一種高像素光學鏡頭的製作方法

2023-10-11 21:20:24 1

一種高像素光學鏡頭的製作方法
【專利摘要】本發明公開一種高像素光學鏡頭，從物方至像方依次為具有正的光焦度的前透鏡群組、光闌和具有正的光焦度的後透鏡群組；所述的前透鏡群組是具有負光焦度的第一透鏡與具有負光焦度的第二透鏡組成，及具有正光焦度的第三透鏡組成；所述的後透鏡群組由一組膠合鏡片和具有正光焦度的第六透鏡組成。本發明涉及的光學鏡頭，可實現畸變小、尺寸小、高通光性能且符合高清晰度要求的光學鏡頭，並能夠保證在-40℃～+85℃的溫度範圍內仍保持較完美的成像清晰度，特別適用於室外監控和車載相機系統。
【專利說明】一種高像素光學鏡頭
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種高像素光學鏡頭，尤其是適用於不同溫度內保持高解像的監控或車載前視鏡頭。
【背景技術】
[0002]隨著汽車工業主動安全的發展，對車載前視鏡頭要求不斷提高，畸變小、小型化、高像素、大孔徑鏡頭已是此類鏡頭的必備條件。並且要求鏡頭在_40°C~+85°C的溫度範圍內保持較完美的成像清晰度。
[0003]為到達這些要求，前視鏡頭引入非球面鏡片的設計成為了必然的趨勢。同時為了達到低成本的要求，鏡頭中的非球面鏡片需儘量使用塑料非球面。但塑料鏡片因為受溫度影響很大，如果使用不當很難保證不同溫度段始終保持高清的圖像要求。

【發明內容】
[0004]本發明解決的技術問題在於，通過新的光學結構的引入，及光焦度、鏡片材料折射率隨溫度變化特性的合理分配，同時使用部分非球面鏡片，提供一種始終保持高清圖像的超寬工作溫度的鏡頭。
[0005]本發明的技術問題通過下述技術方案解決:
[0006]一種高像素光學鏡頭，從物方至像方依次為:正光焦度的前透鏡群組、光闌元件、正光焦度的後透鏡群組，所述前透鏡群組包括具有負光焦度的第一透鏡和具有負光焦度的第二透鏡，及具有正光焦度的雙凸第三透鏡，所述第一透鏡是彎月或雙凹鏡片，所述第二透鏡是凹面朝向物方的彎月鏡片；
[0007]所述後透鏡群組包括第四透鏡、第五透鏡和第六透鏡，且第四透鏡和第五透鏡組成一個膠合鏡片，具有正的光焦度的雙凸的第四透鏡在前，具有負的光焦度的第五透鏡在後，所述第六透鏡為具有正光焦度的凹面朝向物方的正彎月鏡片或具有正光焦度的雙凸鏡片。
[0008]進一步的，所述光學鏡頭的總視場角FOV要滿足下述公式:
[0009]80。≥ FOV ≥ 30°。
[0010]進一步的，所述第二透鏡為低負光焦度，採用這種形狀的鏡片使得通過第一片鏡片後的光線得到了平穩的過度，有效的矯正了系統的畸變及場曲，並滿足以下條件公式:
[0011]F2/F 40
[0012]其中F2表示的是第二透鏡的焦距，F表示所述光學鏡頭的光學系統的整組焦距值，Vd(2)是第二透鏡的阿貝係數，從而更進一步的矯正了色差。
[0013]進一步的，所述第一透鏡滿足以下條件公式:
[0014]Nd (I) 55
[0015]其中Nd (I)是第一透鏡的材料的折射率，Vd (I)是第一透鏡的材料的阿貝常數。
[0016]進一步的，所述第三透鏡滿足以下條件公式:[0017]Nd (3) > 1.78, Vd (3) > 40
[0018]其中Nd (3)是第三透鏡的材料的折射率，Vd (3)是第三透鏡的材料的阿貝常數。
[0019]所述第三透鏡滿足Nd (3) > 1.78，並使用高折射率鏡片，進一步實現物方過來的光線可以平穩的過度到後群，並保證鏡頭的大孔徑性能，Vd (3) > 40有效的矯正系統的軸向色像差。
[0020]進一步的，所述第四透鏡與第五透鏡滿足:
[0021]Vd (4) > 55，Vd (5) < 30，
[0022]且膠合單元接合面滿足下述條件公式:
[0023]5 > R|/(0/2) > 2
[0024]其中，Vd (4)是第四透鏡的材料的阿貝常數，Vd (5)是第五透鏡的材料的阿貝常數，R為接合面的中心曲率半徑，O為接合面的光線有效口徑。
[0025]所述第四透鏡和第五透鏡元件採用膠合設計，能有效改善光學系統的色差。同時控制接合透鏡組件的接合面滿足5 > R|/(0/2) > 2的條件公式，以有效控制高級像差的產生，從而利於提高整個光學系統的通光能力(光圈FNO ( 1.8)和解像能力，並有效降低接合面膠合工藝要求。
[0026]進一步的，通過鏡頭光焦度比例的合理分配，控制鏡頭前端的有效口徑，並控制鏡頭的TTL，所述光學鏡頭滿足:
[0027]TTL/F < 5
[0028]其中，TTL表示光學鏡頭光學系統的總長，F表示所述光學鏡頭的光學系統的整組焦距值。
[0029]進一步的，所述第一透鏡的最大通光口徑和對應的成像像高、視場角滿足下述條件公式:
[0030]D/h/FOV ( 0.022
[0031]其中FOV表示鏡頭的最大視場角，D表示最大視場角所對應的第一透鏡元件朝向物方凸面的最大通光口徑，h表示最大視場角所對應的成像像高。
[0032]進一步的，所述光學鏡頭的光圈數滿足下述公式:FN0 ( 1.8。
[0033]為進一步的實現高像素，在鏡頭組成中需要引入非球面，玻璃非球面的引入相對簡單，但如果採用塑料非球面，因為塑料非球面折射率隨溫度變化非常大，需要採用合理的選擇非球面位置及光焦度分配，才能實現鏡頭在-40°C?+85°C的溫度範圍內保持高像素的解像性能要求。
[0034]本發明保持了前端較小鏡片外徑，大孔徑，有效矯正光學系統的各種像差，實現高像素、低成本，同時實現了鏡頭光學後焦隨溫度變化，並與結構件引起的後焦變化相互抵消，實現後焦補償效應，使得鏡頭在工作溫度_40°C?+ 85°C的溫度範圍內保持較完美的成像清晰度。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0035]圖1為本發明的實施例1的結構示意圖；
[0036]圖2為實施例1的象散曲線圖；
[0037]圖3為實施例1的畸變曲線圖；[0038]圖4為實施例1在_40°C時中心視場451p/mm的離焦曲線；
[0039]圖5為實施例1在20°C時中心視場451p/mm的離焦曲線；
[0040]圖6為實施例1在85°C時中心視場451p/mm的離焦曲線。
[0041]圖7為本發明的實施例2的結構示意圖；
[0042]圖8為實施例2的象散曲線圖；
[0043]圖9為實施例2的畸變曲線圖；
[0044]圖10為實施例2在_40°C時中心視場451p/mm的離焦曲線；
[0045]圖11為實施例2在20°C時中心視場451p/mm的離焦曲線；
[0046]圖12為實施例2在85°C時中心視場451p/mm的離焦曲線。
【具體實施方式】
[0047]以下結合附圖1對本發明的實施例1進行詳細描述。
[0048]如圖1所示，該光學鏡頭從物方開始依次設有前透鏡群組、光闌L9、後透鏡群組、濾色片L7、成像面L8，所述的前透鏡 群組具有正的光焦度，後透鏡群組具有正的光焦度。
[0049]所述前透鏡群組是由具有負光焦度的第一透鏡LI彎月鏡片與具有負光焦度的凹面朝向物方彎月鏡片的第二透鏡L2，及具有正光焦度的雙凸第三透鏡L3組成；
[0050]後透鏡群組，具有正的光焦度，由三個透鏡單元組成，從物方至像方依次為第四透鏡L4、第五透鏡L5、第六透鏡L6，且第四透鏡L4和第五透鏡L5組成一個膠合鏡片，具有正的光焦度的雙凸的第四透鏡在前，具有負的光焦度的第五透鏡在後，第六透鏡L6為具有正光焦度的凹面朝向物方的正彎月鏡片或具有正光焦度的雙凸鏡片。
[0051]並且其中前群的第二透鏡是塑料非球面，為使得光學系統後焦得到補償，同時選擇第六透鏡也為塑料非球面鏡片，通過兩個塑料鏡片光焦度及折射率溫度特性的合理選擇，得到合理的光學後焦BFL 「熱脹冷縮」變化量。
[0052]從物方至像方，所述第一透鏡LI兩面為S1、S2，第二透鏡L2兩面為S3、S4，第三透鏡L3兩面為S5、S6，光闌L9為S7面，第四透鏡L4兩面為S8、S9，第五透鏡L5兩面為S9、S10，第六透鏡L6兩面為Sll、S12，濾光片L7兩面為S13、S14。
[0053]且非球面鏡面的公式為:
[0054]Z(A)=——j..............................................................= + Ah4 + Bh1、+ Ch* + Dhm + Ehn

1+ -yl — (I + k、c- h-
[0055]式中:Z為非球面沿光軸方向在高度為h的位置時，距非球面頂點的距離矢高。
[0056]c = 1/r，r表示鏡面的曲率半徑，k為圓錐係數conic，A，B，C，D，E為高次非球面係數，而係數中的e代表科學記號,如e_05表不10-5。
[0057]實施例1中，該光學鏡頭的整體焦距值為F，光圈值為FN0，視場角為F0V，鏡頭總長TTL,
[0058]表1為實例I的系統的參數:
[0059]F=4.82mmFN0=l.6F0V=70° TTL=19.1mm
[0060]
【權利要求】
1.一種高像素光學鏡頭，其特徵在於，從物方至像方依次為:正光焦度的前透鏡群組、光闌元件、正光焦度的後透鏡群組，所述前透鏡群組包括具有負光焦度的第一透鏡和具有負光焦度的第二透鏡，及具有正光焦度的雙凸第三透鏡，所述第一透鏡是彎月或雙凹鏡片，所述第二透鏡是凹面朝向物方的彎月鏡片； 所述後透鏡群組包括第四透鏡、第五透鏡和第六透鏡，且第四透鏡和第五透鏡組成一個膠合鏡片，具有正的光焦度的雙凸的第四透鏡在前，具有負的光焦度的第五透鏡在後，所述第六透鏡為具有正光焦度的凹面朝向物方的正彎月鏡片或具有正光焦度的雙凸鏡片。
2.根據權利要求1所述的高像素光學鏡頭，其特徵在於:所述光學鏡頭的總視場角FOV要滿足下述公式: 80。≥ FOV ≥ 30°。
3.根據權利要求1所述的高像素光學鏡頭，其特徵在於: 所述第二透鏡為低負光焦度，滿足以下條件公式:
F2/F 40 其中F2表示的是第二透鏡的焦距，F表示所述光學鏡頭的光學系統的整組焦距值，Vd(2)是第二透鏡的阿貝係數。
4.根據權利要求1所述的高像素光學鏡頭，其特徵在於: 所述第一透鏡滿足以下條件公式:
Nd (1X1.65, Vd (I) > 55 其中Nd (I)是第一透鏡的材料的折射率，Vd (I)是第一透鏡的材料的阿貝常數。
5.根據權利要求1所述的高像素光學鏡頭，其特徵在於: 所述第三透鏡滿足以下條件公式:
Nd (3) > 1.78，Vd (3) > 40 其中Nd (3)是第三透鏡的材料的折射率，Vd (3)是第三透鏡的材料的阿貝常數。
6.根據權利要求1所述的高像素光學鏡頭，其特徵在於:所述第四透鏡與第五透鏡滿足:
Vd (4) > 55，Vd (5) R|/(0/2) > 2 其中，Vd (4)是第四透鏡的材料的阿貝常數，Vd (5)是第五透鏡的材料的阿貝常數，R為接合面的中心曲率半徑，O為接合面的光線有效口徑。
7.根據權利要求1所述的高像素光學鏡頭，其特徵在於:所述光學鏡頭滿足:
TTL/F < 5 其中，TTL表示光學鏡頭光學系統的總長，F表示所述光學鏡頭的光學系統的整組焦距值。
8.根據權利要求1所述的高像素光學鏡頭，其特徵在於:所述第一透鏡的最大通光口徑和對應的成像像高、視場角滿足下述條件公式:
D/h/FOV ≤ 0.022 其中FOV表不鏡頭的最大視場角，D表不最大視場角所對應的第一透鏡兀件朝向物方凸面的最大通光口徑，h表示最大視場角所對應的成像像高。
9.根據權利要求1所述的高像素光學鏡頭，其特徵在於:所述光學鏡頭的光圈數滿足下述 公式:FNO ( 1.8。
【文檔編號】G02B13/00GK103676092SQ201310530219
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年10月30日 優先權日:2013年10月30日
【發明者】謝前森 申請人:寧波舜宇車載光學技術有限公司