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CN116643378B - 一种六片式架构6p微小型低温漂超广角镜头 - Google Patents

一种六片式架构6p微小型低温漂超广角镜头 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种六片式架构6p微小型低温漂超广角镜头，包括六枚透镜，从物方开始沿光轴到像方的第一透镜、第二透镜、第三透镜、孔径光阑、第四透镜、第五透镜和第六透镜。本发明为六枚透镜设计相应的结构和相应的参数，体积小可以适用于更复杂、更多样的场景,有效降低系统成本；大视场能够增加沉浸感，单一镜头即可实现大范围监控；低温漂可以增强系统可靠性，在极寒或酷热环境下依然有好的解析力。

Description

一种六片式架构6p微小型低温漂超广角镜头
技术领域
本发明涉及光学器件领域，更具体地，涉及一种六片式架构6p微小型低温漂超广角镜头。
背景技术
自2021年以来，元宇宙系统快速发展。居家办公、驾驶模拟、线上教学、虚拟购物等等，都可以通过元宇宙去轻松实现，而光学镜头在其中起着重要的枢纽作用，实现元宇宙，最能给用户带来直观的体验就属视觉效应。例如AR，VR等技术，在VR光学中，90°视场角被认为是VR沉浸体验的及格线，120°视场角被普遍认为是达到部分沉浸式体验的标准。随着光学镜头的应用范围越来越广泛，镜头在不同温度下的性能变异问题也逐渐不容忽视。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的技术问题，提供一种六片式架构6p微小型低温漂超广角镜头，包括从物方开始沿光轴到像方的第一透镜、第二透镜、第三透镜、孔径光阑、第四透镜、第五透镜和第六透镜；
所述第一透镜为负透镜，为双凹镜面；
第二透镜为负透镜，为双凹镜面；
第三透镜为正透镜，为双凸镜面；
第四透镜为正透镜，双凸镜。
第五透镜为负透镜，双凹镜；
第六透镜为负透镜，朝向物方为凹面，对像方面存在中心凹面往边缘由凹转凸的变化。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以作出如下改进。
可选的，所述第三透镜的焦距为f3，镜头总焦距为f，其满足：
1.3≤|f3/f|≤1.5。
可选的，所述第一透镜、第二透鏡和第三透镜的合成焦距为前群焦距f123，第四透镜、第五透鏡和第六透镜的合成焦距为后群焦距f456，其满足：
1.0≤f123/f456≤1.5。
可选的，所述第一透镜、第二透鏡和第三透镜的合成焦距为前群焦距f123，镜头总焦距为f，其满足：
2.8≤f123/f≤3.5。
可选的，所述第四透镜、第五透鏡和第六透镜的合成焦距为后群焦距f456，镜头总焦距为f，其满足：
2.3≤f456/f≤2.7。
可选的，所述第三透镜的阿贝数满足：
50≤vd≤60。
可选的，所述第三透镜凹向像面的那面曲率半径为L3R2，镜头总焦距为f，其满足：
0.7≤|L3R2/f|≤1.0。
本发明提供的一种六片式架构6p微小型低温漂超广角镜头，为六枚透镜设计相应的结构和相应的参数，体积小可以适用于更复杂、更多样的场景,有效降低系统成本；大视场能够增加沉浸感，单一镜头即可实现大范围监控；低温漂可以增强系统可靠性，在极寒或酷热环境下依然有好的解析力。
附图说明
图1为本发明第一实施例提供的一种六片式架构6p微小型低温漂超广角镜头的结构示意图；
图2为第一实施例的六片式架构6p微小型低温漂超广角镜头随视场位置变化的FFT MTF数据示意图；
图3为第一实施例的六片式架构6p微小型低温漂超广角镜头在指定频率下离焦变化的FFT调制传递函数数据示意图；
图4为第一实施例的六片式架构6p微小型低温漂超广角镜头在Wave定义的波长上任意视场，任意光瞳处的光线的畸变与场曲示意图；
图5为第一实施例的六片式架构6p微小型低温漂超广角镜头的Ray fan图；
图6为第一实施例的六片式架构6p微小型低温漂超广角镜头的每个视场与中心亮度的对比示意图；
图7为本发明第二实施例的一种六片式架构6p微小型低温漂超广角镜头的结构示意图；
图8为第二实施例的六片式架构6p微小型低温漂超广角镜头随视场位置变化的FFT MTF数据示意图；
图9为第二实施例的六片式架构6p微小型低温漂超广角镜头在指定频率下离焦变化的FFT调制传递函数数据示意图；
图10为第二实施例的六片式架构6p微小型低温漂超广角镜头在Wave定义的波长上任意视场，任意光瞳处的光线的畸变与场曲示意图；
图11为第二实施例的六片式架构6p微小型低温漂超广角镜头的Ray fan图；
图12为第二实施例的六片式架构6p微小型低温漂超广角镜头的每个视场与中心亮度的对比示意图；
图13为本发明第三实施例提供的一种六片式架构6p微小型低温漂超广角镜头的结构示意图；
图14为第三实施例的六片式架构6p微小型低温漂超广角镜头随视场位置变化的FFT MTF数据示意图；
图15为第三实施例的六片式架构6p微小型低温漂超广角镜头在指定频率下离焦变化的FFT调制传递函数数据示意图；
图16为第三实施例的六片式架构6p微小型低温漂超广角镜头在Wave定义的波长上任意视场，任意光瞳处的光线的畸变与场曲示意图；
图17为第三实施例的六片式架构6p微小型低温漂超广角镜头的Ray fan图；
图18为第三实施例的六片式架构6p微小型低温漂超广角镜头的每个视场与中心亮度的对比示意图；
图19为本发明第四实施例提供的一种六片式架构6p微小型低温漂超广角镜头的结构示意图；
图20为第四实施例的六片式架构6p微小型低温漂超广角镜头随视场位置变化的FFT MTF数据示意图；
图21为第四实施例的六片式架构6p微小型低温漂超广角镜头在指定频率下离焦变化的FFT调制传递函数数据示意图；
图22为第四实施例的六片式架构6p微小型低温漂超广角镜头在Wave定义的波长上任意视场，任意光瞳处的光线的畸变与场曲示意图；
图23为第四实施例的六片式架构6p微小型低温漂超广角镜头的Ray fan图；
图24为第四实施例的六片式架构6p微小型低温漂超广角镜头的每个视场与中心亮度的对比示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。另外，本发明提供的各个实施例或单个实施例中的技术特征可以相互任意结合，以形成可行的技术方案，这种结合不受步骤先后次序和/或结构组成模式的约束，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时，应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
为了减小镜头的性能随温度的漂移，并满足清晰成像，畸变影响相对较小的设计要求。本发明提出了一种六片式架构6p微小型低温漂超广角镜头，参见图1，为本发明第一实施例提供的一种六片式架构6p微小型低温漂超广角镜头，镜头使用六枚透镜，从物方开始，沿光轴到像方，元件排列顺序如下：第一透镜(L1)、第二透镜(L2)、第三透镜(L3)、孔径光阑(STOP)、第四透镜(L4)、第五透镜(L5)、第六透镜(L6)。
其中，第一透镜(L1)为负透镜，为双凹镜面。第二透镜(L2)为负透镜，为双凹镜面。第三透镜(L3)为正透镜，为双凸镜面。第四透镜(L4)为正透镜，双凸镜。第五透镜(L5)为负透镜，双凹镜。第六透镜(L6)为负透镜，朝向物方为凹面，对像方面存在中心凹面往边缘由凹转凸的变化。
第一透镜(L1)和第二透镜(L2)的综合焦距为f12，第三透镜(L3)的焦距为f3，镜头总焦距为f，第一透镜(L1)、第二透鏡(L2)和第三透镜(L3)的合成焦距为前群焦距f123，第四透镜(L4)、第五透鏡(L5)和第六透镜(L6)的合成焦距为后群焦距f456。第三透镜(L3)的阿贝数为vd，其凹向像面的那面曲率半径为L3R2。
各透镜的参数满足以下条件：
1.3≤|f3/f|≤1.5；
1.0≤f123/f456≤1.5；
2.8≤f123/f≤3.5；
2.3≤f456/f≤2.7；
50≤vd≤60；
0.7≤|L3R2/f|≤1.0。
其中，第一实施例的六片式架构6p微小型低温漂超广角镜头的各透镜数据如下表1。
表1
第一透镜到第六透镜的光学参数满足的条件如表2所示。
表2
f456/f＝ 2.6744
f123/f＝ 3.8679
f123/f456＝ 1.0724
f3/f＝ 1.3148
|L3R2/f|＝ 0.7753
图2为第一实施例的低温漂超广角镜头随视场位置变化的FFT MTF数据示意图。图3为第一实施例的低温漂超广角镜头在指定频率下离焦变化的FFT调制传递函数数据示意图，图4为第一实施例的低温漂超广角镜头在Wave定义的波长上任意视场，任意光瞳处的光线的畸变与场曲示意图，图5为第一实施例的低温漂超广角镜头的Ray fan图；图6为第一实施例的低温漂超广角镜头的每个视场与中心亮度的对比示意图。
其中，图7为第二实施例的六片式架构6p微小型低温漂超广角镜头的结构示意图，其结构与第一实施例的结构相同，不同之处在于：其镜头数据、各透镜的圆锥系数、非球面系数以及光学参数满足的条件不同。
其中，第二实施例的低温漂超广角镜头的各透镜数据如下表3。
表3
第一透镜到第六透镜的光学参数满足的条件如表4所示。
表4
f456/f＝ 2.6700
f123/f＝ 2.8696
f123/f456＝ 1.0747
f3/f＝ 1.3158
|L3R2/f|＝ 0.7758
图8为第二实施例的低温漂超广角镜头随视场位置变化的FFT MTF数据示意图。图9为第二实施例的低温漂超广角镜头在指定频率下离焦变化的FFT调制传递函数数据示意图，图10为第二实施例的低温漂超广角镜头在Wave定义的波长上任意视场，任意光瞳处的光线的畸变与场曲示意图，图11为第二实施例的低温漂超广角镜头的Ray fan图；图12为第二实施例的低温漂超广角镜头的每个视场与中心亮度的对比示意图。
其中，图13为第三实施例的六片式架构6p微小型低温漂超广角镜头的结构示意图，其结构与第一实施例的结构相同，不同之处在于：其镜头数据、各透镜的圆锥系数、非球面系数以及光学参数满足的条件不同。
其中，第三实施例的低温漂超广角镜头的各透镜数据如下表5。
表5
第一透镜到第六透镜的光学参数满足的条件如表6所示。
表6
f456/f＝ 2.3666
f123/f＝ 0.2966
f123/f456＝ 1.4248
f3/f＝ 1.3424
|L3R2/f|＝ 0.7406
图14为第三实施例的低温漂超广角镜头随视场位置变化的FFT MTF数据示意图。图15为第三实施例的低温漂超广角镜头在指定频率下离焦变化的FFT调制传递函数数据示意图，图16为第三实施例的低温漂超广角镜头在Wave定义的波长上任意视场，任意光瞳处的光线的畸变与场曲示意图，图17为第三实施例的低温漂超广角镜头的Ray fan图；图18为第三实施例的低温漂超广角镜头的每个视场与中心亮度的对比示意图。
其中，图19为第四实施例的六片式架构6p微小型低温漂超广角镜头的结构示意图，其结构与第一实施例的结构相同，不同之处在于：其镜头数据、各透镜的圆锥系数、非球面系数以及光学参数满足的条件不同。
其中，第四实施例的低温漂超广角镜头的各透镜数据如下表7。
表7
第一透镜到第六透镜的光学参数满足的条件如表8所示。
表8
f456/f＝ 2.4235
f123/f＝ 0.2926
f123/f456＝ 1.4101
f3/f＝ 1.4742
|L3R2/f|＝ 0.9165
图20为第四实施例的低温漂超广角镜头随视场位置变化的FFT MTF数据示意图。图21为第四实施例的低温漂超广角镜头在指定频率下离焦变化的FFT调制传递函数数据示意图，图22为第四实施例的低温漂超广角镜头在Wave定义的波长上任意视场，任意光瞳处的光线的畸变与场曲示意图，图23为第四实施例的低温漂超广角镜头的Ray fan图；图24为第四实施例的低温漂超广角镜头的每个视场与中心亮度的对比示意图。
本发明实施例提供的一种六片式架构6p微小型低温漂超广角镜头，体积小可以适用于更复杂、更多样的场景，有效降低系统成本；大视场能够增加沉浸感，单一镜头即可实现大范围监控；低温漂可以增强系统可靠性，在极寒或酷热环境下依然有好的解析力，具体体现在，前群焦距f123/总焦距f满足1.3≤f123/f≤1.5，有利于镜头校正畸变；后群焦距f456/总焦距f满足2.3≤f456/f≤2.7，有利于镜头解析力提升；第三透镜焦距f3/f处于1.3至1.5并且阿贝数vd在50至60之间，有利于镜头校正色差。镜头光学总长满足5.5-6.5mm，有利于实现小体积；在-20°～60°温度变化中后焦变化满足5.5um≤△BFL≤11um，有利于实现低温漂；最大视场角满足FOV≧142°，有利于实现超广角。
需要说明的是，在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详细描述的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。

Claims (1)

1.一种六片式架构6p微小型低温漂超广角镜头，其特征在于，包括从物方开始沿光轴
到像方的第一透镜、第二透镜、第三透镜、孔径光阑、第四透镜、第五透镜和第六透镜；
所述第一透镜为负透镜，为双凹镜面；
第二透镜为负透镜，为双凹镜面；
第三透镜为正透镜，为双凸镜面；
第四透镜为正透镜，双凸镜；
第五透镜为负透镜，双凹镜；
第六透镜为负透镜，朝向物方为凹面，对像方面存在中心凹面往边缘由凹转凸的变化；所述第三透镜的焦距为f3，镜头总焦距为f，其满足：
1.3≤|f3/f|≤1.5；
所述第一透镜、第二透鏡和第三透镜的合
成焦距为前群焦距f123，第四透镜、第五透鏡和第六透镜的合成焦距为后群焦距f456，其满足：
1.0≤f123/f456≤1.5；
所述第一透镜、第二透鏡和第三透镜的合成焦距为前群焦距f123，镜头总焦距为f，其满足：
2.8≤f123/f≤3.5；
所述第四透镜、第五透鏡和第六透镜的合成焦距为后群焦距f456，镜头总焦距为f，其满足：
2.3≤f456/f≤2.7；
所述第三透镜的阿贝数满足：
50≤vd≤60；
所述第三透镜凸向像面的那面曲率半径为L3R2，镜头总焦距为f，其满足：
0.7≤|L3R2/f|≤1.0。
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Denomination of invention: A six piece architecture 6p miniature low-temperature drift ultra wide angle lens

Granted publication date: 20240507

Pledgee: Industrial and Commercial Bank of China Limited Zhijiang Branch

Pledgor: HUBEI HUAXIN PHOTOELECTRIC Co.,Ltd.

Registration number: Y2024980034477