CN216083244U - 一种广角成像镜头 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种广角成像镜头，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、第四透镜及第五透镜，第一透镜至第五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；第一透镜具负屈光率，第二透镜具正屈光率，第三透镜具正屈光率，第四透镜具负屈光率，第五透镜具正屈光率，该广角成像镜头具有屈光率的透镜只有上述五片。本实用新型严格控制了畸变，像与物对应形变量可以忽略不计，边缘视场成像质量佳；通光F/2.0，边缘视场RI接近50％，确保镜头在夜间或者弱光环境中使用时，也能拥有很好的成像质量；分辨率可达4K，保证了成像质量。

Description

一种广角成像镜头

技术领域

本实用新型涉及镜头技术领域，具体涉及一种广角成像镜头。

背景技术

随着科学技术的不断进步和社会的不断发展，近年来，光学成像镜头也得到了迅猛发展，使得人们对视讯传输的需求与日俱增，目前，视讯传输已广泛运用于政府、军事、医疗检测、教学等各个部门，为全球化的快速发展提供了可靠的保障。但是目前用于视讯会议的镜头至少存在以下不足：

1、现有的视讯会议镜头，边缘畸变管控较差，使拍摄的边缘画面具有明显的变形，影响后期图像处理。

2、现有的视讯会议镜头，由于广角设计要求，通光普遍不大，弱光或者夜晚条件下噪点多，成像质量差。

3、现有的视讯会议镜头，由于广角低畸变设计，一般具有蓝紫边色差，影响图像质量。

4、现有的视讯会议镜头，镜头温漂量大，当温度扰动过大时，影响成像质量。

5、现有的视讯会议镜头，TTL过大，镜片过多，使得镜头整体成本过高，且安装使用具有局限性。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种广角成像镜头，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：

一种广角成像镜头，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、第四透镜及第五透镜，所述第一透镜至第五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率，所述第一透镜的物侧面为凸面、像侧面为凹面；

所述第二透镜具正屈光率，所述第二透镜的物侧面为凹面、像侧面为凸面；

所述第三透镜具正屈光率，所述第三透镜的物侧面为凸面、像侧面为凸面；

所述第四透镜具负屈光率，所述第四透镜的物侧面为凸面、像侧面为凹面；

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；

该广角成像镜头具有屈光率的透镜只有上述五片。

优选地，该镜头符合下列条件式：

1.4＜|(f1/f)|＜1.5，4.7＜|(f2/f)|＜7.5，1.1＜|(f3/f)|＜1.2，

1.0＜|(f4/f)|＜1.3，1.3＜|(f5/f)|＜1.7，

其中，f为镜头的焦距值，f1、f2、f3、f4、f5分别为第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜的焦距值。

优选地，所述第一透镜、第二透镜、第四透镜及第五透镜均为塑料非球面透镜，所述第三透镜为玻璃球面透镜。

优选地，该镜头符合下列条件式：vd3-vd2＞50，vd3-vd4＞50，其中， vd2为第二透镜的色散系数，vd3为第三透镜的色散系数，vd4为第四透镜的色散系数。

优选地，该镜头还包括光阑，所述光阑设置于所述第二透镜和第三透镜之间。

优选地，该镜头符合下列条件式：TTL＜15.5mm，其中，TTL为第一透镜的物侧面至成像面在光轴上的距离。

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五片透镜，并通过对各个透镜进行相应设计，使得镜头可以实现无畸变设计，搭配1/2.8″sensor使用，边缘畸变小于-1.2％，严格控制了畸变，像与物对应形变量可以忽略不计，边缘视场成像质量佳。

2、本实用新型通光F/2.0，边缘视场RI接近50％，确保镜头在夜间或者弱光环境中使用时，也能拥有很好的成像质量。

3、本实用新型的分辨率可达4K，保证了成像质量，同时大幅度提升了方案整体的静态分辨率和视频分辨率，极大的方便了后期图像优化算法的开发。

4、本实用新型采用多片非球面设计，在保证了广角无畸变成像的前提下，矫正了色差，成像时不会出现蓝紫边，杜绝了传统视讯传输镜头所易出现的蓝紫边现象。

5、本实用新型采用波塑混合设计，温漂量小，可以保证镜头在-20℃至 75℃温度区间内使用时，画面清晰不失焦，能满足大部分视讯会议及其它较较恶劣环境要求下使用。

6、本实用新型的光学TTL小于15.5mm，采用1G4P玻塑混合设计，成本低，且镜头整体体积小，质量轻，安装使用方便，实用性高。

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436nm-650nm下的MTF曲线图；

图3为实施例一中镜头在可见光555nm下的相对照度图；

图4为实施例一中镜头在可见光436nm-650nm下的纵向色差曲线图；

图5为实施例一中镜头在可见光436nm-650nm下的场曲及畸变图；

图6为实施例二的光路图；

图7为实施例二中镜头在可见光436nm-650nm下的MTF曲线图；

图8为实施例二中镜头在可见光555nm下的相对照度图；

图9为实施例二中镜头在可见光436nm-650nm下的纵向色差曲线图；

图10为实施例二中镜头在可见光436nm-650nm下的场曲及畸变图；

图11为实施例三的光路图；

图12为实施例三中镜头在可见光436nm-650nm下的MTF曲线图；

图13为实施例三中镜头在可见光555nm下的相对照度图；

图14为实施例三中镜头在可见光436nm-650nm下的纵向色差曲线图；

图15为实施例三中镜头在可见光436nm-650nm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、光阑 6、保护玻璃7。

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广角成像镜头，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、第四透镜及第五透镜，所述第一透镜至第五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率，所述第一透镜的物侧面为凸面、像侧面为凹面；

所述第二透镜具正屈光率，所述第二透镜的物侧面为凹面、像侧面为凸面；

所述第三透镜具正屈光率，所述第三透镜的物侧面为凸面、像侧面为凸面；

所述第四透镜具负屈光率，所述第四透镜的物侧面为凸面、像侧面为凹面；

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；

该广角成像镜头具有屈光率的透镜只有上述五片。

优选地，该镜头符合下列条件式：

1.4＜|(f1/f)|＜1.5，4.7＜|(f2/f)|＜7.5，1.1＜|(f3/f)|＜1.2，

1.0＜|(f4/f)|＜1.3，1.3＜|(f5/f)|＜1.7，

其中，f为镜头的焦距值，f1、f2、f3、f4、f5分别为第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜的焦距值，通过合理地分配光焦度，可以提升镜头的光学性能。

优选地，所述第一透镜、第二透镜、第四透镜及第五透镜均为塑料非球面透镜，所述第三透镜为玻璃球面透镜。通过使用四片塑料非球面透镜，其中两片具正光焦度、两片具负光焦度，正负光焦度合理匹配，使镜头保持能够与 Holder补偿温漂，当外界温度变化时，可以保证镜头在-20℃至75℃温度区间内使用时，画面清晰不失焦，能满足大部分视讯会议及其它较较恶劣环境要求下使用。

优选地，该镜头符合下列条件式：vd3-vd2＞50，vd3-vd4＞50，其中， vd2为第二透镜的色散系数，vd3为第三透镜的色散系数，vd4为第四透镜的色散系数，通过搭配不同色散系数的透镜，有利于校正镜头的色差。

优选地，该镜头还包括光阑，所述光阑设置于所述第二透镜和第三透镜之间。

优选地，该镜头符合下列条件式：TTL＜15.5mm，其中，TTL为第一透镜的物侧面至成像面在光轴上的距离。

下面将以具体实施例对本实用新型的广角成像镜头进行详细说明。

实施例一

参考图1所示，本实施例公开了一种广角成像镜头，从物侧A1至像侧A2 沿一光轴依次包括第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3、第四透镜4及第五透镜5，所述第一透镜1至第五透镜5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具负屈光率，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具正屈光率，所述第二透镜2的物侧面为凹面、像侧面为凸面；

所述第三透镜3具正屈光率，所述第三透镜3的物侧面为凸面、像侧面为凸面；

所述第四透镜4具负屈光率，所述第四透镜4的物侧面为凸面、像侧面为凹面；

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；

该广角成像镜头具有屈光率的透镜只有上述五片，所述第一透镜1、第二透镜2、第四透镜4及第五透镜5均为塑料非球面透镜，所述第三透镜3为玻璃球面透镜，光阑6设置于所述第二透镜2和第三透镜3之间。

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

表面	类型	口径大小(直径)	曲率半径	厚度	材质	折射率	色散系数	焦距
									OBJ	被摄物面	3734.882	Infinity	2000.000
1	第一透镜	6.440	12.693	0.750	K26R	1.53501	55.6341	-4.948
									2		4.406	2.137	2.310
3	第二透镜	3.437	-6.760	1.525	EP8000	1.66142	20.4122	16.824
									4		3.488	-4.558	0.293
5	STO	2.855	Infinity	0.300
									6	第三透镜	4.800	4.281	2.505	FCD705	1.55032	75.4963	3.997
7		4.800	-3.559	0.120
									8	第四透镜	3.200	8.199	0.770	EP8000	1.66142	20.4122	-4.478
9		3.515	2.076	0.907
									10	第五透镜	4.907	9.429	2.392	K26R	1.53501	55.6341	5.939
11		5.414	-4.337	1.828
									12	保护玻璃	6.110	Infinity	0.700	H-K9L	1.51680	64.1983	Infinity
13		6.228	Infinity	1.006
									IMA	成像面	6.836	Infinity

在本具体实施例中，所述第一透镜1、第二透镜2、第四透镜4及第五透镜5采用塑料非球面透镜，所述第一透镜1、第二透镜2、第四透镜4及第五透镜5非球面的参数详细数据请参考下表：

面序号

K

A4

A6

A8

A10

A12

A14

A16

1

-9.23

1.232E-02

-2.716E-03

3.881E-04

-2.617E-05

-3.853E-07

1.629E-07

-6.731E-09

2

-2.49

4.430E-02

-5.790E-03

-1.846E-04

5.734E-04

-1.873E-04

2.442E-05

-1.491E-06

3

-38.44

-3.071E-02

1.328E-03

-2.310E-04

-5.831E-04

2.663E-04

-4.080E-05

2.692E-06

4

3.13

-5.579E-03

4.648E-04

-3.963E-04

5.642E-04

-2.373E-04

5.220E-05

-4.414E-06

8

0.07

-4.800E-02

7.619E-03

-6.031E-04

-4.340E-04

1.167E-04

-1.193E-05

4.576E-07

9

-3.64

-1.584E-02

9.279E-03

-1.697E-03

1.078E-04

1.637E-06

-1.222E-06

6.197E-08

10

2.46

-7.541E-03

6.253E-04

5.879E-04

-1.681E-04

2.406E-05

-1.985E-06

7.370E-08

11

-1.27

-1.402E-03

-5.581E-04

1.477E-04

-1.391E-05

-2.677E-07

1.237E-07

1.867E-09

在本具体实施例中，镜头的分辨率可达4K，镜头焦距为f＝1.1mm，通光 F/2.2，DFOV＞85°，成像面大小均为1/2.8英寸。

本具体实施例中的光学成像镜头的光路图请参阅图1。镜头在可见光 436nm-650nm下的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125lp/mm时，全视场MTF值大于0.4，成像质量优良，镜头的分辨率高。镜头在可见光555nm下的相对照度图请参阅图3，从图中可以看出，相对照度接近50％，可以为像面提供较为均匀的照度。镜头在可见光436nm-650nm 下的纵向色差曲线图请参阅图4，从图中可以看出，轴向色差小于±0.02mm，对色彩的还原好、较好地消除了色差，杜绝了传统视讯传输镜头所易出现的蓝紫边现象。镜头在可见光436nm-650nm下的场曲及畸变图请参阅图5，从图中可以看出，整体F-tan(Theta)畸变小于-1.2％，严格控制了畸变，像与物对应形变量可以忽略不计，边缘视场成像质量佳。

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

表面	类型	口径大小(直径)	曲率半径	厚度	材质	折射率	色散系数	焦距
									OBJ	被摄物面	3734.842	Infinity	2000.000
1	第一透镜	5.867	8.363	0.750	K26R	1.53501	55.6341	-5.148
									2		3.902	2.000	2.200
3	第二透镜	3.223	-4.875	1.469	EP8000	1.66142	20.4122	25.912
									4		3.181	-4.235	0.200
5	STO	2.793	Infinity	0.300
									6	第三透镜	4.800	4.507	2.316	FCD515	1.59282	68.6244	4.056
7		4.800	-4.134	0.760
									8	第四透镜	3.200	-12.540	0.770	EP8000	1.66142	20.4122	-3.830
9		3.754	3.200	0.549
									10	第五透镜	4.946	5.000	2.458	K26R	1.53501	55.6341	4.612
11		5.280	-4.000	1.828
									12	保护玻璃	6.029	Infinity	0.700	H-K9L	1.51680	64.1983	Infinity
13		6.161	Infinity	1.007
									IMA	成像面	6.453	Infinity

在本具体实施例中，所述第一透镜1、第二透镜2、第四透镜4及第五透镜5采用塑料非球面透镜，所述第一透镜1、第二透镜2、第四透镜4及第五透镜5非球面的参数详细数据请参考下表：

在本具体实施例中，镜头的分辨率可达4K，镜头焦距为f＝1.1mm，通光 F/2.2，DFOV＞85°，成像面大小均为1/2.8英寸。

本具体实施例中的光学成像镜头的光路图请参阅图6。镜头在可见光 436nm-650nm下的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125lp/mm时，全视场MTF值大于0.4，成像质量优良，镜头的分辨率高。镜头在可见光555nm下的相对照度图请参阅图8，从图中可以看出，相对照度接近50％，可以为像面提供较为均匀的照度。镜头在可见光436nm-650nm 下的纵向色差曲线图请参阅图9，从图中可以看出，轴向色差小于±0.02mm，对色彩的还原好、较好地消除了色差，杜绝了传统视讯传输镜头所易出现的蓝紫边现象。镜头在可见光436nm-650nm下的场曲及畸变图请参阅图10，从图中可以看出，整体F-tan(Theta)畸变小于-1.2％，严格控制了畸变，像与物对应形变量可以忽略不计，边缘视场成像质量佳。

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

在本具体实施例中，所述第一透镜1、第二透镜2、第四透镜4及第五透镜5采用塑料非球面透镜，所述第一透镜1、第二透镜2、第四透镜4及第五透镜5非球面的参数详细数据请参考下表：

面序号

K

A4

A6

A8

A10

A12

A14

A16

1

-9.23

1.232E-02

-2.716E-03

3.881E-04

-2.617E-05

-3.853E-07

1.629E-07

-6.731E-09

2

-2.49

4.430E-02

-5.790E-03

-1.846E-04

5.734E-04

-1.873E-04

2.442E-05

-1.491E-06

3

-38.44

-3.071E-02

1.328E-03

-2.310E-04

-5.831E-04

2.663E-04

-4.080E-05

2.692E-06

4

3.13

-5.579E-03

4.648E-04

-3.963E-04

5.642E-04

-2.373E-04

5.220E-05

-4.414E-06

8

0.07

-4.800E-02

7.619E-03

-6.031E-04

-4.340E-04

1.167E-04

-1.193E-05

4.576E-07

9

-3.64

-1.584E-02

9.279E-03

-1.697E-03

1.078E-04

1.637E-06

-1.222E-06

6.197E-08

10

2.46

-7.541E-03

6.253E-04

5.879E-04

-1.681E-04

2.406E-05

-1.985E-06

7.370E-08

11

-1.27

-1.402E-03

-5.581E-04

1.477E-04

-1.391E-05

-2.677E-07

1.237E-07

1.867E-09

在本具体实施例中，镜头的分辨率可达4K，镜头焦距为f＝1.1mm，通光 F/2.2，DFOV＞85°，成像面大小均为1/2.8英寸。

本具体实施例中的光学成像镜头的光路图请参阅图11。镜头在可见光436nm-650nm下的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125lp/mm时，全视场MTF值大于0.4，成像质量优良，镜头的分辨率高。镜头在可见光555nm下的相对照度图请参阅图13，从图中可以看出，相对照度接近50％，可以为像面提供较为均匀的照度。镜头在可见光436nm-650nm 下的纵向色差曲线图请参阅图14，从图中可以看出，轴向色差小于±0.02mm，对色彩的还原好、较好地消除了色差，杜绝了传统视讯传输镜头所易出现的蓝紫边现象。镜头在可见光436nm-650nm下的场曲及畸变图请参阅图15，从图中可以看出，整体F-tan(Theta)畸变小于-1.2％，严格控制了畸变，像与物对应形变量可以忽略不计，边缘视场成像质量佳。

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 (6)

1.一种广角成像镜头，其特征在于，从物侧至像侧沿一光轴依次包括第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜及第五透镜，所述第一透镜至第五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率，所述第一透镜的物侧面为凸面、像侧面为凹面；

所述第二透镜具正屈光率，所述第二透镜的物侧面为凹面、像侧面为凸面；

所述第三透镜具正屈光率，所述第三透镜的物侧面为凸面、像侧面为凸面；

所述第四透镜具负屈光率，所述第四透镜的物侧面为凸面、像侧面为凹面；

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；

该广角成像镜头具有屈光率的透镜只有上述五片。

2.如权利要求1所述的一种广角成像镜头，其特征在于，符合下列条件式：

1.4＜|(f1/f)|＜1.5，4.7＜|(f2/f)|＜7.5，1.1＜|(f3/f)|＜1.2，

1.0＜|(f4/f)|＜1.3，1.3＜|(f5/f)|＜1.7，

其中，f为镜头的焦距值，f1、f2、f3、f4、f5分别为第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜的焦距值。

3.如权利要求1所述的一种广角成像镜头，其特征在于，所述第一透镜、第二透镜、第四透镜及第五透镜均为塑料非球面透镜，所述第三透镜为玻璃球面透镜。

4.如权利要求1所述的一种广角成像镜头，其特征在于，符合下列条件式：vd3-vd2＞50，vd3-vd4＞50，其中，vd2为第二透镜的色散系数，vd3为第三透镜的色散系数，vd4为第四透镜的色散系数。

5.如权利要求1所述的一种广角成像镜头，其特征在于，还包括光阑，所述光阑设置于所述第二透镜和第三透镜之间。

6.如权利要求1所述的一种广角成像镜头，其特征在于，符合下列条件式：TTL＜15.5mm，其中，TTL为第一透镜的物侧面至成像面在光轴上的距离。

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