專利名稱：一種具有后焦補償?shù)墓鈱W鏡頭的制作方法
一種具有后焦補償?shù)墓鈱W鏡頭技術領域
本發(fā)明設計一種具有新功能的廣角鏡頭，尤其適用于具有后焦補償技術的監(jiān)控或車載前視鏡頭。
背景技術：
一般的鏡頭不具備抑制鏡頭熱漂移的功能，在溫度升高或降低的狀態(tài)下，鏡頭的光學后焦也會隨溫度的變化而變化，必須調(diào)整鏡頭機械后焦去補償，才能保持好的解像。但目前如車載類的定焦鏡頭的應用，要求有較寬的的工作溫度范圍，在_40°C +85°C溫度范圍內(nèi)正常工作。一方面隨溫度變化，鏡頭模組隨著鏡頭底座的熱漲冷縮，使得像面與鏡頭間的距離(FFL)會發(fā)生變化，導致鏡頭偏離最佳像面。另一方面，鏡頭因鏡片等部件隨溫度變化，導致最佳像面也會偏離。一般鏡頭的這兩種效應是相互疊加的(即綜合的最佳像面的偏移量很大)，導致成像更加惡化。所以需要我們在設計上取得這兩種效應相互抵消，使得鏡頭具有好的后焦補償特性，滿足鏡頭在-40°C至+85°C的溫度范圍內(nèi)保持較完美的成像清晰度。
現(xiàn)有廣角鏡頭的專利基本都沒有考慮鏡頭的溫度補償功能。如日本專利號 1998300905(A),日本專利號 JP2002228925 (A)，日本專利號 JP1991063613 (A)，日本專利號 JP2008-8960A,因在后組的第四透鏡及第五透鏡未采用特殊的dn/dt材料，不能在_40°C 85°C工作溫度范圍保持好的解像。此些鏡頭的總長也較長，不能滿足客戶的小尺寸、低價和高性能的要求。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術問題在于設計一種隨溫度變化，鏡頭自身后焦變化與結構件引起的后焦變化相互抵消，提供一種始終保持清晰像面的超寬工作溫度的廣角鏡頭。
本發(fā)明的技術問題通過下述技術方案解決
一種具有后焦補償?shù)墓鈱W鏡頭，從物方至像方依次為具有負的光焦度的前透鏡群組、具有正的光焦度的后透鏡群組；所述前透鏡群組是第一透鏡，所述第一透鏡為月牙型的具有負光焦度的鏡片；所述后透鏡群組由四個透鏡單元組成，從物方至像方依次為第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡、第五透鏡，所述第二透鏡和第五透鏡為雙凸的具有正光焦度的鏡片，所述第三透鏡為雙凹的具有負光焦度的鏡片，所述第四透鏡為具有正光焦度的凹面朝向物方的正彎月鏡片；所述光學鏡頭的光闌位于第二透鏡的前面或后面；所述第四透鏡或第五透鏡至少有一枚元件作為后焦補償鏡片，還滿足下面的條件
Vd > 72，且 dn/dt < _5*1(Γ6
其中，Vd是指鏡片材料的阿貝常數(shù)，dn/dt是指鏡片折射率隨溫度變化的變化量。
因結構件的熱脹冷縮效應是客觀存在的，只能通過低膨脹系數(shù)的材料來減少此效應，但不能完全消除。利用鏡片的d n/dt的特性使得鏡頭的后焦也具熱脹冷縮效應，并且與結構件弓I起的效應相互抵消。
選擇第四透鏡及第五透鏡中至少一枚鏡片采用dn/dt < -5*10~-6的材料，來實現(xiàn)鏡頭熱補償。實現(xiàn)原理溫度升高，Nd降低，鏡片焦距增大，使得后群焦距增大，整鏡頭光學系統(tǒng)的焦距增大，最終使得鏡頭后焦(FFL)增大，溫度降低過程也同樣道理得到。而實際應用中第四透鏡及第五透鏡位置根據(jù)像差矯正需要，需要大Vd的材料，而一般選擇的此類材料往往是dn/dt值為正，所以導致補償相反，這也解釋了為什么一般鏡頭熱補償效應是相反的。為達到有效的熱補償效果需要挑選dn/dt特殊的材料。所述的第四透鏡或第五透鏡至少有一枚元件作為后焦補償鏡片的焦距滿足下面的條件1. 8 ≥ F (4/5) /F ≥1. 2，同時 nd <1. 52·
其中，F(xiàn) (4/5)表不后焦補償鏡片的的焦距，F(xiàn)表不所述光學鏡頭的光學系統(tǒng)的整組焦距值，nd表示后焦補償鏡片的折射率。所述光學鏡頭滿足下面的條件1. 2 ≥ F (后)/F ≥O. 8，1. 8 > F1/F (后)| >1. 25其中，F(xiàn)l是前透鏡群組(第一透鏡)的焦距，F(xiàn) (后)表示后透鏡群組的組合焦距，F(xiàn)表示所述光學鏡頭的光學系統(tǒng)的整組焦距值。所述第二透鏡與第三透鏡的空氣間隔滿足下面的條件D(l, 2)/D(2，3) >1. 5，D(2，3)/F < O. 15其中，D(l，2)表示第一透鏡與第二透鏡的空氣間隔，D(2，3)表示第二透鏡與第三透鏡的空氣間隔，F(xiàn)表示所述光學鏡頭的光學系統(tǒng)的整組焦距值。所述第一透鏡元件滿足下面的條件Fl/F2| >1. 6其中，F(xiàn)l表示第一透鏡元件的焦距值，F(xiàn)2表示第二透鏡元件的焦距值。所述光學鏡頭的光學總長滿足下面的條件TTL/F < 3其中，TTL表示光學鏡頭光學系統(tǒng)的總長，F(xiàn)表示所述光學鏡頭的光學系統(tǒng)的整組焦距值。根據(jù)以上要求的光學系統(tǒng)的光焦度的分配，加上起決定性作用的后焦補償鏡片的特殊dn/dt，最終整個光學系統(tǒng)實現(xiàn)更有效的后焦補償效果。因芯片表面(包括保護玻璃)存在較高的反射率，易與鏡頭中的鏡片反射產(chǎn)生鬼像(ghost)，在此光學系統(tǒng)架構中，需要控制第一透鏡SI面的半徑rl及第四透鏡的SI面的r8，來降低相互之間的反射，有效的控制鏡頭的鬼像(ghost)。所述第一透鏡朝向物方一面的曲率半徑及第四透鏡朝向物方一面的曲率半徑分別滿足下面的條件rl/TTL > O. 8，| r8 | /TTL > I其中，rl表示第一透鏡朝向物方一面的曲率半徑的半徑值，r8表示第四透鏡朝向物方一面的曲率半徑的半徑值，TTL表示鏡頭光學系統(tǒng)的總長。另鏡頭的整體光學性能需滿足所述的光學鏡頭光圈數(shù)滿足下述公式FN0 ( 2. O。所述的光學鏡頭總視場角要滿足下述公式80°≥2w≥40°。
所述第一至第五透鏡全部采用玻璃材料。同時后群后焦補償鏡片采用具有大的Vd低色散材料，能有效的矯正橫向色差。選擇特殊的dn/dt材料是實現(xiàn)后焦補償?shù)臎Q定性因素，但同時鏡頭組的光學系統(tǒng)組成需要滿足進一步的條件。本發(fā)明保持了鏡頭總長TTL較短，較小鏡片外徑，有效矯正光學系統(tǒng)的各種像差及有效控制鬼像的基礎上，實現(xiàn)了鏡頭光學后焦隨溫度變化，并與結構件引起的后焦變化相互抵消，實現(xiàn)熱補償效應，使得鏡頭在工作溫度-40 °C + 85 V的溫度范圍內(nèi)保持較完美的成像清晰度。


圖1為本發(fā)明的實施例1的結構示意圖；圖2為實施例1在20°C時中心視場451p/mm的離焦曲線；圖3為實施例1在_40°C時中心視場451p/mm的離焦曲線；圖4為實施例1在85°C時中心視場451p/mm的離焦曲線；圖5為為本發(fā)明的實施例2的結構示意圖；圖6為實施例2在20°C時中心視場451p/mm的離焦曲線；圖7為實施例2在_40°C時中心視場451p/mm的離焦曲線；圖8為實施例2在85°C時中心視場451p/mm的離焦曲線。
具體實施例方式以下結合附圖對本發(fā)明的實施例進行詳細描述。如圖1所示，該光學鏡頭從物方開始依次設有前透鏡群組、后透鏡群組、濾色片L7、成像面L8，所述的前透鏡群組具有負的光焦度，后透鏡群組具有正的光焦度。所述前透鏡群組是第一透鏡LI，所述第一透鏡LI為月牙型的具有負光焦度的鏡片；所述后透鏡群組由四個透鏡單元組成，從物方至像方依次為第二透鏡L2、第三透鏡L3、第四透鏡L4、第五透鏡L5，所述第二透鏡L2和第五透鏡L5為雙凸的具有正光焦度的鏡片，所述第三透鏡L3為雙凹的具有負光焦度的鏡片，所述第四透鏡L4為具有正光焦度的凹面朝向物方的正彎月鏡片；所述光學鏡頭的光闌L6位于第二透鏡L2的后面。從物方至像方，所述第一透鏡LI兩面為S1、S2，第二鏡片L2兩面為S3、S4，光闌L6為S5面，第三鏡片L3兩面為S6、S7，第四鏡片L4兩面為S8、S9，第五鏡片L5兩面為S10、S11，濾光片L7兩面為S12、S13。實施例1中，所述第五透鏡L5為后焦補償鏡片，光闌L6位置放在第二透鏡L2后，所涉及到的條件公式的數(shù)值如 表1:
權利要求
1.一種具有后焦補償?shù)墓鈱W鏡頭，其特征在于從物方至像方依次為具有負的光焦度的前透鏡群組、具有正的光焦度的后透鏡群組；所述前透鏡群組是第一透鏡，所述第一透鏡為月牙型的具有負光焦度的鏡片；所述后透鏡群組由四個透鏡單元組成，從物方至像方依次為第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡、第五透鏡，所述第二透鏡和第五透鏡為雙凸的具有正光焦度的鏡片，所述第三透鏡為雙凹的具有負光焦度的鏡片，所述第四透鏡為具有正光焦度的凹面朝向物方的正彎月鏡片；所述光學鏡頭的光闌位于第二透鏡的前面或后面；所述第四透鏡或第五透鏡至少有一枚元件作為后焦補償鏡片，還滿足下面的條件Vd > 72，且 dn/dt < _5*10_6 其中，Vd是指鏡片材料的阿貝常數(shù)，dn/dt是指鏡片折射率隨溫度變化的變化量。
2.根據(jù)權利要求1所述的具有后焦補償?shù)墓鈱W鏡頭，其特征在于所述的第四透鏡或第五透鏡至少有一枚元件作為后焦補償鏡片的焦距滿足下面的條件1. 8 彡 F (4/5) /F 彡1. 2，同時 nd <1. 52 其中，F(xiàn) (4/5)表示后焦補償鏡片的的焦距，F(xiàn)表示所述光學鏡頭的光學系統(tǒng)的整組焦距值，nd表示后焦補償鏡片的折射率。
3.根據(jù)權利要求1所述的具有后焦補償?shù)墓鈱W鏡頭，其特征在于所述光學鏡頭滿足下面的條件1.2 彡 F (后)/F ^ 0.8,1.8 > F1/F (后)| >1. 25 其中，F(xiàn)l是前透鏡群組(第一透鏡)的焦距，F(xiàn) (后)表示后透鏡群組的組合焦距，F(xiàn)表示所述光學鏡頭的光學系統(tǒng)的整組焦距值。
4.根據(jù)權利要求1所述的具有后焦補償?shù)墓鈱W鏡頭，其特征在于所述第二透鏡與第三透鏡的空氣間隔滿足下面的條件D(l, 2)/D(2，3) >1. 5，D(2，3)/F < 0. 15 其中，D(l，2)表示第一透鏡與第二透鏡的空氣間隔，D(2，3)表示第二透鏡與第三透鏡的空氣間隔，F(xiàn)表示所述光學鏡頭的光學系統(tǒng)的整組焦距值。
5.根據(jù)權利要求1所述的具有后焦補償?shù)墓鈱W鏡頭，其特征在于所述第一透鏡元件滿足下面的條件F1/F2 >1. 6 其中，F(xiàn)l表示第一透鏡元件的焦距值，F(xiàn)2表示第二透鏡元件的焦距值。
6.根據(jù)權利要求1所述的具有后焦補償?shù)墓鈱W鏡頭，其特征在于所述光學鏡頭的光學總長滿足下面的條件TTL/F < 3 其中，TTL表示光學鏡頭光學系統(tǒng)的總長，F(xiàn)表示所述光學鏡頭的光學系統(tǒng)的整組焦距值。
7.根據(jù)權利要求1所述的具有后焦補償?shù)墓鈱W鏡頭，其特征在于所述第一透鏡朝向物方一面的曲率半徑及第四透鏡朝向物方一面的曲率半徑分別滿足下面的條件rl/TTL > 0. 8，r8 | /TTL > I 其中，rl表示第一透鏡朝向物方一面的曲率半徑的半徑值，r8表示第四透鏡朝向物方一面的曲率半徑的半徑值，TTL表示鏡頭光學系統(tǒng)的總長。
8.根據(jù)權利要求1所述的具有后焦補償?shù)墓鈱W鏡頭，其特征在于所述的光學鏡頭光圈數(shù)滿足下述公式=FNO ( 2. O。
9.根據(jù)權利要求1所述的具有后焦補償?shù)墓鈱W鏡頭，其特征在于所述的光學鏡頭總視場角要滿足下述公式80°彡2 彡40°。
10.根據(jù)權利要求1 9任一項所述的具有后焦補償?shù)墓鈱W鏡頭，其特征在于所述第一至第五透鏡全部采用玻璃材料。
全文摘要
本發(fā)明公開一種具有后焦補償?shù)墓鈱W鏡頭，從物方至像方依次為具有負的光焦度的前透鏡群組、具有正的光焦度的后透鏡群組；前透鏡群組是月牙型的具有負光焦度的第一透鏡；后透鏡群組由四個透鏡單元組成，第二透鏡和第五透鏡為雙凸的具有正光焦度的鏡片，第三透鏡為雙凹的具有負光焦度的鏡片，第四透鏡為具有正光焦度的凹面朝向物方的正彎月鏡片；光學鏡頭的光闌位于第二透鏡的前面或后面；第四透鏡或第五透鏡至少有一枚元件作為后焦補償鏡片，滿足Vd＞72，dn/dt＜-5*10-6，Vd是指鏡片材料的阿貝常數(shù)，dn/dt是指鏡片折射率隨溫度變化的變化量。所述鏡頭在-40℃至+85℃的溫度范圍內(nèi)保持較完美的成像清晰度。
文檔編號G02B13/06GK103048773SQ201210512768
公開日2013年4月17日 申請日期2012年12月3日 優(yōu)先權日2012年12月3日
發(fā)明者謝前森, 裘文偉 申請人:寧波舜宇車載光學技術有限公司