CN213069312U

CN213069312U - 一种高清光学成像镜头

Info

Publication number: CN213069312U
Application number: CN202022273539.8U
Authority: CN
Inventors: 张瑞翔; 张军光
Original assignee: Xiamen Leading Optics Co Ltd
Current assignee: Xiamen Leading Optics Co Ltd
Priority date: 2020-10-13
Filing date: 2020-10-13
Publication date: 2021-04-27
Anticipated expiration: 2030-10-13

Abstract

本实用新型公开了一种高清光学成像镜头，其包括第一透镜至第十二透镜；第一透镜至第十二透镜各自包括物侧面及像侧面；第一透镜具正屈光率；第二透镜具负屈光率；第三透镜具负屈光率；第四透镜具正屈光率；第五透镜具正屈光率；第六透镜具正屈光率；第七透镜具正屈光率；第八透镜具负屈光率；第九透镜具正屈光率；第十透镜具正屈光率；第十一透镜具负屈光率；第十二透镜具正屈光率；该镜头包括三组胶合透镜。本实用新型采用十二片透镜，并通过对各个透镜进行相应设计，使得镜头支持近物距0.2m到无穷远的切换，且保证远景近景的高清成像；具有对传函管控好，高解析，图像锐度高，图像均匀；畸变小，图像形变小，像差和色差小，色彩一致性好等优点。

Description

一种高清光学成像镜头

技术领域

本实用新型涉及镜头技术领域，具体涉及一种高清光学成像镜头。

背景技术

随着科学技术的不断进步以及社会的不断发展，近年来，光学成像镜头也得到了迅猛发展，被广泛应用在智能手机、平板电脑、视频会议、车载监控、安防监控等各个领域，因此，对光学成像镜头的要求也越来越高。然而现有技术中的内对焦光学成像镜头，至少还存在以下缺陷：镜头工作最短拍摄距离比较大，不支持很近的工作物距；长焦镜头无法同时达成远景近景高清成像；对传函管控不好，中心至边缘的解像力差距悬殊，图像锐度差；光学畸变大，图像边缘形变量大，边缘像差和色差大，色彩还原性不佳。故现有的内对焦镜头已无法满足日益提高的要求，有必要对其进行改进。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种高清光学成像镜头，用以解决上述存在的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种高清光学成像镜头，从物侧至像侧沿一光轴依次包括第一透镜至第十二透镜；所述第一透镜至第十二透镜各自包括一朝向物侧且使成像光线通过的物侧面以及一朝向像侧且使成像光线通过的像侧面；

所述第一透镜具正屈光率，所述第一透镜的物侧面为凸面、像侧面为凸面；

所述第二透镜具负屈光率，所述第二透镜的物侧面为凸面、像侧面为凹面；

所述第三透镜具负屈光率，所述第三透镜的物侧面为凹面、像侧面为凹面；

所述第四透镜具正屈光率，所述第四透镜的物侧面为凸面、像侧面为凸面；

所述第五透镜具正屈光率，所述第五透镜的物侧面为凸面、像侧面为凸面；

所述第六透镜具正屈光率，所述第六透镜的物侧面为凸面、像侧面为凹面；

所述第七透镜具正屈光率，所述第七透镜的物侧面为凸面、像侧面为凸面；

所述第八透镜具负屈光率，所述第八透镜的物侧面为凸面、像侧面为凹面；

所述第九透镜具正屈光率，所述第九透镜的物侧面为凸面、像侧面为凹面；

所述第十透镜具正屈光率，所述第十透镜的物侧面为凸面、像侧面为凸面；

所述第十一透镜具负屈光率，所述第十一透镜的物侧面为凹面、像侧面为凸面；

所述第十二透镜具正屈光率，所述第十二透镜的物侧面为凸面、像侧面为凸面；

该镜头包括三组胶合透镜，光阑位于所述第五透镜与第六透镜之间。

优选地，所述第三透镜的像侧面与所述第四透镜的物侧面相互胶合；所述第八透镜的像侧面与所述第九透镜的物侧面相互胶合；所述第十透镜的像侧面与所述第十一透镜的物侧面相互胶合。

优选地，所述第三透镜和第四透镜组成的胶合透镜、所述第八透镜和第九透镜组成的胶合透镜、所述第十透镜和第十一透镜组成的胶合透镜中，两两之间的材料的色散系数之差为Vd，25<Vd<35。

优选地，所述第八和九胶合透镜、所述第十和十一胶合镜片组成了双高斯对称结构。

优选地，所述第一透镜至第十二透镜的焦距与整个镜头的焦距之间满足以下条件：

2.62<(f1/f)<2.71，0.91<(f2/f)<-0.85，

-0.65<(f3/f)<-0.58，1.05<(f4/f)<1.14，

2.10<(f5/f)<2.17，3.60<(f6/f)<3.70，

1.88<(f7/f)<1.96，-0.76<(f8/f)<-0.69，

0.92<(f9/f)<0.99，0.72<(f10/f)<0.78，

-0.60<(f11/f)<-0.53，-2.69<(f34/f)<-2.48，

-1.88<(f89/f)<-1.72，-2.49<(f1011/f)<2.36，

其中，f、f1、f2、f3、f4、f5、f6、f7、f8、f9、f10、f11、f12、f34、f89、f1011分别为整个镜头、所述第一透镜、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、第十二透镜、第三和四胶合透镜、第八和九胶合透镜、第十和十一胶合透镜的焦距。

优选地，镜头还满足：TTL<120mm，其中，TTL为所述第一透镜的物侧面至成像面在光轴上的距离。

优选地，镜头还满足：1.20<ALT/ALG<1.40，其中，ALG为所述第一透镜到第十二透镜在光轴上的空气间隙总和，ALT为所述第一透镜至第十二透镜在光轴上的透镜厚度的总和。

优选地，所述第五透镜、第六透镜、第十一透镜及第十二透镜的折射率nd均满足：1.80≤nd≤1.95。

采用上述技术方案后，本实用新型与背景技术相比，具有如下优点：

本实用新型沿物侧至像侧方向采用十二片透镜，并通过对各个透镜进行相应设计，使得镜头支持近物距0.2m到无穷远的切换，且保证远景近景的高清成像；同时具有对传函管控好，高解析，图像锐度高，图像均匀；畸变小，图像形变小，像差和色差小，色彩一致性好等优点。

附图说明

图1为实施例一的光路图；

图2为实施例一中镜头在可见光下的MTF曲线图；

图3为实施例一中镜头在可见光下相对照度图；

图4为实施例一中镜头在可见光下的场曲及畸变图；

图5为实施例一中镜头在可见光下的横向像差图；

图6为实施例一中镜头在可见光下的纵向像差图；

图7为实施例二的光路图；

图8为实施例二中镜头在可见光下的MTF曲线图；

图9为实施例二中镜头在可见光下相对照度图；

图10为实施例二中镜头在可见光下的场曲及畸变图；

图11为实施例二中镜头在可见光下的横向像差图；

图12为实施例二中镜头在可见光下的纵向像差图；

图13为实施例三的光路图；

图14为实施例三中镜头在可见光下的MTF曲线图；

图15为实施例三中镜头在可见光下相对照度图；

图16为实施例三中镜头在可见光下的场曲及畸变图；

图17为实施例三中镜头在可见光下的横向像差图；

图18为实施例三中镜头在可见光下的纵向像差图；

图19为实施例四的光路图；

图20为实施例四中镜头在可见光下的MTF曲线图；

图21为实施例四中镜头在可见光下相对照度图；

图22为实施例四中镜头在可见光下的场曲及畸变图；

图23为实施例四中镜头在可见光下的横向像差图；

图24为实施例四中镜头在可见光下的纵向像差图；

图25为实施例五的光路图；

图26为实施例五中镜头在可见光下的MTF曲线图；

图27为实施例五中镜头在可见光下相对照度图；

图28为实施例五中镜头在可见光下的场曲及畸变图；

图29为实施例五中镜头在可见光下的横向像差图；

图30为实施例五中镜头在可见光下的纵向像差图。

附图标记说明：

第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3、第四透镜4、第五透镜5、第六透镜6、第七透镜7、第八透镜8、第九透镜9、第十透镜10、第十一透镜11、第十二透镜12、光阑13、保护玻璃14。

具体实施方式

为进一步说明各实施例，本实用新型提供有附图。这些附图为本实用新型揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本实用新型的优点。图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。

现结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步说明。

在本说明书中所说的「透镜具有正屈光率(或负屈光率)」，是指该透镜以高斯光学理论计算出来的近轴屈光率为正(或为负)。所说的「透镜的物侧面(或像侧面)」定义为成像光线通过透镜表面的特定范围。透镜的面形凹凸判断可依该领域中通常知识者的判断方式，即通过曲率半径(简写为R值)的正负号来判断透镜面形的凹凸。R值可常见被使用于光学设计软件中，例如Zemax或CodeV。R值亦常见于光学设计软件的透镜资料表(lensdatasheet)中。以物侧面来说，当R值为正时，判定为物侧面为凸面；当R值为负时，判定物侧面为凹面。反之，以像侧面来说，当R值为正时，判定像侧面为凹面；当R值为负时，判定像侧面为凸面。

本实用新型公开了一种高清光学成像镜头，从物侧至像侧沿一光轴依次包括第一透镜至第十二透镜；所述第一透镜至第十二透镜各自包括一朝向物侧且使成像光线通过的物侧面以及一朝向像侧且使成像光线通过的像侧面；

具有屈光率的透镜只有上述十二片，其包括三组胶合透镜，光阑位于所述第五透镜与第六透镜之间，采用光阑前五后七的光学结构。

优选地，所述第三透镜和第四透镜组成的胶合透镜、所述第八透镜和第九透镜组成的胶合透镜、所述第十透镜和第十一透镜组成的胶合透镜中，两两之间的材料的色散系数之差为Vd，25<Vd<35。第三透镜和第四透镜为双凹双凸胶合镜片，第八透镜和第九透镜为一凹一凸胶合镜片，第十透镜和第十一透镜分别为双凸、一凹一凸胶合镜片，有利于矫正球差、慧差等像差，提高MTF解析度。

优选地，所述第八和九胶合透镜、所述第十和十一胶合镜片组成了双高斯对称结构，能够很好的矫正高级像差，提高成像质量。

2.62<(f1/f)<2.71，0.91<(f2/f)<-0.85，

-0.65<(f3/f)<-0.58，1.05<(f4/f)<1.14，

2.10<(f5/f)<2.17，3.60<(f6/f)<3.70，

1.88<(f7/f)<1.96，-0.76<(f8/f)<-0.69，

0.92<(f9/f)<0.99，0.72<(f10/f)<0.78，

-0.60<(f11/f)<-0.53，-2.69<(f34/f)<-2.48，

-1.88<(f89/f)<-1.72，-2.49<(f1011/f)<2.36，

优选地，所述第五透镜、第六透镜、第十一透镜及第十二透镜的折射率nd均满足：1.80≤nd≤1.95，选用了高折射率的材料，能够比较好地优化光学结构。

下面将以具体实施例对本实用新型的内对焦高清镜头进行详细说明。

实施例一

参考图1所示，本实施例公开了一种高清光学成像镜头，从物侧A1至像侧A2沿一光轴依次包括第一透镜1至第十二透镜12；所述第一透镜1至第十二透镜12各自包括一朝向物侧A1且使成像光线通过的物侧面以及一朝向像侧A2且使成像光线通过的像侧面；

所述第一透镜1具正屈光率，所述第一透镜1的物侧面为凸面、像侧面为凸面；

所述第二透镜2具负屈光率，所述第二透镜2的物侧面为凸面、像侧面为凹面；

所述第三透镜3具负屈光率，所述第三透镜3的物侧面为凹面、像侧面为凹面；

所述第四透镜4具正屈光率，所述第四透镜4的物侧面为凸面、像侧面为凸面；

所述第五透镜5具正屈光率，所述第五透镜5的物侧面为凸面、像侧面为凸面；

所述第六透镜6具正屈光率，所述第六透镜6的物侧面为凸面、像侧面为凹面；

所述第七透镜7具正屈光率，所述第七透镜7的物侧面为凸面、像侧面为凸面；

所述第八透镜8具负屈光率，所述第八透镜8的物侧面为凸面、像侧面为凹面；

所述第九透镜9具正屈光率，所述第九透镜9的物侧面为凸面、像侧面为凹面；

所述第十透镜10具正屈光率，所述第十透镜10的物侧面为凸面、像侧面为凸面；

所述第十一透镜11具负屈光率，所述第十一透镜11的物侧面为凹面、像侧面为凸面；

所述第十二透镜12具正屈光率，所述第十二透镜12的物侧面为凸面、像侧面为凸面。

在本实施例中，光阑13设置在第五透镜5与第六透镜6之间，当然，在其他实施例中，光阑13也可以设置在其他合适的位置。

本具体实施例的详细光学数据如表1所示。

表1实施例一的详细光学数据

本具体实施例中，光学成像镜头的焦距f＝25mm；光圈值FNO＝1.49；视场角FOV＝38.8°；第一透镜1的物侧面至成像面在光轴上的距离TTL＝115mm，(f1/f)＝2.65，(f2/f)＝-0.87，(f3/f)＝-0.60，(f4/f)＝1.08，(f5/f)＝2.12，(f6/f)＝3.62，(f7/f)＝1.90，(f8/f)＝-0.73，(f9/f)＝0.97，(f10/f)＝0.77，(f11/f)＝-0.58，(f12/f)＝0.92，(f34/f)＝-2.50，(f89/f)＝-1.86，(f1011/f)＝-2.48。

本具体实施例中的光学成像镜头的光路图请参阅图1。可见光不同焦距的MTF曲线图请参阅图2，从图中可以看出该款镜头的空间频率达100lp/mm时，全视场传递函数图像仍大于35％，成像质量优良。可见光下相对照度请参阅图3，从图中可以看出相对照度≥55％、为像面提供了较为均匀的照度。场曲/畸变请参阅图4，从图中可以看出畸变小于-3.5％，图像形变小，对图像的还原比较准确，成像质量高。可见光的横向色差图请参阅图5、可见光的纵向像差图请参阅图6，从图中可以看出对色彩的还原好、色差小，蓝紫边现象不明显。

实施例二

配合图7至图12所示，本实施例与实施例一的各个透镜的面型凹凸和屈光率大致相同，各透镜表面的曲率半径、透镜厚度等光学参数有所不同。

本具体实施例的详细光学数据如表2所示。

表2实施例二的详细光学数据

本具体实施例中，光学成像镜头的焦距f＝25mm；光圈值FNO＝1.49；视场角FOV＝38.8°；第一透镜1的物侧面至成像面在光轴上的距离TTL＝115mm，(f1/f)＝2.64，(f2/f)＝-0.88，(f3/f)＝-0.61，(f4/f)＝1.08，(f5/f)＝2.13，(f6/f)＝3.65，(f7/f)＝1.90，(f8/f)＝-0.73，(f9/f)＝0.98，(f10/f)＝0.78，(f11/f)＝-0.58，(f12/f)＝0.92，(f34/f)＝-2.55，(f89/f)＝-1.83，(f1011/f)＝-2.45。

本具体实施例中的光学成像镜头的光路图请参阅图7。可见光不同焦距的MTF曲线图请参阅图8，从图中可以看出该款镜头的空间频率达100lp/mm时，全视场传递函数图像仍大于35％，成像质量优良。可见光下相对照度请参阅图9，从图中可以看出相对照度≥55％、为像面提供了较为均匀的照度。场曲/畸变请参阅图10，从图中可以看出畸变小于-3.5％，图像形变小，对图像的还原比较准确，成像质量高。可见光的横向色差图请参阅图11、可见光的纵向像差图请参阅图12，从图中可以看出对色彩的还原好、色差小，蓝紫边现象不明显。

实施例三

配合图13至图18所示，本实施例与实施例一的各个透镜的面型凹凸和屈光率大致相同，各透镜表面的曲率半径、透镜厚度等光学参数有所不同。

本具体实施例的详细光学数据如表3所示。

表3实施例三的详细光学数据

本具体实施例中，光学成像镜头的焦距f＝25mm；光圈值FNO＝1.49；视场角FOV＝38.8°；第一透镜1的物侧面至成像面在光轴上的距离TTL＝115mm，(f1/f)＝2.65，(f2/f)＝-0.87，(f3/f)＝-0.60，(f4/f)＝1.08，(f5/f)＝2.12，(f6/f)＝3.64，(f7/f)＝1.90，(f8/f)＝-0.74，(f9/f)＝0.98，(f10/f)＝0.77，(f11/f)＝-0.58，(f12/f)＝0.92，(f34/f)＝-2.55，(f89/f)＝-1.83，(f1011/f)＝-2.45。

本具体实施例中的光学成像镜头的光路图请参阅图13。可见光不同焦距的MTF曲线图请参阅图17，从图中可以看出该款镜头的空间频率达100lp/mm时，全视场传递函数图像仍大于35％，成像质量优良。可见光下相对照度请参阅图15，从图中可以看出相对照度≥55％、为像面提供了较为均匀的照度。场曲/畸变请参阅图16，从图中可以看出畸变小于-3.5％，图像形变小，对图像的还原比较准确，成像质量高。可见光的横向色差图请参阅图17、可见光的纵向像差图请参阅图18，从图中可以看出对色彩的还原好、色差小，蓝紫边现象不明显。

实施例四

配合图19至图24所示，本实施例与实施例一的各个透镜的面型凹凸和屈光率大致相同，各透镜表面的曲率半径、透镜厚度等光学参数有所不同。

本具体实施例的详细光学数据如表4所示。

表4实施例四的详细光学数据

本具体实施例中，光学成像镜头的焦距f＝25mm；光圈值FNO＝1.49；视场角FOV＝38.8°；第一透镜1的物侧面至成像面在光轴上的距离TTL＝115mm，(f1/f)＝2.66，(f2/f)＝-0.88，(f3/f)＝-0.61，(f4/f)＝1.08，(f5/f)＝2.14，(f6/f)＝3.61，(f7/f)＝1.91，(f8/f)＝-0.73，(f9/f)＝0.97，(f10/f)＝0.77，(f11/f)＝-0.58，(f12/f)＝0.91，(f34/f)＝-2.56，(f89/f)＝-1.83，(f1011/f)＝-2.45。

本具体实施例中的光学成像镜头的光路图请参阅图19。可见光不同焦距的MTF曲线图请参阅图20，从图中可以看出该款镜头的空间频率达100lp/mm时，全视场传递函数图像仍大于35％，成像质量优良。可见光下相对照度请参阅图21，从图中可以看出相对照度≥55％、为像面提供了较为均匀的照度。场曲/畸变请参阅图22，从图中可以看出畸变小于-3.5％，图像形变小，对图像的还原比较准确，成像质量高。可见光的横向色差图请参阅图23、可见光的纵向像差图请参阅图24，从图中可以看出对色彩的还原好、色差小，蓝紫边现象不明显。

实施例五

配合图25至图30所示，本实施例与实施例一的各个透镜的面型凹凸和屈光率大致相同，各透镜表面的曲率半径、透镜厚度等光学参数有所不同。

本具体实施例的详细光学数据如表5所示。

表5实施例五的详细光学数据

本具体实施例中，光学成像镜头的焦距f＝25mm；光圈值FNO＝1.49；视场角FOV＝38.8°；第一透镜1的物侧面至成像面在光轴上的距离TTL＝115mm，(f1/f)＝2.70，(f2/f)＝-0.88，(f3/f)＝-0.62，(f4/f)＝1.11，(f5/f)＝2.12，(f6/f)＝3.66，(f7/f)＝1.92，(f8/f)＝-0.71，(f9/f)＝0.95，(f10/f)＝0.76，(f11/f)＝-0.56，(f12/f)＝0.91，(f34/f)＝-2.67，(f89/f)＝-1.75，(f1011/f)＝-2.38。

本具体实施例中的光学成像镜头的光路图请参阅图25。可见光不同焦距的MTF曲线图请参阅图26，从图中可以看出该款镜头的空间频率达100lp/mm时，全视场传递函数图像仍大于35％，成像质量优良。可见光下相对照度请参阅图27，从图中可以看出相对照度≥55％、为像面提供了较为均匀的照度。场曲/畸变请参阅图28，从图中可以看出畸变小于-3.5％，图像形变小，对图像的还原比较准确，成像质量高。可见光的横向色差图请参阅图29、可见光的纵向像差图请参阅图30，从图中可以看出对色彩的还原好、色差小，蓝紫边现象不明显。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种高清光学成像镜头，其特征在于，从物侧至像侧沿一光轴依次包括第一透镜至第十二透镜；所述第一透镜至第十二透镜各自包括一朝向物侧且使成像光线通过的物侧面以及一朝向像侧且使成像光线通过的像侧面；

2.如权利要求1所述的一种高清光学成像镜头，其特征在于，所述第三透镜的像侧面与所述第四透镜的物侧面相互胶合；所述第八透镜的像侧面与所述第九透镜的物侧面相互胶合；所述第十透镜的像侧面与所述第十一透镜的物侧面相互胶合。

3.如权利要求2所述的一种高清光学成像镜头，其特征在于，所述第三透镜和第四透镜组成的胶合透镜、所述第八透镜和第九透镜组成的胶合透镜、所述第十透镜和第十一透镜组成的胶合透镜中，两两之间的材料的色散系数之差为Vd，25<Vd<35。

4.如权利要求3所述的一种高清光学成像镜头，其特征在于，所述第八和九胶合透镜、所述第十和十一胶合镜片组成了双高斯对称结构。

5.如权利要求2所述的一种高清光学成像镜头，其特征在于，所述第一透镜至第十二透镜的焦距与整个镜头的焦距之间满足以下条件：

2.62<(f1/f)<2.71，0.91<(f2/f)<-0.85，

-0.65<(f3/f)<-0.58，1.05<(f4/f)<1.14，

2.10<(f5/f)<2.17，3.60<(f6/f)<3.70，

1.88<(f7/f)<1.96，-0.76<(f8/f)<-0.69，

0.92<(f9/f)<0.99，0.72<(f10/f)<0.78，

-0.60<(f11/f)<-0.53，-2.69<(f34/f)<-2.48，

-1.88<(f89/f)<-1.72，-2.49<(f1011/f)<2.36，

6.如权利要求1所述的一种高清光学成像镜头，其特征在于，镜头还满足：TTL<120mm，其中，TTL为所述第一透镜的物侧面至成像面在光轴上的距离。

7.如权利要求1所述的一种高清光学成像镜头，其特征在于，镜头还满足：1.20<ALT/ALG<1.40，其中，ALG为所述第一透镜到第十二透镜在光轴上的空气间隙总和，ALT为所述第一透镜至第十二透镜在光轴上的透镜厚度的总和。

8.如权利要求1所述的一种高清光学成像镜头，其特征在于，所述第五透镜、第六透镜、第十一透镜及第十二透镜的折射率nd均满足：1.80≤nd≤1.95。