CN114911042A - 一种车载变焦光学*** - Google Patents

Abstract

本发明涉及光学***技术领域，具体是一种车载变焦光学***。其沿光轴从物侧至像侧依序包括第一镜组、光阑、第二镜组和第三镜组，第一镜组和第三镜组均为固定镜组，第二镜组沿光轴在第一镜组和第三镜组之间移动；第一镜组包括第一透镜和第二透镜，第一透镜具有负折射力；第二透镜具有正折射力，物侧面为凸面，像侧面为凸面；第二镜组包括第三透镜、第四透镜、第五透镜，第三透镜具有正折射力，物侧面为凸面；第四透镜为胶合透镜，物侧面为凸面，胶合面为凸面；第五透镜具有负折射力，物侧面为凸面；第三镜组包括第六透镜，第六透镜具有折射力。本发明光学***可以适应宽温度范围，可以实现广角拍摄和长焦拍摄的转换，可以有效提升照度，改善畸变。

Description

一种车载变焦光学***

技术领域

本发明涉及光学成像技术领域，尤其涉及一种车载变焦光学***。

背景技术

近些年智能***的快速发展，光学镜头作为视觉识别的重要部件，其可靠性和光学性能越来越重要。目前光学镜头对于镜头的体积要求越来越严格，更小体积的镜头要求保证具有良好的光学性能。并且为了适应在实际应用的复杂环境，常规的车载镜头一般使用在体积上会较大一些，并且一般是较为定焦镜头。

发明内容

鉴于现有技术的上述缺点、不足，本发明提供一种车载变焦光学***，其解决了光学镜头体积较大的问题。本发明采用非球球面和塑料镜片实现镜头镜头的小型化，并且镜头具有较小的温漂范围，实现镜头在复杂环境中的应用。具有变焦的特点，相比定焦镜头具有更加灵活拍摄范围。本发明光学***能够适应宽温度范围下的高性能工作。

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

本发明实施例提供一种车载变焦光学***，沿光轴从物侧至像侧依序包括第一镜组、光阑、第二镜组和第三镜组，所述第一镜组和所述第三镜组均为固定镜组，所述第二镜组沿所述光轴在所述第一镜组和所述第三镜组之间移动；所述第一镜组包括第一透镜和第二透镜，所述第一透镜具有负折射力；所述第二透镜具有正折射力，物侧面为凸面，像侧面为凸面；所述第二镜组包括第三透镜、第四透镜、第五透镜，所述第三透镜具有正折射力，物侧面为凸面；所述第四透镜为胶合透镜，物侧面为凸面，胶合面为凸面；所述第五透镜具有负折射力，物侧面为凸面；所述第三镜组包括第六透镜，所述第六透镜具有折射力。

进一步地，所述光学***满足以下公式：

-5<F2/F5<0

5<F2/F3<8

EFLT/EFLW>1.5

其中，F2为第二透镜的焦距；F3为第三透镜的焦距；F5为第五透镜的焦距；EFLT为光学***在长焦位置时的焦距；EFLW为光学***在广角位置时的焦距。满足上述条件可以实现较小的温漂范围，并且实现镜头变焦拍摄。

进一步地，所述光学***满足以下关系式：

0.5>CTT/CTW>0.4

其中，CTT为光学***处于长焦状态时，第一镜组和第二镜组在光轴上的距离；CTW为光学***处于广角状态时，第一镜组和第二镜组在光轴上的距离。满足上述条件后可以实现光学变焦拍摄的功能。

进一步地，所述光学***满足以下关系式：

1<(R3+R4)/F2<51

其中，R3为第二透镜的物侧面曲率半径；R4为第二透镜的像侧面曲率半径，F2为第二透镜的焦距。满足上述条件后可以有效的改善光学畸变的影响。

进一步地，所述光学***满足以下关系式：

-1.5<EFL1/EFL2<0

其中，EFL1为第一镜组的有效焦距，EFL2为第二镜组的有效焦距。满足上述条件后可以实现光学***变焦拍摄，并且可以有效的改善光学***的体积。

进一步地，所述光学***满足以下关系式：

R5/F3<1

其中，R5为第三透镜物侧面的曲率半径；F3为第三透镜的焦距。

满足上述条件后可以实现镜头对于镜头照度的提升。

进一步地，所述光学***满足以下关系式：

0.8<(RL1+RL2+RL3)/(RL1-RL2-RL3)<2.1

其中，RL1为胶合透镜的物侧表面的曲率半径，RL2为胶合透镜的胶合表面曲率半径，RL3为胶合透镜的像侧表面的曲率半径。满足上述条件后可以有效的提升光学性能，减小畸变的影响

进一步地，所述光学***满足以下关系式：

(IND6-1)*100/VB6≤1.5

其中，IND6为第五透镜的折射率，VB6为第五透镜的色散系数。满足上述条件后可以有效的改善温漂的影响。

进一步地，所述光学***满足以下关系式：

-0.37≤SAG5/CT5≤0.2

其中，SAG5为第五透镜的像侧面边缘位置在光轴上的矢量高度；CT5为第五透镜的镜片中心厚度。满足上述条件后可以有效的改善光学畸变的影响，并且在符合该范围后可以有效减小温漂的影响。

进一步地，光学***中至少一个透镜的物侧面或像侧面采用非球面，其中非球面系数满足如下方程：

Z＝cy²/[1+{1－(1+k)c²y²}^1/2]+A4y⁴+A6y⁶+A8y⁸A10y¹⁰+A12y¹²+A14y¹⁴+A16y¹⁶

其中，Z为非球面矢高、c为非球面近轴曲率、y为镜头口径、k为圆锥系数、A4为4次非球面系数、A6为6次非球面系数、A8为8次非球面系数、A10为10次非球面系数、A12为12次非球面系数、A14为14次非球面系数、A16为16次非球面系数。

本发明的有益效果是：本发明提供一种车载变焦光学***，通过调整镜片的焦距和镜片的形状，可以提升光学***在复杂变化的环境下稳定工作的性能，具有良好的温漂效果，并且可以有效的改善畸变的影响，提升镜头的照度。本发明中使用的镜片搭配可以有效的减小镜头的体积，让镜头更加小巧，可以通过移动第二镜组实现镜头广角拍摄和长焦拍摄。

本发明的光学***可以适应宽温度范围，并且可以实现广角拍摄和长焦拍摄的转换，可以有效提升照度，改善畸变，提升解析力性能。相比以往的光学***具有小型化，工作稳定等优点。本发明可以应用到汽车、无人机、智能机器人或者其他需要小型光学镜头的设备上。

附图说明

图1示出了本发明实施例1中的车载变焦光学***处于广角状态的结构示意图；

图2示出了本发明实施例1中的车载变焦光学***处于长焦状态的结构示意图；

图3A、图3B和图3C分别示出了本发明实施例1的车载变焦光学***的畸变曲线、照度曲线和不同温度下中心场曲曲线；

图4示出了本发明实施例2中的车载变焦光学***处于广角状态结构示意图；

图5示出了本发明实施例2中的车载变焦光学***处于长焦状态的结构示意图；

图6A、图6B和图6C分别示出了本发明实施例2的车载变焦光学***的畸变曲线、照度曲线和不同温度下中心场曲曲线；

图7示出了本发明实施例3中的车载变焦光学***处于广角状态的结构示意图；

图8示出了本发明实施例3中的车载变焦光学***处于长焦状态的结构示意图；

图9A、图9B和图9C分别示出了本发明实施例3的车载变焦光学***的畸变曲线、照度曲线和不同温度下中心场曲曲线。

图中：1、第一透镜；2、第二透镜；3、第三透镜；4、第四透镜；41、第一胶合透镜；42、第二胶合透镜；5、第五透镜；6、第六透镜；7、光阑；8、滤光片；9、像面。

具体实施方式

为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。

实施例1

参照图1和图2，本发明提供一种车载变焦光学***。该光学***沿光轴从物侧至像侧依序包括第一镜组、光阑7、第二镜组和第三镜组。其中，第一镜组和第三镜组均为固定镜组，不发生移动。第二镜组可以沿光轴在第一镜组和第三镜组之间移动，实现广角拍摄和长焦拍摄的转换。还包括设置在第三镜组和像面9之间的滤光片8。

第一镜组包括第一透镜1和第二透镜2。第一透镜1具有负折射力，材质为玻璃。第二透镜2具有正折射力，材质为塑料，其物侧面为凸面，像侧面为凸面。

第二镜组包括第三透镜3、第四透镜4、第五透镜5。第三透镜3具有正折射力，材质为玻璃，其物侧面为凸面。第四透镜4为具有负折射力的胶合透镜，其包括第一胶合透镜41和第二胶合透镜42，第一胶合透镜41和第二胶合透镜42材质均为玻璃；其物侧面为凸面，胶合面为凸面。胶合透镜由不同折射率的正透镜和负透镜组成。经过计算机设计，使球差、慧差和色差等近轴象都得到了很好的校正。第五透镜5具有负折射力，材质为塑料，其物侧面为凸面。

第三镜组包括第六透镜6，第六透镜6具有正折射力，材料为玻璃。

表一(a)中示出了实施例1的光学***的各透镜的表面类型、曲率半径、厚度及材料。其中，曲率半径和厚度的单位均为毫米(mm)。

本实施例1的光学***的设计参数具体请参照下表：

表一(a)

表一(b)

面号

K

A4

A6

A8

A10

A12

A14

A16

3

9.90E+01

9.51E-02

5.37E-03

0.00E+00

0.00E+00

0.00E+00

0.00E+00

0.00E+00

4

8.04E+01

-5.39E-02

-7.82E-03

-1.34E-03

0.00E+00

0.00E+00

0.00E+00

0.00E+00

5

-1.77E-01

-1.58E-02

3.58E-04

-2.31E-04

3.67E-06

0.00E+00

0.00E+00

0.00E+00

6

-6.84E+00

7.00E-02

-2.59E-03

-1.38E-04

-2.90E-05

0.00E+00

0.00E+00

0.00E+00

10

7.64E+01

1.25E-01

-2.73E-02

-2.87E-05

4.41E-04

-1.27E-04

-2.64E-05

-1.06E-04

11

0.00E+00

2.10E-01

-2.34E-02

5.56E-04

1.64E-04

-1.20E-04

-4.80E-05

-2.23E-05

12

9.68E+01

-1.70E-01

-1.03E-02

-6.65E-03

-5.38E-04

-8.86E-04

0.00E+00

0.00E+00

13

-7.74E-01

1.52E-01

-3.00E-02

-5.01E-03

-3.31E-04

-1.07E-03

0.00E+00

0.00E+00

本实施例中，光学***的具体参数如下表所示：

表一(c)

根据表一(a)、表一(b)、图1和图2所展示的光学***的结构和材质特点，展示了本发明实施例1中光学***的变焦过程和镜头构成。

根据表一(c)中的数据和图3A中畸变曲线情况，清晰的展示了，该光学***可以有效改善畸变对镜头的影响，使镜头可以拍摄更加清晰的图像。

根据表一(c)中的数据和图3B中照度曲线情况，清晰的展示了，该光学***可以保证边缘较高的照度，使拍摄的图像边缘更加明亮。

根据表一(c)中的数据和图3C中不同温度下的中心场曲曲线的情况，清晰的展示了，在不同温度下光学***的性能变化情况。

根据以上信息说明：本发明的光学***体积小，可以有效改善畸变的影响，提升***照度，适应在不同温度下正常工作，并且可以实现从广角到望远的拍摄。

实施例2

参照图4和图5，本发明提供一种车载变焦光学***。该光学***沿光轴从物侧至像侧依序包括第一镜组、光阑7、第二镜组和第三镜组。其中，第一镜组和第三镜组均为固定镜组，不发生移动。第二镜组可以沿光轴在第一镜组和第三镜组之间移动，实现广角拍摄和长焦拍摄的转换。还包括设置在第三镜组和像面9之间的滤光片8。

第一镜组包括第一透镜1和第二透镜2。第一透镜1具有负折射力，材质为玻璃镜片。第二透镜2具有正折射力，材质为塑料镜片。

第二镜组包括第三透镜3、第四透镜4、第五透镜5。第三透镜3具有正折射力，材质为玻璃。第四透镜4为具有正折射力的胶合透镜，第一胶合透镜41为玻璃镜片，第二胶合透镜42也为玻璃镜片。第五透镜5具有负折射力，材质为塑料镜片。

第三镜组包括第六透镜6，第六透镜具有正折射力，材质为塑料镜片。其他结构同实施例1。

表二(a)中示出了实施例2的光学***的各透镜的表面类型、曲率半径、厚度及材料。其中，曲率半径和厚度的单位均为毫米(mm)。

本实施例2的光学***的设计参数具体请参照下表：

表二(a)

表二(b)

面号

K

A4

A6

A8

A10

A12

A14

A16

3

9.90E+01

4.66E-02

-1.47E-03

0.00E+00

0.00E+00

0.00E+00

0.00E+00

0.00E+00

4

7.89E+01

-9.88E-02

-1.13E-02

-6.03E-04

0.00E+00

0.00E+00

0.00E+00

0.00E+00

5

2.79E-01

6.63E-03

2.84E-03

1.86E-04

3.72E-05

0.00E+00

0.00E+00

0.00E+00

6

-1.04E+01

1.39E-01

1.13E-02

1.25E-03

1.91E-04

0.00E+00

0.00E+00

0.00E+00

10

-2.77E+00

2.42E-01

-7.54E-02

3.36E-03

-3.65E-03

-5.79E-04

-5.36E-05

-4.92E-05

11

0.00E+00

9.74E-01

-1.01E-01

1.04E-02

-2.78E-03

3.28E-04

3.04E-04

1.23E-04

12

6.27E+01

-2.15E-01

7.32E-03

3.83E-03

1.90E-03

3.52E-04

0.00E+00

0.00E+00

13

-7.01E-01

5.19E-02

-9.73E-03

3.87E-03

0.00E+00

0.00E+00

0.00E+00

0.00E+00

本实施例中，光学***的具体参数如下表所示：

表二(c)

根据表二(a)、表二(b)、图4和图5所展示的镜头的结构和材质特点，展示了本发明实施例2中光学***的变焦过程和镜头构成。

根据表二(c)中的数据和图6A中畸变曲线情况，清晰的展示了，该光学***可以有效改善畸变对镜头的影响，使镜头可以拍摄更加清晰的图像。

根据表二(c)中的数据和图6B中照度曲线情况，清晰的展示了，该光学***可以保证边缘较高的照度，使拍摄的图像边缘更加明亮。

根据表二(c)中的数据和图6C中不同温度下的中心场曲曲线的情况，清晰的展示了，在不同温度下光学***的性能变化情况。

根据以上信息说明：本发明的光学***体积小，可以有效改善畸变的影响，提升***照度，适应在不同温度下正常工作，并且可以实现从广角到望远的拍摄。

实施例3

参照图7和图8，本发明提供一种车载变焦光学***。该光学***沿光轴从物侧至像侧依序包括第一镜组、光阑7、第二镜组和第三镜组。其中，第一镜组和第三镜组均为固定镜组，不发生移动。第二镜组可以沿光轴在第一镜组和第三镜组之间移动，实现广角拍摄和长焦拍摄的转换。还包括设置在第三镜组和像面9之间的滤光片8。

第一镜组包括第一透镜1和第二透镜2。第一透镜1具有负折射力，材质为玻璃。第二透镜2具有正折射力，材质为塑料。

第二镜组包括第三透镜3、第四透镜4、第五透镜5。第三透镜3具有正折射力，材质为玻璃。第四透镜4为具有负折射力的胶合透镜，第一胶合透镜41材质为玻璃，第二胶合透镜42材质也为玻璃。第五透镜5具有负折射力，材质为塑料。

第三镜组包括第六透镜6，第六透镜6具有正折射力，材质为塑料。

表三(a)示出了实施例3的光学***的各透镜的表面类型、曲率半径、厚度及材料。其中，曲率半径和厚度的单位均为毫米(mm)。

本实施例3的光学***的设计参数具体请参照下表：

表三(a)

表三(b)

面号

K

A4

A6

A8

A10

A12

A14

A16

3

9.90E+01

8.36E-03

-2.73E-03

0.00E+00

0.00E+00

0.00E+00

0.00E+00

0.00E+00

4

7.89E+01

-7.77E-02

-5.66E-03

2.50E-05

0.00E+00

0.00E+00

0.00E+00

0.00E+00

5

2.71E-01

-9.59E-03

2.97E-04

2.57E-05

6.30E-06

0.00E+00

0.00E+00

0.00E+00

6

-1.04E+01

6.15E-02

3.62E-03

3.94E-04

5.38E-05

0.00E+00

0.00E+00

0.00E+00

10

1.87E+00

-4.28E-02

6.70E-04

-1.85E-03

-6.84E-04

-2.51E-04

-6.64E-05

-4.41E-05

11

0.00E+00

4.09E-02

1.53E-02

7.42E-04

-1.20E-04

4.67E-05

2.91E-05

3.81E-06

12

6.27E+01

-2.29E-01

-2.76E-02

-1.85E-03

-1.12E-03

-4.26E-04

0.00E+00

0.00E+00

13

-1.60E+00

-2.03E-02

-3.51E-02

4.38E-03

-8.14E-04

0.00E+00

0.00E+00

0.00E+00

本实施例中，光学***的具体参数如下表所示：

表三(c)

根据表三(a)、表三(b)、图7和图8所展示的镜头的结构和材质特点，展示了本发明实施例3中的光学***的变焦过程和镜头构成。

根据表三(c)中的数据和图9A中畸变曲线情况，清晰的展示了，该光学***可以有效改善畸变对镜头的影响，使镜头可以拍摄更加清晰的图像。

根据表三(c)中的数据和图9B中照度曲线情况，清晰的展示了，该光学***可以保证边缘较高的照度，使拍摄的图像边缘更加明亮。

根据表三(c)中的数据和图9C中不同温度下的中心场曲曲线的情况，清晰展示了，在不同温度下光学***的性能变化情况。

根据以上信息说明：本发明的光学***体积小，可以有效改善畸变的影响，提升***照度，适应在不同温度下正常工作，并且可以实现从广角到望远的拍摄。

Claims (10)

1.一种车载变焦光学***，其特征在于：沿光轴从物侧至像侧依序包括第一镜组、光阑、第二镜组和第三镜组，所述第一镜组和所述第三镜组均为固定镜组，所述第二镜组沿所述光轴在所述第一镜组和所述第三镜组之间移动；

所述第一镜组包括第一透镜和第二透镜，所述第一透镜具有负折射力；所述第二透镜具有正折射力，物侧面为凸面，像侧面为凸面；

所述第二镜组包括第三透镜、第四透镜、第五透镜，所述第三透镜具有正折射力，物侧面为凸面；所述第四透镜为胶合透镜，物侧面为凸面，胶合面为凸面；所述第五透镜具有负折射力，物侧面为凸面；

所述第三镜组包括第六透镜，所述第六透镜具有折射力。

2.根据权利要求1所述的车载变焦光学***，其特征在于，所述光学***满足以下公式：

-5<F2/F5<0

5<F2/F3<8

EFLT/EFLW>1.5

其中，F2为第二透镜的焦距；F3为第三透镜的焦距；F5为第五透镜的焦距；EFLT为光学***处于长焦状态时的焦距；EFLW为光学***处于广角状态时的焦距。

3.根据权利要求1所述的车载变焦光学***，其特征在于，所述光学***满足以下关系式：

0.5>CTT/CTW>0.4

其中，CTT为光学***处于长焦状态时，第一镜组和第二镜组在光轴上的距离；CTW为光学***处于广角状态时，第一镜组和第二镜组在光轴上的距离。

4.根据权利要求1所述的车载变焦光学***，其特征在于，所述光学***满足以下关系式：

1<(R3+R4)/F2<51

其中，R3为第二透镜的物侧面曲率半径；R4为第二透镜的像侧面曲率半径，F2为第二透镜的焦距。

5.根据权利要求1所述的车载变焦光学***，其特征在于，所述光学***满足以下关系式：

-1.5<EFL1/EFL2<0

其中，EFL1为第一镜组的有效焦距，EFL2为第二镜组的有效焦距。

6.根据权利要求1所述的车载变焦光学***，其特征在于，所述光学***满足以下关系式：

R5/F3<1

其中，R5为第三透镜物侧面的曲率半径；F3为第三透镜的焦距。

7.根据权利要求1所述的车载变焦光学***，其特征在于，所述光学***满足以下关系式：

0.8<(RL1+RL2+RL3)/(RL1-RL2-RL3)<2.1

其中，RL1为胶合透镜的物侧表面的曲率半径，RL2为胶合透镜的胶合表面曲率半径，RL3为胶合透镜的像侧表面的曲率半径。

8.根据权利要求1所述的车载变焦光学***，其特征在于，所述光学***满足以下关系式：

(IND6-1)*100/VB6≤1.5

其中，IND6为第五透镜的折射率，VB6为第五透镜的色散系数。

9.根据权利要求1所述的车载变焦光学***，其特征在于，所述光学***满足以下关系式：

-0.37≤SAG5/CT5≤0.2

其中，SAG5为第五透镜的像侧面边缘位置在光轴上的矢量高度；CT5为第五透镜的镜片中心厚度。

10.根据权利要求1所述的车载变焦光学***，其特征在于，所述光学***中至少一个透镜的物侧面或者像侧面采用非球面，其中非球面系数满足如下方程：

Z＝cy²/[1+{1－(1+k)c²y²}^1/2]+A4y⁴+A6y⁶+A8y⁸A10y¹⁰+A12y¹²+A14y¹⁴+A16y¹⁶

其中，Z为非球面矢高、c为非球面近轴曲率、y为镜头口径、k为圆锥系数、A4为4次非球面系数、A6为6次非球面系数、A8为8次非球面系数、A10为10次非球面系数、A12为12次非球面系数、A14为14次非球面系数、A16为16次非球面系数。

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