CN216083247U

CN216083247U - 一种紧凑型超广角镜头

Info

Publication number: CN216083247U
Application number: CN202122752930.0U
Authority: CN
Inventors: 范智宇; 张荣曜; 李智发; 林青
Original assignee: Xiamen Leading Optics Co Ltd
Current assignee: Xiamen Leading Optics Co Ltd
Priority date: 2021-11-11
Filing date: 2021-11-11
Publication date: 2022-03-18
Anticipated expiration: 2031-11-11

Abstract

本实用新型公开了一种紧凑型超广角镜头，包括从物侧至像侧沿一光轴依次设置的第一至第七透镜，所述第一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，所述第一透镜具负屈光度，所述第二透镜具负屈光度，所述第三透镜具正屈光度，所述第四透镜具正屈光度，所述第五透镜具正屈光度，所述第六透镜具负屈光度，所述第七透镜具正屈光度。本实用新型紧凑型超广角镜头采用1G6P玻塑混合设计，有利于镜头的结构设计，降低了系统的慧差与球差，实现了镜头的超广角及低畸变，同时，提升光学系统的紧凑性，减小镜头总长，获得优良的像质的同时还有效降低了其成本。

Description

一种紧凑型超广角镜头

技术领域

本实用新型涉及光学镜头技术领域，具体而言，涉及一种紧凑型超广角镜头。

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。

超广角镜头常用于安防监控、视讯会议、智能家居、智慧教育等。现有的超广角镜头通常TTL过长，体积大，安装不方便；同时其光学畸变大，成像画面由于畸变大影响观感。若超广角镜头要实现低畸变，传统的光学系需要更长的TTL和更大的体积才能满足，如此会使得镜头的体积进一步变大。因此，紧凑型超广角低畸变镜头将会成为未来市场的主流需求。

鉴于此，本申请发明人发明了一种紧凑型超广角镜头。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种体积较小、畸变低的紧凑型超广角镜头。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：一种紧凑型超广角镜头，包括从物侧至像侧沿一光轴依次设置的第一透镜、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；

所述第一透镜具负屈光度，且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，且第二透镜的物侧面为凹面，像侧面为凹面；

所述第三透镜具正屈光度，且第三透镜的物侧面为凸面，像侧面为凸面；

所述第四透镜具正屈光度，且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度，且第五透镜的物侧面为凸面，像侧面为凸面；

所述第六透镜具负屈光度，且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，且第七透镜的物侧面为凸面，像侧面为凹面。

进一步地，该镜头满足：-4.5<f1<-2.5，-8<f2<-6，8<f3<10，2<f4<5，4.5<f5<8，-5<f6<-2，3<f7<6，

其中，f1、f2、f3、f4、f5、f6、f7分别为所述第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜的焦距值。

进一步地，该镜头的组合焦距f＝1.5mm。

进一步地，该镜头满足：1.5<nd1<1.6，45<vd1<60，1.5<nd2<1.6，45<vd2<60，1.55<nd3<1.7，17<vd3<30，1.4<nd4<1.6，80<vd4<100，1.5<nd5<1.7，45<vd5<60，1.55<nd6<1.7，17<vd6<30，1.5<nd7<1.6，45<vd7<60，

其中，nd1、nd2、nd3、nd4、nd5、nd6、nd7分别为第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜的折射率，vd1、vd2、vd3、vd4、vd5、vd6、vd7分别为第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜的色散系数。

进一步地，所述第一透镜为弯月形透镜。

进一步地，所述第一透镜、第二透镜、第三透镜、第五透镜、第六透镜及第七透镜均为16阶偶次塑料非球面透镜。

进一步地，该镜头的光学总长TTL<12.5mm。

进一步地，该镜头镜片的最大有效直径小于10mm。

进一步地，该镜头的最大通光F/NO＝2.0。

采用上述技术方案后，本实用新型具有如下优点：

本实用新型紧凑型超广角镜头采用1G6P玻塑混合设计，有利于镜头的结构设计，有效降低成本，同时通过第一透镜使用弯向光阑的负光焦度弯月形镜片，实现大广角且降低了系统的慧差与球差；通过第二片镜片和第三片镜片使用塑料非球面透镜实现低畸变，保证成像质量；通过靠近像侧面的后三片透镜使用塑料非球面镜片来控制系统的球差和慧差，提升光学系统的紧凑性，减小镜头总长，同时获得优良的像质。

附图说明

图1为本实用新型实施例1的光路图；

图2为本实用新型实施例1中镜头在可见光下的MTF曲线图；

图3为本实用新型实施例1中镜头在可见光下的离焦曲线图；

图4为本实用新型实施例1中镜头在可见光下的倍率色差曲线图；

图5为本实用新型实施例1中镜头在可见光下的场曲及畸变图；

图6为本实用新型实施例2的光路图；

图7为本实用新型实施例2中镜头在可见光下的MTF曲线图；

图8为本实用新型实施例2中镜头在可见光下的离焦曲线图；

图9为本实用新型实施例2中镜头在可见光下的倍率色差曲线图；

图10为本实用新型实施例2中镜头在可见光下的场曲及畸变图；

图11为本实用新型实施例3的光路图；

图12为本实用新型实施例3中镜头在可见光下的MTF曲线图；

图13为本实用新型实施例3中镜头在可见光下的离焦曲线图；

图14为本实用新型实施例3中镜头在可见光下的倍率色差曲线图；

图15为本实用新型实施例3中镜头在可见光下的场曲及畸变图；

图16为本实用新型实施例4的光路图；

图17为本实用新型实施例4中镜头在可见光下的MTF曲线图；

图18为本实用新型实施例4中镜头在可见光下的离焦曲线图；

图19为本实用新型实施例4中镜头在可见光下的倍率色差曲线图；

图20为本实用新型实施例4中镜头在可见光下的场曲及畸变图。

附图标记说明：

1、第一透镜；2、第二透镜；3、第三透镜；4、第四透镜；5、第五透镜；6、第六透镜；7、第七透镜；8、光阑；9、滤光片。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

在本实用新型中需要说明的是，术语“上”“下”“左”“右”“竖直”“水平”“内”“外”等均为基于附图所示的方位或位置关系，仅仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示本实用新型的装置或元件必须具有特定的方位，因此不能理解为对本实用新型的限制。

这里所说的「一透镜具有正屈光率(或负屈光率)」，是指所述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(lens data sheet)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紧凑型超广角镜头，包括从物侧至像侧沿一光轴依次设置的第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3、光阑8、第四透镜4、第五透镜5、第六透镜6及第七透镜7，所述第一透镜1至第七透镜7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1具负屈光度，且第一透镜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，且第二透镜2的物侧面为凹面，像侧面为凹面；

所述第三透镜3具正屈光度，且第三透镜3的物侧面为凸面，像侧面为凸面；

所述第四透镜4具正屈光度，且第四透镜4的物侧面为凸面，像侧面为凸面；

所述第五透镜5具正屈光度，且第五透镜5的物侧面为凸面，像侧面为凸面；

所述第六透镜6具负屈光度，且第六透镜6的物侧面为凹面，像侧面为凸面；

所述第七透镜7具正屈光度，且第七透镜7的物侧面为凸面，像侧面为凹面。

其中，所述第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3、第五透镜5、第六透镜6及第七透镜7均为16阶偶次塑料非球面透镜，且所有非球面透镜中其物侧面及像侧面均为非球面。非球面透镜的使用，利于矫正二级光谱及高级像差，同时利于镜头结构设计，可有效降低镜头成本。

非球面相较于球面更容易对不同视场的光线路径进行控制，通过第二透镜2及第三透镜3均使用塑料非球面镜片可控制各个视场的光路，实现光学畸变小于20％的成像需求，成像画面不会由于畸变过大而影响观感。

该紧凑型超广角镜头使用一片玻璃球面和六片塑料非球面镜片的组合，第一透镜1至第三透镜3为镜头的前组，第四透镜4至第七透镜7为镜头的后组，光阑8位于第三透镜3与第四透镜4之间，通过调整镜片与光阑8之间的距离，可以矫正像散，尤其可以良好的补正慧差、畸变和垂轴像差。后组使用三片塑料非球面镜片来控制系统的球差和慧差，有利于缩短光学总长，提升光学系统的紧凑性，TTL<12.5mm，同时获得优良的像质。

所述第一透镜1为弯月形透镜。第一片镜片使用弯向光阑8的负光焦度弯月形镜片来减小大入射角的光线对应的出射光线的角度，使镜头的视场角FOV达到134°，提升了镜头的整体监摄范围，提高实用性。弯向光阑8的设计则降低了系统的慧差与球差。

该镜头满足：-4.5<f1<-2.5，-8<f2<-6，8<f3<10，2<f4<5，4.5<f5<8，-5<f6<-2，3<f7<6，其中，f1、f2、f3、f4、f5、f6、f7分别为所述第一透镜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的焦距值。该镜头的组合焦距f＝1.5mm。合理分配光焦度，提升光学性能。

该镜头满足：1.5<nd1<1.6，45<vd1<60，1.5<nd2<1.6，45<vd2<60，1.55<nd3<1.7，17<vd3<30，1.4<nd4<1.6，80<vd4<100，1.5<nd5<1.7，45<vd5<60，1.55<nd6<1.7，17<vd6<30，1.5<nd7<1.6，45<vd7<60，

其中，nd1、nd2、nd3、nd4、nd5、nd6、nd7分别为第一透镜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的折射率，vd1、vd2、vd3、vd4、vd5、vd6、vd7分别为第一透镜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的色散系数。通过使用不同色散系数的材料组合，有利于矫正色差，进一步提高成像质量。

该镜头的最大通光F/NO＝2.0。提升成像亮度，从而保证成像质量。

该镜头的组合焦距为1.5mm、视场角FOV为134°、光学总长TTL＜12.5mm，镜片最大有效直径小于10mm，成像靶面＞φ6mm，成像质量好，整体结构紧凑，实用性强。

该镜头成像质量好，200lp/mm空间频率中心-0.9F的MTF值大于0.3，边缘MTF值大于0.25；视场角大，DFOV>134°,提升了镜头的整体监摄范围，提高实用性；其光学畸变<|-20％|，成像画面不会由于畸变过大而影响观感。

下面将以具体实施例对本实用新型的迷你型红外成像镜头进行详细说明。

实施例1

参照图1所示，本实用新型公开了一种紧凑型超广角镜头，包括从物侧至像侧沿一光轴依次设置的第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3、光阑8、第四透镜4、第五透镜5、第六透镜6及第七透镜7，所述第一透镜1至第七透镜7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；

本实施例中，所述第一透镜1为弯月形透镜。

本具体实施例的详细光学数据如表1-1所示。

表1-1实施例1的详细光学数据

本实施例中，所述第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3、第五透镜5、第六透镜6及第七透镜7均为16阶偶次塑料非球面透镜，且所有非球面透镜中其物侧面及像侧面均为非球面。非球面透镜表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)；

径向距离(radial distance)；

r_n：归一化半径(normalization radius(NRADIUS))；

u：r/r_n；

a_m：第m阶Q^con系数(is the m^thQ^con coefficient)；

Q_m ^con：第m阶Q^con多项式(the m^thQ^con polynomial)。

本实施例中的非球面数据如表1-2所示。

表1-2实施例1的非球面数据

本实施例中，镜头在可见光下的MTF曲线图请参阅图2，从图中可以看出，0.9F以内的视场MTF在200lp/mm均大于0.3，成像质量较好，镜头的分辨率高。镜头在可见光下的离焦曲线图请参阅图3，从图中可以看出，各个视场离焦曲线比较集中，光学系统焦深更大，敏感度更低。镜头在可见光下的倍率色差曲线图请参阅图4，从图中可以看出，相对于主波长555nm，其他波长最大的倍率色差均<3.5um，色差小，具有较高的图像色彩还原性。镜头在可见光下的场曲及畸变图请参阅图5，从图中可以看出，各个波长的场曲基本重合，色差较小，同时系统的光学畸变<|-19％|，畸变小，有效提升图像质量。

实施例2

如图6所示，本实施例与实施例1相比，主要在于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2-1所示。

表2-1实施例2的详细光学数据

本实施例中，所述第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3、第五透镜5、第六透镜6及第七透镜7均为16阶偶次塑料非球面透镜，且所有非球面透镜中其物侧面及像侧面均为非球面。本实施例中的非球面数据如表2-2所示。

表2-2实施例2的非球面数据

本实施例中，镜头在可见光下的MTF曲线图请参阅图7，从图中可以看出，0.9F以内的视场MTF在200lp/mm均大于0.3，成像质量较好，镜头的分辨率高。镜头在可见光下的离焦曲线图请参阅图8，从图中可以看出，各个视场离焦曲线比较集中，光学系统焦深更大，敏感度更低。镜头在可见光下的倍率色差曲线图请参阅图9，从图中可以看出，相对于主波长555nm，其他波长最大的倍率色差均<3.5um，色差小，具有较高的图像色彩还原性。镜头在可见光下的场曲及畸变图请参阅图10，从图中可以看出，各个波长的场曲基本重合，色差较小，同时系统的光学畸变<|-19％|，畸变小，有效提升图像质量。

实施例3

如图11所示，本实施例与实施例1相比，主要在于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3-1所示。

表3-1实施例3的详细光学数据

本实施例中，所述第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3、第五透镜5、第六透镜6及第七透镜7均为16阶偶次塑料非球面透镜，且所有非球面透镜中其物侧面及像侧面均为非球面。本实施例中的非球面数据如表3-2所示。

表3-2实施例3的非球面数据

本实施例中，镜头在可见光下的MTF曲线图请参阅图12，从图中可以看出，0.9F以内的视场MTF在200lp/mm均大于0.3，成像质量较好，镜头的分辨率高。镜头在可见光下的离焦曲线图请参阅图13，从图中可以看出，各个视场离焦曲线比较集中，光学系统焦深更大，敏感度更低。镜头在可见光下的倍率色差曲线图请参阅图14，从图中可以看出，相对于主波长555nm，其他波长最大的倍率色差均<3um，色差小，具有较高的图像色彩还原性。镜头在可见光下的场曲及畸变图请参阅图15，从图中可以看出，各个波长的场曲基本重合，色差较小，同时系统的光学畸变<|-19％|，畸变小，有效提升图像质量。

实施例4

如图16所示，本实施例与实施例1相比，主要在于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4-1所示。

表4-1实施例4的详细光学数据

本实施例中，所述第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3、第五透镜5、第六透镜6及第七透镜7均为16阶偶次塑料非球面透镜，且所有非球面透镜中其物侧面及像侧面均为非球面。本实施例中的非球面数据如表4-2所示。

表4-2实施例4的非球面数据

本实施例中，镜头在可见光下的MTF曲线图请参阅图17，从图中可以看出，0.9F以内的视场MTF在200lp/mm均大于0.3，成像质量较好，镜头的分辨率高。镜头在可见光下的离焦曲线图请参阅图18，从图中可以看出，各个视场离焦曲线比较集中，光学系统焦深更大，敏感度更低。镜头在可见光下的倍率色差曲线图请参阅图19，从图中可以看出，相对于主波长555nm，其他波长最大的倍率色差均<3.5um，色差小，具有较高的图像色彩还原性。镜头在可见光下的场曲及畸变图请参阅图20，从图中可以看出，各个波长的场曲基本重合，色差较小，同时系统的光学畸变<|-19％|，畸变小，有效提升图像质量。

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

1.一种紧凑型超广角镜头，其特征在于：包括从物侧至像侧沿一光轴依次设置的第一透镜、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；

2.如权利要求1所述的一种紧凑型超广角镜头，其特征在于：该镜头满足：-4.5<f1<-2.5，-8<f2<-6，8<f3<10，2<f4<5，4.5<f5<8，-5<f6<-2，3<f7<6，

3.如权利要求1或2所述的一种紧凑型超广角镜头，其特征在于：该镜头的组合焦距f＝1.5mm。

4.如权利要求1所述的一种紧凑型超广角镜头，其特征在于：该镜头满足：1.5<nd1<1.6，45<vd1<60，1.5<nd2<1.6，45<vd2<60，1.55<nd3<1.7，17<vd3<30，1.4<nd4<1.6，80<vd4<100，1.5<nd5<1.7，45<vd5<60，1.55<nd6<1.7，17<vd6<30，1.5<nd7<1.6，45<vd7<60，

5.如权利要求1所述的一种紧凑型超广角镜头，其特征在于：所述第一透镜为弯月形透镜。

6.如权利要求1所述的一种紧凑型超广角镜头，其特征在于：所述第一透镜、第二透镜、第三透镜、第五透镜、第六透镜及第七透镜均为16阶偶次塑料非球面透镜。

7.如权利要求1所述的一种紧凑型超广角镜头，其特征在于：该镜头的光学总长TTL<12.5mm。

8.如权利要求1所述的一种紧凑型超广角镜头，其特征在于：该镜头镜片的最大有效直径小于10mm。

9.如权利要求1所述的一种紧凑型超广角镜头，其特征在于：该镜头的最大通光F/NO＝2.0。