本發(fā)明涉及透鏡顯示技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種光學(xué)定焦鏡頭。

背景技術(shù)：

智能交通光學(xué)鏡頭的發(fā)展趨勢為高清、大像面、低成本、大視場，大景深。隨著平安城市、道路監(jiān)控等不斷發(fā)展，電警、測速儀等智能交通領(lǐng)域更加青睞1/1”、4/3”英寸等大尺寸CCD/CMOS的光學(xué)鏡頭，以實現(xiàn)3個車道以上停車車牌及紅綠燈等視場范圍的高清晰監(jiān)控。目前智能交通安防監(jiān)控光學(xué)鏡頭市場上，能夠同時滿足4/3”英寸成像、視場角60°左右的產(chǎn)品相當(dāng)稀少，且價格也相對比較昂貴。

另外，智能交通電子警察、測速儀的成像像素質(zhì)量逐漸提高，優(yōu)于500萬，甚至高達(dá)800萬以上，是市場的必然要求，而能夠同時達(dá)到800萬像素且像面滿足4/3”英寸、視場角在60°以上的鏡頭在市面上鮮有出售。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明實施例提供一種光學(xué)定焦鏡頭，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中的光學(xué)定焦鏡頭無法滿足大像面大光圈的的問題。

本發(fā)明實施例提供的具體技術(shù)方案如下：

一種光學(xué)定焦鏡頭，從物側(cè)到像側(cè)依次排列包括：第一透鏡組、第二透鏡組、光闌以及第三透鏡組；

其中，所述第一透鏡組的光焦度為負(fù)，所述第二透鏡組的光焦度為正，所述第三透鏡組的光焦度為正，所述光闌位于所述第二透鏡組與所述第三透鏡組之間，其中，所述第一透鏡組包括：光焦度為正的雙凸型第一透鏡、光焦度為 負(fù)的雙凹型第二透鏡、光焦度為負(fù)的雙凹型第三透鏡、光焦度為正的雙凸型第四透鏡。

因此，能夠?qū)崿F(xiàn)高清成像的需求，并擴大了光學(xué)定焦鏡頭的像面和視場、以及提高了光學(xué)定焦鏡頭的分辨率。

可選的，所述第二透鏡組包括：光焦度為正的雙凸型第五透鏡、光焦度為負(fù)的雙凹型第六透鏡，光焦度為正的雙凸型第七透鏡。

可選的，所述第三透鏡組包括：光焦度為正，凹面朝向物側(cè)的凹凸型第八透鏡、光焦度為負(fù)的雙凹型第九透鏡、光焦度為正的雙凸型第十透鏡、光焦度為正的雙凸型第十一透鏡、光焦度為負(fù)的雙凹型第十二透鏡、光焦度為正的雙凸型第十三透鏡。

可選的，所述第一透鏡組、所述第二透鏡組、所述光闌以及所述第三透鏡組構(gòu)成反遠(yuǎn)距結(jié)構(gòu)。

可選的，

在所述第一透鏡組中，所述第一透鏡與所述第二透鏡膠合而成第一組雙膠合透鏡，所述第三透鏡與所述第四透鏡膠合而成第二組雙膠合透鏡。

可選的，

在所述第二透鏡組中，所述第六透鏡與所述第七透鏡膠合而成第三組雙膠合透鏡。

可選的，

在所述第三透鏡組中，所述第八透鏡、所述第九透鏡與所述第十透鏡膠合而成三膠合透鏡，所述第十二透鏡與所述第十三透鏡膠合而成第四組雙膠合透鏡。

可選的，所述第一透鏡組、所述第二透鏡組、所述第三透鏡組中的各透鏡均為球面透鏡。

可選的，所述第一透鏡組的有效焦距與所述光學(xué)定焦鏡頭的有效焦距滿足第一設(shè)定關(guān)系，所述第二透鏡組的有效焦距與所述光學(xué)定焦鏡頭的有效焦距滿 足第二設(shè)定關(guān)系；

其中，所述第一設(shè)定關(guān)系為：0.8<|F₁/F_eff|<2.2，所述第二設(shè)定關(guān)系為：0.8<F₂/F_eff<1.9，其中F_eff為所述光學(xué)定焦鏡頭的有效焦距，F(xiàn)₁為所述第一透鏡組的有效焦距，F(xiàn)₂為所述第二透鏡組的有效焦距。

可選的，所述光學(xué)定焦鏡頭為成像物鏡，所述光學(xué)定焦鏡頭的像面為電荷耦合器件CCD或互補式金屬氧化物半導(dǎo)體傳感器CMOS中的一種。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例中光學(xué)定焦鏡頭的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例中光學(xué)定焦鏡頭的球面像差圖；

圖3為本發(fā)明實施例中光學(xué)定焦鏡頭的橫向色差圖；

圖4A為本發(fā)明實施例中光學(xué)定焦鏡頭的場曲圖；

圖4B為本發(fā)明實施例中光學(xué)定焦鏡頭的畸變圖；

圖5A-圖5E為本發(fā)明實施例中光學(xué)定焦鏡頭的成像影像的光線扇形圖。

具體實施方式

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的光學(xué)定焦鏡頭無法滿足大像面大光圈的的問題，本發(fā)明提供了一種光學(xué)定焦鏡頭，該光學(xué)定焦鏡頭從物側(cè)到像側(cè)依次排列包括：第一透鏡組、第二透鏡組、光闌以及第三透鏡組；其中，第一透鏡組的光焦度為負(fù)，第二透鏡組的光焦度為正，第三透鏡組的光焦度為正，光闌位于第二透鏡組與第三透鏡組之間，其中，第一透鏡組包括：光焦度為正的雙凸型第一透鏡、光焦度為負(fù)的雙凹型第二透鏡、光焦度為負(fù)的雙凹型第三透鏡、光焦度為正的雙凸型第四透鏡。

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明優(yōu)選的實施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。

參閱圖1所示，為本發(fā)明中一種光學(xué)定焦鏡頭的結(jié)構(gòu)示意圖。

以下實施例中所提到的方向用于，例如：上、下、左、右、前或后等，僅 是參考附圖的方向。因此，使用的方向用語是用來說明，而非用來限制本發(fā)明。

一種光學(xué)定焦鏡頭，從物側(cè)到像側(cè)依次排列包括：第一透鏡組A、第二透鏡組B、光闌ST以及第三透鏡組C。

其中，第一透鏡組A的光焦度為負(fù)，第二透鏡組B的光焦度為正，第三透鏡組C的光焦度為正，光闌ST位于第二透鏡組B與第三透鏡組C之間，其中，第一透鏡組A包括：光焦度為正的雙凸型第一透鏡1、光焦度為負(fù)的雙凹型第二透鏡2、光焦度為負(fù)的雙凹型第三透鏡3、光焦度為正的雙凸型第四透鏡4。

這里只要第一透鏡組滿足光焦度為負(fù)且符合上述的構(gòu)成關(guān)系即可有效保證高清成像的需求，并有助于擴大光學(xué)定焦鏡頭的像面和視場、以及提高光學(xué)定焦鏡頭的分辨率。

可選的，第二透鏡組B包括：光焦度為正的雙凸型第五透鏡5、光焦度為負(fù)的雙凹型第六透鏡6，光焦度為正的雙凸型第七透鏡7。

第三透鏡組C包括：光焦度為正，凹面朝向物側(cè)的凹凸型第八透鏡8、光焦度為負(fù)的雙凹型第九透鏡9、光焦度為正的雙凸型第十透鏡10、光焦度為正的雙凸型第十一透鏡11、光焦度為負(fù)的雙凹型第十二透鏡12、光焦度為正的雙凸型第十三透鏡13。

這里的第一透鏡組A、第二透鏡組B、光闌ST以及第三透鏡組C構(gòu)成反遠(yuǎn)距結(jié)構(gòu)。

事實上，反遠(yuǎn)距結(jié)構(gòu)形式比較適合用來實現(xiàn)大像面和大視場的規(guī)格要求。而本發(fā)明正是通過在光焦度分配上采用了前負(fù)后正的反遠(yuǎn)距結(jié)構(gòu)形式，以及合理的鏡片面型和鏡面選材，在滿足規(guī)格需求的同時比較好的實現(xiàn)了對像差控制。

第一透鏡組A、第二透鏡組B、第三透鏡組C中的各透鏡均為球面透鏡。由于球面透鏡具有較低的成本，因此可降低本實施例的定焦鏡頭的制造成本。此外，采用球面透鏡也可以降低制造公差敏感度和檢驗物料的難度，有利于大 量生產(chǎn)。

在本實施例中，為減小色差，減小鏡片表面反射數(shù)量，在第一透鏡組A中，第一透鏡1與第二透鏡2膠合而成第一組雙膠合透鏡，第三透鏡3與第四透鏡4膠合而成第二組雙膠合透鏡。

在第二透鏡組B中，第六透鏡6與第七透鏡7膠合而成第三組雙膠合透鏡。

在第三透鏡組C中，第八透鏡8、第九透鏡9與第十透鏡10膠合而成三膠合透鏡，第十二透鏡12與第十三透鏡13膠合而成第四組雙膠合透鏡。

需要指出，本發(fā)明并不以上述膠合為限。此處的膠合方案主要從裝配的便捷、透過率的提高等方面考慮而提出的優(yōu)選方案。一般地，膠合方案改成密接方案也是可行的。

在本實施例中，優(yōu)選的在第二透鏡組B和第三透鏡組C之間配置孔徑光闌ST。通過如此配置，使光闌ST前后正負(fù)光焦度適當(dāng)分散對稱，容易進(jìn)行諸像差的修正。若孔徑光闌ST配置在比第二透鏡組B更靠近物側(cè)，則出射光瞳口徑變大，不得不增加第三透鏡組C的口徑，透鏡重量也增大，因此不為優(yōu)選。

此外，本發(fā)明實施例中，第一透鏡組A的有效焦距與光學(xué)定焦鏡頭的有效焦距滿足第一設(shè)定關(guān)系，第二透鏡組B的有效焦距與光學(xué)定焦鏡頭的有效焦距滿足第二設(shè)定關(guān)系，第一設(shè)定關(guān)系為：0.8<|F₁/F_eff|<2.2，第二設(shè)定關(guān)系為：0.8<F₂/F_eff<1.9，其中F_eff為光學(xué)定焦鏡頭的有效焦距，F(xiàn)₁為第一透鏡組的有效焦距，F(xiàn)₂為第二透鏡組的有效焦距。

具體的，針對第一設(shè)定關(guān)系，當(dāng)|F₁/F_eff|超過上限時，負(fù)光焦度過弱，系統(tǒng)長度較大。當(dāng)|F₁/F_eff|超過下限時，負(fù)光焦度過強，高階像差增加，畸變亦難以矯正。因此，本實施例中的定焦鏡頭符合0.8<|F₁/F_eff|<2.2時，有較佳的成像質(zhì)量和合理的結(jié)構(gòu)空間形式。

針對第二設(shè)定關(guān)系，當(dāng)F₂/F_eff超過下限0.8時，F(xiàn)₂相對變小，即光焦度相對變大，如此會造成高級慧差、象散增大。當(dāng)F₂/F_eff超過上限1.9時，F(xiàn)₂相對變大，即光焦度相對變小，如此會造成光學(xué)系統(tǒng)過長，第三透鏡組口徑加大， 無法滿足市場對光學(xué)系統(tǒng)緊湊化的要求。

上述兩個設(shè)定條件，主要體現(xiàn)在對像差的控制、平衡，以及對整個光學(xué)系統(tǒng)尺寸的控制。通過對兩個設(shè)定條件的控制，提高光學(xué)定焦鏡頭的性能。

本發(fā)明實施例中，光學(xué)定焦鏡頭為成像物鏡，光學(xué)定焦鏡頭的像面為電荷耦合器件CCD或互補式金屬氧化物半導(dǎo)體傳感器CMOS中的一種。

以下內(nèi)容將為本發(fā)明中光學(xué)定焦鏡頭的一個實施例。需要注意的是，下述的表1與所列的數(shù)據(jù)并非用以限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員在參照本發(fā)明之后，當(dāng)可對其參數(shù)或設(shè)定作適當(dāng)?shù)淖儎樱淙詰?yīng)屬于本發(fā)明的范疇內(nèi)。

表1

在該表1中，分別列出了13個透鏡的各個面的半徑、相鄰面之間的間隔，以及各個透鏡的折射率和阿貝系數(shù)。當(dāng)間隔為0時，表示兩個透鏡的面相重疊。

圖2，圖3，圖4A和圖4B，圖5A至圖5E均為本發(fā)明中光學(xué)定焦鏡頭的成像光學(xué)仿真數(shù)據(jù)圖。圖2為光學(xué)定焦鏡頭的球面像差(spherical aberration)圖，其中縱坐標(biāo)軸代表光束口徑，橫坐標(biāo)表示了球差及軸向色差大小。由圖2可知，本發(fā)明中光學(xué)定焦鏡頭的球差大小控制在-0.03mm～0.1mm之間。圖3為光學(xué)定焦鏡頭的橫向色差(lateral color)圖，其中縱坐標(biāo)軸代表光束口徑，橫坐標(biāo)表示了像面上橫向色差大小。由圖3可知，光學(xué)定焦鏡頭的橫向色差控制在-0.005mm～0.001mm之間。圖4A和圖4B分別為定焦鏡頭的場曲(field curve)圖及畸變(distortinon)圖，其中縱坐標(biāo)均代表視場大小，場曲圖的橫坐標(biāo)以毫米為量綱表示鏡頭的場曲值，畸變圖的橫坐標(biāo)以百分比為量綱表示鏡頭的畸變大小。由圖4A可知，子午場曲控制在0.1mm左右，弧矢場曲控制在0.008mm左右，由圖4B可知，最大畸變空載在-5％左右。圖5A至圖5E為光學(xué)定焦鏡頭的成像影像的光線扇形圖(ray fan plot)，其是以波長為486納米、588納米及656納米的光為例生成仿真數(shù)據(jù)圖，橫坐標(biāo)表示為歸一化后的光束口徑，縱坐標(biāo)為光線與像面的相交高度值。圖2，圖3，圖4A和圖4B，圖5A至圖5E所顯示的圖形均在標(biāo)準(zhǔn)的范圍內(nèi)，由此可以驗證本實施例的定焦鏡頭確實具有良好的光學(xué)成像質(zhì)量。

綜上所述，在本發(fā)明中，光學(xué)定焦鏡頭從物側(cè)到像側(cè)依次排列包括：第一透鏡組、第二透鏡組、光闌以及第三透鏡組；其中，第一透鏡組的光焦度為負(fù)，第二透鏡組的光焦度為正，第三透鏡組的光焦度為正，光闌位于第二透鏡組與第三透鏡組之間，其中，第一透鏡組包括：光焦度為正的雙凸型第一透鏡、光焦度為負(fù)的雙凹型第二透鏡、光焦度為負(fù)的雙凹型第三透鏡、光焦度為正的雙凸型第四透鏡，因此，能夠?qū)崿F(xiàn)高清成像的需求，擴大了光學(xué)定焦鏡頭的像面和視場、并提高了光學(xué)定焦鏡頭的分辨率。

此外，本發(fā)明提供的實施例光學(xué)系統(tǒng)中，第一透鏡組、第二透鏡組、和第三透鏡組形成反遠(yuǎn)距結(jié)構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)大視場的需求。合理的光焦度分配及光闌位置，使鏡頭體積比較緊湊。膠合部件的大量運用提升光學(xué)系統(tǒng)的光通量，減少光機配合公差累計量，并降低了公差敏感性、裝配難度，最終提升裝配良率。合理的玻璃組合及優(yōu)化，保證了高清的成像需求，最終實現(xiàn)了超大像面、高分辨率、大視場的效果。

盡管已描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，但本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員一旦得知了基本創(chuàng)造性概念，則可對這些實施例作出另外的變更和修改。所以，所附權(quán)利要求意欲解釋為包括優(yōu)選實施例以及落入本發(fā)明范圍的所有變更和修改。

顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明實施例進(jìn)行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明實施例的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明實施例的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。