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1、(10)申请公布号 CN 103676092 A (43)申请公布日 2014.03.26 CN 103676092 A (21)申请号 201310530219.8 (22)申请日 2013.10.30 G02B 13/00(2006.01) G02B 13/18(2006.01) (71)申请人 宁波舜宇车载光学技术有限公司 地址 315400 浙江省余姚市舜宇路 66-68 号 (72)发明人 谢前森 (74)专利代理机构 北京高文律师事务所 11359 代理人 徐江华 (54) 发明名称 一种高像素光学镜头 (57) 摘要 本发明公开一种高像素光学镜头, 从物方至 像方依次为具有正的光。
2、焦度的前透镜群组、 光阑 和具有正的光焦度的后透镜群组 ; 所述的前透镜 群组是具有负光焦度的第一透镜与具有负光焦度 的第二透镜组成, 及具有正光焦度的第三透镜组 成 ; 所述的后透镜群组由一组胶合镜片和具有正 光焦度的第六透镜组成。 本发明涉及的光学镜头, 可实现畸变小、 尺寸小、 高通光性能且符合高清晰 度要求的光学镜头, 并能够保证在 -40 +85 的温度范围内仍保持较完美的成像清晰度, 特别 适用于室外监控和车载相机系统。 (51)Int.Cl. 权利要求书 2 页 说明书 8 页 附图 5 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书8页 。
3、附图5页 (10)申请公布号 CN 103676092 A CN 103676092 A 1/2 页 2 1. 一种高像素光学镜头, 其特征在于, 从物方至像方依次为 : 正光焦度的前透镜群组、 光阑元件、 正光焦度的后透镜群组, 所述前透镜群组包括具有负光焦度的第一透镜和具有 负光焦度的第二透镜, 及具有正光焦度的双凸第三透镜, 所述第一透镜是弯月或双凹镜片, 所述第二透镜是凹面朝向物方的弯月镜片 ; 所述后透镜群组包括第四透镜、 第五透镜和第六透镜, 且第四透镜和第五透镜组成一 个胶合镜片, 具有正的光焦度的双凸的第四透镜在前, 具有负的光焦度的第五透镜在后, 所 述第六透镜为具有正光焦度。
4、的凹面朝向物方的正弯月镜片或具有正光焦度的双凸镜片。 2.根据权利要求1所述的高像素光学镜头, 其特征在于 : 所述光学镜头的总视场角FOV 要满足下述公式 : 80 FOV 30。 3. 根据权利要求 1 所述的高像素光学镜头, 其特征在于 : 所述第二透镜为低负光焦度, 满足以下条件公式 : F2/F -3, Vd(2) 40 其中 F2 表示的是第二透镜的焦距, F 表示所述光学镜头的光学系统的整组焦距值, Vd(2) 是第二透镜的阿贝系数。 4. 根据权利要求 1 所述的高像素光学镜头, 其特征在于 : 所述第一透镜满足以下条件公式 : Nd(1) 1.65, Vd(1) 55 其中 。
5、Nd(1) 是第一透镜的材料的折射率, Vd(1) 是第一透镜的材料的阿贝常数。 5. 根据权利要求 1 所述的高像素光学镜头, 其特征在于 : 所述第三透镜满足以下条件公式 : Nd(3) 1.78, Vd(3) 40 其中 Nd(3) 是第三透镜的材料的折射率, Vd(3) 是第三透镜的材料的阿贝常数。 6. 根据权利要求 1 所述的高像素光学镜头, 其特征在于 : 所述第四透镜与第五透镜满 足 : Vd(4) 55, Vd(5) 30, 且胶合单元接合面满足下述条件公式 : 5 |R|/(/2) 2 其中, Vd(4) 是第四透镜的材料的阿贝常数, Vd(5) 是第五透镜的材料的阿贝常数。
6、, R 为接合面的中心曲率半径, 为接合面的光线有效口径。 7. 根据权利要求 1 所述的高像素光学镜头, 其特征在于 : 所述光学镜头满足 : TTL/F 5 其中, TTL 表示光学镜头光学系统的总长, F 表示所述光学镜头的光学系统的整组焦距 值。 8. 根据权利要求 1 所述的高像素光学镜头, 其特征在于 : 所述第一透镜的最大通光口 径和对应的成像像高、 视场角满足下述条件公式 : D/h/FOV 0.022 其中 FOV 表示镜头的最大视场角, D 表示最大视场角所对应的第一透镜元件朝向物方 凸面的最大通光口径, h 表示最大视场角所对应的成像像高。 权 利 要 求 书 CN 10。
7、3676092 A 2 2/2 页 3 9. 根据权利要求 1 所述的高像素光学镜头, 其特征在于 : 所述光学镜头的光圈数满足 下述公式 : FNO 1.8。 权 利 要 求 书 CN 103676092 A 3 1/8 页 4 一种高像素光学镜头 技术领域 0001 本发明涉及一种高像素光学镜头, 尤其是适用于不同温度内保持高解像的监控或 车载前视镜头。 背景技术 0002 随着汽车工业主动安全的发展, 对车载前视镜头要求不断提高, 畸变小、 小型化、 高像素、 大孔径镜头已是此类镜头的必备条件。并且要求镜头在 -40 +85的温度范围 内保持较完美的成像清晰度。 0003 为到达这些要求。
8、, 前视镜头引入非球面镜片的设计成为了必然的趋势。同时为了 达到低成本的要求, 镜头中的非球面镜片需尽量使用塑料非球面。但塑料镜片因为受温度 影响很大, 如果使用不当很难保证不同温度段始终保持高清的图像要求。 发明内容 0004 本发明解决的技术问题在于, 通过新的光学结构的引入, 及光焦度、 镜片材料折射 率随温度变化特性的合理分配, 同时使用部分非球面镜片, 提供一种始终保持高清图像的 超宽工作温度的镜头。 0005 本发明的技术问题通过下述技术方案解决 : 0006 一种高像素光学镜头, 从物方至像方依次为 : 正光焦度的前透镜群组、 光阑元件、 正光焦度的后透镜群组, 所述前透镜群组包。
9、括具有负光焦度的第一透镜和具有负光焦度的 第二透镜, 及具有正光焦度的双凸第三透镜, 所述第一透镜是弯月或双凹镜片, 所述第二透 镜是凹面朝向物方的弯月镜片 ; 0007 所述后透镜群组包括第四透镜、 第五透镜和第六透镜, 且第四透镜和第五透镜组 成一个胶合镜片, 具有正的光焦度的双凸的第四透镜在前, 具有负的光焦度的第五透镜在 后, 所述第六透镜为具有正光焦度的凹面朝向物方的正弯月镜片或具有正光焦度的双凸镜 片。 0008 进一步的, 所述光学镜头的总视场角 FOV 要满足下述公式 : 0009 80 FOV 30。 0010 进一步的, 所述第二透镜为低负光焦度, 采用这种形状的镜片使得通。
10、过第一片镜 片后的光线得到了平稳的过度, 有效的矫正了系统的畸变及场曲, 并满足以下条件公式 : 0011 F2/F -3, Vd(2) 40 0012 其中 F2 表示的是第二透镜的焦距, F 表示所述光学镜头的光学系统的整组焦距 值, Vd(2) 是第二透镜的阿贝系数, 从而更进一步的矫正了色差。 0013 进一步的, 所述第一透镜满足以下条件公式 : 0014 Nd(1) 1.65, Vd(1) 55 0015 其中 Nd(1) 是第一透镜的材料的折射率, Vd(1) 是第一透镜的材料的阿贝常数。 0016 进一步的, 所述第三透镜满足以下条件公式 : 说 明 书 CN 10367609。
11、2 A 4 2/8 页 5 0017 Nd(3) 1.78, Vd(3) 40 0018 其中 Nd(3) 是第三透镜的材料的折射率, Vd(3) 是第三透镜的材料的阿贝常数。 0019 所述第三透镜满足 Nd(3) 1.78, 并使用高折射率镜片, 进一步实现物方过来的 光线可以平稳的过度到后群, 并保证镜头的大孔径性能, Vd(3) 40 有效的矫正系统的轴 向色像差。 0020 进一步的, 所述第四透镜与第五透镜满足 : 0021 Vd(4) 55, Vd(5) 30, 0022 且胶合单元接合面满足下述条件公式 : 0023 5 |R|/(/2) 2 0024 其中, Vd(4) 是第。
12、四透镜的材料的阿贝常数, Vd(5) 是第五透镜的材料的阿贝常 数, R 为接合面的中心曲率半径, 为接合面的光线有效口径。 0025 所述第四透镜和第五透镜元件采用胶合设计, 能有效改善光学系统的色差。同时 控制接合透镜组件的接合面满足 5 |R|/(/2) 2 的条件公式, 以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 (光圈 FNO 1.8) 和解像能力, 并有效降低接 合面胶合工艺要求。 0026 进一步的, 通过镜头光焦度比例的合理分配, 控制镜头前端的有效口径, 并控制镜 头的 TTL, 所述光学镜头满足 : 0027 TTL/F 5 0028 其中, TTL 。
13、表示光学镜头光学系统的总长, F 表示所述光学镜头的光学系统的整组 焦距值。 0029 进一步的, 所述第一透镜的最大通光口径和对应的成像像高、 视场角满足下述条 件公式 : 0030 D/h/FOV 0.022 0031 其中 FOV 表示镜头的最大视场角, D 表示最大视场角所对应的第一透镜元件朝向 物方凸面的最大通光口径, h 表示最大视场角所对应的成像像高。 0032 进一步的, 所述光学镜头的光圈数满足下述公式 : FNO 1.8。 0033 为进一步的实现高像素, 在镜头组成中需要引入非球面, 玻璃非球面的引入相对 简单, 但如果采用塑料非球面, 因为塑料非球面折射率随温度变化非常。
14、大, 需要采用合理的 选择非球面位置及光焦度分配, 才能实现镜头在 -40 +85的温度范围内保持高像素 的解像性能要求。 0034 本发明保持了前端较小镜片外径, 大孔径, 有效矫正光学系统的各种像差, 实现高 像素、 低成本, 同时实现了镜头光学后焦随温度变化, 并与结构件引起的后焦变化相互抵 消, 实现后焦补偿效应, 使得镜头在工作温度 -40 85的温度范围内保持较完美的 成像清晰度。 附图说明 0035 图 1 为本发明的实施例 1 的结构示意图 ; 0036 图 2 为实施例 1 的象散曲线图 ; 0037 图 3 为实施例 1 的畸变曲线图 ; 说 明 书 CN 10367609。
15、2 A 5 3/8 页 6 0038 图 4 为实施例 1 在 -40时中心视场 45lp/mm 的离焦曲线 ; 0039 图 5 为实施例 1 在 20时中心视场 45lp/mm 的离焦曲线 ; 0040 图 6 为实施例 1 在 85时中心视场 45lp/mm 的离焦曲线。 0041 图 7 为本发明的实施例 2 的结构示意图 ; 0042 图 8 为实施例 2 的象散曲线图 ; 0043 图 9 为实施例 2 的畸变曲线图 ; 0044 图 10 为实施例 2 在 -40时中心视场 45lp/mm 的离焦曲线 ; 0045 图 11 为实施例 2 在 20时中心视场 45lp/mm 的离。
16、焦曲线 ; 0046 图 12 为实施例 2 在 85时中心视场 45lp/mm 的离焦曲线。 具体实施方式 0047 以下结合附图 1 对本发明的实施例 1 进行详细描述。 0048 如图 1 所示, 该光学镜头从物方开始依次设有前透镜群组、 光阑 L9、 后透镜群组、 滤色片 L7、 成像面 L8, 所述的前透镜群组具有正的光焦度, 后透镜群组具有正的光焦度。 0049 所述前透镜群组是由具有负光焦度的第一透镜 L1 弯月镜片与具有负光焦度的凹 面朝向物方弯月镜片的第二透镜 L2, 及具有正光焦度的双凸第三透镜 L3 组成 ; 0050 后透镜群组, 具有正的光焦度, 由三个透镜单元组成,。
17、 从物方至像方依次为第四透 镜 L4、 第五透镜 L5、 第六透镜 L6, 且第四透镜 L4 和第五透镜 L5 组成一个胶合镜片, 具有正 的光焦度的双凸的第四透镜在前, 具有负的光焦度的第五透镜在后, 第六透镜 L6 为具有正 光焦度的凹面朝向物方的正弯月镜片或具有正光焦度的双凸镜片。 0051 并且其中前群的第二透镜是塑料非球面, 为使得光学系统后焦得到补偿, 同时选 择第六透镜也为塑料非球面镜片, 通过两个塑料镜片光焦度及折射率温度特性的合理选 择, 得到合理的光学后焦 BFL“热胀冷缩” 变化量。 0052 从物方至像方, 所述第一透镜 L1 两面为 S1、 S2, 第二透镜 L2 两。
18、面为 S3、 S4, 第三透 镜 L3 两面为 S5、 S6, 光阑 L9 为 S7 面, 第四透镜 L4 两面为 S8、 S9, 第五透镜 L5 两面为 S9、 S10, 第六透镜 L6 两面为 S11、 S12, 滤光片 L7 两面为 S13、 S14。 0053 且非球面镜面的公式为 : 0054 0055 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。 0056 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 系数, 而系数中的 e 代表科学记号, 如 e-05 表示 10-5。 0057 实施。
19、例1中, 该光学镜头的整体焦距值为F, 光圈值为FNO, 视场角为FOV, 镜头总长 TTL, 0058 表 1 为实例 1 的系统的参数 : 0059 F=4.82mmFNO=1.6FOV=70 TTL=19.1mm 0060 说 明 书 CN 103676092 A 6 4/8 页 7 面序号 曲率半径 r中心厚度 d折射率 Nd阿贝常数 Vd有效口径 D 112.694950.61.51764.26.41 23.1212.866 4.91 *3-3.1191.6621.51256.34.74 *4-3.9060.1 5.60 59.5163.2491.80446.65.58 6-9.51。
20、6-0.2 4.93 7Infinity0.3 4.78 87.221.9831.69655.54.78 9-7.220.61.84723.84.43 105.61.05 4.14 *11-26.2132.21.53556.14.34 *12-4.4030.1 5.21 13Infinity0.551.51764.25.29 14Infinity4.045 5.32 IMAInfinity 6 0061 下表列出的是非球面系数 K、 A、 B、 C、 D、 E : 0062 0063 此实例中 |R|/(/2)=3.25,TTL/F=3.96, D/h/FOV=0.015。 0064 图 2 。
21、至图 6 为相应于实施例 1 的光学性能曲线图, 其中图 2 为象散曲线图, 由常用 的 F,d,C 三色光的波长来表示, 单位是 mm。图 3 为畸变曲线图, 表示不同视场角情况下得 畸变大小值, 单位为 %, 图 4 图 6 为光学镜头分别在温度 -40、 20、 85的中心视场的 说 明 书 CN 103676092 A 7 5/8 页 8 MTF 离焦曲线, 黑粗线箭头表示离焦曲线的峰值的位置, 从这三个图中得到光学后焦 BFL 随 温度变化 “热胀冷缩” , 根据该系统 BFL 随温度的变化量结果通常可以采用热膨胀系数 CTE 大的塑料底座。实现后焦补偿功能, 使得光学镜头在工作温度。
22、 -40 85的温度范围 内保持较完美的成像清晰度。 0065 以下结合附图 7 对本发明的实施例 2 进行详细描述。 0066 如图 7 所示, 该光学镜头从物方开始依次设有前透镜群组、 光阑 L9、 后透镜群组、 滤色片 L7、 成像面 L8, 所述的前透镜群组具有正的光焦度, 后透镜群组具有正的光焦度。 0067 所述前透镜群组是由具有负光焦度的第一透镜 L1 弯月镜片与具有负光焦度的凹 面朝向物方弯月镜片的第二透镜 L2, 及具有正光焦度的双凸第三透镜 L3 组成 ; 0068 后透镜群组, 它具有正的光焦度, 由三个透镜单元组成, 从物方至像方依次为第四 透镜 L4、 第五透镜 L5。
23、、 第六透镜 L6, 且第四透镜 L4 和第五透镜 L5 组成一个胶合镜片, 具有 正的光焦度的双凸的第四透镜 L4 在前, 具有负的光焦度的第五透镜 L5 在后, 第六透镜 L6 为具有正光焦度的凹面朝向物方的正弯月镜片或具有正光焦度的双凸镜片。 其中第六透镜 为玻璃非球面。 0069 从物方至像方, 所述第一透镜 L1 两面为 S1、 S2, 第二透镜 L2 两面为 S3、 S4, 第三透 镜 L3 两面为 S5、 S6, 光阑 L9 为 S7 面, 第四透镜 L4 两面为 S8、 S9, 第五透镜 L5 两面为 S9、 S10, 第六透镜 L6 两面为 S11、 S12, 滤光片 L7 。
24、两面为 S13、 S14。 0070 且非球面镜面的公式为 : 0071 0072 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。 0073 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 系数, 而系数中的 e 代表科学记号, 如 e-05 表示 10-5。 0074 表 2 为实例 2 的系统的参数 : 0075 F=4.85mmFNO=1.5FOV=70 TTL=19.45mm 0076 面序号 曲率半径 r中心厚度 d 折射率 Nd阿贝常数 Vd有效口径 D 114.8410.61.51764.。
25、27.26 23.1673.052 5.46 3-4.0861.7411.80446.65.34 4-5.4800.1 6.37 512.751.8301.77249.66.38 6-10.990.057 6.08 说 明 书 CN 103676092 A 8 6/8 页 9 7Infinity1.114 5.65 87.4551.9501.49781.55.85 9-7.4550.61.78525.75.70 107.0930.708 5.64 *1114.2321.7731.74349.35.77 *12-7.5960.1 6.31 15Infinity0.41.51764.26.05 1。
26、6Infinity5.24 6.04 IMAInfinity 6 0077 下表列出的是非球面系数 K、 A、 B、 C、 D、 E : 0078 说 明 书 CN 103676092 A 9 7/8 页 10 面序号KABCDE 1119.01586-0.00207933445.5957559e-005-8.1949736e-0051.1627235e-005-8.3665806e-007 12-4.8367670.00025672364-9.8425327e-005-1.0749914e-0051.59402e-006-1.6157054e-007 说 明 书 CN 103676092 A。
27、 10 8/8 页 11 0079 此实例中 |R|/(/2)=2.6,TTL/F=4.0, D/h/FOV=0.017。 0080 图 8 至图 12 为相应于实施案例的光学性能曲线图, 其中图 8 为象散曲线图, 由常 用的 F,d,C 三色光的波长来表示, 单位是 mm。图 9 为畸变曲线图, 表示不同视场角情况下 得畸变大小值, 单位为 %, 图 10 图 12 为光学镜头分别在温度 -40、 20、 85的中心视 场的 MTF 离焦曲线 , 黑粗线箭头表示离焦曲线的峰值的位置 , 从这三个图中得到光学后焦 BFL 随温度变化 “热胀冷缩” , 但变化量要比实例 1 小 , 根据该系统。
28、 BFL 随温度的变化量结 果通常可以采用热膨胀系数 CTE 小的塑料底座或金属底座 , 实现后焦补偿功能, 使得光学 镜头在工作温度 -40 85的温度范围内保持较完美的成像清晰度。 说 明 书 CN 103676092 A 11 1/5 页 12 图 1 图 2图 3 说 明 书 附 图 CN 103676092 A 12 2/5 页 13 图 4 图 5 说 明 书 附 图 CN 103676092 A 13 3/5 页 14 图 6 图 7 说 明 书 附 图 CN 103676092 A 14 4/5 页 15 图 8 图 9 图 10 说 明 书 附 图 CN 103676092 A 15 5/5 页 16 图 11 图 12 说 明 书 附 图 CN 103676092 A 16 。