CN111025593A - 大孔径高清光学镜头 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种大孔径高清光学镜头，包括沿光轴方向从物面到像面依次设置的第一镜片、第二镜片、第三镜片、第四镜片、第五镜片、第六镜片、第七镜片、滤光片，第一镜片是光焦度为负的弯月型透镜，第二镜片是光焦度为负的双凹透镜，第三镜片是光焦度为正的双凸透镜，第四镜片是光焦度为正的双凸透镜；第五镜片是光焦度为负的弯月形透镜；第六镜片是光焦度为正的双凸透镜；第七镜片是光焦度为正的凹凸透镜。本发明的光学参数与成像条件匹配较佳，使得透镜系统的像差得到较大程度的校正，并且MTF高且均匀，保证在整个像面高清并且都能均匀成像；镜片均采用球面设计，镜片冷加工工艺性能良好，成本低，量产良率高；可广泛应用于行车记录领域。

Description

大孔径高清光学镜头

技术领域

本发明涉及光学摄像模组技术领域，尤其涉及一种大孔径高清光学镜头。

背景技术

在安防领域，网络摄像机是安防系统中的常用设备，而镜头是网络摄像机的主要构成部分，镜头性能直接影响成像质量及成像视野，随着行车系统的技术指标需求不断提高，如何提高夜间及微光条件下的成像视野成为行车记录行业的一大课题，现有方案的超广角镜头光圈普遍在2.0左右，而现有方案的超大光圈镜头视场角普遍在100度以下，由于具有比普通镜头更大的通光量，大光圈镜头在相同的环境下比普通镜头的图像亮度更高，在昏暗的环境下亦能呈现比较好的效果，因此在行车记录行业中深受欢迎。然而大孔径兼顾超广角带来更大成像视野同时更加难以矫正的像差，使得传统结构设计制造的大孔径镜头难以兼顾大视场角且普遍分辨率不高。

如申请号为201611209922.9，发明名称为“大孔径高清光学系统及其应用的镜头”的发明专利就存在视场角不够大，成像视野小，MTF解像力偏低，光圈小，夜晚微光环境下效果差的缺点。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种大孔径高清光学镜头，以使能够兼顾大孔径、超广角及高解像力。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提出了一种大孔径高清光学镜头，包括沿光轴方向从物面到像面依次设置的第一镜片、第二镜片、第三镜片、第四镜片、第五镜片、第六镜片、第七镜片、滤光片，第一镜片是光焦度为负的弯月型透镜，第二镜片是光焦度为负的双凹透镜，第三镜片是光焦度为正的双凸透镜，第四镜片是光焦度为正的双凸透镜；第五镜片是光焦度为负的弯月形透镜，其中，第五镜片的物面侧为凹面，像面侧为凸面；第六镜片是光焦度为正的双凸透镜；第七镜片是光焦度为正的凹凸透镜，其中，物面侧为凸面，像面侧为凹面；

所述第一镜片的有效焦距与第二镜片的有效焦距满足第一设定关系，所述第三镜片的有效焦距与第四镜片的有效焦距满足第二设定关系，所述第三镜片的有效焦距、第四镜片的有效焦距和所述光学镜头的有效总焦距满足第三设定关系；

其中，所述第一设定关系为：1.56＜f₁/f₂＜3.41；

所述第二设定关系为：1.16＜f₃/f₄＜3.22；

所述第三设定关系为：2.36＜(f₃+f₄)/f＜4.06；

f₁表示所述第一镜片的有效焦距，f₂表示所述第二镜片的有效焦距，f₃表示所述第三镜片的有效焦距，f₄表示所述第四镜片的有效焦距，f表示所述光学镜头的有效总焦距。

进一步地，所述第四镜片和所述第五镜片相互胶合形成一个胶合透镜组。

进一步地，所述第二镜片、第六镜片和第七镜片的阿贝系数均大于50，且小于58。

进一步地，所述第二镜片的折射率与所述第四镜片的折射率均大于1.5且小于1.6。

进一步地，所述光学镜头满足下式：

L/h<5.2；

其中：L为所述光学镜头的总长度，h为像面的大小。

进一步地，所述第三镜片的折射率与所述第五镜片的折射率均大于1.8。

本发明的有益效果为：

1、实现了超广角和超大光圈的兼顾，视场角最大达到150°-165°；

2、大光圈，F NO.达到1.5，光通量大和夜晚微光环境效果更佳；

3、总长短，低于25mm；

4、高MTF解像力，可匹配1/4芯片(五百万像素以上)。

附图说明

图1是本发明实施例的大孔径高清光学镜头的结构示意图。

图2是本发明实施例的大孔径高清光学镜头的250lp/mmMTF解析图。

图3是本发明实施例的大孔径高清光学镜头的160lp/mmMTF解析图。

附图标号说明

第一镜片1

第二镜片2

第三镜片3

第四镜片4

第五镜片5

第六镜片6

第七镜片7

滤光片8

光阑ST。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互结合，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

本发明实施例中若有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中若涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。

请参照图1～图3，本发明实施例的大孔径高清光学镜头包括沿光轴方向从物面到像面依次设置的第一镜片1、第二镜片2、第三镜片3、第四镜片4、第五镜片5、第六镜片6、第七镜片7、滤光片8。

第一镜片1是光焦度为负的弯月型透镜。第二镜片2是光焦度为负的双凹透镜。第三镜片3是光焦度为正的双凸透镜。第四镜片4是光焦度为正的双凸透镜。光阑ST位于第三镜片3和第四镜片4之间。第五镜片5是光焦度为负的弯月形透镜，第五镜片5的物面侧为凹面，像面侧为凸面。第六镜片6是光焦度为正的双凸透镜。第七镜片7是光焦度为正的凹凸透镜，物面侧为凸面，像面侧为凹面。本发明实施例所有的镜片均采用球面设计，且采用玻璃材质。

所述第一镜片1的有效焦距与第二镜片2的有效焦距满足第一设定关系，所述第三镜片3的有效焦距与第四镜片4的有效焦距满足第二设定关系，所述第三镜片3的有效焦距、第四镜片4的有效焦距和所述光学镜头的有效总焦距满足第三设定关系；

其中，所述第一设定关系为：1.56＜f₁/f₂＜3.41；

所述第二设定关系为：1.16＜f₃/f₄＜3.22；

所述第三设定关系为：2.36＜(f₃+f₄)/f＜4.06；

f₁表示所述第一镜片1的有效焦距，f₂表示所述第二镜片2的有效焦距，f₃表示所述第三镜片3的有效焦距，f₄表示所述第四镜片4的有效焦距，f表示所述光学镜头的有效总焦距。当f₁/f₂的值超过上限7.25或者小于1.56时，第一镜片1和第二镜片2之间的偏心与倾斜变得很敏感，对MTF影响很大，从而导致良率大幅度降低且不稳定，严控尺寸还增加成本，因此，本发明实施例中的大孔径高清光学镜头在满足条件1.56＜f₁/f₂＜3.41时，能够实现较佳的成像质量，以及提高良率的稳定性。

本发明实施例通过采用合理光焦度分配的具有特定结构形状的透镜组成一种超大光圈和超大广角的高清光学镜头，镜片数量少，成本低。本发明提供大孔径高清光学镜头系统中的光学参数与成像条件匹配较佳，使得镜头系统的像差得到较大程度的校正，并且MTF高且均匀，保证在整个像面高清并且都能均匀成像。另外，本发明实施例所有的镜片均采用球面设计，镜片冷加工工艺性能良好，玻璃材质成本低且成品镜头价格也较低，量产良率高；可广泛应用于行车记录领域。

作为一种实施方式，所述第四镜片4和所述第五镜片5相互胶合形成一个胶合透镜组。本发明实施例的第四镜片4和第五镜片5无缝胶合以形成一个胶合透镜组以实现色差相互补偿，消除色差，优化成像的清晰度，改善大孔径高清光学镜头光学系统的像质，提高分辨率。

作为一种实施方式，所述第二镜片2、第六镜片6和第七镜片7的阿贝系数均大于50，且小于58。

作为一种实施方式，所述第二镜片2的折射率与所述第四镜片4的折射率均大于1.5且小于1.6。

作为一种实施方式，所述光学镜头满足下式：

L/h<5.2；

其中：L为所述光学镜头的总长度，h为像面的大小。

作为一种实施方式，第三镜片3的折射率与所述第五镜片5的折射率均大于1.8。

以下内容将举出本发明实施例大孔径高清光学镜头的一个实施例。需要注意的是，下述的表1所列的数据为本发明的优选数据，并非用以限定本发明，任何本领域技术人员在参照本发明之后，当可对其参数或设定作适当的变动，其仍应属于本发明的范畴内。

表1

表1提供的大孔径高清光学镜头的光学系统有效焦距为2.7mm，通光孔径为F/1.4，光学系统总长为23mm，视场角为154°。在表1中，镜面序号1、2依次代表第一镜片1的沿光线入射方向的两个镜面，镜面序号3、4代表第二镜片2的沿光线入射方向的两个镜面，镜面序号5、6代表第三镜片3的沿光线入射方向的两个镜面，镜面序号7(即表中STO)代表光学镜头的光阑面，镜面序号8、9代表第四镜片4的沿光线入射方向的两个镜面，镜面序号10、11代表第五镜片5的沿光线入射方向的两个镜面，镜面序号12、13代表第六镜片6的沿光线入射方向的两个镜面，镜面序号14、15代表第七镜片7的沿光线入射方向的两个镜面，镜面序号16、17代表滤光片8的沿光线入射方向的两个镜面，镜面序号18代表像面。

具体实施时，在上述实施例中，滤光片8的厚度为0.700mm，折射率为1.52，阿贝常数为64.2；在本发明实施例中满足以下关系式：

1.56＜f₁/f₂＜3.41

1.16＜f₃/f₄＜3.22

2.36＜(f₃+f₄)/f＜4.06，

f₁表示所述第一镜片1的有效焦距，f₂表示所述第二镜片2的有效焦距，f₃表示所述第三镜片3的有效焦距，f₄表示所述第四镜片4的有效焦距，f表示所述光学镜头的有效总焦距。

在本发明实施例中，第二镜片2的阿贝系数为54.3、第六镜片6的阿贝系数为52.3，第七镜片7的阿贝系数为52.3，满足均大于50，且小于58。

在本发明实施例中，第三镜片3的折射率为1.85，第五镜片5的折射率为1.95满足均大于1.8。第二镜片2的折射率为1.56与所述第四镜片4的折射率为1.59，满足均大于1.5且小于1.6。

图2和图3分别为可见光波段的调制传递函数(MTF)曲线图，代表了光学系统的综合解像能力，图中横轴表示空间频率，单位：圈数每毫米(cycles/mm)，纵轴表示调制传递函数(MTF)的数值，MTF的数值用来评价镜头的成像质量，取值范围为0-1，特别指出，光学传递函数是用来评价一个光学系统的成像质量较准确、直观和常见的方式，其曲线越高、越平滑，表明系统的成像质量越好，对真实图像的还原能力越强；从图2可以看出，可见光波段在空间频率为250lp/mm时，中心附近成像区域MTF>0.4,成像质量好，从图3中可以看出，可见光波段在空间频率为160lp/mm时，全视场的MTF>0.4(边缘视场对于的像高大于芯片的尺寸，因此边缘视场MTF不影响成像质量)，本具体实现方式提供的光学镜头对各种像差，如球差、慧差、象散、场曲、倍率色差、位置色差等进行了校正，从而提高了分辨率，可以实现在白光下，镜头性能达到500万像素的分辨率。由图2和图3可知，本发明实施例的光学镜头已经将各种像差校正及平衡到一个较好的水平。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同范围限定。

Claims (6)

1.一种大孔径高清光学镜头，包括沿光轴方向从物面到像面依次设置的第一镜片、第二镜片、第三镜片、第四镜片、第五镜片、第六镜片、第七镜片、滤光片，其特征在于，第一镜片是光焦度为负的弯月型透镜，第二镜片是光焦度为负的双凹透镜，第三镜片是光焦度为正的双凸透镜，第四镜片是光焦度为正的双凸透镜；第五镜片是光焦度为负的弯月形透镜，其中，第五镜片的物面侧为凹面，像面侧为凸面；第六镜片是光焦度为正的双凸透镜；第七镜片是光焦度为正的凹凸透镜，其中，物面侧为凸面，像面侧为凹面；

所述第一镜片的有效焦距与第二镜片的有效焦距满足第一设定关系，所述第三镜片的有效焦距与第四镜片的有效焦距满足第二设定关系，所述第三镜片的有效焦距、第四镜片的有效焦距和所述光学镜头的有效总焦距满足第三设定关系；

其中，所述第一设定关系为：1.56＜f₁/f₂＜3.41；

所述第二设定关系为：1.16＜f₃/ f₄＜3.22；

所述第三设定关系为：2.36＜（f₃+f₄）/f＜4.06；

f₁表示所述第一镜片的有效焦距，f₂表示所述第二镜片的有效焦距，f₃表示所述第三镜片的有效焦距，f₄表示所述第四镜片的有效焦距，f表示所述光学镜头的有效总焦距。

2.如权利要求1所述的大孔径高清光学镜头，其特征在于，所述第四镜片和所述第五镜片相互胶合形成一个胶合透镜组。

3.如权利要求1所述的大孔径高清光学镜头，其特征在于，所述第二镜片、第六镜片和第七镜片的阿贝系数均大于50，且小于58。

4.如权利要求1所述的大孔径高清光学镜头，其特征在于，所述第二镜片的折射率与所述第四镜片的折射率均大于1.5且小于1.6。

5.如权利要求1所述的大孔径高清光学镜头，其特征在于，所述光学镜头满足下式：

L/h<5.2；

其中：L为所述光学镜头的总长度，h为像面的大小。

6.如权利要求1所述的大孔径高清光学镜头，其特征在于，所述第三镜片的折射率与所述第五镜片的折射率均大于1.8。

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