CN115453720A - 玻塑混合无热化光学镜头及其工作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种玻塑混合无热化光学镜头及其工作方法,其中玻塑混合无热化光学镜头包括沿光线入射光路自左向右依次设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、光阑、第五透镜、第六透镜以及第七透镜。其中第一透镜、第五透镜为玻璃球面透镜,第二透镜、第三透镜、第四透镜、第六透镜和第七透镜为塑料非球面透镜,通过合理地搭配球面和非球面镜片,本发明在具有超高清4K清晰度、广角、日夜共焦等光学性能同时,可以在‑40℃到80℃环境下保持高清晰度的成像质量。
Description
技术领域
本发明涉及一种玻塑混合无热化光学镜头及其工作方法。
背景技术
光学镜头作为图像摄取最基本的组件,是光电设备最为关键的元器件之一;应用在日常生活的方方面面,包括智能手机、汽车、安防监控、自动化工业等领域;然而目前使用的光学镜头普遍还存在以下缺点:光学成像质量不足,难以满足市场所需的4K清晰度;环境适应性较差,在高温和低温时温漂较大,影响成像质量;提高像质的同时,镜片数量较多,尺寸较大;塑胶镜片由于其可塑性较好,可设计成各种形状的非球面透镜,被广泛用于高清晰度的光学镜头。
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玻塑混合无热化光学镜头及其工作方法,该玻塑混合无热化光学镜头搭配玻璃球面透镜和塑胶非球面透镜,在控制镜片数量的情况下,满足4K高分辨率、广角、日夜共焦的光学性能。
为了解决上述技术问题,本发明的技术方案是:
一种玻塑混合无热化光学镜头,包括沿光线入射光路自左向右依次设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、光阑、第五透镜、第六透镜以及第七透镜;第一透镜为弯月负透镜,第二透镜为双凹负透镜,第三透镜为双凸正透镜,第四透镜为弯月正透镜,第五透镜为双凸正透镜,第六透镜为双凹负透镜,第七透镜为双凸正透镜;第一透镜的物面与像面均朝向物侧,第四透镜的物面与像面均朝向像侧,透镜由玻璃和塑胶材料制成,其中第一、第五透镜为玻璃球面透镜,第二、第三、第四、第六以及第七透镜均为塑胶非球面透镜。
优选的,所述第一透镜为高折射率的玻璃球面镜片,第五透镜具有负的折射率温度系数;光学系统的焦距为,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、、、、、、,其中、、、、、、与满足以下比例:-3.5</<-1.5,-3.5</<-1.5,3.0</<5.0,18.0</<20.0,1.5</<3.5,-2.5</<-0.5,0.5</<2.5。
优选的,第一透镜满足关系式:≥1.5,≤50.0;第二透镜满足关系式:≥1.5,≥50.0;第三透镜满足关系式:≥1.5,≤50.0;第四透镜满足关系式:≥1.5,≥50.0;第五透镜满足关系式:≤1.5,≥50.0;第六透镜满足关系式:≥1.5,≤50.0;第七透镜满足关系式:≥1.5,≥50.0;其中为折射率,为阿贝常数。
优选的,第二透镜、第三透镜、第四透镜、第六透镜以及第七透镜为非球面透镜,非球面曲线方程表达式为:
优选的,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≤10.0;光学系统的F数≤2.0;光学系统的像高H与光学系统的焦距f之间满足:H/f≥2.5;第一透镜的折射率;第五透镜的折射率温度系数。
优选的,光学系统实现的技术指标如下:
(1)焦距:2.0≤EFFL≤4.0mm;(2)光圈F≤2.0;(3)视场角:2w≥150°;(4)工作波段:可见光波段和850nm波段。
上述技术指标所采用的具体参数如下表:
各非球面透镜的非球面系数如下表:
本发明玻塑混合无热化光学镜头的工作方法,光学镜头包括沿光线入射光路自左向右依次设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、光阑、第五透镜、第六透镜以及第七透镜;第一透镜为弯月负透镜,第二透镜为双凹负透镜,第三透镜为双凸正透镜,第四透镜为弯月正透镜,第五透镜为双凸正透镜,第六透镜为双凹负透镜,第七透镜为双凸正透镜;第一透镜的物面与像面均朝向物侧,第四透镜的物面与像面均朝向像侧,透镜由玻璃和塑胶材料制成,其中第一、第五透镜为玻璃球面透镜,第二、第三、第四、第六以及第七透镜均为塑胶非球面透镜,光学镜头实现焦距:2.0≤EFFL≤4.0mm;(2)光圈F≤2.0;(3)视场角:2w≥150°;(4)工作波段:可见光波段和850nm波段。
当光线入射时,沿光路顺序依次进入第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、光阑、第五透镜、第六透镜、第七透镜和等效玻璃平板后在IMA成像面进行成像。
与现有技术相比,本发明有以下优点:
1、本发明提供的玻塑混合无热化光学镜头采用七片光学镜片,通过合理的搭配球面镜片和非球面镜片,校正了各轴向色差、垂轴色差以及高阶色差,使得光学系统达到4K清晰度。
2、第一透镜为高折射率的玻璃球面镜片,缩小头部尺寸的同时,提高镜头的耐磨性。
3、镜头在可见光波段和红外波段下的后焦差异较小,满足日夜共焦的需求。
4、保证成像质量的同时,具有较高的相对照度,可以适应不同光照条件。
5、第五透镜具有负的折射率温度系数,保证镜头在-40℃到80℃下,镜头离焦量小,具有较好的环境稳定性。
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是本发明的光学结构示意图;
图2是本发明的全工作波段轴向色差图;
图3是本发明的全工作波段垂轴色差图;
图4是本发明的全工作波段场曲畸变图;
图5是本发明的在可见光波段下的低温-40℃的离焦曲线图;
图6是本发明的在可见光波段下的常温25℃的离焦曲线图;
图7是本发明的在可见光波段下的高温80℃的离焦曲线图;
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-第五透镜;L7-第七透镜;L8-等效玻璃平板;IMA-成像面。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施方法对本发明做进一步说明;
如图1所示,一种玻塑混合无热化光学镜头,该光学镜头从物方到像方依次设有第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4、光阑STO、第五透镜L5、第六透镜L6、第七透镜L7、等效玻璃平板L8和IMA-成像面;在不考虑非球面系数造成的反曲的情况下,第一透镜为弯月负透镜,第二透镜为双凹负透镜,第三透镜为双凸正透镜,第四透镜为弯月正透镜,第五透镜为双凸正透镜,第六透镜为双凹负透镜,第七透镜为双凸正透镜;第一透镜的物面与像面均朝向物侧,第四透镜的物面与像面均朝向像侧,透镜由玻璃和塑胶材料制成,其中第一、第五透镜为玻璃球面透镜,第二、第三、第四、第六以及第七透镜均为塑胶非球面透镜。
该光学系统的焦距为,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、、、、、、,其中、、、、、、与满足以下比例:-3.5</<-1.5,-3.5</<-1.5,3.0</<5.0,18.0</<20.0,1.5</<3.5,-2.5</<-0.5,0.5</<2.5。
其中第一透镜满足关系式:≥1.5,≤50.0;第二透镜满足关系式:≥1.5,≥50.0;第三透镜满足关系式:≥1.5,≤50.0;第四透镜满足关系式:≥1.5,≥50.0;第五透镜满足关系式:≤1.5,≥50.0;第六透镜满足关系式:≥1.5,≤50.0;第七透镜满足关系式:≥1.5,≥50.0;其中为折射率,为阿贝常数。
其中第二透镜、第三透镜、第四透镜、第六透镜以及第七透镜为非球面透镜,非球面曲线方程表达式为:
其中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≤10.0;光学系统的F数≤2.0;光学系统的像高H与光学系统的焦距f之间满足:H/f≥2.5;第一透镜的折射率;第五透镜的折射率温度系数。
如图2至图4所示可知,通过本申请合理的镜片搭配,有效地优化了系统的各种像差问题,提高了成像质量;如图5至图7所示可知,光学镜头在-40℃、25℃和80℃时具有较小的离焦量,有效地保证了高低温时的成像质量。
本实施例光学系统实现的技术指标如下:
(1)焦距:2.0≤EFFL≤4.0mm;(2)光圈F≤2.0;(3)视场角:2w≥150°;(4)工作波段:可见光波段和850nm波段。
为实现上述设计参数,本实施例光学系统所采用的具体设计见下表:
与现有技术相比,本发明有以下优点:
1、本发明提供的玻塑混合无热化光学镜头采用七片光学镜片,通过合理的搭配球面镜片和非球面镜片,校正了各轴向色差、垂轴色差以及高阶色差,使得光学系统达到4K清晰度。
2、第一透镜为高折射率的玻璃球面镜片,缩小头部尺寸的同时,提高镜头的耐磨性。
3、镜头在可见光波段和红外波段下的后焦差异较小,满足日夜共焦的需求。
4、保证成像质量的同时,具有较高的相对照度,可以适应不同光照条件。
5、第五透镜具有负的折射率温度系数,保证镜头在-40℃到80℃下,镜头离焦量小,具有较好的环境稳定性。
综上,本申请光学系统实现了总长小、广角以及无热化设计,同时对轴上、轴外像差进行了良好的校正。
以上所述,仅是本发明的较佳实施例而已,并非是对本发明作其它形式的限制,任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型,仍属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (7)
1.一种玻塑混合无热化光学镜头,其特征在于:光学镜头包括沿光线入射光路自左向右依次设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、光阑、第五透镜、第六透镜以及第七透镜;第一透镜为弯月负透镜,第二透镜为双凹负透镜,第三透镜为双凸正透镜,第四透镜为弯月正透镜,第五透镜为双凸正透镜,第六透镜为双凹负透镜,第七透镜为双凸正透镜;第一透镜的物面与像面均朝向物侧,第四透镜的物面与像面均朝向像侧,透镜由玻璃和塑胶材料制成,其中第一、第五透镜为玻璃球面透镜,第二、第三、第四、第六以及第七透镜均为塑胶非球面透镜。
7.一种如权利要求1-6任一所述玻塑混合无热化光学镜头的工作方法,其特征在于:光学镜头包括沿光线入射光路自左向右依次设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、光阑、第五透镜、第六透镜以及第七透镜;第一透镜为弯月负透镜,第二透镜为双凹负透镜,第三透镜为双凸正透镜,第四透镜为弯月正透镜,第五透镜为双凸正透镜,第六透镜为双凹负透镜,第七透镜为双凸正透镜;第一透镜的物面与像面均朝向物侧,第四透镜的物面与像面均朝向像侧,透镜由玻璃和塑胶材料制成,其中第一、第五透镜为玻璃球面透镜,第二、第三、第四、第六以及第七透镜均为塑胶非球面透镜,光学镜头实现焦距:2.0≤EFFL≤4.0mm;(2)光圈F≤2.0;(3)视场角:2w≥150°;(4)工作波段:可见光波段和850nm波段;
当光线入射时,沿光路顺序依次进入第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、光阑、第五透镜、第六透镜、第七透镜和等效玻璃平板后在IMA成像面进行成像。
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CN202211155190.5A CN115453720A (zh) | 2022-09-22 | 2022-09-22 | 玻塑混合无热化光学镜头及其工作方法 |
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CN202211155190.5A CN115453720A (zh) | 2022-09-22 | 2022-09-22 | 玻塑混合无热化光学镜头及其工作方法 |
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CN115453720A true CN115453720A (zh) | 2022-12-09 |
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Cited By (1)
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CN117471663A (zh) * | 2023-12-21 | 2024-01-30 | 协益电子(苏州)有限公司 | 日夜型广角镜头、摄像装置及具有其的驾驶工具 |
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2022
- 2022-09-22 CN CN202211155190.5A patent/CN115453720A/zh active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN117471663A (zh) * | 2023-12-21 | 2024-01-30 | 协益电子(苏州)有限公司 | 日夜型广角镜头、摄像装置及具有其的驾驶工具 |
CN117471663B (zh) * | 2023-12-21 | 2024-03-08 | 协益电子(苏州)有限公司 | 日夜型广角镜头、摄像装置及具有其的驾驶工具 |
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