CN112305725A - 定焦镜头 - Google Patents

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CN112305725A
CN112305725A CN202011204550.7A CN202011204550A CN112305725A CN 112305725 A CN112305725 A CN 112305725A CN 202011204550 A CN202011204550 A CN 202011204550A CN 112305725 A CN112305725 A CN 112305725A
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张圆
冯世杰
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Sunny Optics Zhongshan Co Ltd
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Sunny Optics Zhongshan Co Ltd
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    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/18Optical objectives specially designed for the purposes specified below with lenses having one or more non-spherical faces, e.g. for reducing geometrical aberration

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Abstract

本发明涉及一种定焦镜头,沿物侧至像侧方向,依次包括具有负光焦度的第一透镜(L1)、具有负光焦度的第二透镜(L2)、具有正光焦度的第三透镜(L3)、具有正光焦度的第四透镜(L4)、具有正光焦度的第五透镜(L5)、具有负光焦度的第六透镜(L6)、具有正光焦度的第七透镜(L7)和具有负光焦度的第八透镜(L8)。本发明的定焦镜头具有低畸变、高像素、体积小、在0‑80℃温度范围不虚焦的特性。

Description

定焦镜头
技术领域
本发明涉及光学系统和器件设计技术领域,尤其涉及一种定焦镜头。
背景技术
随着信息技术的发展,视频会议普遍应用于企业的远程交流管理。视频会议越来越关注会议的逼真性和互动性,在视频会议中,摄像的成像光学系统是非常重要的组成部分,成像光学系统的选择对视频会议的实用效果有明显的影响。通常视频会议镜头需求水平视场范围更广和画面更加真实的还原,一般的广角镜头存在一定的畸变,导致图像画面边缘存在变形,进而会降低还原图像的真实性。
发明内容
本发明的目的在于解决上述问题,提供一种低畸变、高像素的定焦镜头。
为实现本发明的上述目的,本发明提供一种定焦镜头,沿物侧至像侧方向,依次包括具有负光焦度的第一透镜、具有负光焦度的第二透镜、具有正光焦度的第三透镜、具有正光焦度的第四透镜、具有正光焦度的第五透镜、具有负光焦度的第六透镜、具有正光焦度的第七透镜和具有负光焦度的第八透镜。
根据本发明的一个方面,沿物侧至像侧方向,所述第二透镜近轴形状为凸凹型透镜,所述第三透镜为凹凸型透镜。
根据本发明的一个方面,沿物侧至像侧方向,所述第一透镜为凸凹型透镜,所述第四透镜为凸凹型透镜,所述第五透镜为双凸型透镜,所述第六透镜为凹凸型透镜或双凹型透镜,所述第七透镜近轴形状为凹凸型透镜,所述第八透镜近轴形状为凸凹型透镜。
根据本发明的一个方面,所述第二透镜、第七透镜和第八透镜为非球面透镜,所述第一透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜和第六透镜为球面透镜。
根据本发明的一个方面,所述第五透镜和第六透镜组成具有正光焦度的第一胶合透镜组。
根据本发明的一个方面,所述第一胶合透镜组的焦距为fb,所述定焦镜头的有效焦距为f,满足关系式:1.32≤|fb/f|≤15。
根据本发明的一个方面,所述第五透镜的折射率和阿贝数分别为Nd5和Vd5,满足:Nd5≥1.55,Vd5≥60。
根据本发明的一个方面,所述第四透镜的有效焦距为f4,所述定焦镜头的有效焦距为f,满足关系式:1.18≤|f4/f|≤5.92。
根据本发明的一个方面,所述第四透镜的折射率和阿贝数分别为Nd4和Vd4,满足:Nd4≥1.6,Vd4≥55。
本发明的定焦镜头,共设置8片透镜,体积小,同时通过合理布置各个透镜的正负光焦度搭配,使得本发明的定焦镜头具有低畸变的特性,能够有效校正像差,提升解像力。
本发明的定焦镜头,通过非球面透镜和球面透镜的搭配使用,有利于保证本发明的定焦镜头在0-80℃温度范围内不虚焦。此外,第二透镜、第七透镜和第八透镜设置为非球面,结合各个透镜的正负光焦度设置,能够实现本发明定焦镜头光学畸变小于5%,图像变形程度小,还原更真实。
本发明的定焦镜头,可以实现低畸变、高像素的性能,并且体积小,镜头总长≤16mm,同时能够实现水平视场角90°图像捕捉以及在0-80℃温度范围内不虚焦,此外本发明的定焦镜头单部品加工及组装公差较好,具有良好的加工制造性。
附图说明
图1示意性表示根据本发明实施例1的定焦镜头的结构示意图;
图2示意性表示根据本发明实施例1的定焦镜头MTF图;
图3示意性表示根据本发明实施例1的定焦镜头的畸变图;
图4示意性表示根据本发明实施例1的定焦镜头在低温0℃的MTF图;
图5示意性表示根据本发明实施例1的定焦镜头在高温80℃的MTF图;
图6示意性表示根据本发明实施例2的定焦镜头的结构示意图;
图7示意性表示根据本发明实施例2的定焦镜头MTF图;
图8示意性表示根据本发明实施例2的定焦镜头的畸变图;
图9示意性表示根据本发明实施例2的定焦镜头在低温0℃的MTF图;
图10示意性表示根据本发明实施例2的定焦镜头在高温80℃的MTF图;
图11示意性表示根据本发明实施例3的定焦镜头的结构示意图;
图12示意性表示根据本发明实施例3的定焦镜头MTF图;
图13示意性表示根据本发明实施例3的定焦镜头的畸变图;
图14示意性表示根据本发明实施例3的定焦镜头在低温0℃的MTF图;
图15示意性表示根据本发明实施例3的定焦镜头在高温80℃的MTF图;
图16示意性表示根据本发明实施例4的定焦镜头的结构示意图;
图17示意性表示根据本发明实施例4的定焦镜头MTF图;
图18示意性表示根据本发明实施例4的定焦镜头的畸变图;
图19示意性表示根据本发明实施例4的定焦镜头在低温0℃的MTF图;
图20示意性表示根据本发明实施例4的定焦镜头在高温80℃的MTF图;
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式,对于本领域普通技术人员而言,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。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细地描述,实施方式不能在此一一赘述,但本发明的实施方式并不因此限定于以下实施方式。
参照附图1所示,本发明提供一种定焦镜头,沿物侧至像侧方向,依次包括具有负光焦度的第一透镜L1、具有负光焦度的第二透镜L2、具有正光焦度的第三透镜L3、具有正光焦度的第四透镜L4、具有正光焦度的第五透镜L5、具有负光焦度的第六透镜L6、具有正光焦度的第七透镜L7和具有负光焦度的第八透镜L8。
本发明的定焦镜头,共设置8片透镜,体积小,同时通过合理布置各个透镜的正负光焦度搭配,使得本发明的定焦镜头具有低畸变的特性,能够有效校正像差,提升解像力。
本发明的定焦镜头还包括光阑,光阑可以设置在第四透镜L4的像侧面上或者设置在第五透镜L5的物侧面上或者设置在第四透镜L4和第五透镜L5之间。
本发明的定焦镜头,根据本发明的一种实施方式,沿物侧至像侧方向,第一透镜L1为凸凹型透镜,第二透镜L2近轴形状为凸凹型透镜,第三透镜L3为凹凸型透镜,第四透镜L4为凸凹型透镜,第五透镜L5为双凸型透镜,所述第六透镜L6为凹凸型透镜或双凹型透镜,第七透镜L7近轴形状为凹凸型透镜,所述第八透镜L8近轴形状为凸凹型透镜。
此外,本发明的第二透镜L2、第七透镜L7和第八透镜L8为非球面透镜,第一透镜L1、第三透镜L3、第四透镜L4、第五透镜L5和第六透镜L6为球面透镜。
并且本发明定焦镜头中的非球面满足:
Figure BDA0002756564450000041
式中,z为沿光轴方向,垂直于光轴的高度为h的位置处曲面到顶点的轴向距离;c表示非球面曲面顶点处的曲率;k为圆锥系数;A4、A6、A8、A10、A12、A14、A16···分别表示四阶、六阶、八阶、十阶、十二阶、十四阶、十六阶···非球面系数。
如此设置,通过非球面透镜和球面透镜的搭配使用,有利于保证本发明的定焦镜头在0-80℃温度范围内不虚焦。此外,第二透镜L2、第七透镜L7和第八透镜L8设置为非球面,结合各个透镜的正负光焦度设置,能够实现本发明定焦镜头光学畸变小于5%,图像变形程度小,还原更真实。
在本发明中,第五透镜L5和第六透镜L6组成具有正光焦度的第一胶合透镜组。第一胶合透镜组的焦距为fb,本发明定焦镜头的有效焦距为f,满足关系式:1.32≤|fb/f|≤15。其中,第五透镜L5的折射率和阿贝数分别为Nd5和Vd5,满足:Nd5≥1.55,Vd5≥60。
在本发明中,第四透镜L4的有效焦距为f4,本发明定焦镜头的有效焦距为f,满足关系式:1.18≤|f4/f|≤5.92。其中第四透镜L4的折射率和阿贝数分别为Nd4和Vd4,满足:Nd4≥1.6,Vd4≥55。
本发明定焦镜头的有效焦距为f,定焦镜头光学系统的半像高为h,满足关系式:0.4≤f/h≤1.4。如此可以使得本发明的定焦镜头的像面高度可达Φ6.7mm,且CRA≤37°,能够实现水平视场角90°图像捕捉,可适配多款sensor,应用前景广阔,提升了市场竞争力。
综上,本发明的定焦镜头按照以上限定进行设置,可以实现低畸变、高像素的性能,并且体积小,镜头总长≤16mm,同时能够实现水平视场角90°图像捕捉以及在0-80℃温度范围内不虚焦,此外本发明的定焦镜头单部品加工及组装公差较好,具有良好的加工制造性。
以下根据本发明的上述设置给出4组具体实施方式来具体说明根据本发明的定焦镜头。本发明的定焦镜头共包含8片透镜,其中第五透镜L5和第六透镜L6组成第一胶合透镜组,加上滤光片和成像面,共19个光学面,当光阑位于第四透镜L4和第五透镜L5之间时,增加一个光阑面,因此,本发明的定焦镜头最多包括19个光学面,为便于叙述,将19个光学面按照需要S1-S19进行编号。
四组实施方式数据如下表1中数据:
条件式 实施案例1 实施案例2 实施案例3 实施案例4
1.32≤|fb/f|≤15 5.59 12.98 2.3 10.17
1.18≤|f4/f|≤5.92 4.5 2.57 1.79 5.41
0.4≤f/h≤1.4 0.79 0.51 1.11 1.22
表1
实施方式一:
图1是示意性表示根据本发明的实施方式一的定焦镜头结构图。
本实施方式中定焦镜头的FNO=2.2,镜头总长为15.98mm,对角视场角为105.8°,光阑位于第五透镜L5的物侧面上。
以下表2列出本实施方式的各透镜的相关参数,包括表面类型、曲率半径、厚度、材料的折射率、阿贝数:
Figure BDA0002756564450000051
Figure BDA0002756564450000061
表2
表3列出的是本实施例中各非球面透镜的非球面系数,K为该表面的二次曲面常数,A、B、C、D、E、F分别为四阶、六阶、八阶、十阶和十二阶、十四阶的非球面系数。
面序号 K A B C D E F
S3 -0.2323 7.84E-03 -7.72E-04 6.19E-05 -2.90E-06 -9.42E-07 0.00E+00
S4 -0.5322 7.07E-03 3.21E-04 -4.81E-05 2.84E-07 1.39E-07 0.00E+00
S12 0.1508 -2.71E-03 -2.83E-04 2.11E-05 -8.18E-07 -7.01E-07 0.00E+00
S13 -1.2497 1.33E-02 -1.79E-03 3.66E-04 -6.20E-05 -6.36E-05 0.00E+00
S14 -93.3034 -1.08E-01 8.48E-03 3.62E-03 -1.02E-03 -2.26E-04 0.00E+00
S15 -8.4604 -5.40E-02 1.34E-02 -2.30E-03 1.89E-04 -8.29E-06 0.00E+00
表3
图2-5分别示意性表示实施例1的定焦镜头MTF图、畸变图、在低温0℃的MTF图和在高温80℃的MTF图。结合附图可以得知,按照本发明实施例1得到的定焦镜头,具有高像素、畸变小于5%、在0℃-80℃温度范围内不虚焦的特性。
实施方式二:
图6是示意性表示根据本发明的实施方式二的定焦镜头结构图。
本实施方式中定焦镜头的FNO=2.18,镜头总长为15.64mm,对角视场角为104.8°,光阑位于第五透镜L5的物侧面上。
以下表4列出本实施方式的各透镜的相关参数,包括表面类型、曲率半径、厚度、材料的折射率、阿贝数:
面序号 表面类型 R值 厚度 折射率 阿贝数
S0(OBJ) 球面 Infinity Infinity
S1 球面 18.6743 1.2300 1.50 69.0
S2 球面 6.7370 1.6222
S3 非球面 11.7780 0.7798 1.49 60.0
S4 非球面 3.3453 1.7987
S5 球面 -12.3657 2.1999 1.53 50.0
S6 球面 -7.2147 0.1353
S7 球面 4.8521 1.5744 1.68 55.0
S8 球面 44.7263 1.2081
S9(STO) 球面 4.9671 0.9953 1.56 62.0
S10 球面 -2.5000 0.4782 1.95 18.0
S11 球面 180.0000 0.1676
S12 非球面 -16.7144 0.8702 1.68 55.0
S13 非球面 -3.2856 0.2295
S14 非球面 13.9814 0.4106 1.45 90.0
S15 非球面 1.0499 1.5837
S16 球面 Infinity 0.2100 1.52 64.2
S17 球面 Infinity 0.1500
S18(IMA) 球面 Infinity - - -
表4
表5列出的是本实施例中各非球面透镜的非球面系数,K为该表面的二次曲面常数,A、B、C、D、E、F分别为四阶、六阶、八阶、十阶和十二阶、十四阶的非球面系数。
Figure BDA0002756564450000071
Figure BDA0002756564450000081
表5
图7-10分别示意性表示实施例2的定焦镜头MTF图、畸变图、在低温0℃的MTF图和在高温80℃的MTF图。结合附图可以得知,按照本发明实施例2得到的定焦镜头,具有高像素、畸变小于5%、在0℃-80℃温度范围内不虚焦的特性。
实施方式三:
图11是示意性表示根据本发明的实施方式三的定焦镜头结构图。
本实施方式中定焦镜头的FNO=2.16,镜头总长为15.85mm,对角视场角为106.9°,光阑位于第四透镜L4和第五透镜L5之间。
以下表6列出本实施方式的各透镜的相关参数,包括表面类型、曲率半径、厚度、材料的折射率、阿贝数:
面序号 表面类型 R值 厚度 折射率 阿贝数
S0(OBJ) 球面 Infinity Infinity
S1 球面 16.0000 0.9145 1.45 69.0
S2 球面 4.2357 1.3215
S3 非球面 9.0852 1.0561 1.68 94.0
S4 非球面 3.4273 1.6275
S5 球面 -24.5073 0.6746 1.49 71.0
S6 球面 -13.9635 1.1014
S7 球面 3.9258 1.9746 1.77 57.0
S8 球面 30.1354 0.8317
S9(STO) 球面 Infinity 0.2000
S10 球面 2.6453 0.7302 1.67 62.0
S11 球面 -2.5274 1.4547 1.50 62.0
S12 球面 200.0000 0.7121
S13 非球面 -15.6547 0.7981 1.80 47.0
S14 非球面 -5.6987 0.2069
S15 非球面 5.2370 0.8234 1.95 32.0
S16 非球面 3.6547 1.0623
S17 球面 Infinity 0.2100 1.52 64.2
S18 球面 Infinity 0.1500
S19(IMA) 球面 Infinity - - -
表6
表7列出的是本实施例中各非球面透镜的非球面系数,K为该表面的二次曲面常数,A、B、C、D、E、F分别为四阶、六阶、八阶、十阶和十二阶、十四阶的非球面系数。
面序号 K A B C D E F
S3 2.0111 9.01E-02 6.20E-02 2.81E-02 -5.59E-02 -1.19E-01 0.00E+00
S4 10.2822 3.15E-01 -1.84E-02 1.77E-01 -2.04E-01 1.02E-01 0.00E+00
S13 0.5949 -1.51E-03 -7.01E-04 -3.37E-03 4.38E-03 -6.01E-04 0.00E+00
S14 -12.5019 4.32E-03 2.56E-02 -1.41E-02 9.29E-03 4.15E-03 0.00E+00
S15 -7.7837 -1.65E-01 2.75E-02 -1.57E-03 -1.88E-03 5.64E-05 0.00E+00
S16 19.7162 -1.15E-01 1.63E-02 -1.66E-03 -2.30E-04 1.40E-07 0.00E+00
表7
图12-15分别示意性表示实施例3的定焦镜头MTF图、畸变图、在低温0℃的MTF图和在高温80℃的MTF图。结合附图可以得知,按照本发明实施例3得到的定焦镜头,具有高像素、畸变小于5%、在0℃-80℃温度范围内不虚焦的特性。
实施方式四:
图16是示意性表示根据本发明的实施方式四的定焦镜头结构图。
本实施方式中定焦镜头的FNO=2.16,镜头总长为15.94mm,对角视场角为103.8°,光阑位于第四透镜L4的像侧面上。
以下表8列出本实施方式的各透镜的相关参数,包括表面类型、曲率半径、厚度、材料的折射率、阿贝数:
Figure BDA0002756564450000091
Figure BDA0002756564450000101
表8
表9列出的是本实施例中各非球面透镜的非球面系数,K为该表面的二次曲面常数,A、B、C、D、E、F分别为四阶、六阶、八阶、十阶和十二阶、十四阶的非球面系数。
面序号 K A B C D E F
S3 -0.8097 -5.62E-01 5.35E-01 -3.52E-01 1.48E-01 -3.83E-02 0.00E+00
S4 -0.9570 -5.99E-01 -8.11E-01 3.89E+00 -5.11E+00 2.00E+00 0.00E+00
S12 -3.9902 4.29E-01 -9.59E-01 2.50E+00 -3.15E+00 1.75E+00 0.00E+00
S13 50.0000 3.57E-01 1.52E+01 -2.87E+02 3.31E+03 -2.20E+04 0.00E+00
S14 19.7696 -3.36E-01 4.28E+01 -1.42E+03 2.45E+04 -2.36E+05 0.00E+00
S15 -6.3088 -3.27E+00 2.06E+01 -1.20E+02 4.65E+02 -1.09E+03 0.00E+00
表9
图16-20分别示意性表示实施例4的定焦镜头MTF图、畸变图、在低温0℃的MTF图和在高温80℃的MTF图。结合附图可以得知,按照本发明实施例4得到的定焦镜头,具有高像素、畸变小于5%、在0℃-80℃温度范围内不虚焦的特性。
以上所述仅为本发明的一个实施方式而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种定焦镜头,其特征在于,沿物侧至像侧方向,依次包括具有负光焦度的第一透镜(L1)、具有负光焦度的第二透镜(L2)、具有正光焦度的第三透镜(L3)、具有正光焦度的第四透镜(L4)、具有正光焦度的第五透镜(L5)、具有负光焦度的第六透镜(L6)、具有正光焦度的第七透镜(L7)和具有负光焦度的第八透镜(L8)。
2.根据权利要求1所述的定焦镜头,其特征在于,沿物侧至像侧方向,所述第二透镜(L2)近轴形状为凸凹型透镜,所述第三透镜(L3)为凹凸型透镜。
3.根据权利要求1所述的定焦镜头,其特征在于,沿物侧至像侧方向,所述第一透镜(L1)为凸凹型透镜,所述第四透镜(L4)为凸凹型透镜,所述第五透镜(L5)为双凸型透镜,所述第六透镜(L6)为凹凸型透镜或双凹型透镜,所述第七透镜(L7)近轴形状为凹凸型透镜,所述第八透镜(L8)近轴形状为凸凹型透镜。
4.根据权利要求1所述的定焦镜头,其特征在于,所述第二透镜(L2)、第七透镜(L7)和第八透镜(L8)为非球面透镜,所述第一透镜(L1)、第三透镜(L3)、第四透镜(L4)、第五透镜(L5)和第六透镜(L6)为球面透镜。
5.根据权利要求1-4任一项所述的定焦镜头,其特征在于,所述第五透镜(L5)和第六透镜(L6)组成具有正光焦度的第一胶合透镜组。
6.根据权利要求5所述的定焦镜头,其特征在于,所述第一胶合透镜组的焦距为fb,所述定焦镜头的有效焦距为f,满足关系式:1.32≤|fb/f|≤15。
7.根据权利要求6所述的定焦镜头,其特征在于,所述第五透镜(L5)的折射率和阿贝数分别为Nd5和Vd5,满足:Nd5≥1.55,Vd5≥60。
8.根据权利要求1-4任一项所述的定焦镜头,其特征在于,所述第四透镜(L4)的有效焦距为f4,所述定焦镜头的有效焦距为f,满足关系式:1.18≤|f4/f|≤5.92。
9.根据权利要求8所述的定焦镜头,其特征在于,所述第四透镜(L4)的折射率和阿贝数分别为Nd4和Vd4,满足:Nd4≥1.6,Vd4≥55。
10.根据权利要求1-4任一项所述的定焦镜头,其特征在于,所述定焦镜头还包括光阑,所述光阑设置在所述第四透镜(L4)的像侧面上或者设置在所述第五透镜(L5)的物侧面上或者设置在第四透镜(L4)和第五透镜(L5)之间。
11.根据权利要求1-4任一项所述的定焦镜头,其特征在于,所述定焦镜头的有效焦距为f,定焦镜头光学系统的半像高为h,满足关系式:0.4≤f/h≤1.4。
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