CN110646922A - 一种小入射角大出射角镜头及摄像设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种小入射角大出射角镜头及摄像设备，小入射角大出射角镜头：包括沿物侧到像侧的方向排列的前透镜组和后透镜组，前透镜组是由沿物侧到像侧的方向排列的第一透镜、第二透镜和第三透镜组成；后透镜组是由沿物侧到像侧的方向排列的第四透镜和第五透镜组成；所述第一透镜为光焦度为正且凸面朝向物侧的凸凹透镜，所述第二透镜为光焦度为正且凸面朝向物侧的凸凹透镜；所述第三透镜为光焦度为负且凸面朝向物侧的凸凹透镜；所述第四透镜为光焦度为正的双凸透镜；所述第五透镜为光焦度为负的双凹透镜。本发明的镜头具有焦距长，小视场角，物体细节更清晰，识别效果更好；以及大出射角度，很好的匹配小型且薄型化领域的CCD、CMOS的优点。

Description

一种小入射角大出射角镜头及摄像设备
技术领域
本发明涉及一种小入射角大出射角镜头及摄像设备，属于光学成像技术领域。
背景技术
随着科技的进步，现在的电子产品发展的趋势主要为朝向小型化和超薄化，例如小型或薄型的数码相机、网络相机、移动电话镜头等，高分辨率且高成像质量虽为用户的需求，但小型且薄型化的镜头更是使用者的迫切需求，而应用于手机等小型且薄型化领域的CCD、CMOS普遍为大接收角度。但目前市场上的中长焦小视场角镜头还不能满足小型且薄型化且大出射角度的要求，无法很好的匹配小型且薄型化领域的CCD、CMOS。随着解锁技术的创新和隐蔽性的提升，虹膜识别代替指纹成为智能电子元件的首选。这就要求与之搭配的镜头解析力也越来越高，畸变小，能清楚的成像虹膜。现虹膜识别技术已经在智能手机、笔记本电脑等兴起，未来的保密设备、重要防护门等多种领域的应用，也必然的会以虹膜识别技术为重点。这就要求摄像头满足上述要求以外，还能在光线不足情况下拍摄，能精准的拍摄虹膜。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种小入射角大出射角镜头，具体方案为：
一种小入射角大出射角镜头，包括沿物侧到像侧的方向排列的前透镜组和后透镜组，前透镜组是由沿物侧到像侧的方向排列的第一透镜、第二透镜和第三透镜组成；后透镜组是由沿物侧到像侧的方向排列的第四透镜和第五透镜组成；所述第一透镜为光焦度为正且凸面朝向物侧的凸凹透镜，所述第二透镜为光焦度为正且凸面朝向物侧的凸凹透镜；所述第三透镜为光焦度为负且凸面朝向物侧的凸凹透镜；所述第四透镜为光焦度为正的双凸透镜；所述第五透镜为光焦度为负的双凹透镜；所述后透镜组的第四透镜和第五透镜为胶合透镜；
所述的前透镜组的焦距为f1，后透镜组的焦距为f2,所述小入射角大出射角镜头的整体焦距为f，其满足如下关系式：1.35<f1/f<1.95，0.6<f2/f<1.2。
优选的，所述第三透镜的折射率为nd3，满足如下关系式：nd3>1.9。
优选的，所述第五透镜的折射率为nd5，满足如下关系式：1.43≤nd5≤1.55。
优选的，所述前透镜组和后透镜组之间设有光阑装置。
优选的，所述第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜均为玻璃材质的透镜。
优选的，所述第二透镜与所述第三透镜的边缘紧密相接。
优选的，所述小入射角大出射角镜头的最大入射视场角为α，出射角度为β，满足如下关系式：β/α>2.25。
本发明还要求保护一种摄像设备，包括上述的小入射角大出射角镜头。
本发明通过合理的使用双胶合镜片及限定每个透镜的光焦度，有效的减小了中长焦镜头的体积，提高了镜头的出射角度。相对于现有技术，本发明具有以下有益点：
1.焦距长，小视场角，物体细节更清晰，识别效果更好。
2.大出射角度，很好的匹配小型且薄型化领域的CCD、CMOS。
3.前期投入少，采用全玻璃球面镜片投入低，周期短。
4.抗环境温度变化能力强，全玻璃材质环境稳定性强。
附图说明
图1为本发明实施例的透镜示意图；
图2为本发明实施例的可见光(700nm-900nm)解析图；
图3为本发明实施例的出射角度曲线图；
图4为本发明实施例的相对照度图；
图5为本发明实施例的畸变图；
图6为本发明实施例低温零下40度时的解析图；
图7为本发明实施例高温零上85度时的解析图。
具体实施方式
如图1所示，本发明的小入射角大出射角镜头，包括沿物侧到像侧的方向排列的前透镜组1和后透镜组2，前透镜组1是由沿物侧到像侧的方向排列的第一透镜L1、第二透镜L2和第三透镜L3组成；后透镜组2是由沿物侧到像侧的方向排列的第四透镜L4和第五透镜L5组成；所述第一透镜为光焦度为正且凸面朝向物侧的凸凹透镜，所述第二透镜为光焦度为正且凸面朝向物侧的凸凹透镜；所述第三透镜为光焦度为负且凸面朝向物侧的凸凹透镜；所述第四透镜为光焦度为正的双凸透镜；所述第五透镜为光焦度为负的双凹透镜；所述后透镜组的第四透镜和第五透镜为胶合透镜；
所述的前透镜组1的焦距为f1，后透镜组2的焦距为f2,所述小入射角大出射角镜头的整体焦距为f，其满足如下关系式：1.35<f1/f<1.95，0.6<f2/f<1.2。
作为改进，所述第三透镜的折射率为nd3，满足如下关系式：nd3>1.9。
作为改进，所述第五透镜的折射率为nd5，满足如下关系式：1.43≤nd5≤1.55。
作为改进，所述前透镜组和后透镜组之间设有光阑装置。
作为改进，所述第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜均为玻璃材质的透镜。
作为改进，所述第二透镜与所述第三透镜的边缘紧密相接。
作为改进，所述小入射角大出射角镜头的最大入射视场角为α，出射角度为β，满足如下关系式：β/α>2.25。
采用上述的透镜***，像差得到很好地校正，成像分辨率高(最高支持500万像素摄像机)，成像品质优异，并且合理的使用双胶合镜片及限定每个透镜的光焦度，有效的减小了中长焦镜头的体积，提高了镜头的出射角度。本专利具有高分辨率、焦距长、大出射角，抗环境温度变化能力强的特点，以克服现有技术中的不足之处。
在一个具体实施例中，光学***FOV 12.25度，镜头总焦距为5.88mm,定焦镜头的各个透镜满足表1所列的条件，其中Surf为表面编号(沿物侧到像侧的透镜表面编号)，Radius为曲率半径，Thickness为透镜厚度，Index为折射率，ABB为色散系数，F为焦距，F-G为透镜组焦距。
透镜组的各项参数依次列于表1中：
表1
Figure BDA0002222067360000041
由表1可得
f1/f＝9.8376/5.88＝1.67
F2/f＝5.214085/5.88＝0.887
Nd3＝1.945945
Nd5＝1.487489
表2为镜头入射出射对照表。
表2
视场角(入射) CRA(出射角)
0 0
0.61 1.46
1.225 2.91
1.835 4.37
2.45 5.83
3.06 7.28
3.675 8.73
4.285 10.17
4.9 11.62
5.51 13.05
6.125 14.48
6.735 15.9
7.35 17.32
7.96 18.72
8.575 20.11
9.185 21.48
9.8 22.83
10.41 24.16
11.025 25.47
11.635 26.74
12.25 27.98
由表2可得
β/α＝2.28
均满足要求。
此外，本专利实施例中，5枚透镜均为玻璃材质球面透镜，工艺简单，生产周期短，实施例所提供的定焦镜头在于提供一种、高分辨率、焦距长、大出射角，抗环境温度变化能力强的特点，以克服现有技术中的不足之处。
如图2所示，为实施例20摄氏度时的MTF(Modulation Transfer Function，调制传递函数)值图，该MTF值图基于表1中参数，光学镜头最看重的分辨率等品质的测量，定义MTF值必定大于0，且小于1，在本技术领域MTF值越接近1，说明镜头的性能越优异，即分辨率高；其变量为空间频率，空间频率即以一个mm的范围内能呈现出多少条线来度量，其单位以lp/mm来表示；固定高频(如160lp/mm)曲线代表镜头分辨率特性，这条曲线越高，镜头分辨率越高，纵坐标是MTF值。横坐标为空间频率。另外，在偏离像场中心的位置，由沿切线方向的线条与沿径向方向的线条的正弦光栅所测得的MTF值是不同的。将平行于直径的线条产生的MTF曲线称为弧矢曲线，标为S(Sagittal)，而将平行于切线的线条产生的MTF曲线称为子午曲线，标为T(Meridional)。如此一来，MTF曲线一般有两条，即S曲线和T曲线，图2、图3中，有多组以空间频率为横坐标时MTF变化曲线，反映出本透镜***具有较高解像力，可达五百万像素，光学性能较目前主流光学***有极大地提升。
图3为光学镜头对应的主光线角度图，也就是镜头的出射角度图横坐标为镜头的像高，最左侧为镜头的中心，最右侧为镜头的最大视场角。
图4为光学镜头对应的相对照度图，边缘亮度和中心亮度的比值如图所示，边缘亮度大于75％，可实现良好均匀的成像品质。
图5为透镜***可见光部分对应的畸变图，图中曲线越接近y轴，畸变率越小。其中光学畸变率控制在0％～2％范围以内。
无畸变镜头广泛用于室内、室外，一年365天每天24小时处于工作状态，镜头所处的环境温度变化巨大。镜头典型的工作温度要求是-40℃～85℃，镜头必须保证在这温差达到120摄氏度的范围内、在不进行重新调焦的情况下成像仍然跟20℃(常温)一样清晰。由于镜片材质的折射率会受温度影响而发生变化，镜片尺寸、镜筒材质、镜座材质会随着温度的变化而热胀冷缩，这些因素导致普通监控镜头在高低温环境下会出现不同的成像后焦(后截距)，称作镜头成像的温度漂移。一并参考图6及图7，由图6图7看出，工作温度在-40℃～85℃，本实施例镜头仍能保证在不进行重新调焦的情况下成像仍然跟20℃(常温)一样清晰。

Claims (8)

1.一种小入射角大出射角镜头，其特征在于：包括沿物侧到像侧的方向排列的前透镜组和后透镜组，前透镜组是由沿物侧到像侧的方向排列的第一透镜、第二透镜和第三透镜组成；后透镜组是由沿物侧到像侧的方向排列的第四透镜和第五透镜组成；所述第一透镜为光焦度为正且凸面朝向物侧的凸凹透镜，所述第二透镜为光焦度为正且凸面朝向物侧的凸凹透镜；所述第三透镜为光焦度为负且凸面朝向物侧的凸凹透镜；所述第四透镜为光焦度为正的双凸透镜；所述第五透镜为光焦度为负的双凹透镜；所述后透镜组的第四透镜和第五透镜为胶合透镜；
所述的前透镜组的焦距为f1，后透镜组的焦距为f2,所述小入射角大出射角镜头的整体焦距为f，其满足如下关系式：1.35<f1/f<1.95，0.6<f2/f<1.2。
2.根据权利要求1所述的小入射角大出射角镜头，其特征在于：所述第三透镜的折射率为nd3，满足如下关系式：nd3>1.9。
3.根据权利要求1所述的小入射角大出射角镜头，其特征在于：所述第五透镜的折射率为nd5，满足如下关系式：1.43≤nd5≤1.55。
4.根据权利要求1所述的小入射角大出射角镜头，其特征在于：所述前透镜组和后透镜组之间设有光阑装置。
5.根据权利要求1所述的小入射角大出射角镜头，其特征在于：所述第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜均为玻璃材质的透镜。
6.根据权利要求1所述的小入射角大出射角镜头，其特征在于：所述第二透镜与所述第三透镜的边缘紧密相接。
7.根据权利要求1所述的小入射角大出射角镜头，其特征在于：所述小入射角大出射角镜头的最大入射视场角为α，出射角度为β，满足如下关系式：β/α>2.25。
8.一种摄像设备，其特征在于，包括如权利要求1～7任一项所述的小入射角大出射角镜头。
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