CN209542938U - 一种低畸变大相对孔径广角tof光学镜头 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种低畸变大相对孔径广角TOF光学镜头，该TOF光学镜头系统结构由八片玻璃球面镜片构成。其光学镜头系统沿着物面到像面依次有：第1片正光焦度弯月透镜L1；第2片负光焦度弯月透镜L2；第3片负光焦度双凹透镜L3；第4片正光焦度双凸透镜L4；第5片正光焦度双凸透镜L5；孔径光栏S1；第6片正光焦度双凸透镜L6和第7片负光焦度弯月透镜L7构成的胶合镜片；第8片正光焦度弯月透镜L8；平行玻璃平板P1位于IMA像面之前。此TOF光学镜头系统具有较大的视场角，非常低的光学畸变，大的相对孔径，能降低对光源功率的要求，该镜头可搭配100万像素的TOF芯片使用。

Description

一种低畸变大相对孔径广角TOF光学镜头

技术领域

本实用新型涉及一种低畸变大相对孔径广角TOF光学镜头。

背景技术

随着TOF(Time of flight)技术的发展，对TOF镜头要求越来越高，在许多应用领域，要求实现大的视场角同时需要有很低的光学畸变，而目前大视场角TOF镜头光学畸变都较大，需要通过后端算法进行降低畸变，造成了图片处理效率下降和视场范围被牺牲。

发明内容

本实用新型对上述问题进行了改进，即本实用新型为解决大视场角TOF光学镜头相光学畸变大等问题，现提出一种光学畸变小、分辨率高、相对孔径大的广角TOF光学镜头。

本实用新型的具体实施方案是：一种低畸变大相对孔径广角TOF光学镜头，包括置于镜筒内的光学构件，所述光学构件从物面至像面依次设有第一正光焦度弯月透镜L1；第二负光焦度弯月透镜L2；第三负光焦度双凹透镜L3；第四正光焦度双凸透镜L4；第五正光焦度双凸透镜L5；孔径光栏S1；第六正光焦度双凸透镜L6和第七负光焦度弯月透镜L7构成的胶合镜片；第八正光焦度弯月透镜L8；及平行玻璃平板P1位于像面之前。

进一步的，此光学结构件从左至右的间距如下：

第一正光焦度弯月透镜L1与第二负光焦度弯月透镜L2之间的空气间隔为0.1mm；

第二负光焦度弯月透镜L2与第三负光焦度双凹透镜L3之间的空气间隔为3.3mm；

第三负光焦度双凹透镜L3与第四正光焦度双凸透镜L4之间的空气间隔为0.1mm；

第四正光焦度双凸透镜L4与第五正光焦度双凸透镜L5之间的空气间隔为0.1mm；

第五正光焦度双凸透镜L5与第六正光焦度双凸透镜L6之间的空气间隔为4.7mm；

第七负光焦度弯月透镜L7与第八正光焦度弯月透镜L8的空气间隔为0.1mm。

进一步的，所述TOF光学镜头系统特征在于：设定该镜头焦距为f; 第一正光焦度弯月透镜L1的焦距为f1；第二负光焦度弯月透镜L2的焦距为f2；第四正光焦度双凸透镜L4和第五正光焦度双凸透镜L5的组合焦距为fa；第八正光焦度弯月透镜L8的焦距为f8；满足如下的关系：3.5<f1/f<5.5；-2<f2/f<-1；0.5<fa/f<1.5；2<f8/f<4。

进一步的，第四片正光焦度双凸透镜L4、第五正光焦度双凸透镜L5和第八正光焦度弯月透镜L8的玻璃材料折射率分别为n4、n5和n8，满足如下的关系：1.80<n4<1.98, 1.80<n5<1.98, 1.80<n8<1.98。

进一步的，光学总长TTL≤21.7mm，光学后截距≥3mm。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：通过第一片正光焦度镜片校正较大的光学畸变，并且之后的镜片适当分配合理结构，使得镜头的光学畸变非常低，满足TOF应用对于低畸变的需求。

通过材料合理的选择和搭配，校正了大相对孔径带来的像差，更好校正球差高级量，提高了中心视场和边缘视场的MTF，改善了全视场范围内的像质。

通过敏感度校正技术，降低了TOF光学镜头对各公差的敏感度，使得该光学镜头批量生产的良率更高。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图。

图2为本实用新型实施例TOF光学镜头MTF值。

图3为本实用新型实施例TOF光学镜头的场曲和光学畸变。

图4为本实用新型实施例TOF光学镜头光学镜头的相对照度。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步详细的说明。

如图1～4所示，一种低畸变大相对孔径广角TOF光学镜头，该TOF光学镜头系统结构由八片玻璃球面镜片构成，包括置于镜筒内的光学构件，所述光学构件从物面至像面依次设有第一正光焦度弯月透镜L1；第二负光焦度弯月透镜L2；第三负光焦度双凹透镜L3；第四正光焦度双凸透镜L4；第五正光焦度双凸透镜L5；孔径光栏S1；第六正光焦度双凸透镜L6和第七负光焦度弯月透镜L7构成的胶合镜片；第八正光焦度弯月透镜L8；及平行玻璃平板P1位于像面之前

进一步的，此光学结构件从左至右的间距如下：

第一正光焦度弯月透镜L1与第二负光焦度弯月透镜L2之间的空气间隔为0.1mm；

第二负光焦度弯月透镜L2与第三负光焦度双凹透镜L3之间的空气间隔为3.3mm；

第三负光焦度双凹透镜L3与第四正光焦度双凸透镜L4之间的空气间隔为0.1mm；

第四正光焦度双凸透镜L4与第五正光焦度双凸透镜L5之间的空气间隔为0.1mm；

第五正光焦度双凸透镜L5与第六正光焦度双凸透镜L6之间的空气间隔为4.7mm；

第七负光焦度弯月透镜L7与第八正光焦度弯月透镜L8的空气间隔为0.1mm。

进一步的，所述TOF光学镜头系统特征在于：设定该镜头焦距为f; 第一正光焦度弯月透镜L1的焦距为f1；第二负光焦度弯月透镜L2的焦距为f2；第四正光焦度双凸透镜L4和第五正光焦度双凸透镜L5的组合焦距为fa；第八正光焦度弯月透镜L8的焦距为f8；满足如下的关系：3.5<f1/f<5.5；-2<f2/f<-1；0.5<fa/f<1.5；2<f8/f<4。

本实施例中，第四片正光焦度双凸透镜L4、第五正光焦度双凸透镜L5和第八正光焦度弯月透镜L8的玻璃材料折射率分别为n4、n5和n8，满足如下的关系：1.80<n4<1.98,1.80<n5<1.98, 1.80<n8<1.98。

本实施例中，光学总长TTL≤21.7mm，光学后截距≥3mm。

光学镜头系统的实例数据，如图1所示，各个玻璃或透镜对应的光学面共焦镜头的数据如下表,在本实施例中光学面序号S1、S2、S3……表示从由物面至像面由第一正光焦度弯月透镜L1至第八正光焦度弯月透镜L8对应的表面，厚度表示所在光学面与下一个光学面之间的中心间距，其中，第六正光焦度双凸透镜L6及第七负光焦度弯月透镜L7构成的胶合镜片表示的双胶合透镜中部表面重合面为S13，第七负光焦度弯月透镜L7朝向像侧的一面为S15,折射率对应于所属透镜的折射率。

此TOF光学系统的具体性能参数为：

（1）焦距：EFFL=4.3mm

（2）F数=1.35

（3）视场角：2w≥70°

（4）成像圆直径大于Ф6.0

（5）相对照度大于49%

（6）光学畸变优于-2%

（7）适配光源光谱：808nm，850nm，905nm，940nm

（8）光学总长TTL≤21.7mm，光学后截距≥3mm

（9）该镜头适用于100万像素高分辨率TOF芯片。

由图2以看出，该光学镜头具有较高的分辨率，满足100万像素TOF芯片的MTF需求；由图3可以看出，该光学镜头具有很低的光学畸变，满足部分TOF要求低畸变的应用场景；由图4可以看出，该TOF光学镜头具有较大的相对照度，像面亮度均匀性比较好。

上述本实用新型所公开的任一技术方案除另有声明外，如果其公开了数值范围，那么公开的数值范围均为优选的数值范围，任何本领域的技术人员应该理解：优选的数值范围仅仅是诸多可实施的数值中技术效果比较明显或具有代表性的数值。由于数值较多，无法穷举，所以本实用新型才公开部分数值以举例说明本实用新型的技术方案，并且，上述列举的数值不应构成对本实用新型创造保护范围的限制。

如果本文中使用了“第一”、“第二”等词语来限定零部件的话，本领域技术人员应该知晓：“第一”、“第二”的使用仅仅是为了便于描述上对零部件进行区别如没有另行声明外，上述词语并没有特殊的含义。

同时，上述本实用新型如果公开或涉及了互相固定连接的零部件或结构件，那么，除另有声明外，固定连接可以理解为：能够拆卸地固定连接( 例如使用螺栓或螺钉连接)，也可以理解为：不可拆卸的固定连接(例如铆接、焊接)，当然，互相固定连接也可以为一体式结构( 例如使用铸造工艺一体成形制造出来) 所取代(明显无法采用一体成形工艺除外)。

另外，上述本实用新型公开的任一技术方案中所应用的用于表示位置关系或形状的术语除另有声明外其含义包括与其近似、类似或接近的状态或形状。

本实用新型提供的任一部件既可以是由多个单独的组成部分组装而成，也可以为一体成形工艺制造出来的单独部件。

最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本实用新型技术方案的精神，其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。

Claims (5)

1.一种低畸变大相对孔径广角TOF光学镜头，其特征在于，包括置于镜筒内的光学构件，所述光学构件从物面至像面依次设有第一正光焦度弯月透镜L1；第二负光焦度弯月透镜L2；第三负光焦度双凹透镜L3；第四正光焦度双凸透镜L4；第五正光焦度双凸透镜L5；孔径光栏S1；第六正光焦度双凸透镜L6和第七负光焦度弯月透镜L7构成的胶合镜片；第八正光焦度弯月透镜L8；及平行玻璃平板P1位于像面之前。

2.根据权利要求1所述的一种低畸变大相对孔径广角TOF光学镜头，其特征在于，此光学结构件从左至右的间距如下：

第一正光焦度弯月透镜L1与第二负光焦度弯月透镜L2之间的空气间隔为0.1mm；

第二负光焦度弯月透镜L2与第三负光焦度双凹透镜L3之间的空气间隔为3.3mm；

第三负光焦度双凹透镜L3与第四正光焦度双凸透镜L4之间的空气间隔为0.1mm；

第四正光焦度双凸透镜L4与第五正光焦度双凸透镜L5之间的空气间隔为0.1mm；

第五正光焦度双凸透镜L5与第六正光焦度双凸透镜L6之间的空气间隔为4.7mm；

第七负光焦度弯月透镜L7与第八正光焦度弯月透镜L8的空气间隔为0.1mm。

3.根据权利要求1或2所述的一种低畸变大相对孔径广角TOF光学镜头，其特征在于，所述TOF光学镜头系统特征在于：设定该镜头焦距为f; 第一正光焦度弯月透镜L1的焦距为f1；第二负光焦度弯月透镜L2的焦距为f2；第四正光焦度双凸透镜L4和第五正光焦度双凸透镜L5的组合焦距为fa；第八正光焦度弯月透镜L8的焦距为f8；满足如下的关系：3.5<f1/f<5.5；-2<f2/f<-1；0.5<fa/f<1.5；2<f8/f<4。

4.根据权利要求1或2所述的一种低畸变大相对孔径广角TOF光学镜头，其特征在于，第四片正光焦度双凸透镜L4、第五正光焦度双凸透镜L5和第八正光焦度弯月透镜L8的玻璃材料折射率分别为n4、n5和n8，满足如下的关系：1.80<n4<1.98,1.80<n5<1.98,1.80<n8<1.98。

5.根据权利要求1或2所述的一种低畸变大相对孔径广角TOF光学镜头，其特征在于，光学总长TTL≤21.7mm，光学后截距≥3mm。