CN110727087B9

CN110727087B9 - 广角镜头

Info

Publication number: CN110727087B9
Application number: CN201911298037.6A
Authority: CN
Inventors: 王克民; 张歆越; 曾吉勇
Original assignee: Jiangxi Lianchuang Electronic Co Ltd
Current assignee: Jiangxi Lianchuang Electronic Co Ltd
Priority date: 2019-12-17
Filing date: 2019-12-17
Publication date: 2020-04-17
Anticipated expiration: 2039-12-17
Also published as: CN110727087B; CN110727087A

Abstract

本发明公开了一种广角镜头，沿光轴从物侧到成像面依次包含：第一透镜、第二透镜、第三透镜、光阑、第四透镜、第五透镜和第六透镜；第一透镜具有负光焦度；第二透镜具有负光焦度；第三透镜具有正光焦度；第四透镜具有正光焦度；第五透镜具有负光焦度，第四透镜和第五透镜组成粘合透镜组；第六透镜具有正光焦度；第一透镜和第三透镜均为玻璃球面镜片，第二透镜、第四透镜、第五透镜和第六透镜均为塑胶非球面镜片；广角镜头满足条件式：1.5<TTL/R3<3，TTL表示广角镜头的光学总长，R3表示第二透镜物侧面的曲率半径。该广角镜头具有小型化、低成本、大广角等优点，能够在户外极端恶劣的环境中解像良好。

Description

广角镜头

技术领域

本发明涉及光学镜头技术领域，特别是涉及一种广角镜头。

背景技术

车载环视系统就是由安装在车身前后左右的四个超广角摄像头组成，同时采集车辆四周的影像，经过图像处理后，图像最终拼接成一幅车辆四周无缝隙的360°全景俯视图，驾驶员可以对汽车周围的道路状况进行观测，提高行车的安全指数。车载环视系统极大拓展了驾驶员对周围和环境的感知能力，使驾驶员在处理车辆起步、行车转弯、泊车入位、窄道会车、规避障碍等情况时从容不迫、轻松自如，可以有效减少刮蹭、甚至碰撞碾压等事故的发生。

由于车载环视系统应用在户外复杂的环境中，对所搭载的广角摄像头要求极高，不仅要求视场角大，而且需要具备良好的热稳定性，即使在高低温环境下也能保持较好的解像力。目前一般的车载镜头为了追求大广角、热稳定性好，一般采用全玻璃材质透镜，这导致镜头的体积较大，成本较高，不利于市场的推广应用。

发明内容

为此，本发明的目的在于提出一种应用于车载环视系统的广角镜头，具有小型化、低成本、大广角等优点，能够在户外极端恶劣的环境中解像良好。

一种广角镜头，沿光轴从物侧到成像面依次包含：第一透镜、第二透镜、第三透镜、光阑、第四透镜、第五透镜和第六透镜；

所述第一透镜具有负光焦度，其物侧面为凸面，像侧面为凹面；

所述第二透镜具有负光焦度，其物侧面为凸面，像侧面为凹面；

所述第三透镜具有正光焦度，其物侧面和像侧面均为凸面；

所述光阑设置于所述第三透镜和所述第四透镜之间；

所述第四透镜具有正光焦度，其物侧面和像侧面均为凸面；

所述第五透镜具有负光焦度，其物侧面和像侧面均为凹面，所述第四透镜和所述第五透镜组成粘合透镜组；

所述第六透镜具有正光焦度，其物侧面和像侧面均为凸面；

其中，所述第一透镜和所述第三透镜均为玻璃球面镜片，所述第二透镜、所述第四透镜、所述第五透镜和所述第六透镜均为塑胶非球面镜片；

所述广角镜头满足条件式：1.5<TTL/R3<3，TTL表示所述广角镜头的光学总长，R3表示所述第二透镜物侧面的曲率半径。

本发明提供的广角镜头，通过第二透镜采用非球面面型的设计，可以有效减小镜头的F-Theta畸变。通过第四透镜和第五透镜采用非球面粘合的工艺组成粘合透镜组，能够有效地减小光学系统的色差。通过第六透镜采用非球面透镜，可以很好地矫正光学系统的畸变，且可以减小光学系统的像差，提升解像力。本发明通过两片玻璃镜片和四片塑胶镜片的混合结构，以及光焦度的合理搭配，实现了镜头的小型化、有效降低生产成本，同时具有良好的成像能力，能够满足户外极端恶劣环境中的使用需求。

进一步地，所述广角镜头满足条件式：4.5<TTL/CT3<5.5，其中，CT3表示所述第三透镜在所述光轴上的中心厚度。

进一步地，所述广角镜头满足条件式：50<TTL/T34<100，其中，T34表示所述第三透镜和所述第四透镜在所述光轴上的间隔距离。

进一步地，所述广角镜头满足条件式：1.05<Nd5/Nd4<1.08，其中，Nd4表示所述第四透镜的折射率，Nd5表示所述第五透镜的折射率。

进一步地，所述广角镜头满足条件式：0.98<Nd1/Nd3<1.01，其中，Nd1表示所述第一透镜的折射率，Nd3表示所述第三透镜的折射率。

进一步地，所述广角镜头满足条件式：0.8<|F2/F6|<1，其中，F2表示所述第二透镜的焦距，F6表示所述第六透镜的焦距。

进一步地，所述广角镜头满足条件式：20<F45/EFL<40，其中，F45表示所述第四透镜和所述第五透镜的组合焦距，EFL表示所述广角镜头的有效焦距。

进一步地，所述广角镜头满足条件式：-0.06<(1/F2)+(1/F6)+(1/F45)<0.06，其中，F2表示所述第二透镜的焦距，F6表示所述第六透镜的焦距，F45表示所述第四透镜和所述第五透镜的组合焦距。

进一步地，所述广角镜头满足条件式：8<|R6/EFL|<12，其中，R6表示所述第三透镜像侧面的曲率半径，EFL表示所述广角镜头的有效焦距。

进一步地，所述广角镜头满足条件式：-1<f7/f9<0，其中，f7表示所述第四透镜物侧面的焦距，f9表示所述第五透镜像侧面的焦距。

进一步地，所述广角镜头满足条件式：-4°≤|φ7|-arctan[S7/(R7²- S7²)^1/2] ≤4°，-15°≤|φ8|-arctan[S8/(R8²- S8²)^1/2] ≤15°，其中，φ7表示所述第四透镜物侧面在有效半口径处的面心角，φ8表示所述第四透镜像侧面在有效半口径处的面心角，S7表示所述第四透镜物侧面的有效半口径，S8表示所述第四透镜像侧面的有效半口径，R7表示所述第四透镜物侧面的曲率半径，R8表示所述第四透镜像侧面的曲率半径。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本发明实施例的广角镜头的结构示意图；

图2为本发明实施例的广角镜头的场曲曲线图，其中，图中横轴表示偏移量（单位：毫米），纵轴表示视场角（单位：度）；

图3为本发明实施例的广角镜头的畸变曲线图，其中，图中横轴表示畸变百分比，纵轴表示视场角（单位：度）；

图4为本发明实施例的广角镜头的轴向色差曲线图，其中，图中横轴表示偏移量（单位：毫米），纵轴表示归一化光瞳；

图5为本发明实施例的广角镜头的垂轴色差曲线图，其中，图中横轴表示偏移量（单位：微米），纵轴表示视场角（单位：度）。

主要元件符号说明：

具体实施方式

为使本发明的目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。附图中给出了本发明的若干实施例。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。

请参阅图1，为本发明实施例中提供的一种广角镜头，沿光轴从物侧到成像面依次包含：第一透镜L1，第二透镜L2，第三透镜L3，光阑ST，第四透镜L4，第五透镜L5、第六透镜L6以及滤光片G1。

第一透镜L1具有负光焦度，其物侧面S1为凸面，像侧面S2为凹面；

第二透镜L2具有负光焦度，其物侧面S3为凸面，像侧面S4为凹面；

第三透镜L3具有正光焦度，其物侧面S5和像侧面S6均为凸面；

第四透镜L4具有正光焦度，其物侧面S7和像侧面S8均为凸面；

第五透镜L5具有负光焦度，其物侧面S8和像侧面S9均为凹面，第四透镜L4和第五透镜L5组成粘合透镜组；

第六透镜L6具有正光焦度，其物侧面S10和像侧面S11均为凸面；

其中，第一透镜L1和第三透镜L3均为玻璃球面镜片，第二透镜L2、第四透镜L4、第五透镜L5和第六透镜L6均为塑胶非球面镜片。

在本发明实施例的广角镜头中，通过第二透镜采用非球面面型的设计，可以有效减小镜头的F-Theta畸变。

在本发明实施例的广角镜头中，通过第四透镜和第五透镜采用非球面粘合的工艺组成粘合透镜组，能够有效地减小光学系统的色差。

在本发明实施例的广角镜头中，通过第六透镜采用非球面透镜，可以很好地矫正光学系统的畸变。

在本发明实施例的广角镜头中，通过第六透镜采用非球面透镜，可以减小光学系统的像差，提升解像力。

在上述广角镜头中，所述广角镜头满足以下条件式：

1.5<TTL/R3<3；（1）

其中，TTL表示广角镜头的光学总长，R3表示第二透镜物侧面的曲率半径。满足条件式（1），可以有效改变第二透镜物侧面的二次反射鬼像的光瞳像在焦面上的相对位置，通过控制曲率半径可以使得鬼像的光瞳像远离焦面，有效降低鬼像的相对能量值，提高镜头成像画面的质量。

进一步地，所述广角镜头满足以下条件式：

4.5<TTL/CT3<5.5；（2）

其中，TTL表示广角镜头的光学总长，CT3表示第三透镜在光轴上的中心厚度。满足条件式（2），通过增加光阑前镜片的厚度，可以很好的矫正光学镜头的场曲。

进一步地，所述广角镜头满足以下条件式：

50<TTL/T34<100；（3）

其中，TTL表示广角镜头的光学总长，T34表示第三透镜和第四透镜在光轴上的间隔距离。满足条件式（3），可以有效缩小光阑前后镜片之间的镜间距，进而缩短了光阑孔通过光线在空气中的光程，有利于像差的消除。

进一步地，所述广角镜头满足以下条件式：

1.05<Nd5/Nd4<1.08；（4）

其中，Nd4表示第四透镜的折射率，Nd5表示第五透镜的折射率。满足条件式（4），可以有效增大第四透镜和第五透镜粘合面之间的折射率差值，更有利于色差的消除。

进一步地，所述广角镜头满足以下条件式：

0.98<Nd1/Nd3<1.01；（5）

其中，Nd1表示第一透镜的折射率，Nd3表示第三透镜的折射率。满足条件式（5），可以有效控制玻璃镜片的折射率，减小单透镜之间的折射率差异，便于光学镜头中光焦度的合理分配。

进一步地，所述广角镜头满足以下条件式：

0.8<|F2/F6|<1；（6）

其中，F2表示第二透镜的焦距，F6表示第六透镜的焦距。

进一步地，所述广角镜头满足以下条件式：

20<F45/EFL<40；（7）

其中，F45表示第四透镜和第五透镜的组合焦距，EFL表示广角镜头的有效焦距。

进一步地，所述广角镜头满足以下条件式：

-0.06<(1/F2)+(1/F6)+(1/F45)<0.06；（8）

其中，F2表示第二透镜的焦距，F6表示第六透镜的焦距，F45表示第四透镜和第五透镜的组合焦距。第二透镜、第三透镜、第四透镜以及第五透镜均采用塑胶材质镜片，由于塑胶材料相比于玻璃材料对温度更为敏感，折射率受温度变化影响大，满足上述条件式（6）至（8），通过调整各塑胶镜片的光焦度，让正光焦度透镜和负光焦度透镜的组合光焦度近似相消，可以抵消温度对镜片折射率的影响，从而可有效改善光学镜头的温度性能。

进一步地，所述广角镜头满足以下条件式：

8<|R6/EFL|<12；（9）

其中，R6表示第三透镜像侧面的曲率半径，EFL表示广角镜头的有效焦距。满足条件式（9），通过控制光阑前镜片表面的曲率半径，能够降低该表面面型加工误差对光学镜头成像质量的影响，从而提高光学镜头的生产良率。

进一步地，所述广角镜头满足以下条件式：

-1<f7/f9<0；（10）

其中，f7表示第四透镜物侧面的焦距，f9表示第五透镜像侧面的焦距。满足条件式（10），通过控制粘合透镜组前后表面的焦距，可以将粘合透镜组近似等效为一个同心圆的弯月型透镜，有利于优化场曲，减小像散。

进一步地，所述光学成像镜头满足条件式：

-4°≤|φ7|-arctan[S7/(R7²- S7²)^1/2] ≤4°；（11）

-15°≤|φ8|-arctan[S8/(R8²- S8²)^1/2] ≤15°；（12）

其中，φ7表示第四透镜物侧面在有效半口径处的面心角，φ8表示第四透镜像侧面在有效半口径处的面心角，面心角即该透镜表面垂直截面上的切线与水平方向的夹角，S7表示第四透镜物侧面的有效半口径，S8表示第四透镜像侧面的有效半口径，R7表示第四透镜物侧面的曲率半径，R8表示第四透镜像侧面的曲率半径。满足条件式（11）和（12），使得第四透镜镜片中心到边缘光焦度的变化趋势更接近正余弦函数，在温度变化下，所有视场的离焦曲线会更加聚拢，有利于改善镜头的温度性能。

本发明实施例中提供的广角镜头的非球面表面形状均满足下列方程：

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。

在本发明实施例提供的广角镜头中，各个透镜的厚度、曲率半径、材料选择等相关参数如表1所示。

表1

本实施例的各透镜非球面的参数如表2所示。

表2

在本实施例中，广角镜头的场曲、畸变、轴向色差和垂轴色差的曲线图分别如图2、3、4、5所示，由于像点的数据范围越小，代表镜头性能越好，而通过图2至图5可以看出，本实施例中场曲、畸变、色差都能被很好的校正。由图2可以看出，广角镜头的T线、S线场曲最大值均小于0.05mm，且T线、S线的差值小于0.05mm，表明场曲和像散都得到了很好的校正；由图4可以看出，广角镜头的轴向色差在整个光瞳范围内均小于0.035mm，且每两个波长之间的差值最大值小于0.015mm，说明广角镜头的色球差和二级色差得到很好的校正。

表3是上述实施例中对应的光学特性，包括系统的有效焦距EFL、光学总长TTL、视场角FOV和前面所述每个条件式对应的数值。

表3

综上，本发明提供的广角镜头，通过第二透镜采用非球面面型的设计，可以有效减小镜头的F-θ畸变。通过第四透镜和第五透镜采用非球面粘合的工艺组成粘合透镜组，能够有效地减小光学系统的色差。通过第六透镜采用非球面透镜，可以很好地矫正光学系统的畸变，且可以减小光学系统的像差，提升解像力。本发明通过两片玻璃镜片和四片塑胶镜片的混合结构，以及光焦度的合理搭配，实现了镜头的小型化、低成本，同时具有良好的成像能力，能够满足户外极端恶劣环境中的使用需求。

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

1.一种广角镜头，沿光轴从物侧到成像面依次包含：第一透镜、第二透镜、第三透镜、光阑、第四透镜、第五透镜和第六透镜，所述广角镜头中具有光焦度的镜头为六片，其特征在于：

所述第三透镜具有正光焦度，其物侧面和像侧面均为凸面；

所述光阑设置于所述第三透镜和所述第四透镜之间；

所述第四透镜具有正光焦度，其物侧面和像侧面均为凸面；

所述第六透镜具有正光焦度，其物侧面和像侧面均为凸面；

所述广角镜头满足条件式：1.5<TTL/R3<3，TTL表示所述广角镜头的光学总长，R3表示所述第二透镜物侧面的曲率半径；

所述广角镜头满足条件式：8<|R6/EFL|<12，其中，R6表示所述第三透镜像侧面的曲率半径，EFL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：4.5<TTL/ CT3<5.5，其中，CT3表示所述第三透镜在所述光轴上的中心厚度.

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：50<TTL/ T34<100，其中，T34表示所述第三透镜和所述第四透镜在所述光轴上的间隔距离。

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：1.05<Nd5/ Nd4<1.08，其中，Nd4表示所述第四透镜的折射率，Nd5表示所述第五透镜的折射率。

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：0.98<Nd1/ Nd3<1.01，其中，Nd1表示所述第一透镜的折射率，Nd3表示所述第三透镜的折射率。

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：0.8<|F2/ F6|<1，其中，F2表示所述第二透镜的焦距，F6表示所述第六透镜的焦距。

7.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：20<F45/ EFL<40，其中，F45表示所述第四透镜和所述第五透镜的组合焦距，EFL表示所述广角镜头的有效焦距。

8.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：-0.06mm^-1< (1/F2)+(1/F6)+(1/F45)<0.06mm^-1，其中，F2表示所述第二透镜的焦距，F6表示所述第六透镜的焦距，F45表示所述第四透镜和所述第五透镜的组合焦距。

9.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：-1<f7/f9< 0，其中，f7表示所述第四透镜物侧面的焦距，f9表示所述第五透镜像侧面的焦距。

10.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：-4°≤|φ 7|-arctan[S7/(R7²- S7²)^1/2] ≤4°，-15°≤|φ8|-arctan[S8/(R8²- S8²)^1/2] ≤15°，其中，φ7表示所述第四透镜物侧面在有效半口径处的面心角，φ8表示所述第四透镜像侧面在有效半口径处的面心角，S7表示所述第四透镜物侧面的有效半口径，S8表示所述第四透镜像侧面的有效半口径，R7表示所述第四透镜物侧面的曲率半径，R8表示所述第四透镜像侧面的曲率半径。