CN214669836U - 一种高解像玻塑混合鱼眼镜头 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种高解像玻塑混合鱼眼镜头，其包括第一透镜至第九透镜；第一透镜至第九透镜各自包括一物侧面及一像侧面；第一透镜具负屈光度；第二透镜具负屈光度；第三透镜具负屈光度；第四透镜具正屈光度；第五透镜具正屈光度；第六透镜具正屈光度；第七透镜具负屈光度；第八透镜具正屈光度；第九透镜具负屈光度；第一透镜、第三透镜、第四透镜、第六透镜、第七透镜、第八透镜及第九透镜均采用玻璃透镜，第二透镜和第五透镜均采用塑料透镜；该光学成像镜头具有屈光率的透镜只有上述九片。本实用新型使得镜头不仅可以日夜共焦，可以实现日夜两用，而且具有高分辨率，能够高像素输出，适合对边缘清晰度要求高的场景应用。
Description
技术领域
本实用新型涉及镜头技术领域，具体涉及一种高解像玻塑混合鱼眼镜头。
背景技术
鱼眼镜头的前镜片直径很大且呈抛物状向镜头前部凸出，与鱼的眼睛颇为相似，所以俗称“鱼眼镜头”，目前鱼眼镜头已广泛应用于VR相机、安防监控、视讯会议、无人机、车载等领域，因此，对鱼眼镜头的要求也越来越高。但现有的鱼眼镜头至少存在以下不足：
1、一般鱼眼镜头仅能单可见使用或者单红外使用，日夜无法同时达到清晰状态。
2、一般鱼眼镜头分辨率不高，边缘图像更差。
3、一般鱼眼镜头的成本高，且为负f-theta畸变，畸变大，边缘的像素占比少，压缩感强。
4、一般鱼眼镜头通光为F2.4左右，进光量较少，低照下噪点严重。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种高解像玻塑混合鱼眼镜头，以至少解决上述技术问题的其一。
为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
一种高解像玻塑混合鱼眼镜头，从物侧至像侧沿一光轴依次包括第一透镜至第九透镜；所述第一透镜至第九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；
所述第一透镜具负屈光度，所述第一透镜的物侧面为凸面、像侧面为凹面；
所述第二透镜具负屈光度，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凹面、像侧面为凹面；
所述第四透镜具正屈光度，所述第四透镜的物侧面为凸面；
所述第五透镜具正屈光度，所述第五透镜的物侧面为凸面；
所述第六透镜具正屈光度，所述第六透镜的物侧面为凸面、像侧面为凸面；
所述第七透镜具负屈光度，所述第七透镜的物侧面为凹面、像侧面为凸面；
所述第八透镜具正屈光度，所述第八透镜的物侧面为凸面、像侧面为凸面；
所述第九透镜具负屈光度，所述第九透镜的物侧面为凹面、像侧面为凸面；
所述第一透镜、第三透镜、第四透镜、第六透镜、第七透镜、第八透镜及第九透镜均采用玻璃透镜，所述第二透镜和第五透镜均采用塑料透镜；该光学成像镜头具有屈光率的透镜只有上述九片。
优选地，该镜头符合下列条件式：-10＜f1＜-20，-6＜f2＜-12，-2＜f3＜-8，其中，f1为第一透镜的焦距，f2为第二透镜的焦距，f3为第三透镜的焦距。
优选地，所述第二透镜采用塑料非球面透镜。
优选地，该镜头符合下列条件式：nd3＞1.75，其中，nd3为第三透镜的折射率。
优选地，所述第五透镜采用塑料非球面透镜。
优选地，该镜头还包括光阑，所述光阑设置在所述第五透镜与第六透镜之间。
优选地，所述第六透镜的像侧面与所述第七透镜的物侧面相互胶合，并符合下列条件式：Vd6-Vd7＞20，其中，Vd6为第六透镜的阿贝系数，Vd7为第七透镜的阿贝系数。
优选地，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，并符合下列条件式：Vd8-Vd9＞30，其中，Vd8为第八透镜的阿贝系数，Vd9为第九透镜的阿贝系数。
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、本实用新型沿物侧至像侧方向采用九片透镜，并通过对各个透镜的屈光率以及面型的排列设计，使得镜头不仅可以日夜共焦，可以实现日夜两用，而且具有高分辨率，能够高像素输出，适合对边缘清晰度要求高的场景应用。
2、本实用新型采用正f-theta畸变的设计，f-theta畸变大于+10％，使得边缘的像素占比大，压缩感小。
3、本实用新型采用两片玻璃非球面透镜，不仅可以起到矫正畸变的作用，而且可以大大降低镜头的成本。
4、本实用新型的通光为F1.8，进光量大，能量利用率高，低照下噪点不明显。
附图说明
图1为实施例一的结构示意图；
图2为实施例一中镜头在可见光435nm-656nm下的MTF曲线图；
图3为实施例一中镜头在可见光435nm-656nm下的离焦曲线图；
图4为实施例一中镜头在红外850nm下的离焦曲线图；
图5为实施例一中镜头在可见光546nm下的场曲及畸变图；
图6为实施例二的结构示意图；
图7为实施例二中镜头在可见光435nm-656nm下的MTF曲线图；
图8为实施例二中镜头在可见光435nm-656nm下的离焦曲线图；
图9为实施例二中镜头在红外850nm下的离焦曲线图；
图10为实施例二中镜头在可见光546nm下的场曲及畸变图；
图11为实施例三的结构示意图；
图12为实施例三中镜头在可见光435nm-656nm下的MTF曲线图；
图13为实施例三中镜头在可见光435nm-656nm下的离焦曲线图；
图14为实施例三中镜头在红外850nm下的离焦曲线图；
图15为实施例三中镜头在可见光546nm下的场曲及畸变图。
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、光阑10、保护玻璃11。
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解像玻塑混合鱼眼镜头，从物侧至像侧沿一光轴依次包括第一透镜至第九透镜；所述第一透镜至第九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；
所述第一透镜具负屈光度，所述第一透镜的物侧面为凸面、像侧面为凹面；
所述第二透镜具负屈光度，所述第二透镜的物侧面为凸面、像侧面为凹面；
所述第一透镜和第二透镜均呈草帽状，可以快速收集，从物侧进入的光线，实现大视场角，且控制畸变；
所述第三透镜具负屈光度，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度，所述第四透镜的物侧面为凸面；
所述第五透镜具正屈光度，所述第五透镜的物侧面为凸面；
所述第六透镜具正屈光度，所述第六透镜的物侧面为凸面、像侧面为凸面；
所述第七透镜具负屈光度，所述第七透镜的物侧面为凹面、像侧面为凸面；
所述第八透镜具正屈光度，所述第八透镜的物侧面为凸面、像侧面为凸面；
所述第九透镜具负屈光度，所述第九透镜的物侧面为凹面、像侧面为凸面；
该光学成像镜头具有屈光率的透镜只有上述九片。
所述第一透镜、第三透镜、第四透镜、第六透镜、第七透镜、第八透镜及第九透镜均采用玻璃透镜。所述第二透镜和第五透镜均采用塑料透镜，采用非球面透镜不仅可以起到矫正畸变的作用，而且可以大大降低成本，非球面透镜物侧面和像侧面曲线的方程式表示如下：
其中：
z：非球面之深度(非球面上距离光轴为y的点，与相切于非球面光轴上顶点之切面，两者间的垂直距离)；
c：非球面顶点之曲率(the vertex curvature)；
K：锥面系数(Conic Constant)；
rn：归一化半径(normalization radius(NRADIUS))；
u：r/rn；
am：第m阶Qcon系数(is the mth Qcon coefficient)；
Qm con：第m阶Qcon多项式(the mth Qcon polynomial)。
优选地，该镜头符合下列条件式：-10＜f1＜-20，-6＜f2＜-12，-2＜f3＜-8，可以实现大视场角，控制畸变，其中，f1为第一透镜的焦距，f2为第二透镜的焦距，f3为第三透镜的焦距。
优选地，所述第二透镜采用塑料非球面透镜。
优选地，该镜头符合下列条件式：nd3＞1.75，更理想地，nd3＞1.85，有利于提高成像质量，其中，nd3为第三透镜的折射率。
优选地，所述第五透镜采用塑料非球面透镜。
优选地，该镜头还包括光阑，所述光阑设置在所述第五透镜与第六透镜之间，非球面的第五透镜设定在光阑附近，可以优化镜头的解像力。
优选地，所述第六透镜的像侧面与所述第七透镜的物侧面相互胶合，并符合下列条件式：Vd6-Vd7＞20，所述第六透镜和所述第七透镜高低色散结合，有利于校正色差，优化日夜共焦，其中，Vd6为第六透镜的阿贝系数，Vd7为第七透镜的阿贝系数。
优选地，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，并符合下列条件式：Vd8-Vd9＞30，所述第八透镜和所述第九透镜高低色散结合，有利于校正色差，优化日夜共焦，其中，Vd8为第八透镜的阿贝系数，Vd9为第九透镜的阿贝系数。
下面将以具体实施例对本实用新型的鱼眼镜头进行详细说明。
实施例一
参考图1所示，本实施例公开了一种高解像玻塑混合鱼眼镜头，从物侧A1至像侧A2沿一光轴依次包括第一透镜1至第九透镜9；所述第一透镜1至第九透镜9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具负屈光度，所述第一透镜1的物侧面为凸面、像侧面为凹面；
所述第二透镜2具负屈光度，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具负屈光度，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具正屈光度，所述第四透镜4的物侧面为凸面；
所述第五透镜5具正屈光度，所述第五透镜5的物侧面为凸面；
所述第六透镜6具正屈光度，所述第六透镜6的物侧面为凸面、像侧面为凸面；
所述第七透镜7具负屈光度，所述第七透镜7的物侧面为凹面、像侧面为凸面；
所述第八透镜8具正屈光度，所述第八透镜8的物侧面为凸面、像侧面为凸面；
所述第九透镜9具负屈光度，所述第九透镜9的物侧面为凹面、像侧面为凸面；
所述第一透镜1、第三透镜3、第四透镜4、第六透镜6、第七透镜7、第八透镜8及第九透镜9均采用玻璃透镜，所述第二透镜2和第五透镜5均采用塑料非球面透镜；该光学成像镜头具有屈光率的透镜只有上述九片。
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
所述第二透镜2和第五透镜5非球面的参数详细数据请参考下表：
| 非球面阶数 | L2 S1 | L2 S2 | L5 S1 | L5 S2 |
| 4 | 1.51E-03 | 4.89E-03 | 1.06E-03 | 4.14E-03 |
| 6 | -2.66E-05 | 9.53E-05 | 6.81E-05 | -1.55E-04 |
| 8 | -3.03E-08 | 0 | 8.65E-06 | -5.55E-05 |
| 10 | 4.73E-09 | -2.95E-06 | -9.30E-07 | -2.30E-06 |
| 12 | -2.54E-11 | -3.66E-08 | 0 | 0 |
本具体实施例中，该光学系统焦距f＝1.2mm，通光FNO＝1.8，视场角FOV＝190°，靶面尺寸IMH＝4.8mm。
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200lp/mm时，全视场传递函数图像仍大于30％，中心至边缘均匀度高，成像质量优良，镜头的分辨率高；可见光的离焦曲线图请参阅图3，红外850nm的离焦曲线图请参阅图4，从图中可以看出该镜头在可见光和红外光下的离焦量小；场曲/畸变请参阅图5，从图中可以看出光学畸变管控在+12％以内，成像画幅不会出现明显的变形，对图像的还原比较准确，成像质量高，无需后期图像算法矫正畸变，应用方便。
实施例二
配合图6至图10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
所述第二透镜2和第五透镜5非球面的参数详细数据请参考下表：
| 非球面阶数 | L2 S1 | L2 S2 | L5 S1 | L5 S2 |
| 4 | 1.76E-03 | 5.25E-03 | 1.06E-03 | 4.15E-03 |
| 6 | -3.29E-05 | 0 | 6.98E-05 | -1.57E-04 |
| 8 | -3.26E-08 | 8.87E-05 | 9.78E-06 | -6.27E-05 |
| 10 | 6.11E-09 | -5.95E-06 | -1.40E-06 | -2.43E-06 |
| 12 | -3.71E-11 | -2.61E-14 | 0 | 0 |
本具体实施例中，该光学系统焦距f＝1.2mm，通光FNO＝1.8，视场角FOV＝190°，靶面尺寸IMH＝4.8mm。
可见光不同焦距的MTF曲线图请参阅图7，从图中可以看出该款镜头的空间频率达200lp/mm时，全视场传递函数图像仍大于30％，中心至边缘均匀度高，成像质量优良，镜头的分辨率高；可见光的离焦曲线图请参阅图8，红外850nm的离焦曲线图请参阅图9，从图中可以看出该镜头在可见光和红外光下的离焦量小；场曲/畸变请参阅图10，从图中可以看出光学畸变管控在+12％以内，成像画幅不会出现明显的变形，对图像的还原比较准确，成像质量高，无需后期图像算法矫正畸变，应用方便。
实施例三
配合图11至图15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
| 序号 | 表面 | 曲率半径 | 厚度/间隔 | 材质 | 折射率 | 阿贝数 | 焦距 |
| 1 | 第一透镜 | 17.99 | 3.20 | 玻璃 | 1.91 | 35.26 | -13.64 |
| 2 | 6.75 | 2.97 | |||||
| 3 | 第二透镜 | 42.00 | 1.47 | 塑料 | 1.54 | 56.00 | -7.07 |
| 4 | 3.49 | 2.48 | |||||
| 5 | 第三透镜 | -20.63 | 0.65 | 玻璃 | 1.91 | 35.26 | -3.42 |
| 6 | 3.76 | 0.75 | |||||
| 7 | 第四透镜 | 12.99 | 3.36 | 玻璃 | 1.74 | 27.76 | 16.06 |
| 8 | -138.83 | 0.10 | |||||
| 9 | 第五透镜 | 3.60 | 3.20 | 塑料 | 1.64 | 23.53 | 5.26 |
| 10 | -40.00 | 0.47 | |||||
| 11 | 平面 | 0.22 | |||||
| 12 | 第六透镜 | 平面 | 1.58 | 玻璃 | 1.60 | 60.63 | 3.18 |
| 13 | 第七透镜 | -1.93 | 0.65 | 玻璃 | 1.85 | 23.79 | -4.64 |
| 14 | -4.33 | 0.10 | |||||
| 15 | 第八透镜 | 12.26 | 2.09 | 玻璃 | 1.76 | 52.33 | 2.75 |
| 16 | 第九透镜 | -2.33 | 0.65 | 玻璃 | 1.76 | 26.61 | -4.12 |
| 17 | -9.86 | 0.30 | |||||
| 18 | 保护玻璃 | 平面 | 0.70 | 玻璃 | 1.52 | 64.21 | |
| 19 | 平面 | 2.58 | |||||
| 20 | 平面 |
所述第二透镜2和第五透镜5非球面的参数详细数据请参考下表：
| 非球面阶数 | L2 S1 | L2 S2 | L5 S1 | L5 S2 |
| 4 | 0 | 5.15E-03 | 3.64E-04 | 4.42E-03 |
| 6 | -3.29E-05 | -1.43E-04 | 5.37E-05 | -2.18E-04 |
| 8 | -3.26E-08 | 8.87E-05 | 3.87E-06 | -2.98E-05 |
| 10 | 6.11E-09 | -5.95E-06 | -1.07E-06 | -5.93E-06 |
| 12 | -3.71E-11 | -2.61E-14 | 0 | 0 |
本具体实施例中，该光学系统焦距f＝1.2mm，通光FNO＝1.8，视场角FOV＝190°，靶面尺寸IMH＝4.8mm。
可见光不同焦距的MTF曲线图请参阅图12，从图中可以看出该款镜头的空间频率达200lp/mm时，全视场传递函数图像仍大于30％，中心至边缘均匀度高，成像质量优良，镜头的分辨率高；可见光的离焦曲线图请参阅图13，红外850nm的离焦曲线图请参阅图14，从图中可以看出该镜头在可见光和红外光下的离焦量小；场曲/畸变请参阅图15，从图中可以看出光学畸变管控在+12％以内，成像画幅不会出现明显的变形，对图像的还原比较准确，成像质量高，无需后期图像算法矫正畸变，应用方便。
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 (8)
1.一种高解像玻塑混合鱼眼镜头，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九透镜；所述第一透镜至第九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；
所述第一透镜具负屈光度，所述第一透镜的物侧面为凸面、像侧面为凹面；
所述第二透镜具负屈光度，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凹面、像侧面为凹面；
所述第四透镜具正屈光度，所述第四透镜的物侧面为凸面；
所述第五透镜具正屈光度，所述第五透镜的物侧面为凸面；
所述第六透镜具正屈光度，所述第六透镜的物侧面为凸面、像侧面为凸面；
所述第七透镜具负屈光度，所述第七透镜的物侧面为凹面、像侧面为凸面；
所述第八透镜具正屈光度，所述第八透镜的物侧面为凸面、像侧面为凸面；
所述第九透镜具负屈光度，所述第九透镜的物侧面为凹面、像侧面为凸面；
所述第一透镜、第三透镜、第四透镜、第六透镜、第七透镜、第八透镜及第九透镜均采用玻璃透镜，所述第二透镜和第五透镜均采用塑料透镜；该光学成像镜头具有屈光率的透镜只有上述九片。
2.如权利要求1所述的一种高解像玻塑混合鱼眼镜头，其特征在于，符合下列条件式：-10＜f1＜-20，-6＜f2＜-12，-2＜f3＜-8，其中，f1为第一透镜的焦距，f2为第二透镜的焦距，f3为第三透镜的焦距。
3.如权利要求1所述的一种高解像玻塑混合鱼眼镜头，其特征在于，所述第二透镜采用塑料非球面透镜。
4.如权利要求1所述的一种高解像玻塑混合鱼眼镜头，其特征在于，符合下列条件式：nd3＞1.75，其中，nd3为第三透镜的折射率。
5.如权利要求1所述的一种高解像玻塑混合鱼眼镜头，其特征在于，所述第五透镜采用塑料非球面透镜。
6.如权利要求1所述的一种高解像玻塑混合鱼眼镜头，其特征在于，还包括光阑，所述光阑设置在所述第五透镜与第六透镜之间。
7.如权利要求1所述的一种高解像玻塑混合鱼眼镜头，其特征在于，所述第六透镜的像侧面与所述第七透镜的物侧面相互胶合，并符合下列条件式：Vd6-Vd7＞20，其中，Vd6为第六透镜的阿贝系数，Vd7为第七透镜的阿贝系数。
8.如权利要求1所述的一种高解像玻塑混合鱼眼镜头，其特征在于，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，并符合下列条件式：Vd8-Vd9＞30，其中，Vd8为第八透镜的阿贝系数，Vd9为第九透镜的阿贝系数。
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| CN202121199275.4U CN214669836U (zh) | 2021-05-31 | 2021-05-31 | 一种高解像玻塑混合鱼眼镜头 |
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| CN202121199275.4U Active CN214669836U (zh) | 2021-05-31 | 2021-05-31 | 一种高解像玻塑混合鱼眼镜头 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114660782A (zh) * | 2022-04-18 | 2022-06-24 | 江苏大学 | 一种用于水下监控的鱼眼镜头、成像装置及图像校正方法及系统 |
| TWI797968B (zh) * | 2022-01-21 | 2023-04-01 | 上暘光學股份有限公司 | 光學鏡頭 |
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2021
- 2021-05-31 CN CN202121199275.4U patent/CN214669836U/zh active Active
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| TWI797968B (zh) * | 2022-01-21 | 2023-04-01 | 上暘光學股份有限公司 | 光學鏡頭 |
| CN114660782A (zh) * | 2022-04-18 | 2022-06-24 | 江苏大学 | 一种用于水下监控的鱼眼镜头、成像装置及图像校正方法及系统 |
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| GR01 | Patent grant | ||
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