定焦镜头
文献发布时间:2023-06-19 09:46:20
技术领域
本发明涉及光学系统和器件设计技术领域,尤其涉及一种定焦镜头。
背景技术
随着信息技术的发展,视频会议普遍应用于企业的远程交流管理。视频会议越来越关注会议的逼真性和互动性,在视频会议中,摄像的成像光学系统是非常重要的组成部分,成像光学系统的选择对视频会议的实用效果有明显的影响。通常视频会议镜头需求水平视场范围更广和画面更加真实的还原,一般的广角镜头存在一定的畸变,导致图像画面边缘存在变形,进而会降低还原图像的真实性。
发明内容
本发明的目的在于解决上述问题,提供一种低畸变、高像素的定焦镜头。
为实现本发明的上述目的,本发明提供一种定焦镜头,沿物侧至像侧方向,依次包括具有负光焦度的第一透镜、具有负光焦度的第二透镜、具有正光焦度的第三透镜、具有正光焦度的第四透镜、具有正光焦度的第五透镜、具有负光焦度的第六透镜、具有正光焦度的第七透镜和具有负光焦度的第八透镜。
根据本发明的一个方面,沿物侧至像侧方向,所述第二透镜近轴形状为凸凹型透镜,所述第三透镜为凹凸型透镜。
根据本发明的一个方面,沿物侧至像侧方向,所述第一透镜为凸凹型透镜,所述第四透镜为凸凹型透镜,所述第五透镜为双凸型透镜,所述第六透镜为凹凸型透镜或双凹型透镜,所述第七透镜近轴形状为凹凸型透镜,所述第八透镜近轴形状为凸凹型透镜。
根据本发明的一个方面,所述第二透镜、第七透镜和第八透镜为非球面透镜,所述第一透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜和第六透镜为球面透镜。
根据本发明的一个方面,所述第五透镜和第六透镜组成具有正光焦度的第一胶合透镜组。
根据本发明的一个方面,所述第一胶合透镜组的焦距为fb,所述定焦镜头的有效焦距为f,满足关系式:1.32≤|fb/f|≤15。
根据本发明的一个方面,所述第五透镜的折射率和阿贝数分别为Nd5和Vd5,满足:Nd5≥1.55,Vd5≥60。
根据本发明的一个方面,所述第四透镜的有效焦距为f4,所述定焦镜头的有效焦距为f,满足关系式:1.18≤|f4/f|≤5.92。
根据本发明的一个方面,所述第四透镜的折射率和阿贝数分别为Nd4和Vd4,满足:Nd4≥1.6,Vd4≥55。
本发明的定焦镜头,共设置8片透镜,体积小,同时通过合理布置各个透镜的正负光焦度搭配,使得本发明的定焦镜头具有低畸变的特性,能够有效校正像差,提升解像力。
本发明的定焦镜头,通过非球面透镜和球面透镜的搭配使用,有利于保证本发明的定焦镜头在0-80℃温度范围内不虚焦。此外,第二透镜、第七透镜和第八透镜设置为非球面,结合各个透镜的正负光焦度设置,能够实现本发明定焦镜头光学畸变小于5%,图像变形程度小,还原更真实。
本发明的定焦镜头,可以实现低畸变、高像素的性能,并且体积小,镜头总长≤16mm,同时能够实现水平视场角90°图像捕捉以及在0-80℃温度范围内不虚焦,此外本发明的定焦镜头单部品加工及组装公差较好,具有良好的加工制造性。
附图说明
图1示意性表示根据本发明实施例1的定焦镜头的结构示意图;
图2示意性表示根据本发明实施例1的定焦镜头MTF图;
图3示意性表示根据本发明实施例1的定焦镜头的畸变图;
图4示意性表示根据本发明实施例1的定焦镜头在低温0℃的MTF图;
图5示意性表示根据本发明实施例1的定焦镜头在高温80℃的MTF图;
图6示意性表示根据本发明实施例2的定焦镜头的结构示意图;
图7示意性表示根据本发明实施例2的定焦镜头MTF图;
图8示意性表示根据本发明实施例2的定焦镜头的畸变图;
图9示意性表示根据本发明实施例2的定焦镜头在低温0℃的MTF图;
图10示意性表示根据本发明实施例2的定焦镜头在高温80℃的MTF图;
图11示意性表示根据本发明实施例3的定焦镜头的结构示意图;
图12示意性表示根据本发明实施例3的定焦镜头MTF图;
图13示意性表示根据本发明实施例3的定焦镜头的畸变图;
图14示意性表示根据本发明实施例3的定焦镜头在低温0℃的MTF图;
图15示意性表示根据本发明实施例3的定焦镜头在高温80℃的MTF图;
图16示意性表示根据本发明实施例4的定焦镜头的结构示意图;
图17示意性表示根据本发明实施例4的定焦镜头MTF图;
图18示意性表示根据本发明实施例4的定焦镜头的畸变图;
图19示意性表示根据本发明实施例4的定焦镜头在低温0℃的MTF图;
图20示意性表示根据本发明实施例4的定焦镜头在高温80℃的MTF图;
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式,对于本领域普通技术人员而言,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细地描述,实施方式不能在此一一赘述,但本发明的实施方式并不因此限定于以下实施方式。
参照附图1所示,本发明提供一种定焦镜头,沿物侧至像侧方向,依次包括具有负光焦度的第一透镜L1、具有负光焦度的第二透镜L2、具有正光焦度的第三透镜L3、具有正光焦度的第四透镜L4、具有正光焦度的第五透镜L5、具有负光焦度的第六透镜L6、具有正光焦度的第七透镜L7和具有负光焦度的第八透镜L8。
本发明的定焦镜头,共设置8片透镜,体积小,同时通过合理布置各个透镜的正负光焦度搭配,使得本发明的定焦镜头具有低畸变的特性,能够有效校正像差,提升解像力。
本发明的定焦镜头还包括光阑,光阑可以设置在第四透镜L4的像侧面上或者设置在第五透镜L5的物侧面上或者设置在第四透镜L4和第五透镜L5之间。
本发明的定焦镜头,根据本发明的一种实施方式,沿物侧至像侧方向,第一透镜L1为凸凹型透镜,第二透镜L2近轴形状为凸凹型透镜,第三透镜L3为凹凸型透镜,第四透镜L4为凸凹型透镜,第五透镜L5为双凸型透镜,所述第六透镜L6为凹凸型透镜或双凹型透镜,第七透镜L7近轴形状为凹凸型透镜,所述第八透镜L8近轴形状为凸凹型透镜。
此外,本发明的第二透镜L2、第七透镜L7和第八透镜L8为非球面透镜,第一透镜L1、第三透镜L3、第四透镜L4、第五透镜L5和第六透镜L6为球面透镜。
并且本发明定焦镜头中的非球面满足:
式中,z为沿光轴方向,垂直于光轴的高度为h的位置处曲面到顶点的轴向距离;c表示非球面曲面顶点处的曲率;k为圆锥系数;A4、A6、A8、A10、A12、A14、A16···分别表示四阶、六阶、八阶、十阶、十二阶、十四阶、十六阶···非球面系数。
如此设置,通过非球面透镜和球面透镜的搭配使用,有利于保证本发明的定焦镜头在0-80℃温度范围内不虚焦。此外,第二透镜L2、第七透镜L7和第八透镜L8设置为非球面,结合各个透镜的正负光焦度设置,能够实现本发明定焦镜头光学畸变小于5%,图像变形程度小,还原更真实。
在本发明中,第五透镜L5和第六透镜L6组成具有正光焦度的第一胶合透镜组。第一胶合透镜组的焦距为fb,本发明定焦镜头的有效焦距为f,满足关系式:1.32≤|fb/f|≤15。其中,第五透镜L5的折射率和阿贝数分别为Nd5和Vd5,满足:Nd5≥1.55,Vd5≥60。
在本发明中,第四透镜L4的有效焦距为f4,本发明定焦镜头的有效焦距为f,满足关系式:1.18≤|f4/f|≤5.92。其中第四透镜L4的折射率和阿贝数分别为Nd4和Vd4,满足:Nd4≥1.6,Vd4≥55。
本发明定焦镜头的有效焦距为f,定焦镜头光学系统的半像高为h,满足关系式:0.4≤f/h≤1.4。如此可以使得本发明的定焦镜头的像面高度可达Φ6.7mm,且CRA≤37°,能够实现水平视场角90°图像捕捉,可适配多款sensor,应用前景广阔,提升了市场竞争力。
综上,本发明的定焦镜头按照以上限定进行设置,可以实现低畸变、高像素的性能,并且体积小,镜头总长≤16mm,同时能够实现水平视场角90°图像捕捉以及在0-80℃温度范围内不虚焦,此外本发明的定焦镜头单部品加工及组装公差较好,具有良好的加工制造性。
以下根据本发明的上述设置给出4组具体实施方式来具体说明根据本发明的定焦镜头。本发明的定焦镜头共包含8片透镜,其中第五透镜L5和第六透镜L6组成第一胶合透镜组,加上滤光片和成像面,共19个光学面,当光阑位于第四透镜L4和第五透镜L5之间时,增加一个光阑面,因此,本发明的定焦镜头最多包括19个光学面,为便于叙述,将19个光学面按照需要S1-S19进行编号。
四组实施方式数据如下表1中数据:
表1
实施方式一:
图1是示意性表示根据本发明的实施方式一的定焦镜头结构图。
本实施方式中定焦镜头的FNO=2.2,镜头总长为15.98mm,对角视场角为105.8°,光阑位于第五透镜L5的物侧面上。
以下表2列出本实施方式的各透镜的相关参数,包括表面类型、曲率半径、厚度、材料的折射率、阿贝数:
表2
表3列出的是本实施例中各非球面透镜的非球面系数,K为该表面的二次曲面常数,A、B、C、D、E、F分别为四阶、六阶、八阶、十阶和十二阶、十四阶的非球面系数。
表3
图2-5分别示意性表示实施例1的定焦镜头MTF图、畸变图、在低温0℃的MTF图和在高温80℃的MTF图。结合附图可以得知,按照本发明实施例1得到的定焦镜头,具有高像素、畸变小于5%、在0℃-80℃温度范围内不虚焦的特性。
实施方式二:
图6是示意性表示根据本发明的实施方式二的定焦镜头结构图。
本实施方式中定焦镜头的FNO=2.18,镜头总长为15.64mm,对角视场角为104.8°,光阑位于第五透镜L5的物侧面上。
以下表4列出本实施方式的各透镜的相关参数,包括表面类型、曲率半径、厚度、材料的折射率、阿贝数:
表4
表5列出的是本实施例中各非球面透镜的非球面系数,K为该表面的二次曲面常数,A、B、C、D、E、F分别为四阶、六阶、八阶、十阶和十二阶、十四阶的非球面系数。
表5
图7-10分别示意性表示实施例2的定焦镜头MTF图、畸变图、在低温0℃的MTF图和在高温80℃的MTF图。结合附图可以得知,按照本发明实施例2得到的定焦镜头,具有高像素、畸变小于5%、在0℃-80℃温度范围内不虚焦的特性。
实施方式三:
图11是示意性表示根据本发明的实施方式三的定焦镜头结构图。
本实施方式中定焦镜头的FNO=2.16,镜头总长为15.85mm,对角视场角为106.9°,光阑位于第四透镜L4和第五透镜L5之间。
以下表6列出本实施方式的各透镜的相关参数,包括表面类型、曲率半径、厚度、材料的折射率、阿贝数:
表6
表7列出的是本实施例中各非球面透镜的非球面系数,K为该表面的二次曲面常数,A、B、C、D、E、F分别为四阶、六阶、八阶、十阶和十二阶、十四阶的非球面系数。
表7
图12-15分别示意性表示实施例3的定焦镜头MTF图、畸变图、在低温0℃的MTF图和在高温80℃的MTF图。结合附图可以得知,按照本发明实施例3得到的定焦镜头,具有高像素、畸变小于5%、在0℃-80℃温度范围内不虚焦的特性。
实施方式四:
图16是示意性表示根据本发明的实施方式四的定焦镜头结构图。
本实施方式中定焦镜头的FNO=2.16,镜头总长为15.94mm,对角视场角为103.8°,光阑位于第四透镜L4的像侧面上。
以下表8列出本实施方式的各透镜的相关参数,包括表面类型、曲率半径、厚度、材料的折射率、阿贝数:
表8
表9列出的是本实施例中各非球面透镜的非球面系数,K为该表面的二次曲面常数,A、B、C、D、E、F分别为四阶、六阶、八阶、十阶和十二阶、十四阶的非球面系数。
表9
图16-20分别示意性表示实施例4的定焦镜头MTF图、畸变图、在低温0℃的MTF图和在高温80℃的MTF图。结合附图可以得知,按照本发明实施例4得到的定焦镜头,具有高像素、畸变小于5%、在0℃-80℃温度范围内不虚焦的特性。
以上所述仅为本发明的一个实施方式而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
- 定焦镜头和包括该定焦镜头的3CCD摄像机
- 一种6mm星光级日夜两用超高清玻塑混合定焦镜头