CN217689585U - 一种超大通光宽光谱的光学成像镜头 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及镜头技术领域。本实用新型公开了一种超大通光宽光谱的光学成像镜头，从物侧至像侧沿一光轴依次设有八片透镜；第一和第四透镜为具负屈光率的凹凹透镜；第二透镜具正屈光且物侧面为凸面；第三和第七透镜为具正屈光率的凸凸透镜；第五透镜具正屈光且物侧面为凸面；第六透镜具负屈光率且像侧面为凹面；第八透镜为具负屈光率的凸凹透镜；第八透镜采用玻璃材料制成，第八透镜的物侧面和像侧面均为高阶偶次非球面。本实用新型具有宽光谱设计，同轴全折射光路，装调简单；通光大，相对照度高，整体像质均匀度高，成像质量好；像面大的优点。

Description

一种超大通光宽光谱的光学成像镜头

技术领域

本实用新型属于镜头技术领域，具体地涉及一种超大通光宽光谱的光学成像镜头。

背景技术

光学成像镜头已被广泛地应用在智能手机、平板电脑、车载监控、安防监控、无人机航拍、机器视觉系统、视讯会议等各个领域，因此，对于光学成像镜头的要求也越来越高。

长焦距镜头是指比标准镜头的焦距长的光学成像镜头，它能很好地表现远处景物的细节，拍摄到一些我们不容易接近的拍摄体，特别适合在远距离拍摄风光、人物，在看台拍摄舞台、体育比赛，在动物园拍摄动物，在野外拍摄禽兽等等。但现有的长焦镜头还存在许多不足，如由于轴外宽光束相差收束难度较大，通常使用缩小镜头通光孔径或降低边缘相对照度的方式进行像质的提升；通常只能在可见光波段使用；而可在近红外与短波红外波段同时使用的镜头，多采用折返式的光路结构，利用分光棱镜分光进行不同波段的成像，光能利用率不高，同时折返光路，对结构设计及装调工艺的要求较高，不具备商业量产性，同时对使用环境的要求较高等，因此，有必要对其进行改进，以满足消费者日益提高的要求。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种超大通光宽光谱的光学成像镜头用以解决上述存在的至少一个技术问题。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：一种超大通光宽光谱的光学成像镜头，从物侧至像侧沿一光轴依次包括第一透镜至第八透镜；第一透镜至第八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，第一透镜的物侧面为凹面，第一透镜的像侧面为凹面；

第二透镜具正屈光率，第二透镜的物侧面为凸面；

第三透镜具正屈光率，第三透镜的物侧面为凸面，第三透镜的像侧面为凸面；

第四透镜具有负屈光，第四透镜的物侧面为凹面，第四透镜的像侧面为凹面；

第五透镜具正屈光率，第五透镜的物侧面为凸面；

第六透镜具负屈光率，第六透镜的像侧面为凹面；

第七透镜具正屈光率，第七透镜的物侧面为凸面，第七透镜的像侧面为凸面；

第八透镜具负屈光率，第八透镜的物侧面为凸面，第八透镜的像侧面为凹面；

第八透镜采用玻璃材料制成，第八透镜的物侧面和像侧面均为高阶偶次非球面；

该光学成像镜头具有屈光率的透镜只有上述的第一透镜至第八透镜。

进一步的，该光学成像镜头还满足：nd8>1.70，其中，nd8为第八透镜的折射率。

进一步的，该光学成像镜头还满足：nd2>1.70，其中，nd2为第二透镜的折射率。

进一步的，该光学成像镜头还满足：nd3>1.70，其中，nd3为第三透镜的折射率。

进一步的，该光学成像镜头还满足：nd5>1.70，其中，nd5为第五透镜的折射率。

进一步的，该光学成像镜头还满足：nd7>1.70，其中，nd7为第七透镜的折射率。

进一步的，还包括光阑，光阑设置在第四透镜和第五透镜之间。

更进一步的，该光学成像镜头还满足：-550.0mm<f_前<-240.0mm，32.0mm<f_后<42.0mm，其中，f_前为第一透镜至第四透镜的组合焦距，f_后为第五透镜至第八透镜的组合焦距。

进一步的，该光学成像镜头还满足：TTL＜100.00mm，其中，TTL为第一透镜的物侧面至成像面在光轴上的距离。

进一步的，该光学成像镜头还满足：BFL>21.00mm，其中，BFL为该光学成像镜头的光学后焦。

本实用新型的有益技术效果：

本实用新型采用八片透镜并通过对各个透镜进行相应设计，具有宽光谱(650nm-1700nm波段)设计，同轴全折射光路，装调简单；通光大，相对照度高，整体像质均匀度高，成像质量好；像面大的优点。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例一的结构示意图；

图2为本实用新型实施例一在650-1700nm波段下的MTF图；

图3为本实用新型实施例一在650-1700nm波段下的20lp/mm的离焦曲线图；

图4为本实用新型实施例一的的场曲及畸变曲线图；

图5为本实用新型实施例一的相对照度曲线图；

图6为本实用新型实施例一的垂轴色差曲线图；

图7为本实用新型实施例二的结构示意图；

图8为本实用新型实施例二在650-1700nm波段下的MTF图；

图9为本实用新型实施例二在650-1700nm波段下的20lp/mm的离焦曲线图；

图10为本实用新型实施例二的的场曲及畸变曲线图；

图11为本实用新型实施例二的相对照度曲线图；

图12为本实用新型实施例二的垂轴色差曲线图；

图13为本实用新型实施例三的结构示意图；

图14为本实用新型实施例三在650-1700nm波段下的MTF图；

图15为本实用新型实施例三在650-1700nm波段下的20lp/mm的离焦曲线图；

图16为本实用新型实施例三的的场曲及畸变曲线图；

图17为本实用新型实施例三的相对照度曲线图；

图18为本实用新型实施例三的垂轴色差曲线图；

图19为本实用新型实施例四的结构示意图；

图20为本实用新型实施例四在650-1700nm波段下的MTF图；

图21为本实用新型实施例四在650-1700nm波段下的20lp/mm的离焦曲线图；

图22为本实用新型实施例四的的场曲及畸变曲线图；

图23为本实用新型实施例四的相对照度曲线图；

图24为本实用新型实施例四的垂轴色差曲线图。

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。

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超大通光宽光谱的光学成像镜头，从物侧至像侧沿一光轴依次包括第一透镜至第八透镜；第一透镜至第八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，第一透镜的物侧面为凹面，第一透镜的像侧面为凹面；第二透镜具正屈光率，第二透镜的物侧面为凸面；第三透镜具正屈光率，第三透镜的物侧面为凸面，第三透镜的像侧面为凸面；第四透镜具有负屈光，第四透镜的物侧面为凹面，第四透镜的像侧面为凹面；第五透镜具正屈光率，第五透镜的物侧面为凸面；第六透镜具负屈光率，第六透镜的像侧面为凹面；第七透镜具正屈光率，第七透镜的物侧面为凸面，第七透镜的像侧面为凸面；第八透镜具负屈光率，第八透镜的物侧面为凸面，第八透镜的像侧面为凹面；第八透镜采用玻璃材料制成，第八透镜的物侧面和像侧面均为高阶偶次非球面；该光学成像镜头具有屈光率的透镜只有上述的第一透镜至第八透镜。

本实用新型采用八片透镜并通过对各个透镜进行相应设计，具有宽光谱(650nm-1700nm波段)设计，同轴全折射光路，装调简单；通光大，相对照度高，整体像质均匀度高，成像质量好；像面大的优点。

优选的，该光学成像镜头还满足：nd8>1.70，其中，nd8为第八透镜的折射率，进一步矫正场曲等相差，同时能有效地降低非球面的口径，降低加工难度，降低成本。

优选的，该光学成像镜头还满足：nd2>1.70，其中，nd2为第二透镜的折射率，进一步矫正轴上和轴外色差。

优选的，该光学成像镜头还满足：nd3>1.70，其中，nd3为第三透镜的折射率，进一步矫正轴上和轴外色差。

优选的，该光学成像镜头还满足：nd5>1.70，其中，nd5为第五透镜的折射率，进一步矫正轴上和轴外色差。

优选的，该光学成像镜头还满足：nd7>1.70，其中，nd7为第七透镜的折射率，进一步矫正轴上和轴外色差。

优选的，还包括光阑，光阑设置在第四透镜和第五透镜之间，进一步提高整体性能。

更优选的，该光学成像镜头还满足：-550.0mm<f_前<-240.0mm，32.0mm<f_后<42.0mm，其中，f_前为第一透镜至第四透镜的组合焦距，f_后为第五透镜至第八透镜的组合焦距，使得前端光路更顺滑。

优选的，该光学成像镜头还满足：TTL＜100.00mm，其中，TTL为第一透镜的物侧面至成像面在光轴上的距离，使得镜头整体体积较小。

优选的，该光学成像镜头还满足：BFL>21.00mm，其中，BFL为该光学成像镜头的光学后焦，可以适配多种标准接口。

下面将以具体实施例对本实用新型的超大通光宽光谱的光学成像镜头进行详细说明。

实施例一

如图1所示，一种超大通光宽光谱的光学成像镜头，从物侧A1至像侧A2沿光轴I依次包括第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3、第四透镜4、光阑9、第五透镜5、第六透镜6、第七透镜7、第八透镜8和成像面100；第一透镜1至第八透镜8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。

第一透镜1具负屈光率，第一透镜11的物侧面11为凹面，第一透镜1的像侧面12为凹面。

第二透镜2具正屈光率，第二透镜2的物侧面21为凸面，第二透镜2的像侧面22为凹面。

第三透镜3具正屈光率，第三透镜3的物侧面31为凸面，第三透镜3的像侧面32为凸面。

第四透镜4具有负屈光，第四透镜4的物侧面41为凹面，第四透镜4的像侧面42为凹面。

第五透镜5具正屈光率，第五透镜5的物侧面51为凸面，第五透镜5的像侧面52为凸面。

第六透镜6具负屈光率，第六透镜6的物侧面61为凹面，第六透镜6的像侧面62为凹面。

第七透镜7具正屈光率，第七透镜7的物侧面71为凸面，第七透镜7的像侧面72为凸面。

第八透镜8具负屈光率，第八透镜8的物侧面81为凸面，第八透镜8的像侧面82为凹面。

第八透镜8采用玻璃材料制成，第八透镜8的物侧面81和像侧面82均为高阶偶次非球面。

本具体实施例中，光阑9设置在第四透镜4和第五透镜5之间，但并不限于此，在其它实施例中，光阑9也可以设置在其它合适位置。

本具体实施例的详细光学数据如表1-1所示。

表1-1实施例一的详细光学数据

本具体实施例中，物侧面81和像侧面82依下列非球面曲线公式定义：

其中：

r为光学表面上一点到光轴的距离。

z为该点沿光轴方向的矢高。

c为该表面的曲率。

K为该表面的二次曲面常数。

A₄、A₆、A₈、A₁₀、A₁₂分别为：四阶、六阶、八阶、十阶、十二阶的非球面系数。

各个非球面的参数详细数据请参考下表：

面序号

K

A<sub>4</sub>

A<sub>6</sub>

A<sub>8</sub>

A<sub>10</sub>

A<sub>12</sub>

81

0

-4.90E-05

-2.75E-07

-6.70E-10

6.00E-12

-9.19E-15

82

0

-5.33E-05

-4.60E-07

-1.25E-09

1.80E-11

-5.57E-14

本具体实施例的相关条件表达式的数值请参考表5。

本具体实施例的MTF曲线图详见图2，可以看出在50lp/mm条件下均大于0.35，具有较高解析度，离焦曲线图请参阅图3，场曲及畸变图详见图4的(A)和(B)，可以看出场曲和畸变等像差都矫正较好，光学畸变在2％以内；相对照度图详见图5，可以看出相对照度较高，边缘相对照度大于85％；垂轴色差图详见图6，可以看出对宽光谱范围内色差矫正好，成像质量高。

本具体实施例中，光学成像镜头的整体焦距f＝35.0mm；光圈值FNO＝1.2；像面直径大小为16.8mm；第一透镜1的物侧面11至成像面100在光轴I上的距离TTL＝92.29mm。

实施例二

如图7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，仅第二透镜2的像侧面22为凸面，第五透镜5的像侧面52为凹面，第六透镜6的物侧面61为凸面，此外，各透镜表面的曲率半径、透镜厚度等光学参数也有所不同。

本具体实施例的详细光学数据如表2-1所示。

表2-1实施例二的详细光学数据

本具体实施例的各个非球面的参数详细数据请参考下表：

面序号

K

A<sub>4</sub>

A<sub>6</sub>

A<sub>8</sub>

A<sub>10</sub>

A<sub>12</sub>

81

0

-5.30E-05

-3.43E-07

-1.31E-09

1.21E-11

-2.36E-14

82

0

-5.18E-05

-5.36E-07

-2.33E-09

3.09E-11

-1.01E-13

本具体实施例的相关条件表达式的数值请参考表5。

本具体实施例的MTF曲线图详见图8，可以看出在50lp/mm条件下均大于0.35，具有较高解析度，离焦曲线图请参阅图9，场曲及畸变图详见图10的(A)和(B)，可以看出场曲和畸变等像差都矫正较好，光学畸变在2％以内；相对照度图详见图11，可以看出相对照度较高，边缘相对照度大于85％；垂轴色差图详见图12，可以看出对宽光谱范围内色差矫正好，成像质量高。

本具体实施例中，光学成像镜头的整体焦距f＝35.0mm；光圈值FNO＝1.2；像面直径大小为16.8mm；第一透镜1的物侧面11至成像面100在光轴I上的距离TTL＝95.00mm。

实施例三

如图13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，仅第二透镜2的像侧面22为凸面，第五透镜5的像侧面52为凹面，此外，各透镜表面的曲率半径、透镜厚度等光学参数也有所不同。

本具体实施例的详细光学数据如表3-1所示。

表3-1实施例三的详细光学数据

本具体实施例的各个非球面的参数详细数据请参考下表：

面序号

K

A<sub>4</sub>

A<sub>6</sub>

A<sub>8</sub>

A<sub>10</sub>

A<sub>12</sub>

81

0

-6.23E-05

-3.52E-07

-1.49E-09

1.50E-11

-3.07E-14

82

0

-6.91E-05

-5.67E-07

-2.20E-09

3.38E-11

-1.09E-13

本具体实施例的相关条件表达式的数值请参考表5。

本具体实施例的MTF曲线图详见图14，可以看出在50lp/mm条件下均大于0.35，具有较高解析度，离焦曲线图请参阅图15，场曲及畸变图详见图16的(A)和(B)，可以看出场曲和畸变等像差都矫正较好，光学畸变在2％以内；相对照度图详见图17，可以看出相对照度较高，边缘相对照度大于85％；垂轴色差图详见图18，可以看出对宽光谱范围内色差矫正好，成像质量高。

本具体实施例中，光学成像镜头的整体焦距f＝35.0mm；光圈值FNO＝1.2；像面直径大小为16.8mm；第一透镜1的物侧面11至成像面100在光轴I上的距离TTL＝95.00mm。

实施例四

如图19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相同，仅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实施例四的详细光学数据

本具体实施例的各个非球面的参数详细数据请参考下表：

面序号

K

A<sub>4</sub>

A<sub>6</sub>

A<sub>8</sub>

A<sub>10</sub>

A<sub>12</sub>

81

0

-5.23E-05

-2.84E-07

-7.81E-10

8.19E-12

-1.58E-14

82

0

-5.55E-05

-4.60E-07

-1.64E-09

2.42E-11

-8.27E-14

本具体实施例的相关条件表达式的数值请参考表5。

本具体实施例的MTF曲线图详见图20，可以看出在50lp/mm条件下均大于0.35，具有较高解析度，离焦曲线图请参阅图21，场曲及畸变图详见图22的(A)和(B)，可以看出场曲和畸变等像差都矫正较好，光学畸变在2％以内；相对照度图详见图23，可以看出相对照度较高，边缘相对照度大于85％；垂轴色差图详见图24，可以看出对宽光谱范围内色差矫正好，成像质量高。

本具体实施例中，光学成像镜头的整体焦距f＝35.0mm；光圈值FNO＝1.2；像面直径大小为16.8mm；第一透镜1的物侧面11至成像面100在光轴I上的距离TTL＝92.71mm。

表5本实用新型四个实施例的相关重要参数的数值

	实施例一	实施例二	实施例三	实施例四
					nd2	1.91	1.91	1.88	1.91
nd3	1.77	1.77	1.77	1.77
					nd5	1.91	1.91	1.91	1.91
nd7	1.91	1.88	1.88	1.91
					nd8	1.81	1.81	1.81	1.81
f<sub>前</sub>(mm)	-263.76	-378.12	-501.09	-303.94
					f<sub>后</sub>(mm)	35.69	38.32	39.30	36.13
BFL(mm)	21.70	21.77	21.40	21.76

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本实用新型，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本实用新型的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本实用新型做出各种变化，均为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种超大通光宽光谱的光学成像镜头，从物侧至像侧沿一光轴依次包括第一透镜至第八透镜；第一透镜至第八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；其特征在于：

第一透镜具负屈光率，第一透镜的物侧面为凹面，第一透镜的像侧面为凹面；

第二透镜具正屈光率，第二透镜的物侧面为凸面；

第三透镜具正屈光率，第三透镜的物侧面为凸面，第三透镜的像侧面为凸面；

第四透镜具有负屈光，第四透镜的物侧面为凹面，第四透镜的像侧面为凹面；

第五透镜具正屈光率，第五透镜的物侧面为凸面；

第六透镜具负屈光率，第六透镜的像侧面为凹面；

第七透镜具正屈光率，第七透镜的物侧面为凸面，第七透镜的像侧面为凸面；

第八透镜具负屈光率，第八透镜的物侧面为凸面，第八透镜的像侧面为凹面；

第八透镜采用玻璃材料制成，第八透镜的物侧面和像侧面均为高阶偶次非球面；

该光学成像镜头具有屈光率的透镜只有上述的第一透镜至第八透镜。

2.根据权利要求1所述的超大通光宽光谱的光学成像镜头，其特征在于，该光学成像镜头还满足：nd8>1.70，其中，nd8为第八透镜的折射率。

3.根据权利要求1所述的超大通光宽光谱的光学成像镜头，其特征在于，该光学成像镜头还满足：nd2>1.70，其中，nd2为第二透镜的折射率。

4.根据权利要求1所述的超大通光宽光谱的光学成像镜头，其特征在于，该光学成像镜头还满足：nd3>1.70，其中，nd3为第三透镜的折射率。

5.根据权利要求1所述的超大通光宽光谱的光学成像镜头，其特征在于，该光学成像镜头还满足：nd5>1.70，其中，nd5为第五透镜的折射率。

6.根据权利要求1所述的超大通光宽光谱的光学成像镜头，其特征在于，该光学成像镜头还满足：nd7>1.70，其中，nd7为第七透镜的折射率。

7.根据权利要求1所述的超大通光宽光谱的光学成像镜头，其特征在于，还包括光阑，光阑设置在第四透镜和第五透镜之间。

8.根据权利要求7所述的超大通光宽光谱的光学成像镜头，其特征在于，该光学成像镜头还满足：-550.0mm<f_前<-240.0mm，32.0mm<f_后<42.0mm，其中，f_前为第一透镜至第四透镜的组合焦距，f_后为第五透镜至第八透镜的组合焦距。

9.根据权利要求1所述的超大通光宽光谱的光学成像镜头，其特征在于，该光学成像镜头还满足：TTL＜100.00mm，其中，TTL为第一透镜的物侧面至成像面在光轴上的距离。

10.根据权利要求1所述的超大通光宽光谱的光学成像镜头，其特征在于，该光学成像镜头还满足：BFL>21.00mm，其中，BFL为该光学成像镜头的光学后焦。

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