CN112305725A - 定焦镜头 - Google Patents
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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
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:
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:
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。
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:
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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