深度相機(jī)光學(xué)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及深度相機(jī)光學(xué)系統(tǒng)，尤其涉及一種六枚鏡片組成的深度相機(jī)成像鏡頭 光學(xué)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著激光照明技術(shù)以及3D體感交互技術(shù)的發(fā)展，近紅外光源及深度相機(jī)鏡頭的 需求及應(yīng)用越來(lái)越廣泛。尤其隨著3D-T0F技術(shù)及結(jié)構(gòu)光技術(shù)的應(yīng)用，市場(chǎng)上出現(xiàn)了一 系列深度相機(jī)產(chǎn)品，如微軟的Kinect、Softkinetic的DS325、華碩Xtion、以及Intel的 RealSense等深度相機(jī)產(chǎn)品。隨著深度相機(jī)的應(yīng)用與推廣，深度相機(jī)鏡頭的需求也會(huì)越來(lái)越 大。因深度相機(jī)鏡頭通常要求較大的光圈和視場(chǎng)、同時(shí)又要求較小的畸變和溫差變化，所以 市場(chǎng)上專門應(yīng)用于深度相機(jī)的光學(xué)鏡頭很少。比如專利CN102213821A中提到一種大光圈 大視場(chǎng)小畸變光學(xué)鏡頭，但該鏡頭采用了一片玻璃球面和三片塑料非球面鏡片，其消熱差 效果不好，只能滿足5°C-50°C，環(huán)境適應(yīng)性受到限制。又比如專利CN104204891A中提到一 種廣角深度成像鏡頭，該鏡頭采用了五片塑料非球面鏡片，但該專利并沒(méi)有提到此深度成 像鏡頭所能達(dá)到的光學(xué)性能，同時(shí)因?yàn)椴捎盟芰戏乔蛎骁R片過(guò)多，溫差效果并不能得到保 證。因此，一種大光圈、大視場(chǎng)、小畸變、消熱差的深度成像光學(xué)系統(tǒng)成為市場(chǎng)新的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明實(shí)施例提供了一種深度相機(jī)光學(xué)系統(tǒng)，其具有大光圈、大視場(chǎng)、小畸變、消 熱差性能。
[0004] 本發(fā)明實(shí)施例提供一種深度相機(jī)光學(xué)系統(tǒng)，包括沿光軸從物方到像方依次排列的 六枚鏡片，其中第一鏡片具有負(fù)光焦度的彎月形狀，凸面朝向物方；第二鏡片具有負(fù)光焦度 的彎月形狀，凸面朝向物方；第三鏡片具有正光焦度的雙凸形狀；第四鏡片具有負(fù)光焦度 的雙凹形狀；第五鏡片具有正光焦度的雙凸形狀；第六鏡片具有正光焦度的雙凸形狀。
[0005] 優(yōu)選地，所述第二鏡片采用塑料非球面鏡片。
[0006] 優(yōu)選地，所述第六鏡片采用塑料非球面鏡片。
[0007] 優(yōu)選地，所述深度相機(jī)光學(xué)系統(tǒng)滿足以下的關(guān)系式：
[0008] -15〈n〈-5, -20〈f2〈-10, 5〈f3〈15, -15〈f4〈-5, 5〈f5〈15,10〈f6〈20 ;
[0009] 其中，fl為所述第一鏡片的焦距，f2為所述第二鏡片的焦距，f3為所述第三鏡片 的焦距，f4為所述第四鏡片的焦距，f5為所述第五鏡片的焦距，f6為第六鏡片的焦距。 [0010] 優(yōu)選地，所述第一鏡片、所述第三鏡片、所述第四鏡片及所述第五鏡片均為玻璃球 面鏡片。
[0011] 優(yōu)選地，所述深度相機(jī)光學(xué)系統(tǒng)還包括光闌，所述光闌設(shè)置在所述第二鏡片與所 述第三鏡片之間。
[0012] 優(yōu)選地，所述深度相機(jī)光學(xué)系統(tǒng)還包括窄帶濾光片，所述窄帶濾光片設(shè)置在所述 第六鏡片與像面深度傳感器之間。
[0013] 上述深度相機(jī)光學(xué)采用不同鏡片組合以及利用光焦度分配實(shí)現(xiàn)了大孔徑、大視 角、小畸變的良好性能，采用玻塑混合結(jié)構(gòu)可以有效地兼顧消熱差和制造成本。
【附圖說(shuō)明】
[0014] 為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用 的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本 領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0015] 圖1是本發(fā)明一實(shí)施方式中深度相機(jī)光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016] 圖2是本發(fā)明一實(shí)施方式中深度相機(jī)光學(xué)系統(tǒng)25°C下的畸變曲線圖；
[0017] 圖3是本發(fā)明一實(shí)施方式中深度相機(jī)光學(xué)系統(tǒng)25°C下的MTF曲線圖；
[0018] 圖4是本發(fā)明一實(shí)施方式中深度相機(jī)光學(xué)系統(tǒng)-20°C下的MTF曲線圖；
[0019] 圖5是本發(fā)明一實(shí)施方式中深度相機(jī)光學(xué)系統(tǒng)80°C下的MTF曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020] 下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；?本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施 例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0021] 圖1所示為本發(fā)明一實(shí)施方式中深度相機(jī)光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。在本實(shí)施方式 中，深度相機(jī)光學(xué)系統(tǒng)100包括第一鏡片L1、第二鏡片L2、第三鏡片L3、第四鏡片L4、第五 鏡片L5、第六鏡片L6。第一至第六鏡片Ll、L2、L3、L4、L5、L6沿著光軸從物方到像方依次 排列。第一鏡片L1具有負(fù)光焦度的彎月形狀，凸面朝向物方。第二鏡片L2具有負(fù)光焦度 的彎月形狀，凸面朝向物方。第三鏡片L3具有正光焦度的雙凸形狀。第四鏡片L4具有負(fù) 光焦度的雙凹形狀。第五鏡片L5具有正光焦度的雙凸形狀。第六鏡片L6具有正光焦度的 雙凸形狀。
[0022] 在本發(fā)明的一實(shí)施方式中，第一鏡片L1、第三鏡片L3、第四鏡片L4、第五鏡片L5采 用玻璃球面鏡片，第二鏡片L2和第六鏡片L6采用塑料非球面鏡片，可以有效地消除溫度變 化對(duì)鏡頭性能的影響，提高光學(xué)鏡頭的環(huán)境適應(yīng)性，同時(shí)降低鏡頭的加工難度和生產(chǎn)成本。
[0023] 作為對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，深度相機(jī)光學(xué)系統(tǒng)100還包括光闌ST0,光闌ST0設(shè) 置在第二鏡片L2與第三鏡片L3之間，用來(lái)調(diào)節(jié)光束的強(qiáng)度。優(yōu)選地，光闌ST0設(shè)置在第三 鏡片L3靠近物方側(cè)。在本實(shí)施方式中，各鏡片Ll、L2、L3、L4、L5、L6及光闌ST0的位置是 固定的。
[0024] 在本發(fā)明一實(shí)施方式中，深度相機(jī)光學(xué)系統(tǒng)100滿足以下的關(guān)系式：
[0025] -15〈Π〈-5, -20〈f2〈-10, 5〈f3〈15, -15〈f4〈-5, 5〈f5〈15,10〈f6〈20 ;
[0026] 其中，fl為第一鏡片LI的焦距，f2為第二鏡片L2的焦距，f3為第三鏡片L3的焦 距，f4為第四鏡片L4的焦距，f5為第五鏡片L5的焦距，f6為第六鏡片L6的焦距。
[0027] 在一具體實(shí)施1中，第一、二、三、四、五、六鏡片L1、L2、L3、L4、L5、L6的焦距分別為 H、f2、f3、f4、f5、f6。舉例而言，Π= -11. 228，f2 = -18. 478，f3 = 6. 609，f4 = -6. 902， f5 = 6.609,f6 = 11. 421，焦距單位為mm。沿光軸方向從物方到像方，依次對(duì)各個(gè)部件編 號(hào)：第一鏡片L1的鏡面為S1、S2,第二鏡片L2的鏡面為S3、S4,光闌STO面為S5,第三鏡片L3的鏡面為S6、S7,第四鏡片L4的鏡面為S8、S9,第五鏡片L5的鏡面為S10、S11，第六鏡片 L6的鏡面為S12、S13,窄帶濾光片L7的鏡面為S14、S15,像面深度傳感器Sensor為S16。
[0028] 表1列出的是在該具體實(shí)施例1中的鏡片的相關(guān)參數(shù)，包含鏡片面的表面類型、曲 率半徑，還有各鏡片的厚度、材料以及有效徑。系統(tǒng)參數(shù)：1/3"深度傳感器，光圈1.0,視場(chǎng) 對(duì)角90°，感應(yīng)波長(zhǎng)850nm。
[0029] 表 1
[0030]
[0031 ] 表2列出的是在該具體實(shí)施例1中的第二鏡片L2和第六鏡片L6的非球面方程式 中的相關(guān)非球面系數(shù)。
[0032] 表 2
[0033]
[0034] 圖2到圖5為具體實(shí)施例1相對(duì)應(yīng)的光學(xué)性能曲線圖。圖2表征本發(fā)明深度相 機(jī)光學(xué)系統(tǒng)在25°C下的畸變曲線圖。圖3至圖5分別表征本發(fā)明深度相機(jī)光學(xué)系統(tǒng)在 25°C、-2CTC及 8CTC下的MTF(ModulationTransferFunction、調(diào)制傳遞函數(shù)）曲線圖。從 這些特征曲線圖中可以看出，本具體實(shí)施例1的深度相機(jī)光學(xué)系統(tǒng)具有小畸變和非常好的 消熱差性能。
[0035] 需要注意的是，上述表格1、2中的具體參數(shù)僅僅是例示性的，各鏡片參數(shù)如曲率 半徑、厚度、材料等并不限于上述實(shí)施例所示數(shù)值，采用類似結(jié)構(gòu)和參數(shù)均可達(dá)到類似的發(fā) 明技術(shù)效果。
[0036] 上述深度相機(jī)光學(xué)系統(tǒng)采用不同鏡片組合以及利用光焦度分配實(shí)現(xiàn)了大孔徑、大 視角、小畸變的良好性能，可以有效地實(shí)現(xiàn)消熱差效果。
[0037] 本文中應(yīng)用了具體個(gè)例對(duì)本發(fā)明的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說(shuō) 明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時(shí)，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā) 明實(shí)施例的思想，在【具體實(shí)施方式】及應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處，綜上所述，本說(shuō)明書(shū)內(nèi)容 不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種深度相機(jī)光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，包括沿光軸從物方到像方依次排列的六枚鏡 片，其中， 第一鏡片，具有負(fù)光焦度的彎月形狀，凸面朝向物方； 第二鏡片，具有負(fù)光焦度的彎月形狀，凸面朝向物方； 第三鏡片，具有正光焦度的雙凸形狀； 第四鏡片，具有負(fù)光焦度的雙凹形狀； 第五鏡片，具有正光焦度的雙凸形狀； 第六鏡片，具有正光焦度的雙凸形狀。2. 如權(quán)利要求1所述的深度相機(jī)光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述第二鏡片為塑料非球面 鏡片。3. 如權(quán)利要求1所述的深度相機(jī)光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述第六鏡片為塑料非球面 鏡片。4. 如權(quán)利要求1所述的深度相機(jī)光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述鏡片間滿足以下的關(guān)系 式： -15〈n〈-5, -20〈f2〈-10, 5〈f3〈15, -15〈f4〈-5, 5〈f5〈15,10〈f6〈20 ; 其中，H為所述第一鏡片的焦距，f2為所述第二鏡片的焦距，f3為所述第三鏡片的焦 距，f4為所述第四鏡片的焦距，f5為所述第五鏡片的焦距，f6為所述第六鏡片的焦距。5. 如權(quán)利要求1所述的深度相機(jī)光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述第一鏡片、所述第三鏡 片、所述第四鏡片及所述第五鏡片均為玻璃球面鏡片。6. 如權(quán)利要求1所述的深度相機(jī)光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，還包括光闌，所述光闌設(shè)置在 所述第二鏡片與所述第三鏡片之間。7. 如權(quán)利要求1所述的深度相機(jī)光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，還包括窄帶濾光片，所述窄帶 濾光片設(shè)置在所述第六鏡片與像面深度傳感器之間，用于過(guò)濾環(huán)境中的可見(jiàn)光，以使紅外 光穿過(guò)并被所述像面深度傳感器接收。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種深度相機(jī)光學(xué)系統(tǒng)，包括沿光軸從物方到像方依次排列六枚鏡片，其中第一鏡片具有負(fù)光焦度的彎月形狀，凸面朝向物方；第二鏡片具有負(fù)光焦度的彎月形狀，凸面朝向物方；第三鏡片具有正光焦度的雙凸形狀；第四鏡片具有負(fù)光焦度的雙凹形狀；第五鏡片具有正光焦度的雙凸形狀；第六鏡片具有正光焦度的雙凸形狀。上述深度相機(jī)光學(xué)系統(tǒng)采用不同鏡片組合以及利用光焦度分配實(shí)現(xiàn)了大孔徑、大視角、小畸變的良好性能，采用玻塑混合結(jié)構(gòu)可以有效地兼顧消熱差和制造成本。
【IPC分類】G02B13/18, G02B13/06
【公開(kāi)號(hào)】CN105242384
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510729004
【發(fā)明人】劉洪海, 諶鎏, 徐成, 郭蓋華
【申請(qǐng)人】深圳樂(lè)行天下科技有限公司
【公開(kāi)日】2016年1月13日
【申請(qǐng)日】2015年10月30日