CN115793204B - 一种六片式架构的微小型鱼眼镜头 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种六片式架构的微小型鱼眼镜头，包括从物方沿光轴到像方的第一透镜、第二透镜、第三透镜、孔径光阑、第四透镜、第五透镜和第六透镜，所述第一透镜为负透镜，且朝向物方表面为凸面、朝向像方表面为凹面；第二透镜为负透镜，且为双凹镜面；第三透镜为负透镜，且朝向物方表面为凹面、朝向像方表面为凸面；第四透镜为正透镜，且为双凸镜面；第五透镜为负透镜，且为双凹镜面；第六透镜为正透镜，且朝向物方表面为凸面、像方面存在中心凸面往边缘由凸转凹的变化。本发明设计的微小型鱼眼镜头，体积小可以适用于更复杂、更多样的场景，有效降低***成本；大视场能够增加沉浸感，单一镜头即可实现大范围监控。

Description

一种六片式架构的微小型鱼眼镜头

技术领域

本发明涉及光学器件领域，更具体地，涉及一种六片式架构的微小型鱼眼镜头。

背景技术

自2021年以来，元宇宙***快速发展，在这个疫情年代，居家隔离暴露了许多生活上的不便之处，而元宇宙可以完美的解决这些问题。居家办公、驾驶模拟、线上教学、虚拟购物等等，都可以通过元宇宙去轻松实现，而光学镜头在其中起着重要的枢纽作用。实现元宇宙，最能给用户带来直观的体验就属视觉效应。例如AR，VR等技术，在VR光学中，90°视场角被认为是VR沉浸体验的及格线，120°视场角被普遍认为是达到部分沉浸式体验的标准。

发明内容

为了减小镜头的安装尺寸，以便在各种设备下能够使用；并满足清晰成像，畸变影响相对较小的设计要求，本发明提供一种六片式架构的微小型鱼眼镜头，由从物方沿光轴到像方的第一透镜、第二透镜、第三透镜、孔径光阑、第四透镜、第五透镜和第六透镜构成，所述第一透镜为负透镜，且朝向物方表面为凸面、朝向像方表面为凹面；所述第二透镜为负透镜，且为双凹镜面；第三透镜为正透镜，且朝向物方表面为凸面、朝向像方表面为凸面；所述第四透镜为正透镜，且为双凸镜面；所述第五透镜为负透镜，且为双凹镜面；所述第六透镜为正透镜，且朝向物方表面为凸面、像方面存在中心凸面往边缘由凸转凹的变化。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以作出如下改进。

可选的，所述第五透镜的焦距为f5，镜头总焦距为f1，其满足条件：

1.35≤|f5/f|≤1.75。

可选的，所述第一透镜(G1),第二透鏡(L2)、第三透镜(L3)的合成焦距为前群焦距f123，第四透镜(L4),第五透鏡(L5)第六透镜(L6)的合成焦距为后群焦距f456，其满足条件：

0.6≤f123/f456≤0.75。

可选的，所述前群焦距f123与镜头总焦距f满足条件：

2.3≤f123/f≤2.60。

可选的，所述后群焦距f456与镜头总焦距f满足条件：

3.3≤f456/f≤3.7。

可选的，所述第五透镜的阿贝数为vd5，其凹向像面表面的曲率半径为L5R2，其中：

15≤vd5≤30；

1.4≤|L5R2/f|≤1.8。

本发明提供的一种六片式架构的微小型鱼眼镜头，体积小可以适用于更复杂、更多样的场景,有效降低***成本；大视场能够增加沉浸感，单一镜头即可实现大范围监控。

附图说明

图1为本发明第一实施例提供的六片式架构的微小型鱼眼镜头的结构示意图；

图2为第一实施例的微小型鱼眼镜头在相同的视场下，MTF随不同频率的变化曲线图；

图3为第一实施例的微小型鱼眼镜头，在相同频率下，MTF随视场的变化曲线图；

图4为第一实施例的微小型鱼眼镜头的场曲和畸变曲线图；

图5为第一实施例的微小型鱼眼镜头的光线扇图；

图6为第一实施例的相对照度示意图；

图7为本发明第二实施例提供的六片式架构的微小型鱼眼镜头的结构示意图；

图8为第二实施例的微小型鱼眼镜头在相同的视场下，MTF随不同频率的变化曲线图；

图9为第二实施例的微小型鱼眼镜头，在相同频率下，MTF随视场的变化曲线图；

图10为第二实施例的微小型鱼眼镜头的场曲和畸变曲线图；

图11为第二实施例的微小型鱼眼镜头的光线扇图；

图12为第二实施例的相对照度示意图；

图13为本发明第三实施例提供的六片式架构的微小型鱼眼镜头的结构示意图；

图14为第三实施例的微小型鱼眼镜头在相同的视场下，MTF随不同频率的变化曲线图；

图15为第三实施例的微小型鱼眼镜头，在相同频率下，MTF随视场的变化曲线图；

图16为第三实施例的微小型鱼眼镜头的场曲和畸变曲线图；

图17为第三实施例的微小型鱼眼镜头的光线扇图；

图18为第三实施例的相对照度示意图；

图19为本发明第四实施例提供的六片式架构的微小型鱼眼镜头的结构示意图；

图20为第四实施例的微小型鱼眼镜头在相同的视场下，MTF随不同频率的变化曲线图；

图21为第四实施例的微小型鱼眼镜头，在相同频率下，MTF随视场的变化曲线图；

图22为第四实施例的微小型鱼眼镜头的场曲和畸变曲线图；

图23为第四实施例的微小型鱼眼镜头的光线扇图；

图24为第四实施例的相对照度示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。另外，本发明提供的各个实施例或单个实施例中的技术特征可以相互任意结合，以形成可行的技术方案，这种结合不受步骤先后次序和/或结构组成模式的约束，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时，应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

图1为本发明第一实施例提供的一种六片式架构的微小型鱼眼镜头，该微小型鱼眼镜头由从物方沿光轴到像方的第一透镜(G1)、第二透镜(L2)、第三透镜(L3)、孔径光阑(STOP)、第四透镜(L4)、第五透镜(L5)和第六透镜(L6)构成，所述第一透镜(G1)为负透镜，且朝向物方表面为凸面、朝向像方表面为凹面；所述第二透镜(L2)为负透镜，且为双凹镜面；第三透镜(L3)为正透镜，且朝向物方表面为凸面、朝向像方表面为凸面；所述第四透镜(L4)为正透镜，且为双凸镜面；所述第五透镜(L5)为负透镜，且为双凹镜面；所述第六透镜(L6)为正透镜，且朝向物方表面为凸面、像方面存在中心凸面往边缘由凸转凹的变化。

其中，所述第五透镜的焦距为f5，镜头总焦距为f1，其满足条件：1.35≤|f5/f|≤1.75。

所述第一透镜(L1),第二透鏡(L2)、第三透镜(L3)的合成焦距为前群焦距f123，第四透镜(L4),第五透鏡(L5)第六透镜(L6)的合成焦距为后群焦距f456，其满足条件：0.6≤f123/f456≤0.75。

所述前群焦距f123与镜头总焦距f满足条件：2.3≤f123/f≤2.60。

所述后群焦距f456与镜头总焦距f满足条件：3.3≤f456/f≤3.7。

所述第五透镜的阿贝数为vd5，其凹向像面表面的曲率半径为L5R2，其中：15≤vd5≤30；1.4≤|L5R2/f|≤1.8。

其中，六片式架构的微小型鱼眼镜头体积小可以适用于更复杂、更多样的场景,有效降低***成本；大视场能够增加沉浸感，单一镜头即可实现大范围监控；所述前群焦距f123/总焦距f满足2.3≤f123/f≤2.60，有利于镜头校正distortion(扭曲、变形)；后群焦距f456/总焦距f满足3.3≤f456/f≤3.7，有利于镜头性能提升；第五透镜焦距f5/f处于1.35至1.75并且阿贝数vd在15至30之间，有利于镜头校正色差。

其中，表1和表2为第一实施例的微小型鱼眼透镜的各透镜数据和各参数物理量满足的条件。

表1

表2

图2为第一实施例的微小型鱼眼镜头在相同的视场下，MTF随不同频率的变化曲线图，其中，曲线越顺滑，T与S越集中越好。

图3为第一实施例的微小型鱼眼镜头，在相同频率下，MTF随视场的变化曲线图，各曲线越集中越好。

图4为第一实施例的微小型鱼眼镜头的场曲和畸变曲线图，其中，左图为场曲，反应出上图各视场与中心视场中心线的偏移量。右图为畸变，指物体通过镜头成像时实际像面与理想像面间产生的形变。值越小表示成像越真实。

图5为第一实施例的微小型鱼眼镜头的光线扇图，其中，光线扇图也可以称为垂轴像差图。纵坐标是EX,EY,实际上也就是ΔX,ΔY.因为在ZEMAX中Z轴是光轴因此ΔX,ΔY.也就是光线在像面上的交点和理想像点的距离。这个两端点距离与孔径差的比值也就是斜率可以换算成场曲。因此ΔY2-ΔY1/(PY2-PY1)与场曲成正比。当取最大孔径时，对应的就是宽光束场曲。当取过原点的切线时，对应的就是细光束场曲。两端点的平均值(ΔY2-ΔY1)/2对应的就是彗差。

图6为第一实施例的相对照度图，即各个视场的照度与中心照度比值。

图7为本发明第二实施例提供的一种六片式架构的微小型鱼眼镜头，其结构与实施例一相同，其不同之处在于：各透镜的曲率半径、厚度以及材质(包括类型、折射率和阿贝数不同)，表3和表4为第二实施例的微小型鱼眼镜头的各透镜数据和各参数物理量满足的条件。

表3

表4

图8为第二实施例的微小型鱼眼镜头在相同的视场下，MTF随不同频率的变化曲线图。图9为第二实施例的微小型鱼眼镜头，在相同频率下，MTF随视场的变化曲线图。图10为第二实施例的微小型鱼眼镜头的场曲和畸变曲线图，其中，左图为场曲，右图为畸变。

图11为第二实施例的微小型鱼眼镜头的光线扇图，图12为第一实施例的相对照度图，即各个视场的照度与中心照度比值。

参见图13，为本发明第三实施例的一种六片式架构的微小型鱼眼镜头，其结构与实施例一和实施例二的结构相同，其不同之处在于：各透镜的曲率半径、厚度以及材质(包括类型、折射率和阿贝数不同)，表5和表6为第二实施例的微小型鱼眼镜头的各透镜数据和各参数物理量满足的条件。

表5

表6

f456/f＝	3.5825
		f123/f＝	2.5163
f123/f456＝	0.7024
		F5/f＝	-1.633
|L5R2/f|＝	1.621

图14为第三实施例的微小型鱼眼镜头在相同的视场下，MTF随不同频率的变化曲线图。图15为第三实施例的微小型鱼眼镜头，在相同频率下，MTF随视场的变化曲线图。图16为第三实施例的微小型鱼眼镜头的场曲和畸变曲线图，其中，左图为场曲，右图为畸变。

图17为第三实施例的微小型鱼眼镜头的光线扇图，图18为第三实施例的相对照度图，即各个视场的照度与中心照度比值。

参见图19，为第四实施例提供的六片式架构的微小型鱼眼镜头，其结构与实施例一、实施例二以及实施例三的结构相同，其不同之处在于：各透镜的曲率半径、厚度以及材质(包括类型、折射率和阿贝数不同)，表7和表8为第二实施例的微小型鱼眼镜头的各透镜数据和各参数物理量满足的条件。

表7

表8

f456/f＝	3.6110
		f123/f＝	2.4089
f123/f456＝	0.6671
		f5/f＝	-1.5237
|L5R2/f|＝	1.5857

图20为第四实施例的微小型鱼眼镜头在相同的视场下，MTF随不同频率的变化曲线图。图21为第四实施例的微小型鱼眼镜头，在相同频率下，MTF随视场的变化曲线图。图22为第四实施例的微小型鱼眼镜头的场曲和畸变曲线图，其中，左图为场曲，右图为畸变。

图23为第四实施例的微小型鱼眼镜头的光线扇图，图24为第四实施例的相对照度图，即各个视场的照度与中心照度比值。

本发明实施例提供的一种六片式架构的微小型鱼眼镜头，设计的微小型鱼眼镜头，体积小可以适用于更复杂、更多样的场景,有效降低***成本；大视场能够增加沉浸感，单一镜头即可实现大范围监控；前群焦距f123/总焦距f满足2.3≤f123/f≤2.60，有利于镜头校正distortion(扭曲、变形)；后群焦距f456/总焦距f满足3.3≤f456/f≤3.7，有利于镜头性能提升；第五透镜焦距f5/f处于1.35至1.75并且阿贝数vd在15至30之间，有利于镜头校正色差。

需要说明的是，在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详细描述的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。

Claims (5)

1.一种六片式架构的微小型鱼眼镜头，其特征在于，由从物方沿光轴到像方的第一透镜、第二透镜、第三透镜、孔径光阑、第四透镜、第五透镜和第六透镜构成，所述第一透镜为负透镜，且朝向物方表面为凸面、朝向像方表面为凹面；所述第二透镜为负透镜，且为双凹镜面；第三透镜为正透镜，且朝向物方表面为凸面、朝向像方表面为凸面；所述第四透镜为正透镜，且为双凸镜面；所述第五透镜为负透镜，且为双凹镜面；所述第六透镜为正透镜，且朝向物方表面为凸面、像方面存在中心凸面往边缘由凸转凹的变化；

所述第一透镜(G1),第二透鏡(L2)、第三透镜(L3)的合成焦距为前群焦距f123，第四透镜(L4),第五透鏡(L5)第六透镜(L6)的合成焦距为后群焦距f456，其满足条件：

0.6≤f123/f456≤0.75。

2.根据权利要求1所述的六片式架构的微小型鱼眼镜头，其特征在于，所述第五透镜的焦距为f5，镜头总焦距为f1，其满足条件：

1.35≤|f5/f|≤1.75。

3.根据权利要求1所述的六片式架构的微小型鱼眼镜头，其特征在于，所述前群焦距f123与镜头总焦距f满足条件：

2.3≤f123/f≤2.60。

4.根据权利要求1所述的六片式架构的微小型鱼眼镜头，其特征在于，所述后群焦距f456与镜头总焦距f满足条件：

3.3≤f456/f≤3.7。

5.根据权利要求1所述的六片式架构的微小型鱼眼镜头，其特征在于，所述第五透镜的阿贝数为vd5，其凹向像面表面的曲率半径为L5R2，其中：

15≤vd5≤30；

1.4≤|L5R2/f|≤1.8。