CN111221103B

CN111221103B - 一种镜头

Info

Publication number: CN111221103B
Application number: CN201911184114.5A
Authority: CN
Inventors: 林法官; 刘凯; 许端霞; 叶蔡龙; 丁洪兴
Original assignee: Zhejiang Dahua Technology Co Ltd
Current assignee: Zhejiang Dahua Technology Co Ltd
Priority date: 2019-11-27
Filing date: 2019-11-27
Publication date: 2022-02-15
Anticipated expiration: 2039-11-27
Also published as: CN111221103A

Abstract

本发明公开了一种镜头，所述镜头包括由物侧至像侧依次排列的第一透镜组、第二透镜组、第三透镜组和像面；透镜组满足以下条件：0.8<|f1*f2/(f系*f系*3)|<1.5；BFL/f系>1.30；其中，f1为第一透镜组的焦距，f2为第二透镜组的焦距，f系为所述镜头的系统焦距，BFL为所述第三透镜组与所述像面之间的距离。由于在本发明实施例中，在镜头中按照特定的顺序由物侧至像侧依次排列三个透镜组，并且镜头中的透镜组满足：0.8<|f1*f2/(f系*f系*3)|<1.5；BFL/f系>1.30；因此本发明实施例提供了一种超星光广角镜头。

Description

一种镜头

技术领域

本发明涉及光学成像技术领域，尤其涉及一种镜头。

背景技术

目前市面上通用的交通镜头实际光圈多为F1.5至1.8，在弱光场景下，成像亮度较低，图像的噪点较多，影响图像清晰度，为了提高亮度需要大量的补光，这也使得光污染较大。另外，市面上少数大光圈的镜头分辨率比较低，一般为500万像素级，采集的图像质量较差。随着道路交通行业向智能化、高清化、环保化推进，需要镜头达到更高的性能。因此开发一款光圈大、分辨率高的超星光广角镜头变的尤为重要。

发明内容

本发明实施例提供了一种镜头，用以提供一种超星光广角镜头。

本发明实施例提供了一种镜头，所述镜头包括由物侧至像侧依次排列的第一透镜组、第二透镜组、第三透镜组、滤光片和像面；

透镜组满足以下条件：

0.8<|f1*f2/(f系*f系*3)|<1.5；

BFL/f系>1.30；

其中，f1为第一透镜组的焦距，f2为第二透镜组的焦距，f系为所述镜头的系统焦距，BFL为所述第三透镜组与所述像面之间的距离。

进一步地，所述第一透镜组包括从物侧到像侧依次排列的第一子透镜组、第二负光焦度透镜和第三负光焦度透镜。

进一步地，所述第一子透镜组包括从物侧到像侧依次排列的第一负光焦度透镜和第一正光焦度透镜；

所述第一负光焦度透镜朝向像侧的一面与所述第一正光焦度透镜朝向物侧的一面的曲率半径相同；

所述第一负光焦度透镜包括弯月凹透镜，其朝向物侧的一面为凸面；

所述第一正光焦度透镜包括弯月凸透镜，其朝向物侧的一面为凸面；

所述第二负光焦度透镜包括弯月凹透镜，其朝向物侧的一面为凸面；

所述第三负光焦度透镜包括双凹透镜。

进一步地，所述第二透镜组包括从物侧到像侧依次排列的第二子透镜组、第三正光焦度透镜和第三子透镜组。

进一步地，所述第二子透镜组包括从物侧到像侧依次排列的第四负光焦度透镜和第二正光焦度透镜；所述第四负光焦度透镜朝向像侧的一面与所述第二正光焦度透镜朝向物侧的一面的曲率半径相同；

所述第三子透镜组包括从物侧到像侧依次排列的第四正光焦度透镜和第五负光焦度透镜；所述第四正光焦度透镜朝向像侧的一面与所述第五负光焦度透镜朝向物侧的一面的曲率半径相同；

所述第四负光焦度透镜包括弯月凹透镜，其朝向物侧的一面为凸面；

所述第二正光焦度透镜包括双凸透镜；

所述第三正光焦度透镜包括弯月凸透镜，其朝向物侧的一面为凸面；

所述第四正光焦度透镜包括双凸透镜；

所述第五负光焦度透镜包括弯月凹透镜，其朝向物侧的一面为凹面；

所述第三正光焦度透镜和第四正光焦度透镜之间设置有光栏。

进一步地，所述第二透镜组包括从物侧到像侧依次排列的第八正光焦度透镜、第九正光焦度透镜、第七负光焦度透镜和第四子透镜组。

进一步地，所述第四子透镜组包括从物侧到像侧依次排列的第八负光焦度透镜和第十正光焦度透镜；所述第八负光焦度透镜朝向像侧的一面与所述第十正光焦度透镜朝向物侧的一面的曲率半径相同；

所述第八正光焦度透镜包括双凸透镜；

所述第九正光焦度透镜包括凸透镜，其朝向物侧的一面为凸面；

所述第七负光焦度透镜包括双凹透镜；

所述第八负光焦度透镜包括凹透镜，其朝向像侧的一面为凹面；

所述第十正光焦度透镜包括双凸透镜；

所述第七负光焦度透镜和第八负光焦度透镜之间设置有光栏。

进一步地，所述第三透镜组包括从物侧到像侧依次排列的第五正光焦度透镜、第五子透镜组和第七正光焦度透镜。

进一步地，所述第五子透镜组包括从物侧到像侧依次排列的第六负光焦度透镜和第六正光焦度透镜；所述第六负光焦度透镜朝向像侧的一面与所述第六正光焦度透镜朝向物侧的一面的曲率半径相同；

所述第五正光焦度透镜包括凸透镜，其朝向物侧的一面为凸面；

所述第六负光焦度透镜包括凹透镜，其朝向像侧的一面为凹面；

所述第六正光焦度透镜包括凸透镜，其朝向物侧的一面为凸面；

所述第七正光焦度透镜包括凸透镜，其朝向物侧的一面为凸面。

进一步地，所述第二负光焦度透镜的折射率大于1.85；所述第六正光焦度透镜的阿贝数大于65。

本发明实施例提供了一种镜头，所述镜头包括由物侧至像侧依次排列的第一透镜组、第二透镜组、第三透镜组和像面；透镜组满足以下条件：0.8<|f1*f2/(f系*f系*3)|<1.5；BFL/f系>1.30；其中，f1为第一透镜组的焦距，f2为第二透镜组的焦距，f系为所述镜头的系统焦距，BFL为所述第三透镜组与所述像面之间的距离。由于在本发明实施例中，在镜头中按照特定的顺序由物侧至像侧依次排列三个透镜组，并且镜头中的透镜组满足：0.8<|f1*f2/(f系*f系*3)|<1.5；BFL/f系>1.30；因此本发明实施例提供了一种超星光广角镜头。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，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。

图1为本发明实施例提供的镜头示意图；

图2为本发明实施例提供的另一镜头结构示意图；

图3为本发明实施例1提供的镜头的传递函数(MTF)曲线图；

图4为本发明实施例2提供的镜头的传递函数(MTF)曲线图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明实施例提供的镜头示意图，所述镜头包括由物侧至像侧依次排列的第一透镜组G1、第二透镜组G2、第三透镜组G3、滤光片N和像面M；

透镜组满足以下条件：

0.8<|f1*f2/(f系*f系*3)|<1.5；BFL/f系>1.30；

由于在镜头中按照特定的顺序由物侧至像侧依次排列三个透镜组，并且镜头中的透镜组满足：0.8<|f1*f2/(f系*f系*3)|<1.5，BFL/f系>1.30，实现了一种超星光广角镜头。

为了进一步提高镜头的成像质量，在本发明实施例中，所述第一透镜组包括从物侧到像侧依次排列的第一子透镜组、第二负光焦度透镜3和第三负光焦度透镜4。

所述第一子透镜组包括从物侧到像侧依次排列的第一负光焦度透镜1和第一正光焦度透镜2；

所述第三负光焦度透镜包括双凹透镜。

为了进一步使得系统能够紧凑，所述第一负光焦度透镜1和第一正光焦度透镜2可以胶合连接或者贴合连接。

为了进一步提高镜头的成像质量，在本发明实施例中，所述第二透镜组包括从物侧到像侧依次排列的第二子透镜组、第三正光焦度透镜7和第三子透镜组。

所述第二子透镜组包括从物侧到像侧依次排列的第四负光焦度透镜5和第二正光焦度透镜6；所述第四负光焦度透镜朝向像侧的一面与所述第二正光焦度透镜朝向物侧的一面的曲率半径相同；

所述第三子透镜组包括从物侧到像侧依次排列的第四正光焦度透镜8和第五负光焦度透镜9；所述第四正光焦度透镜朝向像侧的一面与所述第五负光焦度透镜朝向物侧的一面的曲率半径相同；

所述第二正光焦度透镜包括双凸透镜；

所述第四正光焦度透镜包括双凸透镜；

所述第三正光焦度透镜和第四正光焦度透镜之间设置有光栏P。

为了进一步使得系统能够紧凑，第四负光焦度透镜和第二正光焦度透镜可以胶合连接或者贴合连接。第四正光焦度透镜和第五负光焦度透镜可以胶合连接或者贴合连接。

光栏包括孔径光栏，孔径光栏的口径大小决定了系统的光圈值以及拍摄时的景深大小，其口径大小可以固定不变，或者根据需要放置可调整口径的孔径光栏以实现通光口径可调，即有可变系统光圈值和改变景深的目的。

另外，如图2所示，第二透镜组的结构还可以是所述第二透镜组包括从物侧到像侧依次排列的第八正光焦度透镜14、第九正光焦度透镜15、第七负光焦度透镜16和第四子透镜组。

所述第四子透镜组包括从物侧到像侧依次排列的第八负光焦度透镜17和第十正光焦度透镜18；所述第八负光焦度透镜朝向像侧的一面与所述第十正光焦度透镜朝向物侧的一面的曲率半径相同；

所述第八正光焦度透镜包括双凸透镜；

所述第七负光焦度透镜包括双凹透镜；

所述第十正光焦度透镜包括双凸透镜；

为了进一步使得系统能够紧凑，第八负光焦度透镜和第十正光焦度透镜可以胶合连接或者贴合连接。

为了进一步提高镜头的成像质量，在本发明实施例中，所述第三透镜组包括从物侧到像侧依次排列的第五正光焦度透镜10、第五子透镜组和第七正光焦度透镜13。

所述第五子透镜组包括从物侧到像侧依次排列的第六负光焦度透镜11和第六正光焦度透镜12；所述第六负光焦度透镜朝向像侧的一面与所述第六正光焦度透镜朝向物侧的一面的曲率半径相同；

为了进一步使得系统能够紧凑，第六负光焦度透镜和第六正光焦度透镜可以胶合连接或者贴合连接。

在本发明实施例中，为了在镜头在-40摄氏度至80摄氏度都能清晰成像，在本发明实施例中，第六正光焦度透镜的阿贝数大于65。另外，第六正光焦度透镜的阿贝数大于65，还可以降低图像的色差，从而提高成像质量。

为了提高镜头的成像质量，减小镜头的总长度，在本发明实施例中，第二负光焦度透镜的折射率大于1.85。并且，第二负光焦度透镜的折射率大于1.85，还可以降低球差，提高成像质量。

所述第三透镜组和像面之间设置有滤光片N，滤光片是用来选取所需辐射波段的光学器件。

本发明实施例提供的镜头所实现的光学性能如下：

焦距约为8mm，光圈Fno1.3，视场角2ω约为96度，像面大小2y′为

本发明实施例实现了一种高分辨率、超星光、无热化、大靶面的镜头。

下面针对本发明实施例提供的镜头参数进行举例说明。

实施例1：

所述镜头焦距f系为8.52mm，光圈Fno为1.3，镜头总长TTL约为116mm。

各个透镜的曲率半径、中心厚度、折射率nd、和阿贝常数Vd等数据，如表1所示：

表1

需要说明的是，表1中的面号为图1所示的镜头结构示意图中，由左到右的透镜的面号。

根据表1中的数据及相关的公式可得到：|f1*f2/(f系*f系*3)|＝1.00，f1＝-9.16mm，f2＝23.86mm；第六正光焦度透镜的阿贝数为68.62；BFL/f系＝1.41。

本发明实施例的镜头结构如图1所示，下面通过对实施例1进行详细的光学系统分析，进一步介绍本实施例1所提供的镜头。

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，对像差进行了很好的校正。

图3是镜头的传递函数(MTF)曲线图，其横坐标为分辨率，单位为lp/mm，纵坐标是MTF数值，下文的类似曲线不再重述。如图，可见曲线平滑下降且集中。在145lp/mm时，y′像高8.8mm内MTF值大于0.3。从而实现了系统在白光下，镜头性能达到1600万像素的分辨率。

实施例2：

所述镜头焦距f系为8.6mm，光圈Fno为1.31，镜头总长TTL为115.8mm。

各个透镜的曲率半径、中心厚度、折射率nd、和阿贝常数Vd等数据，如表2所示：

表2

根据表2中的数据及相关的公式可得到：|f1*f2/(f系*f系*3)|＝1.30，f1＝-10.25mm，f2＝28.28mm；第六正光焦度透镜的阿贝数为81.61；BFL/f系＝1.47。

本发明实施例的镜头结构如图2所示，下面通过对实施例2进行详细的光学系统分析，进一步介绍本实施例2所提供的镜头。

图4是系统的传递函数(MTF)曲线图，如图4，可见曲线平滑下降且集中。在145lp/mm时，y′像高8.8mm内MTF值大于0.3。从而实现了系统在白光下，镜头性能达到1600万像素的分辨率。

综上所述，本发明实施例提供了一种镜头，采用三个透镜组共13片型式的定焦镜头，并按照特定顺序从左到右依次排列，以及通过各个光学透镜的光焦度的分配，同时采用合理的光学玻璃材质，使得透镜系统的结构形式，透镜的折射率、阿贝系数等参数与成像条件匹配，进而使透镜系统的球差、慧差、象散、场曲、倍率色差、位置色差得到很好的校正，从而达到1600万像素的分辨率，具有良好环境适用性(从-40℃到80℃)。

本镜头焦距约为8mm，光圈约为F1.3。本方案采用13片型式，所有的光学透镜均采用球面设计，冷加工工艺性能良好，生产成本低。

对于关系式：|f1*f2/(f系*f系*3)|，当数值大于上限时，成像性能会提升，但是会造成系统体积和成本快速增加，且不利用减小系统的总长；当数值小于下限时，虽然系统结构会更紧凑，但系统成像性能将达不到1600万像素的使用要求。

为了实现较佳的消除色差以及无热化(在-40℃到80℃都能清晰成像)，所述第六正光焦度透镜采用了低色散材料，阿贝数大于65。空气中的光学后焦BFL和系统焦距f系的关系如下：BFL/f系>1.30，较长的光学后焦有利于各种智能交通摄像机进行适配。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims

1.一种镜头，其特征在于，所述镜头由物侧至像侧依次排列的第一透镜组、第二透镜组、第三透镜组、滤光片和像面组成；

透镜组满足以下条件：

0.8<|f1*f2/(f系*f系*3)|<1.5；

BFL/f系>1.30；

其中，f1为第一透镜组的焦距，f2为第二透镜组的焦距，f系为所述镜头的系统焦距，BFL为所述第三透镜组与所述像面之间的距离；

其中，所述第一透镜组具有负焦距，所述第二透镜组具有正焦距，所述第三透镜组具有正焦距；

所述第一透镜组由从物侧到像侧依次排列的第一子透镜组、第二负光焦度透镜和第三负光焦度透镜构成；

所述第一子透镜组由从物侧到像侧依次排列的第一负光焦度透镜和第一正光焦度透镜构成；

所述第一负光焦度透镜为弯月凹透镜，其朝向物侧的一面为凸面；

所述第一正光焦度透镜为弯月凸透镜，其朝向物侧的一面为凸面；

所述第二负光焦度透镜为弯月凹透镜，其朝向物侧的一面为凸面；

所述第三负光焦度透镜为双凹透镜；

所述第二透镜组由从物侧到像侧依次排列的第二子透镜组、第三正光焦度透镜和第三子透镜组构成；所述第二子透镜组由从物侧到像侧依次排列的第四负光焦度透镜和第二正光焦度透镜构成；所述第三子透镜组由从物侧到像侧依次排列的第四正光焦度透镜和第五负光焦度透镜构成；

或者，所述第二透镜组由从物侧到像侧依次排列的第八正光焦度透镜、第九正光焦度透镜、第七负光焦度透镜和第四子透镜组构成；所述第四子透镜组由从物侧到像侧依次排列的第八负光焦度透镜和第十正光焦度透镜构成；

所述第三透镜组由从物侧到像侧依次排列的第五正光焦度透镜、第五子透镜组和第七正光焦度透镜构成；

所述第五子透镜组由从物侧到像侧依次排列的第六负光焦度透镜和第六正光焦度透镜构成。

2.如权利要求1所述的镜头，其特征在于，所述第四负光焦度透镜朝向像侧的一面与所述第二正光焦度透镜朝向物侧的一面的曲率半径相同；

所述第四正光焦度透镜朝向像侧的一面与所述第五负光焦度透镜朝向物侧的一面的曲率半径相同；

所述第四负光焦度透镜为弯月凹透镜，其朝向物侧的一面为凸面；

所述第二正光焦度透镜为双凸透镜；

所述第三正光焦度透镜为弯月凸透镜，其朝向物侧的一面为凸面；

所述第四正光焦度透镜为双凸透镜；

所述第五负光焦度透镜为弯月凹透镜，其朝向物侧的一面为凹面；

3.如权利要求1所述的镜头，其特征在于，所述第八负光焦度透镜朝向像侧的一面与所述第十正光焦度透镜朝向物侧的一面的曲率半径相同；

所述第八正光焦度透镜为双凸透镜；

所述第九正光焦度透镜为凸透镜，其朝向物侧的一面为凸面；

所述第七负光焦度透镜为双凹透镜；

所述第八负光焦度透镜为凹透镜，其朝向像侧的一面为凹面；

所述第十正光焦度透镜为双凸透镜；

4.如权利要求1所述的镜头，其特征在于，所述第六负光焦度透镜朝向像侧的一面与所述第六正光焦度透镜朝向物侧的一面的曲率半径相同；

所述第五正光焦度透镜为凸透镜，其朝向物侧的一面为凸面；

所述第六负光焦度透镜为凹透镜，其朝向像侧的一面为凹面；

所述第六正光焦度透镜为凸透镜，其朝向物侧的一面为凸面；

所述第七正光焦度透镜为凸透镜，其朝向物侧的一面为凸面。

5.如权利要求1所述的镜头，其特征在于，所述第二负光焦度透镜的折射率大于1.85；所述第六正光焦度透镜的阿贝数大于65。