CN115145012B

CN115145012B - 光学镜头

Info

Publication number: CN115145012B
Application number: CN202211059359.7A
Authority: CN
Inventors: 章彬炜; 周熠辰; 曾昊杰
Original assignee: Jiangxi Lianyi Optics Co Ltd
Current assignee: Jiangxi Lianyi Optics Co Ltd
Priority date: 2022-08-31
Filing date: 2022-08-31
Publication date: 2023-01-24
Anticipated expiration: 2042-08-31
Also published as: CN115145012A

Abstract

本发明公开了一种光学镜头，沿光轴从物侧到成像面依次包括：具有负光焦度的第一透镜，其物侧面为凸面、像侧面为凹面；具有负光焦度的第二透镜，其物侧面和像侧面均为凹面；具有正光焦度的第三透镜，其物侧面为凸面、像侧面为凹面；光阑；具有正光焦度的第四透镜，其物侧面和像侧面均为凸面；具有负光焦度的第五透镜，其像侧面为凹面；具有正光焦度的第六透镜，其像侧面为凸面；具有负光焦度的第七透镜，其物侧面在近光轴处为凸面、像侧面在近光轴处为凹面。该光学镜头具有超广角、高分辨率、热稳定性好的优点。

Description

光学镜头

技术领域

本发明涉及光学镜头技术领域，特别是涉及一种光学镜头。

背景技术

随着图像和计算机视觉技术的快速发展，越来越多的技术被应用到汽车领域，车载环视系统也越来越多的应用到了各种车辆上。出于安全考虑，车载环视系统需要增大驾驶员的视野，同时感知360°全方位的环境。这就需要多个视觉传感器的协同作用，再通过视频合成处理，形成全车周围的一整套的视频图像并显示在中控台的屏幕上，让驾驶员清楚查看车辆周边是否存在障碍物，有利于驾驶员进行倒车、停车等操作，降低安全风险。

由于广角镜头具有大视场角的特性，在同等条件下，能够获取更多的信息量，因此在车载环视系统上应用很广泛。然而现有的应用在车载系统上的广角镜头普遍存在以下问题：镜头像素不高、分辨率不足，噪点多；由于广角设计，边缘视场成像效果略差；难以满足车载信赖性要求，对环境要求苛刻，使用寿命比较低。

发明内容

为此，本发明的目的在于提供一种光学镜头，具有超广角、高分辨率、热稳定性好的优点。

本发明提供了一种光学镜头，沿光轴从物侧到成像面依次包括：具有负光焦度的第一透镜，所述第一透镜的物侧面为凸面，所述第一透镜的像侧面为凹面；具有负光焦度的第二透镜，所述第二透镜的物侧面和像侧面均为凹面；具有正光焦度的第三透镜，所述第三透镜的物侧面为凸面，所述第三透镜的像侧面为凹面；光阑；具有正光焦度的第四透镜，所述第四透镜的物侧面和像侧面均为凸面；具有负光焦度的第五透镜，所述第五透镜的像侧面为凹面；具有正光焦度的第六透镜，所述第六透镜的像侧面为凸面；具有负光焦度的第七透镜，所述第七透镜的物侧面在近光轴处为凸面，所述第七透镜的像侧面在近光轴处为凹面；其中，所述第一透镜至所述第七透镜中至少包含一个球面镜片和一个非球面镜片。

相较现有技术，本发明提供的光学镜头，采用七片具有特定光焦度的球面镜片和非球面镜片的组合，通过特定的表面形状搭配和合理的光焦度分配，使得光学镜头具有良好的成像质量，能够匹配较高像素的成像芯片实现高清成像；同时通过合理地配置镜头光圈的大小，可以扩大系统进光量且缩小拍摄时的景深；通过不同的镜片组合，拥有超过210°的超大视场角，达到环视的效果，能够很好满足车载环视系统的使用需求。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本发明第一实施例的光学镜头的结构示意图；

图2为本发明第一实施例的光学镜头的f-θ畸变曲线图；

图3为本发明第一实施例的光学镜头的场曲曲线图；

图4为本发明第一实施例的光学镜头的轴上点球差色差曲线图；

图5为本发明第二实施例的光学镜头的结构示意图；

图6为本发明第二实施例的光学镜头的f-θ畸变曲线图；

图7为本发明第二实施例的光学镜头的场曲曲线图；

图8为本发明第二实施例的光学镜头的轴上点球差色差曲线图；

图9为本发明第三实施例的光学镜头的结构示意图；

图10为本发明第三实施例的光学镜头的f-θ畸变曲线图；

图11为本发明第三实施例的光学镜头的场曲曲线图；

图12为本发明第三实施例的光学镜头的轴上点球差色差曲线图。

具体实施方式

为使本发明的目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。附图中给出了本发明的若干实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。在说明书全文中，相同的附图标号指代相同的元件。

本发明提供一种光学镜头，沿光轴从物侧到成像面依次包括：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、第七透镜和滤光片。

其中，第一透镜具有负光焦度，第一透镜的物侧面为凸面，第一透镜的像侧面为凹面；

第二透镜具有负光焦度，第二透镜的物侧面和像侧面均为凹面；

第三透镜具有正光焦度，第三透镜的物侧面为凸面，所述第三透镜的像侧面为凹面；

第四透镜具有正光焦度，第四透镜的物侧面和像侧面均为凸面；

第五透镜具有负光焦度，第五透镜的像侧面为凹面；

第六透镜具有正光焦度，第六透镜的像侧面为凸面；

第七透镜具有负光焦度，第七透镜的物侧面在近光轴处为凸面，第七透镜的像侧面在近光轴处为凹面。

其中，所述第一透镜至所述第七透镜中至少包含一个球面镜片和一个非球面镜片。

本发明提供的光学镜头采用七片球面和非球面镜片的合理搭配，不仅可以显著的提高像质，减小像差，还可以减少镜头的镜片数量，缩小体积，能够更好实现高像质与小型化的均衡。

在一些实施方式中，所述光学镜头满足以下条件式：

0.7mm/rad<f/θ<0.9mm/rad；（1）

100°<θ<120°；（2）

其中，f表示所述光学镜头的有效焦距，θ表示所述光学镜头的最大半视场角。满足上述条件式（1）和（2），可使所述光学镜头拥有较大的视场角，能够拍摄较大视野范围内的场景，同时还具有较短的焦距，使镜头的景深大，能保证被摄主体的前后景物在画面上均可清晰的再现。

在一些实施方式中，所述光学镜头满足以下条件式：

1.6<DT11/IH<2.5；（3）

其中，DT11表示所述第一透镜的物侧面的有效半口径，IH表示所述光学镜头的半视场角对应的像高。满足上述条件式（3），可使第一透镜具有较大的口径，能够接收较大范围的光线，极大的提升了系统的视场角。

在一些实施方式中，所述光学镜头满足以下条件式：

-3.2<f2/f<-1.5；（4）

-5<R21/R22<-1.5；（5）

其中，f2表示所述第二透镜的焦距，f表示所述光学镜头的有效焦距，R21表示所述第二透镜的物侧面的曲率半径，R22表示所述第二透镜的像侧面的曲率半径。满足上述条件式（4）和（5），可使第二透镜具有适当的负光焦度，有利于光线更平缓的进入系统，降低像差矫正的难度。

在一些实施方式中，所述光学镜头满足以下条件式：

3.5<f3/f<6.5；（6）

0<R31/R32<1；（7）

其中，f3表示所述第三透镜的焦距，f表示所述光学镜头的有效焦距，R31表示所述第三透镜的物侧面的曲率半径，R32表示所述第三透镜的像侧面的曲率半径。满足上述条件式（6）和（7），通过调整第三透镜的焦距及面型，可减缓第三透镜的形状变化，降低系统敏感度，提高透镜的成型性，提升制作良率。

在一些实施方式中，所述光学镜头满足以下条件式：

1<f4/f<2；（8）

0.06<CT4/TTL<0.12；（9）

其中，f4表示所述第四透镜的焦距，f表示所述光学镜头的有效焦距，CT4表示所述第四透镜的中心厚度，TTL表示所述光学镜头的光学总长。满足上述条件式（8）和（9），通过合理设置第四透镜的焦距和中心厚度，能够更好的矫正系统的球差色差，提高成像品质。

在一些实施方式中，所述光学镜头满足以下条件式：

-2.5<f5/f<-1；（10）

0.6<R52/f<1.5；（11）

其中，f5表示所述第五透镜的焦距，f表示所述光学镜头的有效焦距，R52表示所述第五透镜的像侧面的曲率半径。满足上述条件式（10）和（11），可以通过调整第五透镜的焦距及面型，可减缓第五透镜的形状变化，降低系统敏感度，提高透镜的成型性，提升制作良率。

在一些实施方式中，所述光学镜头满足以下条件式：

-6<f7/f<-2；（12）

1<R72/f<3；（13）

其中，f7表示所述第七透镜的焦距，f表示所述光学镜头的有效焦距，R72表示所述第七透镜的像侧面的曲率半径。满足上述条件式（12）和（13），可使第七透镜具有合适的负光焦度及面型，有利于增大光学镜头的成像面积，同时平衡前面透镜的像差，提升光学镜头整体的成像品质。

在一些实施方式中，所述光学镜头满足以下条件式：

Nd1>1.7；（14）

Nd3>1.7；（15）

其中，Nd1表示所述第一透镜的折射率，Nd3表示所述第三透镜的折射率。满足上述条件式（14）和（15），通过设置第一、三透镜为特定折射率范围内的材料，并与其它塑胶镜片互补，在有效减小镜头体积的同时，提升所述光学镜头在高低温环境中的成像稳定性。

在一些实施方式中，所述光学镜头满足以下条件式：

-4%<[IH-(f×θ)]/(f×θ)<0；（16）

其中，f表示所述光学镜头的有效焦距，θ表示所述光学镜头的最大半视场角（单位：弧度），IH表示所述光学镜头的半视场角对应的像高。满足上述条件式（16），能够使光学镜头的畸变得到较好的矫正，拍摄出的图像形状还原度极高，提高镜头整体的解析力。

在一些实施方式中，所述光学镜头满足以下条件式：

1.8<f/EPD<2.5；（17）

其中，f表示所述光学镜头的有效焦距，EPD表示所述光学镜头的入瞳直径。满足上述条件式（17），可以扩大系统进光量，同时缩小拍摄时的景深，来达到保证系统在较暗环境下的成像质量的效果。

在一些实施方式中，所述光学镜头满足以下条件式：

15°<CRA<20°；（18）

其中，CRA表示所述光学镜头的最大主光线入射角。满足上述条件式（18），所述光学镜头能够较好的匹配芯片的主光线入射角，提升芯片接受光线能量的效率，同时避免成像暗角及偏色等异常现象，实现良好的成像效果。

在一些实施方式中，所述光学镜头满足以下条件式：

1.8<DM1/DM7<2.8；（19）

其中，DM1表示所述第一透镜的有效直径，DM7表示所述第七透镜的有效直径。满足上述条件式（19），可使第一透镜具有较大的口径，能够接收较大范围的光线，极大的提升了系统的视场角，同时有效减小了后端口径，实现系统的小型化。

在一些实施方式中，所述光学镜头满足以下条件式：

8<TTL/f<11；（20）

f<2mm；

其中，TTL表示所述光学镜头的光学总长，f表示所述光学镜头的有效焦距。满足上述条件式（20），有利于缩短该光学系统的总体长度，实现镜头的小型化，同时还使镜头具有短焦距，大景深的特点，能够拍摄更大范围内的景物。

在一些实施方式中，所述光学镜头中的第五透镜的物侧面在近光轴处为凹面，第六透镜的物侧面在近光轴处为凹面；在其它一些实施例中，所述光学镜头中的第五透镜的物侧面在近光轴处为凹面，第六透镜的物侧面在近光轴处为凸面；还有的实施例中，所述光学镜头中的第五透镜的物侧面在近光轴处为凸面，第六透镜的物侧面在近光轴处为凹面，第五透镜、第六透镜采用不同的面型搭配组合，均可以使系统实现良好的成像效果。

作为一种实施方式，可以采用全塑胶镜片，也可以采用玻塑混合搭配，均能取得良好的成像效果；在本申请中，采用玻塑混合搭配，通过合理分配各个透镜的光焦度及优化非球面形状，使得该光学镜头至少具有良好的成像质量、视场角大的优点。具体地，第一透镜和第三透镜采用玻璃球面镜片，第二透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜和第七透镜采用非球面镜片，可以有效修正像差，提升成像质量，提供更高性价比的光学性能产品。

下面分多个实施例对本发明进行进一步的说明。在各个实施例中，光学镜头中的各个透镜的厚度、曲率半径、材料选择部分有所不同，具体不同可参见各实施例的参数表。下述实施例仅为本发明的较佳实施方式，但本发明的实施方式并不仅仅受下述实施例的限制，其他的任何未背离本发明创新点所作的改变、替代、组合或简化，都应视为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

在本发明各个实施例中，当光学镜头中的透镜为非球面透镜时，透镜的非球面面型均满足如下方程式：

其中，z表示在高度为h的位置时非球面距离非球面顶点在光轴方向的距离矢高，c为表面的近轴曲率，k为二次曲面系数，A_2i为第2i阶的非球面面型系数。

第一实施例

请参阅图1，为本发明第一实施例提供的光学镜头100的结构示意图，该光学镜头沿光轴从物侧到成像面S17依次包括：第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、光阑ST、第四透镜L4、第五透镜L5、第六透镜L6、第七透镜L7和滤光片G1，且各个透镜的光学中心位于同一直线上；其中，第一透镜L1、第三透镜L3为玻璃球面镜片，第二透镜L2、第四透镜L4、第五透镜L5、第六透镜L6、第七透镜L7均为塑胶非球面镜片。

第一透镜L1具有负光焦度，第一透镜的物侧面S1为凸面，第一透镜的像侧面S2为凹面；第一透镜L1采用口径较大的弯月型透镜，有利于使较大范围内的光线进入系统，提高镜头的视场角。

第二透镜L2具有负光焦度，第二透镜的物侧面S3和像侧面S4均为凹面。

第三透镜L3具有正光焦度，第三透镜的物侧面S5为凸面，第三透镜的像侧面S6为凹面。

第四透镜L4具有正光焦度，第四透镜的物侧面S7和像侧面S8均为凸面。

第五透镜L5具有负光焦度，第五透镜的物侧面S9和像侧面S10均为凹面。

第六透镜L6具有正光焦度，第六透镜的物侧面S11在近光轴处为凹面，第六透镜的像侧面S12为凸面。

第七透镜L7具有负光焦度，第七透镜的物侧面S13在近光轴处为凸面，第七透镜的像侧面S14在近光轴处为凹面。

滤光片G1的物侧面为S15，像侧面为S16。

本实施例提供的光学镜头100中各个镜片的相关参数如表1所示。

表1

本实施例中，光学镜头100中各个透镜的非球面参数如表2所示。

表2

请参照图2、图3以及图4，所示分别为光学镜头100的f-θ畸变曲线图、场曲曲线图、轴上点球差色差曲线图。从图2中可以看出f-θ畸变值控制在±6.5%以内，说明光学镜头100的f-θ畸变矫正较好；从图3中可以看出场曲控制在±0.05mm以内，说明光学镜头100的场曲矫正较好；从图4可以看出轴上点球差控制在±0.015mm以内，说明光学镜头100的轴上像差矫正较好。从图2、图3、图4可以看出光学镜头100的像差得到较好平衡，具有良好的光学成像质量。

第二实施例

请参阅图5，为本发明第二实施例提供的光学镜头200的结构示意图，本发明第二实施例提供的光学镜头200与第一实施例提供的光学镜头100的不同之处主要在于，第六透镜的物侧面S11在近光轴处为凸面，以及各透镜的曲率半径、厚度、空气间隔不同。请参照表3，所示为本发明第二实施例提供的光学镜头200中各个镜片的相关参数。

表3

本实施例中的光学镜头200的各非球面的面型系数如表4所示。

表4

请参照图6、图7以及图8，所示分别为光学镜头200的f-θ畸变曲线图、场曲曲线图、轴上点球差色差曲线图。从图6中可以看出f-θ畸变值控制在±6%以内，说明光学镜头200的f-θ畸变矫正较好；从图7中可以看出场曲控制在±0.07mm以内，说明光学镜头200的场曲矫正较好；从图8可以看出轴上点球差控制在±0.01mm以内，说明光学镜头200的轴上像差矫正较好。从图6、图7、图8可以看出光学镜头200的像差得到较好平衡，具有良好的光学成像质量。

第三实施例

请参阅图9，为本发明第三实施例提供的光学镜头300的结构示意图，本发明第三实施例提供的光学镜头300与第一实施例提供的光学镜头100的不同之处主要在于，第五透镜的物侧面S9在近光轴处为凸面，以及各透镜的曲率半径、空气间隔不同。

请参照表5，所示为本发明第三实施例提供的光学镜头300中各个镜片的相关参数。

表5

本实施例中，光学镜头300中各个透镜的非球面参数如表6所示。

表6

请参照图10、图11以及图12，所示分别为光学镜头300的f-θ畸变曲线图、场曲曲线图、轴上点球差色差曲线图。从图10中可以看出f-θ畸变值控制在±4%以内，说明光学镜头300的f-θ畸变矫正较好；从图11中可以看出场曲控制在±0.05mm以内，说明光学镜头300的场曲矫正较好；从图12可以看出轴上点球差控制在±0.015mm以内，说明光学镜头300的轴上像差矫正较好。从图10、图11、图12可以看出光学镜头300的像差得到较好平衡，具有良好的光学成像质量。

请参阅表7，所示为上述三个实施例中提供的光学镜头分别对应的光学特性，包括光学镜头的视场角2θ、光学总长TTL、半视场角对应的像高IH、有效焦距f，以及与前述的每个条件式对应的相关数值。

表7

从以上各个实施例的f-θ畸变曲线图、场曲曲线图以及轴上点球差色差曲线图可以看出，各实施例中的光学镜头的f-θ畸变值在±6.5%以内、场曲在±0.07mm以内、轴上点球差控制在±0.015mm以内，表明本发明提供的光学镜头具有高成像质量、大广角等优点，同时具有良好的解像力。

综上所述，本发明提供的光学镜头，采用七片具有特定光焦度的球面镜片和非球面镜片的组合，通过特定的表面形状搭配和合理的光焦度分配，使得光学镜头具有良好的成像质量，能够匹配较高像素的成像芯片实现高清成像；同时通过合理地配置镜头光圈的大小，可以扩大系统进光量且缩小拍摄时的景深；通过不同的镜片组合，拥有超过210°的超大视场角，达到环视的效果，能够很好满足车载环视系统的使用需求。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

1.一种光学镜头，其特征在于，沿光轴从物侧到成像面依次包括：

具有负光焦度的第一透镜，所述第一透镜的物侧面为凸面，所述第一透镜的像侧面为凹面；

具有负光焦度的第二透镜，所述第二透镜的物侧面和像侧面均为凹面；

具有正光焦度的第三透镜，所述第三透镜的物侧面为凸面，所述第三透镜的像侧面为凹面；

光阑；

具有正光焦度的第四透镜，所述第四透镜的物侧面和像侧面均为凸面；

具有负光焦度的第五透镜，所述第五透镜的像侧面为凹面；

具有正光焦度的第六透镜，所述第六透镜的像侧面为凸面；

具有负光焦度的第七透镜，所述第七透镜的物侧面在近光轴处为凸面，所述第七透镜的像侧面在近光轴处为凹面；

其中，所述第一透镜至所述第七透镜中至少包含一个球面镜片和一个非球面镜片；

所述光学镜头满足以下条件式：

1.8<DM1/DM7<2.8；

100°<θ<120°；

其中，DM1表示所述第一透镜的有效直径，DM7表示所述第七透镜的有效直径，θ表示所述光学镜头的最大半视场角。

2.根据权利要求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式：

0.7mm/rad<f/θ<0.9mm/rad；

其中，f表示所述光学镜头的有效焦距。

3.根据权利要求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式：

1.6<DT11/IH<2.5；

其中，DT11表示所述第一透镜的物侧面的有效半口径，IH表示所述光学镜头的半视场角对应的像高。

4.根据权利要求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式：

-3.2<f2/f<-1.5；

-5<R21/R22<-1.5；

其中，f2表示所述第二透镜的焦距，f表示所述光学镜头的有效焦距，R21表示所述第二透镜的物侧面的曲率半径，R22表示所述第二透镜的像侧面的曲率半径。

5.根据权利要求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式：

3.5<f3/f<6.5；

0<R31/R32<1；

其中，f3表示所述第三透镜的焦距，f表示所述光学镜头的有效焦距，R31表示所述第三透镜的物侧面的曲率半径，R32表示所述第三透镜的像侧面的曲率半径。

6.根据权利要求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式：

1<f4/f<2；

0.06<CT4/TTL<0.12；

其中，f4表示所述第四透镜的焦距，f表示所述光学镜头的有效焦距，CT4表示所述第四透镜的中心厚度，TTL表示所述光学镜头的光学总长。

7.根据权利要求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式：

-2.5<f5/f<-1；

0.6<R52/f<1.5；

其中，f5表示所述第五透镜的焦距，f表示所述光学镜头的有效焦距，R52表示所述第五透镜的像侧面的曲率半径。

8.根据权利要求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式：

-6<f7/f<-2；

1<R72/f<3；

其中，f7表示所述第七透镜的焦距，f表示所述光学镜头的有效焦距，R72表示所述第七透镜的像侧面的曲率半径。

9.根据权利要求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式：

Nd1>1.7；

Nd3>1.7；

其中，Nd1表示所述第一透镜的折射率，Nd3表示所述第三透镜的折射率。