一种大角度光学镜头
技术领域
本发明属于光学领域，具体涉及一种大角度光学镜头。
背景技术
目前光学镜头应用广泛，如激光雷达在农业测绘，扫描成像等领域的应用，在此类高精尖的领域，往往要求接收端镜头有较大接收角度并且光斑半径足够小以满足更高灵敏度的芯片要求。由于受到镜头总长和机械尺寸的限制，大角度光线的成像质量往往较差，接收端光学镜头的性能受到限制。因此一种大角度、小尺寸的光学镜头成为了研究的重点。
发明内容
本实用新型的目的是针对上述问题提供一种大角度光学镜头，该装置既能够实现大角度、提供高像质，并且还具有尺寸小的优点。
本实用新型的技术方案是：一种大角度光学镜头，沿光轴方向，从物面端至成像端依次包括负屈折力的第一透镜、负屈折力的第二透镜、正屈折力的第三透镜、正屈折力的第四透镜、负屈折力的第五透镜、正屈折力的第六透镜、负屈折力的第七透镜和滤光片；
所述第三透镜和第四透镜之间设有光栅；
所述第一透镜的物侧面为凸面，第一透镜的像侧面为凹面；所述第二透镜的物侧面为凸面，第二透镜的像侧面于近轴为凹面；所述第三透镜的物侧面为平面，第三透镜的像侧面为凸面；所述第四透镜的物侧面为凸面，第四透镜的像侧面为凸面；第五透镜的物侧面为凹面，第五透镜的像侧面为凸面；所述第六透镜的物侧面为凸面，第六透镜的像侧面为凸面；所述第七透镜的物侧面为凹面，第七透镜的像侧面为凸面；
所述第四透镜和第五透镜组成第一胶合镜；所述第六透镜和第七透镜组成第二胶合镜。
上述方案中，所述第一透镜的焦距f1、光学镜头的焦距f、第二透镜的轴上厚度d3和第二透镜的物侧面曲率半径R3之间满足如下关系式：
-2.8≤f1/f≤-2.0；4.5≤R3/d3≤5.5。
上述方案中，所述第一透镜的物侧面曲率半径R1、第一透镜的像侧面曲率半径R2、第一透镜的轴上厚度为d1和光学镜头的光学总长TTL之间满足如下关系式：
1.3≤(R1+R2)/(R1-R2)≤2.3；0.03≤d1/TTL≤0.07。
上述方案中，所述第二透镜头的焦距f2、第二透镜的物侧面曲率半径R3、第二透镜的像侧面曲率半径为R4、第二透镜的轴上厚度d3、光学镜头的焦距f和光学镜头的光学总长TTL之间满足如下关系式：
-4.3≤f2/f≤-3.5；1.8≤(R3+R4)/(R3-R4)≤2.9；0.06≤d3/TTL≤0.12。
上述方案中，所述第三透镜的焦距f3、第三透镜的轴上厚度d5、光学镜头的焦距f和光学镜头的光学总长TTL之间满足如下关系式：
2.36≤f3/f≤3.36；0.09≤d5/TTL≤1.15。
上述方案中，所述第四透镜的焦距f4、第四透镜的物侧面曲率半径R7、第四透镜的像侧面曲率半径R8、第四透镜的轴上厚度为d7、光学镜头的焦距f和光学镜头的光学总长TTL之间满足如下关系式：
1.5<f4/f<2.5；0.79≤(R7+R8)/(R7-R8)≤0.89；0.08≤d7/TTL≤0.14；
所述第五透镜的焦距f5、第五透镜的物侧面曲率半径R9、第五透镜的像侧面曲率半径R10、第五透镜的轴上厚度d9、光学镜头的焦距f和光学镜头的光学总长TTL之间满足如下关系式：
7.5<f5/f<-6.5；-5.6≤(R9+R10)/(R9-R10)≤-4.8；0.01≤d9/TTL≤0.06。
上述方案中，所述第六透镜的焦距f6、第六透镜的物侧面曲率半径R11、第六透镜的像侧面曲率半径R12、第六透镜的轴上厚度d11、光学镜头的焦距f和光学镜头的光学总长TTL之间满足如下关系式：
1.5<f6/f<2.0；0.5≤(R11+R12)/(R11-R12)≤0.7；0.08≤d11/TTL≤0.14；
所述第七透镜的焦距f7、第七透镜的物侧面曲率半径R13、第七透镜的像侧面曲率半径R14、第七透镜的轴上厚度d13、光学镜头的焦距f和光学镜头的光学总长TTL之间满足如下关系式：
-2.6<f7/f<-2.0；-2≤(R13+R14)/(R13-R14)≤-1；0.001≤d13/TTL≤0.004。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本实用新型所提供的大角度光学镜头，设置负屈折力的第一透镜、负屈折力的第二透镜、正屈折力的第三透镜、正屈折力的第四透镜、负屈折力的第五透镜、正屈折力的第六透镜、负屈折力的第七透镜和滤光片，大大缩减了整个镜头，重量减轻，并且实现大角度、提供高像质的目的。
附图说明
图1是本实用新型所提供的大角度光学镜头的结构示意图；
图2是本实用新型所提供的大角度光学镜头的光线传播示意图；
图3是本实用新型所提供的大角度光学镜头的调制传递函数示意图；
图4是本实用新型所提供的大角度光学镜头的相对照度示意图；
图5是本实用新型所提供的大角度光学镜头的RMS SPOT图。
具体实施方式
下面结合附图具体实施方式对本发明作进一步详细说明，但本发明的保护范围并不限于此。
如图1、2、3、4和5所示，图1是本实用新型所提供的大角度光学镜头的结构示意图，图2是本实用新型所提供的大角度光学镜头的结构及光线传播示意图，图3是本实用新型所提供的大角度光学镜头的调制传递函数示意图，图4是本实用新型所提供的大角度光学镜头的相对照度示意图，图5是本实用新型所提供的大角度光学镜头的RMS SPOT图。所述一种大角度光学镜头，沿光轴方向，从物面端至成像端依次包括负屈折力的第一透镜L1、负屈折力的第二透镜L2、正屈折力的第三透镜L3、正屈折力的第四透镜L4、负屈折力的第五透镜L5、正屈折力的第六透镜L6、负屈折力的第七透镜L7和滤光片GF；
进一步的，所述第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4、第五透镜L5、第六透镜L6和第七透镜L7均为玻璃材质。
所述第三透镜L3和第四透镜L4之间设有光栅S1；
所述第一透镜L1的物侧面为凸面，第一透镜L1的像侧面于凹面；所述第二透镜L2的物侧面为凸面，第二透镜L2的像侧面于近轴为凹面；所述第三透镜L3的物侧面为平面，第三透镜L3的像侧面为凸面；
所述第四透镜L4和第五透镜L5组成第一胶合镜J1；所述第四透镜L4的物侧面为凸面，第四透镜L4的像侧面为凸面；第五透镜L5的物侧面为凹面，第五透镜L5的像侧面为凸面；所述第六透镜L6和第七透镜L7组成第二胶合镜J2；所述第六透镜L6的物侧面为凸面，第六透镜L6的像侧面为凸面，所述第七透镜L7的物侧面为凹面，第七透镜L7的像侧面为凸面。所述第一胶合镜J1和第二胶合镜J2的设置有利于保证镜头间的配合精度，降低公差敏感度。
所述第一透镜L1的焦距f1、第二透镜L2的轴上厚度d3和第二透镜L2的物侧面曲率半径R3之间满足如下关系式：
-2.8≤f1/f≤-2.0；4.5≤R3/d3≤5.5。
进一步的，所述光学镜头满足如下关系式：-2.5≤f1/f≤-1.8；4.7≤R3/d3≤5.3。
所述第一透镜L1的物侧面曲率半径R1、第一透镜L1的像侧面曲率半径R2、第一透镜L1的轴上厚度为d1和光学镜头的光学总长TTL之间满足如下关系式：
1.3≤(R1+R2)/(R1-R2)≤2.3；0.03≤d1/TTL≤0.07。
通过第一透镜L1的物侧面曲率半径R1、第一透镜L1的像侧面曲率半径R2和第一透镜L1的轴上厚度为d1控制第一透镜L1的形状，使得第一透镜L1能够有效地校正系统像差。
进一步的，所述光学镜头满足如下关系式：1.6≤(R1+R2)/(R1-R2)≤2.1；0.04≤d1/TTL≤0.06。
所述第二透镜头L2的焦距f2、第二透镜L2的物侧面曲率半径R3、第二透镜L2的像侧面曲率半径为R4、第二透镜L2的轴上厚度d3、光学镜头的焦距f和光学镜头的光学总长TTL之间满足如下关系式：
-4.3≤f2/f≤-3.5；1.8≤(R3+R4)/(R3-R4)≤2.9；0.06≤d3/TTL≤0.12。
将第二透镜L2的负光焦度控制在合理范围，有利于矫正光学系统的像差。
进一步的，所述光学镜头满足如下关系式：-4.1≤f2/f≤-3.7；1.9≤(R3+R4)/(R3-R4)≤2.8；0.07≤d3/TTL≤0.11。
所述第三透镜L3的焦距f3、第三透镜L3的轴上厚度d5、光学镜头的焦距f和光学镜头的光学总长TTL之间满足如下关系式：
2.36≤f3/f≤3.36；0.09≤d5/TTL≤1.15。
通过光焦度的合理分配，使得光学镜头具有较佳的成像品质和较低的敏感性。
进一步的，所述光学镜头满足如下关系式：2.38≤f3/f≤3.34；0.1≤d5/TTL≤1.05。
所述第四透镜L4的焦距f4、第四透镜L4的物侧面曲率半径R7、第四透镜L4的像侧面曲率半径R8、第四透镜L4的轴上厚度为d7、光学镜头的焦距f和光学镜头的光学总长TTL之间满足如下关系式：
1.5<f4/f<2.5；0.79≤(R7+R8)/(R7-R8)≤0.89；0.08≤d7/TTL≤0.14；
通过光焦度的合理分配，使得系统具有较佳的成像品质和较低的敏感性。以上数值范围之外，随着超薄广角化的发展，像差会变大。
所述第五透镜L5的焦距f5、第五透镜L5的物侧面曲率半径R9、第五透镜L5的像侧面曲率半径R10、第五透镜L5的轴上厚度d9、光学镜头的焦距f和光学镜头的光学总长TTL之间满足如下关系式：
7.5<f5/f<-6.5；-5.6≤(R9+R10)/(R9-R10)≤-4.8；0.01≤d9/TTL≤0.06。
对第五透镜L5的限定可有效的使得摄像镜头的光线角度平缓，降低公差敏感度。
进一步的，所述光学镜头满足如下关系式：
1.7≤f4/f≤2.3；0.9≤(R7+R8)/(R7-R8)≤0.88；0.09≤d7/TTL≤0.13；
-7.3<f5/f<-6.3-5.5≤(R9+R10)/(R9-R10)≤-4.7；0.02≤d9/TTL≤0.05。
所述第六透镜L6的焦距f6、第六透镜L6的物侧面曲率半径R11、第六透镜L6的像侧面曲率半径R12、第六透镜L6的轴上厚度d11、光学镜头的焦距f和光学镜头的光学总长TTL之间满足如下关系式：
1.5<f6/f<2.0；0.5≤(R11+R12)/(R11-R12)≤0.7；0.08≤d11/TTL≤0.14；
通过以上方式，有利于实现超薄化，降低成本
所述第七透镜L7的焦距f7、第七透镜L7的物侧面曲率半径R13、第七透镜L7的像侧面曲率半径R14、第七透镜L7的轴上厚度d13、光学镜头的焦距f和光学镜头的光学总长TTL之间满足如下关系式：
-2.6<f7/f<-2.0；-2≤(R13+R14)/(R13-R14)≤-1；0.001≤d13/TTL≤0.004。
进一步的，所述光学镜头满足如下关系式：
1.6<f6/f4<1.9；0.55≤(R11+R12)/(R11-R12)≤0.65；0.09≤d11/TTL≤0.13；
-2.5<f7/f<-1.9；-1.9≤(R13+R14)/(R13-R14)≤-1.1；0.002≤d13/TTL≤0.003。
优选的，光学镜头的光学总长TTL≤25mm，有利于光学镜头实现小型化；光学镜头为大光圈，其光圈F数≤1.3，成像性能好；通过此方式，光学镜头的光学总长TTL尽量变短，达到小型化的目的。
所有光学镜头的透镜件满足下表1和表2的数据。
表1各透镜表面数据
其中，各符号的含义如下。
S1:光圈；
R:光学面的曲率半径、透镜时为中心曲率半径；
R1:第一透镜L1的物侧面的曲率半径；
R2:第一透镜L1的像侧面的曲率半径；
R3:第二透镜L2的物侧面的曲率半径；
R4:第二透镜L2的像侧面的曲率半径；
R5:第三透镜L3的物侧面的曲率半径；
R6:第三透镜L3的像侧面的曲率半径；
R7:第四透镜L4的物侧面的曲率半径；
R8:第四透镜L4的像侧面的曲率半径；
R8:第五透镜L5的物侧面的曲率半径；
R9:第五透镜L5的像侧面的曲率半径；
R10:第六透镜L6的物侧面的曲率半径；
R11:第六透镜L6的像侧面的曲率半径；
R11:第七透镜L7的物侧面的曲率半径；
R12:第七透镜L7的像侧面的曲率半径；
R13:光学过滤片GF的物侧面的曲率半径；
R14:光学过滤片GF的像侧面的曲率半径；
SI:表示像面
d:透镜的轴上厚度与透镜之间的轴上距离；
ds1：第三透镜像侧面到第五透镜物侧面间的距离
d1：第一透镜L1的轴上厚度；
d2：第一透镜L1的像侧面到第二透镜L2的物侧面的轴上距离；
d3：第二透镜L2的轴上厚度；
d4：第二透镜L2的像侧面到第三透镜L3的物侧面的轴上距离；
d5：第三透镜L3的轴上厚度；
d6：第三透镜L3的像侧面到光阑S1的轴上距离；
d7：第四透镜L4的轴上厚度；
d8：第五透镜L5的轴上厚度；
d9：第五透镜L5的像侧面到第六透镜L6的物侧面的轴上距离；
d10：第六透镜L6的轴上厚度；
d11：第七透镜L7的轴上厚度；
d12：第七透镜L7的像侧面到光学过滤片GF的物侧面的轴上距离；
d13：光学过滤片GF的轴上厚度；
d14：光学过滤片GF的像侧面到像面的轴上距离；
nd:d线的折射率；
nd1:第一透镜L1的d线的折射率；
nd2:第二透镜L2的d线的折射率；
nd3:第三透镜L3的d线的折射率；
nd4:第四透镜L4的d线的折射率；
nd5:第五透镜L5的d线的折射率；
nd6：第六透镜L6的d线的折射率；
nd7：第七透镜L7的d线的折射率；
ndg:光学过滤片GF的d线的折射率；
vd:阿贝数；
v1：第一透镜L1的阿贝数；
v2：第二透镜L2的阿贝数；
v3：第三透镜L3的阿贝数；
v4：第四透镜L4的阿贝数；
v5：第五透镜L5的阿贝数；
v6：第六透镜L6的阿贝数；
v7：第六透镜L7的阿贝数；
vg：光学过滤片GF的阿贝数。
表2第二透镜L2的非球面数据
其中,k是圆锥系数,A4、A6、A8、A10、A12是非球面系数。
公式1：
y＝(x2/R)/[1+{1-(k+1)(x2/R2)}1/2]+A4x2+A6x6+A8x8+A10x10+A12x12
第二透镜L2的非球面使用上述公式1中所示的非球面数据。但是，本发明不限于该公式1表示的非球面多项式形式。
如图3所示，S和T分别代表弧矢方向和子午方向，显示出其具有大角度和成像质量高的优势。如图4所示，最大视场角的相对照度大于80％，显示出其具有能量利用率高的优势。如图5所示，其spot半径较小，显示出其具有成像质量较高的优势。
在本实施方式中，所述光学镜头的入瞳直径为2.544mm，全视场像高为3.62mm，对角线方向的视场角为144°，广角且具有良好的像质。
通过以上方式，各透镜的共同配合，使得光学镜头能在获得高成像性能的同时，满足广角化的要求。
应当理解，虽然本发明按照各个实施例描述，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
上文所列出的一系列详细说明仅是针对本发明可行性实施例的具体说明，并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施例或变更均应包含在本发明的保护范围之内。
