一种光学镜头

摘要

本发明公开了一种光学镜头，通过采用合理光焦度分配的具有特定结构形状的透镜组成的光学镜头，可以在较为紧凑架构下达到千万级像素级解像力。此外，由于架构简单，本发明实施例的光学镜头亦具有较低的成本。采用本发明提供的光学透镜系统的结构形状，光学玻璃材质的阿贝系数等参数与成像条件匹配较佳，使得透镜系统的球差、慧差、象散、场曲、倍率色差、位置色差得到很好的校正，保证在整个像面都能均匀成像的同时，也可以实现日夜两用功能；满足4K摄像机的使用要求且结构紧凑、外形尺寸小。另外，所有的光学透镜均采用球面设计，镜片冷加工工艺性能良好，玻璃材质成本低且成品镜头价格也较低，量产良率高；可广泛应用于安防监控领域。

权利要求

1.一种光学镜头，其特征在于，沿光轴方向从物侧到像侧依次包括：光焦度为负的第一弯月型透镜，光焦度为正的第一双凸透镜，光焦度为负的第一双凹透镜，光焦度为正的第二双凸透镜，光焦度为负的第一胶合透镜组，光焦度为负的第二胶合透镜组，光焦度为正的第三胶合透镜组，滤光片和像面；其中，所述第一弯月型透镜朝向所述物侧的表面为凸面；

所述第一双凹透镜的有效焦距与所述光学镜头的有效焦距满足第一设定关系，所述第二双凸透镜的有效焦距与所述光学镜头的有效焦距满足第二设定关系；

其中，所述第一设定关系为：0.9＜|f1/f|＜1.5，所述第二设定关系为：0.8＜|f2/f|＜

1.2，f1表示所述第一双凹透镜的有效焦距，f2表示所述第二双凸透镜的有效焦距，f表示所述光学镜头的有效焦距。

2.如权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，所述第一胶合透镜组包括：光焦度为正的第三双凸透镜；

光焦度为负的第二双凹透镜；

所述第三双凸透镜和所述第二双凹透镜无缝胶合以形成第一胶合透镜组。

3.如权利要求2所述的光学镜头，其特征在于，所述第二胶合透镜组包括：光焦度为负的第三双凹透镜；

光焦度为正的第四双凸透镜；

所述第三双凹透镜和所述第四双凸透镜无缝胶合以形成第二胶合透镜组。

4.如权利要求3所述的光学镜头，其特征在于，所述第三胶合透镜组包括：光焦度为正的第五双凸透镜；

光焦度为负的第四双凹透镜；

光焦度为正的第二弯月型透镜；其中，所述第二弯月型透镜朝向所述物侧的表面为凸面；

所述第五双凸透镜、所述第四双凹透镜和所述第二弯月型透镜无缝胶合以形成第三胶合透镜组。

5.如权利要求4所述的光学镜头，其特征在于，所述第三双凸透镜、所述第四双凸透镜和所述第二弯月型透镜的阿贝系数均大于65。

6.如权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，所述光学镜头的相对孔径为1.65。

7.如权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，所述光学镜头满足下列条件式：L/y<3.5

其中：L表示所述光学镜头的总长度，y表示所述像面的大小。

8.如权利要求4所述的光学镜头，其特征在于，所述第一双凸透镜的折射率与所述第二双凸透镜的折射率均大于1.8。

9.如权利要求1-8任一项所述的光学镜头，其特征在于，所述光学镜头还包括光阑，所述光阑位于所述第一胶合透镜组和所述第二胶合透镜组之间。

说明书

一种光学镜头

技术领域

[0001] 本发明涉及光学成像技术领域，特别涉及一种光学镜头。

背景技术

[0002] 随着安防监控行业的发展，1080P高清视频已经成为主流，但安防监控镜头追求的目标永远都是提升图像清晰度，改善图像画质，4K技术应运而生；伴随近年来，数据传输技术、数据存储技术、图像处理技术以及高清电视显示技术的技术创新与突破，使得实现4K分辨率的超高清视频监控已成为可能，并且必将成为今后的发展趋势，这就要求镜头(透镜系统)要有更高的分辨率，以满足4K摄像机的成像要求。

[0003] 目前，现有的镜头在可见光模式下分辨率水平仅能满足500万像素以下(大多数都在200万像素以下)的摄像机需求，并且夜晚切换到红外模式下，共焦性能很差，实际成像清晰度比可见光效果更差。

[0004] 综上所述，现有镜头无法满足当前以及未来超高清安防监控系统的发展需求。

发明内容

[0005] 本发明实施例提供的一种光学镜头，用以解决现有镜头架构复杂、解像力较低、光学性能较差，无法满足更高摄像要求的摄像设备需求的问题。

[0006] 因此，本发明实施例提供了一种光学镜头，沿光轴方向从物侧到像侧依次包括：光焦度为负的第一弯月型透镜，光焦度为正的第一双凸透镜，光焦度为负的第一双凹透镜，光焦度为正的第二双凸透镜，光焦度为负的第一胶合透镜组，光焦度为负的第二胶合透镜组，光焦度为正的第三胶合透镜组，滤光片和像面；其中，所述第一弯月型透镜朝向所述物侧的表面为凸面。

[0007] 较佳地，在本发明实施例提供的上述光学镜头中，所述第一胶合透镜组包括：

[0008] 光焦度为正的第三双凸透镜；

[0009] 光焦度为负的第二双凹透镜；

[0010] 所述第三双凸透镜和所述第二双凹透镜无缝胶合以形成第一胶合透镜组。

[0011] 较佳地，在本发明实施例提供的上述光学镜头中，所述第二胶合透镜组包括：

[0012] 光焦度为负的第三双凹透镜；

[0013] 光焦度为正的第四双凸透镜；

[0014] 所述第三双凹透镜和所述第四双凸透镜无缝胶合以形成第二胶合透镜组。

[0015] 较佳地，在本发明实施例提供的上述光学镜头中，所述第三胶合透镜组包括：

[0016] 光焦度为正的第五双凸透镜；

[0017] 光焦度为负的第四双凹透镜；

[0018] 光焦度为正的第二弯月型透镜；其中，所述第二弯月型透镜朝向所述物侧的表面为凸面；

[0019] 所述第五双凸透镜、所述第四双凹透镜和所述第二弯月型透镜无缝胶合以形成第三胶合透镜组。

[0020] 较佳地，在本发明实施例提供的上述光学镜头中，所述第三双凸透镜、所述第四双凸透镜和所述第二弯月型透镜的阿贝系数均大于65。

[0021] 较佳地，在本发明实施例提供的上述光学镜头中，所述光学镜头的相对孔径为1.65。

[0022] 较佳地，在本发明实施例提供的上述光学镜头中，所述第一双凹透镜的有效焦距与所述光学镜头的有效焦距满足第一设定关系，所述第二双凸透镜的有效焦距与所述光学镜头的有效焦距满足第二设定关系；

[0023] 其中，所述第一设定关系为：0.9＜|f1/f|＜1.5，所述第二设定关系为： 0.8＜|f2/f|＜1.2，f1表示所述第一双凹透镜的有效焦距，f2表示所述第二双凸透镜的有效焦距，f表示所述光学镜头的有效焦距。

[0024] 较佳地，在本发明实施例提供的上述光学镜头中，所述光学镜头满足下列条件式：

[0025] L/y<3.5

[0026] 其中：L表示所述光学镜头的总长度，y表示所述像面的大小。

[0027] 较佳地，在本发明实施例提供的上述光学镜头中，所述第一双凸透镜的折射率与所述第二双凸透镜的折射率均大于1.8。

[0028] 较佳地，在本发明实施例提供的上述光学镜头中，所述光学镜头还包括光阑，所述光阑位于所述第一胶合透镜组和所述第二胶合透镜组之间。

[0029] 本发明实施例提供的一种光学镜头，该光学镜头沿光轴方向从物侧到像侧依次包括：光焦度为负的第一弯月型透镜，光焦度为正的第一双凸透镜，光焦度为负的第一双凹透镜，光焦度为正的第二双凸透镜，光焦度为负的第一胶合透镜组，光焦度为负的第二胶合透镜组，光焦度为正的第三胶合透镜组，滤光片和像面；其中，所述第一弯月型透镜朝向所述物侧的表面为凸面。这样，通过采用合理光焦度分配的具有特定结构形状的透镜组成的光学镜头，可以在较为紧凑架构下达到千万级像素级解像力。此外，由于架构简单，本发明实施例的光学镜头亦具有较低的成本。采用本发明提供的光学透镜系统的结构形状，光学玻璃材质的阿贝系数等参数与成像条件匹配较佳，使得透镜系统的球差、慧差、象散、场曲、倍率色差、位置色差得到很好的校正，保证在整个像面都能均匀成像的同时，也可以实现日夜两用功能；满足4K摄像机的使用要求且结构紧凑、外形尺寸小。另外，所有的光学透镜均采用球面设计，镜片冷加工工艺性能良好，玻璃材质成本低且成品镜头价格也较低，量产良率高；可广泛应用于安防监控领域。

附图说明

[0030] 图1为本发明实施例中的光学镜头的结构示意图；

[0031] 图2为本发明实施例一中可见光部分的MTF曲线图；

[0032] 图3为本发明实施例一中红外光部分的MTF曲线图；

[0033] 图4为本发明实施例二中可见光部分的MTF曲线图；

[0034] 图5为本发明实施例二中红外光部分的MTF曲线图。

具体实施方式

[0035] 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，所描述的实施例仅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。

[0036] 如图1所示，本发明具体实施方式提供了一种光学镜头，沿光轴方向从物侧到像侧依次包括：光焦度为负的第一弯月型透镜1，光焦度为正的第一双凸透镜2，光焦度为负的第一双凹透镜3，光焦度为正的第二双凸透镜4，光焦度为负的第一胶合透镜组A，光焦度为负的第二胶合透镜组B，光焦度为正的第三胶合透镜组B，滤光片L和像面F；其中，第一弯月型透镜1朝向物侧的表面为凸面。

[0037] 本发明实施例提供的一种光学镜头，通过采用合理光焦度分配的具有特定结构形状的透镜组成的光学镜头，可以在较为紧凑架构下达到千万级像素级解像力。此外，由于架构简单，本发明实施例的光学镜头亦具有较低的成本。采用本发明提供的光学透镜系统的结构形状，光学玻璃材质的阿贝系数等参数与成像条件匹配较佳，使得透镜系统的球差、慧差、象散、场曲、倍率色差、位置色差得到很好的校正，保证在整个像面都能均匀成像的同时，也可以实现日夜两用功能；满足4K摄像机的使用要求且结构紧凑、外形尺寸小。另外，所有的光学透镜均采用球面设计，镜片冷加工工艺性能良好，玻璃材质成本低且成品镜头价格也较低，量产良率高；可广泛应用于安防监控领域。

[0038] 具体实施时，在本发明实施例提供的上述光学镜头中，如图1所示，第一胶合透镜组A包括：

[0039] 光焦度为正的第三双凸透镜5；

[0040] 光焦度为负的第二双凹透镜6；

[0041] 第三双凸透镜5和第二双凹透镜6无缝胶合以形成第一胶合透镜组A。

[0042] 由于光焦度为正的第三双凸透镜5具有负色差，光焦度为负的第二双凹透镜6具有正色差，通过将第三双凸透镜5和光焦度为负的第二双凹透镜6 无缝胶合以形成第一胶合透镜组以实现色差相互补偿，消除色差，优化成像的清晰度，改善光学系统的像质，提高分辨率。

[0043] 具体实施时，在本发明实施例提供的上述光学镜头中，如图1所示，第二胶合透镜组B包括：

[0044] 光焦度为负的第三双凹透镜7；

[0045] 光焦度为正的第四双凸透镜8；

[0046] 第三双凹透镜7和第四双凸透镜8无缝胶合以形成第二胶合透镜组B。

[0047] 第二胶合透镜组与第一胶合透镜组作用类似，用于色差相互补偿，消除色差，优化成像的清晰度，改善光学系统的像质，提高分辨率。

[0048] 具体实施时，在本发明实施例提供的上述光学镜头中，如图1所示，第三胶合透镜组C包括：

[0049] 光焦度为正的第五双凸透镜9；

[0050] 光焦度为负的第四双凹透镜10；

[0051] 光焦度为正的第二弯月型透镜11；其中，第二弯月型透镜11朝向物侧的表面为凸面；

[0052] 第五双凸透镜9、第四双凹透镜10和第二弯月型透镜11无缝胶合以形成第三胶合透镜组C。

[0053] 第三胶合透镜组与第一胶合透镜组作用类似，用于色差相互补偿，消除色差，优化成像的清晰度，改善光学系统的像质，提高分辨率。

[0054] 进一步地，具体实施时，在本发明实施例提供的上述光学镜头中，第三双凸透镜、第四双凸透镜和第二弯月型透镜的阿贝系数均大于65。

[0055] 进一步地，具体实施时，在本发明实施例提供的上述光学镜头中，光学镜头的相对孔径为1.65。

[0056] 进一步地，具体实施时，在本发明实施例提供的上述光学镜头中，第一双凹透镜的有效焦距与光学镜头的有效焦距满足第一设定关系，第一设定关系为： 0.9＜|f1/f|＜1.5，f1表示第一双凹透镜的有效焦距，f表示光学镜头的有效焦距。

[0057] 当|f1/f|的值超过上限1.5时，f1相对变大，即光焦度相对变小，使得光学后焦不足，结构空间难以排布红滤光片自动切换装置等零件；

[0058] 当|f1/f|的值低于下限0.9时，f1相对变小，即光焦度相对变大，如此会造成高级像差增大。

[0059] 因此，本发明实施例中的光学镜头在满足条件0.9＜|f1/f|＜1.5时，能够实现较佳的成像质量，以及合理的结构空间形式。

[0060] 进一步地，具体实施时，在本发明实施例提供的上述光学镜头中，第二双凸透镜的有效焦距与光学镜头的有效焦距满足第二设定关系，第二设定关系为： 0.8＜|f2/f|＜1.2，f2表示第二双凸透镜的有效焦距，f表示光学镜头的有效焦距。

[0061] 当|f2/f|的值超过上限1.2时，f2相对变大，即光焦度相对变小，使得光学系统总长过长，破坏了镜头的小型化；

[0062] 当|f2/f|的值低于下限0.8时，f2相对变小，即光焦度相对变大，如此会造成高级像差增大，从而需要大量的透镜，而使由较少的透镜结构实现成像性能良好的光学系统变得困难。

[0063] 因此，本发明 实施例中的光学镜头在满足条件0.8＜|f2/f|＜1.2时，在实现合理的结构空间形式的同时具有较佳的成像质量。

[0064] 进一步地，具体实施时，在本发明实施例提供的上述光学镜头中，光学镜头满足下列条件式：

[0065] L/y<3.5

[0066] 其中：L表示光学镜头的总长度，y表示像面的大小。

[0067] 进一步地，具体实施时，在本发明实施例提供的上述光学镜头中，第一双凸透镜的折射率与第二双凸透镜的折射率均大于1.8。

[0068] 具体实施时，在本发明实施例提供的上述光学镜头中，如图1所示，光学镜头还包括光阑12，光阑12位于第一胶合透镜组A和第二胶合透镜组B之间，合理地拦截光束，提升像质。

[0069] 为了方便对本实施例提供的光学镜头的理解，下面结合附图对本实施例提供的光学镜头作进一步详细说明。

[0070] 以下内容将举出本发明实施例光学镜头的两个实施例。需要注意的是，下述的表一、表二与所列的数据为本发明的优选数据，并非用以限定本发明，任何本领域技术人员在参照本发明之后，当可对其参数或设定作适当的变动，其仍应属于本发明的范畴内。

[0071] 实施例一：

[0072] 表一

[0073]

[0074]

[0075] 其中，表一提供的光学系统有效焦距为11.216mm，通光孔径为F/1.65，光学系统总长为30.3mm。在表1中，镜面序号1、2依次代表透镜1的沿光线入射方向的两个镜面，镜面序号3、4代表透镜2的沿光线入射方向的两个镜面，镜面序号5、6代表透镜3的沿光线入射方向的两个镜面，镜面序号7、8 代表透镜4的沿光线入射方向的两个镜面，镜面序号9代表透镜5朝向物方的镜面，镜面序号10代表透镜5和透镜6的胶合面，镜面序号11代表透镜6朝向像方的镜面，镜面序号12代表透镜7朝向物方的镜面，镜面序号13代表透镜7和透镜8的胶合面，镜面序号14代表透镜8朝向像方的镜面，镜面序号 15代表透镜9朝向物方的镜面，镜面序号16代表透镜9和透镜10的胶合面，镜面序号17代表透镜10和透镜11的胶合面，镜面序号18代表透镜11朝向像方的镜面。

[0076] 具体实施时，在上述实施例一中，光阑的厚度为0.255mm，折射率为5.848；滤光片的厚度为0.700mm，折射率为1.517，阿贝常数为64.212；像面的厚度为0.497，折射率为8.732。

[0077] 在本发明实施例一中，|f1/f|＝13.959/11.216＝1.244，满足0.9＜|f1/f|＜1.5。

[0078] 在本发明实施例一中，|f2/f|＝10.677/11.216＝0.952，满足0.8＜|f2/f|＜1.2。

[0079] 在本发明实施例一中，第三双凸透镜的阿贝系数为68.525、第四双凸透镜的阿贝系数为81.595、第二弯月型透镜的阿贝系数为68.525，满足均大于68。

[0080] 在本发明实施例一中，第一双凸透镜的折射率为2.001，第二双凸透镜的折射率为2.051，满足均大于1.8。

[0081] 在本发明实施例一中，由表一可计算出，光学镜头的视场角2w为44.8度，相对孔径为1.65。

[0082] 在本发明实施例一中，镜头总长为30.25mm，结构较紧凑。

[0083] 图2和图3分别为可见光波段和近红外波段的调制传递函数(MTF)曲线图，代表了光学系统的综合解像能力，图中横轴表示空间频率，单位：圈数每毫米(cycles/mm)，纵轴表示调制传递函数(MTF)的数值，MTF的数值用来评价镜头的成像质量，取值范围为0-1，特别指出，光学传递函数是用来评价一个光学系统的成像质量较准确、直观和常见的方式，其曲线越高、越平滑，表明系统的成像质量越好，对真实图像的还原能力越强；从图2和图3中可以看出，可见光波段和近红外波段在空间频率为160lp/mm时，全视场的MTF>0.3，本具体实现方式提供的光学镜头对各种像差，如球差、慧差、象散、场曲、倍率色差、位置色差等进行了校正，从而提高了分辨率，可以实现在白光下，镜头性能达到800万像素的分辨率。

[0084] 由图2和图3可知，本发明实施例的光学镜头已经将各种像差校正及平衡到一个较好的水平。

[0085] 实施例二：

[0086] 表二

[0087]

[0088]

[0089] 其中，表一提供的光学系统有效焦距为11.245mm，通光孔径为F/1.65，光学系统总长为30.25mm。在表2中，镜面序号1、2依次代表透镜1的沿光线入射方向的两个镜面，镜面序号3、4代表透镜2的沿光线入射方向的两个镜面，镜面序号5、6代表透镜3的沿光线入射方向的两个镜面，镜面序号7、 8代表透镜4的沿光线入射方向的两个镜面，镜面序号9代表透镜5朝向物方的镜面，镜面序号10代表透镜5和透镜6的胶合面，镜面序号11代表透镜6 朝向像方的镜面，镜面序号12代表透镜7朝向物方的镜面，镜面序号13代表透镜7和透镜8的胶合面，镜面序号14代表透镜8朝向像方的镜面，镜面序号15代表透镜9朝向物方的镜面，镜面序号16代表透镜9和透镜10的胶合面，镜面序号17代表透镜10和透镜11的胶合面，镜面序号18代表透镜11 朝向像方的镜面。

[0090] 具体实施时，在上述实施例二中，光阑的厚度为0.324mm，折射率为5.950；滤光片的厚度为0.700mm，折射率为1.517，阿贝常数为64.212；像面的厚度为2.679，折射率为8.483。

[0091] 在本发明实施例二中，|f1/f|＝10.873/11.245＝0.967，满足0.9＜|f1/f|＜1.5。

[0092] 在本发明实施例二中，|f2/f|＝9.600/11.245＝0.854，满足0.8＜|f2/f|＜1.2。

[0093] 在本发明实施例二中，第三双凸透镜的阿贝系数为68.525、第四双凸透镜的阿贝系数为75.496、第二弯月型透镜的阿贝系数为68.525，满足均大于68。

[0094] 在本发明实施例二中，第一双凸透镜的折射率为2.001，第二双凸透镜的折射率为2.051，满足均大于1.8。

[0095] 在本发明实施例二中，由表二可计算出，光学镜头的视场角2w为44.8度，相对孔径为1.65。

[0096] 在本发明实施例二中，镜头总长为30.25mm，结构较紧凑。

[0097] 图4和图5分别为可见光波段和近红外波段的调制传递函数(MTF)曲线图，代表了光学系统的综合解像能力，图中横轴表示空间频率，单位：圈数每毫米(cycles/mm)，纵轴表示调制传递函数(MTF)的数值，MTF的数值用来评价镜头的成像质量，取值范围为0-1，特别指出，光学传递函数是用来评价一个光学系统的成像质量较准确、直观和常见的方式，其曲线越高、越平滑，表明系统的成像质量越好，对真实图像的还原能力越强；从图4和图5中可以看出，可见光波段和近红外波段在空间频率为160lp/mm时，全视场的MTF>0.3，本具体实现方式提供的光学镜头对各种像差，如球差、慧差、象散、场曲、倍率色差、位置色差等进行了校正，从而提高了分辨率，可以实现在白光下，镜头性能达到800万像素的分辨率。

[0098] 由图4和图5可知，本发明实施例的光学镜头已经将各种像差校正及平衡到一个较好的水平。

[0099] 综上，本发明公开了一种光学镜头，该光学镜头沿光轴方向从物侧到像侧依次包括：光焦度为负的第一弯月型透镜，光焦度为正的第一双凸透镜，光焦度为负的第一双凹透镜，光焦度为正的第二双凸透镜，光焦度为负的第一胶合透镜组，光焦度为负的第二胶合透镜组，光焦度为正的第三胶合透镜组，滤光片和像面；其中，第一弯月型透镜1朝向物侧的表面为凸面。这样，通过采用合理光焦度分配的具有特定结构形状的透镜组成的光学镜头，可以在较为紧凑架构下达到千万级像素级解像力。此外，由于架构简单，本发明实施例的光学镜头亦具有较低的成本。采用本发明提供的光学透镜系统的结构形状，光学玻璃材质的阿贝系数等参数与成像条件匹配较佳，使得透镜系统的球差、慧差、象散、场曲、倍率色差、位置色差得到很好的校正，保证在整个像面都能均匀成像的同时，也可以实现日夜两用功能；满足4K摄像机的使用要求且结构紧凑、外形尺寸小。另外，所有的光学透镜均采用球面设计，镜片冷加工工艺性能良好，玻璃材质成本低且成品镜头价格也较低，量产良率高；可广泛应用于安防监控领域。

[0100] 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。