CN113253424A - 一种5.4mm大孔径高清镜头及其成像方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种5.4mm大孔径高清镜头及其成像方法，包括沿入射光路自前向后依次设置的第一弯月负透镜、第二弯月正透镜、第三平凸正透镜、光阑、第四弯月负透镜、第五双凸正透镜、第六弯月正透镜，所述第四透镜与第五透镜互相胶合形成第一胶合组，本发明结构简单，设计合理，远距离成型像质清晰，完全满足八百万像素摄像要求。

Description

一种5.4mm大孔径高清镜头及其成像方法
技术领域
本发明涉及一种5.4mm大孔径高清镜头及其成像方法。
背景技术
当前，科学技术日新月异，光学镜头也朝着全光谱、大像面、高分辨率等特点不断发展，目前现有的镜头在像素、性能及成本上很难满足市场需求，特别是目前市面上车载前视镜头监控距离在100米以内，对更远距离的监控影像无法清晰呈现。
发明内容
针对上述现有镜头存在的问题，本发明提出一种5.4mm大孔径高清镜头及其成像方法。
本发明解决技术问题所采用的方案是，一种5.4mm大孔径高清镜头：包括沿入射光路自前向后依次设置的第一弯月负透镜、第二弯月正透镜、第三平凸正透镜、光阑、第四弯月负透镜、第五双凸正透镜、第六弯月正透镜。
进一步的，所述第四透镜与第五透镜互相胶合形成第一胶合组。
进一步的，所述第一弯月负透镜与第二弯月正透镜之间的空气间隔为3.4～4.3mm，所述第二弯月正透镜与第三平凸正透镜之间的空气间隔为0～0.6mm，所述第三平凸正透镜与光阑之间的空气间隔为0.8～1.7mm，所述光阑与第四弯月负透镜之间的空气间隔为0～0.2mm，所述第五双凸正透镜与第六弯月正透镜之间的空气间隔为0.3～0.5mm。
进一步的，所述光学系统的焦距为f，所述第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜的焦距分别为f1、f2、f3、f4，f5，f6、其中f1、f2、f3、f4、f5、f6与f满足以下比例：-2.7<f1/f<-2.3，6.7<f2/f<7.0，1.6<f3/f<2.1，-1.9<f4/f<-1.4，1.2<f5/f<1.6，2.2<f6/f<2.6。
进一步的，所述的第一弯月负透镜满足关系式：Nd≥1.7，Vd≥40；所述的第二弯月正透镜满足关系式：Nd≥1.5，Vd≥50；所述的第三平凸正透镜满足关系式：Nd≥1.8，Vd≤40；所述的第四弯月负透镜满足关系式：Nd≥1.8，Vd≤40；所述的第五双凸正透镜满足关系式：Nd≤1.6，Vd≥50；所述的第六弯月正透镜满足关系式：Nd≥1.5，Vd≥50；其中Nd为折射率，Vd为阿贝常数。
进一步的，所述第一弯月负透镜、第二弯月正透镜为非球面透镜，非球面曲线方程表达式为：
Figure BDA0003048175220000021
其中，Z为非球面沿光轴方向在高度为h的位置时，距非球面顶点的离矢高；c为非球面的近轴曲率；k为圆锥常数；A、B、C、D、E、F均为高次项系数。
进一步的，所述光学系统的光学总长度TTL与所述光学系统的焦距F之间满足：TTL/F≤16。
一种5.4mm大孔径高清镜头的成像方法：光线从物方依次经过第一弯月负透镜、第二弯月正透镜、第三平凸正透镜、光阑、第四弯月负透镜、第五双凸正透镜、第六弯月正透镜、滤光片和保护玻璃后，到成像面成像。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：结构简单，设计合理，远距离成型像质清晰，完全满足八百万像素摄像要求。
附图说明
下面结合附图对本发明专利进一步说明。
图1是本发明实施例的光学结构示意图；
图2是本发明实施例的可见光MTF曲线图；
图3是本发明实施例的轴向色差曲线图；
图4是本发明实施例的横向色差曲线图。
图中：1-第一弯月负透镜；2-第二弯月正透镜；3-第三平凸正透镜；4-光阑；5-第四弯月负透镜；6-第五双凸正透镜；7-第六弯月正透镜；8-滤光片；9-保护玻璃；10-成像面。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。
如图1-4所示，一种5.4mm大孔径高清镜头：一种5.4mm大孔径高清镜头：包括沿入射光路自前向后依次设置的第一弯月负透镜1、第二弯月正透镜2、第三平凸正透镜3、光阑4、第四弯月负透镜5、第五双凸正透镜6、第六弯月正透镜7，所有透镜均由玻璃材质制成；
第一弯月负透镜其物侧面为凸面，像侧面为凹面；第二弯月正透镜其物侧面为凹面，像侧面为凸面；第三平凸正透镜其物侧面为凸面，像侧面为平面；第四弯月负透镜其物侧面为凸面，像侧面为凹面；第五双凸正透镜其物侧面和像侧面均为凸面；第六弯月正透镜其物侧面为凸面，像侧面为凹面；所述第六透镜L6的后侧设置有保护玻璃。
在本实施例中，所述第四透镜与第五透镜互相胶合形成第一胶合组。
在本实施例中，所述第一弯月负透镜与第二弯月正透镜之间的空气间隔为3.4～4.3mm，所述第二弯月正透镜与第三平凸正透镜之间的空气间隔为0～0.6mm，所述第三平凸正透镜与光阑之间的空气间隔为0.8～1.7mm，所述光阑与第四弯月负透镜之间的空气间隔为0～0.2mm，所述第五双凸正透镜与第六弯月正透镜之间的空气间隔为0.3～0.5mm。
在本实施例中，所述光学系统的焦距为f，所述第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜的焦距分别为f1、f2、f3、f4，f5，f6、其中f1、f2、f3、f4、f5、f6与f满足以下比例：-2.7<f1/f<-2.3，6.7<f2/f<7.0，1.6<f3/f<2.1，-1.9<f4/f<-1.4，1.2<f5/f<1.6，2.2<f6/f<2.6。
在本实施例中，所述的第一弯月负透镜满足关系式：Nd≥1.7，Vd≥40；所述的第二弯月正透镜满足关系式：Nd≥1.5，Vd≥50；所述的第三平凸正透镜满足关系式：Nd≥1.8，Vd≤40；所述的第四弯月负透镜满足关系式：Nd≥1.8，Vd≤40；所述的第五双凸正透镜满足关系式：Nd≤1.6，Vd≥50；所述的第六弯月正透镜满足关系式：Nd≥1.5，Vd≥50；其中Nd为折射率，Vd为阿贝常数。
在本实施例中，所述第一弯月负透镜、第二弯月正透镜为非球面透镜，非球面曲线方程表达式为：
Figure BDA0003048175220000041
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1中曲率半径R的倒数)；k为圆锥常数；A、B、C、D、E、F均为高次项系数。
表2各非球面透镜参数
Figure BDA0003048175220000042
在本实施例中，所述光学系统的光学总长度TTL与所述光学系统的焦距F之间满足：TTL/F≤16。
表1各透镜的曲率半径R、厚度d、折射率Nd以及阿贝数Vd。。
Figure BDA0003048175220000043
Figure BDA0003048175220000051
一种5.4mm大孔径高清镜头的成像方法：光线从物方依次经过第一弯月负透镜、第二弯月正透镜、第三平凸正透镜、光阑、第四弯月负透镜、第五双凸正透镜、第六弯月正透镜、滤光片8和保护玻璃9后，到成像面10成像。
本实施例中，此光学系统实现的技术指标如下：
(1)焦距：EFFL＝5.38mm；(2)光圈F＝1.60；(3)视场角：2w≥100°；(4)|TV畸变|＜26％；(5)成像圆直径大于φ6.8；(6)工作波段：420～650nm；(7)光学总长TTL≤26mm，光学后截距BFL≥3mm；(8)该镜头适用于八百万像素CCD或CMOS摄像机。
由图2可以看出，该光学系统在可见光波段的MTF表现良好，边缘视场在空间频率120pl/mm处，其MTF值大于0.4，中心视场在空间频率120pl/mm处，其MTF值大于0.6，可以达到4K解像力需求。图3和图4为该光学系统的轴向色差曲线图与横向色差曲线图。由图3可以看出，该光学系统的将420nm波段的蓝光也纳入评价体系中，更好地校正了紫边色差，从而达到提高像质的目的。由图4可以看出，在420～650nm波段内，横向色差为4.5um，小于两个像元大小。综上可以看出，该光学系统具有优良的成像质量，完全满足八百万像素摄像要求。
上述本发明所公开的任一技术方案除另有声明外，如果其公开了数值范围，那么公开的数值范围均为优选的数值范围，任何本领域的技术人员应该理解：优选的数值范围仅仅是诸多可实施的数值中技术效果比较明显或具有代表性的数值。由于数值较多，无法穷举，所以本发明才公开部分数值以举例说明本发明的技术方案，并且，上述列举的数值不应构成对本发明创造保护范围的限制。
如果本文中使用了“第一”、“第二”等词语来限定零部件的话，本领域技术人员应该知晓：“第一”、“第二”的使用仅仅是为了便于描述上对零部件进行区别如没有另行声明外，上述词语并没有特殊的含义。
本发明如果公开或涉及了互相固定连接的零部件或结构件，那么，除另有声明外，固定连接可以理解为：能够拆卸地固定连接(例如使用螺栓或螺钉连接)，也可以理解为：不可拆卸的固定连接(例如铆接、焊接)，当然，互相固定连接也可以为一体式结构(例如使用铸造工艺一体成形制造出来)所取代(明显无法采用一体成形工艺除外)。
另外，上述本发明公开的任一技术方案中所应用的用于表示位置关系例如“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利的限制，且上述本发明公开的任一技术方案中所应用的用于表示形状的术语除另有声明外其含义包括与其近似、类似或接近的形状。
本发明提供的任一部件既可以是由多个单独的组成部分组装而成，也可以为一体成形工艺制造出来的单独部件。
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (8)

1.一种5.4mm大孔径高清镜头，其特征在于：包括沿入射光路自前向后依次设置的第一弯月负透镜、第二弯月正透镜、第三平凸正透镜、光阑、第四弯月负透镜、第五双凸正透镜、第六弯月正透镜。
2.根据权利要求1所述的一种5.4mm大孔径高清镜头,其特征在于：所述第四透镜与第五透镜互相胶合形成第一胶合组。
3.根据权利要求1所述的一种5.4mm大孔径高清镜头,其特征在于：所述第一弯月负透镜与第二弯月正透镜之间的空气间隔为3.4～4.3mm，所述第二弯月正透镜与第三平凸正透镜之间的空气间隔为0～0.6mm，所述第三平凸正透镜与光阑之间的空气间隔为0.8～1.7mm，所述光阑与第四弯月负透镜之间的空气间隔为0～0.2mm，所述第五双凸正透镜与第六弯月正透镜之间的空气间隔为0.3～0.5mm。
4.根据权利要求1所述的一种5.4mm大孔径高清镜头,其特征在于：所述光学系统的焦距为f，所述第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜的焦距分别为f1、f2、f3、f4，f5，f6、其中f1、f2、f3、f4、f5、f6与f满足以下比例：-2.7<f1/f<-2.3，6.7<f2/f<7.0，1.6<f3/f<2.1，-1.9<f4/f<-1.4，1.2<f5/f<1.6，2.2<f6/f<2.6。
5.根据权利要求1所述的一种5.4mm大孔径高清镜头,其特征在于：所述的第一弯月负透镜满足关系式：Nd≥1.7，Vd≥40；所述的第二弯月正透镜满足关系式：Nd≥1.5，Vd≥50；所述的第三平凸正透镜满足关系式：Nd≥1.8，Vd≤40；所述的第四弯月负透镜满足关系式：Nd≥1.8，Vd≤40；所述的第五双凸正透镜满足关系式：Nd≤1.6，Vd≥50；所述的第六弯月正透镜满足关系式：Nd≥1.5，Vd≥50；其中Nd为折射率，Vd为阿贝常数。
6.根据权利要求1所述的一种5.4mm大孔径高清镜头,其特征在于：所述第一弯月负透镜、第二弯月正透镜为非球面透镜，非球面曲线方程表达式为：
Figure FDA0003048175210000011
其中，Z为非球面沿光轴方向在高度为h的位置时，距非球面顶点的离矢高；c为非球面的近轴曲率；k为圆锥常数；A、B、C、D、E、F均为高次项系数。
7.根据权利要求1所述的一种5.4mm大孔径高清镜头,其特征在于：所述光学系统的光学总长度TTL与所述光学系统的焦距F之间满足：TTL/F≤16。
8.一种5.4mm大孔径高清镜头的成像方法，采用如权利要求6所述的一种5.4mm大孔径高清镜头,其特征在于：光线从物方依次经过第一弯月负透镜、第二弯月正透镜、第三平凸正透镜、光阑、第四弯月负透镜、第五双凸正透镜、第六弯月正透镜、滤光片和保护玻璃后，到成像面成像。
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