CN219349245U - 一种光学镜头 - Google Patents

Abstract

一种光学镜头，包括沿光轴从物侧至像侧排列的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜与成像面；所述的第一透镜为物侧面为凹，像侧面为凹的负光焦度镜片；所述的第二透镜为双凸的正光焦度镜片；所述的第三透镜为双凸的正光焦度镜片；所述的第四透镜为正光焦度镜片；所述的第五透镜为负光焦度镜片；所述的第六透镜为物侧面为凸，像面侧为凹的正光焦度镜片。

Description

一种光学镜头

技术领域

本申请涉及光学成像设备技术领域，尤其是涉及一种光学镜头。

背景技术

车载光学镜头主要用于车载激光雷达用来接受或发射激光信号，从而探测识别周边障碍物的距离，位置，大小等，从而实现车辆自动驾驶；并且随着自动驾驶功能的发展，车载镜头作为自动驾驶辅助系统的关键部件也迎来了较快发展，对该镜头的要求也越来越高。自动驾驶辅助系统中的车载光学镜头与普通的光学镜头相比需要有较高的成像清晰度，以满足无人驾驶系统的高要求。

中国专利公开了一种光学成像镜头及成像设备(申请号：CN109445067A)，包括沿光轴从物侧到成像面依次设置的：具有负光焦度的第一群组，所述第一群组从物侧到成像面依次包括一个第一透镜和一个第二透镜，其中所述第一透镜具有负光焦度，所述第一透镜的物侧面和像侧面均为凹面，所述第二透镜具有正光焦度，所述第二透镜的物侧面和像侧面均为凸面；光阑；具有正光焦度的第二群组，所述第二群组从物侧到成像面依次包括一个第三透镜、一个第四透镜、一个第五透镜和一个第六透镜，其中所述第三透镜具有正光焦度，所述第三透镜的物侧面为凸面且像侧面为凹面，所述第四透镜具有负光焦度，所述第四透镜的物侧面和像侧面均为凹面，所述第五透镜具有正光焦度，所述第五透镜的物侧面和像侧面均为凸面，所述第六透镜具有正光焦度，所述第六透镜的物侧面为凸面且像侧面为凹面，所述第四透镜和所述第五透镜形成粘合体，所述粘合体具有正光焦度。

现有技术中的光学镜头通常存在FNO值(代表镜头透光能力，值越小越亮)大，且解像力不高的缺点。

实用新型内容

为解决上述现有技术中存在的问题，本申请提供一种光学镜头，通过设置合理的光学结构，使本申请的镜头具备更小的FNO值；同时采用全玻璃镜片，在具有更低的成本的同时还具有更小的光学畸变。

本申请采用的技术方案为：

一种光学镜头，包括沿光轴从物侧至像侧排列的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜与成像面；

所述的第一透镜为物侧面为凹，像侧面为凹的负光焦度镜片；

所述的第二透镜为双凸的正光焦度镜片；

所述的第三透镜为双凸的正光焦度镜片；

所述的第四透镜为正光焦度镜片；

所述的第五透镜为负光焦度镜片；

所述的第六透镜为物侧面为凸，像面侧为凹的正光焦度镜片。

根据本实用新型的实施方式，所述的第一透镜与第二透镜组合为胶合镜片。

第一透镜与第二透镜采用胶合镜片的结构，一方面能够消除色差；另一方面能够消除透镜两个面上的反射损失，防止其中的空气间隙产生全反射。

根据本实用新型的实施方式，所述的第一透镜与第二透镜之间互相分离。第一透镜与第二透镜的分离结构能够消除透镜之间的影响，也能够实现本申请的效果。

根据本实用新型的实施方式，所述的光学镜头还包括光阑；

所述的光阑设置在第二透镜与第三透镜之间。

所述的光阑用于控制光束通过的量，从而调节所通过的光束的强弱。

根据本实用新型的实施方式，所述的光学镜头还包括滤光片；

所述的滤光片设置在第六透镜与成像面之间。

优选的，所述的滤光片为IR滤光片，IR滤光片用于过滤掉红外光，并允许可见光通过。

根据本实用新型的实施方式，所述的第一透镜为玻璃球面镜片；所述的第二透镜为玻璃球面镜片；所述的第三透镜为玻璃球面镜片；所述的第四透镜为玻璃镜片；所述的第五透镜为玻璃镜片；所述的第六透镜为玻璃球面镜片。

六片镜片均采用玻璃材质制成，能够在满足长焦距以及更小的FNO(代表透光的能力)的同时，还满足在440℃～105℃的温度变化时不虚焦。

根据本实用新型的实施方式，所述的第一透镜焦距值满足下列关系：-1≥F1/F≥-2；所述第二透镜焦距值满足下列关系：2.2≥F2/F≥1.2；所述第三透镜焦距值满足下列关系：3.5≥F3/F≥2.5；所述第四透镜焦距值满足下列关系：2.5≥F4/F≥1.5；所述第五透镜焦距值满足下列关系：-0.7≥F5/F≥-1.7；所述第六透镜焦距值满足下列关系：1.5≥F6/F≥0.5。

在本申请中，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，F4为第四透镜的焦距，F5为第五透镜的焦距，F6为第六透镜的焦距，F为整个镜头的焦距。

根据本实用新型的实施方式，所述的第一透镜满足下列关系：2.05≥Nd1≥1.8；所述第二透镜满足下列关系：2.05≥Nd2≥1.8；所述第三透镜满足下列关系：2.0≥Nd3≥1.75；所述第四透镜满足下列关系：2.0≥Nd4≥1.75；所述第五透镜满足下列关系：1.75≥Nd5≥1.5；所述第六透镜满足下列关系：2.0≥Nd6≥1.7。

在本申请中，Nd1为第一透镜的光折射率；Nd2为第二透镜的光折射率；Nd3为第三透镜的光折射率；Nd4为第四透镜的光折射率；Nd5为第五透镜的光折射率；Nd6为第六透镜的光折射率。

根据本实用新型的实施方式，所述的光学镜头满足下列关系：3.5≤TTL/D≤10；

其中，TTL表示第一枚镜片物侧面顶点到像面距离，D表示成像像面的最大像面圆直径。

根据本实用新型的实施方式，所述的光学镜头满足下列关系：H/D/FOV≤0.15；

其中，H表示第一枚镜片物侧面凹面的最大通光口径，D表示成像像面的最大像面圆直径，FOV表示成像像面的最大像面圆直径所对应的视场角大小。

本申请的有益效果在于：

第一透镜设为负光焦度，有利于光线进入光学系统，也有利于实现更高的相对照度。

第二透镜、第三透镜与第四透镜采用正光焦度的镜片，能够在保证更小的FNO值(FNO值越小，透光性能越好)的同时，使本申请的镜头具备更高的相对照度。

本申请的镜头采用合理的光学结构，使镜头在具备更小的FNO值的同时，还具备更低的生产成本与更小的光学畸变，提高解像力与最终的成像质量。

附图说明

以下将结合附图和优选实施例来对本申请进行进一步详细描述，但是本领域技术人员将领会的是，这些附图仅是出于解释优选实施例的目的而绘制的，并且因此不应当作为对本申请范围的限制。此外，除非特别指出，附图仅示意在概念性地表示所描述对象的组成或构造并可能包含夸张性显示，并且附图也并非一定按比例绘制。

图1是本申请实施例中所提供的光学镜头的结构示意图；

图2是本申请实施例中所提供的光学镜头的场曲和畸变曲线；

图3是本申请实施例中所提供的光学镜头的相对照度曲线；

图4是本申请实施例中所提供的光学镜头在-40℃的环境下，其中心视场的离焦曲线；

图5是本申请实施例中所提供的光学镜头在20℃的环境下，其中心视场的离焦曲线；

图6是本申请实施例中所提供的光学镜头在105℃的环境下，其中心视场的离焦曲线。

图中：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、成像面；8、光轴；9、光阑；10、滤光片。

具体实施方式

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本实用新型的不同结构。为了简化本实用新型的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本实用新型。此外，本实用新型可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本实用新型提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。

在本申请中，所使用的各参数含义为：

G1R1：第一透镜1的物侧面；G1R2：第一透镜1的像侧面。

G2R1：第二透镜2的物侧面；G2R2：第二透镜2的像侧面。

G3R1：第三透镜3的物侧面；G3R2：第三透镜3的像侧面。

G4R1：第四透镜4的物侧面；G4R2：第四透镜4的像侧面。

G5R1：第五透镜5的物侧面；G5R2：第五透镜5的像侧面。

G6R1：第六透镜6的物侧面；G6R2：第六透镜6的像侧面。

TTL：成像镜头的总长，即第一透镜1的物侧面的曲率中心沿光轴8方向到成像面7的距离。

BFL：成像镜头的光学后焦，即第六透镜6的像侧面的曲率中心沿光轴8方向到成像面7的距离。

实施例一

请参阅图1，本实施例提供一种车载光学镜头，所述的车载光学镜头包括沿光轴8从物侧面到像侧面依次排列的第一透镜1、第二透镜2、光阑9、第三透镜3、第四透镜4、第五透镜5、第六透镜6、滤光片10与成像面7。

请参阅图2-图6，图2是光学镜头的场曲和畸变曲线，图3是光学镜头的相对照度曲线，图4为低温-40℃立焦曲线，图5为常温20℃立焦曲线，图6为高温105℃立焦曲线，从图中可以看出本申请的光学镜头在-40℃～105℃的高低温环境下仍然能保持优良的光学性能，离焦量小于0.005mm。

所述的第一透镜1为物侧面为凹，像侧面也为凹的负光焦度球面玻璃镜片，所述的第二透镜2为物侧面与像侧面均为凸的正光焦度玻璃球面镜片，所述第三透镜3也为物侧面与像侧面均为为凸的正光焦度玻璃球面镜片，第四透镜4为正光焦度镜片，第五透镜5为负光焦度镜片，第六透镜6为物侧面为凸，像侧面为凹的正光焦度玻璃球面镜片。

优选的，所述的第四透镜4为物侧面为凸，像侧面为凹的玻璃球面镜片；所述的第五透镜5为物侧面为凸，像侧面为凹的玻璃球面镜片。

所述的第二透镜2、第三透镜3、第四透镜4、第六透镜6均采用正光焦度的镜片，能够保证这些镜片高低温不离焦，在-40℃～105℃的高低温环境下仍然能保持优良的光学性能。

所述的第二透镜2与第三透镜3均采用两面凸起的结构，其可将发散的光线汇聚，并适当进行压缩，使光线走势平稳过渡，顺利进入后方的光学系统，也能进一步收束进入后方光学系统的光线，有利于减小后方光线的光程，实现更短的TTL。

所述的第二透镜2与第三透镜3均为两面凸起的正光焦度镜片，第四透镜4也具有正光焦度，能够进一步矫正前方镜片组产生的像差，同时对光线进行进一步的汇聚；通过设置具有正光焦度的第二透镜2、第三透镜3、第四透镜4在前，具有负光焦度的第五透镜5在后，有利于将经过第一透镜1的光线平缓过渡至第五透镜5，减小光学系统的总体长度。

所述的第一透镜1为玻璃镜片，提升了其耐磨性，使其的物侧面具有更好的耐磨性与耐撞击性，能够更好地适应车载镜头的使用需求。

优选的，所述的第一透镜1与第二透镜2为胶合镜片，第一透镜1的像侧面与第二透镜2的物侧面通过粘接剂互相粘接。第一透镜1与第二透镜2采用胶合镜片的结构，一方面能够消除色差；另一方面能够消除透镜两个面上的反射损失，防止其中的空气间隙产生全反射。

本申请还包含滤光片10；具体的，所述的滤光片10采用IR滤光片10，用于阻挡并过滤红外光的同时，允许可见光通过；所述的滤光片10设置在第六透镜6与成像面7之间，将滤光后剩余通过的可见光成像在成像面7上。

所述的光阑9设置在第二透镜2与第三透镜3之间，可有效收束进入光学系统的光线，减小光学系统镜片的口径；在设置了光阑9之后还使用一个具有正光焦度的第四透镜4，可进一步矫正前方镜片组产生的像差，同时使光束再次汇聚，既可增大镜头的光圈，又可以缩短镜头总长，使光学系统更紧凑，使得该光学系统具有相对较短的镜头总长。

在本实施例中，所述的第一透镜1焦距值满足下列关系：-1≥F1/F≥-2；所述第二透镜2焦距值满足下列关系：2.2≥F2/F≥1.2；所述第三透镜3焦距值满足下列关系：3.5≥F3/F≥2.5；所述第四透镜4焦距值满足下列关系：2.5≥F4/F≥1.5；所述第五透镜5焦距值满足下列关系：-0.7≥F5/F≥-1.7；所述第六透镜6焦距值满足下列关系：1.5≥F6/F≥0.5。镜头满足以上光焦度的分配，有利于镜头的像差的平衡，同时合理的光焦度设置使得镜头能够实现较小的FNO值。

其中F1为第一透镜1的焦距，F2为第二透镜2的焦距，F3为第三透镜3的焦距，F4为第四透镜4的焦距，F5为第五透镜5的焦距，F6为第六透镜6的焦距，F为整个镜头的焦距。

所述的第一透镜1满足下列关系：2.05≥Nd1≥1.8；所述第二透镜2满足下列关系：2.05≥Nd2≥1.8；所述第三透镜3满足下列关系：2.0≥Nd3≥1.75；所述第四透镜4满足下列关系：2.0≥Nd4≥1.75；所述第五透镜5满足下列关系：1.75≥Nd5≥1.5；所述第六透镜6满足下列关系：2.0≥Nd6≥1.7。

其中Nd1为第一透镜1的光折射率；Nd2为第二透镜2的光折射率；Nd3为第三透镜3的光折射率；Nd4为第四透镜4的光折射率；Nd5为第五透镜5的光折射率；Nd6为第六透镜6的光折射率。

各镜片的折射率采用如上述参数的设置，从而使光线更好的进入镜头内部，进而满足镜头对高解像的要求，同时保证镜头在高低温环境下不虚焦。

在本实施例中，所述的车载光学镜头满足下列关系：3.5≤TTL/D≤10。

其中，TTL表示第一枚镜片物侧面顶点到像面距离，D表示成像像面的最大像面圆直径。

满足上述的条件式能够使得镜头在满足规格要求的同时具有更小的外形尺寸。

在本实施例中，所述的车载光学镜头满足下列关系：H/D/FOV≤0.15。

其中，H表示第一枚镜片物侧面凹面的最大通光口径，D表示成像像面的最大像面圆直径，FOV表示成像像面的最大像面圆直径所对应的视场角大小。

满足上述的条件式能够使得镜头在满足规格要求的同时具有更小的外形尺寸

综上，在本实施例中，所述的车载光学镜头中关于各参数的具体设计如下表1所示。

项目	EFL	H	D	FOV	TTL
						参数	14mm	22mm	8mm	33°	45.6mm

表1

实施例二

请参阅图1-图6，本实施例在上述实施例的基础上，提供另一种实施例。

在本实施例中，所述的第一透镜1与第二透镜2并非胶合镜片，第一透镜1与第二透镜2之间分体设置，使其具有良好的散热性与耐热性，使镜片在车载的高温环境中能够保持稳定的屈光度，使镜头更加适应车载的环境。

本实施例中的其余内容均与实施例一相同。

以上对本申请进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请及核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种光学镜头，包括沿光轴(8)从物侧至像侧排列的第一透镜(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)与成像面(7)；其特征在于，

所述的第一透镜(1)为物侧面为凹，像侧面为凹的负光焦度镜片；

所述的第二透镜(2)为双凸的正光焦度镜片；

所述的第三透镜(3)为双凸的正光焦度镜片；

所述的第四透镜(4)为正光焦度镜片；

所述的第五透镜(5)为负光焦度镜片；

所述的第六透镜(6)为物侧面为凸，像面侧为凹的正光焦度镜片。

2.根据权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，所述的第一透镜(1)与第二透镜(2)组合为胶合镜片。

3.根据权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，所述的第一透镜(1)与第二透镜(2)之间互相分离。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的光学镜头，其特征在于，还包括光阑(9)；

所述的光阑(9)设置在第二透镜(2)与第三透镜(3)之间。

5.根据权利要求1-3中任一项所述的光学镜头，其特征在于，还包括滤光片(10)；

所述的滤光片(10)设置在第六透镜(6)与成像面(7)之间。

6.根据权利要求1-3中任一项所述的光学镜头，其特征在于，

所述的第一透镜(1)为玻璃球面镜片；

所述的第二透镜(2)为玻璃球面镜片；

所述的第三透镜(3)为玻璃球面镜片；

所述的第四透镜(4)为玻璃镜片；

所述的第五透镜(5)为玻璃镜片；

所述的第六透镜(6)为玻璃球面镜片。

7.根据权利要求1-3中任一项所述的光学镜头，其特征在于，

所述第一透镜(1)焦距值满足下列关系：-1≥F1/F≥-2；

所述第二透镜(2)焦距值满足下列关系：2.2≥F2/F≥1.2；

所述第三透镜(3)焦距值满足下列关系：3.5≥F3/F≥2.5；

所述第四透镜(4)焦距值满足下列关系：2.5≥F4/F≥1.5；

所述第五透镜(5)焦距值满足下列关系：-0.7≥F5/F≥-1.7；

所述第六透镜(6)焦距值满足下列关系：1.5≥F6/F≥0.5。

8.根据权利要求1-3中任一项所述的光学镜头，其特征在于，

所述第一透镜(1)满足下列关系：2.05≥Nd1≥1.8；

所述第二透镜(2)满足下列关系：2.05≥Nd2≥1.8；

所述第三透镜(3)满足下列关系：2.0≥Nd3≥1.75；

所述第四透镜(4)满足下列关系：2.0≥Nd4≥1.75；

所述第五透镜(5)满足下列关系：1.75≥Nd5≥1.5；

所述第六透镜(6)满足下列关系：2.0≥Nd6≥1.7。

9.根据权利要求1-3中任一项所述的光学镜头，其特征在于，所述的光学镜头满足下列关系：3.5≤TTL/D≤10；

其中，TTL表示第一枚镜片物侧面顶点到像面距离，D表示成像像面的最大像面圆直径。

10.根据权利要求1-3中任一项所述的光学镜头，其特征在于，所述的光学镜头满足下列关系：H/D/FOV≤0.15；

其中，H表示第一枚镜片物侧面凹面的最大通光口径，D表示成像像面的最大像面圆直径，FOV表示成像像面的最大像面圆直径所对应的视场角大小。

Images