CN115598804B - 一种光学镜头及成像设备 - Google Patents

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CN115598804B
CN115598804B CN202211514852.3A CN202211514852A CN115598804B CN 115598804 B CN115598804 B CN 115598804B CN 202211514852 A CN202211514852 A CN 202211514852A CN 115598804 B CN115598804 B CN 115598804B
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lens
optical
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optical lens
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邢圆圆
刘凯
刘明
丁乃英
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Zhejiang Dahua Technology Co Ltd
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Zhejiang Dahua Technology Co Ltd
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    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B1/00—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements
    • G—PHYSICS
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    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/001—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras
    • G02B13/0015—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras characterised by the lens design

Abstract

本申请提供一种光学镜头及成像设备，由物侧至像侧包括：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；第八透镜；第九透镜；第十透镜；第十一透镜；第一透镜、第二透镜和第三透镜组成第一透镜组，焦距
Figure 610020DEST_PATH_IMAGE001
；第四透镜、第五透镜和第六透镜组成第二透镜组；第七透镜、第八透镜、第九透镜和第十透镜组成第三透镜组，焦距为
Figure 381667DEST_PATH_IMAGE002
；短焦状态下焦距
Figure 863464DEST_PATH_IMAGE003
，视场角
Figure 11549DEST_PATH_IMAGE004
；长焦状态下焦距
Figure 629612DEST_PATH_IMAGE005
，视场角
Figure 837739DEST_PATH_IMAGE006
；满足：
Figure 370614DEST_PATH_IMAGE007
；
Figure 587969DEST_PATH_IMAGE008
，使得光学镜头大靶面、高清。

Description

一种光学镜头及成像设备
技术领域
本申请主要涉及光学成像领域，尤其是涉及一种光学镜头及成像设备。
背景技术
得益于近年来自动驾驶的高速发展，车载光学镜头在自动驾驶领域得到越来越多的应用，尤其是在车载镜头、激光雷达等，随着激光雷达领域的快速发展，现在的光学成像镜头中仍然存在如下问题：现有的光学定焦镜头，成像靶面小，大多数集中在1/2.7英寸，无法满足现在的使用需求；市面上现有的定焦镜头，一般光圈较小；镜头的光学镜片数量较多，在提升成像质量的同时，整个镜头尺寸也增大了，无法完成小型化的设计要求。
发明内容
为解决上述技术问题，本申请提出一种光学镜头及成像设备。
为解决上述技术问题，本申请提出一种光学镜头，所述光学镜头沿光轴由物侧至像侧依次包括：正光焦度的第一透镜；负光焦度的第二透镜；正光焦度的第三透镜；负光焦度的第四透镜；负光焦度的第五透镜；正光焦度的第六透镜；正光焦度的第七透镜；正光焦度的第八透镜；负光焦度的第九透镜；正光焦度的第十透镜；正光焦度的第十一透镜；滤色片；成像面；
其中，所述第一透镜、所述第二透镜和所述第三透镜组成第一透镜组；所述第四透镜、所述第五透镜和所述第六透镜组成第二透镜组；所述第七透镜、所述第八透镜、所述第九透镜组成第三透镜组；所述第十透镜和所述第十一透镜组成第四透镜组；
其中，所述第一透镜组的焦距为
Figure SMS_1
，所述第三透镜组的焦距为/>
Figure SMS_2
；所述光学镜头短焦状态下的焦距为/>
Figure SMS_3
，视场角为/>
Figure SMS_4
；所述光学镜头长焦状态下的焦距为/>
Figure SMS_5
，视场角为
Figure SMS_6
；满足以下关系式：
Figure SMS_7
Figure SMS_8
。
其中，所述光学镜头由短焦状态切换至长焦状态时：所述第二透镜组与所述第一透镜组的距离增大，所述第二透镜组与所述第三透镜组的距离减小；所述第四透镜组与所述第三透镜组的距离增大，所述第四透镜组与所述滤色片的距离减小。
其中，所述光学镜头还包括孔径光阑，所述孔径光阑设置在所述第六透镜和所述第七透镜之间；
或者，所述孔径光阑设置在所述第七透镜上。
其中，所述第四透镜为双凹透镜，所述第四透镜的像侧面于近轴处为凹面，物侧面于近轴处为凹面；
所述第五透镜为双凹透镜，所述第五透镜的像侧面于近轴处为凹面，物侧面于近轴处为凹面。
其中，所述第六透镜的像侧面的中心曲率半径为R10，所述第七透镜的物侧面的中心曲率半径为R12，且满足以下关系式：
Figure SMS_9
。
其中，所述第二透镜的焦距为
Figure SMS_10
，所述光学镜头的系统总长度为TTL，且满足以下关系式：
Figure SMS_11
。
其中，所述第二透镜的焦距为
Figure SMS_12
，所述第三透镜的焦距为/>
Figure SMS_13
，所述第六透镜的焦距为/>
Figure SMS_14
，且满足以下公式：
Figure SMS_15
；
Figure SMS_16
；
Figure SMS_17
。
其中，所述第一透镜的玻璃材质的阿贝数为
Figure SMS_18
，所述第三透镜的玻璃材质的阿贝数为/>
Figure SMS_19
，所述第十一透镜的阿贝数为/>
Figure SMS_20
，且满足以下关系式：
Figure SMS_21
；
Figure SMS_22
；
Figure SMS_23
。
其中，所述第三透镜的玻璃材质的折射率为
Figure SMS_24
，所述第五透镜的玻璃材质的折射率为/>
Figure SMS_25
，所述第九透镜的玻璃材质的折射率为/>
Figure SMS_26
，且满足以下关系式：
Figure SMS_27
；
Figure SMS_28
；
Figure SMS_29
。
其中，所述第一透镜为双凸透镜，所述第二透镜为双凹透镜，所述第三透镜为双凸透镜，所述第四透镜为双凹透镜，所述第五透镜为双凹透镜，所述第六透镜为双凸透镜，所述第七透镜为双凸透镜，所述第八透镜为双凸透镜，所述第九透镜为双凹透镜，所述第十透镜为双凸透镜，所述第十一透镜为双凸透镜。
区别于现有技术，本申请提供一种光学镜头及成像设备，由物侧至像侧包括：正光焦度的第一透镜；负光焦度的第二透镜；正光焦度的第三透镜；负光焦度的第四透镜；负光焦度的第五透镜；正光焦度的第六透镜；正光焦度的第七透镜；正光焦度的第八透镜；负光焦度的第九透镜；正光焦度的第十透镜；正光焦度的第十一透镜；滤色片；成像面；第一透镜、第二透镜和第三透镜组成第一透镜组，焦距
Figure SMS_32
；第四透镜、第五透镜和第六透镜组成第二透镜组；第七透镜、第八透镜、第九透镜组成第三透镜组，焦距为/>
Figure SMS_34
；第十透镜和所述第十一透镜组成第四透镜组，光学镜头短焦状态下焦距/>
Figure SMS_36
，视场角/>
Figure SMS_31
；光学镜头长焦状态下焦距/>
Figure SMS_33
，视场角/>
Figure SMS_35
；满足以下关系：/>
Figure SMS_37
；/>
Figure SMS_30
，使得光学镜头大靶面、高清。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述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申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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。其中：
图1是本申请提供的光学镜头在短焦状态下的结构示意图；
图2是本申请提供的光学镜头在长焦状态下的结构示意图；
图3是本申请提供的光学镜头的第一具体实施例在可见光波段的场曲和畸变图；
图4是本申请提供的光学镜头的第一具体实施例在可见光波段常温状态的光学传递函数（MTF）曲线图；
图5是本申请提供的光学镜头的第一具体实施例在可见光波段的横向光扇图的第一实施例示意图；
图6是本申请提供的光学镜头的第一具体实施例在可见光波段的横向光扇图的第二实施例示意图；
图7是本申请提供的光学镜头的第一具体实施例在可见光波段的横向光扇图的第三实施例示意图；
图8是本申请提供的光学镜头的第一具体实施例在可见光波段的横向光扇图的第四实施例示意图；
图9是本申请提供的光学镜头的第一具体实施例在可见光波段的横向光扇图的第五实施例示意图；
图10是本申请提供的光学镜头的第一具体实施例在可见光波段的点列图；
图11本申请提供的光学镜头的第二具体实施例在可见光波段常温状态的光学传递函数（MTF）曲线图；
图12是本申请提供的光学镜头的第二具体实施例在可见光波段的场曲和畸变图；
图13是本申请提供的光学镜头的第二具体实施例在可见光波段的横向光扇图的第一实施例示意图；
图14是本申请提供的光学镜头的第二具体实施例在可见光波段的横向光扇图的第二实施例示意图；
图15是本申请提供的光学镜头的第二具体实施例在可见光波段的横向光扇图的第三实施例示意图；
图16是本申请提供的光学镜头的第二具体实施例在可见光波段的横向光扇图的第四实施例示意图；
图17是本申请提供的光学镜头的第二具体实施例在可见光波段的横向光扇图的第五实施例示意图；
图18是本申请提供的光学镜头的第二具体实施例在可见光波段的横向光扇图在可见光波段的点列图；
图19是本申请提供的成像设备一实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等（如果存在）是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例，例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
请参见图1和图2，图1是本申请提供的光学镜头在短焦状态下的结构示意图；图2是本申请提供的光学镜头在长焦状态下的结构示意图。
如图1和图2所示，具体如下：
本实施例中的光学镜头10包括11片透镜，具体的，左侧为物侧，右侧为像侧，光学镜头10沿光轴由物侧至像侧依次包括：正光焦度的第一透镜L1；负光焦度的第二透镜L2；正光焦度的第三透镜L3；负光焦度的第四透镜L4；负光焦度的第五透镜L5；正光焦度的第六透镜L6；正光焦度的第七透镜L7；正光焦度的第八透镜L8；负光焦度的第九透镜L9；正光焦度的第十透镜L10；正光焦度的第十一透镜L11。
其中，第一透镜L1、第二透镜L2和第三透镜L3组成第一透镜组G1；第四透镜L4、第五透镜L5和第六透镜L6组成第二透镜组G2；第七透镜L7、第八透镜L8、第九透镜L9组成第三透镜组G3；第十透镜L10和第十一透镜L11组成第四透镜组G4。
可选地，第十一透镜L11与成像面之间可设置有光学过滤片（filter）GF等光学元件。
可选地，第六透镜L6和第七透镜L7之间可以设置有孔径光阑（SOTP）。
进一步地，在本申请一实施例中，光学镜头10由短焦状态切换至长焦状态时：第二透镜组G2与第一透镜组G1的距离增大，所述第二透镜组G2与第三透镜组G3的距离减小；第四透镜组G4与第三透镜组G3的距离增大，第四透镜组G4与滤色片的距离减小。
通过长焦状态和短焦状态的切换，可以提升光学镜头10的适用性和的广泛应用场景。
可选地，在本申请一具体的实施例中，第一透镜L1为双凸透镜，第二透镜L2为双凹透镜，第三透镜L3为双凸透镜，第四透镜L4为双凹透镜，第五透镜L5为双凹透镜，第六透镜L6为双凸透镜，第七透镜L7为双凸透镜，第八透镜L8为双凸透镜，第九透镜L9为双凹透镜，第十透镜L10为双凸透镜，第十一透镜L11为双凸透镜.在本申请其他实施例中，上述透镜还可以为其他能够表现相同正光焦度或负光焦度的透镜，此处不一一列举可能实现的各种组合情况。
在本申请提供的一实施例中，定义第一透镜组G1的焦距为
Figure SMS_40
，所述第三透镜组G3的焦距为/>
Figure SMS_41
，光学镜头10短焦状态下的焦距为/>
Figure SMS_43
，视场角为/>
Figure SMS_39
，所述光学镜头10长焦状态下的焦距为/>
Figure SMS_42
，视场角为/>
Figure SMS_44
；以上数据满足以下关系式：/>
Figure SMS_45
；
Figure SMS_38
。
具体地，在以下第二具体实施例中，光学镜头10的上述镜头参数满足：
Figure SMS_46
；/>
Figure SMS_47
。在以下第一具体实施例中，光学镜头10的上述镜头参数满足：/>
Figure SMS_48
；/>
Figure SMS_49
。
需要说明的是，在其他可能的实施例中，本申请也适用于提供其他符合上述镜头参数关系式的光学镜头10，在此不一一列举。
通过上述的透镜排列和参数设置，采用11个特定结构形状的光学透镜，并按照特定顺序从物侧至像侧依次排列，以及通过各个光学透镜的特定的光焦度的分配及组合，使得光学镜头10拥有高畸变控制及优良的成像特性，使得光学镜头10实现低成本、大靶面、大光圈、成像高清。
定义第六透镜L6的像侧面的中心曲率半径为R10，第六透镜L6的物侧面的中心曲率半径为R12，且满足以下关系式：
Figure SMS_50
。
具体地，在以下第一具体实施例中，光学镜头10的上述镜头参数满足：
Figure SMS_51
。在以下第二具体实施例中，光学镜头10的上述镜头参数满足：
Figure SMS_52
。
需要说明的是，在其他可能的实施例中，本申请也适用于提供其他符合上述镜头参数关系式的光学镜头10，在此不一一列举。
本申请提出的一实施例中，定义第二透镜L2的焦距为
Figure SMS_53
，第三透镜L3的焦距为
Figure SMS_54
，第六透镜L6的焦距为/>
Figure SMS_55
，且满足以下公式：/>
Figure SMS_56
；/>
Figure SMS_57
。
具体地，在以下第一具体实施例中，光学镜头10的上述镜头参数满足：f12=- 27.88，f13=45.31；f23=19.38。在以下第二具体实施例中，光学镜头10的上述镜头参数满足：f12=-21.12，f13=38.66，f23=22.32。
需要说明的是，在其他可能的实施例中，本申请也适用于提供其他符合上述镜头参数关系式的光学镜头10，在此不一一列举。
定义第二透镜L2的焦距为
Figure SMS_58
，定义光学镜头10的系统总长度为TTL，且满足以下关系式：/>
Figure SMS_59
。
具体地，在以下第一具体实施例中，光学镜头10的上述镜头参数满足：
Figure SMS_60
。在以下第二具体实施例中，光学镜头10的上述镜头参数满足：
Figure SMS_61
。
需要说明的是，在其他可能的实施例中，本申请也适用于提供其他符合上述镜头参数关系式的光学镜头10，在此不一一列举。
定义第一透镜L1的玻璃材质的阿贝数为
Figure SMS_62
，第三透镜L3的玻璃材质的阿贝数为
Figure SMS_63
，第十一透镜L11的阿贝数为/>
Figure SMS_64
，第三透镜L3的玻璃材质的折射率为/>
Figure SMS_65
，第五透镜L5的玻璃材质的折射率为/>
Figure SMS_66
，第九透镜L9的玻璃材质的折射率为/>
Figure SMS_67
。
本申请提供光学镜头10的满足以下关系式
Figure SMS_68
；/>
Figure SMS_69
；/>
Figure SMS_70
；
Figure SMS_71
；/>
Figure SMS_72
；/>
Figure SMS_73
。
具体地，在以下第一具体实施例中，光学镜头10的上述镜头参数满足：Vd11= 68.62；Vd13=68.62；
Figure SMS_74
；Nd13=1.59；Nd22=1.80；Nd33=1.72。在以下第二具体实施例中，光学镜头10的上述镜头参数满足：Vd11=40.94；Vd13=81.60；/>
Figure SMS_75
；Nd13= 1.49；Nd22=1.75；Nd33=1.74。
需要说明的是，在其他可能的实施例中，本申请也适用于提供其他符合上述镜头参数关系式的光学镜头10，在此不一一列举。
以下是本申请提供的第一具体实施例，表1是本实施例中提供的光学镜头10的各个透镜组件的参数，包括曲率半径R、中心厚度Tc、折射率Nd、阿贝常数Vd和圆锥系数k；表2是光学镜头10第一具体实施例可变厚度参数表。
其中，如表2所示，光学镜头10在不同焦距下厚度的变化。
其中，镜面序号为图1提供的光学镜头10中由左到右的透镜的镜面面号。
具体参数如下：
Figure SMS_76
表1光学镜头10第一具体实施例透镜参数表
焦距 L5 L10 L16 L20
20mm 0.29 4.64 0.74 8.67
35mm 4.63 0.31 7.94 1.47
表2光学镜头10第一具体实施例可变厚度参数表
具体地，在本实施方式中，定义光学镜头10的定义第一透镜组G1的焦距为
Figure SMS_78
，第三透镜组G3的焦距为/>
Figure SMS_81
，光学镜头10短焦状态下的焦距为/>
Figure SMS_82
，视场角为/>
Figure SMS_79
，光学镜头10长焦状态下的焦距为/>
Figure SMS_80
，视场角为/>
Figure SMS_83
；所述光学镜头10长焦状态下的焦距为/>
Figure SMS_84
，视场角为/>
Figure SMS_77
。
以上数据满足：
Figure SMS_85
；/>
Figure SMS_86
，视场角16.08°(W)- 10.06°(T)，能够实现大靶面、成像高清、适用范围大的优点。
定义第一透镜L1的玻璃材质的阿贝数为
Figure SMS_87
=68.62，第三透镜L3的玻璃材质的阿贝数为/>
Figure SMS_88
=68.62，第十一透镜L11的阿贝数为/>
Figure SMS_89
，第三透镜L3的玻璃材质的折射率为
Figure SMS_90
=1.59，第五透镜L5的玻璃材质的折射率为/>
Figure SMS_91
=1.80。第九透镜L9的玻璃材质的折射率为/>
Figure SMS_92
=1.72。
具体地，在光学成像领域，阿贝数用来衡量透明介质的光线色彩程度，介质的折射率越大，色散越严重，阿贝数越小；反之，介质的折射率越小，色散越轻微，阿贝数越大。使用上述参数的透镜，球差及色散也控制优良。
定义第二透镜L2的焦距为
Figure SMS_93
，第三透镜L3的焦距为/>
Figure SMS_94
，第六透镜L6的焦距为/>
Figure SMS_95
，f12=-27.88，f13=45.31；f23=19.38。通过焦距的合理分配，使得摄像光学镜头10具有较佳的成像品质和较低的敏感性。
定义第六透镜L6的像侧面的中心曲率半径为R10，第七透镜L7的物侧面的中心曲率半径为R12，满足下列关系式：
Figure SMS_96
，规定了第六透镜L6和第七透镜L7的形状，在关系式范围内，可以缓和光线经过镜片的偏折程度，有效减小像差。
定义本申请中的光学镜头10，第二透镜L2的焦距为
Figure SMS_97
，光学镜头10的系统总长度为TTL，二者之间满足下列关系式：/>
Figure SMS_98
。
定义光学镜头10光圈为FNO，本实施例提供的光学镜头10光圈FNO≤4.2，光圈较大，能够适用低照度条件下的监控需求。
如图3所示，图3是本申请提供的光学镜头10的第一具体实施例在可见光波段的场曲和畸变图。该光学镜头10的光学畸变仅为-4.3%(W)--0.8%(T)，设置畸变是为了平衡焦距，视场角及对应相机靶面的大小，畸变造成的形变可以通过后期图像处理对其进行校正。
本实施例成像面尺寸为1/1.8〞，能够支持sensor（CCD/CMOS）相机，满足设备高分辨率的需求。
具体请参见图4，图4是本申请提供的光学镜头10的第一具体实施例中在可见光波段常温状态的光学传递函数（MTF）曲线图。
如图4所示，本申请提供的光学镜头10该成像系统短焦状态下在可见光部分常温状态的光学传递函数（MTF）曲线图较平滑、较为集中，而且全视场（半像高Y’=4.4mm）MTF平均值达到0.6以上；可见本实施例提供的该成像系统，在短焦状态下能够达到较高的成像要求。
请继续参见图4，如图4所示，本申请提供的光学镜头10的场曲控制在±0.1m以内。场曲又称“像场弯曲”。当透镜存在场曲时，整个光束的交点不与理想像点重合，虽然在每个特定点都能得到清晰的像点，但整个像平面则是一个曲面。T代表子午场曲，S代表弧矢场曲。场曲曲线显示作为视场坐标函数的当前的焦平面或像平面到近轴焦面的距离，子午场曲数据是沿着Z轴测量的从当前所确定的聚焦面到近轴焦面的距离，并且是在子午(YZ面)上测量的。弧矢场曲数据测量的是在与子午面垂直的平面上测量的距离，示意图中的基线是在光轴上，曲线顶部代表最大视场(角度或高度)，在纵轴上不设置单位，这是因为曲线总是用最大的径向视场来归一化的。
请继续参阅图2，本申请提供的光学镜头10该成像系统短焦状态下畸变控制较好，在-5.0%以内，长焦状态下畸变控制也较好，在-5.0%以内。本申请参考多个波长(0.435nm、0.486nm、0.546nm、0.587nm和0.656nm)的设计。一般来说，镜头畸变实际上是光学透镜固有的透视失真的总称，也就是因为透视原因造成的失真，这种失真对于照片的成像质量是非常不利的，毕竟摄影的目的是为了再现，而非夸张，但因为这是透镜的固有特性，即凸透镜汇聚光线、凹透镜发散光线，所以无法消除，只能改善。本申请提供的变焦镜头的畸变在短焦状态下为-4.3％，长焦状态下仅为-0.8%；这样设置畸变是为了平衡焦距，视场角及对应相机靶面的大小，畸变造成的形变可以通过后期图像处理对其进行校正。
请参见图5-图9，图5是本申请提供的光学镜头的第一具体实施例在可见光波段的横向光扇图的第一实施例示意图；图6是本申请提供的光学镜头的第一具体实施例在可见光波段的横向光扇图的第二实施例示意图；图7是本申请提供的光学镜头的第一具体实施例在可见光波段的横向光扇图的第三实施例示意图；图8是本申请提供的光学镜头的第一具体实施例在可见光波段的横向光扇图的第四实施例示意图；图9是本申请提供的光学镜头的第一具体实施例在可见光波段的横向光扇图的第五实施例示意图；
如图5-图9所示，本申请提供的光学镜头10光扇图中曲线较为集中，球差及色散也控制优良。
请参见图10，图10是本申请提供的光学镜头10的第一具体实施例在可见光波段的点列图。如图10所示，本申请提供的光学镜头10光斑半径较小，也比较集中，对应的像差和慧差优良。
以下是本申请提供的第二具体实施例，表3是本实施例中提供的光学镜头10的各个透镜组件的参数，包括曲率半径R、中心厚度Tc、折射率Nd、阿贝常数Vd和圆锥系数k。
其中，镜面序号为图1提供的光学镜头10中由左到右的透镜的镜面面号。
其中，如表4所示，光学镜头10在不同焦距下厚度的变化。
Figure SMS_99
表3光学镜头10第二具体实施例透镜参数表
焦距 D5 D10 D16 D20
20mm 0.23 4.51 0.71 8.97
35mm 4.44 0.30 8.09 1.58
表4光学镜头10第二具体实施例的可变厚度参数表
需要说明的是，表3中的镜面序号为图1所示的镜头结构示意图中，由左到右的透镜的面号。
具体地，在本实施方式中，定义第一透镜组G1的焦距为
Figure SMS_101
，所述第三透镜组G3的焦距为/>
Figure SMS_103
，光学镜头10短焦状态下的焦距为/>
Figure SMS_105
，视场角为/>
Figure SMS_102
，所述光学镜头10长焦状态下的焦距为/>
Figure SMS_104
，视场角为/>
Figure SMS_106
镜头系统的视场角为FOV，满足：/>
Figure SMS_107
；
Figure SMS_100
，能够实现大靶面、成像高清、适用范围大的优点。
定义第二透镜L2的焦距为
Figure SMS_108
，第三透镜L3的焦距为/>
Figure SMS_109
，满足f12=-21.12，f13= 38.66，f23=22.32。通过焦距的合理分配，使得摄像光学镜头10具有较佳的成像品质和较低的敏感性。
在本实施例中，光学镜头10的第第一透镜L1的玻璃材质的阿贝数为
Figure SMS_110
=40.94，第三透镜L3的玻璃材质的阿贝数为/>
Figure SMS_111
=81.60，所述第十一透镜L11的阿贝数为/>
Figure SMS_112
= 65.45，第三透镜L3的玻璃材质的折射率为/>
Figure SMS_113
=1.49，第五透镜L5的玻璃材质的折射率为
Figure SMS_114
=1.75。第九透镜L9的玻璃材质的折射率为/>
Figure SMS_115
=1.74。
定义第二透镜L2的焦距为
Figure SMS_116
，第三透镜L3的焦距为/>
Figure SMS_117
，第六透镜L6的焦距为/>
Figure SMS_118
。光学镜头10的第二透镜L2的焦距的f12=-21.12，第三透镜L3的焦距的f13=38.66，第六透镜L6的焦距f23=22.32。通过焦距的合理分配，使得摄像光学镜头10具有较佳的成像品质和较低的敏感性。
定义第六透镜L6的像侧面的中心曲率半径为R10，所述第七透镜L7的物侧面的中心曲率半径为R12，满足下列关系式：
Figure SMS_119
，规定了第六透镜L6和第七透镜L7的形状，在上述关系式范围内，可以缓和光线经过镜片的偏折程度，有效减小像差。
定义第二透镜L2的焦距为
Figure SMS_120
，定义光学镜头10的系统总长度为TTL，二者之间满足下列关系式：/>
Figure SMS_121
。镜头机械总长不超过60mm，满足小型化需求。
定义光学镜头10光圈为FNO，本实施例提供的光学镜头10光圈FNO≤3.9，光圈较大，能够适用低照度条件下的监控需求。
请参见图11，图11本申请提供的光学镜头10的第二具体实施例在可见光波段常温状态的光学传递函数（MTF）曲线图。
如图11所示，本申请提供的光学镜头10在可见光部分常温状态的光学传递函数（MTF）曲线图较平滑、较为集中，而且全视场（半像高Y’=4.0mm）MTF平均值达到0.3以上，由此可见，该光学镜头10能够达到较高的成像要求。
进一步地，请参见图12，图12是本申请提供的光学镜头的第二具体实施例在可见光波段的场曲和畸变图。
如图12所示，本申请提供的光学镜头10的场曲控制在±0.1mm以内，长焦状态下的场曲控制在±0.1m。内场曲又称“像场弯曲”。当透镜存在场曲时，整个光束的交点不与理想像点重合，虽然在每个特定点都能得到清晰的像点，但整个像平面则是一个曲面。
其中，T代表子午场曲，S代表弧矢场曲。场曲曲线显示作为视场坐标函数的当前的焦平面或像平面到近轴焦面的距离，子午场曲数据是沿着Z轴测量的从当前所确定的聚焦面到近轴焦面的距离，并且是在子午(YZ面)上测量的。弧矢场曲数据测量的是在与子午面垂直的平面上测量的距离，示意图中的基线是在光轴上，曲线顶部代表最大视场(角度或高度)，在纵轴上不设置单位，这是因为曲线总是用最大的径向视场来归一化的。
请继续参阅图12，如图12所示，本申请提供的光学镜头10畸变控制较好，在-5.0%以内，长焦状态下畸变控制也较好，在-5.0%以内。本申请提供的光学镜头10参考多个波长(0.435nm、0.486nm、0.546nm、0.587nm和0.656nm)的设计。一般来说，镜头畸变实际上是光学透镜固有的透视失真的总称，也就是因为透视原因造成的失真，这种失真对于照片的成像质量是非常不利的，毕竟摄影的目的是为了再现，而非夸张，但因为这是透镜的固有特性，即凸透镜汇聚光线、凹透镜发散光线，所以无法消除，只能改善。本实施例提供的光学镜头10的畸变在短焦状态下为-4.3％，长焦状态下仅为-0.8%，这样设置畸变是为了平衡焦距，视场角及对应相机靶面的大小，畸变造成的形变可以通过后期图像处理对其进行校正。
请参阅图12-图17，图13是本申请提供的光学镜头的第二具体实施例在可见光波段的横向光扇图的第一实施例示意图；图14是本申请提供的光学镜头的第二具体实施例在可见光波段的横向光扇图的第二实施例示意图；图15是本申请提供的光学镜头的第二具体实施例在可见光波段的横向光扇图的第三实施例示意图；图16是本申请提供的光学镜头的第二具体实施例在可见光波段的横向光扇图的第四实施例示意图；图17是本申请提供的光学镜头的第二具体实施例在可见光波段的横向光扇图的第五实施例示意图；
如图12-图17所示，本申请提供的光学镜头10光扇图中曲线较为集中，球差及色散也控制优良。
请参阅图18，图18是本申请提供的光学镜头的第二具体实施例在可见光波段的横向光扇图在可见光波段的点列图。如图18所示，本申请提供的光学镜头10光斑半径较小，也比较集中，对应的像差和慧差优良。
请参阅图19，图19是本申请提供的成像设备20一实施例的结构示意图。
如图19所示，本申请实施例的成像设备20至少包括一种光学镜头21。具体地，光学镜头21具体可以为图1至图18所介绍的光学镜头10，其具体结构在此不再赘述。
其中，本申请实施例的成像设备20可以应用于高精度环境探测领域，例如可以安装在自动驾驶车辆上，为自动驾驶车辆提供高精度的环境定位信息等。在其他实施例中，成像设备20也可以应用于其他设备上，例如无人机、扫地机器人等。
以上所述仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，方式利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (11)

1.一种光学镜头，其特征在于，所述光学镜头沿光轴由物侧至像侧依次包括：正光焦度的第一透镜；负光焦度的第二透镜；正光焦度的第三透镜；负光焦度的第四透镜；负光焦度的第五透镜；正光焦度的第六透镜；正光焦度的第七透镜；正光焦度的第八透镜；负光焦度的第九透镜；正光焦度的第十透镜；正光焦度的第十一透镜；滤色片；成像面；
其中，所述第一透镜、所述第二透镜和所述第三透镜组成第一透镜组；所述第四透镜、所述第五透镜和所述第六透镜组成第二透镜组；所述第七透镜、所述第八透镜、所述第九透镜组成第三透镜组；所述第十透镜和所述第十一透镜组成第四透镜组；
其中，所述第一透镜组的焦距为
Figure QLYQS_1
，所述第三透镜组的焦距为/>
Figure QLYQS_2
；所述光学镜头短焦状态下的焦距为/>
Figure QLYQS_3
，视场角为/>
Figure QLYQS_4
；所述光学镜头长焦状态下的焦距为/>
Figure QLYQS_5
，视场角为/>
Figure QLYQS_6
；满足以下关系式：
Figure QLYQS_7
Figure QLYQS_8
。
2.根据权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，
所述光学镜头由短焦状态切换至长焦状态时：所述第二透镜组与所述第一透镜组的距离增大，所述第二透镜组与所述第三透镜组的距离减小；所述第四透镜组与所述第三透镜组的距离增大，所述第四透镜组与所述滤色片的距离减小。
3.根据权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，所述光学镜头还包括孔径光阑，所述孔径光阑设置在所述第六透镜和所述第七透镜之间；
或者，所述孔径光阑设置在所述第七透镜上。
4.根据权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，
所述第四透镜为双凹透镜，所述第四透镜的像侧面于近轴处为凹面，物侧面于近轴处为凹面；
所述第五透镜为双凹透镜，所述第五透镜的像侧面于近轴处为凹面，物侧面于近轴处为凹面。
5.根据权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，
所述第六透镜的像侧面的中心曲率半径为R10，所述第七透镜的物侧面的中心曲率半径为R12，且满足以下关系式：
Figure QLYQS_9
。
6.根据权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，
所述第二透镜的焦距为
Figure QLYQS_10
，所述光学镜头的系统总长度为TTL，且满足以下关系式：
Figure QLYQS_11
。
7.根据权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，
所述第二透镜的焦距为
Figure QLYQS_12
，所述第三透镜的焦距为/>
Figure QLYQS_13
，所述第六透镜的焦距为/>
Figure QLYQS_14
，且满足以下公式：/>
Figure QLYQS_15
；
Figure QLYQS_16
；
Figure QLYQS_17
。
8.根据权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，
所述第一透镜的玻璃材质的阿贝数为
Figure QLYQS_18
，所述第三透镜的玻璃材质的阿贝数为/>
Figure QLYQS_19
，所述第十一透镜的阿贝数为/>
Figure QLYQS_20
，且满足以下关系式：
Figure QLYQS_21
；
Figure QLYQS_22
；
Figure QLYQS_23
。
9.根据权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，
所述第三透镜的玻璃材质的折射率为
Figure QLYQS_24
，所述第五透镜的玻璃材质的折射率为
Figure QLYQS_25
，所述第九透镜的玻璃材质的折射率为/>
Figure QLYQS_26
，且满足以下关系式：
Figure QLYQS_27
；
Figure QLYQS_28
；
Figure QLYQS_29
。
10.根据权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，
所述第一透镜为双凸透镜，所述第二透镜为双凹透镜，所述第三透镜为双凸透镜，所述第四透镜为双凹透镜，所述第五透镜为双凹透镜，所述第六透镜为双凸透镜，所述第七透镜为双凸透镜，所述第八透镜为双凸透镜，所述第九透镜为双凹透镜，所述第十透镜为双凸透镜，所述第十一透镜为双凸透镜。
11.一种成像设备，其特征在于，所述成像设备包括权利要求1至10任一项所述的光学镜头。
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114442291A (zh) * 2022-04-07 2022-05-06 浙江华诺康科技有限公司 光学变焦镜头和成像设备
CN115248496A (zh) * 2022-09-23 2022-10-28 浙江大华技术股份有限公司 一种高清晰度光学镜头及高性能激光雷达

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10222041B4 (de) * 2002-05-10 2006-01-26 Leica Microsystems (Schweiz) Ag Afokales Zoomsystem zur Verwendung in Mikroskopen
JP2005148430A (ja) * 2003-11-17 2005-06-09 Olympus Corp 変倍光学系及びそれを用いた電子機器
TWI329213B (en) * 2007-04-03 2010-08-21 Asia Optical Co Inc Zoom lens system
WO2013065299A1 (ja) * 2011-11-04 2013-05-10 富士フイルム株式会社 ズームレンズおよび撮像装置
US9541768B2 (en) * 2013-09-10 2017-01-10 Samsung Electronics Co., Ltd. Zoom lens and electronic apparatus
CN204188866U (zh) * 2014-11-27 2015-03-04 浙江大华技术股份有限公司 一种光学镜头
WO2016104747A1 (ja) * 2014-12-26 2016-06-30 株式会社ニコン 変倍光学系、光学装置、及び、変倍光学系の製造方法
JP6269861B2 (ja) * 2014-12-26 2018-01-31 株式会社ニコン 変倍光学系、光学装置、および変倍光学系の製造方法
JP7271253B2 (ja) * 2019-03-26 2023-05-11 キヤノン株式会社 ズームレンズおよびそれを有する撮像装置
CN112346229A (zh) * 2020-11-25 2021-02-09 深圳市雷影光电科技有限公司 全画幅光学成像系统及其光学设备
CN112882214B (zh) * 2021-01-21 2022-06-10 南京信息工程大学 一种可见光连续变焦望远光学系统
CN214122558U (zh) * 2021-01-22 2021-09-03 浙江舜宇光学有限公司 变焦镜头
CN113296252B (zh) * 2021-05-24 2022-10-28 江西凤凰光学科技有限公司 一种变焦镜头
CN114167580B (zh) * 2021-11-08 2023-07-07 浙江大华技术股份有限公司 一种镜头

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114442291A (zh) * 2022-04-07 2022-05-06 浙江华诺康科技有限公司 光学变焦镜头和成像设备
CN115248496A (zh) * 2022-09-23 2022-10-28 浙江大华技术股份有限公司 一种高清晰度光学镜头及高性能激光雷达

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