CN117970616B - 一种光学系统镜头及成像装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种光学系统镜头及成像装置，属于光学领域。一种光学系统镜头，所述光学系统镜头从物面侧到像面侧依次由正光焦度的第一固定透镜群、负光焦度的聚焦透镜群和正光焦度的第二固定透镜群组成；所述光学系统镜头满足以下条件：‑7.5＜f1/f＜‑5.3；‑5.9＜f2/f＜‑3.1；其中，f1为第一透镜的焦距，f2为第二透镜的焦距，f为光学系统镜头的焦距。本发明可以汇聚该镜头的入射光线，控制镜头的光路，减小镜头的体积，以及平衡光线通过光阑时产生的像差。
Description
技术领域
本发明属于光学领域，特别是涉及一种光学系统镜头及成像装置。
背景技术
定焦镜头由于具有光圈大、成像质量好、价格便宜等特点，广泛应用于安防领域。在安防领域的部分场景中，由于安装环境的限制，对镜头的小型化提出了更高的要求，然而目前相应镜头的体积较大，难以满足要求。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种光学系统镜头及成像装置。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
本发明的第一方面公开了一种光学系统镜头，所述光学系统镜头从物面侧到像面侧依次由正光焦度的第一固定透镜群、负光焦度的聚焦透镜群和正光焦度的第二固定透镜群组成；
所述第一固定透镜群从物面侧到像面侧依次由负光焦度的第一透镜、负光焦度的第二透镜、负光焦度的第三透镜、正光焦度的第四透镜、负光焦度的第五透镜和正光焦度的第六透镜组成；
所述聚焦透镜群由负光焦度的第七透镜和正光焦度的第八透镜组成；
所述第二固定透镜群从物面侧到像面侧依次由负光焦度的第九透镜、正光焦度的第十透镜、正光焦度的第十一透镜、负光焦度的第十二透镜和正光焦度的第十三透镜组成；
所述光学系统镜头满足以下条件：
-7.5＜f1/f＜-5.3；
-5.9＜f2/f＜-3.1；
其中，f1为第一透镜的焦距，f2为第二透镜的焦距，f为光学系统镜头的焦距。
进一步地，所述第一透镜、第三透镜、第四透镜、第七透镜、第八透镜、第九透镜、第十透镜、第十一透镜和第十二透镜均为球面透镜，所述第二透镜、第五透镜、第六透镜和第十三透镜均为非球面透镜。
进一步地，所述第七透镜和第八透镜胶合形成一片胶合透镜，第九透镜和第十透镜胶合形成一片胶合透镜，第十一透镜和第十二透镜胶合形成一片胶合透镜。
进一步地，所述光学系统镜头满足以下条件：
15.5＜TTL/f＜16.5；
其中，TTL为所述光学系统镜头的光学总长。
进一步地，所述光学系统镜头满足以下条件：
P3＜0.5mm；
其中，P3为第二固定透镜群中镜片之间的空气间隙之和。
进一步地，所述光学系统镜头满足以下条件：
-4.5＜fg2/f＜-3.0；
其中，fg2为聚焦透镜群的组合焦距。
进一步地，所述光学系统镜头满足以下条件：
-0.9＜R011/f1＜-0.1；
其中，R011为第一透镜物面侧的曲率半径。
进一步地，所述第七透镜的折射率为1.9，第七透镜的阿贝数为31.32。
进一步地，所述第八透镜的折射率为1.95，第八透镜的阿贝数为17.94。
本发明的第二方面公开了一种成像装置，包括：
如本发明的第一方面所述的光学系统镜头；
及成像元件，被配置为接收由所述光学系统镜头形成的图像。
本发明的有益效果是：
（1）本发明通过结构与参数的限定，可以汇聚该镜头的入射光线，控制镜头的光路，减小镜头的体积，以及平衡光线通过光阑时产生的像差；
（2）本发明通过对光学总长和焦距进行优化配置，可在实现光学系统镜头小型化的同时保证镜头具有高质量的成像效果；
（3）本发明通过在第一固定透镜群和第二固定透镜群中使用非球面透镜，有利于减小光学系统镜头的体积。
附图说明
图1为本发明中第一种光学系统镜头的结构示意图；
图2为本发明中第一种光学系统镜头的彗差图；
图3为本发明中第一种光学系统镜头的像差图；
图4为本发明中第二种光学系统镜头的结构示意图；
图5为本发明中第二种光学系统镜头的彗差图；
图6为本发明中第二种光学系统镜头的像差图；
图7为本发明中第三种光学系统镜头的结构示意图；
图8为本发明中第三种光学系统镜头的彗差图；
图9为本发明中第三种光学系统镜头的像差图；
图中，a1-第一透镜，a2-第二透镜，a3-第三透镜，a4-第四透镜，a5-第五透镜，a6-第六透镜，a7-第七透镜，a8-第八透镜，a9-第九透镜，a10-第十透镜，a11-第十一透镜，a12-第十二透镜，a13-第十三透镜，STO-光阑，G1-第一固定透镜群，G2-聚焦透镜群，G3-第二固定透镜群。
具体实施方式
下面将结合实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅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，本领域技术人员在没有付出创造性劳动的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。
参阅图1至图9，本发明提供一种光学系统镜头及成像装置：
实施例一
如图1所示，所述光学系统镜头从物面侧到像面侧依次由正光焦度的第一固定透镜群G1、负光焦度的聚焦透镜群G2和正光焦度的第二固定透镜群G3组成。
所述第一固定透镜群G1从物面侧到像面侧依次由负光焦度的第一透镜a1、负光焦度的第二透镜a2、负光焦度的第三透镜a3、正光焦度的第四透镜a4、负光焦度的第五透镜a5和正光焦度的第六透镜a6组成。
所述聚焦透镜群G2由负光焦度的第七透镜a7和正光焦度的第八透镜a8组成。
所述第二固定透镜群G3从物面侧到像面侧依次由负光焦度的第九透镜a9、正光焦度的第十透镜a10、正光焦度的第十一透镜a11、负光焦度的第十二透镜a12和正光焦度的第十三透镜a13组成。
所述光学系统镜头满足以下条件：
-7.5＜f1/f＜-5.3；
-5.9＜f2/f＜-3.1；
其中，f1为第一透镜的焦距，f2为第二透镜的焦距，f为光学系统镜头的焦距。
本实施例中，通过上述结构与参数的限定，可以汇聚该镜头的入射光线，控制镜头的光路，减小镜头的体积，以及平衡光线通过光阑时产生的像差。
所述第一透镜a1、第三透镜a3、第四透镜a4、第七透镜a7、第八透镜a8、第九透镜a9、第十透镜a10、第十一透镜a11和第十二透镜a12均为球面透镜，所述第二透镜a2、第五透镜a5、第六透镜a6和第十三透镜a13均为非球面透镜。通过非球面透镜的使用，减少了光学系统镜头内透镜的数量，进而减小了光学系统镜头的体积。
所述第七透镜a7和第八透镜a8胶合形成一片胶合透镜，第九透镜a9和第十透镜a10胶合形成一片胶合透镜，第十一透镜a11和第十二透镜a12胶合形成一片胶合透镜。通过胶合透镜的使用，减少了透镜之间的反射和散射，可以形式更宽广的视野，同时具有更好的环境适应能力。
所述光学系统镜头满足以下条件：
15.5＜TTL/f＜16.5；
其中，TTL为所述光学系统镜头的光学总长。
通过对TTL/f进行优化配置，可在实现光学系统镜头小型化的同时保证镜头具有高质量的成像效果。
所述光学系统镜头满足以下条件：
P3＜0.5mm；
其中，P3为第二固定透镜群G3中镜片之间的空气间隙之和。本实施例中，P3＜0.5mm，使得光学系统镜头的结构更紧凑，减小了镜头的体积。
所述光学系统镜头满足以下条件：
-4.5＜fg2/f＜-3.0；
其中，fg2为聚焦透镜群的组合焦距。
通过对fg2/f进行优化配置，改善了镜头的成像质量。
所述光学系统镜头满足以下条件：
-0.9＜R011/f1＜-0.1；
其中，R011为第一透镜物面侧的曲率半径。
通过对R011/f01进行优化配置，有利于使更大角度的光线稳定地进入该光学系统镜头，从而扩大了光学系统镜头的视场角，提高了成像的稳定性。
所述第七透镜a7的折射率为1.9，第七透镜a7的阿贝数为31.32。
所述第八透镜a8的折射率为1.95，第八透镜a8的阿贝数为17.94。
实施例二
如图1至图3所示，所述光学系统镜头从物面侧到像面侧依次由正光焦度的第一固定透镜群G1、负光焦度的聚焦透镜群G2和正光焦度的第二固定透镜群G3组成。
所述第一固定透镜群G1从物面侧到像面侧依次由负光焦度的第一透镜a1、负光焦度的第二透镜a2、负光焦度的第三透镜a3、正光焦度的第四透镜a4、负光焦度的第五透镜a5和正光焦度的第六透镜a6组成。
所述聚焦透镜群G2由负光焦度的第七透镜a7和正光焦度的第八透镜a8组成。
所述第二固定透镜群G3从物面侧到像面侧依次由负光焦度的第九透镜a9、正光焦度的第十透镜a10、正光焦度的第十一透镜a11、负光焦度的第十二透镜a12和正光焦度的第十三透镜a13组成。
将本实施例的光学系统镜头的基本透镜数据示于表1中，将非球面系数示于表2和表3中。
在面编号栏中示出了将物侧的面设为第1面而随着朝向像侧逐一增加了编号时的面编号；在表面类型栏示出了某一透镜的表面类型；在曲率半径栏示出了某一透镜在的曲率半径，曲率半径为正时表明表面向物侧方向弯曲，曲率半径为负时表明表面向像侧方向弯曲；在中心厚度栏中示出了各面与在其像侧相邻的面的光轴上的面间隔；在折射率栏示出了某一透镜的折射率；在阿贝数栏示出了某一透镜的阿贝数。
在表2和表3中，K为圆锥系数；在表1至表3中，E为科学计数号，例如E-05表示10-5。
表1
表2
表3
本实施例中，光学系统镜头的焦距为13.30mm，FNO为1.26，半角为42.24°，TTL为210.00mm，STP到IMG为127.97mm，其中，FNO为光学系统镜头的光圈数，TTL为光学系统镜头的光学总长。
f1/f=-76.52mm/13.3mm=-5.75；
-7.5＜f1/f＜-5.3；
其中，f1为第一透镜的焦距，f为光学系统镜头的焦距。
f2/f=-77.66mm/13.3mm=-5.84；
-5.9＜f2/f＜-3.1；
其中，f2为第二透镜的焦距，f为光学系统镜头的焦距。
实施例三
如图4至图6所示，所述光学系统镜头从物面侧到像面侧依次由正光焦度的第一固定透镜群G1、负光焦度的聚焦透镜群G2和正光焦度的第二固定透镜群G3组成。
所述第一固定透镜群G1从物面侧到像面侧依次由负光焦度的第一透镜a1、负光焦度的第二透镜a2、负光焦度的第三透镜a3、正光焦度的第四透镜a4、负光焦度的第五透镜a5和正光焦度的第六透镜a6组成。
所述聚焦透镜群G2由负光焦度的第七透镜a7和正光焦度的第八透镜a8组成。
所述第二固定透镜群G3从物面侧到像面侧依次由负光焦度的第九透镜a9、正光焦度的第十透镜a10、正光焦度的第十一透镜a11、负光焦度的第十二透镜a12和正光焦度的第十三透镜a13组成。
将本实施例的光学系统镜头的基本透镜数据示于表4中，将非球面系数示于表5和表6中。
在面编号栏中示出了将物侧的面设为第1面而随着朝向像侧逐一增加了编号时的面编号；在表面类型栏示出了某一透镜的表面类型；在曲率半径栏示出了某一透镜在的曲率半径，曲率半径为正时表明表面向物侧方向弯曲，曲率半径为负时表明表面向像侧方向弯曲；在中心厚度栏中示出了各面与在其像侧相邻的面的光轴上的面间隔；在折射率栏示出了某一透镜的折射率；在阿贝数栏示出了某一透镜的阿贝数。
在表5和表6中，K为圆锥系数；在表4至表6中，E为科学计数号，例如E-05表示10-5。
表4
表5
表6
本实施例中，光学系统镜头的焦距为15.15mm，FNO为1.47，半角为37.83°，TTL为244.89mm，STP到IMG为110.62mm，其中，FNO为光学系统镜头的光圈数，TTL为光学系统镜头的光学总长。
f1/f=-106.69mm/15.15mm=-7.04；
-7.5＜f1/f＜-5.3；
其中，f1为第一透镜的焦距，f为光学系统镜头的焦距。
f2/f=-51.86mm/15.15mm=-3.42；
-5.9＜f2/f＜-3.1；
其中，f2为第二透镜的焦距，f为光学系统镜头的焦距。
实施例四
如图7至图9所示，所述光学系统镜头从物面侧到像面侧依次由正光焦度的第一固定透镜群G1、负光焦度的聚焦透镜群G2和正光焦度的第二固定透镜群G3组成。
所述第一固定透镜群G1从物面侧到像面侧依次由负光焦度的第一透镜a1、负光焦度的第二透镜a2、负光焦度的第三透镜a3、正光焦度的第四透镜a4、负光焦度的第五透镜a5和正光焦度的第六透镜a6组成。
所述聚焦透镜群G2由负光焦度的第七透镜a7和正光焦度的第八透镜a8组成。
所述第二固定透镜群G3从物面侧到像面侧依次由负光焦度的第九透镜a9、正光焦度的第十透镜a10、正光焦度的第十一透镜a11、负光焦度的第十二透镜a12和正光焦度的第十三透镜a13组成。
将本实施例的光学系统镜头的基本透镜数据示于表7中，将非球面系数示于表8和表9中。
在面编号栏中示出了将物侧的面设为第1面而随着朝向像侧逐一增加了编号时的面编号；在表面类型栏示出了某一透镜的表面类型；在曲率半径栏示出了某一透镜在的曲率半径，曲率半径为正时表明表面向物侧方向弯曲，曲率半径为负时表明表面向像侧方向弯曲；在中心厚度栏中示出了各面与在其像侧相邻的面的光轴上的面间隔；在折射率栏示出了某一透镜的折射率；在阿贝数栏示出了某一透镜的阿贝数。
在表8和表9中，K为圆锥系数；在表7至表9中，E为科学计数号，例如E-05表示10-5。
表7
表8
表9
本实施例中，光学系统镜头的焦距为15.15mm，FNO为1.47，半角为34.86°，TTL为244.89mm，STP到IMG为156.13mm，其中，FNO为光学系统镜头的光圈数，TTL为光学系统镜头的光学总长。
f1/f=-83.07mm/15.15mm=-5.48；
-7.5＜f1/f＜-5.3；
其中，f1为第一透镜的焦距，f为光学系统镜头的焦距。
f2/f=-64.94mm/15.15mm=-4.29；
-5.9＜f2/f＜-3.1；
其中，f2为第二透镜的焦距，f为光学系统镜头的焦距。
实施例五
一种成像装置，包括：如上述任意一种实施例所描述的光学系统镜头；及成像元件，被配置为接收由所述光学系统镜头形成的图像。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。
Claims (10)
1.一种光学系统镜头，其特征在于，所述光学系统镜头从物面侧到像面侧依次由正光焦度的第一固定透镜群、负光焦度的聚焦透镜群和正光焦度的第二固定透镜群组成；
所述第一固定透镜群从物面侧到像面侧依次由负光焦度的第一透镜、负光焦度的第二透镜、负光焦度的第三透镜、正光焦度的第四透镜、负光焦度的第五透镜和正光焦度的第六透镜组成；
所述聚焦透镜群由负光焦度的第七透镜和正光焦度的第八透镜组成；
所述第二固定透镜群从物面侧到像面侧依次由负光焦度的第九透镜、正光焦度的第十透镜、正光焦度的第十一透镜、负光焦度的第十二透镜和正光焦度的第十三透镜组成；
所述光学系统镜头满足以下条件：
-7.5＜f1/f＜-5.3；
-5.9＜f2/f＜-3.1；
其中，f1为第一透镜的焦距，f2为第二透镜的焦距，f为光学系统镜头的焦距。
2.根据权利要求1所述的一种光学系统镜头，其特征在于，所述第一透镜、第三透镜、第四透镜、第七透镜、第八透镜、第九透镜、第十透镜、第十一透镜和第十二透镜均为球面透镜，所述第二透镜、第五透镜、第六透镜和第十三透镜均为非球面透镜。
3.根据权利要求1所述的一种光学系统镜头，其特征在于，所述第七透镜和第八透镜胶合形成一片胶合透镜，第九透镜和第十透镜胶合形成一片胶合透镜，第十一透镜和第十二透镜胶合形成一片胶合透镜。
4.根据权利要求1所述的一种光学系统镜头，其特征在于，所述光学系统镜头满足以下条件：
15.5＜TTL/f＜16.5；
其中，TTL为所述光学系统镜头的光学总长。
5.根据权利要求1所述的一种光学系统镜头，其特征在于，所述光学系统镜头满足以下条件：
P3＜0.5mm；
其中，P3为第二固定透镜群中镜片之间的空气间隙之和。
6.根据权利要求1所述的一种光学系统镜头，其特征在于，所述光学系统镜头满足以下条件：
-4.5＜fg2/f＜-3.0；
其中，fg2为聚焦透镜群的组合焦距。
7.根据权利要求1所述的一种光学系统镜头，其特征在于，所述光学系统镜头满足以下条件：
-0.9＜R011/f1＜-0.1；
其中，R011为第一透镜物面侧的曲率半径。
8.根据权利要求1所述的一种光学系统镜头，其特征在于，所述第七透镜的折射率为1.9，第七透镜的阿贝数为31.32。
9.根据权利要求1所述的一种光学系统镜头，其特征在于，所述第八透镜的折射率为1.95，第八透镜的阿贝数为17.94。
10.一种成像装置，其特征在于，包括：
如权利要求1至9中任何一项所述的光学系统镜头；
及成像元件，被配置为接收由所述光学系统镜头形成的图像。
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