CN108663773A - 光学镜头和成像设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了光学镜头和成像设备。该光学镜头从物侧到像侧依次包括:第一透镜,是具有负光焦度的弯月形透镜,其物侧面为凸面,像侧面为凹面,且该第一透镜是玻璃非球面透镜;第二透镜,具有负光焦度,其像侧面为凹面;第三透镜,具有正光焦度,其像侧面为凸面;第四透镜;第五透镜,与第四透镜胶合;和,第六透镜,具有正光焦度。通过根据本发明的光学镜头和成像设备,可以在保持光学镜头小型化的同时获得高解像力。
Description
技术领域
本发明涉及光学镜头和成像设备的领域,特别涉及能够在保持镜头小型化的同时获得高解像力的光学镜头和成像设备。
背景技术
成像设备,例如安装有相机的移动设备和数字式静止相机,使用例如电荷耦合器件(CCD)和互补金属氧化物半导体(CMOS)作为固态成像元件,这样的成像设备已经是熟知的。
随着科技发展,光学镜头的解像力要求越来越高,从原来的百万像素,朝着千万像素的方向不断提升,且高像素镜头越来越普及。
另外,随着移动设备的普及,需要应用越来越多的小尺寸的成像设备,例如应用于手机的成像设备,对于小尺寸的要求非常高。
一般来说,可以通过增加光学镜头中的透镜数量来实现解像力的提高,但相应地,光学镜头的体积以及重量都会增大,不利于光学镜头的小型化,同时引起成本上升。
目前,百万像素及以上的广角光学镜头通常采用6枚透镜,虽然解像力相比具有5枚透镜的光学镜头有明显提升,但透镜数目的增加使得小型化的需求更为突出。
在常规情况下,为了满足光学镜头小型化的需要,通常采用压缩镜头光学总长的方案,但是解像力会受到显著影响。同时,也可以通过增加采用非球面透镜来提高成像质量,但是,玻璃非球面透镜的成本较高,而塑料非球面透镜使用过多又会导致镜头的温度性能下降。
特别是,对于监控镜头或者车载镜头此类在室外环境下工作的镜头来说,一方面工作环境多变,无论炎热的高温天、寒冷的雨雪天都需要保持完美的解像清晰度,而另一方面,其安装空间有限。因此,如何在保证光学镜头小型化的同时获得尽可能高的成像质量成为了迫切需要解决的问题。
因此,存在对于改进的光学镜头和成像设备的需要。
发明内容
本发明的目的在于针对上述现有技术中的缺陷和不足,提供新颖的和改进的能够在保持镜头小型化的同时获得高解像力的光学镜头和成像设备。
本发明的一个目的在于提供一种光学镜头和成像设备,通过光学镜头中的第一透镜采用玻璃非球面透镜,有利于减小光学镜头的前端口径,从而减小光学镜头的径向体积,继而减小光学镜头的整体体积。
本发明的一个目的在于提供一种光学镜头和成像设备,通过光学镜头中的第三透镜的形状和光焦度设置,有助于在保持光学镜头小型化的同时获得高解像力。
本发明的一个目的在于提供一种光学镜头和成像设备,通过彼此胶合的第四透镜和第五透镜中正片在前,负片在后,可以通过正片收束光线,减小光学镜头后端口径/尺寸。
本发明的一个目的在于提供一种光学镜头和成像设备,通过第三透镜为玻璃透镜,有利于热补偿,进一步通过第三透镜为非球面玻璃透镜,可以进一步提升解像力。
本发明的一个目的在于提供一种光学镜头和成像设备,通过优化设置各个透镜的形状并合理分配各个透镜的光焦度,可以显著地缩短光学镜头的光学长度,并在保证光学镜头小型化的同时提升解像力。
本发明的一个目的在于提供一种光学镜头和成像设备,通过在第二透镜到第六透镜中采用至少两个塑料非球面透镜,有助于降低光学镜头整体的制造成本,同时,通过优化设置各个透镜的形状并合理分配各个透镜的光焦度,可以在采用塑料透镜获得良好的成像质量的同时,保证较好的温度性能。
本发明的一个目的在于提供一种光学镜头和成像设备,通过光阑位于第三透镜和第四透镜之间,有利于进入光学***的光线有效收束,减小光学***的镜片口径。
根据本发明的一方面,提供了一种光学镜头,从物侧到像侧依次包括:第一透镜,是具有负光焦度的弯月形透镜,所述第一透镜的物侧面为凸面,像侧面为凹面,且所述第一透镜是玻璃非球面透镜;第二透镜,具有负光焦度,所述第二透镜的像侧面为凹面;第三透镜,具有正光焦度,所述第三透镜的像侧面为凸面;第四透镜;第五透镜,与第四透镜胶合;和,第六透镜,具有正光焦度。
在上述光学镜头中,所述第一透镜满足以下条件表达式(1):
D/h/FOV≤0.025 (1)
其中,FOV为所述光学镜头的最大视场角,D为所述光学镜头的最大视场角所对应的第一透镜物侧面的最大通光口径,h为所述光学镜头的最大视场角对应的像高。
在上述光学镜头中,所述第四透镜是具有正光焦度的双凸透镜,其物侧面为凸面,像侧面为凸面;和,所述第五透镜是具有负光焦度的弯月形透镜,其物侧面为凹面,像侧面为凸面。
在上述光学镜头中,所述第三透镜是弯月形透镜,其物侧面为凹面。
在上述光学镜头中,所述第三透镜是双凸透镜,其物侧面为凸面,且所述物侧面的半径与所述像侧面的半径的比值的绝对值大于或者等于18,即:
丨R5/R6丨≥18 (2)
其中,R5是第三透镜的物侧面的半径,R6是第三透镜的像侧面的半径,且丨R5/R6丨表示第三透镜的物侧面半径与像侧面半径的比值的绝对值。
在上述光学镜头中,所述第二透镜是弯月形透镜,其物侧面为凸面。
在上述光学镜头中,所述第二透镜是双凹透镜,其物侧面为凹面。
在上述光学镜头中,所述第二透镜到所述第六透镜中的至少两个透镜是塑料非球面透镜。
在上述光学镜头中,所述第三透镜是玻璃透镜。
在上述光学镜头中,所述第三透镜是玻璃非球面透镜。
在上述光学镜头中,所述光学镜头进一步包括光阑,所述光阑位于所述第三透镜和所述第四透镜之间。
在上述光学镜头中,所述第六透镜的物侧面为凸面,像侧面为凸面。
在上述光学镜头中,所述第一透镜到所述第六透镜满足以下条件表达式(3):
F3/F≤5.5 (3)
其中,F3是所述第三透镜的焦距,F是所述光学镜头的整组焦距值。
在上述光学镜头中,所述第一透镜到所述第六透镜满足以下条件表达式(4):
TTL/F≤14.5 (4)
其中,F是所述光学镜头的整组焦距值,且TTL是所述光学镜头的光学长度。
根据本发明的另一方面,提供了一种成像设备,包括上述的光学镜头及用于将所述光学镜头形成的光学图像转换为电信号的成像元件。
本发明提供的光学镜头和成像设备通过光学镜头中的第一透镜采用玻璃非球面透镜,有利于减小光学镜头的前端口径,从而减小光学镜头的径向体积,继而减小光学镜头的整体体积。
另外,本发明提供的光学镜头和成像设备通过光学镜头中的第三透镜的形状和光焦度设置,有助于在保持光学镜头小型化的同时获得高解像力。
进一步,本发明提供的光学镜头和成像设备通过优化设置各个透镜的形状并合理分配各个透镜的光焦度,可以显著地缩短光学镜头的光学长度,并在保证光学镜头小型化的同时提升解像力。
附图说明
图1图示根据本发明第一实施例的光学镜头的透镜配置;
图2图示根据本发明第二实施例的光学镜头的透镜配置;
图3是根据本发明实施例的成像设备的示意性框图。
具体实施方式
以下描述用于公开本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例,本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本发明的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本发明的精神和范围的其他技术方案。
以下说明书和权利要求中使用的术语和词不限于字面的含义,而是仅由本发明人使用以使得能够清楚和一致地理解本发明。因此,对本领域技术人员很明显仅为了说明的目的而不是为了如所附权利要求和它们的等效物所定义的限制本发明的目的而提供本发明的各种实施例的以下描述。
在这里使用的术语仅用于描述各种实施例的目的且不意在限制。如在此使用的,单数形式意在也包括复数形式,除非上下文清楚地指示例外。另外将理解术语“包括”和/或“具有”当在该说明书中使用时指定所述的特征、数目、步骤、操作、组件、元件或其组合的存在,而不排除一个或多个其它特征、数目、步骤、操作、组件、元件或其组的存在或者附加。
包括技术和科学术语的在这里使用的术语具有与本领域技术人员通常理解的术语相同的含义,只要不是不同地限定该术语。应当理解在通常使用的词典中限定的术语具有与现有技术中的术语的含义一致的含义。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明:
[光学镜头的配置]
根据本发明实施例的光学镜头,从物侧到像侧依次包括:第一透镜,为具有负光焦度的弯月形透镜,其物侧面为凸面、像侧面为凹面,且该第一透镜为玻璃非球面透镜;第二透镜,为具有负光焦度的透镜,其像侧面为凹面;第三透镜,为具有正光焦度的透镜,其像侧面为凸面;第四透镜;第五透镜,与第四透镜胶合;第六透镜,为具有正光焦度的双凸透镜,其物侧面为凸面、像侧面为凸面。
在根据本发明实施例的光学镜头中,通过第一透镜采用玻璃非球面透镜,可以减小光学镜头的前端口径,继而减小光学镜头径向体积,并进一步提高解像。
这里,第一透镜可以采用不同折射率的玻璃材料,并且,材料的折射率越高,越有利于进一步减小大角度光线进入整个光学***的光程差,从而减小光学镜头的前端口径。
优选地,在上述光学镜头中,第一透镜满足以下条件表达式(1):
D/h/FOV≤0.025 (1)
其中,FOV为所述光学镜头的最大视场角,D为所述光学镜头的最大视场角所对应的第一透镜物侧面的最大通光口径,h为所述光学镜头的最大视场角对应的像高。
在上述光学镜头中,第三透镜为具有正光焦度的弯月形透镜或者双凸透镜,也就是说,第三透镜的像侧面为凸面,而物侧面既可以是凸面也可以是凹面。当第三透镜是具有正光焦度的弯月形透镜时,通过光学镜头中的第三透镜的形状和光焦度设置,有助于在保持光学镜头小型化的同时获得高解像力。
另外,当第三透镜是具有正光焦度的双凸透镜时,第三透镜需要进一步满足以下条件表达式(2):
丨R5/R6丨≥18 (2)
其中,R5是第三透镜的物侧面的半径,R6是第三透镜的像侧面的半径,且丨R5/R6丨表示第三透镜的物侧面半径与像侧面半径的比值的绝对值。
这样,通过光学镜头中的第三透镜的形状和光焦度设置,有助于在保持光学镜头小型化的同时获得高解像力。
在上述光学镜头中,优选的,第四透镜为具有正光焦度的双凸透镜,其物侧面为凸面、像侧面为凸面。另外,第五透镜为具有负光焦度的弯月形透镜,其物侧面为凹面,像侧面为凸面。这样,通过从光线的入射方向来看正片在前,负片在后,可以通过正片收束光线,减小光学镜头后端口径/尺寸。
在上述光学镜头中,第二透镜为具有负光焦度的弯月形透镜或者具有负光焦度的双凹透镜。也就是说,第二透镜的像侧面为凹面,而物侧面可以是凸面或者凹面。
在上述光学镜头中,优选的,第二透镜到第六透镜中至少有两个透镜为塑料非球面透镜。这样,通过采用塑料非球面透镜,可以降低光学镜头的制造成本。并且,在根据本发明实施例的光学镜头中,通过优化设置各个透镜的形状并合理分配各个透镜的光焦度,可以在采用塑料透镜获得良好的成像质量的同时,保证较好的温度性能。
在上述光学镜头中,优选的,第三透镜为玻璃透镜,且更为优选的,第三透镜为非球面玻璃透镜。当第三透镜为玻璃透镜时,有利于热补偿。另外,当第三透镜为非球面玻璃透镜时,可以进一步提升解像力。这里,本领域技术人员可以理解,在根据本发明实施例的光学镜头中,第三透镜并不仅限于玻璃透镜或者非球面玻璃透镜。例如,第三透镜也可以是塑料非球面透镜,这可以实现高解像力和低成本,但是具有较差的温度性能。因此,在实际应用中,可以按照具体需求来确定第三透镜的镜面形状和材料。
优选地,在上述光学镜头中,第一透镜到第六透镜满足以下条件表达式(3)和(4):
F3/F≤5.5 (3)
TTL/F≤14.5 (4)
其中,F3是第三透镜的焦距,F是光学镜头的整组焦距值,且TTL是光学镜头的光学长度,即第一透镜的物侧最外点到成像焦平面的距离。
因此,在根据本发明实施例的光学镜头中,由于第三透镜的弯月形形状或者双凸形状(结合物侧面和像侧面的半径之间的关系)和正光焦度设置,有助于形成短的TTL,从而获得小型化的光学镜头。所以,在根据本发明实施例的光学镜头中,并不限制第三透镜的镜面形状和材料。
这里,本领域技术人员可以理解,除了第三透镜的形状和光焦度设置之外,在根据本发明实施例的光学镜头中,通过优化设置各个透镜的形状并合理分配各个透镜的光焦度,可以显著地缩短TTL,并在保证光学镜头小型化的同时提升解像力。
在上述光学镜头中,进一步包括光阑。优选地,该光阑位于第三透镜和第四透镜之间,从而有利于进入光学***的光线有效收束,减小光学***的镜片口径。当然,本领域技术人员可以理解,光阑也可以位于其它任意离散透镜之间。
另外,在根据本发明实施例的光学镜头包括光阑的情况下,考虑***像差的平衡性以及结构的合理性,优选地将彼此胶合的第四透镜和第五透镜设置在靠近光阑的位置。
下面,将对根据本发明实施例的光学镜头中的第一透镜到第六透镜的结构和功能进行进一步的详细说明。
在根据本发明实施例的光学镜头中,第一透镜为凸向物侧的弯月形形状,其物侧面为凸面,像侧面为凹面。第一透镜凸向物侧弯曲,可以使得入射光线在迎击面上入射角小,有利于收集更多的光线进入本发明实施例的光学***。另外,当应用于车载前视镜头时,考虑到车载镜头的室外安装使用环境,例如,会遇到处于雨雪等恶劣天气的情况。凸面有利于适应车载前视镜头的室外使用,例如,当处于例如雨天的环境中时,该凸面可以有助于水珠的滑落,从而减小对成像的影响。
另外,第一透镜为非球面玻璃透镜。当第一透镜为非球面玻璃透镜时,可以减小镜头前端口径,减小镜头的整体体积,并进一步提高解像力。
在根据本发明实施例的光学镜头中,第二透镜为像侧面为凹面的弯月形透镜或者双凹透镜,其物侧面可以为凸面,也可以为凹面。因为光学镜头的第一透镜为发散透镜,所以利用第二透镜的配置将第一透镜收集的光线进行压缩,使得光线走势相对平缓,从而使得光线平稳过渡至后方。
在根据本发明实施例的光学镜头中,第三透镜为像侧面为凸面的弯月形透镜或者双凸透镜,其物侧面可以为凹面,也可以为凸面。该第三透镜为会聚透镜,使得发散的光线顺利地进入后方。另外,第三透镜可以平衡补偿第一透镜和第二透镜引入的球差和位置色差。并且,如上所述,第三透镜的形状和光焦度设置更为合理,有利于在缩短光学***总长的同时保持光学镜头整体的高解像力。
在根据本发明实施例的光学镜头中,光阑位于第三透镜和彼此胶合的的第四透镜和第五透镜之间,用于收束前后光线,缩短光学***总长,并减小前后透镜组的口径。
在根据本发明实施例的光学镜头中,彼此胶合的第四透镜和第五透镜自身可以矫正色差,减小公差敏感度,也可以残留部分色差以平衡***的色差。另外,从光线入射方向来看,具有正光焦度的正片在前,具有负光焦度的负片在后,可以将前方光线进一步汇聚后再过渡到后方,减小光学镜头后端口径/尺寸,从而进一步减小***总长。
在根据本发明实施例的光学镜头中,第六透镜为双凸透镜,其物侧面为凸面,像侧面为凸面。这样,该第六透镜为会聚透镜,使得光线会聚。另外,优选地,第六透镜为非球面透镜,可满足FNO较小的***,例如FNO≤2,同时减小周边光线到达成像面的光程。并且,利用非球面,第六透镜可以对轴外点像差起到良好的校正作用,优化畸变、CRA等光学性能。
这里,本领域技术人员可以理解,根据本发明实施例的光学镜头除了应用于车载前视镜头之外,还可以应用于其它需要轻量化、小型化、低成本以及高解像力的镜头应用场合,本发明实施例并不意在对此进行任何限制。
[光学镜头的数值实例]
下面,将参考附图和表格,描述根据本发明实施例的光学镜头的具体实施例和数值实例,在这些数值实例中,具体数值应用于相应的实施例。
实施例中使用的某些透镜具有非球面透镜表面,非球面形状由以下表达式(3)表示:
其中,Z(h)是非球面沿光轴方向在高度h的位置时,距非球面顶点的距离矢高。
c=1/r,r表示透镜表面的曲率半径,k为圆锥系数,A、B、C、D和E为高次非球面系数,系数中的e代表科学记号,如E-05表示10-5。
另外,Nd表示折射率,Vd表示阿贝系数。
第一实施例
如图1所示,根据本发明第一实施例的光学镜头从物侧到像侧顺序包括:具有负光焦度的弯月形的第一透镜L1,具有凸向物侧的第一表面S1和凹向像侧的第二表面S2,且该第一透镜L1为玻璃非球面透镜;具有负光焦度的弯月形的第二透镜L2,具有凸向物侧的第一表面S3和凹向像侧的第二表面S4;具有正光焦度的弯月形的第三透镜L3,具有凹向物侧的第一表面S5和凸向像侧的第二表面S6;光阑STO;彼此胶合的第四透镜L4和第五透镜L5,其中第四透镜L4为具有正光焦度的双凸形状,具有凸向物侧的第一表面S8和凸向像侧的第二表面S9,第五透镜L5为具有负光焦度的弯月形状,具有凹向物侧的第一表面S9和凸向像侧的第二表面S10;具有正光焦度的双凸形状的第六透镜L6,具有凸向物侧的第一表面S11和凸向像侧的第二表面S12;平面透镜L7,具有向着物侧的第一表面S13和向着像侧的第二表面S14,一般为滤色片;平面透镜L8,具有向着物侧的第一表面S15和向着像侧的第二表面S16,一般为保护玻璃,用于保护成像面;L9具有成像面S17,一般为芯片。
上述透镜的透镜数据由以下表1所示:
【表1】
第一透镜的第一表面S1和第二表面S2,第二透镜的第一表面S3和第二表面S4,第三透镜的第一表面S5和第二表面S6,第四透镜和第五透镜的表面S8、S9和S10,以及第六透镜的第一表面S11和第二表面S12的圆锥系数k和高次非球面系数A、B、C、D和E如以下表2所示。
【表2】
表面 | k | A | B | C | D | E |
1 | -0.0200 | -1.3635E-06 | -2.4612E-08 | -4.8205E-10 | -1.1739E-10 | -3.4923E-11 |
2 | -0.3500 | 1.6673E-04 | 5.6200E-06 | 3.7978E-07 | 2.6315E-08 | 1.8612E-09 |
3 | -133.0000 | 4.7695E-04 | -4.3011E-04 | 3.6588E-05 | -1.0694E-06 | 5.3168E-07 |
4 | -0.9948 | 4.4229E-03 | 9.5164E-04 | 3.6629E-04 | -4.7785E-04 | 4.1163E-05 |
5 | 68.5768 | -2.5613E-03 | 1.6128E-03 | -3.5298E-04 | -8.1825E-04 | 3.0571E-04 |
6 | -5.1729 | 2.8901E-03 | -3.6462E-04 | -7.1091E-04 | 6.2587E-04 | -1.2061E-04 |
8 | 12.3781 | 2.7340E-02 | 1.0211E-03 | 4.4354E-03 | -1.2705E-02 | 5.7400E-03 |
9 | -0.8500 | -6.3487E-02 | 3.8909E-02 | -4.4622E-02 | 4.2758E-02 | -6.7932E-02 |
10 | 266.4128 | 2.9000E-03 | 4.3516E-03 | 1.0665E-03 | -1.5724E-04 | -4.8647E-05 |
11 | -8.2360 | 2.6362E-03 | 2.5918E-03 | -1.1583E-05 | 4.3638E-05 | -4.4208E-05 |
12 | -3.7554 | 7.1899E-03 | -1.9305E-04 | 6.8446E-04 | -1.1621E-04 | 4.1776E-05 |
在根据本发明第一实施例的光学镜头中,第三透镜的焦距F3、光学镜头的整组焦距值F和光学镜头的光学长度TTL及其之间的关系,第三透镜的物侧面和像侧面的半径R5和R6,以及第一透镜的D、h、FOV及其之间的关系如以下表3所示。
【表3】
F3 | 4.541206 |
F | 1.08789 |
TTL | 14.8003 |
F3/F | 4.17432461 |
TTL/F | 13.60459238 |
D | 6.51992 |
h | 2.728 |
FOV | 134 |
D/h/FOV | 0.017835821 |
从以上表3可以看到,根据本发明第一实施例的光学镜头满足前述条件表达式(1)、(3)和(4),从而在减小光学镜头的径向尺寸的同时缩短了TTL,在保持光学镜头的小型化的同时获得高的解像力。
这里,本领域技术人员可以理解,由于第三透镜为具有正光焦度的弯月形透镜,因此其物侧面和像侧面的半径比值的绝对值不需要满足前述条件表达式(2),也可以实现光学镜头的短的TTL。
第二实施例
如图2所示,根据本发明第二实施例的光学镜头从物侧到像侧顺序包括:具有负光焦度的弯月形的第一透镜L1,具有凸向物侧的第一表面S1和凹向像侧的第二表面S2,且该第一透镜L1为玻璃非球面透镜;具有负光焦度的双凹形状的第二透镜L2,具有凹向物侧的第一表面S3和凹向像侧的第二表面S4;具有正光焦度的双凸形状的第三透镜L3,具有凸向物侧的第一表面S5和凸向像侧的第二表面S6;光阑STO;彼此胶合的第四透镜L4和第五透镜L5,其中第四透镜L4为具有正光焦度的双凸形状,具有凸向物侧的第一表面S8和凸向像侧的第二表面S9,第五透镜L5为具有负光焦度的弯月形状,具有凹向物侧的第一表面S9和凸向像侧的第二表面S10;具有正光焦度的双凸形状的第六透镜L6,具有凸向物侧的第一表面S11和凸向像侧的第二表面S12;平面透镜L7,具有向着物侧的第一表面S13和向着像侧的第二表面S14,一般为滤色片;平面透镜L8,具有向着物侧的第一表面S15和向着像侧的第二表面S16,一般为保护玻璃,用于保护成像面;L9具有成像面S17,一般为芯片。
上述透镜的透镜数据由以下表4所示:
【表4】
第一透镜的第一表面S1和第二表面S2,第二透镜的第一表面S3和第二表面S4,第四透镜和第五透镜的表面S8、S9和S10,以及第六透镜的第一表面S11和第二表面S12的圆锥系数k和高次非球面系数A、B、C、D和E如以下表5所示。
【表5】
表面 | k | A | B | C | D | E |
1 | 0.0127 | -2.0667E-05 | -2.2573E-07 | -2.0927E-08 | 2.2578E-11 | 0.0000E+00 |
2 | 0.0000 | -3.3822E-04 | 8.6958E-05 | -2.3230E-05 | 1.3629E-06 | 0.0000E+00 |
3 | 1534.7180 | -6.4575E-03 | -5.0394E-04 | 3.2057E-05 | -1.6068E-06 | 2.0054E-07 |
4 | -0.5933 | 2.2310E-02 | 8.9207E-03 | -2.5098E-04 | -6.9060E-04 | -2.5216E-05 |
8 | -0.2932 | 1.2912E-02 | -2.6439E-02 | 1.1883E-02 | -7.1236E-03 | 1.1831E-03 |
9 | -2.0579 | -1.0749E-01 | -2.4809E-02 | -6.1273E-02 | 2.4917E-02 | -6.9088E-02 |
10 | 220.5605 | -3.6755E-03 | -1.9710E-05 | 5.8986E-05 | -6.0291E-05 | 9.5658E-05 |
11 | -8.8600 | -1.5311E-03 | 1.3092E-03 | -7.6798E-05 | 7.3002E-05 | -3.1036E-06 |
12 | 0.7851 | 3.4947E-03 | 3.4014E-03 | 1.0352E-03 | -1.3363E-04 | 2.4675E-05 |
在根据本发明第二实施例的光学镜头中,第三透镜的焦距F3、光学镜头的整组焦距值F和光学镜头的光学长度TTL及其之间的关系,第三透镜的物侧面和像侧面的半径R5和R6及其之间的关系,以及第一透镜的D、h、FOV及其之间的关系如以下表6所示。
【表6】
F3 | 5.909288 |
F | 1.18857 |
TTL | 14.0535 |
F3/F | 4.971762706 |
TTL/F | 11.82387238 |
R5 | 80.31332 |
R6 | -4.076656 |
丨R5/R6丨 | 19.70078417 |
D | 7.644252 |
h | 2.838 |
FOV | 134 |
D/h/FOV | 0.020101007 |
从以上表6可以看到,根据本发明第一实施例的光学镜头满足前述条件表达式(1)、(2)、(3)和(4),从而在减小光学镜头的径向尺寸的同时缩短TTL,在保持光学镜头的小型化的同时获得高的解像力。
综上所述,在根据本发明实施例的光学镜头中,通过光学镜头中的第一透镜采用玻璃非球面透镜,有利于减小光学镜头的前端口径,从而减小光学镜头的径向体积,继而减小光学镜头的整体体积。
在根据本发明实施例的光学镜头中,通过光学镜头中的第三透镜的形状和光焦度设置,有助于在保持光学镜头小型化的同时获得高解像力。
在根据本发明实施例的光学镜头中,通过彼此胶合的第四透镜和第五透镜中正片在前,负片在后,可以通过正片收束光线,减小光学镜头后端口径/尺寸。
在根据本发明实施例的光学镜头中,通过第三透镜为玻璃透镜,有利于热补偿,进一步通过第三透镜为非球面玻璃透镜,可以进一步提升解像力。
在根据本发明实施例的光学镜头中,通过优化设置各个透镜的形状并合理分配各个透镜的光焦度,可以显著地缩短TTL,并在保证光学镜头小型化的同时提升解像力。
在根据本发明实施例的光学镜头中,通过在第二透镜到第六透镜中采用至少两个塑料非球面透镜,有助于降低光学镜头整体的制造成本。同时,通过优化设置各个透镜的形状并合理分配各个透镜的光焦度,可以在采用塑料透镜获得良好的成像质量的同时,保证较好的温度性能。
在根据本发明实施例的光学镜头中,通过光阑位于第三透镜和第四透镜之间,有利于进入光学***的光线有效收束,减小光学***的镜片口径。
在根据本发明实施例的光学镜头中,通过将彼此胶合的第四透镜和第五透镜设置在靠近光阑的位置,有助于实现***像差的平衡性以及结构的合理性。
另外,在根据本发明实施例的光学镜头中,通过第一透镜的物侧面为凸面,可以使得入射光线在迎击面上入射角小,有利于收集更多的光线。并且,通过第一透镜的物侧面为凸面,有利于适应光学镜头的室外使用。
另外,在根据本发明实施例的光学镜头中,通过第一透镜为非球面玻璃透镜,可以减小镜头前端口径,减小镜头的整体体积,并进一步提高解像力。
另外,在根据本发明实施例的光学镜头中,通过第二透镜具有负光焦度,可以利用第二透镜的配置将第一透镜收集的光线进行压缩,使得光线走势相对平缓,从而使得光线平稳过渡至后方。
另外,在根据本发明实施例的光学镜头中,通过第三透镜为具有正光焦度的会聚透镜,使得发散的光线顺利地进入后方。并且,第三透镜可以平衡补偿第一透镜和第二透镜引入的球差和位置色差。
另外,在根据本发明实施例的光学镜头中,通过第四透镜和第五透镜彼此胶合,第四透镜和第五透镜自身可以矫正色差,减小公差敏感度,也可以残留部分色差以平衡***的色差。
另外,在根据本发明实施例的光学镜头中,通过第六透镜为具有正光焦度的会聚透镜,使得光线会聚。并且,通过第六透镜为非球面透镜,可满足FNO较小的***,例如FNO≤2,同时减小周边光线到达成像面的光程,并且,可以对轴外点像差起到良好的校正作用,优化畸变、CRA等光学性能。
[成像设备的配置]
根据本发明实施例的另一方面,提供了一种成像设备,包括光学镜头和用于将光学镜头形成的光学图像转换为电信号的成像元件,该一种光学镜头,从物侧到像侧依次包括:第一透镜,是具有负光焦度的弯月形透镜,该第一透镜的物侧面为凸面,像侧面为凹面,且该第一透镜是玻璃非球面透镜;第二透镜,具有负光焦度,该第二透镜的像侧面为凹面;第三透镜,具有正光焦度,该第三透镜的像侧面为凸面;第四透镜;第五透镜,与第四透镜胶合;和,第六透镜,具有正光焦度。
图3是根据本发明实施例的成像设备的示意性框图。如图3所示,根据本发明实施例的成像设备100包括光学镜头101和成像元件102。其中,该光学镜头101用于采集被摄体的光学图像,且该成像元件102用于将该光学镜头101摄取的光学图像转换为电信号。
在上述光学镜头中,该第一透镜满足以下条件表达式(1):
D/h/FOV≤0.025 (1)
其中,FOV为所述光学镜头的最大视场角,D为所述光学镜头的最大视场角所对应的第一透镜物侧面的最大通光口径,h为所述光学镜头的最大视场角对应的像高。
在上述光学镜头中,该第四透镜是具有正光焦度的双凸透镜,其物侧面为凸面,像侧面为凸面;和,该第五透镜是具有负光焦度的弯月形透镜,其物侧面为凹面,像侧面为凸面。
在上述光学镜头中,该第三透镜是弯月形透镜,其物侧面为凹面。
在上述光学镜头中,该第三透镜是双凸透镜,其物侧面为凸面,且该物侧面的半径与该像侧面的半径的比值的绝对值大于或者等于18,即:
丨R5/R6丨≥18 (2)
其中,R5是第三透镜的物侧面的半径,R6是第三透镜的像侧面的半径,且丨R5/R6丨表示第三透镜的物侧面半径与像侧面半径的比值的绝对值。
在上述光学镜头中,该第二透镜是弯月形透镜,其物侧面为凸面。
在上述光学镜头中,该第二透镜是双凹透镜,其物侧面为凹面。
在上述光学镜头中,该第二透镜到该第六透镜中的至少两个透镜是塑料非球面透镜。
在上述光学镜头中,该第三透镜是玻璃透镜。
在上述光学镜头中,该第三透镜是玻璃非球面透镜。
在上述光学镜头中,该光学镜头进一步包括光阑,该光阑位于该第三透镜和该第四透镜之间。
在上述光学镜头中,该第六透镜的物侧面为凸面,像侧面为凸面。
在上述光学镜头中,该第一透镜到该第六透镜满足以下条件表达式(3):
F3/F≤5.5 (3)
其中,F3是该第三透镜的焦距,F是该光学镜头的整组焦距值。
在上述光学镜头中,该第一透镜到该第六透镜满足以下条件表达式(4):
TTL/F≤14.5 (4)
其中,F是该光学镜头的整组焦距值,且TTL是该光学镜头的光学长度。
这里,本领域技术人员可以理解,根据本发明实施例的成像设备中的光学镜头的其他细节与之间关于根据本发明实施例的光学镜头所描述的相同,且可以采用前述的本发明第一实施例到第二实施例的光学镜头的数值实例,因此为了避免冗余并不再追溯。
根据本发明实施例的光学镜头和成像设备通过光学镜头中的第一透镜采用玻璃非球面透镜,有利于减小光学镜头的前端口径,从而减小光学镜头的径向体积,继而减小光学镜头的整体体积。
并且,根据本发明实施例的光学镜头和成像设备通过光学镜头中的第三透镜的形状和光焦度设置,有助于在保持光学镜头小型化的同时获得高解像力。
进一步地,根据本发明实施例的光学镜头和成像设备通过优化设置各个透镜的形状并合理分配各个透镜的光焦度,可以显著地缩短TTL,并在保证光学镜头小型化的同时提升解像力。
根据本发明实施例的光学镜头和成像设备通过彼此胶合的第四透镜和第五透镜中正片在前,负片在后,可以通过正片收束光线,减小光学镜头后端口径/尺寸。
根据本发明实施例的光学镜头和成像设备通过第三透镜为玻璃透镜,有利于热补偿,进一步通过第三透镜为非球面玻璃透镜,可以进一步提升解像力。
根据本发明实施例的光学镜头和成像设备通过在第二透镜到第六透镜中采用至少两个塑料非球面透镜,有助于降低光学镜头整体的制造成本。同时,通过优化设置各个透镜的形状并合理分配各个透镜的光焦度,可以在采用塑料透镜获得良好的成像质量的同时,保证较好的温度性能。
根据本发明实施例的光学镜头和成像设备通过光阑位于第三透镜和第四透镜之间,有利于进入光学***的光线有效收束,减小光学***的镜片口径。
进一步地,根据本发明实施例的光学镜头和成像设备通过将彼此胶合的第四透镜和第五透镜设置在靠近光阑的位置,有助于实现***像差的平衡性以及结构的合理性。
在根据本发明实施例的光学镜头和成像设备中,也可以布置基本上没有透镜度数的透镜。因此,除了以上所述的第一透镜到第六透镜之外,还可以布置另外的透镜。在这种情况下,根据本发明实施例的光学镜头和成像设备可以配置有六个或者六个以上的透镜,且这些透镜包括除了上述第一透镜到第六透镜之外的布置的附加透镜。
本领域的技术人员应理解,上述描述及附图中所示的本发明的实施例只作为举例而并不限制本发明。本发明的目的已经完整并有效地实现。本发明的功能及结构原理已在实施例中展示和说明,在没有背离该原理下,本发明的实施方式可以有任何变形或修改。
Claims (14)
1.一种光学镜头,从物侧到像侧依次包括:
第一透镜,是具有负光焦度的弯月形透镜,所述第一透镜的物侧面为凸面,像侧面为凹面,且所述第一透镜是玻璃非球面透镜;
第二透镜,具有负光焦度,所述第二透镜的像侧面为凹面;
第三透镜,具有正光焦度,所述第三透镜的像侧面为凸面;
第四透镜;
第五透镜,与第四透镜胶合;和
第六透镜,具有正光焦度。
2.根据权利要求1所述的光学镜头,其特征在于,所述第一透镜满足以下条件表达式(1):
D/h/FOV≤0.025 (1)
其中,FOV为所述光学镜头的最大视场角,D为所述光学镜头的最大视场角所对应的第一透镜物侧面的最大通光口径,h为所述光学镜头的最大视场角对应的像高。
3.根据权利要求1所述的光学镜头,其特征在于,
所述第四透镜是具有正光焦度的双凸透镜,其物侧面为凸面,像侧面为凸面;和
所述第五透镜是具有负光焦度的弯月形透镜,其物侧面为凹面,像侧面为凸面。
4.根据权利要求1所述的光学镜头,其特征在于,
所述第三透镜是弯月形透镜,其物侧面为凹面。
5.根据权利要求1所述的光学镜头,其特征在于,
所述第三透镜是双凸透镜,其物侧面为凸面,且所述物侧面的半径与所述像侧面的半径的比值的绝对值大于或者等于18,即:
丨R5/R6丨≥18 (2)
其中,R5是第三透镜的物侧面的半径,R6是第三透镜的像侧面的半径,且丨R5/R6丨表示第三透镜的物侧面半径与像侧面半径的比值的绝对值。
6.根据权利要求1所述的光学镜头,其特征在于,
所述第二透镜是弯月形透镜,其物侧面为凸面。
7.根据权利要求1所述的光学镜头,其特征在于,
所述第二透镜是双凹透镜,其物侧面为凹面。
8.根据权利要求1到7中任意一项所述的光学镜头,其特征在于,所述第二透镜到所述第六透镜中的至少两个透镜是塑料非球面透镜。
9.根据权利要求1到7中任意一项所述的光学镜头,其特征在于,所述第三透镜是玻璃透镜。
10.根据权利要求9所述的光学镜头,其特征在于,所述第三透镜是玻璃非球面透镜。
11.根据权利要求1到10中任意一项所述的光学镜头,其特征在于,所述光学镜头进一步包括光阑,所述光阑位于所述第三透镜和所述第四透镜之间。
12.根据权利要求1到10中任意一项所述的光学镜头,其特征在于,所述第一透镜到所述第六透镜满足以下条件表达式(3):
F3/F≤5.5 (3)
其中,F3是所述第三透镜的焦距,F是所述光学镜头的整组焦距值。
13.根据权利要求1到10中任意一项所述的光学镜头,其特征在于,所述第一透镜到所述第六透镜满足以下条件表达式(4):
TTL/F≤14.5 (4)
其中,F是所述光学镜头的整组焦距值,且TTL是所述光学镜头的光学长度。
14.一种成像设备,其特征在于,包括权利要求1到13中任意一项所述的光学镜头及用于将所述光学镜头形成的光学图像转换为电信号的成像元件。
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