CN111856729A - 一种广角镜头及包含该镜头的摄像设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种广角镜头及包含该镜头的摄像设备，沿光轴从物面到像面依次包括：第一球面透镜、第二球面透镜、第三球面透镜、第四球面透镜、第五球面透镜、第六球面透镜、第七球面透镜、第八球面透镜和滤光片，本发明通过合理的使用双胶合镜片及限定每个球面透镜的光焦度，有效的减小了短焦镜头的体积，从而获得一种光学镜头，该光学镜头具有结构紧凑型、高解析度、可匹配八百万像素以上芯片、短焦距、大视场角，抗环境温度变化能力强的特点。

Description

一种广角镜头及包含该镜头的摄像设备
技术领域
本发明涉及光学成像技术领域，特别是一种广角镜头及包含该镜头的摄像设备。
背景技术
广角镜头是一种焦距短于标准镜头、视角大于标准镜头、焦距长于鱼眼镜头、视角小于鱼眼镜头的摄影镜头，被广泛应用于交通监控、公共场所监控、安全监控等领域，保障了人们的生命和财产安全。传统的广角镜头由于为了提高大成像视场的解析度而增大镜头的总长和体积，提高了镜头的成本，并且由于体积大影响了使用的空间和效果；如果保证镜头总长和体积较小，镜头的解析度会大打折扣。而广角镜头，在兼顾总长和体积小的同时带来了高解析度需求。
中国专利申请号CN200710085652.X公开了一种广角镜头，包括自物侧至像侧依序排列之一第一球面透镜组及一第二球面透镜组。第一球面透镜组是由自物侧至像侧依序排列的一第一球面球面透镜、一第二球面球面透镜与一第三球面球面透镜所组成。第二球面透镜组是由自物侧至像侧依序排列的一第四球面球面透镜与一第五球面球面透镜所组成。第一球面球面透镜至第五球面球面透镜的屈光度依序为负、负、正、正、正。此广角镜头满足下列两条件：1＜D/FG1＜3及4＜D/FG2＜6。其中，D为第一球面球面透镜的面向物侧的一表面至像侧的距离；FG1为第一球面透镜组的有效焦距；而FG2为第二球面透镜组的有效焦距。由于此广角镜头采用五片球面透镜且球面透镜皆为球面球面透镜，故可降低成本。
但是上述广角镜头还存在以下缺点：
1.解析度不够高，难以匹配八百万像素以上芯片；
2.结构不够紧凑，需要增加多个隔圈组装，增加组装难度和镜头不良率。
发明内容
本发明的目的是要解决现有技术中存在的不足，提供一种广角镜头及包含该镜头的摄像设备。
为达到上述目的，本发明是按照以下技术方案实施的：
一种广角镜头，沿光轴从物面到像面依次包括：第一球面透镜、第二球面透镜、第三球面透镜、第四球面透镜、第五球面透镜、第六球面透镜、第七球面透镜、第八球面透镜和滤光片，所述第一球面透镜、第二球面透镜、第三球面透镜、第四球面透镜、第五球面透镜、第六球面透镜、第七球面透镜和第八球面透镜均为玻璃镜片，所述第一球面透镜的光焦度为负且物面侧为凸面、像面侧为凹面，所述第二球面透镜的光焦度为负且物面侧为凸面、像面侧为凹面；所述第三球面透镜的光焦度为正且物面侧为凸面、像面侧为凸面；所述第四球面透镜的光焦度为负且物面侧为凹面、像面侧为凹面；所述第五球面透镜的光焦度为负且物面侧为凹面、像面侧为凹面；所述第六球面透镜的光焦度为正且物面侧为凸面、像面侧为凸面；所述第七球面透镜的光焦度为正且物面侧为凸面、像面侧为凸面；所述第八球面透镜的光焦度为负且物面侧为凹面、像面侧为凸面；滤光片设置于第八球面透镜的像面侧；所述第四球面透镜和第五球面透镜之间设有光阑；
所述广角镜头的整体焦距为f，所述第一球面透镜的焦距为f1，第二球面透镜的焦距为f2，其满足关系式：-3.02<f1/f<-0.63，-5.82<f2/f<-2.95。
作为本发明的一种优选方案，所述第三球面透镜的折射率为nd3，且满足以下关系式：1.52≤nd3≤1.68。
作为本发明的一种优选方案，所述第三球面透镜的折射率为nd4，且满足以下关系式：nd4>1.85。
作为本发明的一种优选方案，所述第五球面透镜的折射率为nd6，且满足以下关系式：nd6>1.85。
作为本发明的一种优选方案，所述第三球面透镜和第四球面透镜为一组胶合球面透镜。
作为本发明的一种优选方案，所述第五球面透镜和第六球面透镜为一组胶合球面透镜。
作为本发明的一种优选方案，所述第七球面透镜和第八球面透镜为一组胶合球面透镜。
作为本发明的一种优选方案，所述第四球面透镜的物面侧的凹面和像面侧的凹面的曲率半径绝对值相等。
作为本发明的一种优选方案，所述第一球面透镜、第二球面透镜和第八球面透镜均为弯月形球面透镜。
另外，本发明还提供了一种摄像设备，其包含上述的广角镜头。
与现有技术相比，本发明通过合理的使用双胶合镜片及限定每个球面透镜的光焦度，有效的减小了短焦镜头的体积，从而获得一种光学镜头，该光学镜头具有结构紧凑型、高解析度、可匹配八百万像素以上芯片、短焦距、大视场角，抗环境温度变化能力强的特点。
附图说明
图1为本发明实施例的球面透镜示意图。
图2为本发明实施例的20度时MTF解析图。
图3为本发明实施例的CRA出射角度曲线图。
图4为本发明实施例的场曲图。
图5为本发明实施例低温零下20度时的MTF解析图。
图6为本发明实施例高温零上75度时的MYF解析图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步的详细说明。此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定发明。
实施例1
如图1所示，本实施例提供了一种广角镜头，沿光轴从物面到像面依次包括：第一球面透镜E1、第二球面透镜E2、第三球面透镜E3、第四球面透镜E4、第五球面透镜E5、第六球面透镜E6、第七球面透镜E7、第八球面透镜E8和滤光片E9，所述第一球面透镜E1、第二球面透镜E2、第三球面透镜E3、第四球面透镜E4、第五球面透镜E5、第六球面透镜E6、第七球面透镜E7和第八球面透镜E8均为玻璃镜片，所述第一球面透镜E1的光焦度为负且物面侧为凸面、像面侧为凹面，所述第二球面透镜E2的光焦度为负且物面侧为凸面、像面侧为凹面；所述第三球面透镜E3的光焦度为正且物面侧为凸面、像面侧为凸面；所述第四球面透镜E4的光焦度为负且物面侧为凹面、像面侧为凹面；所述第五球面透镜E5的光焦度为负且物面侧为凹面、像面侧为凹面；所述第六球面透镜E6的光焦度为正且物面侧为凸面、像面侧为凸面；所述第七球面透镜E7的光焦度为正且物面侧为凸面、像面侧为凸面；所述第八球面透镜E8的光焦度为负且物面侧为凹面、像面侧为凸面；滤光片E9设置于第八球面透镜E8的像面侧；所述第四球面透镜E4和第五球面透镜E5之间设有光阑ST；第一球面透镜E1、第二球面透镜E2和第八球面透镜E8均为弯月形透镜；
其中：如图1所示，第一球面透镜E1的物面侧为S1、像面侧为S2，第二球面透镜E2的物面侧为S3、像面侧为S4，第三球面透镜E3的像面侧为S5，第三球面透镜E3和第四球面透镜E4的的胶合面为S7，第四球面透镜E4的像面侧为S8，第五球面透镜E5的物面侧为S9，第五球面透镜E5与第六球面透镜E6的胶合面为S10，第六球面透镜E6的像面侧为S11，第七球面透镜E7的物面侧为S12，第七球面透镜E7与第八球面透镜E8的胶合面为S13，第八球面透镜E8的像面侧为S14。
所述广角镜头的整体焦距为f，所述第一球面透镜的焦距为f1，第二球面透镜的焦距为f2，其满足关系式：-3.02<f1/f<-0.63，-5.82<f2/f<-2.95。
在本实施例中，所述第三球面透镜的折射率为nd3，且满足以下关系式：1.52≤nd3≤1.68。
在本实施例中，所述第三球面透镜的折射率为nd4，且满足以下关系式：nd4>1.85。
在本实施例中，所述第五球面透镜的折射率为nd6，且满足以下关系式：nd6>1.85。
在本实施例中，所述第三球面透镜和第四球面透镜为一组胶合球面透镜。
在本实施例中，所述第五球面透镜和第六球面透镜为一组胶合球面透镜。
在本实施例中，所述第七球面透镜和第八球面透镜为一组胶合球面透镜。
在本实施例中，所述第四球面透镜的物面侧的凹面和像面侧的凹面的曲率半径绝对值相等。
为了验证本实施例的广角镜头的光学性能，在一个实施例中，光学系统FOV 123.6度，镜头总焦距为3.65mm,镜头TTL＝15.97mm，；透镜组的各项参数依次列于表1中。
表1
Figure BDA0002641878020000051
Figure BDA0002641878020000061
表1中：Surf为表面编号，Radius为曲率半径，Thickness为透镜厚度，Index为折射率，ABB为色散系数，EFL-E为焦距。
由表1可得：f1/f＝-1.41，其满足上述的-3.02<f1/f<-0.63的设计；f2/f＝-4.46，其满足上述的-5.82<f2/f<-2.95的设计；Nd3＝1.595512，其满足上述的1.52≤nd3≤1.68的设计；Nd4＝2.000694，其满足上述的nd4>1.85的设计；Nd6＝2.000694，其满足上述的nd6>1.85的设计。
如图2所示，为实施例20摄氏度时的MTF(Modulation Transfer Function，调制传递函数)值图，该MTF值图基于表1中参数，光学镜头最看重的分辨率等品质的测量，定义MTF值必定大于0，且小于1，在本技术领域MTF值越高，说明镜头的性能越优异，即分辨率高；其变量为空间频率，空间频率即以一个mm的范围内能呈现出多少条线来度量，其单位以lp/mm来表示；固定高频(如160lp/mm)曲线代表镜头分辨率特性，这条曲线越高，镜头分辨率越高，纵坐标是MTF值。横坐标为空间频率。另外，在偏离像场中心的位置，由沿切线方向的线条与沿径向方向的线条的正弦光栅所测得的MTF值是不同的。将平行于直径的线条产生的MTF曲线称为弧矢曲线，标为S(Sagittal)，而将平行于切线的线条产生的MTF曲线称为子午曲线，标为T(Meridional)。如此一来，MTF曲线一般有两条，即S曲线和T曲线，图2中有多组以空间频率为横坐标时MTF变化曲线，反映出本球面透镜系统具有较高解像力，光学性能较目前主流光学系统有极大地提升。
图3为光学镜头对应的主光线角度图，也就是镜头的出射角度图横坐标为镜头的视场角，最左侧为镜头的中心，最右侧为本镜头的最大视场角。最高视场角对于的CRA约为16度，小于20度，与芯片有很好的匹配，提高成像质量的稳定性。
球面透镜系统可见光部分对应的场曲图，图中曲线越接近y轴，场曲越小。如图4所示，其中场曲控制在-0.05％～0.05％范围以内。
图5为零下20度时解析图，图6为零上75度时解析图，由图可知该光学系统在低温和高温时的解析度仍然保持良好。
综述，本发明的广角镜头具有结构紧凑型、高解析度、可匹配八百万像素以上芯片、短焦距、大视场角，抗环境温度变化能力强的特点。
实施例2
本实施例提供了一种摄像设备，其包含上述的广角镜头。
本发明的技术方案不限于上述具体实施例的限制，凡是根据本发明的技术方案做出的技术变形，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种广角镜头，沿光轴从物面到像面依次包括：第一球面透镜、第二球面透镜、第三球面透镜、第四球面透镜、第五球面透镜、第六球面透镜、第七球面透镜、第八球面透镜和滤光片，其特征在于：所述第一球面透镜、第二球面透镜、第三球面透镜、第四球面透镜、第五球面透镜、第六球面透镜、第七球面透镜和第八球面透镜均为玻璃镜片，所述第一球面透镜的光焦度为负且物面侧为凸面、像面侧为凹面，所述第二球面透镜的光焦度为负且物面侧为凸面、像面侧为凹面；所述第三球面透镜的光焦度为正且物面侧为凸面、像面侧为凸面；所述第四球面透镜的光焦度为负且物面侧为凹面、像面侧为凹面；所述第五球面透镜的光焦度为负且物面侧为凹面、像面侧为凹面；所述第六球面透镜的光焦度为正且物面侧为凸面、像面侧为凸面；所述第七球面透镜的光焦度为正且物面侧为凸面、像面侧为凸面；所述第八球面透镜的光焦度为负且物面侧为凹面、像面侧为凸面；滤光片设置于第八球面透镜的像面侧；所述第四球面透镜和第五球面透镜之间设有光阑；
所述广角镜头的整体焦距为f，所述第一球面透镜的焦距为f1，第二球面透镜的焦距为f2，其满足关系式：-3.02<f1/f<-0.63，-5.82<f2/f<-2.95。
2.根据权利要求1所述的广角镜头，其特征在于：所述第三球面透镜的折射率为nd3，且满足以下关系式：1.52≤nd3≤1.68。
3.根据权利要求1所述的广角镜头，其特征在于：所述第三球面透镜的折射率为nd4，且满足以下关系式：nd4>1.85。
4.根据权利要求1所述的广角镜头，其特征在于：所述第五球面透镜的折射率为nd6，且满足以下关系式：nd6>1.85。
5.根据权利要求1所述的广角镜头，其特征在于：所述第三球面透镜和第四球面透镜为一组胶合球面透镜。
6.根据权利要求1所述的广角镜头，其特征在于：所述第五球面透镜和第六球面透镜为一组胶合球面透镜。
7.根据权利要求1所述的广角镜头，其特征在于：所述第七球面透镜和第八球面透镜为一组胶合球面透镜。
8.根据权利要求1所述的广角镜头，其特征在于：所述第四球面透镜的物面侧的凹面和像面侧的凹面的曲率半径绝对值相等。
9.根据权利要求1所述的广角镜头，其特征在于：所述第一球面透镜、第二球面透镜和第八球面透镜均为弯月形透镜。
10.一种摄像设备，其特征在于：包含如权利要求1-9任一所述的广角镜头。
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