CN114545606B - 镜头 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种镜头，包括沿光轴从物侧至像侧依次排列的具有负光焦度的第一透镜(L1)、具有正光焦度的第二透镜(L2)、具有光焦度的第三透镜(L3)、光阑(STO)、具有正光焦度的第四透镜(L4)、具有负光焦度的第五透镜(L5)、具有正光焦度的第六透镜(L6)、具有光焦度的第七透镜(L7)和具有光焦度的第八透镜(L8)，所述第二透镜(L2)为近轴区双凸形透镜，所述第四透镜(L4)为近轴区双凸形透镜，所述第四透镜(L4)为非球面透镜。本发明的镜头具有广角低畸变、可呈现高分辨率的特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种镜头。
背景技术
随着网络技术的发展与应用，在线视频会议得以在很多领域受到重视，而在重要场合中，对于画面的画质要求也越来越高，因此广角低畸变的镜头也越来越受到关注。但是，现有的视频会议镜头的视场角大多较小，同时畸变较大，分辨率也较差，因此无法满足高端市场的要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种镜头。
为实现上述发明目的，本发明提供一种镜头，包括沿光轴从物侧至像侧依次排列的具有负光焦度的第一透镜、具有正光焦度的第二透镜、具有光焦度的第三透镜、光阑、具有正光焦度的第四透镜、具有负光焦度的第五透镜、具有正光焦度的第六透镜、具有光焦度的第七透镜和具有光焦度的第八透镜，所述第二透镜为近轴区双凸形透镜，所述第四透镜为近轴区双凸形透镜，所述第四透镜为非球面透镜。
根据本发明的一个方面，所述第三透镜具有正光焦度，所述第七透镜具有正光焦度或负光焦度，所述第八透镜具有负光焦度。
根据本发明的一个方面，所述第一透镜为近轴区凸凹形透镜，所述第三透镜为近轴区双凸形或凹凸形或凸凹形透镜，所述第五透镜为近轴区双凹形或凸凹形透镜，所述第六透镜为近轴区凸凹形或双凸形透镜，所述第七透镜为近轴区凸凹形或双凸形透镜，所述第八透镜为近轴区凸凹形或双凹形透镜。
根据本发明的一个方面，所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜、所述第五透镜、所述第六透镜、所述第七透镜和所述第八透镜均为非球面透镜。
根据本发明的一个方面，至少一枚透镜的材质为玻璃，其余为塑胶。
根据本发明的一个方面，所述第二透镜的焦距f2和所述第四透镜的焦距f4满足以下关系：2.40≤|f2/f4|≤5.85。
根据本发明的一个方面，所述第一透镜的半口径D1与所述镜头的总长T满足以下关系：0.30≤D1/T≤0.40。
根据本发明的一个方面，所述第一透镜的折射率n1小于1.65。
根据本发明的一个方面，所述第三透镜的折射率n3小于1.70。
根据本发明的一个方面，所述第四透镜的阿贝数vd4大于60。
根据本发明的一个方面，所述第四透镜的焦距f4和所述镜头的系统焦距F满足以下关系：1.00≤|f4/F|≤1.55。
根据本发明的一个方面，所述第二透镜的芯厚T2和所述第七透镜的芯厚T7满足以下关系：1.90≤|T2/T7|≤4.98。
根据本发明的一个方面，所述第八透镜的焦距f8和所述镜头的系统焦距F满足以下关系：1.20≤|f8/F|≤5.60。
根据本发明的构思，提出一种广角低畸变、可呈现高分辨率的定焦镜头，该镜头可在小体积的情况下实现水平视场90度，最大视场110度，且在0.5米到无穷远范围内均可清晰成像，像素可达1200万。
根据本发明的一个方案，通过合理设置第二透镜的焦距和第四透镜的焦距的关系，能够有效提升成像质量。
根据本发明的一个方案，通过合理设置第一透镜的半口径与镜头总长的关系，可以减小镜头的体积，实现小型化。
根据本发明的一个方案，通过合理设置第一透镜的折射率，可以平衡镜头畸变影响，并增加收光能力。
根据本发明的一个方案，通过合理设置第三透镜的折射率，可以降低公差敏感度，提升良品率。
根据本发明的一个方案，通过合理设置第四透镜的阿贝数，可以有效校正图像色差。
根据本发明的一个方案，镜头中所有表面均为非球面，且存在至少一枚玻璃非球面透镜，如此，利用非球面的多变量来校正像差，同时可对高温与低温环境的性能进行平衡。
根据本发明的一个方案，通过合理设置第四透镜的焦距和镜头系统焦距的关系，可以有效提升高低温环境下的MTF值。
根据本发明的一个方案，通过合理设置第二透镜的芯厚和第七透镜的芯厚的关系，可以校正系统的场曲。
根据本发明的一个方案，通过合理设置第八透镜的焦距和镜头系统焦距的关系，可以改善垂轴色差。
附图说明
图1示意性表示本发明的第一种实施方式的镜头的结构图；
图2示意性表示本发明的第一种实施方式的镜头的畸变图；
图3示意性表示本发明的第二种实施方式的镜头的结构图；
图4示意性表示本发明的第二种实施方式的镜头的畸变图；
图5示意性表示本发明的第三种实施方式的镜头的结构图；
图6示意性表示本发明的第三种实施方式的镜头的畸变图；
图7示意性表示本发明的第四种实施方式的镜头的结构图；
图8示意性表示本发明的第四种实施方式的镜头的畸变图；
图9示意性表示本发明的第五种实施方式的镜头的结构图；
图10示意性表示本发明的第五种实施方式的镜头的畸变图。
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。
在针对本发明的实施方式进行描述时，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”所表达的方位或位置关系是基于相关附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本发明和简化描述，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，因此上述术语不能理解为对本发明的限制。
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。
参见图1，本发明的广角低畸变定焦镜头，包括沿光轴从物侧至像侧依次排列的具有负光焦度的第一透镜L1、具有正光焦度的第二透镜L2、具有正光焦度的第三透镜L3、光阑STO、具有正光焦度的第四透镜L4、具有负光焦度的第五透镜L5、具有正光焦度的第六透镜L6、具有正光焦度或负光焦度的第七透镜L7和具有负光焦度的第八透镜L8。其中，第一透镜L1为近轴区凸凹形透镜，第二透镜L2为近轴区双凸形透镜，第三透镜L3为近轴区双凸形或凹凸形或凸凹形透镜，第四透镜L4为近轴区双凸形透镜，第五透镜L5为近轴区双凹形或凸凹形透镜，第六透镜L6为近轴区凸凹形或双凸形透镜，第七透镜L7为近轴区凸凹形或双凸形透镜，第八透镜L8为近轴区凸凹形或双凹形透镜。此外，在像面的物侧还包括平板玻璃L9。
本发明中，第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4、第五透镜L5、第六透镜L6、第七透镜L7和第八透镜L8均为非球面透镜(即所有表面均为非球面)。并且，镜头中至少一枚透镜的材质为玻璃，其余为塑胶。如此，使用非球面的多变量来校正像差，同时可对高温与低温环境的性能进行平衡。
本发明中，第二透镜L2的焦距f2和第四透镜L4的焦距f4满足以下关系：2.40≤|f2/f4|≤5.85。如此，采用合理的光焦度分配能够提升成像质量。第一透镜L1的半口径D1与镜头的总长T满足以下关系：0.30≤D1/T≤0.40，从而有利于减小镜头的体积，实现小型化。第一透镜L1的折射率n1小于1.65，从而可以平衡镜头畸变影响，并增加收光能力。第三透镜L3的折射率n3小于1.70，从而可以降低公差敏感度，提升良品率。第四透镜L4的阿贝数vd4大于60，如此，通过合理搭配色散可以有效校正图像色差。第四透镜L4的焦距f4和镜头的系统焦距F满足以下关系：1.00≤|f4/F|≤1.55，如此，通过合理的光焦度搭配能够提升高低温环境下的MTF值。第二透镜L2的芯厚T2和第七透镜L7的芯厚T7满足以下关系：1.90≤|T2/T7|≤4.98，从而可以有效校正系统的场曲。第八透镜L8的焦距f8和镜头的系统焦距F满足以下关系：1.20≤|f8/F|≤5.60，如此，通过分配合理的光焦度可以改善垂轴色差。
综上所述，本发明镜头通过对各透镜光焦度的合理分配以及将透镜表面全部设为非球面来校正图像畸变，提升解像力，使图像变形程度较小，畸变绝对值最大为5％，还原更为真实。另外，通过将玻璃透镜与塑胶透镜结合使用，可以进一步提升系统性能。而本发明的镜头的像面高度可达Φ8.7mm，从而使得应用前景广阔，市场竞争力较强。并且，本发明的镜头能够实现在15℃～70℃温度范围内不虚焦，从而呈现清晰的图像；还可以实现最大视场角为110°的图像捕捉。本发明的镜头光学总长≤24.00mm，因此体积较小，且镜头单部品易于加工制造及组装。
以下以五组实施方式来详细描述本发明的镜头，在下列实施方式中，S1、S2、…、SN表示各光学元件的面，其中，光阑也可记为STO，像面记为IMA。
具体符合上述条件式的各实施方式的参数如下表1所示：
表1
其中，塑胶非球面透镜满足以下公式：
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。
第一种实施方式
参见图1和图2，本实施方式的镜头的各参数为，F#：2.70，镜头总长：22.59mm，对角视场角：106.28°。
本实施方式的镜头各镜片的相关参数，包括表面类型、曲率半径、厚度、材料的折射率、阿贝数，如下表2所示：
表2
本实施方式中各非球面透镜的非球面系数如下表3所示：
表3
其中，K为该表面的二次曲面常数，A4、A6、A8、A10、A12、A14分别为四阶、六阶、八阶、十阶、十二阶、十四阶的非球面系数。
第二种实施方式
参见图3和图4，本实施方式的镜头的各参数为，F#：2.80；镜头总长：20.41mm；对角视场角：99.71°。
本实施方式的镜头各镜片的相关参数，包括表面类型、曲率半径、厚度、材料的折射率、阿贝数，如下表4所示：
| 面序号 | 表面类型 | R值 | 厚度 | 折射率 | 阿贝数 |
| S1 | 非球面 | 21.21 | 1.56 | 1.54 | 55.71 |
| S2 | 非球面 | 3.51 | 3.42 | ||
| S3 | 非球面 | 15.95 | 2.63 | 1.54 | 55.71 |
| S4 | 非球面 | -177.44 | 0.10 | ||
| S5 | 非球面 | 64.52 | 3.00 | 1.64 | 23.50 |
| S6 | 非球面 | -13.77 | 0.82 | ||
| S7(STO) | 球面 | Infinity | 0.10 | ||
| S8 | 非球面 | 14.64 | 1.20 | 1.59 | 61.25 |
| S9 | 非球面 | -3.80 | 0.10 | ||
| S10 | 非球面 | -54.92 | 1.00 | 1.64 | 23.50 |
| S11 | 非球面 | 3.69 | 0.12 | ||
| S12 | 非球面 | 5.14 | 1.75 | 1.54 | 55.71 |
| S13 | 非球面 | 22.66 | 0.10 | ||
| S14 | 非球面 | 3.95 | 1.00 | 1.54 | 55.71 |
| S15 | 非球面 | 12.32 | 1.24 | ||
| S16 | 非球面 | 12.13 | 0.87 | 1.64 | 23.50 |
| S17 | 非球面 | 3.48 | 0.58 | ||
| S18 | 球面 | Infinity | 0.70 | 1.52 | 64.20 |
| S19 | 球面 | Infinity | 0.12 | ||
| S20(IMA) | 球面 | Infinity | 0.00 |
表4
本实施方式中各非球面透镜的非球面系数如下表5所示：
表5
其中，K为该表面的二次曲面常数，A4、A6、A8、A10、A12、A14分别为四阶、六阶、八阶、十阶、十二阶、十四阶的非球面系数。
第三种实施方式
参见图5和图6，本实施方式的镜头的各参数为，F#：2.80；镜头总长：20.15mm；对角视场角：99.66°。
本实施方式的镜头各镜片的相关参数，包括表面类型、曲率半径、厚度、材料的折射率、阿贝数，如下表6所示：
表6
本实施方式中各非球面透镜的非球面系数如下表7所示：
表7
其中，K为该表面的二次曲面常数，A4、A6、A8、A10、A12、A14分别为四阶、六阶、八阶、十阶、十二阶、十四阶的非球面系数。
第四种实施方式
参见图7和图8，本实施方式的镜头的各参数为，F#：2.80；镜头总长：19.46.mm；对角视场角：98.16°。
本实施方式的镜头各镜片的相关参数，包括表面类型、曲率半径、厚度、材料的折射率、阿贝数，如下表8所示：
| 面序号 | 表面类型 | R值 | 厚度 | 折射率 | 阿贝数 |
| S1 | 非球面 | 17.01 | 1.40 | 1.54 | 55.71 |
| S2 | 非球面 | 3.04 | 3.42 | ||
| S3 | 非球面 | 11.29 | 3.32 | 1.54 | 55.71 |
| S4 | 非球面 | -22.12 | 0.10 | ||
| S5 | 非球面 | 13.85 | 1.55 | 1.64 | 23.53 |
| S6 | 非球面 | 25.49 | 1.17 | ||
| S7(STO) | 球面 | Infinity | 0.07 | ||
| S8 | 非球面 | 13.25 | 1.21 | 1.59 | 61.25 |
| S9 | 非球面 | -3.81 | 0.10 | ||
| S10 | 非球面 | 13.49 | 0.80 | 1.64 | 23.53 |
| S11 | 非球面 | 3.28 | 0.15 | ||
| S12 | 非球面 | 4.28 | 1.41 | 1.54 | 55.71 |
| S13 | 非球面 | 19.41 | 0.24 | ||
| S14 | 非球面 | 13.61 | 1.71 | 1.54 | 55.71 |
| S15 | 非球面 | -6.89 | 0.41 | ||
| S16 | 非球面 | -7.97 | 1.00 | 1.64 | 23.53 |
| S17 | 非球面 | 5.30 | 0.56 | ||
| S18 | 球面 | Infinity | 0.70 | 1.52 | 64.20 |
| S19 | 球面 | Infinity | 0.14 | ||
| S20(IMA) | 球面 | Infinity | 0.00 |
表8
本实施方式中各非球面透镜的非球面系数如下表9所示：
表9
其中，K为该表面的二次曲面常数，A4、A6、A8、A10、A12、A14分别为四阶、六阶、八阶、十阶、十二阶、十四阶的非球面系数。
第五种实施方式
参见图9和图10，本实施方式的镜头的各参数为，F#：2.60；镜头总长：20.94mm；对角视场角：100.70°。
本实施方式的镜头各镜片的相关参数，包括表面类型、曲率半径、厚度、材料的折射率、阿贝数，如下表10所示：
表10
本实施方式中各非球面透镜的非球面系数如下表11所示：
表11
其中，K为该表面的二次曲面常数，A4、A6、A8、A10、A12、A14分别为四阶、六阶、八阶、十阶、十二阶、十四阶的非球面系数。
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，均应包括在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种镜头，包括沿光轴从物侧至像侧依次排列的具有负光焦度的第一透镜(L1)、具有正光焦度的第二透镜(L2)、具有光焦度的第三透镜(L3)、光阑(STO)、具有正光焦度的第四透镜(L4)、具有负光焦度的第五透镜(L5)、具有正光焦度的第六透镜(L6)、具有光焦度的第七透镜(L7)和具有光焦度的第八透镜(L8)，所述第二透镜(L2)为近轴区双凸形透镜，所述第四透镜(L4)为近轴区双凸形透镜，其特征在于，所述第四透镜(L4)为非球面透镜；
所述第三透镜(L3)具有正光焦度，所述第七透镜(L7)具有正光焦度或负光焦度，所述第八透镜(L8)具有负光焦度；
所述第一透镜(L1)的折射率n1小于1.65；
所述第四透镜(L4)的焦距f4和所述镜头的系统焦距F满足以下关系：1.00≤|f4/F|≤1.55。
2.根据权利要求1所述的镜头，其特征在于，所述第一透镜(L1)为近轴区凸凹形透镜，所述第三透镜(L3)为近轴区双凸形或凹凸形或凸凹形透镜，所述第五透镜(L5)为近轴区双凹形或凸凹形透镜，所述第六透镜(L6)为近轴区凸凹形或双凸形透镜，所述第七透镜(L7)为近轴区凸凹形或双凸形透镜，所述第八透镜(L8)为近轴区凸凹形或双凹形透镜。
3.根据权利要求1所述的镜头，其特征在于，所述第一透镜(L1)、所述第二透镜(L2)、所述第三透镜(L3)、所述第五透镜(L5)、所述第六透镜(L6)、所述第七透镜(L7)和所述第八透镜(L8)均为非球面透镜。
4.根据权利要求3所述的镜头，其特征在于，至少一枚透镜的材质为玻璃，其余为塑胶。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的镜头，其特征在于，所述第二透镜(L2)的焦距f2和所述第四透镜(L4)的焦距f4满足以下关系：2.40≤|f2/f4|≤5.85。
6.根据权利要求1-4中任一项所述的镜头，其特征在于，所述第一透镜(L1)的半口径D1与所述镜头的总长T满足以下关系：0.30≤D1/T≤0.40。
7.根据权利要求1-4中任一项所述的镜头，其特征在于，所述第三透镜(L3)的折射率n3小于1.70。
8.根据权利要求1-4中任一项所述的镜头，其特征在于，所述第四透镜(L4)的阿贝数vd4大于60。
9.根据权利要求1-4中任一项所述的镜头，其特征在于，所述第二透镜(L2)的芯厚T2和所述第七透镜(L7)的芯厚T7满足以下关系：1.90≤|T2/T7|≤4.98。
10.根据权利要求1-4中任一项所述的镜头，其特征在于，所述第八透镜(L8)的焦距f8和所述镜头的系统焦距F满足以下关系：1.20≤|f8/F|≤5.60。
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