CN114047599A - 大孔径高清光学镜头 - Google Patents

大孔径高清光学镜头 Download PDF

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CN114047599A CN202111332102.XA CN202111332102A CN114047599A CN 114047599 A CN114047599 A CN 114047599A CN 202111332102 A CN202111332102 A CN 202111332102A CN 114047599 A CN114047599 A CN 114047599A
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Abstract

本发明涉及一种大孔径高清光学镜头，所述镜头的光学系统包括沿光轴从物侧至像侧依次设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜、光阑、第四透镜、第五透镜、第六透镜以及第七透镜；第一透镜为双凹负透镜，第二透镜为双凸正透镜，第三透镜为双凹负透镜，第四透镜为双凸正透镜，第五透镜为双凸正透镜，第六透镜为弯月负透镜，第七透镜为弯月负透镜；第五透镜与第六透镜相互胶合密接成双胶合透镜，本镜头结构合理，孔径较大，同时工作波段覆盖较广，拥有更小的F数以及更广的工作波段，在暗光、黑夜环境具有更优异的性能，成像质量优异，能够满足4K摄像需求。

Description

大孔径高清光学镜头
技术领域
本发明涉及一种大孔径高清光学镜头。
背景技术
汽车与相关车载产品正在朝着人性化、智能化的方向发展，其中依托于摄像头的ADAS系统是当前“智能化”汽车的核心所在。然而，解析力不足、视野太小、环境（温度、亮度）适应性低下等问题严重制约了车辆对周边环境的感知能力，难以有效保障驾驶人与其他交通参与者的生命安全。因此当前市场亟需一款成像质量高、全天候光学镜头以突破当前ADAS产品的性能瓶颈。
发明内容
鉴于现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种大孔径高清光学镜头。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种大孔径高清光学镜头，所述镜头的光学系统包括沿光轴从物侧至像侧依次设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜、光阑、第四透镜、第五透镜、第六透镜以及第七透镜；第一透镜为双凹负透镜，第二透镜为双凸正透镜，第三透镜为双凹负透镜，第四透镜为双凸正透镜，第五透镜为双凸正透镜，第六透镜为弯月负透镜，第七透镜为弯月负透镜；第五透镜与第六透镜相互胶合密接成双胶合透镜。
进一步的，各个镜片均为玻璃镜片。
进一步的，所述第一透镜与第二透镜之间的空气间隔为0.2-0.7mm，第二透镜与第三透镜的空气间隔为3.9-7.3mm，第三透镜与光阑之间的空气间隔为0.2-0.9mm，光阑与第四透镜之间的空气间隔为0.1-0.7mm，第四透镜与第五透镜之间的空气间隔为0.5-3.1mm，第六透镜与第七透镜之间的空气间隔为0.1-0.8mm。
进一步的，所述光学系统的焦距为
Figure 72323DEST_PATH_IMAGE001
，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、第七透镜的焦距分别为
Figure 130409DEST_PATH_IMAGE003
、
Figure 844899DEST_PATH_IMAGE005
、
Figure 443371DEST_PATH_IMAGE007
、
Figure 195426DEST_PATH_IMAGE009
，
Figure 955572DEST_PATH_IMAGE011
、
Figure 160288DEST_PATH_IMAGE013
、
Figure 500134DEST_PATH_IMAGE015
，其中
Figure 903434DEST_PATH_IMAGE003
、
Figure 497795DEST_PATH_IMAGE005
、
Figure 189808DEST_PATH_IMAGE007
、
Figure 130082DEST_PATH_IMAGE009
、
Figure 935358DEST_PATH_IMAGE011
、
Figure 506148DEST_PATH_IMAGE013
、
Figure 151368DEST_PATH_IMAGE015
与
Figure 833016DEST_PATH_IMAGE001
满足以下比例：-17.7<
Figure 351854DEST_PATH_IMAGE003
/
Figure 890282DEST_PATH_IMAGE001
<-12.2，11.6<
Figure 556887DEST_PATH_IMAGE005
/
Figure 307805DEST_PATH_IMAGE001
<17.4，-9.2<
Figure 746396DEST_PATH_IMAGE007
/
Figure 455726DEST_PATH_IMAGE001
<-5.3，7.9<
Figure 140785DEST_PATH_IMAGE009
/
Figure 695394DEST_PATH_IMAGE001
<9.7，5.1<
Figure 985561DEST_PATH_IMAGE011
/
Figure 865792DEST_PATH_IMAGE001
<7.3，-10.2<
Figure 38148DEST_PATH_IMAGE013
/
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE016
<-7.6，-36.2<
Figure 68552DEST_PATH_IMAGE015
/
Figure 275542DEST_PATH_IMAGE016
<-30.3。
进一步的，所述的第一透镜满足关系式：
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE018
≤1.5，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE020
≥65.3；所述的第二透镜满足关系式：
Figure 933532DEST_PATH_IMAGE018
≥1.7，
Figure 796446DEST_PATH_IMAGE020
≥40.4；所述的第三透镜满足关系式：
Figure 755175DEST_PATH_IMAGE018
≥1.6，
Figure 754355DEST_PATH_IMAGE020
≤50.2；所述的第四透镜满足关系式：
Figure 710809DEST_PATH_IMAGE018
≥1.7，
Figure 61019DEST_PATH_IMAGE020
≤50.0；所述的第五透镜满足关系式：
Figure 823439DEST_PATH_IMAGE018
≥1.5，
Figure 957353DEST_PATH_IMAGE020
≤70.0；所述的第六透镜满足关系式：
Figure 819130DEST_PATH_IMAGE017
≥1.6，
Figure 656636DEST_PATH_IMAGE019
≤40.0；所述的第七透镜满足关系式：
Figure 957167DEST_PATH_IMAGE017
≥1.7，
Figure 196519DEST_PATH_IMAGE019
≤50；其中
Figure 229197DEST_PATH_IMAGE017
为折射率，
Figure 350736DEST_PATH_IMAGE019
为阿贝常数。
进一步的，所述第七透镜L7为非球面透镜。
进一步的，所述光学系统的光学总长度TTL与光学系统的焦距F之间满足：TTL/F≤3.4。
进一步的，所述光学系统的F数<1.61。
进一步的，所述第七透镜的后侧设有滤光片，滤光片的后侧设有保护玻璃。
一种大孔径高清昼载光学镜头的成像方，：光线自左向右依次经过第一透镜至第七透镜、滤光片、保护玻璃后成像。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：结构合理，孔径较大，同时工作波段覆盖较广，拥有更小的F数以及更广的工作波段，在暗光、黑夜环境具有更优异的性能，成像质量优异，能够满足4K摄像需求。
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。
附图说明
图1为该镜头的光学系统示意图；
图2为该镜头的工作波段轴向像差曲线图；
图3为该镜头的场曲、畸变曲线图；
图4为该镜头的横向像差图。
图中：L1-第一透镜；L2-第二透镜；L3-第三透镜；L4-第四透镜；STO-光阑；L5-第五透镜；L6-第六透镜；L7-第七透镜，L8-滤光片；L9-保护玻璃；IMG-成像面。
具体实施方式
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图，作详细说明如下。
如图1-4所示，一种大孔径高清光学镜头，所述镜头的光学系统包括沿光轴从物侧至像侧依次设置的第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、光阑STO、第四透镜L4、第五透镜L5、第六透镜L6以及第七透镜L7；第一透镜为双凹负透镜，其物侧面和像侧面均为凹面；第二透镜为双凸正透镜，其物侧面和像侧面均为凸面；第三透镜为双凹负透镜，其物侧面和像侧面均为凹面；第四透镜为双凸正透镜，其物侧面和像侧面均为凸面；第五透镜为双凸正透镜，其物侧面和像侧面均为凸面；第六透镜为弯月负透镜，其物侧面为凹面，像侧面为凸面；第七透镜为弯月负透镜，其物侧面为凸面，像侧面为凹面；第五透镜与第六透镜相互胶合密接成双胶合透镜。
在本实施例中，各个镜片均为玻璃镜片。
在本实施例中，所述第一透镜与第二透镜之间的空气间隔为0.2-0.7mm，第二透镜与第三透镜的空气间隔为3.9-7.3mm，第三透镜与光阑之间的空气间隔为0.2-0.9mm，光阑与第四透镜之间的空气间隔为0.1-0.7mm，第四透镜与第五透镜之间的空气间隔为0.5-3.1mm，第六透镜与第七透镜之间的空气间隔为0.1-0.8mm。
在本实施例中，所述光学系统的焦距为
Figure 127063DEST_PATH_IMAGE001
，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、第七透镜的焦距分别为
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE002
、
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE004
、
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE006
、
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE008
，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE010
、
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE012
、
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE014
，其中
Figure 844089DEST_PATH_IMAGE002
、
Figure 722702DEST_PATH_IMAGE004
、
Figure 269221DEST_PATH_IMAGE006
、
Figure 114818DEST_PATH_IMAGE008
、
Figure 859920DEST_PATH_IMAGE010
、
Figure 765559DEST_PATH_IMAGE012
、
Figure 330532DEST_PATH_IMAGE014
与
Figure 183082DEST_PATH_IMAGE001
满足以下比例：-17.7<
Figure 782690DEST_PATH_IMAGE002
/
Figure 859231DEST_PATH_IMAGE001
<-12.2，11.6<
Figure 377412DEST_PATH_IMAGE004
/
Figure 299232DEST_PATH_IMAGE001
<17.4，-9.2<
Figure 222189DEST_PATH_IMAGE006
/
Figure 469630DEST_PATH_IMAGE001
<-5.3，7.9<
Figure 274775DEST_PATH_IMAGE008
/
Figure 286DEST_PATH_IMAGE001
<9.7，5.1<
Figure 777749DEST_PATH_IMAGE010
/
Figure 992830DEST_PATH_IMAGE001
<7.3，-10.2<
Figure 957375DEST_PATH_IMAGE012
/
Figure 743366DEST_PATH_IMAGE016
<-7.6，-36.2<
Figure 172074DEST_PATH_IMAGE014
/
Figure 761318DEST_PATH_IMAGE016
<-30.3。
在本实施例中，所述的第一透镜满足关系式：
Figure 478738DEST_PATH_IMAGE017
≤1.5，
Figure 608368DEST_PATH_IMAGE019
≥65.3；所述的第二透镜满足关系式：
Figure 94844DEST_PATH_IMAGE017
≥1.7，
Figure 854990DEST_PATH_IMAGE019
≥40.4；所述的第三透镜满足关系式：
Figure 59706DEST_PATH_IMAGE017
≥1.6，
Figure 993027DEST_PATH_IMAGE019
≤50.2；所述的第四透镜满足关系式：
Figure 65501DEST_PATH_IMAGE017
≥1.7，
Figure 58865DEST_PATH_IMAGE019
≤50.0；所述的第五透镜满足关系式：
Figure 750877DEST_PATH_IMAGE017
≥1.5，
Figure 159993DEST_PATH_IMAGE019
≤70.0；所述的第六透镜满足关系式：
Figure 621061DEST_PATH_IMAGE017
≥1.6，
Figure 785326DEST_PATH_IMAGE019
≤40.0；所述的第七透镜满足关系式：
Figure 433477DEST_PATH_IMAGE017
≥1.7，
Figure 911862DEST_PATH_IMAGE019
≤50；其中
Figure 289754DEST_PATH_IMAGE017
为折射率，
Figure 297024DEST_PATH_IMAGE019
为阿贝常数。
在本实施例中，所述第七透镜L7为非球面透镜；
非球面曲线方程表达式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE021
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；
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE022
、
Figure DEST_PATH_IMAGE023
、
Figure 107504DEST_PATH_IMAGE024
、
Figure DEST_PATH_IMAGE025
、
Figure DEST_PATH_IMAGE026
、
Figure DEST_PATH_IMAGE027
、
Figure DEST_PATH_IMAGE028
、
Figure DEST_PATH_IMAGE029
均为高次项系数。
在本实施例中，所述光学系统的光学总长度TTL与光学系统的焦距F之间满足：TTL/F≤3.4。
在本实施例中，所述光学系统的F数<1.61。
在本实施例中，所述第七透镜的后侧设有滤光片L8，滤光片的后侧设有保护玻璃L9。
在本实施例中，所述光学系统的工作波长覆盖了可见光与近红外波段。
一种大孔径高清昼载光学镜头的成像方，光线自左向右依次经过第一透镜至第七透镜、滤光片、保护玻璃后成像。
本镜头实现的技术指标如下：（1）焦距：EFFL=9.5mm；（2）光圈F=1.6；（3）视场角：2w≥42°；（4）成像圆直径大于φ7mm；（5）工作波段：可见光及近红外；（6）光学总长TTL≤31.9mm，光学后截距BFL≥3.7mm；（7）该镜头适用于4K像素的CCD或CMOS摄像机。
各镜片具体参数如下：
Figure DEST_PATH_IMAGE031
光学系统的各非球面透镜的非球面系数如下：
Figure DEST_PATH_IMAGE033
本镜头采用7G的全玻结构设计，光学性能更加稳定，同时结构较简单，尺寸更小；公差敏感度更低，易于装配，成本更低，更适合大规模高良率生产；本镜头F数更小，通光口径更大，保证了系统进光量的充足，能够适应多种复杂环境；本镜头工作波长覆盖可见光与近红外波段，能够应对暗光及黑夜环境；本镜头通过合理的玻璃材料搭配以及镜片光焦度分配，整个光学系统的轴向色差与横向色差得到了很好地校正，合理的面型设计也使得整个光学系统的高级像差得到有效校正，同时每个镜面的光线入射角小，系统总体成像质量优良。
结合图2、图3、图4可以看出，本发明所涉及的光学系统对轴上、轴外像差均有良好的矫正效果，成像质量优异。
综上可以得出，本发明相较于当前市场竞品拥有更小的F数以及更广的工作波段，对复杂照明条件适应性好；采用全玻结构设计，结构与光学稳定性优异。镜组装配敏感度低、良率高、成本低，适合大规模生产。此外，该光学系统具有优良的成像质量，完全满足4K像素摄像要求。
上列较佳实施例，对本发明的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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 (10)

1.一种大孔径高清光学镜头，其特征在于：所述镜头的光学系统包括沿光轴从物侧至像侧依次设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜、光阑、第四透镜、第五透镜、第六透镜以及第七透镜；第一透镜为双凹负透镜，第二透镜为双凸正透镜，第三透镜为双凹负透镜，第四透镜为双凸正透镜，第五透镜为双凸正透镜，第六透镜为弯月负透镜，第七透镜为弯月负透镜；第五透镜与第六透镜相互胶合密接成双胶合透镜。
2.根据权利要求1所述的大孔径高清光学镜头，其特征在于：各个镜片均为玻璃镜片。
3.根据权利要求1所述的大孔径高清光学镜头，其特征在于：所述第一透镜与第二透镜之间的空气间隔为0.2-0.7mm，第二透镜与第三透镜的空气间隔为3.9-7.3mm，第三透镜与光阑之间的空气间隔为0.2-0.9mm，光阑与第四透镜之间的空气间隔为0.1-0.7mm，第四透镜与第五透镜之间的空气间隔为0.5-3.1mm，第六透镜与第七透镜之间的空气间隔为0.1-0.8mm。
4.根据权利要求1所述的大孔径高清光学镜头，其特征在于：所述光学系统的焦距为
Figure DEST_PATH_IMAGE002
，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、第七透镜的焦距分别为
Figure DEST_PATH_IMAGE004
、
Figure DEST_PATH_IMAGE006
、
Figure DEST_PATH_IMAGE008
、
Figure DEST_PATH_IMAGE010
，
Figure DEST_PATH_IMAGE012
、
Figure DEST_PATH_IMAGE014
、
Figure DEST_PATH_IMAGE016
，其中
Figure 953289DEST_PATH_IMAGE004
、
Figure 401588DEST_PATH_IMAGE006
、
Figure 259954DEST_PATH_IMAGE008
、
Figure 186321DEST_PATH_IMAGE010
、
Figure 266273DEST_PATH_IMAGE012
、
Figure 167364DEST_PATH_IMAGE014
、
Figure 965556DEST_PATH_IMAGE016
与
Figure 430035DEST_PATH_IMAGE002
满足以下比例：-17.7<
Figure 380805DEST_PATH_IMAGE004
/
Figure 702065DEST_PATH_IMAGE002
<-12.2，11.6<
Figure 987552DEST_PATH_IMAGE006
/
Figure 737946DEST_PATH_IMAGE002
<17.4，-9.2<
Figure 792490DEST_PATH_IMAGE008
/
Figure 550230DEST_PATH_IMAGE002
<-5.3，7.9<
Figure 73747DEST_PATH_IMAGE010
/
Figure 614450DEST_PATH_IMAGE002
<9.7，5.1<
Figure 585817DEST_PATH_IMAGE012
/
Figure 202874DEST_PATH_IMAGE002
<7.3，-10.2<
Figure 462954DEST_PATH_IMAGE014
/
Figure DEST_PATH_IMAGE018
<-7.6，-36.2<
Figure 621663DEST_PATH_IMAGE016
/
Figure 92877DEST_PATH_IMAGE018
<-30.3。
5.根据权利要求1所述的大孔径高清光学镜头，其特征在于：所述的第一透镜满足关系式：
Figure DEST_PATH_IMAGE020
≤1.5，
Figure DEST_PATH_IMAGE022
≥65.3；所述的第二透镜满足关系式：
Figure 105002DEST_PATH_IMAGE020
≥1.7，
Figure 321220DEST_PATH_IMAGE022
≥40.4；所述的第三透镜满足关系式：
Figure 485616DEST_PATH_IMAGE020
≥1.6，
Figure 306942DEST_PATH_IMAGE022
≤50.2；所述的第四透镜满足关系式：
Figure 328118DEST_PATH_IMAGE020
≥1.7，
Figure 31632DEST_PATH_IMAGE022
≤50.0；所述的第五透镜满足关系式：
Figure 983408DEST_PATH_IMAGE020
≥1.5，
Figure 892196DEST_PATH_IMAGE022
≤70.0；所述的第六透镜满足关系式：
Figure 333541DEST_PATH_IMAGE020
≥1.6，
Figure 543593DEST_PATH_IMAGE022
≤40.0；所述的第七透镜满足关系式：
Figure 33480DEST_PATH_IMAGE020
≥1.7，
Figure 157293DEST_PATH_IMAGE022
≤50；其中
Figure 395639DEST_PATH_IMAGE020
为折射率，
Figure 73745DEST_PATH_IMAGE022
为阿贝常数。
6.根据权利要求1所述的大孔径高清光学镜头，其特征在于：所述第七透镜L7为非球面透镜。
7.根据权利要求1所述的大孔径高清光学镜头，其特征在于：所述光学系统的光学总长度TTL与光学系统的焦距F之间满足：TTL/F≤3.4。
8.根据权利要求1所述的大孔径高清光学镜头，其特征在于：所述光学系统的F数<1.61。
9.根据权利要求1所述的大孔径高清光学镜头，其特征在于：所述第七透镜的后侧设有滤光片，滤光片的后侧设有保护玻璃。
10.一种大孔径高清昼载光学镜头的成像方，采用如权利要求1所述的大孔径高清光学镜头，其特征在于：光线自左向右依次经过第一透镜至第七透镜、滤光片、保护玻璃后成像。
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