CN218767545U - 一种超广角光学成像镜头 - 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广角光学成像镜头，包括九片透镜，第一透镜和第二透镜为具负屈光率的凸凹透镜，第三透镜为具负屈光率的平凹透镜，第四透镜为具负屈光率的凹凸透镜，第五透镜、第六透镜和第八透镜均为具正屈光率的凸凸透镜，第七透镜为具负屈光率的凹凹透镜，第九透镜具负屈光率且物侧面于近光轴处为凸面，像侧面于近光轴处为凹面，第四透镜至第九透镜的物侧面和像侧面均为非球面，第一透镜至第三透镜均为玻璃透镜，第四透镜、第六透镜、第七透镜、第八透镜和第九透镜均为塑料透镜。本实用新型具有视场角大，高频解像力高，成像质量好，温漂管控较好的优点。

Description

一种超广角光学成像镜头

技术领域

本实用新型属于镜头技术领域，具体地涉及一种用于视讯场景的超广角光学成像镜头。

背景技术

随着科技的不断进步和和生活水平的不断提高，近年来，光学成像镜头也得到了迅速发展，光学成像镜头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。

应用于视讯会议的光学成像镜头的技术指标需求在不断地提高，要求光学成像镜头在低频解像力下，观察物体局部锐利清晰的同时，也要兼顾高频解像力，用以观察物体整体清晰成像。目前市场上的应用于视讯会议的光学成像镜头，其高频的解像力还不够清晰，需要再升级改进。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种超广角光学成像镜头用以解决上述存在的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：一种超广角光学成像镜头，从物侧至像侧沿一光轴依次包括第一透镜至第九透镜；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；

第一透镜具负屈光度，第一透镜的物侧面为凸面，第一透镜的像侧面为凹面；

第二透镜具负屈光度，第二透镜的物侧面为凸面，第二透镜的像侧面为凹面；

第三透镜具负屈光度，第三透镜的物侧面为平面，第三透镜的像侧面为凹面；

第四透镜具负屈光度，第四透镜的物侧面为凹面，第四透镜的像侧面为凸面；

第五透镜具正屈光度，第五透镜的物侧面为凸面，第五透镜的像侧面为凸面；

第六透镜具正屈光度，第六透镜的物侧面为凸面，第六透镜的像侧面为凸面；

第七透镜具负屈光度，第七透镜的物侧面为凹面，第七透镜的像侧面为凹面；

第八透镜具正屈光度，第八透镜的物侧面为凸面，第八透镜的像侧面为凸面；

第九透镜具负屈光度，第九透镜的物侧面于近光轴处为凸面，第九透镜的像侧面于近光轴处为凹面；

第四透镜至第九透镜的物侧面和像侧面均为非球面，第一透镜至第三透镜均为玻璃透镜，第四透镜、第六透镜、第七透镜、第八透镜和第九透镜均为塑料透镜；

该超广角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九透镜。

进一步的，该第五透镜为玻璃透镜。

进一步的，该超广角光学成像镜头还满足：1.70<nd1<1.90，35.00<vd1<55.00；1.70<nd2<1.90，35.00<vd2<55.00；1.50<nd3<1.70，55.00<vd3<70.00，其中，nd1-nd3分别为第一透镜至第三透镜的折射率，vd1-vd3分别为第一透镜至第三透镜的色散系数。

更进一步的，该超广角光学成像镜头还满足：nd2>1.80，其中，nd2为第二透镜的折射率。

进一步的，该超广角光学成像镜头还满足：1.50<nd4<1.70，20.00<vd4<30.00；1.50<nd5<1.70，55.00<vd5<70.00；1.50<nd6<1.60，50.00<vd6<70.00；1.50<nd7<1.70，20.00<vd7<30.00；1.50<nd8<1.60，50.00<vd8<70.00；1.50<nd9<1.70，19.00<vd9<30.00，其中，nd4-nd9分别为第四透镜至第九透镜的折射率，vd4-vd9分别为第四透镜至第九透镜的色散系数。

进一步的，还包括光阑，光阑设置在第五透镜和第六透镜之间。

进一步的，该超广角光学成像镜头还满足：45.0<TTL/f<49.0，其中，TTL为第一透镜的物侧面至成像面在光轴上的距离，f为该超广角光学成像镜头的焦距。

进一步的，该第四透镜至第九透镜的物侧面和像侧面均为高阶偶次非球面。

进一步的，该超广角光学成像镜头还满足：TTL<55.0mm，其中，TTL为第一透镜的物侧面至成像面在光轴上的距离。

本实用新型的有益技术效果：

本实用新型采用九片透镜，玻塑混合设计，并通过对各个透镜进行相应设计，具有视场角大，高频解像力高，成像质量好，温漂管控较好，不同的工作环境下像质变化小的优点。

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可见光435-650nm下的MTF图；

图3为本实用新型实施例一在可见光435nm-650nm下的场曲及畸变曲线图；

图4为本实用新型实施例一的可见光555nm的倍率色差曲线图；

图5为本实用新型实施例二的结构示意图；

图6为本实用新型实施例二在可见光435-650nm下的MTF图；

图7为本实用新型实施例二在可见光435nm-650nm下的场曲及畸变曲线图；

图8为本实用新型实施例二的可见光555nm的倍率色差曲线图；

图9为本实用新型实施例三的结构示意图；

图10为本实用新型实施例三在可见光435-650nm下的MTF图；

图11为本实用新型实施例三在可见光435nm-650nm下的场曲及畸变曲线图；

图12为本实用新型实施例三的可见光555nm的倍率色差曲线图。

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广角光学成像镜头，从物侧至像侧沿一光轴依次包括第一透镜至第九透镜；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。

第一透镜具负屈光度，第一透镜的物侧面为凸面，第一透镜的像侧面为凹面。

第二透镜具负屈光度，第二透镜的物侧面为凸面，第二透镜的像侧面为凹面。

第三透镜具负屈光度，第三透镜的物侧面为平面，第三透镜的像侧面为凹面。

第四透镜具负屈光度，第四透镜的物侧面为凹面，第四透镜的像侧面为凸面。

第五透镜具正屈光度，第五透镜的物侧面为凸面，第五透镜的像侧面为凸面。

第六透镜具正屈光度，第六透镜的物侧面为凸面，第六透镜的像侧面为凸面。

第七透镜具负屈光度，第七透镜的物侧面为凹面，第七透镜的像侧面为凹面。

第八透镜具正屈光度，第八透镜的物侧面为凸面，第八透镜的像侧面为凸面。

第九透镜具负屈光度，第九透镜的物侧面于近光轴处为凸面，第九透镜的像侧面于近光轴处为凹面。

第四透镜至第九透镜的物侧面和像侧面均为非球面，使光学系统的球差、色差、场曲、像散得到较好的抑制。

第一透镜至第三透镜均为玻璃透镜，第四透镜、第六透镜、第七透镜、第八透镜和第九透镜均为塑料透镜。

该超广角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九透镜。

本实用新型采用九片透镜，玻塑混合设计，并通过对各个透镜进行相应设计，具有视场角大，高频解像力高，成像质量好，温漂管控较好，不同的工作环境下像质变化小的优点

优选的，该第五透镜为玻璃透镜，进一步提高光学系统的分辨率和抑制温度漂移。

优选的，该超广角光学成像镜头还满足：1.70<nd1<1.90，35.00<vd1<55.00；1.70<nd2<1.90，35.00<vd2<55.00；1.50<nd3<1.70，55.00<vd3<70.00，其中，nd1-nd3分别为第一透镜至第三透镜的折射率，vd1-vd3分别为第一透镜至第三透镜的色散系数。通过连续使用三片负屈光率透镜且用高折射率材料，可以优化外视场的像差，扩束光线，使得光线在每片镜片的偏折角逐次变大，镜片的敏感度降低，同时有效减少了后续透镜的外径大小，兼顾了大视场角和小体积。

更优选的，该超广角光学成像镜头还满足：nd2>1.80，其中，nd2为第二透镜的折射率。通过使用高折射率材料的透镜，可以减小镜片的间距，有效缩短光学系统的总长。

优选的，该超广角光学成像镜头还满足：1.50<nd4<1.70，20.00<vd4<30.00；1.50<nd5<1.70，55.00<vd5<70.00；1.50<nd6<1.60，50.00<vd6<70.00；1.50<nd7<1.70，20.00<vd7<30.00；1.50<nd8<1.60，50.00<vd8<70.00；1.50<nd9<1.70，19.00<vd9<30.00，其中，nd4-nd9分别为第四透镜至第九透镜的折射率，vd4-vd9分别为第四透镜至第九透镜的色散系数。进一步优化色差、像差，提升成像质量。

优选的，还包括光阑，光阑设置在第五透镜和第六透镜之间，可以矫正像散，尤其可以良好的补正慧差、畸变和垂轴像差。

优选的，该超广角光学成像镜头还满足：45.0<TTL/f<49.0，其中，TTL为第一透镜的物侧面至成像面在光轴上的距离，f为该超广角光学成像镜头的焦距，避免该超广角光学成像镜头体积过小而降低成像的质量，或该超广角光学成像镜头体积过大而不利于镜头的小型化。

优选的，该第四透镜至第九透镜的物侧面和像侧面均为高阶偶次非球面，可以减小镜片的使用数量，有效地缩小镜头的体积，同时也有效控制了边缘畸变。

优选的，该超广角光学成像镜头还满足：TTL<55.0mm，其中，TTL为第一透镜的物侧面至成像面在光轴上的距离，有效地缩小镜头的体积。

下面将以具体实施例对本实用新型的超广角光学成像镜头进行详细说明。

实施例一

如图1所示，一种超广角光学成像镜头，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、第五透镜5、光阑100、第六透镜6、第七透镜7、第八透镜8、第九透镜9、保护玻璃110和成像面120；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。

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

第二透镜2具负屈光度，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具负屈光度，第三透镜3的物侧面31为平面，第三透镜3的像侧面32为凹面。

第四透镜4具负屈光度，第四透镜4的物侧面41为凹面，第四透镜4的像侧面42为凸面。

第五透镜5具正屈光度，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具正屈光度，第六透镜6的物侧面61为凸面，第六透镜6的像侧面62为凸面。

第七透镜7具负屈光度，第七透镜7的物侧面71为凹面，第七透镜7的像侧面72为凹面。

第八透镜8具正屈光度，第八透镜8的物侧面81为凸面，第八透镜8的像侧面82为凸面。

第九透镜9具负屈光度，第九透镜9的物侧面91于近光轴处为凸面，第九透镜9的像侧面92于近光轴处为凹面。

第一透镜1至第三透镜3均为玻璃球面透镜。

第五透镜5为玻璃非球面透镜，但并不限于此，在一些实施例中，第五透镜5也可以采用其它光学材料制成。

第四透镜4、第六透镜6、第七透镜7、第八透镜8至第九透镜9均为塑料非球面透镜。

本具体实施例中，光阑100设置在第五透镜5和第六透镜6之间，但并不限于此，在其它实施例中，光阑100也可以设置在其它合适位置。

在一些实施例中，保护玻璃110也可以替换为滤光片。

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41、物侧面51、物侧面61、物侧面71、物侧面81、物侧面91、像侧面42、像侧面52、像侧面62、像侧面72、像侧面82和像侧面92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、A₁₄、A₁₆分别为：四阶、六阶、八阶、十阶、十二阶、十四阶、十六阶的非球面系数。

各个非球面的参数详细数据请参考下表：

本具体实施例的相关条件表达式的数值请参考表4。

本具体实施例的MTF曲线图详见图2，可以看出全视场MTF在280lp/mm均大于0.3，高频解像力高，成像质量好(由于该超广角光学成像镜头比较注重110°-210°视场下的成像质量，故没有中心视场，中心视场不对焦)；场曲及畸变图详见图3的(A)和(B)，可以看出各个波长的场曲曲线重合，镜头色差矫正较好；畸变<25％，成像画面不会由于畸变过大而影响观感；倍率色差图详见图4，可以看出镜头倍率色差小于4μm。

本具体实施例中，光学成像镜头的焦距f＝1.19mm；光圈值FNO＝2.35；视场角FOV＝210.0°；第一透镜1的物侧面11至成像面120在光轴I上的距离TTL＝54.833mm。

本实施例在不同的工作温度环境下，像质变化小。

实施例二

如图5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：

本具体实施例的相关条件表达式的数值请参考表4。

本具体实施例的MTF曲线图详见图6，可以看出全视场MTF在280lp/mm均大于0.3，高频解像力高，成像质量好；场曲及畸变图详见图7的(A)和(B)，可以看出各个波长的场曲曲线重合，镜头色差矫正较好；畸变<27％，成像画面不会由于畸变过大而影响观感；倍率色差图详见图8，可以看出镜头倍率色差小于4μm。

本具体实施例中，光学成像镜头的焦距f＝1.17mm；光圈值FNO＝2.17；视场角FOV＝210.0°；第一透镜1的物侧面11至成像面120在光轴I上的距离TTL＝54.965mm。

本实施例在不同的工作温度环境下，像质变化小。

实施例三

如图9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实施例三的详细光学数据

表面		口径大小/mm	曲率半径/mm	厚度/间隔/mm	材质	折射率	色散系数	焦距/mm
									-			Infinity	Infinity
11	第一透镜	57.581	39.111	5.698	H-ZLAF52A	1.812	41.024	-42.383
									12		31.497	17.107	5.917
21	第二透镜	28.595	24.422	2.730	H-ZLAF50E	1.809	46.568	-19.616
									22		16.726	9.137	5.939
31	第三透镜	16.074	-88.014	1.152	H-LAK4L	1.643	60.214	-13.931
									32		12.418	10.023	4.750
41	第四透镜	12.198	-8.482	4.699	EP6000	1.647	23.529	-267.548
									42		13.591	-10.860	3.772
51	第五透镜	13.711	33.464	4.500	APL5015AL	1.547	56.003	12.682
									52		13.527	-8.330	6.942
100	光阑	1.966	Infinity	0.0472
									61	第六透镜	2.373	2.741	1.011	K26R	1.538	55.634	3.451
62		2.595	-5.001	0.094
									71	第七透镜	2.576	-4.778	0.500	EP5000	1.642	23.972	-3.710
72		2.715	4.947	0.117
									81	第八透镜	2.854	3.315	0.999	K26R	1.538	55.634	8.459
82		3.195	10.934	0.626
									91	第九透镜	3.308	73.417	1.037	EP6000	1.647	23.529	119.740
92		4.576	1409.655	0.476
									110	保护玻璃	5.201	Infinity	0.21	H-K9L	1.519	64.212	Infinity
-		5.297	Infinity	0.411
									120	成像面	5.496	Infinity	0

本具体实施例的各个非球面的参数详细数据请参考下表：

本具体实施例的相关条件表达式的数值请参考表4。

本具体实施例的MTF曲线图详见图10，可以看出全视场MTF在280lp/mm均大于0.25，高频解像力高，成像质量好；场曲及畸变图详见图11的(A)和(B)，可以看出各个波长的场曲曲线重合，镜头色差矫正较好；畸变<20％，成像画面不会由于畸变过大而影响观感；倍率色差图详见图8，可以看出镜头倍率色差小于4μm。

本具体实施例中，光学成像镜头的焦距f＝1.31mm；光圈值FNO＝2.17；视场角FOV＝210.0°；第一透镜1的物侧面11至成像面120在光轴I上的距离TTL＝51.626mm。

本实施例在不同的工作温度环境下，像质变化小。

表4本实用新型三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
				TTL/mm	54.833	54.965	51.626
f/mm	1.19	1.17	1.31
				TTL/f	46.08	46.98	39.41

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 (9)

1.一种超广角光学成像镜头，从物侧至像侧沿一光轴依次包括第一透镜至第九透镜；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；其特征在于：

第一透镜具负屈光度，第一透镜的物侧面为凸面，第一透镜的像侧面为凹面；

第二透镜具负屈光度，第二透镜的物侧面为凸面，第二透镜的像侧面为凹面；

第三透镜具负屈光度，第三透镜的物侧面为平面，第三透镜的像侧面为凹面；

第四透镜具负屈光度，第四透镜的物侧面为凹面，第四透镜的像侧面为凸面；

第五透镜具正屈光度，第五透镜的物侧面为凸面，第五透镜的像侧面为凸面；

第六透镜具正屈光度，第六透镜的物侧面为凸面，第六透镜的像侧面为凸面；

第七透镜具负屈光度，第七透镜的物侧面为凹面，第七透镜的像侧面为凹面；

第八透镜具正屈光度，第八透镜的物侧面为凸面，第八透镜的像侧面为凸面；

第九透镜具负屈光度，第九透镜的物侧面于近光轴处为凸面，第九透镜的像侧面于近光轴处为凹面；

第四透镜至第九透镜的物侧面和像侧面均为非球面，第一透镜至第三透镜均为玻璃透镜，第四透镜、第六透镜、第七透镜、第八透镜和第九透镜均为塑料透镜；

该超广角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九透镜。

2.根据权利要求1所述的超广角光学成像镜头，其特征在于，该第五透镜为玻璃透镜。

3.根据权利要求1所述的超广角光学成像镜头，其特征在于，该超广角光学成像镜头还满足：1.70<nd1<1.90，35.00<vd1<55.00；1.70<nd2<1.90，35.00<vd2<55.00；1.50<nd3<1.70，55.00<vd3<70.00，其中，nd1-nd3分别为第一透镜至第三透镜的折射率，vd1-vd3分别为第一透镜至第三透镜的色散系数。

4.根据权利要求3所述的超广角光学成像镜头，其特征在于，该超广角光学成像镜头还满足：nd2>1.80，其中，nd2为第二透镜的折射率。

5.根据权利要求3所述的超广角光学成像镜头，其特征在于，该超广角光学成像镜头还满足：1.50<nd4<1.70，20.00<vd4<30.00；1.50<nd5<1.70，55.00<vd5<70.00；1.50<nd6<1.60，50.00<vd6<70.00；1.50<nd7<1.70，20.00<vd7<30.00；1.50<nd8<1.60，50.00<vd8<70.00；1.50<nd9<1.70，19.00<vd9<30.00，其中，nd4-nd9分别为第四透镜至第九透镜的折射率，vd4-vd9分别为第四透镜至第九透镜的色散系数。

6.根据权利要求1所述的超广角光学成像镜头，其特征在于，还包括光阑，光阑设置在第五透镜和第六透镜之间。

7.根据权利要求1所述的超广角光学成像镜头，其特征在于，该超广角光学成像镜头还满足：45.0<TTL/f<49.0，其中，TTL为第一透镜的物侧面至成像面在光轴上的距离，f为该超广角光学成像镜头的焦距。

8.根据权利要求1所述的超广角光学成像镜头，其特征在于，该第四透镜至第九透镜的物侧面和像侧面均为高阶偶次非球面。

9.根据权利要求1所述的超广角光学成像镜头，其特征在于，该超广角光学成像镜头还满足：TTL<55.0mm，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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