CN210803853U - 一种小型光学广角镜头 - Google Patents
一种小型光学广角镜头 Download PDFInfo
- Publication number
- CN210803853U CN210803853U CN201922279434.0U CN201922279434U CN210803853U CN 210803853 U CN210803853 U CN 210803853U CN 201922279434 U CN201922279434 U CN 201922279434U CN 210803853 U CN210803853 U CN 210803853U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- lens
- focal length
- angle
- wide
- refractive index
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Lenses (AREA)
Abstract
本实用新型公开了一种小型光学广角镜头，涉及光学器件领域，其技术方案要点是包括沿光轴方向从物方到像方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、具有正光焦度的第三透镜、相互胶合后具有正光焦度的第四透镜和第五透镜、以及设置于第二透镜和第三透镜之间的光阑，所述第一透镜、第二透镜和第三透镜均为非球面透镜，所述第四和第五透镜均为球面透镜；所述小型光学广角镜头满足以下条件：(1)‑1.0<f1/f2<‑0.1；(2)5.0<f3/f<10.0；其中，f1为第一透镜焦距，f2为第二透镜焦距，f3为第三透镜焦距，f为镜头的等效焦距。其技术效果是通过使用非球面透镜并改变透镜的排列方式，使其在实现大光圈和良好成像效果的前提下保持镜头的小型化，方便加工生产。
Description
技术领域
本实用新型涉及光学器件领域，特别涉及一种小型光学广角镜头。
背景技术
一般定焦小型光学广角镜头大多数是从Topogon以及Pyccap两种物镜演变而来，Topogon物镜同双高斯物镜相同，都是对称式结构，好处在于可将视角拉大，慧差及色差可获得良好控制，但缺点是孔径光阑无法加大，光圈效果不佳，而Pyccap也是对称式结构，并透过增加透镜厚度，而达到良好的屈亮度， 从而使得改善Topogon光圈无法加大的问题，实际上此方法也只能再提升1~2级的光圈，但是却延伸出因为透镜加厚的关系，导致设计出的镜头总长变长的问题，无法达到市场期望的小型化。
不管是Topogon或是Pyccap物镜，都无法避免因为对称式结构，而不得不将光阑放至中心位置。目前，为了增强亮度，得到良好的光圈数值，人们采取了多种手段。其中一种是将光阑往前移，但是此时前组透镜群的像散将会增强，必须靠加大后组透镜群的曲率半径来解决，若不考虑像散，只为了达到球差的校正，后组透镜群会因曲率半径加大，而变成极度弯曲，从而导致透镜加工时的困难度，甚至有可能加工不出来。
如果此时在前透镜群在加入一正胶合透镜，可明显改善球差的问题，但因为又多加一正胶合透镜，导致正像散，所以又必须在加入能校正像散的反常胶合透镜，此反常胶合透镜通常为三胶合或四胶合，形状为鼓形，这样增加的结果，却使的设计的镜头光学总长又变得更长，镜头小型化的需求就失去意义了。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种小型光学广角镜头，其通过使用非球面透镜并改变透镜的排列方式，使其在实现大光圈和良好成像效果的前提下保持镜头的小型化，方便加工生产。
本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种小型光学广角镜头,包括沿光轴方向从物方到像方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、具有正光焦度的第三透镜、相互胶合后具有正光焦度的第四透镜和第五透镜、以及设置于第二透镜和第三透镜之间的光阑，所述第一透镜、第二透镜和第三透镜均为非球面透镜，第四透镜和第五透镜均为球面透镜；所述小型光学广角镜头满足以下条件：
(1)-1.0<f1/f2<-0.1；
(2)5.0<f3/f<10.0；
其中，f1为第一透镜焦距，f2为第二透镜焦距，f3为第三透镜焦距，f为镜头的等效焦距。
通过采用上述技术方案，第一透镜、第二透镜和第三透镜采用非球面技术，光线在被非球面透镜折射时，相比于球面透镜，其远轴光线能够有多重光路折射路径，与傍轴光线汇聚在同一点，从而使得像散和球差更低，有利于光圈的扩大。此外，非球面透镜相较于球面透镜而言，具有更佳的曲率半径，可以维持良好的像差修正。第一透镜的焦距小于第二透镜的焦距，第一透镜和第二透镜的屈光能力较强，收敛光束的效果好，第一和第二透镜的中心厚度能够设计得较薄。第三透镜的负屈光能力强，能够将更大孔径角的光线收敛入光阑中，使得从而使得光阑的光通量上升，镜头的广角更大。
进一步设置：所述第一透镜、第二透镜和第三透镜均由耐高温光学塑料制成。
通过采用上述技术方案，耐高温光学塑料相较于玻璃具有更优良的一致性和更小的公差。在现有技术中，上述Topogen物镜的首末两片透镜一般采用Crown Glass，而首末两片之间的透镜则是采用Flint Glass，而Pyccap物镜则是相反。这两种物镜会采取此种排列，绝大多数是因为较好校正球差、像散等因素。但不管是Topogen或是Pyccap物镜，都无法避免因为对称式结构，而不得不将光阑放至中心位置，虽然对称式能将视角拉大，但对于目前市场需求来说，Pyccap物镜的加大光圈效果仍是无法满足市场需求，为了更大的光圈效果，将光阑前移将会使得光阑后方透镜群的曲率半径加大；而后移会使光圈效果变差，故不考虑此情况。非球面的耐高温光学塑料透镜能够使得球差和像散等初级像差更小，因此在光阑前移时无需后方透镜群加厚或加镜片以调整球差和像散。
进一步设置：所述第四透镜和第五透镜均由光学玻璃制成，所述第四透镜和第五透镜相互配合形成胶合透镜。
通过采用上述技术方案，折射率和色散系数具有差异的第四透镜和第五透镜相互配合，对成像的色差和球差进行校正。
进一步设置：所述第四透镜的折射率低于第五透镜的折射率，所述第四透镜的色散系数高于第五透镜的色散系数。
进一步设置：所述第一透镜和第三透镜的折射率均介于1.1475 ~ 1.9125，所述第二透镜的折射率介于1.1925 ~ 1.9875。
进一步设置：所述第一透镜和第三透镜的色散系数均介于42.0375 ~ 70.0625，所述第二透镜色散系数介于22.4250 ~ 37.3750。
进一步设置：所述第四透镜的折射率介于1.2375~2.0625，所述第五透镜的折射率介于1.3875~2.3125。
进一步设置：所述第四透镜的色散系数介于43.8000 ~ 73.0000，所述第五透镜的色散系数介于17.8500 ~ 29.7500。
进一步设置：所述第四透镜和第五透镜满足以下条件：
(3)-0.1<(R7/R8)/f4<-0.5；
(4)0.001<(R8/R9)/f5<0.01；
其中，R7、R8分别为第四透镜两表面的曲率半径，R8、R9为第五透镜两表面曲率半径，f4为第四透镜焦距，f5为第五透镜焦距。
进一步设置：所述第一透镜的焦距介于-2.4188~-4.0313，所述第二透镜的焦距介于8.8980~14.8300，所述第三透镜的焦距介于5.8335~9.7225，所述第四透镜的焦距介于6.5243~10.8738，所述第五透镜的焦距介于80.8988~ 34.8313。
通过采用上述技术方案，由于第四透镜和第五透镜胶合，故两者相胶合的面的曲率半径相同且均为R8。符合该条件的第四透镜和第五透镜能够有效消除色差，并降低透镜的厚度。
综上所述，本实用新型具有以下有益效果：
1、使用非球面透镜并改变透镜的排列方式，使其在实现大光圈和良好成像效果的前提下无需增加透镜数量或增厚透镜以降低像差，从而保持镜头的小型化，方便加工生产；
2、使用非球面透镜代替球面透镜，能够矫正与光阑孔径大小相关的高级球差，从而有利于人们在设计时加大光阑孔径，从而增大光圈大小，以增大视角；
3、非球面透镜能够有效降低球差和像散，从而提高成像的清晰程度。
附图说明
图1是本实施例中一种小型光学广角镜头的结构示意图。
图中，
1、第一透镜；2、第二透镜；3、第三透镜；4、第四透镜；5、第五透镜；6、光阑。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。
一种小型光学广角镜头，参考图1，包括沿光轴方向从物方到像方依次排列的具有负光焦度的第一透镜1、具有正光焦度的第二透镜2、具有正光焦度的第三透镜3、相互胶合后具有正光焦度的第四透镜4和第五透镜5、以及设置于第二透镜2和第三透镜3之间的光阑6。
本镜头的主要参数如表1所示：
表1
| 光圈 | 焦距 | 光学总长 | 最大视场角 | 镜头牙型 | 镜头前外径 |
| 2.2 | 1.9 mm | 13.0±1.5 mm | 160° | M7 | 10mm |
每个透镜以靠近物方的面为入射面，以靠近像方的面为出射面。
第一透镜1为由耐高温光学塑料制成的非球面透镜，其中入射面为平面，有利于进行大角度收光；出射面为凹面，用于初步收敛入瞳光束。
第二透镜2为由耐高温光学塑料制成的非球面透镜，其中入射面为凹面，出射面为凸面，用于大幅度将入瞳光束进行收敛，使得更大孔径角的光束能够进入光阑6。
第一透镜1和第二透镜2需要满足以下条件：
-1.0 < f1 / f2 < -0.1 (1)
其中，f1为第一透镜1焦距、f2为第二透镜2焦距，两者比值如无法满足条件(1)的数值，则第一及第二透镜2的屈光能力将大幅下降，收敛光束的效果就会无效，也无法实现缩短镜头中第一及第二透镜2的中心厚度。
光阑6在第二透镜2和第三透镜3之间移动，光阑6朝向第二透镜2移动时，光圈效果增强。光阑6远离第二透镜2移动时，光圈效果降低。
第三透镜3为由耐高温光学塑料制成的非球面透镜，其中入射面为凹面，出射面为凸面，用于将出瞳光束放大。
第三透镜3需要满足以下条件：
5.0< f3/f < 10.0 (2)
其中，f3为第三透镜3焦距、f为镜头的等效焦距。两者比值如无法满足条件(2)的数值，则第三透镜3的负屈光能力将大幅下降，增大光束的效果就会被降低，也无法实现增大视角的效果。
第四透镜4和第五透镜5相互配合形成正胶合透镜，用于降低出瞳光束的色差。
第四透镜4和第五透镜5需要满足如下条件：
-0.1< (R7/R8)/f4 < -0.5 (3)
0.001< (R8/R9)/f5 < 0.01 (4)
其中，R7、R8为第四透镜4入射面和出射面的曲率半径、R8、R9为第五透镜5入射面和出射面的曲率半径。因为第四及第五透镜5为胶合透镜，故第四透镜4出射面的焦距等于第五透镜5入射面的焦距，f5为第五透镜5焦距，上述比值如无法满足条件(3)、(4)的数值，则胶合透镜消色差及减少透镜厚度的效果会被降低，则需要额外添加正胶合透镜和反常胶合透镜以消除色差，但是这样就无法实现镜头的小型化。
在透镜数据中，序列是从物方开始的各个相邻镜面之间的距离，R是各透镜表面的曲率半径，D是相邻透镜表面之间的距离。
各透镜光学数据如表2所示：
表2
| 序列 | R | D |
| 1 | Infinity | 0.5250 ~ 0.8750 |
| 2 | 1.2833 ~ 2.1388 | 0.9510 ~ 1.5850 |
| 3 | -6.9060 ~ -11.5100 | 1.2975 ~ 2.1625 |
| 4 | -3.1718 ~ -5.2863 | 0.5670 ~ 0.9450 |
| Stop | 无 | 0.1178 ~ 0.1963 |
| 5 | -3.6488 ~ -6.0813 | 1.0650 ~ 1.7750 |
| 6 | -1.8442 ~ -3.0737 | 0.0750 ~ 0.1250 |
| 7 | 2.8425 ~ 4.7375 | 1.6275 ~ 2.7125 |
| 8 | -1.9875 ~ -3.3125 | |
| 9 | -7.8758 ~ -13.1263 | 0.5250 ~ 0.8750 |
各透镜焦距f、折射率N、色散系数V如表3所示：
表3
| 表面序列 | f | N | V |
| 1 | -2.4188 ~ -4.0313 | 1.1475 ~ 1.9125 | 42.0375 ~ 70.0625 |
| 2 | 8.8980 ~ 14.8300 | 1.1925 ~ 1.9875 | 22.4250 ~ 37.3750 |
| 3 | 5.8335 ~ 9.7225 | 1.1475 ~ 1.9125 | 42.0375 ~ 70.0625 |
| 4 | 6.5243 ~ 10.8738 | 1.2375 ~ 2.0625 | 43.8000 ~ 73.0000 |
| 5 | 80.8988 ~ 134.8313 | 1.3875 ~ 2.3125 | 17.8500 ~ 29.7500 |
在本实施例中，第四透镜4为日本豪雅的LAC7镜片材料制成，折射率为1.651599，色散系数为58.403907。第五透镜5为日本豪雅的FDE90镜片材料制成，折射率为1.846663，色散系数为23.784819。
由于上述的第一、第二、第三塑料透镜为非球面，故可以用以下公式来表示：
其中，
Z = 与光轴平行的镜片表面轮廓值；
r = 镜片表面与光轴之间的垂直距离；
C = 镜片曲率半径的倒数；
K = 圆锥常数；
下列各个表格分别为第一、第二、第三透镜3的非球面参数：
表4 第一透镜1关于入射面和出射面的参数
| 参数 | K值 | 系数   |
系数   |
系数   |
系数   |
系数   |
| 入射面 | 无 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 出射面 | 0.137 | 0 | -4.869E-3 | -2.311E-4 | -8.897E-5 | -3.731E-4 |
表5 第二透镜2关于入射面和出射面的参数
| 参数 | K值 | 系数  |
系数   |
系数   |
系数   |
系数   |
| 入射面 | 31.209 | 0 | -0.010 | -1.527E-3 | 4.658E-4 | 1.673E-4 |
| 出射面 | -25.198 | 0 | -0.045 | 0.017 | -4.950E-3 | 6.405E-4 |
表6 第三透镜3关于入射面和出射面的参数
| 参数 | K值 | 系数   |
系数   |
系数   |
系数   |
系数   |
| 入射面 | 17.402 | 无 | 0.015 | 2.138E-3 | 1.287E-3 | 9.461E-3 |
| 出射面 | -4.924 | 无 | 0.040 | 7.476E-3 | -1.179E-3 | -1.490E-4 |
由于第一透镜1的第一曲面为平面，Z与r无相关性，故r的各阶系数为0。
上述的实施例仅仅是对本实用新型的解释，其并不是对本实用新型的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本实用新型的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (10)
1.一种小型光学广角镜头，其特征在于，包括沿光轴方向从物方到像方依次排列的具有负光焦度的第一透镜(1)、具有正光焦度的第二透镜(2)、具有正光焦度的第三透镜(3)、相互胶合后具有正光焦度的第四透镜(4)和第五透镜(5)、以及设置于第二透镜(2)和第三透镜(3)之间的光阑(6)，所述第一透镜(1)、第二透镜(2)和第三透镜(3)均为非球面透镜，所述第四透镜(4)和第五透镜(5)均为球面透镜；所述小型光学广角镜头满足以下条件：
(1)-1.0 < f1 / f2 < -0.1；
(2)5.0 < f3 / f < 10.0；
其中，f1为第一透镜(1)焦距，f2为第二透镜(2)焦距，f3为第三透镜(3)焦距，f为镜头的等效焦距。
2.根据权利要求1所述的小型光学广角镜头，其特征在于，所述第一透镜(1)、第二透镜(2)和第三透镜(3)均由耐高温光学塑料制成。
3.根据权利要求1所述的小型光学广角镜头，其特征在于，所述第四透镜(4)和第五透镜(5)均由光学玻璃制成，所述第四透镜(4)和第五透镜(5)相互配合形成胶合透镜。
4.根据权利要求3所述的小型光学广角镜头，其特征在于，所述第四透镜(4)的折射率低于第五透镜(5)的折射率，所述第四透镜(4)的色散系数高于第五透镜(5)的色散系数。
5.根据权利要求4所述的小型光学广角镜头，其特征在于，所述第一透镜(1)和第三透镜(3)的折射率均介于1.1475 ~ 1.9125，所述第二透镜(2)的折射率介于1.1925 ~1.9875。
6.根据权利要求4所述的小型光学广角镜头，其特征在于，所述第一透镜(1)和第三透镜(3)的色散系数均介于42.0375 ~ 70.0625，所述第二透镜(2)色散系数介于22.4250 ~37.3750。
7.根据权利要求4所述的小型光学广角镜头，其特征在于，所述第四透镜(4)的折射率介于1.2375~2.0625，所述第五透镜(5)的折射率介于1.3875~2.3125。
8.根据权利要求4所述的小型光学广角镜头，其特征在于，所述第四透镜(4)的色散系数介于43.8000 ~ 73.0000，所述第五透镜(5)的色散系数介于17.8500 ~ 29.7500。
9.根据权利要求1所述的小型光学广角镜头，其特征在于，所述第四透镜(4)和第五透镜(5)满足以下条件：
(3)-0.1<(R7/R8)/f4<-0.5；
(4)0.001<(R8/R9)/f5<0.01；
其中，R7、R8分别为第四透镜(4)两表面的曲率半径，R8、R9为第五透镜(5)两表面曲率半径，f4为第四透镜(4)焦距，f5为第五透镜(5)焦距。
10.根据权利要求9所述的小型光学广角镜头，其特征在于，所述第一透镜(1)的焦距介于-2.4188~ -4.0313，所述第二透镜(2)的焦距介于8.8980~14.8300，所述第三透镜(3)的焦距介于5.8335~9.7225，所述第四透镜(4)的焦距介于6.5243~10.8738，所述第五透镜(5)的焦距介于80.8988~134.8313。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201922279434.0U CN210803853U (zh) | 2019-12-16 | 2019-12-16 | 一种小型光学广角镜头 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201922279434.0U CN210803853U (zh) | 2019-12-16 | 2019-12-16 | 一种小型光学广角镜头 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN210803853U true CN210803853U (zh) | 2020-06-19 |
Family
ID=71230814
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201922279434.0U Active CN210803853U (zh) | 2019-12-16 | 2019-12-16 | 一种小型光学广角镜头 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN210803853U (zh) |
-
2019
- 2019-12-16 CN CN201922279434.0U patent/CN210803853U/zh active Active
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN112526728A (zh) | 一种定焦镜头 | |
| CN217587742U (zh) | 一种光学镜头 | |
| CN210803853U (zh) | 一种小型光学广角镜头 | |
| CN216526495U (zh) | 一种含液体镜头的可调焦扫描镜头 | |
| CN214225558U (zh) | 一种定焦镜头 | |
| CN115032776A (zh) | 一种长焦长法兰视频镜头 | |
| CN112014948B (zh) | 长焦成像光学系统 | |
| CN115166944A (zh) | 一种光学成像镜头 | |
| CN211236423U (zh) | 一种光学成像镜头 | |
| CN115047585A (zh) | 光学镜头及电子设备 | |
| CN111239966A (zh) | 一种光学成像镜头 | |
| CN111103675A (zh) | 一种定焦镜头 | |
| CN219552750U (zh) | 一种定焦镜头 | |
| CN218332133U (zh) | 一种定焦镜头 | |
| CN117008303B (zh) | 光学镜头 | |
| CN218767544U (zh) | 一种光学成像镜头 | |
| CN218158513U (zh) | 一种大通光的光学镜头 | |
| CN220820367U (zh) | 目镜光学系统 | |
| CN216526494U (zh) | 一种广角低畸变光学镜头 | |
| CN218848442U (zh) | 一种定焦镜头 | |
| CN218298646U (zh) | 一种定焦镜头 | |
| CN218471038U (zh) | 一种动态识别镜头 | |
| CN213581568U (zh) | 一种定焦镜头 | |
| CN216210192U (zh) | 一种长焦大靶面镜头 | |
| CN218497248U (zh) | 一种定焦镜头 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |