CN112346204B - 光学镜头 - Google Patents

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Abstract

一种光学镜头包括第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜及第七透镜。第一透镜具有正屈光力且包括一凸面朝向像侧。第二透镜具有正屈光力且包括一凸面朝向物侧及另一凸面朝向像侧。第三透镜具有正屈光力且包括一凸面朝向物侧及一凹面朝向像侧。第四透镜具有正屈光力且包括一凸面朝向物侧。第五透镜具有负屈光力且包括一凹面朝向物侧。第六透镜及第七透镜为弯月型透镜具有正屈光力。第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜及第七透镜沿着光轴从物侧至像侧依序排列。

Description

光学镜头
技术领域
本发明有关于一种光学镜头。
背景技术
光学雷达或光达(LiDAR，Light Detection and Ranging)使用波长为905nm的短脉冲雷射光来测量目标物距离，因其具备高分辨率能完整描绘出目标物轮廓，可满足自驾车需要更远、更精准的感测需求，所以光学雷达目前被广泛使用于车载测距领域，随着所探测的目标物不同和应用不同，光学雷达所使用的光学镜头需具备大视场、小型化及波前差小等特性，已知的光学镜头已经无法满足现今的需求，需要有另一种新架构的光学镜头，才能同时满足大视场、小型化及波前差小的需求。
发明内容
本发明要解决的主要技术问题在于，针对现有技术中的光学镜头无法满足大视场、小型化及波前差小的需求的缺陷，提供一种光学镜头，其镜头总长度较短、视场较大、波前差较小，但是仍具有良好的光学性能。
本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是，提供一种光学镜头包括第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜及第七透镜。第一透镜具有正屈光力且包括一凸面朝向像侧。第二透镜具有正屈光力且包括一凸面朝向物侧。第三透镜为弯月型透镜具有屈光力。第四透镜为弯月型透镜具有屈光力。第五透镜具有负屈光力且包括一凹面朝向物侧。第六透镜为弯月型透镜具有屈光力。第七透镜为弯月型透镜具有正屈光力。第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜及第七透镜沿着光轴从物侧至像侧依序排列。
本发明的另一光学镜头包括第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜及第七透镜。第一透镜包括一凸面朝向像侧。第二透镜具有正屈光力且包括一凸面朝向物侧。第三透镜为弯月型透镜具有屈光力。第四透镜具有屈光力且包括一凸面朝向物侧及另一凹面朝向该像侧。第五透镜具有负屈光力且包括一凹面朝向物侧。第六透镜具有正屈光力且包括一凹面朝向物侧及另一凸面朝向像侧。第七透镜具有正屈光力且包括一凸面朝向像侧。第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜及第七透镜沿着光轴从物侧至像侧依序排列。
其中光学镜头满足以下条件：86.45度≤FOV≤95.55度；其中，FOV为该光学镜头的一视场。
其中光学镜头满足任一的Nd1、Nd2、Nd3、Nd4、Nd6及Nd7皆大于Nd5，且光学镜头满足以下条件：23.75％≤AOE/AOI≤26.25％；其中，Nd1为第一透镜的折射率，Nd2为第二透镜的折射率，Nd3为第三透镜的折射率，Nd4为第四透镜的折射率，Nd5为第五透镜的折射率，Nd6为第六透镜的折射率，Nd7为第七透镜的折射率，AOI为光学镜头的入射角(Angle ofIncidence)，AOE为光学镜头的出射角(Angle of Emergence)。
其中光学镜头满足以下条件：3.8≤f567/f1234≤4.2；其中，f1234为第一透镜、第二透镜、第三透镜及第四透镜的组合有效焦距，f567为第五透镜、第六透镜及第七透镜的组合有效焦距。
其中第一透镜可更包括一凹面朝向物侧，第二透镜更包括一凸面朝向该像侧，第三透镜具有正屈光力且包括一凸面朝向该物侧以及一凹面朝向该像侧，第四透镜具有正屈光力且包括一凸面朝向物侧及一凹面朝向像侧，第六透镜具有正屈光力且包括一凹面朝向物侧及一凸面朝向像侧，第七透镜包括一凹面朝向物侧及一凸面朝向该像侧。
其中第五透镜可更包括一平面朝向像侧。
其中第五透镜可更包括一凸面朝向像侧。
其中第一透镜具有正屈光力且更包括一凹面朝向物侧，第二透镜更包括一凸面朝向该像侧，第三透镜具有正屈光力且包括一凸面朝向物侧及一凹面朝向像侧，第四透镜具有正屈光力，第五透镜可更包括一平面朝向像侧，第六透镜具有正屈光力，第七透镜包括一凹面朝向物侧。
其中第一透镜具有正屈光力且更包括一凹面朝向该物侧，第二透镜更包括一凸面朝向该像侧，第三透镜具有正屈光力且包括一凸面朝向物侧及一凹面朝向像侧，第四透镜具有正屈光力，第五透镜可更包括一凸面朝向像侧，第六透镜具有正屈光力，第七透镜包括一凹面朝向物侧。
实施本发明的光学镜头，具有以下有益效果：其镜头总长度较短、视场较大、波前差较小，但是仍具有良好的光学性能。
附图说明
为使本发明的上述目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例并配合附图做详细说明。
图1是据本发明的光学镜头的第一实施例的透镜配置与光路示意图。
图2A是依据本发明的光学镜头的第一实施例，于入射角等于0.00度的波前差图。
图2B是依据本发明的光学镜头的第一实施例，于入射角等于27.3度的波前差图。
图2C是依据本发明的光学镜头的第一实施例，于入射角等于45.5度的波前差图。
图2D是依据本发明的光学镜头的第一实施例，于入射角等于64.34度的波前差图。
图2E是依据本发明的光学镜头的第一实施例，于入射角等于77.36度的波前差图。
图2F是依据本发明的光学镜头的第一实施例，于入射角等于91度的波前差图。
图3是依据本发明的光学镜头的第二实施例的透镜配置与光路示意图。
图4是依据本发明的光学镜头的第三实施例的透镜配置与光路示意图。
具体实施方式
本发明提供一种光学镜头，包括：第一透镜具有正屈光力，此第一透镜包括一凸面朝向像侧；第二透镜具有正屈光力，此第二透镜包括一凸面朝向物侧；第三透镜具有屈光力，此第三透镜为弯月型透镜；第四透镜具有屈光力，此第四透镜为弯月型透镜；第五透镜具有负屈光力，此第五透镜包括一凹面朝向物侧；第六透镜具有屈光力，此第六透镜为弯月型透镜；及第七透镜具有正屈光力，此第七透镜为弯月型透镜；其中第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜及第七透镜沿着光轴从物侧至像侧依序排列。
本发明提供另一种光学镜头，包括：第一透镜，此第一透镜包括一凸面朝向像侧；第二透镜具有正屈光力，此第二透镜包括一凸面朝向物侧；第三透镜具有屈光力，此第三透镜为弯月型透镜；第四透镜具有屈光力，此第四透镜包括一凸面朝向物侧及一凹面朝向像侧；第五透镜具有负屈光力，此第五透镜包括一凹面朝向物侧；第六透镜具有屈光力，此第六透镜包括一凹面朝向物侧及另一凸面朝向像侧；及第七透镜具有正屈光力，此第七透镜包括一凸面朝向像侧；其中第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜及第七透镜沿着光轴从物侧至像侧依序排列。
请参阅底下表一、表二、表四、表五、表七及表八，其中表一、表四及表七分别为依据本发明的光学镜头的第一实施例至第三实施例的各透镜的相关参数表，表二、表五及表八分别为表一、表四及表七中各个透镜的非球面表面的相关参数表。
图1、3、4分别为本发明的光学镜头的第一、二、三实施例的透镜配置与光路示意图，其中第一透镜L11、L21、L31为弯月型透镜具有正屈光力，由玻璃材质制成，其物侧面S12、S22、S32为凹面，像侧面S13、S23、S33为凸面，物侧面S12、S22、S32与像侧面S13、S23、S33皆为球面表面。
第二透镜L12、L22、L32为双凸透镜具有正屈光力，由玻璃材质制成，其物侧面S14、S24、S34为凸面，像侧面S15、S25、S35为凸面，物侧面S14、S24、S34与像侧面S15、S25、S35皆为球面表面。
第三透镜L13、L23、L33为弯月型透镜具有正屈光力，由玻璃材质制成，其物侧面S16、S26、S36为凸面，像侧面S17、S27、S37为凹面，物侧面S16、S26、S36与像侧面S17、S27、S37皆为球面表面。
第四透镜L14、L24、L34为弯月型透镜具有正屈光力，由玻璃材质制成，其物侧面S18、S28、S38为凸面，像侧面S19、S29、S39为凹面，物侧面S18、S28、S38与像侧面S19、S29、S39皆为球面表面。
第五透镜L15、L25、L35具有负屈光力由玻璃材质制成，其物侧面S111、S211、S311为凹面，物侧面S111、S211、S311为非球面表面。
第六透镜L16、L26、L36为弯月型透镜具有正屈光力，由玻璃材质制成，其物侧面S113、S213、S313为凹面，像侧面S114、S214、S314为凸面，物侧面S113、S213、S313与像侧面S114、S214、S314皆为球面表面。
第七透镜L17、L27、L37为弯月型透镜具有正屈光力，由玻璃材质制成，其物侧面S115、S215、S315为凹面，像侧面S116、S216、S316为凸面，物侧面S115、S215、S315与像侧面S116、S216、S316皆为球面表面。
另外，光学镜头1、2、3至少满足底下其中一条件：
86.45度≤FOV≤95.55度 (1)
Nd1＞Nd5 (2)
Nd2＞Nd5 (3)
Nd3＞Nd5 (4)
Nd4＞Nd5 (5)
Nd6＞Nd5 (6)
Nd7＞Nd5 (7)
23.75％≤AOE/AOI≤26.25％ (8)
3.8≤f567/f1234≤4.2 (9)
其中，FOV为第一实施例至第三实施例中，光学镜头1、2、3的视场，AOI为第一实施例至第三实施例中，光学镜头1、2、3的入射角，AOE为第一实施例至第三实施例中，光学镜头1、2、3的出射角，Nd1为第一实施例至第三实施例中，第一透镜L11、L21、L31的折射率，Nd2为第一实施例至第三实施例中，第二透镜L12、L22、L32的折射率，Nd3为第一实施例至第三实施例中，第三透镜L13、L23、L33的折射率，Nd4为第一实施例至第三实施例中，第四透镜L14、L24、L34的折射率，Nd5为第一实施例至第三实施例中，第五透镜L15、L25、L35的折射率，Nd6为第一实施例至第三实施例中，第六透镜L16、L26、L36的折射率，Nd7为第一实施例至第三实施例中，第七透镜L17、L27、L37的折射率，f1234为第一实施例至第三实施例中，第一透镜L11、L21、L31、第二透镜L12、L22、L32、第三透镜L13、L23、L33及第四透镜L14、L24、L34的组合有效焦距，f567为第一实施例至第三实施例中，第五透镜L15、L25、L35、第六透镜L16、L26、L36及第七透镜L17、L27、L36的组合有效焦距。使得光学镜头1、2、3能有效的缩短镜头总长度、有效的增大视场、有效的增大入射角、有效的缩小出射角、有效的缩小波前差。
现详细说明本发明的光学镜头的第一实施例。请参阅图1，光学镜头1沿着光轴OA1从物侧至像侧依序包括光圈ST1、第一透镜L11、第二透镜L12、第三透镜L13、第四透镜L14、第五透镜L15、第六透镜L16及第七透镜L17。使用时，来自物侧的雷射光通过光学镜头1后，其雷射光斑(Spot Size)大小将变约为四倍。根据【具体实施方式】第一至十段落，其中：
第五透镜L15为平凹透镜，其像侧面S112为平面；
利用上述透镜、光圈ST1及至少满足条件(1)至条件(9)其中一条件的设计，使得光学镜头1能有效的缩短镜头总长度、有效的增大视场、有效的增大入射角、有效的缩小出射角、有效的缩小波前差。
表一为图1中光学镜头1的各透镜的相关参数表。
表一
Figure BDA0002156956260000061
Figure BDA0002156956260000071
表一中非球面透镜的非球面表面凹陷度z由下列公式所得到：
z＝ch2/{1+[1-(k+1)c2h2]1/2}+Ah4+Bh6+Ch8+Dh10
其中：
c：曲率；
h：透镜表面任一点至光轴的垂直距离；
k：圆锥系数；
A～D：非球面系数。
表二为表一中非球面透镜的非球面表面的相关参数表，其中k为圆锥系数(ConicConstant)、A～D为非球面系数。
表二
Figure BDA0002156956260000072
表三为第一实施例的光学镜头1的相关参数值及其对应条件(1)至条件(9)的计算值，由表三可知，第一实施例的光学镜头1皆能满足条件(1)至条件(9)的要求。
表三
AOI 91度 AOE 22.75度 f<sub>1234</sub> 25.74mm
f<sub>567</sub> 101.36mm
AOE/AOI 25％ f<sub>567</sub>/f<sub>1234</sub> 3.94
另外，第一实施例的光学镜头1的光学性能也可达到要求，这可从图2A至图2F看出。图2A所示的，是第一实施例的光学镜头1于入射角等于0.00度的波前差图。图2B所示的，是第一实施例的光学镜头1于入射角等于27.3度的波前差图。图2C所示的，是第一实施例的光学镜头1于入射角等于45.5度的波前差图。图2D所示的，是第一实施例的光学镜头1于入射角等于64.34度的波前差图。图2E所示的，是第一实施例的光学镜头1于入射角等于77.36度的波前差图。图2F所示的，是第一实施例的光学镜头1于入射角等于91度的波前差图。
由图2A可看出，第一实施例的光学镜头1于入射角等于0.00度，其波峰到波谷(Peak to Valley)波前差等于0.0271个波长(0.0271Waves)，均方根(RMS)波前差等于0.0078个波长。
由图2B可看出，第一实施例的光学镜头1于入射角等于27.3度之波前差等于0.1939个波长，均方根波前差等于0.0364个波长。
由图2C可看出，第一实施例的光学镜头1于入射角等于45.5度之波前差等于0.3682个波长，均方根波前差等于0.0725个波长。
由图2D可看出，第一实施例的光学镜头1于入射角等于64.34度之波前差等于0.2496个波长，均方根波前差等于0.0549个波长。
由图2E可看出，第一实施例的光学镜头1于入射角等于77.36度之波前差等于0.3070个波长，均方根波前差等于0.0608个波长。
由图2F可看出，第一实施例的光学镜头1于入射角等于91度之波前差等于0.3578个波长，均方根波前差等于0.0801个波长。
显见第一实施例的光学镜头1的波前差都能被有效修正，从而得到较佳的光学性能。
请参阅图3，图3是依据本发明的光学镜头的第二实施例的透镜配置与光路示意图。光学镜头2沿着光轴OA2从物侧至像侧依序包括光圈ST2、第一透镜L21、第二透镜L22、第三透镜L23、第四透镜L24、第五透镜L25、第六透镜L26及第七透镜L27。使用时，来自物侧的雷射光通过光学镜头2后，其雷射光斑大小将变约为四倍。根据【具体实施方式】第一至十段落，其中：
第五透镜L25为平凹透镜，其像侧面S212为平面；
利用上述透镜、光圈ST2及至少满足条件(1)至条件(9)其中一条件的设计，使得光学镜头2能有效的缩短镜头总长度、有效的增大视场、有效的增大入射角、有效的缩小出射角、有效的缩小波前差。
表四为图3中光学镜头2的各透镜的相关参数表。
表四
Figure BDA0002156956260000091
表四中非球面透镜的非球面表面凹陷度z的定义，与第一实施例中表一的非球面透镜的非球面表面凹陷度z的定义相同，在此皆不加以赘述。
表五为表四中非球面透镜的非球面表面的相关参数表，其中k为圆锥系数(ConicConstant)、A～D为非球面系数。
表五
Figure BDA0002156956260000092
表六为第二实施例的光学镜头2的相关参数值及其对应条件(1)至条件(9)的计算值，由表六可知，第二实施例的光学镜头2皆能满足条件(1)至条件(9)的要求。
表六
AOI 91度 AOE 22.75度 f<sub>1234</sub> 25.74mm
f<sub>567</sub> 101.19mm
AOE/AOI 25％ f<sub>567</sub>/f<sub>1234</sub> 3.93
另外，第二实施例的光学镜头2的波前差(省略图例)与第一实施例的光学镜头1的波前差近似，也都能被有效修正，从而得到较佳的光学性能。
请参阅图4，图4是依据本发明的光学镜头的第三实施例的透镜配置与光路示意图。光学镜头3沿着光轴OA3从物侧至像侧依序包括光圈ST3、第一透镜L31、第二透镜L32、第三透镜L33、第四透镜L34、第五透镜L35、第六透镜L36及第七透镜L37。使用时，来自物侧的雷射光通过光学镜头3后，其雷射光斑大小将变约为四倍。根据【具体实施方式】第一至十段落，其中：
第五透镜L35为弯月型透镜，其像侧面S312为凸面，像侧面S312为非球面表面；
利用上述透镜、光圈ST3及至少满足条件(1)至条件(9)其中一条件的设计，使得光学镜头3能有效的缩短镜头总长度、有效的增大视场、有效的增大入射角、有效的缩小出射角、有效的缩小波前差。
表七为图4中光学镜头3的各透镜的相关参数表。
表七
Figure BDA0002156956260000101
表七中非球面透镜的非球面表面凹陷度z的定义，与第一实施例中表一的非球面透镜的非球面表面凹陷度z的定义相同，在此皆不加以赘述。
表八为表七中非球面透镜的非球面表面的相关参数表，其中k为圆锥系数(ConicConstant)、A～D为非球面系数。
表八
Figure BDA0002156956260000111
表九为第三实施例的光学镜头3的相关参数值及其对应条件(1)至条件(9)的计算值，由表九可知，第三实施例的光学镜头3皆能满足条件(1)至条件(9)的要求。
表九
AOI 91度 AOE 22.75度 f<sub>1234</sub> 25.74mm
f<sub>567</sub> 101.00mm
AOE/AOI 25％ f<sub>567</sub>/f<sub>1234</sub> 3.92
另外，第三实施例的光学镜头3的波前差(省略图例)与第一实施例的光学镜头1的波前差近似，也都能被有效修正，从而得到较佳的光学性能。
虽然本发明已以实施方式揭露如上，但其并非用以限定本发明，本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求所界定者为准。

Claims (8)

1.一种光学镜头，其特征在于，由以下透镜组成：
第一透镜具有正屈光力，该第一透镜包括一凸面朝向像侧；
第二透镜具有正屈光力，该第二透镜包括一凸面朝向物侧；
第三透镜具有正屈光力，该第三透镜为弯月型透镜；
第四透镜具有正屈光力，该第四透镜为弯月型透镜；
第五透镜具有负屈光力，该第五透镜包括一凹面朝向该物侧；
第六透镜具有正屈光力，该第六透镜为弯月型透镜；以及
第七透镜具有正屈光力，该第七透镜为弯月型透镜；
其中该第一透镜、该第二透镜、该第三透镜、该第四透镜、该第五透镜、该第六透镜以及该第七透镜沿着光轴从该物侧至该像侧依序排列；
该光学镜头至少满足以下条件中的任意一个：
86.45度≤FOV≤95.55度；
23.75％≤AOE/AOI≤26.25％；
3.8≤f567/f1234≤4.2；
其中，FOV为该光学镜头的一视场，AOI为该光学镜头的入射角、AOE为该光学镜头的出射角，f1234为该第一透镜、该第二透镜、该第三透镜以及该第四透镜的组合有效焦距，f567为该第五透镜、该第六透镜以及该第七透镜的组合有效焦距。
2.如权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，该光学镜头满足任一的Nd1、Nd2、Nd3、Nd4、Nd6及Nd7皆大于Nd5；
其中，Nd1为该第一透镜的折射率、Nd2为该第二透镜的折射率、Nd3为该第三透镜的折射率、Nd4为该第四透镜的折射率、Nd5为该第五透镜的折射率、Nd6为该第六透镜的折射率、Nd7为该第七透镜的折射率。
3.如权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，该第一透镜更包括一凹面朝向该物侧；该第二透镜更包括一凸面朝向该像侧；该第三透镜包括一凸面朝向该物侧以及一凹面朝向该像侧；该第四透镜包括一凸面朝向该物侧以及一凹面朝向该像侧；该第六透镜包括一凹面朝向该物侧以及一凸面朝向该像侧；该第七透镜包括一凹面朝向该物侧以及一凸面朝向该像侧。
4.如权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，该第五透镜更包括一平面朝向该像侧。
5.如权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，该第五透镜更包括一凸面朝向该像侧。
6.一种光学镜头，其特征在于，由以下透镜组成：
第一透镜具有正屈光力，该第一透镜包括一凸面朝向像侧；
第二透镜具有正屈光力，该第二透镜包括一凸面朝向物侧；
第三透镜具有正屈光力，该第三透镜为弯月型透镜；
第四透镜具有正屈光力，该第四透镜包括一凸面朝向该物侧以及一凹面朝向该像侧；
第五透镜具有负屈光力，该第五透镜包括一凹面朝向该物侧；
第六透镜具有正屈光力，该第六透镜包括一凹面朝向该物侧以及一凸面朝向该像侧；以及
第七透镜具有正屈光力，该第七透镜包括一凸面朝向像侧；
其中该第一透镜、该第二透镜、该第三透镜、该第四透镜、该第五透镜、该第六透镜以及该第七透镜沿着光轴从该物侧至该像侧依序排列；
该光学镜头至少满足以下条件中的任意一个：
86.45度≤FOV≤95.55度；
23.75％≤AOE/AOI≤26.25％；
3.8≤f567/f1234≤4.2；
其中，FOV为该光学镜头的一视场，AOI为该光学镜头的入射角、AOE为该光学镜头的出射角，f1234为该第一透镜、该第二透镜、该第三透镜以及该第四透镜的组合有效焦距，f567为该第五透镜、该第六透镜以及该第七透镜的组合有效焦距。
7.如权利要求6所述的光学镜头，其特征在于，该第一透镜更包括一凹面朝向该物侧；该第二透镜更包括一凸面朝向该像侧；该第三透镜包括一凸面朝向该物侧以及一凹面朝向该像侧；该第五透镜更包括一平面朝向该像侧；该第七透镜包括一凹面朝向该物侧。
8.如权利要求6所述的光学镜头，其特征在于，该第一透镜更包括一凹面朝向该物侧；该第二透镜更包括一凸面朝向该像侧；该第三透镜包括一凸面朝向该物侧以及一凹面朝向该像侧；该第五透镜更包括一凸面朝向该像侧；该第七透镜包括一凹面朝向该物侧。
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