CN112379511B - 一种大孔径大视场的小型摄影物镜 - Google Patents

一种大孔径大视场的小型摄影物镜 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种大孔径大视场的小型摄影物镜,包括第一透镜、第二透镜、第三透镜、光阑、第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜、第八透镜、第九透镜、及成像设备,从物体发出的光线依次经过第一透镜、第二透镜、第三透镜、光阑、第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜、第八透镜、第九透镜后输出光线。本发明提供的小型摄影物镜,兼顾小型化、轻量化与高成像质量,能够更好地适用于各类应用场景,同时还具有大孔径、大视场角、小畸变的特性。

Description

一种大孔径大视场的小型摄影物镜
技术领域
本发明主要涉及光学成像技术领域,特别涉及一种大孔径大视场的小型摄影物镜。
背景技术
近年来,随着各类电子产品的迅速更新换代,各类便携式电子产品正趋于小型化,同时,市场对产品端成像镜头的要求也逐渐多元化。在成像仪器中,光学镜头设计的合理性,直接决定了成像仪器的成像质量。现阶段,除了要求成像镜头具有小型化、轻量化的特征以能够更好地适用于各类应用场景外,还要求镜头具有大孔径、高像质、小畸变、大视场等特征,以满足各个领域的成像需求。
在一篇专利名为光学成像***(专利公开号:CN205826951U)中提到了使用四片非球面透镜实现小型的光学成像***,***收光能力强,但存在较大的畸变,不利于人眼直接观察。在一篇专利名为光学***及包括此的相机(专利公开号:CN106886085B)中使用两组透镜实现光学变焦,但变焦***的总长较大,难以满足小型化及轻量化的使用需求。
发明内容
发明目的
本发明提供一种兼顾小型化、轻量化与高成像质量的大孔径大视场的小型摄影物镜。
发明内容
为了实现上述目的,本发明采用的技术方案为:一种大孔径大视场的小型摄影物镜,包括光学成像***,所述光学成像***包括:前组透镜组,由多个分别具有正屈光力的透镜和具有负屈光力的透镜构成;后组透镜组,由多个分别具有正屈光力的透镜和具有负屈光力的透镜构成;成像面,位于后组透镜组一侧;光阑,位于其中两组透镜组中两个透镜之间。
进一步的,所述前组透镜组由光学成像***的物侧至所述成像面依次包括:第一透镜,具有屈光力;第二透镜,具有屈光力;第三***;具有屈光力。
进一步的,所述后组透镜组由光学成像***的物侧至所述成像面依次包括:
第四透镜,具有屈光力;第五透镜,具有屈光力;第六透镜,具有屈光力;第七透镜,具有屈光力且粘合到所述第六透镜;第八透镜,具有屈光力;第九透镜,具有屈光力。
进一步的,所述第一透镜具有正屈光度;所述第二透镜具有正屈光度;所述第三透镜具有负屈光度;所述第四透镜具有正屈光度;所述第五透镜具有正屈光度;所述第六透镜具有正屈光度;所述第七透镜具有负屈光度;所述第八透镜具有正屈光度;所述第九透镜具有负屈光度。
进一步的,所述第一透镜的折射率Nd1≥1.7,所述第一透镜的阿贝数Vd1≥35;所述第二透镜的折射率Nd2≥1.8,所述第二透镜的阿贝数Vd2≥41;所述第三透镜的折射率Nd3≤1.85,所述第三透镜的阿贝数Vd3≥20;所述第四透镜的折射率Nd4≥1.8,所述第四透镜的阿贝数Vd4≤50;所述第五透镜的折射率Nd5≤1.8,所述第五透镜的阿贝数Vd5≥40;所述第六透镜的折射率Nd6≥1.5,所述第六透镜的阿贝数Vd6≤70;所述第七透镜的折射率Nd7≥1.7,所述第七透镜的阿贝数Vd7≤22;所述第八透镜的折射率Nd8≥1.8,所述第八透镜的阿贝数Vd8≥40;所述第九透镜的折射率Nd9≤1.6,所述第九透镜的阿贝数Vd9≥50;其中所述第七透镜与所述第六透镜的折射率的差值Nd7-Nd6≤0.4;所述第六透镜的阿贝数与所述第七透镜的阿贝数Vd6-Vd7≥30。
进一步的,所述前组透镜组的焦距为f,所述后组透镜的焦距为f
所述前组透镜组的焦距f与所述后组透镜组的焦距f的比值为f/f;所述比值的范围为-9≤f/f≤-6。
进一步的,所述第一透镜为具有正屈光度的弯月形透镜;所述第二透镜为具有正屈光度的弯月形透镜;所述第三透镜为具有负屈光度的双凹透镜;所述第四透镜为具有正屈光度的双凸透镜;所述第五透镜为具有正屈光度的弯月透镜,所述第五透镜的入射面为所述弯月透镜的凹面,所述第五透镜的出射面为所述弯月透镜的凸面;所述第六透镜为具有正屈光度的双凸透镜;所述第七透镜为具有负屈光度的弯月透镜,所述第七透镜的入射面为所述弯月透镜的凹面,所述第七透镜的出射面为所述弯月透镜的凸面;所述第六透镜的出射面与所述第七透镜的入射面贴合在一起;所述第八透镜为具有正屈光度的弯月透镜,所述第八透镜的入射面为所述弯月透镜的凸面,所述第八透镜的出射面为所述弯月透镜的凹面;所述第九透镜为具有负屈光度的双凹透镜。
进一步的,光阑位于光学成像***的两个透镜之间,例如,光阑可设置在第三透镜与第四透镜之间,设置在此位置中的光阑调节入射到图像传感器的光量,光阑设置将光学***的屈光力一分为二,前组透镜的总屈光力为负的,后组透镜的屈光力为正的,这种结构有利于增大光学成像***的视场并减小光学成像***的总长度。
进一步的,所述成像设备为CMOS图像传感器或CCD图像传感器,所述为CMOS图像传感器或CCD图像传感器前方设置有成像面,成像面可以使用密封保护玻璃。
进一步的,所述光学成像***仅允许600-1000nm波段的光通过,使所述大孔径大视场的小型摄影物镜工作在600-1000nm波段。
有益效果
与现有技术相比,本发明的有益效果为:
本发明提供的一种大孔径大视场的小型摄影物镜,包括第一透镜、第二透镜、第三透镜、光阑、第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜、第八透镜、第九透镜、及成像设备,从物体发出的光线依次经过第一透镜、第二透镜、第三透镜、光阑、第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜、第八透镜、第九透镜后输出光线,光学成像***的玻璃总质量小于20g,光学总长小于35mm,口径小于20mm,兼顾小型化、轻量化与高成像质量,能够更好地适用于各类应用场景,同时还具有大孔径、大视场角、小畸变的特性。
应了解的是,上述一般描述及以下具体实施方式仅为示例性及阐释性的,其并不能限制本发明所欲主张的范围。
附图说明
下面的附图是本发明的说明书的一部分,其绘示了本发明的示例实施例,所附附图与说明书的描述一起用来说明本发明的原理。
图1是本发明提供的小型摄影物镜的光学成像***示意图;
图2是本发明提供的小型摄影物镜的点列图;
图3是本发明提供的小型摄影物镜的调制传递函数曲线图;
图4是本发明提供的小型摄影物镜的场曲和畸变图;
图5是本发明提供的小型摄影物镜的相对照度曲线图;
图6是本发明提供的小型摄影物镜的轴向色差图;
图7是本发明提供的小型摄影物镜的垂轴色差图;
图8是本发明提供的小型摄影物镜的公差分析结果图。
附图标记
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-第七透镜;8-第八透镜;9-第九透镜;10-成像面。
具体实施方式
现详细说明本发明的多种示例性实施方式,该详细说明不应认为是对本发明的限制,而应理解为是对本发明的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。
在不背离本发明的范围或精神的情况下,可对本发明说明书的具体实施方式做多种改进和变化,这对本领域技术人员而言是显而易见的。由本发明的说明书得到的其他实施方式对技术人员而言是显而易见得的。本申请说明书和实施例仅是示例性的。
实施例
一种大孔径大视场的小型摄影物镜,包括光学成像***,所述光学成像***包括:前组透镜组,由多个分别具有正屈光力的透镜和具有负屈光力的透镜构成;后组透镜组,由多个分别具有正屈光力的透镜和具有负屈光力的透镜构成;成像面,位于后组透镜组一侧;光阑,位于其中两组透镜组中两个透镜之间。
所述前组透镜组由光学成像***的物侧至所述成像面依次包括:第一透镜,具有屈光力;第二透镜,具有屈光力;第三***;具有屈光力。
所述后组透镜组由光学成像***的物侧至所述成像面依次包括:
第四透镜,具有屈光力;第五透镜,具有屈光力;第六透镜,具有屈光力;第七透镜,具有屈光力且粘合到所述第六透镜;第八透镜,具有屈光力;第九透镜,具有屈光力。
所述第一透镜具有正屈光度;所述第二透镜具有正屈光度;所述第三透镜具有负屈光度;所述第四透镜具有正屈光度;所述第五透镜具有正屈光度;所述第六透镜具有正屈光度;所述第七透镜具有负屈光度;所述第八透镜具有正屈光度;所述第九透镜具有负屈光度。
所述第一透镜的折射率Nd1≥1.7,所述第一透镜的阿贝数Vd1≥35;所述第二透镜的折射率Nd2≥1.8,所述第二透镜的阿贝数Vd2≥41;所述第三透镜的折射率Nd3≤1.85,所述第三透镜的阿贝数Vd3≥20;所述第四透镜的折射率Nd4≥1.8,所述第四透镜的阿贝数Vd4≤50;所述第五透镜的折射率Nd5≤1.8,所述第五透镜的阿贝数Vd5≥40;所述第六透镜的折射率Nd6≥1.5,所述第六透镜的阿贝数Vd6≤70;所述第七透镜的折射率Nd7≥1.7,所述第七透镜的阿贝数Vd7≤22;所述第八透镜的折射率Nd8≥1.8,所述第八透镜的阿贝数Vd8≥40;所述第九透镜的折射率Nd9≤1.6,所述第九透镜的阿贝数Vd9≥50;其中所述第七透镜与所述第六透镜的折射率的差值Nd7-Nd6≤0.4;所述第六透镜的阿贝数与所述第七透镜的阿贝数Vd6-Vd7≥30。
所述前组透镜组的焦距为f,所述后组透镜的焦距为f
所述前组透镜组的焦距f与所述后组透镜组的焦距f的比值为f/f;所述比值的范围为-9≤f/f≤-6。
所述第一透镜为具有正屈光度的弯月形透镜;所述第二透镜为具有正屈光度的弯月形透镜;所述第三透镜为具有负屈光度的双凹透镜;所述第四透镜为具有正屈光度的双凸透镜;所述第五透镜为具有正屈光度的弯月透镜,所述第五透镜的入射面为所述弯月透镜的凹面,所述第五透镜的出射面为所述弯月透镜的凸面;所述第六透镜为具有正屈光度的双凸透镜;所述第七透镜为具有负屈光度的弯月透镜,所述第七透镜的入射面为所述弯月透镜的凹面,所述第七透镜的出射面为所述弯月透镜的凸面;所述第六透镜的出射面与所述第七透镜的入射面贴合在一起;所述第八透镜为具有正屈光度的弯月透镜,所述第八透镜的入射面为所述弯月透镜的凸面,所述第八透镜的出射面为所述弯月透镜的凹面;所述第九透镜为具有负屈光度的双凹透镜。
光阑位于光学成像***的两个透镜之间,例如,光阑可设置在第三透镜与第四透镜之间,设置在此位置中的光阑调节入射到图像传感器的光量,光阑设置将光学***的屈光力一分为二,前组透镜的总屈光力为负的,后组透镜的屈光力为正的,这种结构有利于增大光学成像***的视场并减小光学成像***的总长度,且所述第一透镜至所述第九透镜中的设置在所述光学成像***的物方与所述光阑之间的一些透镜的总屈光力可以是负的,所述第一透镜至所述第九透镜中的设置在所述光阑与所述光学成像***的成像面之间的另一些透镜的总屈光力可以是正的。
所述成像设备为CMOS图像传感器或CCD图像传感器,所述为CMOS图像传感器或CCD图像传感器前方设置有成像面,成像面可以使用密封保护玻璃。所述光学成像***仅允许600-1000nm波段的光通过,使所述大孔径大视场的小型摄影物镜工作在600-1000nm波段。
在本实施例中,一种大孔径大视场的小型摄影物镜的整体焦距值为21mm,光圈值为1.35,视场角为50度,所述镜头的长度为33.5mm,主光线入射角≤47度。
所述第一透镜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、第七透镜7、第八透镜8、第九透镜9所采用的玻璃的参数如表1所示,其中表1的单位为mm;
Figure DEST_PATH_IMAGE001
所述第一透镜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、第七透镜7、第八透镜8、第九透镜9采用高性能的玻璃材质,生产频次高,还能够使所述大孔径大视场的小型摄影物镜在高低温(-30℃-50℃)环境下都保持优良的性能,可靠性好。
如图2所示的一种大孔径大视场的小型摄影物镜的点列图,从图2 中能够看出各个视场下的弥散斑比较集中,分布也比较均匀。
如图3所示的一种大孔径大视场的小型摄影物镜的调制传递函数曲线图,从图3可以看出所述大孔径大视场的小型摄影物镜将各种像差校正到了一个较好的水平,即所述大孔径大视场的小型摄影物镜的综合解像水平高。
如图4所示的一种大孔径大视场的小型摄影物镜的场曲和畸变图。从图4可以看出,所述镜头的光学畸变为正畸变,即枕形畸变,所述枕形畸变的绝对值≤3%。
如图5所示的一种大孔径大视场的小型摄影物镜的相对照度曲线图,从图5中可以看出曲线走势平滑,最大视场下的相对照度值>0.55,成像画面明亮,且亮度均匀性好。
如图6所示的一种大孔径大视场的小型摄影物镜的轴向色差图和如图7所示的一种大孔径大视场的小型摄影物镜的垂轴色差图,能够得出所述大孔径大视场的小型摄影物镜的色差较小。
如图8所示的一种大孔径大视场的小型摄影物镜的公差分析结果,能够得出所述大孔径大视场的小型摄影物镜在较松的公差要求下的良率较高,有利于装配。
按照上述方案设计的一种大孔径大视场的小型摄影物镜,具有大孔径、大视场、小畸变、尺寸小和轻量化的优点。
综上所述,本发明提供的一种大孔径大视场的小型摄影物镜,包括第一透镜、第二透镜、第三透镜、光阑、第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜、第八透镜、第九透镜、及成像设备,从物体发出的光线依次经过第一透镜、第二透镜、第三透镜、光阑、第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜、第八透镜、第九透镜后输出光线,光学成像***的玻璃总质量小于20g,光学总长小于35mm,口径小于20mm,兼顾小型化、轻量化与高成像质量,能够更好地适用于各类应用场景,同时还具有大孔径、大视场角、小畸变的特性。
以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式,在不脱离本发明的构思和原则的前提下,任何本领域的技术人员所做出的等同变化与修改,均应属于本发明保护的范围。

Claims (4)

1.一种大孔径大视场的小型摄影物镜,包括光学成像***,其特征在于,所述光学成像***包括:
前组透镜组,由多个分别具有正屈光力的透镜和具有负屈光力的透镜构成;
后组透镜组,由多个分别具有正屈光力的透镜和具有负屈光力的透镜构成;
成像面,位于后组透镜组一侧;
光阑,位于其中两组透镜组中两个透镜之间;
其中所述前组透镜组由光学成像***的物侧至所述成像面依次包括:第一透镜、第二透镜和第三透镜;所述后组透镜组由光学成像***的物侧至所述成像面依次包括:第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜、第八透镜和第九透镜,本光学成像***具有屈光度的透镜设置有九片;
所述第一透镜具有正屈光度;所述第二透镜具有正屈光度;所述第三透镜具有负屈光度;所述第四透镜具有正屈光度;所述第五透镜具有正屈光度;所述第六透镜具有正屈光度;所述第七透镜具有负屈光度;所述第八透镜具有正屈光度;所述第九透镜具有负屈光度;
所述前组透镜组的焦距为f,所述后组透镜的焦距为f;所述前组透镜组的焦距f与所述后组透镜组的焦距f的比值为f/f;所述比值的范围为-9≤f/f≤-6。
2.根据权利要求1所述的一种大孔径大视场的小型摄影物镜,其特征在于,所述第七透镜粘合到所述第六透镜。
3.根据权利要求1所述的一种大孔径大视场的小型摄影物镜,其特征在于,
所述第一透镜的折射率Nd1≥1.7,所述第一透镜的阿贝数Vd1≥35;
所述第二透镜的折射率Nd2≥1.8,所述第二透镜的阿贝数Vd2≥41;
所述第三透镜的折射率Nd3≤1.85,所述第三透镜的阿贝数Vd3≥20;
所述第四透镜的折射率Nd4≥1.8,所述第四透镜的阿贝数Vd4≤50;
所述第五透镜的折射率Nd5≤1.8,所述第五透镜的阿贝数Vd5≥40;
所述第六透镜的折射率Nd6≥1.5,所述第六透镜的阿贝数Vd6≤70;
所述第七透镜的折射率Nd7≥1.7,所述第七透镜的阿贝数Vd7≤22;
所述第八透镜的折射率Nd8≥1.8,所述第八透镜的阿贝数Vd8≥40;
所述第九透镜的折射率Nd9≤1.6,所述第九透镜的阿贝数Vd9≥50;
其中所述第七透镜与所述第六透镜的折射率的差值Nd7-Nd6≤0.4;所述第六透镜的阿贝数与所述第七透镜的阿贝数Vd6-Vd7≥30。
4.根据权利要求1所述的一种大孔径大视场的小型摄影物镜,其特征在于:所述光学成像***仅允许600-1000nm波段的光通过。
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