫米；第五透镜(6)的厚度为0.45毫米；
第一透镜(1)的折射率为1.54，第二透镜(3)的折射率为1.64，第三透镜(4)的折射率为1.54，第四透镜(5)的折射率为1.69，第五透镜(6)的折射率为1.94。
2.根据权利要求1所述的一种超短光学总长日夜共焦的光学镜头，其特征在于，所述的第一透镜(1)、第二透镜(3)和三透镜均为塑胶镜片，所述的第四透镜(5)和第五透镜(6)均为玻璃镜片。
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