[发明专利]一种宽工作距大光圈广角TOF镜头

说明书

本发明公开了一种宽工作距大光圈广角TOF镜头，包括从物面至像面依次设置的第一透镜L1、第二透镜L2、孔径光阑STO、第三透镜L3、第四透镜L4、第五透镜L5和窄带滤光片BPF，其中：第一透镜L1为负光焦度的弯月玻璃球面透镜，第二透镜L2为负光焦度的弯月玻璃球面透镜，第三透镜L3为正光焦度的双凸玻璃非球面透镜，第四透镜L4为正光焦度的弯月玻璃非球面透镜，第五透镜L5为具有正光焦度的弯月玻璃球面透镜，并合理设计各透镜的有效焦距。该镜头可在大光圈设计中矫正轴外像差，减少渐晕，提升边缘视场照度，并减小光学总长，提升成像质量，实现大视场角、宽工作距，高照度、且高低温下工作性能稳定。

技术领域

本发明属于光学镜头技术领域，具体涉及一种宽工作距大光圈广角TOF镜头。

背景技术

近年来，TOF (Time Of Flight)深度传感器技术依靠体积小、误差低、直接输出深度数据与抗干扰性强等优势，已经成为3D深度视觉领域三大主流方案之一。TOF深度传感技术也在诸如手机镜头、VR/AR手势交互、智能安防、汽车电子ADAS、工厂自动化等行业大显身手。与此同时，搭配TOF深度传感器使用的深度摄像头的需求日益突出。该类深度摄像头通常工作在近红外波段，中心波长850nm，或者940nm，要求具有光圈大(F/#≤1.2)、照度高、视场角大、尺寸小等特点。

专利号CN112099193A所公开的小型TOF镜头，采用4G2P架构、 1/4inch传感器，最大像高为φ4.5mm，同时相对照度水平仅可达45%左右，根据成像公式（y=ftanU）计算可得对角线方向视场角最大为80°；专利号CN209167661U所公开的镜头，采用2G3P结构，对角线方向视场角仅可达90°左右，在获取更大的视场角时难以保证镜头小型化。同时考虑到光圈越大（Fno越小），景深（工作距）越小，需要对镜头进行充分优化以满足较大的工作距要求，因此提供一种大光圈、高照度、大视场角、宽工作距的小型TOF镜头十分必要。

发明内容

本发明的目的在于针对上述问题，提出一种宽工作距大光圈广角TOF镜头，克服现有TOF镜头的视场角偏小、照度较低、大光圈镜头景深较小的问题，可在大光圈设计中矫正轴外像差，减少渐晕，提升边缘视场照度，并减小光学总长，提升成像质量，实现宽工作距，且高低温性能稳定。

为实现上述目的，本发明所采取的技术方案为：

本发明提出的一种宽工作距大光圈广角TOF镜头，由从物面至像面依次设置的第一透镜L1、第二透镜L2、孔径光阑STO、第三透镜L3、第四透镜L4、第五透镜L5和窄带滤光片BPF组成，其中：

第一透镜L1为负光焦度的弯月玻璃球面透镜，第二透镜L2为负光焦度的弯月玻璃球面透镜，第三透镜L3为正光焦度的双凸玻璃非球面透镜，第四透镜L4为正光焦度的弯月玻璃非球面透镜，第五透镜L5为具有正光焦度的弯月玻璃球面透镜，并满足如下条件：

-10mm f1 -7mm；-9mm f2 -7mm；5mm f3 9mm；

14mm f4 30mm；10mm f5 16mm

其中，f1为第一透镜L1的有效焦距，f2为第二透镜L2的有效焦距，f3为第三透镜L3的有效焦距，f4为第四透镜L4的有效焦距，f5为第五透镜L5的有效焦距。

优选地，宽工作距大光圈广角TOF镜头还满足如下条件：

1.7 n1 1.95；1.4 n2 1.6；1.4 n3 1.6；1.7 n4 1.95；1.4 n5 1.6

其中，n1为第一透镜L1的d光折射率，n2为第二透镜L2的d光折射率，n3为第三透镜L3的d光折射率，n4为第四透镜L4的d光折射率；n5为第五透镜L5的d光折射率。

优选地，第三透镜L3和第四透镜L4为模造玻璃透镜。