CN112731626A - 光学镜头 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光学镜头，所述光学镜头具有沿光轴方向呈相对设置的物侧和像侧，所述光学镜头包括自所述物侧至所述像侧依次设置的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以及像面，所述光学镜头还满足以下条件：0.95<f/ENPD<1.05；f为所述光学镜头的有效焦距，ENPD为所述光学镜头的入瞳直径。本发明通过七组透镜的合理设置，使得所述光学镜头具有良好的光学性能，并且所述光学镜头的有效焦距与所述光学镜头的入瞳直径比值在0.95到1.05之间，有利于增大镜头的通光口径，从而增大通光量，实现大光圈成像效果。

Description

光学镜头

技术领域

本发明涉及光学系统设计技术领域，特别涉及一种光学镜头。

背景技术

目前安防镜头的发展和应用正在逐步扩大，陆续应用在各种各样的环境条件下。为保证良好的监控性能，镜头必须达到较高的分辨率，保证监控画面的清晰程度。现有安防产品大都难以保证很高的清晰程度，或者是以牺牲较多的通光量来实现一定的解像能力，增大了软件部分对画面亮度处理的难度，导致镜头在光线较暗的情况下无法清晰成像，使用效果受限。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种光学镜头，旨在改善现有技术中通光量低、画面清晰度差的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供一种光学镜头，所述光学镜头具有沿光轴方向呈相对设置的物侧和像侧，所述光学镜头包括自所述物侧至所述像侧依次设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜以及像面，其中，

所述第一透镜具有负光焦度；

所述第二透镜具有负光焦度；

所述第三透镜具有正光焦度；

所述第四透镜具有正光焦度；

所述第五透镜具有正光焦度；

所述第六透镜具有负光焦度；

所述第七透镜具有正光焦度；

其中，所述光学镜头满足以下条件：0.95<f/ENPD<1.05；

其中，f为所述光学镜头的有效焦距，ENPD为所述光学镜头的入瞳直径。

可选地，所述第一透镜为双凹透镜、所述第二透镜为双凹透镜、所述第三透镜为双凸透镜、所述第四透镜为双凸透镜、所述第五透镜为双凸透镜、所述第六透镜为双凹透镜、所述第七透镜为双凸透镜。

可选地，所述光学镜头满足以下条件：-1.7<f1/f<-1.4，且-2.4<f2/f<-2.1，且4.8<f3/f<5.1，且1.55<f4/f<1.85，且2.1<f5/f<2.5，且-1.5<f6/f<-1.2，且1.45<f7/f<1.75；

其中，f为所述光学镜头的有效焦距，f1为所述第一透镜的有效焦距，f2为所述第二镜的有效焦距，f3为所述第三透镜的有效焦距，f4为所述第四透镜的有效焦距，f5为所述第五透镜的有效焦距，f6为所述第六透镜的有效焦距，f7为所述第七透镜的有效焦距。

可选地，所述光学镜头满足以下条件：1.0<R4/R5<1.15；

其中，R4为所述第二透镜的像侧面的曲率半径，R5为所述第三透镜的物侧面的曲率半径。

可选地，所述光学镜头满足以下条件：0<|Sag12-Sag13|<0.1；

其中，Sag12为所述第六透镜的像侧面光线最高点与镜片中心在光轴上的距离，Sag13为所述第七透镜的物侧面光线最高点与镜片中心在光轴上的距离。

可选地，所述光学镜头满足以下条件：1.5<TH/f<2.0；

其中，TH为所述像面的直径，f为所述光学镜头的有效焦距。

可选地，所述光学镜头还包括光阑，所述光阑设置于所述第三透镜和所述第四透镜之间。

可选地，所述光学镜头满足以下条件：0.33<T1/T2<0.43；

其中，T1为所述第一透镜的物侧面到所述光阑在所述光轴上的距离，T2为所述光阑到所述像面在所述光轴上的距离。

可选地，所述第一透镜为球面玻璃透镜，所述第二透镜、所述第三透镜、所述第五透镜、所述第六透镜以及所述第七透镜均为非球面塑胶透镜，所述第四透镜为非球面玻璃透镜。

可选地，所述光学镜头还包括红外滤光片，所述红外滤光片设置于所述第七透镜与所述像面之间。

在本发明提供的技术方案中，所述光学镜头自所述物侧至所述像侧依次设置有负光焦度的第一透镜、负光焦度的第二透镜、正光焦度第三透镜、正光焦度的第四透镜、正光焦度第五透镜、负光焦度的第六透镜、正光焦度的第七透镜以及像面，携带被摄物体信息的光线能够依次经过所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜、所述第四透镜、所述第五透镜、所述第六透镜、所述第七透镜并最终成像于所述像面上，通过七组透镜的合理设置，使得所述光学镜头具有良好的光学性能，并且所述光学镜头的有效焦距与所述光学镜头的入瞳直径比值在0.95到1.05之间，有利于增大所述光学镜头的通光口径，从而增大通光量，提升画面清晰度，实现大光圈成像的效果。

附图说明

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，下面将对实施例或现有技术描述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示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明提供的光学镜头一实施例的结构示意图；

图2为图1中的光学镜头在常温下高频段的MTF曲线示意图；

图3为图1中的光学镜头在常温下低频段的MTF曲线示意图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				1	第一透镜	6	第六透镜
2	第二透镜	7	第七透镜
				3	第三透镜	8	光阑
4	第四透镜	9	红外滤光片
				5	第五透镜	10	像面

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案、或B方案、或A和B同时满足的方案。还有就是，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

目前安防镜头的发展和应用正在逐步扩大，陆续应用在各种各样的环境条件下。为保证良好的监控性能，镜头必须达到较高的分辨率，保证监控画面的清晰程度。现有安防产品大都难以保证很高的清晰程度，或者是以牺牲较多的通光量来实现一定的解像能力，增大了软件部分对画面亮度处理的难度，导致镜头在光线较暗的情况下无法清晰成像，使用效果受限。

鉴于此，本发明提供一种光学镜头，旨在改善现有技术中通光量低、画面清晰度差的技术问题，请参照图1至图3为所述光学镜头的一实施例。

首先需要说明的是，光焦度表征光学系统偏折光线的能力，光焦度等于像方光束汇聚度与物方光束汇聚度之差，光焦度为正数时，光线的屈折是汇聚性的；光焦度为负数时，光线的屈折是发散性的。光焦度的绝对值越大，对光线的弯折能力越强，光焦度的绝对值越小，对光线的弯折能力越弱。光焦度可以适用于表征一个透镜的某一个折射面(即透镜的一个表面)，可以适用于表征某一个透镜，也可以适用于表征多个透镜共同形成的系统(即透镜组)。

所述光学镜头具有沿光轴方向呈相对设置的物侧和像侧，所述光学镜头包括自所述物侧至所述像侧依次设置的第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3、第四透镜4、第五透镜5、第六透镜6、第七透镜7以及像面10，其中，所述第一透镜1具有负光焦度、所述第二透镜2具有负光焦度、所述第三透镜3具有正光焦度、所述第四透镜4具有正光焦度、所述第五透镜5具有正光焦度、所述第六透镜6具有负光焦度、所述第七透镜7具有正光焦度；

并且其中，所述光学镜头满足以下条件：0.95<f/ENPD<1.05；

其中，f为所述光学镜头的有效焦距，ENPD为所述光学镜头的入瞳直径。

在本发明提供的技术方案中，所述像面10可以理解为图像传感器的表面，携带被摄物体信息的光线能够依次经过所述第一透镜1、所述第二透镜2、所述第三透镜3、所述第四透镜4、所述第五透镜5、所述第六透镜6、所述第七透镜7并最终成像于所述像面10上，通过七组透镜的合理设置，使得所述光学镜头具有良好的光学性能，并且所述光学镜头的有效焦距与所述光学镜头的入瞳直径比值在0.95到1.05之间，有利于增大所述光学镜头的通光口径，从而增大通光量，提升画面清晰度，实现了大光圈成像的效果。

具体地，在本实施例中，为了使所述第一透镜1具有负光焦度、所述第二透镜2具有负光焦度、所述第三透镜3具有正光焦度、所述第四透镜4具有正光焦度、所述第五透镜5具有正光焦度、所述第六透镜6具有负光焦度、所述第七透镜7具有正光焦度，所以所述第一透镜1为双凹透镜、所述第二透镜2为双凹透镜、所述第三透镜3为双凸透镜、所述第四透镜4为双凸透镜、所述第五透镜5为双凸透镜、所述第六透镜6为双凹透镜、所述第七透镜7为双凸透镜。

具体地，在本实施例中，所述光学镜头满足以下条件：-1.7<f1/f<-1.4，且-2.4<f2/f<-2.1，且4.8<f3/f<5.1，且1.55<f4/f<1.85，且2.1<f5/f<2.5，且-1.5<f6/f<-1.2且1.45<f7/f<1.75；其中，f为所述光学镜头的有效焦距，f1为所述第一透镜1的有效焦距，f2为所述第二透镜2的有效焦距，f3为所述第三透镜3的有效焦距，f4为所述第四透镜4的有效焦距，f5为所述第五透镜5的有效焦距，f6为所述第六透镜6的有效焦距，f7为所述第七透镜7的有效焦距。通过控制所述第一透镜1、所述第二透镜2、所述第三透镜3、所述第四透镜4、所述第五透镜5、所述第六透镜6、所述第七透镜7的有效焦距，合理分配了所述光学镜头的光焦度，使各个透镜之间色差相互补偿，并且在入瞳直径增大的情况下，还可以保证色彩还原度高，使得所述光学镜头即使在光照较弱的环境下依然能够有较好的成像效果。

具体地，在本实施例中，所述光学镜头满足以下条件：1.0<R4/R5<1.15；其中，R4为所述第二透镜2的像侧面的曲率半径，R5为所述第三透镜3的物侧面的曲率半径。

具体地，在本实施例中，所述光学镜头满足以下条件：0<|Sag12-Sag13|<0.1；其中，Sag12为所述第六透镜6的像侧面光线最高点与镜片中心在光轴上的距离，Sag13为所述第七透镜7的物侧面光线最高点与镜片中心在光轴上的距离。当满足上述条件时，可以有效的控制所述第七透镜7表面入射光线发生大角度偏折，有助于降低公差敏感性，降低加工难度，提高生产良率，并且能够避免严重鬼像出现，为大光圈性能提供基础条件。

具体地，在本实施例中，所述光学镜头满足以下条件：1.5<TH/f<2.0；其中，TH为所述像面10的直径，f为所述光学镜头的有效焦距。在满足上述条件时，能够保证所述光学镜头具有较大的视野，保证大角度的光线也能到达所述像面10上。

具体地，所述光学镜头还包括光阑8，所述光阑8设置于所述第三透镜3和所述第四透镜4之间，所述光阑8用于限制光束，以进一步提高所述光学镜头的成像质量；当将所述光阑8设置于所述第三透镜3与所述第四透镜4之间时，可有效收束进入所述光学镜头的光线，减小所述光学镜头中镜片的口径。在本实施例中，所述光阑8可以是孔径光阑，在所述孔径光阑之后设置一个具有正光焦度的所述第四透镜4，可进一步矫正前方镜片组产生的像差，同时使光束再次汇聚，即可增大镜头的光圈，又可以缩短镜头总长，使所述光学镜头更紧凑，使得所述光学镜头具有相对较短的镜头总长。

具体地，在本实施例中，所述光学镜头满足以下条件：0.33<T1/T2<0.43；其中，T1为所述第一透镜1的物侧面到所述光阑8在所述光轴上的距离，T2为所述光阑8到所述像面10在所述光轴上的距离。在满足上述条件时，能够保证前后光线高度在一定的范围内，确保物侧方向的光线口径能够满足结构要求，控制体积在一定的范围内，避免画面边缘出现光线无法到达呈现暗角的状况出现。

具体地，在本实施例中，所述第一透镜1为球面玻璃透镜，所述第二透镜2、所述第三透镜3、所述第五透镜5、所述第六透镜6以及所述第七透镜7均为非球面塑胶透镜，所述第四透镜4为非球面玻璃透镜。非球面镜片的特点是：从镜片中心到镜片周边，曲率是连续变化的，与从镜片中心到镜片周边具有恒定曲率的球面镜片不同，非球面镜片具有更佳的曲率半径特性，具有改善歪曲像差及改善像散像差的优点，采用非球面镜片后，能够尽可能地消除在成像的时候出现的像差，从而提升镜头的成像质量。

在本实施例中，所述第一透镜1、所述第四透镜4为玻璃材质的镜片，采用玻璃材质的镜片，可减小温度对镜头光学性能的影响；所述第二透镜2、所述第三透镜3、所述第五透镜5、所述第六透镜6以及所述第七透镜7均为塑胶材质的镜片，塑胶材质的镜片可以减轻所述光学镜头的质量，并且降低成本。

具体地，在本实施例中，所述光学透镜还包括红外滤光片9，所述红外滤光片9设置于所述第七透镜7与所述像面10之间，通过设置所述红外滤光片9，所述光学镜头可以过滤掉红外光，防止红外光到达图像传感器而对正常的可见光成像造成干扰，从而提高成像质量。

进一步地，所述光学镜头还可以包括保护玻璃，所述保护玻璃设置在所述红外滤光片9与所述像面10之间，用以防止所述光学镜头的内部元件(例如，芯片)被损坏。

可以理解的是，携带被摄物体信息的光线能够依次经过所述第一透镜1、所述第二透镜2、所述第三透镜3、所述光阑8、所述第四透镜4、所述第五透镜5、所述第六透镜6、所述第七透镜7、所述红外滤光片9、所述保护玻璃并最终成像于所述像面10上。

在本实施例中，每一个透镜均具有物侧面和像侧面，分别为第一透镜物侧面S1、第一透镜像侧面S2、第二透镜物侧面S3、第二透镜像侧面S4、第三透镜物侧面S5、第三透镜像侧面S6、第四透镜物侧面S7、第四透镜像侧面S8、第五透镜物侧面S9、第五透镜像侧面S10，第六透镜物侧面S11，第六透镜像侧面S12，第七透镜物侧面S13，第七透镜像侧面S14，所述光阑为ST，所述红外滤光片物侧面S15，所述红外滤光片像侧面S16。

具体地，在本实施例中，所述光学镜头的参数如下表所示。

表1所述光学镜头的参数

通过表1可知，所述第二透镜2、所述第三透镜3、所述第四透镜4、所述第五透镜5、所述第六透镜6和所述第七透镜7均为非球面透镜，在本实施例中，各非球面透镜的面型Z可利用但不限于以下非球面公式进行限定：

其中，Z为非球面沿光轴方向在高度为h的位置时，距非球面顶点的距离矢高，c为非球面的近轴曲率，c＝1/R(即近轴曲率c为上表中曲率半径的倒数)，K为圆锥系数，A₂、A₄、A₆、A₈、A₁₀、A₁₂、A₁₄、A₁₆为高次项对应的系数，各个非球面镜面的高次项系数由下表2和表3可知。

本实施例中，下表2和表3给出了各非球面镜面的高次项系数。

表2第二透镜、第三透镜、第四透镜非球面镜面的高次项系数

表面

S3

S4

S5

S6

S7

S8

K

-7.53E+00

6.91E+00

1.98E+00

-2.01E+02

-7.34E-01

-3.97E-01

A<sub>2</sub>

0

0

0

0

0

0

A<sub>4</sub>

-2.00E-03

-1.11E-03

-9.53E-04

6.36E-04

-1.44E-04

2.16E-04

A<sub>6</sub>

-6.01E-06

2.67E-05

1.44E-04

-2.25E-05

6.19E-06

-7.68E-06

A<sub>8</sub>

-1.16E-06

-1.37E-06

-1.23E-05

4.90E-06

-6.03E-07

4.17E-07

A<sub>10</sub>

-3.22E-07

-1.07E-06

2.27E-08

-4.20E-07

1.27E-08

6.31E-09

A<sub>12</sub>

1.50E-08

4.23E-08

-7.50E-09

5.55E-09

0

0

A<sub>14</sub>

0

0

0

0

0

0

A<sub>16</sub>

0

0

0

0

0

0

表3第五透镜、第六透镜、第七透镜非球面镜面的高次项系数

其中，E-01表示的是10的-1次方，E-02表示的是10的-2次方，依此类推，E-N表示的是10的-N次方。

具体地，在本实施例中，图2为本发明提供的光学镜头常温下高频段的MTF曲线示意图，即空间频率范围在0-250之间的MTF曲线示意图。

图3为本发明提供的光学镜头常温下低频段的MTF曲线示意图，即空间频率在0-125之间的MTF曲线示意图。

并且由上述两副图可知，中心与周边0.8F以内250lp-mm的MTF>0.15以上，125lp-mm的MTF>0.4以上可匹配2um像素大小的芯片，保证较好的成像效果。

所述光学镜头通过对各个透镜材料的合理选取、各个透镜形状的优化设置，光焦度的合理分配，在保证了镜头总长小于23mm，实现了镜头的小型化，并且使得所述光学镜头的最大光学畸变小于-40％，并且所述光学镜头F数达1.0保证了画面的亮度，而且所述光学镜头增大了通光口径，从而增大通光量，实现了大光圈成像效果。

以上所述仅为本发明的可选地实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种光学镜头，其特征在于，所述光学镜头具有沿光轴方向呈相对设置的物侧和像侧，所述光学镜头包括自所述物侧至所述像侧依次设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜以及像面，其中，

所述第一透镜具有负光焦度；

所述第二透镜具有负光焦度；

所述第三透镜具有正光焦度；

所述第四透镜具有正光焦度；

所述第五透镜具有正光焦度；

所述第六透镜具有负光焦度；

所述第七透镜具有正光焦度；

其中，所述光学镜头满足以下条件：0.95<f/ENPD<1.05；

其中，f为所述光学镜头的有效焦距，ENPD为所述光学镜头的入瞳直径。

2.如权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，所述第一透镜为双凹透镜、所述第二透镜为双凹透镜、所述第三透镜为双凸透镜、所述第四透镜为双凸透镜、所述第五透镜为双凸透镜、所述第六透镜为双凹透镜、所述第七透镜为双凸透镜。

3.如权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，所述光学镜头满足以下条件：-1.7<f1/f<-1.4，且-2.4<f2/f<-2.1，且4.8<f3/f<5.1，且1.55<f4/f<1.85，且2.1<f5/f<2.5，且-1.5<f6/f<-1.2，且1.45<f7/f<1.75；

其中，f为所述光学镜头的有效焦距，f1为所述第一透镜的有效焦距，f2为所述第二镜的有效焦距，f3为所述第三透镜的有效焦距，f4为所述第四透镜的有效焦距，f5为所述第五透镜的有效焦距，f6为所述第六透镜的有效焦距，f7为所述第七透镜的有效焦距。

4.如权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，所述光学镜头满足以下条件：1.0<R4/R5<1.15；

其中，R4为所述第二透镜的像侧面的曲率半径，R5为所述第三透镜的物侧面的曲率半径。

5.如权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，所述光学镜头满足以下条件：0<|Sag12-Sag13|<0.1；

其中，Sag12为所述第六透镜的像侧面光线最高点与镜片中心在光轴上的距离，Sag13为所述第七透镜的物侧面光线最高点与镜片中心在光轴上的距离。

6.如权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，所述光学镜头满足以下条件：1.5<TH/f<2.0；

其中，TH为所述像面的直径，f为所述光学镜头的有效焦距。

7.如权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，所述光学镜头还包括光阑，所述光阑设置于所述第三透镜和所述第四透镜之间。

8.如权利要求7所述的光学镜头，其特征在于，所述光学镜头满足以下条件：0.33<T1/T2<0.43；

其中，T1为所述第一透镜的物侧面到所述光阑在所述光轴上的距离，T2为所述光阑到所述像面在所述光轴上的距离。

9.如权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，所述第一透镜为球面玻璃透镜，所述第二透镜、所述第三透镜、所述第五透镜、所述第六透镜以及所述第七透镜均为非球面塑胶透镜，所述第四透镜为非球面玻璃透镜。

10.如权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，所述光学镜头还包括红外滤光片，所述红外滤光片设置于所述第七透镜与所述像面之间。

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