CN110441890A - 玻塑混合广角镜头 - Google Patents

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CN110441890A CN201910872369.4A CN201910872369A CN110441890A CN 110441890 A CN110441890 A CN 110441890A CN 201910872369 A CN201910872369 A CN 201910872369A CN 110441890 A CN110441890 A CN 110441890A
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邹文镔
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Abstract

本发明涉及一种玻塑混合广角镜头，包括沿光轴从物侧至像侧依次排列的：具有负光焦度的第一透镜(L1)、具有正光焦度的第二透镜(L2)、光阑(STOP)、具有正光焦度的第三透镜(L3)、具有负光焦度的第四透镜(L4)和具有正光焦度的第五透镜(L5)；在所述玻塑混合广角镜头中，所述第二透镜(L2)的焦距的绝对值最大，所述第五透镜(L5)的焦距的绝对值最小。本发明的镜头体积小角度大，最大像面1/4”,解像达到两百万分辨率，同时能够日夜共焦、‑40℃～80℃温度范围内不虚焦。

Description

玻塑混合广角镜头
技术领域
本发明涉及光学成像领域，尤其涉及一种玻塑混合广角镜头。
背景技术
镜头作为安防系统的主要构成部分，其性能决定了安防系统的成像性能。随着安防领域的发展，摄像机的应用范围越来越广泛，对镜头的解像力、光圈、高低温性能、日夜共焦等方面提出了更高的要求。
目前市场上，大视场角的镜头往往无法兼顾体积小型化、轻量化的要求。且为了高分辨率，矫正色差，多采用多枚玻璃镜片或者胶合镜片，这种产品具有成本高，体积大的缺点。
发明内容
本发明的目的在于解决上述问题，提供一种玻塑混合广角镜头。
为实现上述目的，本发明提供一种玻塑混合广角镜头，包括沿光轴从物侧至像侧依次排列的：具有负光焦度的第一透镜、具有正光焦度的第二透镜、光阑、具有正光焦度的第三透镜、具有负光焦度的第四透镜和具有正光焦度的第五透镜；
在所述玻塑混合广角镜头中，所述第二透镜的焦距的绝对值最大，所述第五透镜的焦距的绝对值最小。
根据本发明的一个方面，所述第一透镜、所述第二透镜、所述第四透镜和所述第五透镜为塑胶非球面透镜；
所述第三透镜为玻璃透镜。
根据本发明的一个方面，所述第一透镜为平-凹透镜，所述第二透镜为凹-凸透镜，所述第三透镜为凸-凸透镜，所述第四透镜为凹-凹透镜，所述第五透镜为凸-凸透镜。
根据本发明的一个方面，所述镜头的相对孔径FNO满足条件：FNO≤2.5。
根据本发明的一个方面，由所述第一透镜和所述第二透镜组成的第一透镜群的焦距Fa和所述镜头的有效焦距F满足下列关系式：-5≤Fa/F≤-3。
根据本发明的一个方面，由所述第三透镜、所述第四透镜和所述第五透镜组成的第二透镜群的焦距Fb和所述第一透镜群的焦距Fa满足下列关系式：-3≤Fa/Fb≤-1。
根据本发明的一个方面，所述镜头的光学总长TTL与所述镜头的有效焦距F满足关系式：6≤TTL/F≤8。
根据本发明的一个方面，所述镜头的像方半像高H与所述镜头的有效焦距F满足关系式：0.8≤H/F≤1.1。
根据本发明的一个方面，所述第三透镜的折射率Nd和阿贝数Vd满足：Nd>1.45，Vd>65。
根据本发明的一个方面，所述镜头的视场角大于100°，光学总长TTL≤16mm。
根据本发明的一个方案，镜头采用四枚塑料材质的非球面透镜，其中第一透镜、第二透镜、第四透镜和第五透镜都是塑料材质，降低了镜头生产的成本。
根据本发明的一个方案，镜头可以实现视场角大于100°，且保证镜头总长较小的同时，解像达到两百万以上。扩大了镜头的应用范围，提高了镜头的市场竞争力。
根据本发明的一个方案，镜头通过合理的正负透镜光焦度分配矫正了光学系统的像差，并通过与玻璃镜片和镜筒的配合，改善了高低温环境下焦点漂移的缺陷，使得镜头可以在-40℃～80℃环境下不虚焦。同时可以做到日夜共焦，使镜头在白天、夜晚在不调焦的状况下具有优良的成像品质。
附图说明
图1是示意性表示根据本发明的玻塑混合广角镜头的结构图；
图2是示意性表示根据本发明的实施方式一的玻塑混合广角镜头的调制传递函数(MTF)解析图；
图3是示意性表示根据本发明的实施方式一的玻塑混合广角镜头的离焦曲线图；
图4是示意性表示根据本发明的实施方式一的玻塑混合广角镜头的场曲畸变图；
图5是示意性表示根据本发明的实施方式二的玻塑混合广角镜头的调制传递函数(MTF)解析图；
图6是示意性表示根据本发明的实施方式二的玻塑混合广角镜头的离焦曲线图；
图7是示意性表示根据本发明的实施方式二的玻塑混合广角镜头的场曲畸变图；
图8是示意性表示根据本发明的实施方式三的玻塑混合广角镜头的调制传递函数(MTF)解析图；
图9是示意性表示根据本发明的实施方式三的玻塑混合广角镜头的离焦曲线图；
图10是示意性表示根据本发明的实施方式三的玻塑混合广角镜头的场曲畸变图；
图11是示意性表示根据本发明的实施方式四的玻塑混合广角镜头的调制传递函数(MTF)解析图；
图12是示意性表示根据本发明的实施方式四的玻塑混合广角镜头的离焦曲线图；
图13是示意性表示根据本发明的实施方式四的玻塑混合广角镜头的场曲畸变图；
图14是示意性表示根据本发明的实施方式五的玻塑混合广角镜头的调制传递函数(MTF)解析图；
图15是示意性表示根据本发明的实施方式五的玻塑混合广角镜头的离焦曲线图；
图16是示意性表示根据本发明的实施方式五的玻塑混合广角镜头的场曲畸变图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
在针对本发明的实施方式进行描述时，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”所表达的方位或位置关系是基于相关附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本发明的限制。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细地描述，实施方式不能在此一一赘述，但本发明的实施方式并不因此限定于以下实施方式。
图1是示意性表示根据本发明一种实施方式的玻塑混合广角镜头的结构图。如图1所示，本发明的玻塑混合广角镜头，包括沿光轴从物侧至像侧依次排列的：具有负光焦度的第一透镜L1、具有正光焦度的第二透镜L2、光阑STOP、具有正光焦度的第三透镜L3、具有负光焦度的第四透镜L4和具有正光焦度的第五透镜L5。其中，第二透镜L2的焦距的绝对值最大，第五透镜L5的焦距的绝对值最小。
本发明中，第一透镜L1、第二透镜L2、第四透镜L4和第五透镜L5为塑胶非球面透镜，第三透镜L3为玻璃透镜。如此设置降低了镜头生产的成本。
本发明中，第一透镜L1为月牙形平-凹透镜，第二透镜L2为凹-凸透镜，第三透镜L3为凸-凸透镜，第四透镜L4为凹-凹透镜，第五透镜L5为凸-凸透镜。
本发明中，镜头的相对孔径FNO满足条件：FNO≤2.5。
此外，第一透镜L1和第二透镜L2组成的第一透镜群的焦距Fa和镜头的有效焦距F满足下列关系式：-5≤Fa/F≤-3。第三透镜L3、第四透镜L4和第五透镜L5组成的第二透镜群的焦距Fb和第一透镜群的焦距Fa满足下列关系式：-3≤Fa/Fb≤-1。镜头的光学总长TTL与镜头的有效焦距F满足关系式：6≤TTL/F≤8。镜头的像方半像高H与镜头的有效焦距F满足关系式：0.8≤H/F≤1.1。第三透镜L3的折射率Nd和阿贝数Vd满足：Nd>1.45，Vd>65。
本发明的镜头可以实现视场角大于100°，TTL≤16mm。从而保证镜头总长较小的同时，解像达到两百万以上。扩大了镜头的应用范围，提高了镜头的市场竞争力。
本发明镜头通过合理的正负透镜光焦度分配矫正了光学系统的像差，并通过与玻璃镜片和镜筒的配合，改善了高低温环境下焦点漂移的缺陷，使得镜头可以在-40℃～80℃环境下不虚焦。同时可以做到日夜共焦，使镜头在白天、夜晚在不调焦的状况下具有优良的成像品质。
以下根据本发明的上述设置给出五组具体实施方式来具体说明根据本发明的玻塑混合广角镜头。因为根据本发明的玻塑混合广角镜头共有五片透镜，再加上光阑STOP、平行平板(由sensor保护玻璃和IR切换片组成)和像面一共14个面。这14个面按照本发明的结构顺序依次排列布置，为了便于叙述说明，将14个面编号为S1至S14，其中光阑STOP的面为S5，S12和S13为平行平板的两个面，S14为像面。此外，在以下实施方式中，非球面透镜面型满足下式：
式中z为沿光轴方向，垂直于光轴的高度为h的位置处曲面到顶点的轴向距离；c表示非球面曲面顶点处的曲率；k为圆锥系数；A4、A6、A8、A10、A12分别表示四阶、六阶、八阶、十二阶非球面系数。
五组实施方式数据如下表1中数据：
表1
图1是示意性表示根据本发明的玻塑混合广角镜头的结构图。以下五组实施方式均基于图1所示的镜头结构进行说明。
实施方式一：
TTL＝14.63mm；
F＝2.13mm；
F#＝2.2；
表2为实施方式一的镜头各透镜的焦距：
f1 f2 f3 f4 f5
-3.271 12.70 5.157 -3.357 3.056
表2
表3为实施方式一镜头透镜的相关参数，包括表面类型、曲率半径、厚度、材料的折射率、阿贝数：
面序号 表面类型 R值 厚度 折射率 阿贝数
S1 非球面 22.98 0.97 1.53 56.1
S2 非球面 1.61 2.11
S3 非球面 -6.71 2.40 1.64 23.5
S4 非球面 -4.21 0.14
S5 球面 Infinity 0.46
S6 球面 4.77 2.04 1.50 81.6
S7 球面 -4.77 0.30
S8 非球面 -11.89 0.51 1.64 23.5
S9 非球面 2.69 0.06
S10 非球面 3.31 1.25 1.53 56.1
S11 非球面 -2.82 0.49
S12 球面 Infinity 0.7 1.52 64.2
S13 球面 Infinity 3.16
S14 球面 Infinity
表3
在本实施方式中，非球面数据如下表4所示，表中K为该表面的二次曲面常数，A、B、C、D、E分别为四阶、六阶、八阶、十阶、十二阶的非球面系数：
表4
图2至图4分别是示意性表示根据本发明的实施方式一的玻塑混合广角镜头的调制传递函数(MTF)解析图；根据本发明的实施方式一的玻塑混合广角镜头的离焦曲线图；根据本发明的实施方式一的玻塑混合广角镜头的场曲畸变图。
通过优选以上参数值，结合图2至图4，矫正了光学系统的像差，实现了优秀的解像及日夜共焦。
实施方式二：
TTL＝14.83mm；
F＝2.04mm；
F#＝2.5；
表5为本实施方式镜头各透镜的焦距：
f1 f2 f3 f4 f5
-3.29 12.58 5.14 -3.25 3.02
表5
表6为实施方式二参数表，包括表面类型、曲率半径、厚度、材料的折射率、阿贝数：
面序号 表面类型 R值 厚度 折射率 阿贝数
S1 非球面 19.98 0.96 1.53 55.7
S2 非球面 1.59 2.11
S3 非球面 -6.597 2.7 1.64 23.5
S4 非球面 -4.225 0.21
S5 球面 Infinity 0.53
S6 球面 4.78 1.84 1.50 81.6
S7 球面 -4.78 0.29
S8 非球面 -11.69 0.49 1.64 23.5
S9 非球面 2.61 0.07
S10 非球面 3.21 1.25 1.53 55.7
S11 非球面 -2.82 0.47
S12 球面 Infinity 0.7 1.52 64.2
S13 球面 Infinity 3.16
S14 球面 Infinity
表6
在本实施方式中，非球面数据如下表7所示，表中K为该表面的二次曲面常数，A、B、C、D、E分别为四阶、六阶、八阶、十阶、十二阶的非球面系数：
K A B C D E
S1 -7.25 -9.785E-04 6.799E-07 0 0 0
S2 -0.684 0.011 3.2433E-03 -8..118E-04 5.8641E-04 -6.209E-5
S3 -26.6340 -0.0149 2.7907E-03 1.2772E-04 -5.559E-04 1.2757E-04
S4 2.31 3.0998E-03 5.5944E-06 6.2349E-04 -3.607E-04 1.0518E-04
S8 0.0000 -0.0352 6.5496E-03 -1.185E-03 -6.132E-05 0
S9 -7.65 -1.241E03 -6.562E-03 6.2732E-03 -2.318E-03 3.141E-04
S10 --10.63 9.323E-03 -9.272E-03 5.6146E-03 -1.411E-03 1.756E-04
S11 -0.4 6.169E-04 -2.72E-03 2.6314E-03 -1.178E-03 2.4675E-04
表7
图5至图7分别是示意性表示根据本发明的实施方式二的玻塑混合广角镜头的调制传递函数(MTF)解析图；根据本发明的实施方式二的玻塑混合广角镜头的离焦曲线图；根据本发明的实施方式二的玻塑混合广角镜头的场曲畸变图。
通过优选以上参数值，结合图5至图7，矫正了光学系统的像差，实现了优秀的解像及日夜共焦。
实施方式三：
TTL＝15.31mm；
F＝2.17mm；
F#＝2.4；
表8为本实施方式镜头各透镜的焦距：
f1 f2 f3 f4 f5
-3.19 13.66 5.24 -3.21 3.04
表8
表9为实施方式三的参数表，包括表面类型、曲率半径、厚度、材料的折射率、阿贝数：
表9
在本实施方式中，非球面数据如下表10所示，表中K为该表面的二次曲面常数，A、B、C、D、E分别为四阶、六阶、八阶、十阶、十二阶的非球面系数：
K A B C D E
S1 -10.16 -9.951E-04 -4.552E-07 -3.2E0-08 -6.948E-01 -1.148E-011
S2 -0.68 0.0111 3.3019E-03 -7.912E-04 5.8998E-04 -5.784E-05
S3 -28.56 -0.015 2.904E-03 1.5623E-04 -5.635E-04 1.223E-04
S4 2.33 2.8536E-03 -9.525E-05 5.2852E-04 -4.033E-04 1.0403E-04
S8 -0.238 -0.035 6.488E-03 -1.218E-03 -7.373E-05 4.6476E-06
S9 -7.61 -1.304E-03 -6.603E-03 6.2721E-03 -2.298E-03 3.1423E-04
S10 -10.67 9.3221E-03 -9.249E-03 5.6201E-03 -1.412E-03 1.75E-04
S11 -0.4 7.4136E-04 -2.713E-03 2.64E-03 -1.179E-03 2.4609E-04
表10
图8至图10分别是示意性表示根据本发明的实施方式三的玻塑混合广角镜头的调制传递函数(MTF)解析图；根据本发明的实施方式三的玻塑混合广角镜头的离焦曲线图；根据本发明的实施方式三的玻塑混合广角镜头的场曲畸变图。
通过优选以上参数值，结合图8至图10，矫正了光学系统的像差，实现了优秀的解像及日夜共焦。
实施方式四：
TTL＝14.65mm；
F＝2.11mm；
F#＝2.1；
表11为本实施方式镜头各透镜的焦距：
表11
表12为实施方式四的参数表，包括表面类型、曲率半径、厚度、材料的折射率、阿贝数：
面序号 表面类型 R值 厚度 折射率 阿贝数
S1 非球面 19.84 0.9 1.53 56.1
S2 非球面 1.56 2.4
S3 非球面 -6.71 2.40 1.64 23.4
S4 非球面 -4.21 0.2
S5 球面 Infinity 0.52
S6 球面 4.77 1.98 1.50 81.6
S7 球面 -4.77 0.30
S8 非球面 -11.85 0.49 1.64 23.7
S9 非球面 2.63 0.07
S10 非球面 3.32 1.27 1.64 23.7
S11 非球面 -2.82 0.49
S12 球面 Infinity 0.7 1.53 56.1
S13 球面 Infinity 3.16
S14 球面 Infinity
表12
在本实施方式中，非球面数据如下表13所示，表中K为该表面的二次曲面常数，A、B、C、D、E分别为四阶、六阶、八阶、十阶、十二阶的非球面系数：
K A B C D E
S1 -7.61 -9.711E-03 3.127E-07 -1.883E-08 -1.709E-09 -1.661E-10
S2 -0.68 0.11 3.238-E-08 -8.07E-04 5.863E-04 -5.743E-05
S3 -29.15 -0.0149 2.805E-03 1.2735E-04 -5.573E-04 1.2674E-04
S4 2.31 2.854E-03 1.7624E-05 5.5907E-04 -3.906E-04 1.043E-04
S8 -0.01 -0.035126 6.449E-03 -1.202E-03 -7.31E-05 3.267E-05
S9 -7.73 -1.361E-03 -6.2816E-03 6.2816E-03 -2.315E-03 3.1423E-04
S10 -10.41 9.3597E-03 -9.281E-03 5.625E-03 -1.410E-03 1.7646E-04
S11 -0.39 6.0825E-04 -2.707E-03 2.6412E-03 -1.177E-03 2.47E-04
表13
图11至图13分别是示意性表示根据本发明的实施方式四的玻塑混合广角镜头的调制传递函数(MTF)解析图；根据本发明的实施方式四的玻塑混合广角镜头的离焦曲线图；根据本发明的实施方式四的玻塑混合广角镜头的场曲畸变图。
通过优选以上参数值，结合图11至图13，矫正了光学系统的像差，实现了优秀的解像及日夜共焦。
实施方式五：
TTL＝15.3mm；
F＝2.1mm；
F#＝2；
表14为本实施方式镜头各透镜的焦距：
f1 f2 f3 f4 f5
-3.25 12.78 5.14 -3.3 3.03
表14
表15为实施方式五的参数表，包括表面类型、曲率半径、厚度、材料的折射率、阿贝数：
面序号 表面类型 R值 厚度 折射率 阿贝数
S1 非球面 24.02 1.53 1.54 58.1
S2 非球面 1.59 2.13
S3 非球面 -6.65 2.42 1.64 23.9
S4 非球面 -4.21 0.21
S5 球面 Infinity 0.49
S6 球面 4.76 2.04 1.50 81.6
S7 球面 -4.76 0.25
S8 非球面 -11.89 0.54 1.64 24
S9 非球面 2.64 0.058
S10 非球面 3.2 1.34 1.53 56
S11 非球面 -2.82 0.48
S12 球面 Infinity 0.7 1.52 64.2
S13 球面 Infinity 3.16
S14 球面 Infinity
表15
在本实施方式中，非球面数据如下表16所示，表中K为该表面的二次曲面常数，A、B、C、D、E分别为四阶、六阶、八阶、十阶、十二阶的非球面系数：
表16
图14至图16分别是示意性表示根据本发明的实施方式五的玻塑混合广角镜头的调制传递函数(MTF)解析图；根据本发明的实施方式五的玻塑混合广角镜头的离焦曲线图；根据本发明的实施方式五的玻塑混合广角镜头的场曲畸变图。
通过优选以上参数值，结合图14至图16，矫正了光学系统的像差，实现了优秀的解像及日夜共焦。
以上所述仅为本发明的一个实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种玻塑混合广角镜头，包括沿光轴从物侧至像侧依次排列的：具有负光焦度的第一透镜(L1)、具有正光焦度的第二透镜(L2)、光阑(STOP)、具有正光焦度的第三透镜(L3)、具有负光焦度的第四透镜(L4)和具有正光焦度的第五透镜(L5)；
其特征在于，在所述玻塑混合广角镜头中，所述第二透镜(L2)的焦距的绝对值最大，所述第五透镜(L5)的焦距的绝对值最小。
2.根据权利要求1所述的玻塑混合广角镜头，其特征在于，所述第一透镜(L1)、所述第二透镜(L2)、所述第四透镜(L4)和所述第五透镜(L5)为塑胶非球面透镜；
所述第三透镜(L3)为玻璃透镜。
3.根据权利要求2所述的玻塑混合广角镜头，其特征在于，所述第一透镜(L1)为平-凹透镜，所述第二透镜(L2)为凹-凸透镜，所述第三透镜(L3)为凸-凸透镜，所述第四透镜(L4)为凹-凹透镜，所述第五透镜(L5)为凸-凸透镜。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的玻塑混合广角镜头，其特征在于，所述镜头的相对孔径FNO满足条件：FNO≤2.5。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的玻塑混合广角镜头，其特征在于，由所述第一透镜(L1)和所述第二透镜(L2)组成的第一透镜群的焦距Fa和所述镜头的有效焦距F满足下列关系式：-5≤Fa/F≤-3。
6.根据权利要求5所述的玻塑混合广角镜头，其特征在于，由所述第三透镜(L3)、所述第四透镜(L4)和所述第五透镜(L5)组成的第二透镜群的焦距Fb和所述第一透镜群的焦距Fa满足下列关系式：-3≤Fa/Fb≤-1。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的玻塑混合广角镜头，其特征在于，所述镜头的光学总长TTL与所述镜头的有效焦距F满足关系式：6≤TTL/F≤8。
8.根据权利要求1至3中任一项所述的玻塑混合广角镜头，其特征在于，所述镜头的像方半像高H与所述镜头的有效焦距F满足关系式：0.8≤H/F≤1.1。
9.根据权利要求1至3中任一项所述的玻塑混合广角镜头，其特征在于，所述第三透镜(L3)的折射率Nd和阿贝数Vd满足：Nd>1.45，Vd>65。
10.根据权利要求1至3中任一项所述的玻塑混合广角镜头，其特征在于，所述镜头的视场角大于100°，光学总长TTL≤16mm。
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