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CN105892024A - 一种高清鱼眼光学镜头 - Google Patents

一种高清鱼眼光学镜头 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高清鱼眼光学镜头，具有五组六片透镜结构，包括从物方开始依次设置的第一透镜(1)、第二透镜(2)、第三透镜(3)、光阑(4)、第四透镜(5)、第五透镜(6)、第六透镜(7)和滤光片(8)，所述第一透镜(1)为弯月形球面透镜，第二透镜(2)为弯月形非球面透镜，第三透镜(3)为平凸形球面透镜，第四透镜(5)为双凸形非球面透镜，第五透镜(6)为双凹形非球面透镜，第六透镜(7)为双凸形非球面透镜。本发明的目的在于提供一种小体积，低成本，高清鱼眼镜头。

Description

一种高清鱼眼光学镜头
技术领域
本发明涉及光学成像领域，特别涉及一种高清鱼眼光学镜头。
背景技术
随着技术的进步，用于监控和车载市场需求的不断提高，对于小体积低成本高清鱼眼镜头的需求越来越强烈，但是目前车载市场上存在的鱼眼镜头，或者只有VGA的解像力(如200810098695.6)，或体积过大(如201410203579.1)，成本过高，或使用过程中受环境影响敏感，在高低温使用环境中不能清晰成像等，远远不能满足车载，监控等在复杂环境中长时间正常使用。
发明内容
鉴于以上那样的问题，本发明克服了现有技术中的不足之处，提供一种高清鱼眼光学镜头，以满足目前市场对车载产品，安防产品小型化、轻量化、高清化和低成本化发展需求，且本发明在复杂环境使用过程中可实现超大角度，高清晰度的视频影像，符合市场对新产品的发展趋势。
为了解决上述问题，本发明的采用以下技术方案：
一种高清鱼眼光学镜头，包括从物方开始依次设置有第一透镜(1)、第二透镜(2)、第三透镜(3)、光阑(4)、第四透镜(5)、第五透镜(6)、第六透镜(7)和滤光片(8)，所述第一透镜(1)为弯月形球面透镜，所述第二透镜(2)为弯月形非球面透镜，所述第三透镜(3)为平凸形球面透镜，所述第四透镜(5)为双凸形非球面透镜，所述第五透镜(6)为双凹形非球面透镜，所述第六透镜(7)为双凸形非球面透镜。
优选的，所述第四透镜(5)和所述第五透镜(6)相互胶合，且胶合后的透镜光焦度为正值。
优选的，所述第一透镜(1)为玻璃透镜，其光焦度为正值；所述第二透镜(2)为塑料透镜，其光焦度为负值；所述第三透镜(3)为玻璃透镜，其光焦度为正值；所述第四透镜(5)为塑料透镜，其光焦度为正值；所述第五透镜(6)为塑料透镜，其光焦度为负值；所述第六透镜(7)为塑料透镜，其光焦度为正值。
优选的，所述第二透镜(2)的第一面(S3)为双曲线非球面，所述第二面(S4)为椭圆非球面；所述第四透镜(5)的第一面(S8)为扁椭圆非球面，第二面(S9)为双曲线非球面；所述第五透镜(6)的第一面(S9)为双曲线非球面，第二面(S10)为球型非球面；所述第六透镜(7)的第一面(S11)和第二面(S12)均为双曲型非球面。
优选的，所有非球面透镜面型满足以下方程式：
Z＝cy2/{1+[1-(1+k)c2y2]1/2}+a1y2+a2y4+a3y6+a4y8+a5y10+a6y12+a7y14+a8y16。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
1、本镜头在实现超广角视场(≥180°)的同时，满足光学镜头体积小，质量轻，解像高，成本低；
2、结构新颖，采用两片玻璃透镜和四片塑胶透镜结构，并对其中一组非球面塑料透镜进行胶合，有效地减少了色差和杂散光影响，有利于对系统像差的校正，大幅提升了产品的光学性能；
3、采用塑胶透镜胶合结构，有利于降低部品组装公差对产品品质的影响，提高了产品装配良率，有效降低了生产成本；
4、采用塑胶透镜胶合结构，降低了系统的光轴偏差，对于产品用于全景泊车领域，有利于提高图像拼接的精度；
5、工作温度完全满足汽车行业标准TS16949要求，可在-40℃～+85℃正常使用，增加了产品在恶劣环境中拍摄图像的稳定性；
附图说明
图1为本发明一种实施例的高清鱼眼光学镜头的结构示意图；
图2为图1所示的高清鱼眼光学镜头的MTF曲线图；
图3为图1所示的高清鱼眼光学镜头的点列图；
图4为图1所示的高清鱼眼光学镜头的场曲和畸变图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
如图1所示，其为本发明的一个实施例的高清鱼眼光学镜头的结构示意图。
一种高清鱼眼光学镜头，具有小体积、低成本的优势，其包括从物方开始依次设置有第一透镜(1)、第二透镜(2)、第三透镜(3)、光阑(4)、第四透镜(5)、第五透镜(6)、第六透镜(7)和滤光片(8)。对于各透镜的面从物方到像方依次进行编号，分别为第一透镜(1)第一面(S1)、第二面(S2)，第二透镜(2)第一面(S3)、第二面(S4)、第三透镜(3)第一面(S5)、第二面(S6)，光阑面(S7)，第四透镜(5)第一面(S8)、第二面(S9)，第五透镜(6)第一面(S9)、第二面(S10)，第六透镜(7)第一面(S11)、第二面(S12)，滤光片第一面(S13)、第二面(S14)和像面。第四透镜(5)和第五透镜(6)相互胶合，其胶合面为第四透镜第二面(S9)和第五透镜(6)第一面(S9)。
所述第一透镜(1)为弯月形球面镜片，其光焦度为负值，材质为玻璃；第二透镜(2)为弯月形非球面镜片，其光焦度为负值，材质为塑料，第一面(S3)面型为双曲线非球面，第二面(S4)面型为椭圆非球面；第三透镜(3)为平凸形球面镜片，其光焦度为正值，材质为玻璃；第四透镜(5)为双凸形非球面镜片，其光焦度为正值，材质为塑料，第一面(S8)面型为扁椭球非球面，第二面(S9)面型为双曲线非球面；第五透镜(6)为双凹形非球面镜片，其光焦度为负值，材质为塑料，第一面(S9)面型为双曲线非球面，第二面(S10)面型为球型非球面；第六透镜(7)为双凸形非球面镜片，其光焦度为正值，材质为塑料，第一面(S11)和第二面(S12)面型均为双曲线非球面。
上述结构方案中，第二透镜(2)、第四镜片(5)、第五镜片(6)和第六镜片(7)采用了非球面透镜，有效地压缩了镜头体积，以满足对于镜头体积小型化的要求；第二镜片(2)、第四镜片(5)、第五镜片(6)和第六镜片(7)均采用了双曲线非球面面型，能够有效校正系统的光学像差场曲，使得成像中心和边缘均具有较高的解像力，从而满足高分辨率的成像要求。第四透镜(5)和第五透镜(6)为胶合透镜，能够有效减少垂轴色差和杂散光影响，提高系统光学性能，并改善镜头装配时候偏心公差对镜头品质的影响，提升装配良率。
上述方案中，为了避免玻璃透镜与塑胶透镜在环境温度变化时出现成像模糊现象，通过合理分配光焦度分配与材质选择，有效解决了玻塑混合镜头中出现的高温或者低温模糊现象，保证在温度变化中产品拍摄图像的稳定性，满足车载产品TS16949要求的(-40℃—85℃)温度范围。
上述方案中，第二透镜(2)、第四透镜(5)、第五透镜(6)和第六透镜(7)的非球面面型满足以下方程式：
Z＝cy2/{1+[1-(1+k)c2y2]1/2}+a1y2+a2y4+a3y6+a4y8+a5y10+a6y12+a7y14+a8y16
上式中，参数c为半径所对应的曲率，y为径向坐标(其单位与透镜长度单位相同)，k为圆锥二次曲线系数。当k小于-1时，面型曲线为双曲线；当k等于-1时，面型曲线为抛物线；当k介于-1到0之间是，面型曲线为椭圆；当k等于0时，面型为圆型；当k大于0时，面型为扁椭圆型曲线。a1至a8分别表示各径向坐标所对应的系数，通过以上参数可以精确设定透镜两个成像光学表面的非球面的形状尺寸。
具体的，第一透镜(1)、第二透镜(2)、第三透镜(3)、第四透镜(4)、第五透镜(6)和第六透镜(7)的焦距值满足以下条件：
-10mm<f1<-4mm，-5mm<f2<-mm，3mm<f3<8mm，1mm<f4<5mm，-5mm<f5<-1mm，3mm<f45<15mm，2mm<f6<6mm，5<f2/f<-1，3<f45/f<15，1<f6/f<6。
其中，f1、f2、f3、f4、f5、f6分别为第一透镜(1)、第二透镜(2)、第三透镜(3)、第四透镜(5)、第五透镜(6)、第六透镜(7)的有效焦距值，f45为第四透镜(5)与第五透镜(6)胶合后的透镜的有效焦距值，f为镜头有效焦距值。
第一透镜(1)材料满足以下条件：Nd>1.6，Vd>40，Nd表示透镜材质的d光折射率，Vd表示透镜材质的d光色散系数。
第三透镜(3)材料满足以下条件：Nd>1.8，Vd<25，Nd表示透镜材质的d光折射率，Vd表示透镜材质的d光色散系数。
以下举一实际设计案例：
面编号 类型 半径 厚度 nd νd 半口径
OBJ 物面 600 600 600
S1 标准 15.211 0.9 1.788 47.5 6.8
S2 非球面 4.302 `2.49 4.1
S3 非球面 8.655 0.936 1.535 56 4.1
S4 非球面 1.125 1.609 2.35
S5 标准 4.132 2.61 1.946 17.9 3.55
S6 标准 19.755 0.621 1.75
S7(Stop) 光阑 infinity -0.094 0.81
S8 非球面 3.208 1.388 1.535 56 0.85
S9 非球面 -1.244 0.5 1.614 25.6 1.10
S10 非球面 85.448 0.722 1.50
S11 非球面 4.082 2.081 1.535 56 2.70
S12 非球面 -2.113 0.1 2.85
S13 标准 infinity 0.7 1.517 64.2 2.80
S14 标准 infinity 1.45 2.80
IMAGE 成像面 infinity - 2.70
透镜的非球面系数：
图2、图3、图4分别为图1所示的高清鱼眼光学镜头的MTF曲线图、点列图和场曲畸变图。从这三幅图中可以看出，本镜头达到了高清解像力的要求。
上述实施例为本发明所举的实施方式例子，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种高清鱼眼光学镜头，其特征在于，包括从物方开始依次设置有第一透镜(1)、第二透镜(2)、第三透镜(3)、光阑(4)、第四透镜(5)、第五透镜(6)、第六透镜(7)和滤光片(8)，所述第一透镜(1)为弯月形球面透镜，所述第二透镜(2)为弯月形非球面透镜，所述第三透镜(3)为平凸形球面透镜，所述第四透镜(5)为双凸形非球面透镜，所述第五透镜(6)为双凹形非球面透镜，所述第六透镜(7)为双凸形非球面透镜。
2.根据权利要求1所述的高清鱼眼光学镜头，其特征在于，所述第四透镜(5)和所述第五透镜(6)相互胶合，且胶合后的透镜光焦度为正值。
3.根据权利要求1所述的高清鱼眼光学镜头，其特征在于，所述第一透镜(1)为玻璃透镜，其光焦度为正值；所述第二透镜(2)为塑料透镜，其光焦度为负值；所述第三透镜(3)为玻璃透镜，其光焦度为正值；所述第四透镜(5)为塑料透镜，其光焦度为正值；所述第五透镜(6)为塑料透镜，其光焦度为负值；所述第六透镜(7)为塑料透镜，其光焦度为正值。
4.根据权利要求1所述的高清鱼眼光学镜头，其特征在于，所述第二透镜(2)的第一面(S3)为双曲线非球面，所述第二面(S4)为椭圆非球面；所述第四透镜(5)的第一面(S8)为扁椭圆非球面，第二面(S9)为双曲线非球面；所述第五透镜(6)的第一面(S9)为双曲线非球面，第二面(S10)为球型非球面；所述第六透镜(7)的第一面(S11)和第二面(S12)均为双曲型非球面。
5.根据权利要求1所述的高清鱼眼光学镜头，其特征在于，所有非球面透镜面型满足以下方程式：
Z＝cy2/{1+[1-(1+k)c2y2]1/2}+a1y2+a2y4+a3y6+a4y8+a5y10+a6y12+a7y14+a8y16。
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