CN110908094A - 一种小型化日夜两用的广角镜头 - Google Patents

一种小型化日夜两用的广角镜头 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种小型化日夜两用的广角镜头，其可满足实现小型化、广视角、日夜共焦以及温度适应性要求；其包括从物方至像方设置的：第一透镜群组，具有负光焦度；第二透镜群组，具有正光焦度；所述第一透镜群组与所述第二透镜群组满足如下关系：‑5＜F11/F＜‑11，1.6＜F22/F＜1.9，其中，F11为所述第一透镜群组的焦距值，F22为所述第二透镜群组的焦距值，F为所述小型化日夜两用的广角镜头的焦距值。

Description

一种小型化日夜两用的广角镜头
技术领域
本发明涉及光学成像技术领域,具体为一种小型化日夜两用的广角镜头。
背景技术
随着智能安全辅助驾驶监控系统的快速发展和广泛应用，对于广视角的监控镜头的要求不断提高，如今的广角镜头正在不断地朝着小型化、广视角、日夜共焦、温度适应性方向发展，则相应地新架构的广角镜头也就亟待研究开拓。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种小型化日夜两用的广角镜头，其可满足实现小型化、广视角、日夜共焦以及温度适应性要求。
其技术方案是这样的：一种小型化日夜两用的广角镜头，其特征在于：其包括从物方至像方设置的：第一透镜群组，具有负光焦度；第二透镜群组，具有正光焦度；
所述第一透镜群组与所述第二透镜群组满足如下关系：
-5＜F11/F＜-11，1.6＜F22/F＜1.9，其中，F11为所述第一透镜群组的焦距值，F22为所述第二透镜群组的焦距值，F为所述小型化日夜两用的广角镜头的焦距值。
其进一步特征在于：
其还包括从物方至像方依次设置的：光阑、IR滤色片、保护玻璃，所述光阑设置于所述第一透镜群组与所述第二透镜群组之间，所述IR滤色片设置于所述第二透镜群组的像面侧，所述保护玻璃设置于所述IR滤色片的像面侧；
所述第一透镜群组包括从物方至像方依次设置的：第一透镜，具有负光焦度，且物面侧为凸面、像面侧为凹面；
第二透镜，具有负光焦度，且物面侧为凸面、像面侧为凹面；
第三透镜，具有正光焦度，且物面侧为凸面、像面侧为凸面；
所述第二透镜群组包括从物方至像方依次设置的：第四透镜，具有正光焦度，且物面侧为凹面、像面侧为凸面；
第五透镜，具有正光焦度，且物面侧为凸面、像面侧为凸面；
第六透镜，具有负光焦度，且物面侧为凹面、像面侧为凸面；
所述第五透镜与所述第六透镜组合为双胶合透镜，所述双胶合透镜满足：2＜F56/F＜5，其中，F56为所述双胶合透镜的焦距值；
所述第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜满足：Nd1≥1.72，1.5≤Nd2≤1.65，1.65≤Nd3≤1.85，1.4≤Nd4≤1.6，1.5≤Nd5≤1.6，1.8≤Nd6≤2.0；其中，Nd1为所述第一透镜的D光折射率，Nd2为所述第二透镜D光折射率，Nd3为所述第三透镜D光折射率，Nd4为所述第四透镜D光折射率，Nd5为所述第五透镜D光折射率，Nd6为所述第六透镜D光折射率；
所述第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜满足：0.8＜D1/2r 2＜1，1.5≤r3/r4≤4.5，-6≤r6/r5≤-3，1≤r8/r9≤11，-6.5≤r10/r11≤-2.5，1≤r11/r12≤2；其中，D1为所述第一透镜的口径，r2为所述第一透镜靠近像面的曲率半径；r3为所述第二透镜靠近物面的曲率半径，r4为所述第二透镜靠近像面的曲率半径；r5为所述第三透镜靠近物面的曲率半径，r6为所述第三透镜靠近像面的曲率半径；r8为所述第四透镜靠近物面的曲率半径，r9为所述第四透镜靠近像面的曲率半径；r10为所述第五透镜靠近物面的曲率半径，r11为所述第五透镜靠近像面的曲率半径；r12为所述第六透镜靠近像面的曲率半径；
所述第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜焦距值满足：-1.5＜F1/F＜-0.5，-4＜F2/F＜-2，0.25＜F3/F4＜0.45，3＜F5/F＜5，7＜F 6/F＜8，其中，F1为所述第一透镜焦距，F2为所述第二透镜焦距，F3为所述第三透镜焦距，F4为所述第四透镜焦距；F5为所述第五透镜焦距，F6为所述第六透镜焦距；
所述小型化日夜两用的广角镜头的透镜均为玻璃球面透镜。
本发明的有益效果是，其结构简单，易于加工及组装，在从物方至像方设置有具有负光焦度的第一透镜群组、具有正光焦度的第二透镜群组，从而形成的光学镜头，能够有效实现控制杂散光，矫正可见光及红外光的各种像差，以保持高分辨率，在低照度或者夜晚环境中都可获得较高的成像质量，满足广角镜头的小型化、广视角、日夜共焦以及温度适应性要求。
附图说明
图1是本发明小型化日夜两用的广角镜头的结构组合图；
图2是本发明可见光波段的MTF曲线图；
图3是本发明红外波段的MTF曲线图；
图4是本发明的畸变曲线图；
图5是本发明实施例可见光波段环境温度25℃时离焦曲线图；
图6是本发明实施例红外波段环境温度25℃时离焦曲线图。
具体实施方式
如图1～图6所示，本发明一种小型化日夜两用的广角镜头，其包括从物方至像方设置的：第一透镜群组，具有负光焦度；第二透镜群组，具有正光焦度；
第一透镜群组与第二透镜群组满足如下关系：
-5＜F11/F＜-11，1.6＜F22/F＜1.9，其中，F11为第一透镜群组的焦距值，F22为第二透镜群组的焦距值，F为小型化日夜两用的广角镜头的焦距值。
其还包括从物方至像方依次设置的：光阑、IR滤色片、保护玻璃CG，光阑设置于第一透镜群组与第二透镜群组之间，IR滤色片设置于第六透镜L6的像面侧，保护玻璃CG设置于IR滤色片的像面侧。
第一透镜群组包括从物方至像方依次设置的：第一透镜L1，具有负光焦度，且物面侧为凸面、像面侧为凹面；
第二透镜L2，具有负光焦度，且物面侧为凸面、像面侧为凹面；
第三透镜L3，具有正光焦度，且物面侧为凸面、像面侧为凸面。
第一透镜L1满足：Nd1≥1.72，从而可有效汇聚较广视角范围内的光线，减小第一透镜L1的口径，有利于光学镜头实现小型化，其中，Nd1为第一透镜L1的D光折射率；第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4、第五透镜L5、第六透镜L6满足：1.5≤Nd2≤1.65，1.65≤Nd3≤1.85，1.4≤Nd4≤1.6，1.5≤Nd5≤1.6，1.8≤Nd6≤2.0；其中，Nd1为第一透镜L1的D光折射率，Nd2为第二透镜L2的D光折射率，Nd3为第三透镜L3的D光折射率，Nd4为第四透镜L4的D光折射率，Nd5为第五透镜L5的D光折射率，Nd6为第六透镜L6的D光折射率。
第一透镜L1满足：0.8＜D1/2r2＜1，如通过限定0.8＜D1/2r2＜0.93，可以有效控制第一透镜L1超半球风险，有利于第一透镜L1加工；同时第一透镜L1具有一定的弯曲度，可在一定程度上矫正光学系统像差；第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4、第五透镜L5、第六透镜L6满足：1.5≤r3/r4≤4.5，-6≤r6/r5≤-3，1≤r8/r9≤11，-6.5≤r10/r11≤-2.5，1≤r11/r12≤2；其中，D1为第一透镜L1的口径，r2为第一透镜L1靠近像面的曲率半径；r3为第二透镜L2靠近物面的曲率半径，r4为第二透镜L2靠近像面的曲率半径；r5为第三透镜L3靠近物面的曲率半径，r6为第三透镜L3靠近像面的曲率半径；r8为第四透镜L4靠近物面的曲率半径，r9为第四透镜L4靠近像面的曲率半径；r10为第五透镜L5靠近物面的曲率半径，r11为第五透镜L5靠近像面的曲率半径，也是第六透镜L6靠近物面的曲率半径；r12为第六透镜L6靠近像面的曲率半径。
第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4、第五透镜L5、第六透镜L6焦距值满足：-1.5＜F1/F＜-0.5，-4＜F2/F＜-2，0.25＜F3/F4＜0.45，3＜F5/F＜5，7＜F 6/F＜8，其中，F1为第一透镜L1焦距，F2为第二透镜L2焦距，F3为第三透镜L3焦距，F4为第四透镜L4焦距；F5为第五透镜L5焦距，F6为第六透镜L6焦距；通过限定3＜F5/F＜5，可以控制小型化日夜两用的广角镜头总长，以及一定程度上矫正系统像差。
第二透镜群组包括从物方至像方依次设置的：第四透镜L4，具有正光焦度，且物面侧为凹面、像面侧为凸面；
第五透镜L5，具有正光焦度，且物面侧为凸面、像面侧为凸面；
第六透镜L6，具有负光焦度，且物面侧为凹面、像面侧为凸面；
第五透镜L5与第六透镜L6组合为双胶合透镜，可有效管控色差问题；双胶合透镜满足：2＜F56/F＜5，其中，F56为双胶合透镜的焦距值。
小型化日夜两用的广角镜头的透镜均为玻璃球面透镜，即第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4、第五透镜L5、第六透镜L6均为玻璃球面透镜；或者也可根据情况，小型化日夜两用的广角镜头的透镜不限于球面，可以是镜头中至少有一个透镜为玻璃非球面透镜。
本发明仅采用6片透镜，视角可达150°以上，像圆可达7mm,并且可有效地控制杂散光，满足广角镜头的拍摄要求；并可维持广角镜头整体的短小轻薄特征，同时能够矫正可见光及红外光的各种像差，以保持高分辨率，在低照度或者夜晚环境中都可获得较高的成像质量；除此之外，透镜镜片形状规则，结构简单，易于加工以及组装。
本发明实施例中光学参数如下表1：
Figure BDA0002334419750000051
表1中，光阑、IR滤色片和保护玻璃等表面的曲率半径为Infinity时，表示此表面为平面。
且在本发明实施例中，小型化日夜两用的广角镜头的有效焦距F＝3.3；光圈数FNO＝2.4；总视场角FOV＝150°；光学镜头总长TTL＝14.67。
图2是本发明可见光波段的MTF曲线图；其中，横坐标为空间频率，纵坐标为对比度；TS Diff.Limit为子午和弧矢方向的衍射极限，TS 0.00(deg)表示在像面0.00视场上子午和弧矢方向的衍射曲线。
图3是本发明红外(850nm)波段的MTF曲线图；其中，横坐标为空间频率，纵坐标为对比度；TS Diff.Limit为子午和弧矢方向的衍射极限，TS 0.00(deg)表示在像面0.00视场上子午和弧矢方向的衍射曲线。
图4是本发明的畸变曲线图，也就是在可见光波段的场曲与畸变曲线图，畸变量控制在75％以内；其中，左图为场曲曲线图，场曲图的纵坐标是视场角，横坐标是像点偏离近轴像面的距离，T表示子午场曲，S表示弧矢场曲；右图为畸变曲线图，畸变图的纵坐标是视场角，横坐标是畸变百分比。
图5是本发明实施例可见光波段环境温度25℃时离焦曲线图；其中，横坐标为离焦量，以毫米为单位，纵坐标为对比度；TS 0.00(deg)表示在像面0.00视场上子午和弧矢方向的衍射曲线。
图6是本发明实施例红外(850nm)波段环境温度25℃时离焦曲线图；其中，横坐标为离焦量，以毫米为单位，纵坐标为对比度；TS 0.00(deg)表示在像面0.00视场上子午和弧矢方向的衍射曲线。
由上述图2、图3以及图4、图5可知，解像频率在60lp/mm下，可见光波段中心(0,0)视场MTF可接近0.8，离焦曲线集中，解像高；红外850nm中心(0,0)视场MTF可接近0.7，中心(0,0)视场相对于可见光中心(0,0)视场焦面偏移量在10um以内，且离焦曲线较集中，从而可知广角镜头红外共焦程度较好。

Claims (9)

1.一种小型化日夜两用的广角镜头，其特征在于：其包括从物方至像方设置的：第一透镜群组，具有负光焦度；第二透镜群组，具有正光焦度；
所述第一透镜群组与所述第二透镜群组满足如下关系：
-5＜F11/F＜-11，1.6＜F22/F＜1.9，其中，F11为所述第一透镜群组的焦距值，F22为所述第二透镜群组的焦距值，F为所述小型化日夜两用的广角镜头的焦距值。
2.根据权利要求1所述的一种小型化日夜两用的广角镜头，其特征在于：其还包括从物方至像方依次设置的：光阑、IR滤色片、保护玻璃，所述光阑设置于所述第一透镜群组与所述第二透镜群组之间，所述IR滤色片设置于所述第二透镜群组的像面侧，所述保护玻璃设置于所述IR滤色片的像面侧。
3.根据权利要求1所述的一种小型化日夜两用的广角镜头，其特征在于：所述第一透镜群组包括从物方至像方依次设置的：第一透镜，具有负光焦度，且物面侧为凸面、像面侧为凹面；
第二透镜，具有负光焦度，且物面侧为凸面、像面侧为凹面；
第三透镜，具有正光焦度，且物面侧为凸面、像面侧为凸面。
4.根据权利要求3所述的一种小型化日夜两用的广角镜头，其特征在于：所述第二透镜群组包括从物方至像方依次设置的：第四透镜，具有正光焦度，且物面侧为凹面、像面侧为凸面；
第五透镜，具有正光焦度，且物面侧为凸面、像面侧为凸面；
第六透镜，具有负光焦度，且物面侧为凹面、像面侧为凸面。
5.根据权利要求4所述的一种小型化日夜两用的广角镜头，其特征在于：所述第五透镜与所述第六透镜组合为双胶合透镜，所述双胶合透镜满足：2＜F56/F＜5，其中，F56为所述双胶合透镜的焦距值。
6.根据权利要求4所述的一种小型化日夜两用的广角镜头，其特征在于：所述第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜满足：Nd1≥1.72，1.5≤Nd2≤1.65，1.65≤Nd3≤1.85，1.4≤Nd4≤1.6，1.5≤Nd5≤1.6，1.8≤Nd6≤2.0；其中，Nd1为所述第一透镜的D光折射率，Nd2为所述第二透镜D光折射率，Nd3为所述第三透镜D光折射率，Nd4为所述第四透镜D光折射率，Nd5为所述第五透镜D光折射率，Nd6为所述第六透镜D光折射率。
7.根据权利要求4所述的一种小型化日夜两用的广角镜头，其特征在于：所述第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜满足：0.8＜D1/2r 2＜1，1.5≤r3/r4≤4.5，-6≤r6/r5≤-3，1≤r8/r9≤11，-6.5≤r10/r11≤-2.5，1≤r11/r12≤2；其中，D1为所述第一透镜的口径，r2为所述第一透镜靠近像面的曲率半径；r3为所述第二透镜靠近物面的曲率半径，r4为所述第二透镜靠近像面的曲率半径；r5为所述第三透镜靠近物面的曲率半径，r6为所述第三透镜靠近像面的曲率半径；r8为所述第四透镜靠近物面的曲率半径，r9为所述第四透镜靠近像面的曲率半径；r10为所述第五透镜靠近物面的曲率半径，r11为所述第五透镜靠近像面的曲率半径；r12为所述第六透镜靠近像面的曲率半径。
8.根据权利要求4所述的一种小型化日夜两用的广角镜头，其特征在于：所述第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜焦距值满足：-1.5＜F1/F＜-0.5，-4＜F2/F＜-2，0.25＜F3/F4＜0.45，3＜F5/F＜5，7＜F 6/F＜8，其中，F1为所述第一透镜焦距，F2为所述第二透镜焦距，F3为所述第三透镜焦距，F4为所述第四透镜焦距；F5为所述第五透镜焦距，F6为所述第六透镜焦距。
9.根据权利要求1所述的一种小型化日夜两用的广角镜头，其特征在于：所述小型化日夜两用的广角镜头的透镜均为玻璃球面透镜。
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