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8-一种具有非球面胶合镜片的广角镜头

日期:2019-11-08 16:04 来源: 胶合镜

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  SooPAT 一种具有非球面胶合镜片的广角 镜头 申请号:8.2 申请日:2011-08-22 申请(专利权)人 地址 发明(设计)人 主分类号 分类号 公开(公告)号 公开(公告)日 专利代理机构 代理人 宁波舜宇车载光学技术有限公司 315400 浙江省宁波市余姚市舜宇路66-68号 裘文伟 G02B13/06(2006.01)I G02B13/06(2006.01)I G02B13/00(2006.01)I G02B13/18(2006.01)I G02B1/04(2006.01)I 102289053A 2011-12-21 北京高文律师事务所 11359 徐江华 注:本页蓝色字体部分可点击查询相关专利 (19)中华人民共和国国家知识产权局 *CN102289053A* (10)申请公布号 CN 102289053 A (43)申请公布日 2011.12.21 (12)发明专利申请 (21)申请号 8.2 (22)申请日 2011.08.22 (71)申请人 宁波舜宇车载光学技术有限公司 地址 315400 浙江省宁波市余姚市舜宇路 66-68 号 (72)发明人 裘文伟 (74)专利代理机构 北京高文律师事务所 11359 代理人 徐江华 (51)Int.Cl. G02B G02B G02B G02B 13/06 (2006.01) 13/00 (2006.01) 13/18 (2006.01) 1/04 (2006.01) 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 3 页 (54) 发明名称 一种具有非球面胶合镜片的广角镜头 (57) 摘要 一种具有非球面胶合镜片的广角镜头, 从物 方至像方依次包括有 : 具有负光焦度的第一透镜 和第二透镜, 有正光焦度的第三透镜, 有负光焦度 的第四透镜和具有正光焦度的第五透镜, 所述第 四透镜和第五透镜胶合而形成具有正光焦度的胶 合透镜, 所述胶合透镜的接合面至少为二次方或 以上的非球面表面, 并且还满足 BFL/EFL ≥ 3.0, 其中 BFL 为所述广角镜头的第五透镜元件像方侧 最外点至成像面的距离, EFL 为所述广角镜头的 焦距值。 本发明在较低的成本条件下可实现广角、 小畸变、 大相对孔径和超长的镜头总长 TTL 和后 工作距离 BFL 特性, 能够保证在较宽温度范围内 保持较完美的成像清晰度, 特别适用环境比较恶 劣的室外监控和车载相机系统。 CN 102289053 A 102289053 A CN 102289066 权 利 要 求 书 1/1 页 1. 一种具有非球面胶合镜片的广角镜头, 其特征在于, 从物方至像方依次包括有 : 具 有负光焦度的第一透镜和第二透镜, 具有正光焦度的第三透镜, 具有负光焦度的第四透镜 和具有正光焦度的第五透镜, 所述第四透镜和第五透镜胶合而形成具有正光焦度的胶合透 镜, 所述胶合透镜的接合面至少为二次方或以上的非球面表面 ; 并且, 还满足 : BFL/EFL ≥ 3.0 其中 BFL 为所述广角镜头的第五透镜像方侧最外点至成像面的距离, 此处所指的 BFL 为空气中的距离, EFL 为所述广角镜头的焦距值。 2. 根据权利要求 1 所述的广角镜头, 其特征在于 : 所述第一透镜为弯月型镜片, 且凸面 朝向物方, 第二透镜为非球面镜片, 第三透镜为双凸镜片, 所述胶合透镜的接合面的凸面朝 向物方侧。 3. 根据权利要求 1 所述的广角镜头, 其特征在于 : 所述第三透镜和第四透镜之间设置 有光阑。 4. 根据权利要求 1 所述的广角镜头, 其特征在于 : 所述第一透镜满足 : Nd ≥ 1.65, Vd ≥ 45 其中 Nd 表示透镜材料的 d 光折射率, Vd 表示透镜材料的 d 光阿贝常数。 5. 根据权利要求 1 所述的广角镜头, 其特征在于 : 所述的第三透镜和第四透镜满足 : Nd ≥ 1.55, Vd ≤ 30。 6. 根据权利要求 1 所述的广角镜头, 其特征在于 : 所述镜头还满足 : TTL/EFL ≥ 18 其中 TTL 为所述镜头第一透镜物方侧最外点至成像面的距离, EFL 为所述镜头的焦距 值。 7. 根据权利要求 1 所述的广角镜头, 其特征在于 : 所述镜头的光阑满足 FNO ≤ 2.2。 8. 根据权利要求 1 所述的广角镜头, 其特征在于 : 所述胶合透镜的接合面满足 : θ ≤ 44° 其中 θ 为接合面上的任一点的切线 所述的广角镜头, 其特征在于 : 所述镜头还满足 : FOV ≥ 130 其中 FOV 表示所述的光学镜头总视场角。 10. 根据权利要求 1 所述的广角镜头, 其特征在于 : 第二透镜至第五透镜的四片透镜中 至少有三片为塑料非球面镜片。 2 102289053 A CN 102289066 说 明 书 1/4 页 一种具有非球面胶合镜片的广角镜头 技术领域 [0001] 本发明涉及一种具有非球面胶合镜片的广角镜头, 尤其适合应用于对镜头总长 TTL 和工作距离 BFL 要求较长且有较宽的使用温度条件的监控相机及车载影像系统。 背景技术 [0002] 目前广角镜头一般采用 5 片至 8 片镜片组成, 如中国专利号为 3 的广 角镜头, 就采用 4 片玻璃和 2 片塑料镜片组成, 但是这种广角镜头价格较高, 不能满足客户 要求低价和高性能的要求。 为此, 也有日本企业开发的广角镜头采用非球面技术, 以降低成 本, 如中国专利号为 9 的广角镜头, 就采用 1 片玻璃镜片和 4 片塑料镜片组成, 但其通光性能较弱, 镜头的总长 TTL 和工作距离 BFL 也较短, 不能满足客户的特殊要求。 发明内容 鉴于上述问题, 本发明的技术目的在于克服现有广角镜头的技术缺陷, 提供一种 成本低、 重量轻、 大孔径、 高解像及长的工作距离和较宽的工作温度范围的广角镜头。 [0004] 本发明所涉及的广角镜头从物方至像方依次包括有 : 具有负光焦度的第一透镜和 第二透镜, 具有正光焦度的第三透镜, 具有负光焦度的第四透镜和具有正光焦度的第五透 镜, 所述第四透镜和第五透镜胶合而形成具有正光焦度的胶合透镜, 所述胶合透镜的接合 面至少为二次方或以上的非球面表面, 并且还满足 : [0005] BFL/EFL ≥ 3.0 [0006] 其中 BFL 为所述广角镜头的第五透镜元件像方侧最外点至成像面的距离此处所 指的 BFL 为空气中的距离, EFL 为所述广角镜头的焦距值。 [0007] 所述第一透镜为弯月型镜片, 第二透镜为非球面镜片, 第三透镜为双凸镜片, 所述 胶合透镜的接合面的凸面朝向物方侧。 [0008] 进一步的, 所述第三透镜和第四透镜之间还包括光阑。 除了第一透镜, 其余四片透 镜中至少有三片为塑料非球面镜片。 [0009] 通过如上配置, 便能够用最小的镜片数量达到令人满意的光学特性和较长的工作 距离。 [0010] 进一步的, 所述第一透镜满足 : Nd ≥ 1.65, Vd ≥ 45, 其中 Nd 表示透镜材料的 d 光 折射率, Vd 表示透镜材料的 d 光阿贝常数。第一透镜通过采用折射率 Nd ≥ 1.65, 阿贝常数 Vd ≥ 45 的高折射率低色散材料, 能有效导入 130°视场角以上的光线并减小第一个镜片的 口径, 以避免体积过大。 [0011] 并且所述的第三透镜和第四透镜满足 : Nd ≥ 1.55, Vd ≤ 30。 [0012] 第三透镜通过采用折射率 Nd ≥ 1.55, 阿贝常数 Vd ≤ 30 的高折射率高色散材料, 能 快速会聚前两个负光焦度透镜过来的光线, 且高色散材料能有效补偿光学系统中的色差值。 [0013] 此外, 所述镜头还满足 : TTL/EFL ≥ 18, 其中 TTL 为所述镜头第一透镜物方侧最外 点至成像面的距离, EFL 为所述镜头的焦距值。 [0003] 3 102289053 A CN 102289066 [0014] 说 明 书 2/4 页 进一步的, 所述镜头的光阑满足 : FNO ≤ 2.2。 [0015] 并且所述胶合透镜的接合面满足 : θ ≤ 44°, 其中 θ 为接合面上的任一点的切线] 进一步的, 所述镜头还满足 : FOV ≥ 130, 其中 FOV 表示所述的光学镜头总视场角。 [0017] 本发明涉及的广角镜头中, 第一透镜元件采用玻璃镜片, 能有效保护光学镜头在 使用过程中防刮擦及抵抗恶劣的环境变化影响。第二透镜至第五透镜的四个镜片, 通过合 理的分配光焦度, 能达到较好的温度特性要求 ( 即保证在 -40℃至 +85℃的温度范围具有较 好的成像清晰度 ), 同时, 为了进一步改善温度特性效果, 也可以将第三透镜元件的材料由 塑料树脂改为玻璃材质 ( 因玻璃材料的温度特性好于塑料树脂材料 )。 [0018] 所述胶合透镜能有效改善光学系统的色差, 且接合面满足 θ ≤ 44°能够有效控 制高级像差的产生, 从而利于提高整个光学系统的通光能力 ( 光阑 FNO ≤ 2.2) 和解像能 力, 并有效降低接合面的加工和胶合工艺要求。 [0019] 本发明在保持镜头有较长的总长 TTL 和镜头后焦 BFL, 以满足相机设计时图像传 感器周边电子元器件较大的尺寸要求的同时, 还因 BFL 较长使得透镜元件和滤光片离开图 像传感器的距离更远, 可有效降低对各透镜元件和滤光片的表面洁净度要求, 更容易相机 的组装生产。 附图说明 通过下面结合附图对其示例性实施例进行的描述, 本发明上述特征和优点将会变 得更加清楚和容易理解。 [0021] 图 1 是本发明涉及具有非球面胶合镜片的广角镜头的实施例的结构示意图 ; [0022] 图 2 为本发明实施例的轴向色差曲线 为本发明实施例的垂轴色差曲线 为本发明实施例的像散曲线 为本发明实施例的畸变曲线 为本发明实施例的 MTF 曲线] 下面结合附图对本发明作进一步详细的描述。 [0028] 本发明涉及具有非球面胶合镜片的广角镜头的实施例的结构示意图如图 1 所示, 所述镜头由物侧至像侧依次为第一透镜元件 L1、 第二透镜元件 L2、 第三透镜元件 L3、 光阑 r7、 第四透镜元件 L4 和第五透镜元件 L5 组成的胶合透镜组、 滤色片 GF、 成像面 IMA。其特 别应用于视角约≥ 130°的车载相机系统。 [0029] 第一透镜元件 L1, 其具有负的光焦度, 是两面都是球面的玻璃透镜元件 ; 第二透 镜元件 L2, 具有负的光焦度, 是两面都是非球面的塑料透镜元件 ; 第三透镜元件 L 3, 具有 正的光焦度, 是两面都是凸面的非球面塑料透镜元件 ; 第四透镜元件 L4, 具有负的光焦度, 是两面都是非球面的塑料透镜元件 ; 第五透镜元件 L5, 具有正的光焦度, 是两面都是凸面 的非球面塑料透镜元件。 且第四透镜元件和第五透元件通过凸面朝向物方侧的非球面接合 进行粘接而形成胶合透镜组。 4 102289053 A CN 102289066 [0030] 说 明 书 3/4 页 图 2 至图 6 为相应于实施案例的光学性能曲线 为轴向色差曲线图 ( 也 可叫球差曲线图 ), 由常用的 F、 d、 C(F = 0.486um, d = 0.588um, C = 0.656um) 三色光的波 长来表示, 单位为毫米 mm。图 3 为垂轴色差曲线, 由常用的 F、 d、 C 三色光的波长来表示, 单 位为微米 um。图 4 为像散曲线图, 由常用的 F、 d、 C 三色光的波长来表示, 单位为 mm。图 5 为 畸变曲线图, 表示不同视场角情况下的畸变大小值, 单位为%。图 6 为 MTF 曲线图, 代表了一 个光学系统的综合解像水平。由图可知, 该光学镜头已将各种像差校正到一个较好的水平。 [0031] 在本实施案例中, 该光学镜头的整体焦距值为 EFL, 光阑值为 FNO, 视场角为 FOV, 镜头总长 TTL, 并由物方侧开始, 将各个镜面依次编号, 第一镜片 L1 的镜面为 r1、 r2, 第二镜 片 L2 的镜面为 r3、 r4, 第三镜片 L 3 的镜面为 r5、 r6, 光阑面为 r7, 第四镜片 L4 的镜面为 r8、 r9, 滤色片 GF 的镜面为 r10、 r11, 且非球面镜面的公式为 : [0032] 式中 : Z 为非球面沿光轴方向在高度为 h 的位置时, 距非球面顶点的距离矢高 sag。 [0034] c = 1/r, r 表示镜面的曲率半径, k 为圆锥系数 conic, A, B, C, D, E 为高次非球面 -5 系数, 而系数中的 e 代表科学记号, 中 e-05 表示 10 。 [0035] EFL = 1.27mm, FNO = 2.0, FOV = 164°, TTL = 25mm [0033] [0036] 面序号 1 2 *3 *4 *5 *6 7 *8 *9 *10 11 IMA 曲率半径 r 19 4.149 -8.237 3.137 10.534 -6.548 infinity 6.959 1.444 -2.706 infinity infinity 中心厚度 d 0.99 3.13 1.45 1.97 4.96 2.72 0.79 1 3.45 0.1 1 3.444 1.5168 64.16 1.585 1.535 29.9 56.1 1.585 29.9 1.535 56.1 折射率 Nd 1.729 阿贝常数 Vd 54.7 有效口径 D 14.36 7.92 7.88 6.02 6.07 5.5 2.4 3.2 4.16 4.74 4.7 4.5 5 102289053 A CN 102289066 [0037] [0038] [0039] [0040] 说 明 书 4/4 页 上表中打 “*” 号的镜面为非球面, 其相关参数如下 : 下表列出的是非球面系数 K、 A、 B、 C、 D、 E: [0041] 根据上述实施案例数据, 计算权利要求书中所涉及到的条件公式的数值如下 : [0042] [0043] 虽然上面针对具有非球面胶合镜片的广角镜头描述了本发明的原理以及具体实 施方式, 但是在本发明的上述教导下, 本领域技术人员可以在上述实施例的基础上进行各 种改进和变形, 而这些改进或者变形均落在本发明的保护范围内。本领域技术人员应该明 白, 上面的具体描述只是为了解释本发明的目的, 而并非用于限制本发明, 本发明的保护范 围由权利要求及其等同物限定。 [0044] 6 102289053 A CN 102289066 说 明 书 附 图 1/3 页 图1 图2 7 102289053 A CN 102289066 说 明 书 附 图 2/3 页 图3 图4 图5 8 102289053 A CN 102289066 说 明 书 附 图 3/3 页 图6 9

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