CN213633973U - 一种搭配液体镜头的高分辨小型镜头 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种搭配液体镜头的高分辨小型镜头，其从物侧至像侧沿一光轴依次包括第一透镜、第二透镜、第三透镜、光阑、液体镜头、第四透镜、第五透镜、第六透镜及第七透镜；第一透镜至第七透镜各自包括一物侧面以及一像侧面；第一透镜具正屈光度；第二透镜具正屈光度；第三透镜具负屈光度；第四透镜具负屈光度；第五透镜具正屈光度；第六透镜具正屈光度；第七透镜具正屈光度；且该小型镜头在无液体镜头的条件下可独立成像。本实用新型除搭配液体镜头外，镜片可用于常规镜头，应用于无需大景深应用，增强设计泛用性，扩大可覆盖的潜在市场，实现常规镜头设计与液体镜头设计共用玻璃镜片，降低生产成本。

Description

一种搭配液体镜头的高分辨小型镜头

技术领域

本实用新型涉及镜头技术领域，具体涉及一种搭配液体镜头的高分辨小型镜头。

背景技术

为实现可调物距改变聚焦位置，目前存在机械变焦的可变焦镜头和液体变焦的可变焦镜头，液体变焦的可变焦镜头也叫液体镜头，相对于机械变焦的可变焦镜头，液体镜头具有体积更小的优势，但现有小型镜头至少存在以下不足：

1、液体镜头单价高，市场推广困难，专门针对液体镜头所做的设计，由于全生命周期产量少，又镜头无法脱离液体镜头使用，导致产品泛用性差，制造成本大幅提高。

2、目前市场对镜头景深要求进一步提高，传统镜头难以满足各种新型应用对光学设计景深的要求。

3、目前市场的镜头尺寸较大，无法完全满足市场小型化集成化的需求。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种搭配液体镜头的高分辨小型镜头，以至少解决上述问题的其一。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种搭配液体镜头的高分辨小型镜头，从物侧至像侧沿一光轴依次包括第一透镜、第二透镜、第三透镜、光阑、液体镜头、第四透镜、第五透镜、第六透镜及第七透镜；所述第一透镜至第七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度，所述第一透镜的物侧面为凸面、像侧面为凹面或平面；

所述第二透镜具正屈光度，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度，所述第三透镜的物侧面为凸面、像侧面为凹面；

所述第四透镜具负屈光度，所述第四透镜的物侧面为凹面、像侧面为凹面；

所述第五透镜具正屈光度，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度，所述第六透镜的物侧面为凹面、像侧面为凸面；

所述第七透镜具正屈光度，所述第七透镜的物侧面为凸面、像侧面为凸面或凹面或平面；

且该小型镜头在无液体镜头的条件下可独立成像。

优选地，所述第二透镜的像侧面与所述第三透镜的物侧面相互胶合，并符合下列条件式：Δv23≤20，Δn23≥0.2，其中，Δv23＝vd3-vd2，Δn23＝nd3-nd2，Δv23为所述第二透镜与第三透镜的色散系数差异，Δn23为所述第二透镜与第三透镜的折射率差异，vd2为所述第二透镜的色散系数，vd3为所述第三透镜的色散系数，nd2为所述第二透镜的折射率，nd3为所述第三透镜的折射率。

优选地，符合下列条件式：30≤vd2≤vd3≤40，1.65≤nd2≤nd3≤2.1。

优选地，所述第四透镜的像侧面与所述第五透镜的物侧面相互胶合，并符合下列条件式：Δv45＝vd5-vd4≥15，nd4≥nd5≥1.8，其中，Δv45为所述第四透镜与第五透镜的色散系数差异，vd4为所述第四透镜的色散系数，vd5为所述第五透镜的色散系数，nd4为所述第四透镜的折射率，nd5为所述第五透镜的折射率。

优选地，符合下列条件式：20≤vd4≤vd5≤40，1.85≤nd5≤nd4≤2.1。

优选地，符合下列条件式：0.25＜BFL/TTL，其中，BFL为该成像镜头的光学后焦，TTL为所述第一透镜到该成像面在光轴上的距离。

优选地，符合下列条件式：2.0＜TTL/EFL＜2.5，其中，EFL为所述第一透镜的镜头中心到焦点的距离。

优选地，在搭配液体镜头的条件下，符合下列条件式：4≤f3/f≤5，其中，f为整个镜头的焦距，f3为第三透镜的焦距。

优选地，符合下列条件式：Gstop≥4.5mm，其中，Gstop为该光阑前后空气间隙总和。

本实用新型使用表1列出特征参数及其数据，但不限于只使用这些参数。

表1详细特征数据

其中：

T1为该第一透镜在光轴的中心厚度；

T2为该第二透镜在光轴的中心厚度；

T3为该第三透镜在光轴的中心厚度；

T4为该第四透镜在光轴的中心厚度；

T5为该第五透镜在光轴的中心厚度；

T6为该第六透镜在光轴的中心厚度；

T7为该第七透镜在光轴的中心厚度；

G12为该第一透镜到该第二透镜在光轴上的空气间隙；

G23为该第二透镜到该第三透镜在光轴上的空气间隙；

G34为该第三透镜到该第四透镜在光轴上的空气间隙；

Gstop为该光阑前后空气间隙总和；

ALT为该组透镜在光轴上的厚度总和；

TTL为该第一透镜到该成像面在光轴上的距离；

EFL为所述第一透镜的镜头中心到焦点的距离；

BFL为该成像镜头的光学后焦。

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：

1、本实用新型除搭配液体镜头外，镜片可用于常规镜头，应用于无需大景深应用，增强设计泛用性，扩大可覆盖的潜在市场，实现常规镜头设计与液体镜头设计共用玻璃镜片，降低生产成本。

2、本实用新型沿物侧至像侧方向采用七片透镜，并通过对各个透镜进行相应设计，不仅镜头整体的尺寸较小，能够满足镜头小型化集成化的要求，而且镜头能够保证远景近景的高清成像，满足各种新型应用对光学设计景深的要求。

3、本实用新型光学传递函数管控较好，搭配液体镜头分辨率接近衍射极限，可满足分辨率需求，同时，通过搭配不同款的液体镜头，可实现红外应用(虹膜识别等)与可见光应用(工业检测、扫描扫码等)。

4、本实用新型畸变小，图像形变小，无需矫正畸变，可以避免像素损失，保证像质。

附图说明

图1为实施例一的结构示意图；

图2为实施例一的的光路图；

图3为实施例一中镜头在可见光下的MTF曲线图；

图4为实施例一中镜头在可见光下的焦移曲线图；

图5为实施例一中镜头在可见光下的场曲及畸变图；

图6为实施例一中镜头在可见光下相对照度图；

图7为实施例二的结构示意图；

图8为实施例二的的光路图；

图9为实施例二中镜头在可见光下的MTF曲线图；

图10为实施例二中镜头在可见光下的焦移曲线图；

图11为实施例二中镜头在可见光下的场曲及畸变图；

图12为实施例二中镜头在可见光下相对照度图；

图13为实施例三的的光路图；

图14为实施例三中镜头在红外光850nm下的MTF曲线图；

图15为实施例三中镜头在红外光850nm下的焦移曲线图；

图16为实施例三中镜头在红外光850nm下的场曲及畸变图；

图17为实施例三中镜头在红外光850nm下相对照度图。

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、光阑8、液体镜头9、保护玻璃10。

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搭配液体镜头的高分辨小型镜头，从物侧至像侧沿一光轴依次包括第一透镜、第二透镜、第三透镜、光阑、液体镜头、第四透镜、第五透镜、第六透镜及第七透镜；所述第一透镜至第七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度，所述第一透镜的物侧面为凸面、像侧面为凹面或平面；

所述第二透镜具正屈光度，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度，所述第三透镜的物侧面为凸面、像侧面为凹面；

所述第四透镜具负屈光度，所述第四透镜的物侧面为凹面、像侧面为凹面；

所述第五透镜具正屈光度，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度，所述第六透镜的物侧面为凹面、像侧面为凸面；

所述第七透镜具正屈光度，所述第七透镜的物侧面为凸面、像侧面为凸面或凹面或平面，所述第七透镜近似鼓型透镜，调整光线高度，获得较大通光，保证常规应用条件下的系统可用性；

且该小型镜头在无液体镜头的条件下可独立成像。

在一些实施例中，所述第二透镜的像侧面与所述第三透镜的物侧面相互胶合，可以矫正单色像差，并符合下列条件式：Δv23≤20，Δn23≥0.2，其中，Δv23＝vd3-vd2，Δn23＝nd3-nd2，Δv23为所述第二透镜与第三透镜的色散系数差异，Δn23为所述第二透镜与第三透镜的折射率差异，vd2为所述第二透镜的色散系数，vd3为所述第三透镜的色散系数，nd2为所述第二透镜的折射率，nd3为所述第三透镜的折射率。优选地，符合下列条件式：30≤vd2≤vd3≤40，1.65≤nd2≤nd3≤2.1。

所述第四透镜的像侧面与所述第五透镜的物侧面相互胶合，在一些实施例中，并符合下列条件式：Δv45＝vd5-vd4≥15，nd4≥nd5≥1.8，其中，Δv45为所述第四透镜与第五透镜的色散系数差异，vd4为所述第四透镜的色散系数，vd5为所述第五透镜的色散系数，nd4为所述第四透镜的折射率，nd5为所述第五透镜的折射率。优选地，符合下列条件式：20≤vd4≤vd5≤40，1.85≤nd5≤nd4≤2.1，所述第四透镜和第五透镜使用高折射率镜片胶合，可以矫正系统色差。

在一些实施例中，该小型镜头符合下列条件式：0.25＜BFL/TTL，其中，BFL为该成像镜头的光学后焦，TTL为所述第一透镜到该成像面在光轴上的距离。

在一些实施例中，该小型镜头符合下列条件式：2.0＜TTL/EFL＜2.5，其中，EFL为所述第一透镜的镜头中心到焦点的距离。

在一些实施例中，在搭配液体镜头的条件下，直接利用所述第二透镜和第三透镜构成的胶合镜片压缩光线进入液体镜头，此时所述第三透镜R2面像侧面|R|≤10mm，或可将所述第三透镜拓展为两片负镜片，进一步压缩光线高度调整角度，使光束可近似平行光轴通过光阑与液体镜头，减少液体镜头对系统敏感度及相对照度的影响，此时拓展镜片构成的双片系统焦距f3与系统焦距f之比4≤f3/f≤5，其中，f为整个镜头的焦距，f3为第三透镜的焦距。

在一些实施例中，该小型镜头符合下列条件式：Gstop≥4.5mm，其中，Gstop为该光阑前后空气间隙总和。

下面将以具体实施例对本实用新型的小型镜头进行详细说明。

实施例一

参考图1和图2所示，本实施例公开了一种搭配液体镜头的高分辨小型镜头，从物侧至像侧沿一光轴依次包括第一透镜、第二透镜、第三透镜、光阑、第四透镜、第五透镜、第六透镜及第七透镜；所述第一透镜至第七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度，所述第一透镜的物侧面为凸面、像侧面为凹面或平面；

所述第二透镜具正屈光度，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度，所述第三透镜的物侧面为凸面、像侧面为凹面；

所述第四透镜具负屈光度，所述第四透镜的物侧面为凹面、像侧面为凹面；

所述第五透镜具正屈光度，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度，所述第六透镜的物侧面为凹面、像侧面为凸面；

所述第七透镜具正屈光度，所述第七透镜的物侧面为凸面、像侧面为凸面或凹面或平面。

在本实施例中，该小型镜头在无液体镜头的条件下可在成像面上独立成像。

本具体实施例的详细光学数据如表2所示。

表2实施例一的详细光学数据

本具体实施例中，可见光下的MTF曲线图请参阅图3，从图中可以看出该款镜头全视场分辨率可达100lp/mm>0.2，图像均匀。可见光下的焦移曲线图请参阅图4，从图中可以看出该款镜头在可见光下的离焦量小。可见光下的场曲及畸变图请参阅图5，光学畸变管控在2％以内，可以看出畸变小，成像质量高，无需后期图像算法矫正畸变。可见光下相对照度图请参阅图6，可以看出相对照度较大，大于60％。

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。

在本实施例中，该小型镜头搭配液体镜头在可见光的条件下，在成像面上独立成像。

本具体实施例的详细光学数据如表3所示。

表3实施例二的详细光学数据

在本实施例中，液体镜头可使用Optotune EL-10-30-VIS-LD或Optotune EL-10-30-NIR-LD，但不限定于此，可适配其他相近或更高规格的液体镜头，以实现指定目标应用的可用物距范围，其他相关条件表达式的数值请参考表1所示。

本具体实施例中，可见光下的MTF曲线图请参阅图9，从图中可以看出该款镜头全视场分辨率可达100lp/mm>0.45，图像均匀。可见光下的焦移曲线图请参阅图10，从图中可以看出该款镜头在可见光下的离焦量小。可见光下的场曲及畸变图请参阅图11，光学畸变管控在2％以内，可以看出畸变小，成像质量高，无需后期图像算法矫正畸变。可见光下相对照度图请参阅图12，可以看出相对照度较大，大于90％。

实施例三

配合图13至图17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。

在本实施例中，该小型镜头搭配液体镜头在红外光的条件下，在成像面上独立成像。

本具体实施例的详细光学数据如表4所示。

表4实施例三的详细光学数据

在本实施例中，液体镜头可使用Optotune EL-10-30-VIS-LD或Optotune EL-10-30-NIR-LD，但不限定于此，可适配其他相近或更高规格的液体镜头，以实现指定目标应用的可用物距范围，其他相关条件表达式的数值请参考表1所示。

本具体实施例中，红外光850nm下的MTF曲线图请参阅图14，从图中可以看出该款镜头全视场分辨率可达100lp/mm>0.40，图像均匀。红外光850nm下的焦移曲线图请参阅图15，从图中可以看出该款镜头在红外光下的离焦量小。红外光850nm下的场曲及畸变图请参阅图16，光学畸变管控在2％以内，可以看出畸变小，成像质量高，无需后期图像算法矫正畸变。红外光850nm下相对照度图请参阅图17，可以看出相对照度较大，大于90％。

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 (9)

1.一种搭配液体镜头的高分辨小型镜头，其特征在于，从物侧至像侧沿一光轴依次包括第一透镜、第二透镜、第三透镜、光阑、液体镜头、第四透镜、第五透镜、第六透镜及第七透镜；所述第一透镜至第七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度，所述第一透镜的物侧面为凸面、像侧面为凹面或平面；

所述第二透镜具正屈光度，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度，所述第三透镜的物侧面为凸面、像侧面为凹面；

所述第四透镜具负屈光度，所述第四透镜的物侧面为凹面、像侧面为凹面；

所述第五透镜具正屈光度，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度，所述第六透镜的物侧面为凹面、像侧面为凸面；

所述第七透镜具正屈光度，所述第七透镜的物侧面为凸面、像侧面为凸面或凹面或平面；

且该小型镜头在无液体镜头的条件下可独立成像。

2.如权利要求1所述的一种搭配液体镜头的高分辨小型镜头，其特征在于，所述第二透镜的像侧面与所述第三透镜的物侧面相互胶合，并符合下列条件式：Δv23≤20，Δn23≥0.2，其中，Δv23＝vd3-vd2，Δn23＝nd3-nd2，Δv23为所述第二透镜与第三透镜的色散系数差异，Δn23为所述第二透镜与第三透镜的折射率差异，vd2为所述第二透镜的色散系数，vd3为所述第三透镜的色散系数，nd2为所述第二透镜的折射率，nd3为所述第三透镜的折射率。

3.如权利要求2所述的一种搭配液体镜头的高分辨小型镜头，其特征在于，符合下列条件式：30≤vd2≤vd3≤40，1.65≤nd2≤nd3≤2.1。

4.如权利要求1所述的一种搭配液体镜头的高分辨小型镜头，其特征在于，所述第四透镜的像侧面与所述第五透镜的物侧面相互胶合，并符合下列条件式：Δv45＝vd5-vd4≥15，nd4≥nd5≥1.8，其中，Δv45为所述第四透镜与第五透镜的色散系数差异，vd4为所述第四透镜的色散系数，vd5为所述第五透镜的色散系数，nd4为所述第四透镜的折射率，nd5为所述第五透镜的折射率。

5.如权利要求4所述的一种搭配液体镜头的高分辨小型镜头，其特征在于，符合下列条件式：20≤vd4≤vd5≤40，1.85≤nd5≤nd4≤2.1。

6.如权利要求1所述的一种搭配液体镜头的高分辨小型镜头，其特征在于，符合下列条件式：0.25＜BFL/TTL，其中，BFL为该成像镜头的光学后焦，TTL为所述第一透镜到该成像面在光轴上的距离。

7.如权利要求1所述的一种搭配液体镜头的高分辨小型镜头，其特征在于，符合下列条件式：2.0＜TTL/EFL＜2.5，其中，EFL为所述第一透镜的镜头中心到焦点的距离。

8.如权利要求1所述的一种搭配液体镜头的高分辨小型镜头，其特征在于，在搭配液体镜头的条件下，符合下列条件式：4≤f3/f≤5，其中，f为整个镜头的焦距，f3为第三透镜的焦距。

9.如权利要求1所述的一种搭配液体镜头的高分辨小型镜头，其特征在于，符合下列条件式：Gstop≥4.5mm，其中，Gstop为该光阑前后空气间隙总和。

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