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CN108490589B - 一种定焦光学系统 - Google Patents

一种定焦光学系统 Download PDF

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CN108490589B CN201810611770.8A CN201810611770A CN108490589B CN 108490589 B CN108490589 B CN 108490589B CN 201810611770 A CN201810611770 A CN 201810611770A CN 108490589 B CN108490589 B CN 108490589B
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Abstract

本发明公开了一种定焦光学系统，从物侧到像侧依次设置有七个透镜，第一透镜具有负光焦度，物侧凸面，像侧凹面；第二透镜具有负光焦度，物侧凸面，像侧凹面；第三透镜具有正光焦度，双凸面；第四透镜像侧面为凸面，当光焦度为正时，C4o≥0，C4o为第四镜片物侧面的曲率，当光焦度为负时，第四透镜物侧面为凹面；第五透镜具有正光焦度，双凸面；第六透镜具有负光焦度，双凹面；第七透镜具有正光焦度，双凸面；并且满足：1.28<Imeg/f<2.22；0.105<Imeg/TTL<0.167；其中，Imeg为最大半像高，TTL为第一透镜物侧面至成像面的轴上距离，f为系统焦距，优点在于搭配合理地光焦度，通过合理地参数匹配，实现高分辨率，成像质量好，成本低，小型化光学系统设计。

Description

一种定焦光学系统
技术领域
本发明涉及一种光学系统，尤其是涉及一种能够应用于车载或者监控领域的定焦光学系统。
背景技术
随着社会经济及科技的迅速发展，车载成像及安防监控系统变得越来越普及和高端。并且随着半导体制造业的工艺日益成熟，芯片的像素尺寸越来越小，越来越紧凑。高分辨率的成像系统的需求在日益增加。
因为广角系统具有大视场特点，一次图像采集可实现更多信息量。所以广角系统在车载环视及大视野监控领域有极大优势。一般的广角镜头采用5片或者更多的镜片实现广角效果，一般广角系统最大视场角在180度左右。但现有的广角镜头的长度较大，不利于镜头的小型化要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种满足光学系统的小型化，轻质量，高分辨率，大广角，低温漂的要求，本发明提出一种能够应用于车载或者监控领域的定焦光学系统。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种定焦光学系统，从物侧到像侧依次设置有第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、孔径光阑、第五透镜、第六透镜和第七透镜，所述的第一透镜具有负光焦度，物侧凸面，像侧凹面；所述的第二透镜具有负光焦度，物侧凸面，像侧凹面；所述的第三透镜具有正光焦度，双凸面；所述的第四透镜像侧面为凸面，当光焦度为正时，C4o≥0，C4o为第四镜片物侧面的曲率，当光焦度为负时，第四透镜物侧面为凹面；所述的第五透镜具有正光焦度，双凸面；所述的第六透镜具有负光焦度，双凹面；所述的第七透镜具有正光焦度，双凸面；
并且满足：1.28<Imeg/f<2.22；
0.105<Imeg/TTL<0.167；
其中，Imeg为最大半像高，TTL为第一透镜物侧面至成像面的轴上距离，f为系统焦距。
f满足：0.9mm≤f≤1.4mm；光学总长满足：12mm≤TTL≤17mm。
进一步的，系统满足以下关系式：1.4＜f5＜5，其中，f5为第五透镜的有效焦距。
进一步的，当所述的第四透镜为正光焦度时：满足8≤f4/f≤11，并且，C4o≥0，其中，f4为第四透镜的有效焦距，当所述的第四透镜为负光焦度时，f4<-200mm。
进一步的，所述的第三透镜、所述的第六透镜和所述的第七透镜为非球面塑料镜片。
进一步的，所述的第五透镜与所述的第六透镜满足0.5＜R5i/R6o＜1.3，其中，R5i为第五透镜像侧面的曲率半径；R6o为第六透镜物侧面的曲率半径。
进一步的，所述的第七透镜之后设置有滤光片。
与现有技术相比，本发明的优点在于搭配合理地光焦度，通过合理地参数匹配，实现高分辨率，成像质量好，成本低，小型化光学系统设计；本发明具有小型化，轻质量，超大视角，可达200°，可实现大范围监控的目的；而采用玻塑混合的组合方式，实现低温漂的效果。
附图说明
图1是本发明实施例1的光学结构图；
图2是本发明实施例1的传递函数曲线图；
图3是本发明实施例1的畸变图；
图4是本发明实施例1的相对照度图；
图5是本发明实施例2的光学结构图；
图6是本发明实施例2的传递函数曲线图；
图7是本发明实施例2的畸变图；
图8是本发明实施例2的相对照度图；
图9是本发明实施例3的光学结构图；
图10是本发明实施例3的传递函数曲线图；
图11是本发明实施例3的畸变图；
图12是本发明实施例3的相对照度图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例一：
本实施例七片式定焦光学系统参考附图1。从物侧到像侧依次设置有：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,孔径光阑STO，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，滤光片L8,芯片保护玻璃L9。
其中：L1为物侧面S1o凸面，像侧面S1i凹面的负透镜，焦距为f1，L2为物侧面S2o中心凸面，像侧面S2i凹面的负透镜，焦距为f2，L3为物侧面S3o和像侧面S3i均为凸面的正透镜，焦距为f3，L4为物侧面S4o平面，像侧面S4i凸面的正透镜，焦距为f4，此时满足C4o＝0，L5为物侧面S5o和像侧面S5i均为凸面的正透镜，焦距为f5，L6为物侧面S6o和像侧面S6i均为凹面的负透镜，焦距为f6，L7为物侧面S7o和像侧面S7i均为凸面的正透镜，焦距为f7，L8为物侧面S8o和像侧面S8i均为平面的滤光片，L9为物侧面S9o和像侧面S9i均为平面的芯片保护玻璃，成像面为SImg。
本实施例中，第一透镜L1，第四透镜L4以及第五透镜L5为玻璃材料，第二透镜L2，第三透镜L3，第六透镜L6及第七透镜L7为塑料材料；第二透镜L2，第三透镜L3，第六透镜L6及第七透镜L7分别为非球面透镜，其面型满足以下方程式：
y代表透镜垂直光轴的径向坐标值，Z为非球面透镜沿光轴方向在高度为y的位置时，距非球面顶点的距离矢高，c＝1/R,R表示对应非球面透镜面型中心曲率半径，k表示圆锥系数，参数A、B、C、D、E、F为高次非球面系数。
本实施例的主要设计参数见下表：
其中，C4o为第四镜片物侧面的曲率；R5i为第五透镜像侧面的曲率半径；R6o为第六透镜物侧面的曲率半径。Imeg为最大半像高。
本实施例中，整个镜头的物理光学参数如下表示：
本实施例中非球面透镜高次项系数见下(A：4阶项，B：6阶项C：8阶项D：10阶项E：12阶项)：
本发明实施例1采用七片式结构，实现较短焦距1.28mm左右，最大视场角可达到200度以上，体积小巧，本实施例为总长14.2mm的高清成像系统。
实施例二：
本实施例所述的七片式定焦光学系统参考附图5.从物侧到像侧依次设置有：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,孔径光阑STO，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，滤光片L8,芯片保护玻璃L9。
其中：L1为物侧面S1o凸面，像侧面S1i凹面的负透镜，焦距为f1，L2为物侧面S2o中心凸面，像侧面S2i凹面的负透镜，焦距为f2，L3为物侧面S3o和像侧面S3i均为凸面的正透镜，焦距为f3，L4为物侧面S4o凸面，像侧面S4i凸面的正透镜，焦距为f4，此时满足C4o>0，L5为物侧面S5o和像侧面S5i均为凸面的正透镜，焦距为f5，L6为物侧面S6o和像侧面S6i均为凹面的负透镜，焦距为f6，L7为物侧面S7o和像侧面S7i均为凸面的正透镜，焦距为f7，L8为物侧面S8o和像侧面S8i均为平面的滤光片，L9为物侧面S9o和像侧面S9i均为平面的芯片保护玻璃，成像面为SImg。
本实施例的主要设计参数见下表：
其中，C4o为第四镜片物侧面的曲率；R5i为第五透镜像侧面的曲率半径；R6o为第六透镜物侧面的曲率半径。Imeg为最大半像高。
本实施例中，整个镜头的物理光学参数如下表示：
本实施例中非球面透镜高次项系数见下(A：4阶项，B：6阶项C：8阶项D：10阶项E：12阶项)：
本发明实施例2采用七片式结构，实现较短焦距1.27mm左右，最大视场角可达到200度以上，体积小巧，本实施例为总长14mm左右的高清成像系统。
实施例三：
本实施例所述的七片式定焦光学系统参考附图9.从物侧到像侧依次设置有：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,具有负光焦度的第四透镜L4,孔径光阑STO，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，滤光片L8,芯片保护玻璃L9。
其中：L1为物侧面S1o凸面，像侧面S1i凹面的负透镜，焦距为f1，L2为物侧面S2o中心凸面，像侧面S2i凹面的负透镜，焦距为f2，L3为物侧面S3o和像侧面S3i均为凸面的正透镜，焦距为f3，L4为物侧面S4o凹，像侧面S4i凸面的正透镜，焦距为f4，此时满足C4o＝0，L5为物侧面S5o和像侧面S5i均为凸面的正透镜，焦距为f5，L6为物侧面S6o和像侧面S6i均为凹面的负透镜，焦距为f6，L7为物侧面S7o和像侧面S7i均为凸面的正透镜，焦距为f7，L8为物侧面和S8o像侧面S8i均为平面的滤光片，L9为物侧面S9o和像侧面S9i均为平面的芯片保护玻璃，成像面为SImg。
本实施例的主要设计参数见下表：
其中，R5i为第五透镜像侧面的曲率半径；R6o为第六透镜物侧面的曲率半径。Imeg为最大半像高。
本实施例中，整个镜头的物理光学参数如下表示：
本实施例中非球面透镜高次项系数见下(A：4阶项，B：6阶项C：8阶项D：10阶项E：12阶项)：
本发明实施例3采用七片式结构，实现较短焦距1.2mm左右，最大视场角可达到200度以上，体积小巧，本实施例为总长14mm左右的高清成像系统。
以上，所展示的仅为本发明的个别实施例，不能限定本发明的权利保护范围，因此，依据本发明申请专利范围所做的等同变化，仍属于本发明所涵盖的范围。

Claims (5)

1.一种定焦光学系统，其特征在于：从物侧到像侧依次设置有第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、孔径光阑、第五透镜、第六透镜和第七透镜，所述的第一透镜具有负光焦度，物侧凸面，像侧凹面；所述的第二透镜具有负光焦度，物侧凸面，像侧凹面；所述的第三透镜具有正光焦度，双凸面；所述的第四透镜像侧面为凸面，当光焦度为正时，C4o≥0， C4o为第四镜片物侧面的曲率，当光焦度为负时，第四透镜物侧面为凹面；所述的第五透镜具有正光焦度，双凸面；所述的第六透镜具有负光焦度，双凹面；所述的第七透镜具有正光焦度，双凸面；
并且满足：1.28<Imeg/f<2.22；
0.105<Imeg/TTL<0.167；
其中，Imeg为最大半像高，TTL为第一透镜物侧面至成像面的轴上距离，f为系统焦距，f满足：0.9mm≤f≤1.4mm；光学总长满足：12mm≤TTL≤17mm，系统满足以下关系式：1.4 mm＜f5＜5 mm，其中，f5为第五透镜的有效焦距。
2.如权利要求1所述的一种定焦光学系统，其特征在于：当所述的第四透镜为正光焦度时：满足8≤f4/f≤11，并且，C4o≥0，其中，f4为第四透镜的有效焦距，当所述的第四透镜为负光焦度时，f4<-200mm。
3.如权利要求1所述的一种定焦光学系统，其特征在于：所述的第三透镜、所述的第六透镜和所述的第七透镜为非球面塑料镜片。
4.如权利要求1所述的一种定焦光学系统，其特征在于：所述的第五透镜与所述的第六透镜满足0.5＜R5i/R6o＜1.3，其中，R5i为第五透镜像侧面的曲率半径；R6o为第六透镜物侧面的曲率半径。
5.如权利要求1~4中任一项权利要求所述的一种定焦光学系统，其特征在于：所述的第七透镜之后设置有滤光片。
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