CN211206932U

CN211206932U - 1.4mm广角光学系统

Info

Publication number: CN211206932U
Application number: CN201922059181.6U
Authority: CN
Inventors: 罗杰; 黄杰; 冯科; 谢圣荣
Original assignee: Fujian Forecam Tiantong Optics Co Ltd
Current assignee: Fujian Forecam Tiantong Optics Co Ltd
Priority date: 2019-11-26
Filing date: 2019-11-26
Publication date: 2020-08-07
Anticipated expiration: 2029-11-26

Abstract

本实用新型涉及一种1.4mm广角光学系统，包括沿光线入射光路自左向右依次间隔设置的第一透镜、第二透镜、光阑、第三透镜、第四透镜以及第五透镜；其中第一透镜为弯月负透镜，第二透镜为弯月正透镜，二者构成光焦度为负的前组镜头，第一透镜凹面朝向光阑，第二透镜凹面背向光阑；第三透镜为双凸正透镜，第四透镜为双凹负透镜，第五透镜为双凸正透镜，三者构成光焦度为正的后组镜头。本实用新型设计具有视场角大、通光量大的特点；采用多片非球面透镜设计方案，整体可靠性高，镜组装配敏感度低、良率高、成本低，有利于大规模生产；成像质量高，达到两百万像素高清摄像水准。

Description

1.4mm广角光学系统

技术领域

本实用新型涉及一种1.4mm广角光学系统。

背景技术

车载后视镜头被广泛地应用于车载监控系统中，为驾驶员提供汽车后视影像、倒车辅助等功能。随着汽车行业的发展，对车载后视镜头的性能提出了更高的要求。常见的后视镜头一般采用5-6片的全玻璃透镜结构，镜头体型较大，重量较重，无法满足小型化的要求，制造成本较高；此外常见的后视镜头光圈较小，导致大视场角处边缘通光量不足，边缘成像不够清晰，总体成像质量受到影响。

鉴于现有技术的不足，本实用新型旨在提供一种1.4mm广角光学系统，通过采用较多的非球面透镜，达到实现两百万高清像质、小型化以及降低成本的目的。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对以上不足之处，提供了一种结构简单的1.4mm广角光学系统。

本实用新型的技术方案是，一种1.4mm广角光学系统，包括沿光线入射光路自左向右依次间隔设置的第一透镜、第二透镜、光阑、第三透镜、第四透镜以及第五透镜；

其中第一透镜为弯月负透镜，第二透镜为弯月正透镜，二者构成光焦度为负的前组镜头，第一透镜凹面朝向光阑，第二透镜凹面背向光阑；

第三透镜为双凸正透镜，第四透镜为双凹负透镜，第五透镜为双凸正透镜，三者构成光焦度为正的后组镜头。

进一步的，第一透镜与第二透镜之间的空气间隔为1.65～1.70mm，第三透镜与第四透镜之间的空气间隔为0.25～0.30mm，第四透镜与第五透镜之间的空气间隔为0.10～0.15mm，前组镜头与后组镜头之间的空气间隔为1.0～1.2mm。

进一步的，前组镜头与后组镜头组成的光学系统的焦距为f，第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜的焦距分别为f₁、f₂、f₃、f₄、f₅，其中f₁、f₂、f₃、f₄、f₅与f满足以下比例：

-2.5＜f₁/f＜-2，5.5＜f₂/f＜6，1.5＜f₃/f＜1.8，-1.5＜f₄/f＜-0.5，1＜f₅/f＜2

进一步的，第一透镜满足关系式：N_d≥1.7，V_d≤50；第二透镜满足关系式： N_d≥1.6，V_d≤30；第三透镜满足关系式：N_d≥1.5，V_d≥55；第四透镜满足关系式：N_d≥1.6，V_d≤30；第五透镜满足关系式：N_d≥1.5，V_d≥55，其中N_d为折射率，V_d为阿贝常数。

进一步的，第一透镜为球面透镜，由玻璃材质制成；第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜为非球面透镜，均由塑胶材料制成。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

1.采用1G4P的设计结构，相比于全玻璃设计，不仅结构更加简单，具有更小的体型与质量；系统整体可靠性高，装配敏感度降低，使得良率提高，成本降低，有利于大规模生产。

2.同时保证较大视场角、较大通光口径，进光量充足，边缘成像质量好；通过合理的玻璃材料搭配以及镜片光焦度分配，整个光学系统的轴向色差与横向色差得到了很好地校正，合理的面型设计也使得整个光学系统的高级像差得到有效校正，同时每个镜面的光线入射角较小，系统总体成像质量优良。

附图说明

下面结合附图对本实用新型专利进一步说明。

图1是本实用新型实施例的光学结构示意图；

图2是本实用新型实施例的可见光MTF曲线图；

图3是本实用新型实施例的轴向色差曲线图；

图4是本实用新型实施例的横向色差曲线图。

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进一步说明。

如图1～4所示，一种1.4mm广角光学系统，包括沿光线入射光路自左向右依次间隔设置的第一透镜A1、第二透镜A2、光阑C、第三透镜B1、第四透镜B2 以及第五透镜B3；

在本实施例中，第一透镜与第二透镜之间的空气间隔为1.65～1.70mm，第三透镜与第四透镜之间的空气间隔为0.25～0.30mm，第四透镜与第五透镜之间的空气间隔为0.10～0.15mm，前组镜头与后组镜头之间的空气间隔为1.0～1.2mm。

在本实施例中，第二透镜与第三透镜之间设置有光阑，第二透镜与光阑的空气间隔为1.05mm，第三透镜与光阑的空气间隔为0.1mm，第五透镜的后侧设置有滤光片一D1、滤光片二D2。

在本实施例中，前组镜头与后组镜头组成的光学系统的焦距为f，第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜的焦距分别为f₁、f₂、f₃、f₄、f₅，其中f₁、f₂、f₃、f₄、f₅与f满足以下比例：

-2.5＜f₁/f＜-2，5.5＜f₂/f＜6，1.5＜f₃/f＜1.8，-1.5＜f₄/f＜-0.5，1＜f₅/f＜2通过对本实用新型形成的光学系统的光焦度按照以上比例进行合理分配，各镜片相对于系统焦距f成一定比例，使本实用新型形成的光学系统在420～700nm的波长范围的像差得到合理的校正和平衡。

在本实施例中，第一透镜满足关系式：N_d≥1.7，V_d≤50；第二透镜满足关系式：N_d≥1.6，V_d≤30；第三透镜满足关系式：N_d≥1.5，V_d≥55；第四透镜满足关系式：N_d≥1.6，V_d≤30；第五透镜满足关系式：N_d≥1.5，V_d≥55，其中N_d为折射率，V_d为阿贝常数。

在本实施例中，第一透镜为球面透镜，由玻璃材质制成；第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜为非球面透镜，均由塑胶材料制成。

一种1.4mm广角光学系统的成像方法，按以下步骤进行：光线自左向右依次经第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜后成像。

实施例1：第一透镜与第二透镜之间的空气间隔为1.67mm，第三透镜与第四透镜之间的空气间隔为0.27mm，第四透镜与第五透镜之间的空气间隔为0.12mm，前组镜头与后组镜头之间的空气间隔为1.15mm。

表1示出了实施例1的光学镜头的各透镜的曲率半径R、厚度d、折射率N_d以及阿贝数V_d。

表1 具体镜片参数表

本实施例采用了五片透镜作为示例，通过合理分配各透镜的光焦度、面型、各透镜的中心厚度以及各透镜之间的轴上间距等，有效扩大镜头的视场角，缩短镜头总长度，保证镜头的小畸变与高照度；同时校正各类像差，提高镜头的解析度与成像品质。各非球面面型Z由以下公式限定：

其中，Z为非球面沿光轴方向在高度为h的位置时，距非球面顶点的离矢高； c为非球面的近轴曲率，c＝1/R(即，近轴曲率c为上表1中曲率半径R的倒数)； k为圆锥常数；A、B、C、D、E均为高次项系数。

表2示出了可用于本实施例中各非球面透镜表面的圆锥常数k以及高次项系数A、B、C、D、E。

表2 各非球面透镜参数

本实施例中，此光学系统实现的技术指标如下：

(1)焦距：EFFL＝1.39mm；(2)光圈F＝2.0；(3)视场角：2w≥155°；(4) 光学畸变：＜-65％；(5)成像圆直径大于φ4.8；(6)工作波段：420～700nm； (7)光学总长TTL≤11.5mm，光学后截距BFL≥2.1mm；(8)该镜头适用于两百万像素CCD或CMOS摄像机。

在本实用新型实施例中，第一透镜具有较大的折射率与光焦度，保证系统能收集较大视场范围内的光线；第二透镜采用非球面透镜，通过选择合适的面型，有效地校正了光学系统的畸变；采用了典型的前负后正的结构，前组镜头的负光焦度矫正后组镜头的正光焦度像差。

四片非球面透镜矫正所有高级像差及球差，通过合理的折射率和光焦度比例分配，限制了前组镜头的镜片与后组镜头的镜片的光线入射角大小，较小的光线入射角能有效减小，光学系统的像面弯曲；后组镜头中，具有中等折射率和超高色散的第四透镜有效矫正成像系统的色差和像散，第四透镜与第五透镜同时承担了补偿系统高低温特性的功能。

通过以上镜片组成的光学系统，光路总长较短，则镜头的体积小，后焦大，可以与多种不同接口的摄像机配合使用；同时系统光圈较大，成像质量优良；其中第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜为塑胶非球面透镜，像质好，成本低，镜组整体可靠性高，性价比优良。

由图2可以看出，该光学系统在可见光波段的MTF表现良好，0.8F视场在空间频率80pl/mm处，其MTF值大于0.4，中心视场在空间频率160pl/mm处，其MTF值大于0.5，可以达到两百万高清的解像力需求。图3和图4为该光学系统的轴向色差曲线图与横向色差曲线图。由图3可以看出，该光学系统在最大轴向色差为1.86μm，由图4可以看出，该光学系统的横向色差在艾里斑的范围内，横向色差得到较好地校正。综上可以看出，该光学系统具有优良的成像质量，完全满足两百万像素摄像要求。

上列较佳实施例，对本实用新型的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种1.4mm广角光学系统，其特征在于：包括沿光线入射光路自左向右依次间隔设置的第一透镜、第二透镜、光阑、第三透镜、第四透镜以及第五透镜；

2.根据权利要求1所述的1.4mm广角光学系统，其特征在于：第一透镜与第二透镜之间的空气间隔为1.65～1.70mm，第三透镜与第四透镜之间的空气间隔为0.25～0.30mm，第四透镜与第五透镜之间的空气间隔为0.10～0.15mm，前组镜头与后组镜头之间的空气间隔为1.0～1.2mm。

3.根据权利要求1所述的1.4mm广角光学系统，其特征在于：前组镜头与后组镜头组成的光学系统的焦距为f，第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜的焦距分别为f₁、f₂、f₃、f₄、f₅，其中f₁、f₂、f₃、f₄、f₅与f满足以下比例：

-2.5＜f₁/f＜-2，5.5＜f₂/f＜6，1.5＜f₃/f＜1.8，-1.5＜f₄/f＜-0.5，1＜f₅/f＜2。

4.根据权利要求1所述的1.4mm广角光学系统，其特征在于：第一透镜满足关系式：N_d≥1.7，V_d≤50；第二透镜满足关系式：N_d≥1.6，V_d≤30；第三透镜满足关系式：N_d≥1.5，V_d≥55；第四透镜满足关系式：N_d≥1.6，V_d≤30；第五透镜满足关系式：N_d≥1.5，V_d≥55，其中N_d为折射率，V_d为阿贝常数。

5.根据权利要求1所述的1.4mm广角光学系统，其特征在于：第一透镜为球面透镜，由玻璃材质制成；第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜为非球面透镜，均由塑胶材料制成。