CN111538148A - 一种小倍率摄像头和小倍率变焦镜头 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种小倍率摄像头和小倍率变焦镜头，涉及摄像技术领域。本发明包括：小倍率变焦镜头；及图像拾取元件，被配置为接收由所述小倍率变焦镜头形成的图像；所述变小倍率焦镜头从物面侧到像面侧依次包括：具有正光焦度的第一固定透镜群、具有负光焦度的第二变焦透镜群、光阑、具有负光焦度的第三固定透镜群、具有负光焦度的第四聚焦透镜群和具有正光焦度的第五固定透镜群。本发明具有4K解像力、红外共焦、畸变小且镜头总长短，能够在‑40℃~85℃的极端环境下依旧具有良好的成像质量，更适应市场需求。

Description

一种小倍率摄像头和小倍率变焦镜头

技术领域

本发明涉及摄像技术领域，尤其涉及一种小倍率摄像头和小倍率变焦镜头。

背景技术

随着摄像领域软件技术水平的提高，AI技术不断被应用在变焦摄像镜头上，视场对于摄像镜头的要求也逐渐提高。摄像镜头被要求适应不同的工作环境要求，尤其是AI镜头，由于和人脸识别技术关系密切，因此对于清晰度和可靠性方面的要求更为严格。为了满足日夜共用的需求，摄像镜头本身也需要具有可见、红外波段共焦的特点。目前市场上焦距在8~32范围内的量产小倍率变焦镜头的普遍成像质量大都午饭满足AI技术需求，且在相对孔径、红外共焦方面还存在提升空间。

发明内容

本发明将解决现有的技术问题，提供一种小倍率摄像头和小倍率变焦镜头，具有4K解像力、红外共焦、畸变小且镜头总长短，能够在-40℃~85℃的极端环境下依旧具有良好的成像质量，更适应市场需求。

本发明提供的技术方案如下：

一种小倍率摄像头，包括：小倍率变焦镜头；及图像拾取元件，被配置为接收由所述小倍率变焦镜头形成的图像；所述变小倍率焦镜头从物面侧到像面侧依次包括：具有正光焦度的第一固定透镜群、具有负光焦度的第二变焦透镜群、光阑、具有负光焦度的第三固定透镜群、具有负光焦度的第四聚焦透镜群和具有正光焦度的第五固定透镜群，其中：沿光轴调整第二变焦透镜群能够实现从广角端向望远端变倍，沿光轴方向调整第四聚焦透镜群能够实现不同倍率下的聚焦；所述第二变焦透镜群包括：至少三片透镜，其中：该三片透镜依次为两片具有负光焦度的透镜和一片具有正光焦度的透镜；所述第五固定透镜群包括：至少两片透镜，其中：该两片透镜依次为具有正光焦度的透镜和具有负光焦度的透镜；所述第一固定透镜群依次包括：一片由具有负光焦度的透镜和具有正光焦度的透镜组成的整体具有正光焦度的胶合透镜，以及一片具有正光焦度的透镜，其中：该胶合透镜的胶合面的凹面朝向像侧；所述第三固定透镜群依次包括：两片具有正光焦度的透镜，以及一片由具有负光焦度的透镜和具有正光焦度的透镜组成的整体具有负光焦度的胶合透镜，其中：至少有一片透镜为非球面透镜，胶合透镜的胶合面的凹面朝向像侧；所述第四聚焦透镜群为一片具有负光焦度的透镜。

优选地，所述第一固定透镜群的第一透镜的焦距与镜头的广角端的焦距的比值范围为(-8,-4)，折射率大于1.80，阿贝数小于25；所述第一固定透镜群的第二透镜的焦距与镜头的广角端的焦距的比值范围为(2,3)，折射率大于1.60，阿贝数小于60；所述第一固定透镜群的第三透镜的焦距与镜头的广角端的焦距的比值范围为(4,6)，折射率小于1.50，阿贝数大于80。

优选地，所述第二变焦透镜群的第一透镜的焦距与镜头的广角端的焦距的比值范围为(-2,-1)，折射率大于1.70，阿贝数小于30；所述第二变焦透镜群的第二透镜的焦距与镜头的广角端的焦距的比值范围为(-2,-1)，折射率大于1.60，阿贝数小于65；所述第二变焦透镜群的第三透镜的焦距与镜头的广角端的焦距的比值范围为(3,4)。

优选地，所述第三固定透镜群的第一透镜为非球面透镜，其焦距与镜头的广角端的焦距的比值范围为(1,2)，折射率小于1.70，阿贝数大于50；所述第三固定透镜群的第二透镜的焦距与镜头的广角端的焦距的比值范围为(1.5,3)，折射率小于1.50，阿贝数大于80；所述第三固定透镜群的第三透镜的焦距与镜头的广角端的焦距的比值范围为(-1.5,-0.8)，折射率大于1.60，阿贝数大于35；所述第三固定透镜群的第四透镜的焦距与镜头的广角端的焦距的比值范围为(1,1.5)，折射率小于1.50，阿贝数大于80。

优选地，所述第四聚焦透镜群的透镜的焦距与镜头的广角端的焦距的比值范围为(-2,-1)，折射率大于1.70，阿贝数小于30。

优选地，所述第五固定透镜群的第一透镜的焦距与镜头的广角端的焦距的比值范围为(0.8,1.5)，折射率大于1.90，阿贝数大于35；所述第五固定透镜群的第二透镜的焦距与镜头的广角端的焦距的比值范围为(-2,-1)。

本发明的目的之一还在于提供一种小倍率变焦镜头，从物面侧到像面侧依次包括：具有正光焦度的第一固定透镜群、具有负光焦度的第二变焦透镜群、光阑、具有负光焦度的第三固定透镜群、具有负光焦度的第四聚焦透镜群和具有正光焦度的第五固定透镜群，其中：沿光轴调整第二变焦透镜群能够实现从广角端向望远端变倍，沿光轴方向调整第四聚焦透镜群能够实现不同倍率下的聚焦；所述第二变焦透镜群包括：至少三片透镜，其中：该三片透镜依次为两片具有负光焦度的透镜和一片具有正光焦度的透镜；所述第五固定透镜群包括：至少两片透镜，其中：该两片透镜依次为具有正光焦度的透镜和具有负光焦度的透镜；所述第一固定透镜群依次包括：一片由具有负光焦度的透镜和具有正光焦度的透镜组成的整体具有正光焦度的胶合透镜，以及一片具有正光焦度的透镜，其中：该胶合透镜的胶合面的凹面朝向像侧；所述第三固定透镜群依次包括：两片具有正光焦度的透镜，以及一片由具有负光焦度的透镜和具有正光焦度的透镜组成的整体具有负光焦度的胶合透镜，其中：至少有一片透镜为非球面透镜，胶合透镜的胶合面的凹面朝向像侧；所述第四聚焦透镜群为一片具有负光焦度的透镜。

与现有技术相比，本发明提供的一种小倍率摄像头和小倍率变焦镜头具有以下有益效果：

本发明采用负群聚集的五群结构，限制了一群镜头口径尺寸来控制成本，在三群光阑附近使用非球面提升性能，实现镜头整体长度短、畸变小、成本低、性能高，适应摄像领域对小倍率镜头的需要。

附图说明

下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对一种小倍率摄像头和小倍率变焦镜头的上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。

图1为实施例1在中部的结构示意图；

图2为实施例1在望远端的结构示意图；

图3为实施例1在广角端的结构示意图；

图4为实施例1在中部的轴上像差图；

图5为实施例1在望远端的轴上像差图；

图6为实施例1在广角端的轴上像差图；

图7为实施例1在中部的倍率色差图；

图8为实施例1在望远端的倍率色差图；

图9为实施例1在广角端的倍率色差图；

图10为实施例2在中部的结构示意图；

图11为实施例2在望远端的结构示意图；

图12为实施例2在广角端的结构示意图；

图13为实施例2在中部的轴上像差图；

图14为实施例2在望远端的轴上像差图；

图15为实施例2在广角端的轴上像差图；

图16为实施例2在中部的倍率色差图；

图17为实施例2在望远端的倍率色差图；

图18为实施例2在广角端的倍率色差图；

图19为实施例3在中部的结构示意图；

图20为实施例3在望远端的结构示意图；

图21为实施例3在广角端的结构示意图；

图22为实施例3在中部的轴上像差图；

图23为实施例3在望远端的轴上像差图；

图24为实施例3在广角端的轴上像差图；

图25为实施例3在中部的倍率色差图；

图26为实施例3在望远端的倍率色差图；

图27为实施例3在广角端的倍率色差图；

附图标号说明：第一固定透镜群G1、第二变焦透镜群G2、第三固定透镜群G3、第四聚焦透镜群G4、第五固定透镜群G5、成像面IMG、光阑STP、保护玻璃CG、第一透镜~第十五透镜L1~L15。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。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，并获得其他的实施方式。

为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与发明相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。

实施例1

如图1至3所示，一种小倍率摄像头，包括：

小倍率变焦镜头；

及图像拾取元件，被配置为接收由所述小倍率变焦镜头形成的图像；

小倍率焦镜头从物侧到像侧依次包括：具有正光焦度的第一固定透镜群G1、具有负光焦度的第二变焦透镜群G2、光阑STP、具有负光焦度的第三固定透镜群G3、具有负光焦度的第四聚焦透镜群G4、具有正光焦度的第五固定透镜群G5、保护玻璃CG和滤光片FILTER（图中未示出），其中：沿光轴调整第二变焦透镜群G2能够实现从广角端向望远端变倍，沿光轴方向调整第四聚焦透镜群G4能够实现不同倍率下的聚焦。

所述第一固定透镜群G1依次包括：具有负光焦度的第一透镜L1和具有正光焦度的透镜L2组成的整体具有正光焦度的胶合透镜，以及一片具有正光焦度的第三透镜L3，其中：该胶合透镜的胶合面的凹面朝向像侧。

所述第二变焦透镜群G2依次包括：具有负光焦度的第四透镜L4、具有负光焦度的第五透镜L5、具有正光焦度的第六透镜L6和具有负光焦度的第七透镜L7。

所述第三固定透镜群G3依次包括：具有正光焦度的第八透镜L8、具有正光焦度的第九透镜L9，以及一片由具有负光焦度的第十透镜L10和具有正光焦度的第十一透镜L11组成的整体具有负光焦度的胶合透镜，其中：该胶合透镜的胶合面的凹面朝向像侧。

所述第四聚焦透镜群G4为一片具有负光焦度的第十二透镜L12。

所述第五固定透镜群G5依次包括：具有正光焦度的第十三透镜L13、具有正光焦度的第十四透镜L14和具有负光焦度的第十五透镜L15。

所述第八透镜L8为非球面透镜。

本实施例的镜头整体的焦距为F=11~26mm；相对孔径FNO=1.55~1.75；视场角FOV=48°~20°。

表1 实施例1的镜头结构参数

其中第一透镜L1与第二透镜L2胶合，第一透镜L1的后表面为第二透镜L2的前表面；第 十透镜L10与第十一透镜L11胶合，第十透镜L10的后表面为第十一透镜L11的前表面；第八 透镜L8为非球面透镜，其非球面透镜系数为：

。

表2 实施例1镜头的非球面系数

如图4至图6所示，为红绿蓝三色混合光下，本实施例的轴向色差、场曲和畸变图；如图7至图9所示，为红绿蓝三色混合光下，本实施例的各视场慧差图。图4至图9均以d线（λ＝587.56nm）为基准，由图得出，镜头整体像差得到优化，确保了高的成像质量。

实施例2

如图10至12所示，与实施例1相比，本实施例的第二变焦透镜群G2依次包括：具有负光焦度的第四透镜L4、具有负光焦度的第五透镜L5和具有正光焦度的第六透镜L6。

本实施例的第五透镜群G5依次包括：具有正光焦度的第十三透镜L13和具有负光焦度的第十四透镜L14。

本实施例的镜头整体的焦距为F=11~26mm；相对孔径FNO=1.38~1.68；视场角FOV=48.0°~18.4°。

表3 实施例2的镜头结构参数

其中第一透镜L1与第二透镜L2胶合，第一透镜L1的后表面为第二透镜L2的前表面；第十透镜L10与第十一透镜L11胶合，第十透镜L10的后表面为第十一透镜L11的前表面；第八透镜L8和第十三透镜L13为非球面透镜。

表4 实施例2镜头的非球面系数

如图13至图15所示，为红绿蓝三色混合光下，本实施例的轴向色差、场曲和畸变图；如图 16至图18所示，为红绿蓝三色混合光下，本实施例的各视场慧差图。图13至图18均以d线（λ＝587.56nm）为基准，由图得出，镜头整体像差得到优化，确保了高的成像质量。

实施例3

如图19至21所示，与实施例1相比，本实施例增加了长角度端的焦距。

本实施例的镜头整体的焦距为F=11~28mm；相对孔径FNO=1.58~1.78；视场角FOV=48°~10°。

表5 实施例3的镜头结构参数

其中第一透镜L1与第二透镜L2胶合，第一透镜L1的后表面为第二透镜L2的前表面；第十透镜L10与第十一透镜L11胶合，第十透镜L10的后表面为第十一透镜L11的前表面；第八透镜L8为非球面透镜。

表6 实施例3镜头的非球面系数

如图22至图24所示，为红绿蓝三色混合光下，本实施例的轴向色差、场曲和畸变图；如图25至图27所示，为红绿蓝三色混合光下，本实施例的各视场慧差图。图22至图27均以d线（λ＝587.56nm）为基准，由图得出，镜头整体像差得到优化，确保了高的成像质量。

应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种小倍率摄像头，其特征在于，包括：

小倍率变焦镜头；

及图像拾取元件，被配置为接收由所述小倍率变焦镜头形成的图像；

所述小倍率焦镜头从物面侧到像面侧依次包括：

具有正光焦度的第一固定透镜群、具有负光焦度的第二变焦透镜群、光阑、具有负光焦度的第三固定透镜群、具有负光焦度的第四聚焦透镜群和具有正光焦度的第五固定透镜群，其中：沿光轴调整第二变焦透镜群能够实现从广角端向望远端变倍，沿光轴方向调整第四聚焦透镜群能够实现不同倍率下的聚焦；

所述第二变焦透镜群包括：至少三片透镜，其中：该三片透镜依次为两片具有负光焦度的透镜和一片具有正光焦度的透镜；

所述第五固定透镜群包括：至少两片透镜，其中：该两片透镜依次为具有正光焦度的透镜和具有负光焦度的透镜；

所述第一固定透镜群依次包括：一片由具有负光焦度的透镜和具有正光焦度的透镜组成的整体具有正光焦度的胶合透镜，以及一片具有正光焦度的透镜，其中：该胶合透镜的胶合面的凹面朝向像侧；

所述第三固定透镜群依次包括：两片具有正光焦度的透镜，以及一片由具有负光焦度的透镜和具有正光焦度的透镜组成的整体具有负光焦度的胶合透镜，其中：至少有一片透镜为非球面透镜，胶合透镜的胶合面的凹面朝向像侧；

所述第四聚焦透镜群为一片具有负光焦度的透镜。

2.根据权利要求1所述的小倍率摄像头，其特征在于：

所述第一固定透镜群的第一透镜的焦距与镜头的广角端的焦距的比值范围为(-8,-4)，折射率大于1.80，阿贝数小于25；

所述第一固定透镜群的第二透镜的焦距与镜头的广角端的焦距的比值范围为(2,3)，折射率大于1.60，阿贝数小于60；

所述第一固定透镜群的第三透镜的焦距与镜头的广角端的焦距的比值范围为(4,6)，折射率小于1.50，阿贝数大于80。

3.根据权利要求1所述的小倍率摄像头，其特征在于：

所述第二变焦透镜群的第一透镜的焦距与镜头的广角端的焦距的比值范围为(-2,-1)，折射率大于1.70，阿贝数小于30；

所述第二变焦透镜群的第二透镜的焦距与镜头的广角端的焦距的比值范围为(-2,-1)，折射率大于1.60，阿贝数小于65；

所述第二变焦透镜群的第三透镜的焦距与镜头的广角端的焦距的比值范围为(3,4)。

4.根据权利要求1所述的小倍率摄像头，其特征于：

所述第三固定透镜群的第一透镜为非球面透镜，其焦距与镜头的广角端的焦距的比值范围为(1,2)，折射率小于1.70，阿贝数大于50；

所述第三固定透镜群的第二透镜的焦距与镜头的广角端的焦距的比值范围为(1.5,3)，折射率小于1.50，阿贝数大于80；

所述第三固定透镜群的第三透镜的焦距与镜头的广角端的焦距的比值范围为(-1.5,-0.8)，折射率大于1.60，阿贝数大于35；

所述第三固定透镜群的第四透镜的焦距与镜头的广角端的焦距的比值范围为(1,1.5)，折射率小于1.50，阿贝数大于80。

5.根据权利要求1所述的小倍率摄像头，其特征于：

所述第四聚焦透镜群的透镜的焦距与镜头的广角端的焦距的比值范围为(-2,-1)，折射率大于1.70，阿贝数小于30。

6.根据权利要求1所述的小倍率摄像头，其特征于：

所述第五固定透镜群的第一透镜的焦距与镜头的广角端的焦距的比值范围为(0.8,1.5)，折射率大于1.90，阿贝数大于35；

所述第五固定透镜群的第二透镜的焦距与镜头的广角端的焦距的比值范围为(-2,-1)。

7.一种小倍率变焦镜头，其特征在于，从物面侧到像面侧依次包括：

具有正光焦度的第一固定透镜群、具有负光焦度的第二变焦透镜群、光阑、具有负光焦度的第三固定透镜群、具有负光焦度的第四聚焦透镜群和具有正光焦度的第五固定透镜群，其中：沿光轴调整第二变焦透镜群能够实现从广角端向望远端变倍，沿光轴方向调整第四聚焦透镜群能够实现不同倍率下的聚焦；

所述第二变焦透镜群包括：至少三片透镜，其中：该三片透镜依次为两片具有负光焦度的透镜和一片具有正光焦度的透镜；

所述第五固定透镜群包括：至少两片透镜，其中：该两片透镜依次为具有正光焦度的透镜和具有负光焦度的透镜；

所述第一固定透镜群依次包括：一片由具有负光焦度的透镜和具有正光焦度的透镜组成的整体具有正光焦度的胶合透镜，以及一片具有正光焦度的透镜，其中：该胶合透镜的胶合面的凹面朝向像侧；

所述第三固定透镜群依次包括：两片具有正光焦度的透镜，以及一片由具有负光焦度的透镜和具有正光焦度的透镜组成的整体具有负光焦度的胶合透镜，其中：至少有一片透镜为非球面透镜，胶合透镜的胶合面的凹面朝向像侧；

所述第四聚焦透镜群为一片具有负光焦度的透镜。

Images