CN111190265A - 一种光学成像镜头 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种光学成像镜头，其从物侧至像侧沿一光轴依次包括第一透镜至第十二透镜，该第一透镜至第十二透镜各自包括一朝向物侧且使成像光线通过的物侧面以及一朝向像侧且使成像光线通过的像侧面，该光学成像系统藉由上述透镜的物侧面或像侧面的排列，或条件式的设计，以解决现有ITS镜头的相关缺陷。
Description
技术领域
本发明涉及光学成像领域，具体是涉及一种光学成像镜头。
背景技术
随着技术的不断进步，近年来，光学成像镜头也得到了迅猛发展，被广泛应用在智能手机、平板电脑、视频会议、安防监控等各个领域，因此，对于光学成像镜头的要求也越来越高。
但目前应用于智能交通领域的ITS至少还存在有以下缺陷：
1.现有ITS镜头的成像面较小，普遍为2/3英寸至1英寸；
2.现有ITS镜头的通光较小，在低照环境下，进光亮少，造成拍摄画面较暗；
3.现有ITS镜头对传函管控不好，分辨率低，图像锐度差；
4.现有ITS镜头的色差较大，在强光下会出现蓝紫边现象；
5.现有ITS镜头在满足高分辨情况下，结构较复杂，导致光学总长较长；
6.现有ITS镜头应用在红外环境时，共焦性不好。
发明内容
本发明旨在提供一种光学成像镜头，以至少解决上述问题的其一。
本发明使用表1列出的参数，但不局限于只使用这些参数：
表1参数表
| T1 | 第一透镜在光轴的中心厚度； |
| T2 | 第二透镜在光轴的中心厚度； |
| T3 | 第三透镜在光轴的中心厚度； |
| T4/5 | 第四、第五透镜在光轴的中心厚度之和； |
| T6 | 第六透镜在光轴的中心厚度； |
| T7 | 第七透镜在光轴的中心厚度； |
| T8/9 | 第八、第九透镜在光轴的中心厚度之和； |
| T10 | 第十透镜在光轴的中心厚度； |
| T11/12 | 第十一、第十二透镜在光轴的中心厚度之和； |
| G12 | 第一透镜到该第二透镜在光轴上的空气间隙； |
| G23 | 第二透镜到该第三透镜在光轴上的空气间隙； |
| G34 | 第三透镜到该第四透镜在光轴上的空气间隙； |
| G56 | 第五透镜到该第六透镜在光轴上的空气间隙； |
| G78 | 第七透镜到该第八透镜在光轴上的空气间隙； |
| G910 | 第九透镜到该第十透镜在光轴上的空气间隙； |
| G1011 | 第十透镜到该第十一透镜在光轴上的空气间隙； |
| Gstop | 光阑前后空气间隙总和； |
| ALT | 透镜在光轴上的厚度总和； |
| ALG | 系统空气间隙之和； |
| TTL | 第一透镜到该成像面在光轴上的距离。 |
具体方案如下：
一种光学成像镜头，其从物侧至像侧沿一光轴依次包括第一透镜至第十二透镜，该第一透镜至第十二透镜各自包括一朝向物侧且使成像光线通过的物侧面以及一朝向像侧且使成像光线通过的像侧面；其中，该第一透镜有正屈光率，该第一透镜的物侧面为凸面，该第一透镜的像侧面为凹面；该第二透镜有负屈光率，该第二透镜的物侧面为凸面，该第二透镜的像侧面为凹面；该第三透镜有负屈光率，该第三透镜的物侧面为凸面，该第三透镜的像侧面为凹面；该第四透镜有负屈光率，该第四透镜的物侧面为凹面，该第四透镜的像侧面为凹面；该第五透镜有正屈光率，该第五透镜的物侧面为凸面，该第五透镜的像侧面为凸面；该第六透镜具正屈光率，该第六透镜的物侧面为凸面，该第六透镜的像侧面为凸面；该第七透镜具负屈光率，该第七透镜的物侧面为凹面，该第七透镜的像侧面为凹面；该第八透镜具负屈光率，该第八透镜的物侧面为凹面，该第八透镜的像侧面为凹面；该第九透镜具正屈光率，该第九透镜的物侧面为凸面，该第九透镜的像侧面为凸面；该第十透镜具正屈光率，该第十透镜的物侧面为凸面，该第十透镜的像侧面为凸面；该第十一透镜具正屈光率，该第十一透镜的物侧面为凸面，该第十一透镜的像侧面为凸面；该第十二透镜具负屈光率，该第十二透镜的物侧面为凹面，该第十二透镜的像侧面为凹面；且该光学成像镜头具有屈光率的透镜只有上述十二片。
本发明提供的光学成像镜头与现有技术相比较至少具有以下其中之一的优点：
1.发明提供的光学成像镜头的成像面大，可支持1.1英寸传感器；
2.发明提供的光学成像镜头具有大通光(FNO1.4)，在低照度环境下，也能获得较亮的画面；
3.发明提供的光学成像镜头对传递函数管控好，可支持10-12M像素的成像，图像的解析高、锐度高；
4.发明提供的光学成像镜头对色差进行管控，不易出现蓝紫边现象；
5.发明提供的光学成像镜头在满足像质前提下，光学总长TTL<87mm。
6.发明提供的光学成像镜头红外离焦(IR shift)在10um以内。
附图说明
图1示出了实施例一的光学成像镜头的光路图。
图2示出了实施例一的光学成像镜头在可见光435nm～650nm下的MTF曲线图。
图3a示出了实施例一的光学成像镜头在可见光435nm～650nm下的离焦曲线图。
图3b示出了实施例一的光学成像镜头在红外线850nm下的离焦曲线图。
图4示出了实施例一的光学成像镜头在可见光435nm～650nm下的色偏焦移图。
图5示出了实施例二的光学成像镜头的光路图。
图6示出了实施例二的光学成像镜头在可见光435nm～650nm下的MTF曲线图。
图7a示出了实施例二的光学成像镜头在可见光435nm～650nm下的离焦曲线图。
图7b示出了实施例二的光学成像镜头在红外线850nm下的离焦曲线图。
图8示出了实施例二的光学成像镜头在可见光435nm～650nm下的色偏焦移图。
图9示出了实施例三的光学成像镜头的光路图。
图10示出了实施例三的光学成像镜头在可见光435nm～650nm下的MTF曲线图。
图11a示出了实施例三的光学成像镜头在可见光435nm～650nm下的离焦曲线图。
图11b示出了实施例三的光学成像镜头在红外线850nm下的离焦曲线图。
图12示出了实施例三的光学成像镜头在可见光435nm～650nm下的色偏焦移图。
图13示出了实施例四的光学成像镜头的光路图。
图14示出了实施例四的光学成像镜头在可见光435nm～650nm下的MTF曲线图。
图15a示出了实施例四的光学成像镜头在可见光435nm～650nm下的离焦曲线图。
图15b示出了实施例四的光学成像镜头在红外线850nm下的离焦曲线图。
图16示出了实施例四的光学成像镜头在可见光435nm～650nm下的色偏焦移图。
具体实施方式
为进一步说明各实施例，本发明提供有附图。这些附图为本发明揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本发明的优点。图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。
现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。
在本说明书中所说的「一透镜具有正屈光率(或负屈光率)」，是指该透镜以高斯光学理论计算出来的近轴屈光率为正(或为负)。所说的「透镜的物侧面 (或像侧面)」定义为成像光线通过透镜表面的特定范围。透镜的面形凹凸判断可依该领域中通常知识者的判断方式，即通过曲率半径(简写为R值)的正负号来判断透镜面形的凹凸。R值可常见被使用于光学设计软件中，例如Zemax或 CodeV。R值亦常见于光学设计软件的透镜资料表(lensdata sheet)中。以物侧面来说，当R值为正时，判定为物侧面为凸面；当R值为负时，判定物侧面为凹面。反之，以像侧面来说，当R值为正时，判定像侧面为凹面；当R值为负时，判定像侧面为凸面。
本发明提供了一种光学成像镜头，其从物侧至像侧沿一光轴依次包括第一透镜至第十二透镜，该第一透镜至第十二透镜各自包括一朝向物侧且使成像光线通过的物侧面以及一朝向像侧且使成像光线通过的像侧面。
该光学成像镜头具有屈光率的透镜只有上述十二片，其中，
该第一透镜有正屈光率，该第一透镜的物侧面为凸面，该第一透镜的像侧面为凹面；
该第二透镜有负屈光率，该第二透镜的物侧面为凸面，该第二透镜的像侧面为凹面；
该第三透镜有负屈光率，该第三透镜的物侧面为凸面，该第三透镜的像侧面为凹面；
该第四透镜有负屈光率，该第四透镜的物侧面为凹面，该第四透镜的像侧面为凹面；
该第五透镜有正屈光率，该第五透镜的物侧面为凸面，该第五透镜的像侧面为凸面；
该第六透镜具正屈光率，该第六透镜的物侧面为凸面，该第六透镜的像侧面为凸面；
该第七透镜具负屈光率，该第七透镜的物侧面为凹面，该第七透镜的像侧面为凹面；
该第八透镜具负屈光率，该第八透镜的物侧面为凹面，该第八透镜的像侧面为凹面；
该第九透镜具正屈光率，该第九透镜的物侧面为凸面，该第九透镜的像侧面为凸面；
该第十透镜具正屈光率，该第十透镜的物侧面为凸面，该第十透镜的像侧面为凸面；
该第十一透镜具正屈光率，该第十一透镜的物侧面为凸面，该第十一透镜的像侧面为凸面；
该第十二透镜具负屈光率，该第十二透镜的物侧面为凹面，该第十二透镜的像侧面为凹面。
在一些实施例中，光阑设置于第六透镜和第七透镜之间，采用前六片透镜和后六片透镜的结构，可以大大缩短系统长度，也使得整体光线相对平缓，具有容差性和可制造性强的优点。
在一些实施例中，上述的十二片透镜中部分透镜是由氟冕玻璃或重磷冕玻璃制得的光学镜片，采用氟冕玻璃或重磷冕玻璃可以有效校正镜头的色差，保证镜头色彩还原性，提高像质。
在一些实施例中，第二透镜与第三透镜为月牙型透镜，其具有优化像差，提高像质和提升系统性能的优势。
在一些实施例中，第六透镜为采用高折射率的光学玻璃，并符合条件式： Nd6＞1.95，其中Nd6为第六片玻璃的折射率，以起到优化像差，以及实现高分辨率的目的。
在一些实施例中，第四透镜与第五透镜为胶合镜片，并符合条件式：Vd4≤25.5，Vd5≥52，且Vd6-Vd5＞26.5，其中Vd4为第四透镜色散系数，Vd5为第五镜色散系数。第四透镜与第五透镜采用高低色散材料结合，可以起到控制色差，以及实现日夜共焦的目的。
在一些实施例中，第八透镜与第九透镜为胶合镜片，并符合条件式：Vd8≤ 21，Vd9≥61，且Vd9-Vd8＞40，其中Vd8为第八透镜色散系数，Vd9为第九透镜色散系数。第八透镜与第九透镜采用高低色散材料结合，可以在控制色差的同时兼顾矫正蓝紫边。
在一些实施例中，第十一透镜与第十二透镜为胶合镜片，并符合条件式： Vd11≥56.5，Vd12≤31.5，且Vd11-Vd12＞25，其中Vd11为第十一透镜色散系数，Vd12为第十二透镜色散系数。第十一透镜与第十二透镜采用高低色散材料结合，可以起到消色差的作用，以及实现日夜共焦的目的。
在一些实施例中，第二、第三、第六、第七和第八透镜的折射率满足下列条件式：1.4<nd2<1.8，1.5<nd3<1.8，1.8<nd6<2.1,1.6<nd7<1.9,1.5<nd8<1.8, 其中nd2为第二透镜的折射率，nd3为第三透镜的折射率，nd6为第六透镜的折射率，nd7我第七透镜的折射率，nd8为第八透镜的折射率；采用该系列材料组合，可以实现较好的可见光与红外光的共焦性，起到优化系统性能的目的。
在一些实施例中，该光学成像镜头满足下列条件式：ALT<47，ALG<42， 0.9<ALT/ALG<1.5，其中ALT为第一至第十二透镜在光轴上的厚度总和，即ALT＝T1 至T12之和；ALG为系统空气间隙之和，即ALG＝G12至G1011以及Gstop之和，以提高成像质量。
在一些实施例中，该光学成像镜头被光阑分为前组透镜和后透镜组，其中，
前透镜组长度TTL1＝T1+T2+T3+T4/5+T6+G12+G23+G34+G56，即第一透镜的物侧面至第六透镜的像侧面在光轴上的距离；
后组透镜长度TTL2＝T7+T89+T10+T11/12+G78+G910+G1011，即第七透镜的物侧面至第十二透镜的像侧面在光轴上的距离；
且1.2<TTL1/TTL2<1.6，以提高成像质量。
实施例一
本具体实施例提供了一种光学成像镜头，参考图1，其从物侧A1至像侧A2 沿一光轴I依次包括第一透镜1至第十二透镜12，该第一透镜1至第十二透镜 12各自包括一朝向物侧且使成像光线通过的物侧面以及一朝向像侧且使成像光线通过的像侧面。
该光学成像镜头具有屈光率的透镜只有上述十二片，其中，
该第一透镜1有正屈光率，该第一透镜1的物侧面为凸面，该第一透镜1 的像侧面为凹面；
该第二透镜2有负屈光率，该第二透镜2的物侧面为凸面，该第二透镜2 的像侧面为凹面；
该第三透镜3有负屈光率，该第三透镜3的物侧面为凸面，该第三透镜3 的像侧面为凹面；
该第四透镜4有负屈光率，该第四透镜4的物侧面为凹面，该第四透镜4 的像侧面为凹面；
该第五透镜5有正屈光率，该第五透镜5的物侧面为凸面，该第五透镜5 的像侧面为凸面；
该第六透镜6具正屈光率，该第六透镜6的物侧面为凸面，该第六透镜6 的像侧面为凸面；
该第七透镜7具负屈光率，该第七透镜7的物侧面为凹面，该第七透镜7 的像侧面为凹面；
该第八透镜8具负屈光率，该第八透镜8的物侧面为凹面，该第八透镜8 的像侧面为凹面；
该第九透镜9具正屈光率，该第九透镜9的物侧面为凸面，该第九透镜9 的像侧面为凸面；
该第十透镜10具正屈光率，该第十透镜10的物侧面为凸面，该第十透镜 10的像侧面为凸面；
该第十一透镜11具正屈光率，该第十一透镜11的物侧面为凸面，该第十一11透镜的像侧面为凸面；
该第十二透镜12具负屈光率，该第十二透镜12的物侧面为凹面，该第十二透镜12的像侧面为凹面。
上述透镜中，第四透镜与第五透镜为胶合镜片，第八透镜与第九透镜为胶合镜片，第十一透镜与第十二透镜为胶合镜片，其余镜片为单镜片透镜，且第一透镜至第十二透镜的物侧面和像侧面均为球面，光阑13设置于第六透镜和第七透镜之间。
本具体实施例的详细光学数据如表2所示。
表2.实施例一的详细光学数据：
本具体实施例中，镜头焦距为f＝16mm，光圈值为FNO＝1.4，视场角FOV＝59°，像面Φ＝17.6mm，总长TTL＝86.93mm。
本具体实施例中的光学成像镜头的光路图请参阅图1。435nm～650nm的MTF 曲线图请参阅图2，从图中可以看出该款镜头使用时空间频率达145lp/mm，镜头成像面大小可满足1.1英寸，满足10-12M的画质需求。可见光435nm～650nm 的离焦曲线图请参阅图3a，红外线850nm的离焦曲线图请参阅图3b，从图3a 和图3b中可见光和红外光的离焦量小于10μm，具有共焦功能，可实现日夜两用。435nm～650nm的色偏焦移图请参阅图4，从图中可以得到焦移的衍射限制范围为4.592μm，整个波长范围内的最大焦移为32.2077μm。
实施例二
本实施例与实施例一的各个透镜的面型凹凸和屈光率相同，仅各透镜表面的曲率半径、透镜厚度等光学参数不同。
本具体实施例的详细光学数据如表3所示。
表3.实施例二的详细光学数据：
本具体实施例中，镜头焦距为f＝16mm，光圈值为FNO＝1.4，视场角FOV＝59°，像面Φ＝17.6mm,总长TTL＝86.94mm。
本具体实施例中的光学成像镜头的光路图请参阅图5。435nm～650nm的MTF 曲线图请参阅图6，从图中可以看出该款镜头使用时空间频率达145lp/mm，镜头成像面大小可满足1.1英寸，满足10-12M的画质需求。可见光435nm～650nm 的离焦曲线图请参阅图7a，红外线850nm的离焦曲线图请参阅图7b，从图7a 和图7b中可见光和红外光的离焦量小于10μm，具有共焦功能，可实现日夜两用。435nm～650nm的色偏焦移图请参阅图8，从图中可以得到焦移的衍射限制范围为4.592μm，整个波长范围内的最大焦移为32.1821μm。
实施例三
本实施例与实施例一的各个透镜的面型凹凸和屈光率相同，仅各透镜表面的曲率半径、透镜厚度等光学参数不同。
本具体实施例的详细光学数据如表4所示。
表4.实施例三的详细光学数据：
本具体实施例中，镜头焦距为f＝16.3mm，光圈值为FNO＝1.4，视场角 FOV＝59°，像面Φ＝17.6mm，总长TTL＝86.95mm。
本具体实施例中的光学成像镜头的光路图请参阅图9。435nm～650nm的MTF 曲线图请参阅图10，从图中可以看出该款镜头使用时空间频率达145lp/mm，镜头成像面大小可满足1.1英寸，满足10-12M的画质需求。可见光435nm～650nm 的离焦曲线图请参阅图11a，红外线850nm的离焦曲线图请参阅图11b，从图11a 和图11b中可见光和红外光的离焦量小于10μm，具有共焦功能，可实现日夜两用。435nm～650nm的色偏焦移图请参阅图12，从图中可以得到焦移的衍射限制范围为4.592μm，整个波长范围内的最大焦移为32.3806μm。
实施例四
本实施例与实施例一的各个透镜的面型凹凸和屈光率相同，仅各透镜表面的曲率半径、透镜厚度等光学参数不同。
本具体实施例的详细光学数据如表5所示。
表5.实施例四的详细光学数据：
本具体实施例中，镜头焦距为f＝16mm，光圈值为FNO＝1.4，视场角FOV＝59°，像面Φ＝17.6mm,总长TTL＝86.89mm。
本具体实施例中的光学成像镜头的光路图请参阅图13。435nm～650nm的MTF 曲线图请参阅图14，从图中可以看出该款镜头使用时空间频率达145lp/mm，镜头成像面大小可满足1.1英寸，满足10-12M的画质需求。可见光435nm～650nm 的离焦曲线图请参阅图15a，红外线850nm的离焦曲线图请参阅图15b，从图15a 和图15b中可见光和红外光的离焦量小于10μm，具有共焦功能，可实现日夜两用。435nm～650nm的色偏焦移图请参阅图12，从图中可以得到焦移的衍射限制范围为4.591μm，整个波长范围内的最大焦移为32.5166μm。
尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种光学成像镜头，其从物侧至像侧沿一光轴依次包括第一透镜至第十二透镜，该第一透镜至第十二透镜各自包括一朝向物侧且使成像光线通过的物侧面以及一朝向像侧且使成像光线通过的像侧面；其中，
该第一透镜有正屈光率，该第一透镜的物侧面为凸面，该第一透镜的像侧面为凹面；
该第二透镜有负屈光率，该第二透镜的物侧面为凸面，该第二透镜的像侧面为凹面；
该第三透镜有负屈光率，该第三透镜的物侧面为凸面，该第三透镜的像侧面为凹面；
该第四透镜有负屈光率，该第四透镜的物侧面为凹面，该第四透镜的像侧面为凹面；
该第五透镜有正屈光率，该第五透镜的物侧面为凸面，该第五透镜的像侧面为凸面；
该第六透镜具正屈光率，该第六透镜的物侧面为凸面，该第六透镜的像侧面为凸面；
该第七透镜具负屈光率，该第七透镜的物侧面为凹面，该第七透镜的像侧面为凹面；
该第八透镜具负屈光率，该第八透镜的物侧面为凹面，该第八透镜的像侧面为凹面；
该第九透镜具正屈光率，该第九透镜的物侧面为凸面，该第九透镜的像侧面为凸面；
该第十透镜具正屈光率，该第十透镜的物侧面为凸面，该第十透镜的像侧面为凸面；
该第十一透镜具正屈光率，该第十一透镜的物侧面为凸面，该第十一透镜的像侧面为凸面；
该第十二透镜具负屈光率，该第十二透镜的物侧面为凹面，该第十二透镜的像侧面为凹面；
且该光学成像镜头具有屈光率的透镜只有上述十二片。
2.根据权利要求1所述的光学成像镜头，其特征在于：该光学成像镜头的光阑设置于第六透镜和第七透镜之间。
3.根据权利要求1所述的光学成像镜头，其特征在于：所述第二透镜与第三透镜均为月牙型透镜。
4.根据权利要求1所述的光学成像镜头，其特征在于，符合条件式：Nd6＞1.95，其中Nd6为第六片玻璃的折射率。
5.根据权利要求1所述的光学成像镜头，其特征在于，所述第四透镜与第五透镜为胶合镜片，并符合条件式：Vd4≤25.5，Vd5≥52，且Vd6-Vd5＞26.5，其中Vd4为第四透镜色散系数，Vd5为第五镜色散系数。
6.根据权利要求1所述的光学成像镜头，其特征在于，所述第八透镜与第九透镜为胶合镜片，并符合条件式：Vd8≤21，Vd9≥61，且Vd9-Vd8＞40，其中Vd8为第八透镜色散系数，Vd9为第九透镜色散系数。
7.根据权利要求1所述的光学成像镜头，其特征在于，第十一透镜与第十二透镜为胶合镜片，并符合条件式：Vd11≥56.5，Vd12≤31.5，且Vd11-Vd12＞25，其中Vd11为第十一透镜色散系数，Vd12为第十二透镜色散系数。
8.根据权利要求1所述的光学成像镜头，其特征在于，满足下列条件式：1.4<nd2<1.8，1.5<nd3<1.8，1.8<nd6<2.1,1.6<nd7<1.9,1.5<nd8<1.8,其中nd2为第二透镜的折射率，nd3为第三透镜的折射率，nd6为第六透镜的折射率，nd7我第七透镜的折射率，nd8为第八透镜的折射率。
9.根据权利要求1所述的光学成像镜头，其特征在于，满足下列条件式：ALT<47，ALG<42，0.9<ALT/ALG<1.5，其中ALT为第一至第十二透镜在光轴上的厚度总和，ALG为系统空气间隙之和。
10.根据权利要求1所述的光学成像镜头，其特征在于，满足下列条件式：1.2<TTL1/TTL2<1.6，其中TTL1为第一透镜的物侧面至第六透镜的像侧面在光轴上的距离，TTL2为第七透镜的物侧面至第十二透镜的像侧面在光轴上的距离。
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