CN111258027B - 一种低畸变玻塑混合紧凑型高清鱼眼镜头 - Google Patents

一种低畸变玻塑混合紧凑型高清鱼眼镜头 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种低畸变玻塑混合紧凑型高清鱼眼镜头，光学镜头系统沿着物面到像面依次有：玻璃球面弯月负透镜A1、塑料非球面双凹负透镜A2、玻璃球面双凸正透镜A3、孔径光阑C、玻璃球面双凹负透镜B1、玻璃球面双凸正透镜B2、塑料非球面双凸正透镜B3及平行平板P1；玻璃球面弯月负透镜A1与塑料非球面双凹负透镜A2之间的间隔1.49mm；塑料非球面双凹负透镜A2与玻璃球面双凸正透镜A3之间的间隔0.16mm；玻璃球面双凸正透镜A3与孔径光阑C之间的间隔0.08mm；孔径光阑C与玻璃球面双凹负透镜B1之间的间隔0.14mm；玻璃球面双凸正透镜B2与塑料非球面双凸正透镜B3之间的间隔0.1mm，本发明保持小畸变同时压缩了镜头的光学总长，使光学系统结构紧凑，有利于节省使用成本。

Description

一种低畸变玻塑混合紧凑型高清鱼眼镜头
技术领域
本发明涉及一种低畸变玻塑混合紧凑型高清鱼眼镜头。
背景技术
鱼眼镜头由于视角很大，能够在较短的拍摄距离范围内，拍摄到大面积的景物，因此在车载、监控等领域得到广泛运用。然而目前的大部分的高清鱼眼镜头，畸变很大，制作成本高，体积大，成品不够小巧轻便。
发明内容
本发明对上述问题进行了改进，即本发明要解决的技术问题是现有的的高清鱼眼镜头，畸变很大，制作成本高，体积大，成品不够小巧轻便。
本发明的具体实施方案是：一种低畸变玻塑混合紧凑型高清鱼眼镜头，光学镜头系统沿着物面到像面依次有：玻璃球面弯月负透镜A1、塑料非球面双凹负透镜A2、玻璃球面双凸正透镜A3、孔径光阑C、玻璃球面双凹负透镜B1、玻璃球面双凸正透镜B2、塑料非球面双凸正透镜B3及平行平板P1位于像面之前；玻璃球面弯月负透镜A1与塑料非球面双凹负透镜A2之间的空气间隔为1.49mm；塑料非球面双凹负透镜A2与玻璃球面双凸正透镜A3之间的空气间隔为0.16mm；玻璃球面双凸正透镜A3与孔径光阑C之间的空气间隔为0.08mm；孔径光阑C与玻璃球面双凹负透镜B1之间的空气间隔为0.14mm；玻璃球面双凹负透镜B1与玻璃球面双凸正透镜B2相向面为胶合面，玻璃球面双凸正透镜B2与塑料非球面双凸正透镜B3之间的空气间隔为0.1mm。
进一步的，设定该镜头焦距为f；从物面到像面透镜焦距依次为：玻璃球面弯月负透镜A1为f1； 塑料非球面双凹负透镜A2为f2； 玻璃球面双凸正透镜A3为f3； 玻璃球面双凹负透镜B1为f4； 玻璃球面双凸正透镜B2为f5; 塑料非球面双凸正透镜B3为f6，并满足如下的关系：-2.5<f1/f<-1.5；-2.1<f2/f<-1.1；0.8<f3/f<1.5；-1.5<f4/f<-0.5；0.8<f5/f<1.6；1.8<f6/f<2.4。
进一步的，所述的光学镜头玻璃球面双凹负透镜B1和玻璃球面双凸正透镜B2的玻璃材料阿贝数分别为v4和v5，玻璃球面双凹负透镜B1的玻璃材料折射率为n4,玻璃球面双凸正透镜B2的玻璃材料折射率为n5满足如下的关系：17<v4<21；44<v5<47；1.8<n4<2.1；1.6<n5<2。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1)本发明玻璃球面双凹负透镜B1采用高折射率和低阿贝数的玻璃，结合玻璃球面双凸正透镜B2采用高阿贝数的玻璃，很好的校正了二级光谱和球差，使得镜头系统，通过玻璃材料的合理搭配，色差得到良好的校正；
2)通过合理分配6片镜片的光焦度，在保持小畸变同时压缩了镜头的光学总长，使光学系统结构紧凑，有利于节省使用成本；
3) 通过使用4片玻璃球面透镜和2片塑胶非球面透镜，可以在保证镜头光学性能的前提下，尽可能减小镜头的重量，保证了稳定的机械强度，降低成本；
4) 在镜头设计时，将更长的波长加入到考虑范围内，采用435nm～850nm的宽光谱，同时可以应用夜视场景。
附图说明
图1为本发明实施例光学系统的结构示意图
图2为本发明实施例MTF值示意图
图3为本发明实施例场曲和F-Theta畸变示意图
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。
如图1～3所示，一种低畸变玻塑混合紧凑型高清鱼眼镜头，光学镜头系统沿着物面到像面依次有：玻璃球面弯月负透镜A1、塑料非球面双凹负透镜A2、玻璃球面双凸正透镜A3、孔径光阑C、玻璃球面双凹负透镜B1、玻璃球面双凸正透镜B2、塑料非球面双凸正透镜B3及平行平板P1位于像面之前；玻璃球面弯月负透镜A1与塑料非球面双凹负透镜A2之间的空气间隔为1.49mm；塑料非球面双凹负透镜A2与玻璃球面双凸正透镜A3之间的空气间隔为0.16mm；玻璃球面双凸正透镜A3与孔径光阑C之间的空气间隔为0.08mm；孔径光阑C与玻璃球面双凹负透镜B1之间的空气间隔为0.14mm；玻璃球面双凸正透镜B2与塑料非球面双凸正透镜B3之间的空气间隔为0.1mm。
本实施例中，设定该镜头焦距为f；从物面到像面透镜焦距依次为：玻璃球面弯月负透镜A1为f1； 塑料非球面双凹负透镜A2为f2； 玻璃球面双凸正透镜A3为f3； 玻璃球面双凹负透镜B1为f4； 玻璃球面双凸正透镜B2为f5; 塑料非球面双凸正透镜B3为f6，并满足如下的关系：-2.5<f1/f<-1.5；-2.1<f2/f<-1.1；0.8<f3/f<1.5；-1.5<f4/f<-0.5；0.8<f5/f<1.6；1.8<f6/f<2.4。
本实施例中，所述的光学镜头玻璃球面双凹负透镜B1和玻璃球面双凸正透镜B2的玻璃材料阿贝数分别为v4和v5，玻璃球面双凹负透镜B1的玻璃材料折射率为n4,玻璃球面双凸正透镜B2的玻璃材料折射率为n5满足如下的关系：17<v4<21；44<v5<47；1.8<n4<2.1；1.6<n5<2。
本发明中设计的低畸变玻塑混合紧凑型高清鱼眼镜头系统，其光学镜头系统结构由6式光学镜片组成，通过合理分配6片镜片的光焦度，克服了大视场所带来的高畸变及光学总长较长缺陷；第1片弯月负透镜A1为负光焦度主要承担了较大的视场角，压缩后面5片镜片所承担的视场角；第2片双凹负透镜A2为非球面，能更好的校正像散和像差高级量；第4片双凹负透镜B1和第5片双凸正透镜B2合理配合玻璃的折射率和阿贝数，很好的校正二级光谱和球差.第六片为非球面能很好的平衡前面五片产生的高级像差及场曲。
下表为是本光学镜头系统的实例数据
下表中表面序号S1、S2、…表示对应透镜所述的沿着物面到像面的表面，厚度表示所在表面序号与下一个表面之间的中心距离。
Figure DEST_PATH_IMAGE001
（1）焦距：EFFL=1.96mm
（2）F数=2.24
（3）视场角：2w=180°
（4）成像圆直径大于Ф5.6mm
（5）相对照度大于51%
（6）主光线入射角小于15°
（7）工作光谱范围：435nm～850nm
（8）F-Theta畸变≥-8.7%
（9）光学总长TTL≤12.3mm，光学后截距≥3.8mm
（10）该镜头适用于500万像素高分辨率CCD或CMOS摄像机。
在本实施例中，塑料非球面双凹负透镜A2及塑料非球面双凸正透镜B3的非球面的面型方程如下：
Figure 565609DEST_PATH_IMAGE002
其中，z为非球面沿光轴方向在高度为r的位置时，距非球面顶点的距离矢高，c为非球面近轴的曲率，c=1/R,R为曲率半径，c为曲率半径的倒数，k为圆锥系数，a1为非球面第2阶系数，a2为非球面第4阶系数，a3为非球面第6阶系数，a4为非球面第8阶系数，a5为非球面第10阶系数，a6为非球面第12阶系数，a7为非球面第14阶系数，a8为非球面第16阶系数，2片非球面镜片的非球面系数如下：
Figure DEST_PATH_IMAGE003
上述本发明所公开的任一技术方案除另有声明外，如果其公开了数值范围，那么公开的数值范围均为优选的数值范围，任何本领域的技术人员应该理解：优选的数值范围仅仅是诸多可实施的数值中技术效果比较明显或具有代表性的数值。由于数值较多，无法穷举，所以本发明才公开部分数值以举例说明本发明的技术方案，并且，上述列举的数值不应构成对本发明创造保护范围的限制。
如果本文中使用了“第一”、“第二”等词语来限定零部件的话，本领域技术人员应该知晓：“第一”、“第二”的使用仅仅是为了便于描述上对零部件进行区别如没有另行声明外，上述词语并没有特殊的含义。
同时，上述本发明如果公开或涉及了互相固定连接的零部件或结构件，那么，除另有声明外，固定连接可以理解为：能够拆卸地固定连接( 例如使用螺栓或螺钉连接)，也可以理解为：不可拆卸的固定连接(例如铆接、焊接)，当然，互相固定连接也可以为一体式结构( 例如使用铸造工艺一体成形制造出来) 所取代(明显无法采用一体成形工艺除外)。
另外，上述本发明公开的任一技术方案中所应用的用于表示位置关系或形状的术语除另有声明外其含义包括与其近似、类似或接近的状态或形状。
本发明提供的任一部件既可以是由多个单独的组成部分组装而成，也可以为一体成形工艺制造出来的单独部件。
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (2)

1.一种低畸变玻塑混合紧凑型高清鱼眼镜头，其特征在于，光学镜头系统由6个透镜构成，光学镜头系统沿着物面到像面依次为：玻璃球面弯月负透镜A1、塑料非球面双凹负透镜A2、玻璃球面双凸正透镜A3、孔径光阑C、玻璃球面双凹负透镜B1、玻璃球面双凸正透镜B2、塑料非球面双凸正透镜B3及平行平板P1；玻璃球面弯月负透镜A1与塑料非球面双凹负透镜A2之间的空气间隔为1.49mm；塑料非球面双凹负透镜A2与玻璃球面双凸正透镜A3之间的空气间隔为0.16mm；玻璃球面双凸正透镜A3与孔径光阑C之间的空气间隔为0.08mm；孔径光阑C与玻璃球面双凹负透镜B1之间的空气间隔为0.14mm；玻璃球面双凹负透镜B1与玻璃球面双凸正透镜B2相向面为胶合面，玻璃球面双凸正透镜B2与塑料非球面双凸正透镜B3之间的空气间隔为0.1mm；
设定该镜头焦距为f；从物面到像面透镜焦距依次为：玻璃球面弯月负透镜A1为f1； 塑料非球面双凹负透镜A2为f2； 玻璃球面双凸正透镜A3为f3；玻璃球面双凹负透镜B1为f4；玻璃球面双凸正透镜B2为f5; 塑料非球面双凸正透镜B3为f6，并满足如下的关系：-2.5<f1/f<-1.5；-2.1<f2/f<-1.1；0.8<f3/f<1.5；-1.5<f4/f<-0.5；0.8<f5/f<1.6；1.8<f6/f<2.4；
F-Theta畸变≥-8.7%；
光学总长TTL≤12.3mm，光学后截距≥3.8mm；
该镜头适用于500万像素高分辨率CCD或CMOS摄像机。
2.根据权利要求1所述的一种低畸变玻塑混合紧凑型高清鱼眼镜头，其特征在于，所述的光学镜头玻璃球面双凹负透镜B1和玻璃球面双凸正透镜B2的玻璃材料阿贝数分别为v4和v5，玻璃球面双凹负透镜B1的玻璃材料折射率为n4,玻璃球面双凸正透镜B2的玻璃材料折射率为n5满足如下的关系：17<v4<21；44<v5<47；1.8<n4<2.1；1.6<n5<2。
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