一种广角定焦镜头的制作方法

1.本实用新型实施例涉及镜头技术，尤其涉及一种广角定焦镜头。


背景技术：

2.随着科技的发展，镜头的应用范围越来越广泛，随之而来的，人们对镜头性能的需求也越来越多样。
3.现有镜头普遍存在以下的缺点：视场角不够大，往往需要多个镜头才能拍摄到需要的范围，这大大增加了生产成本；同时，现有的安防镜头畸变过大，使得下一步图像处理的难度提升，因此开发小型低畸变广角镜头就显得很有必要。


技术实现要素：

4.本实用新型实施例提供一种广角定焦镜头，该镜头具有成本低、性能高、畸变小、广角的特点，最大可以匹配1/2.8英寸感光芯片，其畸变小于5％，可以满足-40℃-80℃的使用条件。
5.本实用新型实施例提供一种广角定焦镜头，包括沿光轴从物方到像方依次排列的负光焦度的第一透镜、负光焦度的第二透镜、正光焦度的第三透镜、光阑、负光焦度的第四透镜、正光焦度的第五透镜、负光焦度的第六透镜以及正光焦度的第七透镜；
6.其中，所述第一透镜靠近像方一侧的表面为凹面；所述第二透镜靠近物方一侧的表面为凸面，靠近像方一侧的表面为凹面；所述第三透镜靠近像方一侧的表面为凸面；所述第五透镜靠近像方一侧的表面为凸面；所述第六透镜靠近物方一侧的表面为凹面；所述第七透镜靠近像方一侧的表面为凸面。
7.可选的，所述第三透镜为玻璃球面透镜，所述第一透镜、所述第二透镜、所述第四透镜、所述第五透镜、所述第六透镜和所述第七透镜均为塑胶非球面透镜。
8.可选的，所述第一透镜和所述第二透镜满足：
9.1.2《f1/f12《2.0；
10.3.5《f2/f12《5.0；
11.其中f1表示所述第一透镜的焦距，f2表示所述第二透镜的焦距，f12表示所述第一透镜和所述第二透镜的组合焦距。
12.可选的，所述第一透镜至所述第三透镜满足：
13.0.3《f3/f13《0.75；
[0014]-0.65《f12/f13《-0.1；
[0015]
其中，f3表示所述第三透镜的焦距，f12表示所述第一透镜和所述第二透镜的组合焦距，f13表示所述第一透镜、所述第二透镜和所述第三透镜的组合焦距。
[0016]
可选的，所述第五透镜至所述第七透镜满足：
[0017]
0.7《f5/f57《1.3；
[0018]-1.8《f6/f57《-0.9；
[0019]
0.8《f7/f57《1.4；
[0020]
其中，f5表示所述第五透镜的焦距，f6表示所述第六透镜的焦距，f7表示所述第七透镜的焦距，f57表示所述第五透镜、第六透镜和所述第七透镜的组合焦距。
[0021]
可选的，所述广角定焦镜头的焦距满足：
[0022]
3.1《f13/f《7.5；
[0023]-13《f4/f《-7.5；
[0024]
1.2《f57/f《1.8；
[0025]
其中f13表示所述第一透镜、所述第二透镜和所述第三透镜的组合焦距，f4表示所述第四透镜的焦距，f57表示所述第五透镜、第六透镜和所述第七透镜的组合焦距，f表示所述广角定焦镜头的焦距。
[0026]
可选的，所述第三透镜的折射率满足：
[0027]
nd3》1.6。
[0028]
可选的，所述第五透镜至所述第七透镜满足：
[0029]
20《vd5-vd6《45；
[0030]
20《vd7-vd6《45；
[0031]
其中，vd5表示所述第五透镜的阿贝数，vd6表示所述第六透镜的阿贝数，vd7表示所述第七透镜的阿贝数。
[0032]
可选的，所述广角定焦镜头的光学后焦距bfl和光学系统总长ttl满足：
[0033]
0.15《bfl/ttl《0.35。
[0034]
可选的，所述广角定焦镜头的镜头总长小于15mm。
[0035]
本实用新型实施例提供的广角定焦镜头，包括沿光轴从物方到像方依次排列的负光焦度的第一透镜、负光焦度的第二透镜、正光焦度的第三透镜、光阑、负光焦度的第四透镜、正光焦度的第五透镜、负光焦度的第六透镜以及正光焦度的第七透镜；其中，第一透镜靠近像方一侧的表面为凹面；第二透镜靠近物方一侧的表面为凸面，靠近像方一侧的表面为凹面；第三透镜靠近像方一侧的表面为凸面；第五透镜靠近像方一侧的表面为凸面；第六透镜靠近物方一侧的表面为凹面；第七透镜靠近像方一侧的表面为凸面。通过设置负光焦度的第一透镜，并且靠近像方一侧的表面为凹面，更有利于光学系统光线的收集，可有效增大监控视场范围；通过设置负光焦度的第二透镜，且靠近物方一侧的表面为凸面，靠近像方一侧的表面为凹面，有效扩大光学系统视场的同时可校正系统场曲、像散等轴外像差；通过设置正光焦度的第三透镜，且靠近像方一侧的表面为凸面，降低了系统畸变，有利于光学系统畸变的优化，同时第三透镜承担了系统较大的光焦度，改变光束的传播方向，更有利于光束在像面上成像；通过设置负光焦度的第四透镜，同时位于光阑附近，有利于系统球差、位置色差等轴上像差的校正；通过设置正光焦度的第五透镜，且靠近像方一侧的表面为凸面，有利于系统畸变的校正；通过分别选用负光焦度和正光焦度的第六透镜和第七透镜，有利于系统彗差、像散及色差的校正，从而实现一种成本低、性能高、畸变小的广角定焦镜头，最大可以匹配1/2.8英寸感光芯片，其畸变小于5％，可以满足-40℃-80℃的使用条件。
附图说明
[0036]
图1为本实用新型实施例提供的一种广角定焦镜头的结构示意图；
[0037]
图2为本实用新型实施例提供的一种广角定焦镜头的球差曲线示意图；
[0038]
图3为本实用新型实施例提供的一种广角定焦镜头的畸变曲线示意图；
[0039]
图4为本实用新型实施例提供的另一种广角定焦镜头的结构示意图；
[0040]
图5为本实用新型实施例提供的一种广角定焦镜头的球差曲线示意图；
[0041]
图6为本实用新型实施例提供的一种广角定焦镜头的畸变曲线示意图；
[0042]
图7为本实用新型实施例提供的又一种广角定焦镜头的结构示意图；
[0043]
图8为本实用新型实施例提供的一种广角定焦镜头的球差曲线示意图；
[0044]
图9为本实用新型实施例提供的一种广角定焦镜头的畸变曲线示意图。
具体实施方式
[0045]
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。
[0046]
在本实用新型实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本实用新型。需要注意的是，本实用新型实施例所描述的“上”、“下”、“左”、“右”等方位词是以附图所示的角度来进行描述的，不应理解为对本实用新型实施例的限定。此外在上下文中，还需要理解的是，当提到一个元件被形成在另一个元件“上”或“下”时，其不仅能够直接形成在另一个元件“上”或者“下”，也可以通过中间元件间接形成在另一元件“上”或者“下”。术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
[0047]
图1为本实用新型实施例提供的一种广角定焦镜头的结构示意图。参考图1，本实用新型实施例提供的广角定焦镜头包括沿光轴从物方到像方依次排列的负光焦度的第一透镜10、负光焦度的第二透镜20、正光焦度的第三透镜30、光阑80、负光焦度的第四透镜40、正光焦度的第五透镜50、负光焦度的第六透镜60以及正光焦度的第七透镜70；其中，第一透镜10靠近像方一侧的表面为凹面；第二透镜20靠近物方一侧的表面为凸面，靠近像方一侧的表面为凹面；第三透镜30靠近像方一侧的表面为凸面；第五透镜50靠近像方一侧的表面为凸面；第六透镜60靠近物方一侧的表面为凹面；第七透镜70靠近像方一侧的表面为凸面。
[0048]
其中，可以理解的是，光焦度等于像方光束汇聚度与物方光束汇聚度之差，它表征光学系统偏折光线的能力。光焦度的绝对值越大，对光线的弯折能力越强，光焦度的绝对值越小，对光线的弯折能力越弱。光焦度为正数时，光线的屈折是汇聚性的；光焦度为负数时，光线的屈折是发散性的。光焦度可以适用于表征一个透镜的某一个折射面(即透镜的一个表面)，可以适用于表征某一个透镜，也可以适用于表征多个透镜共同形成的系统(即透镜组)。在本实施例中，可以将各个透镜固定于一个镜筒(图1中未示出)内，通过合理分配透镜的光焦度，可以使镜头具有畸变小和广角的特点，可选的，本实施例提供的广角定焦镜头的光学后焦距bfl和光学系统总长ttl满足：0.15《bfl/ttl《0.35，这样有利于镜头总长的压缩，本实施例中，镜头总长小于15mm，尺寸较小，支持1/2.8英寸的像面，对角视场角可以达到120
°
。
[0049]
本实施例的技术方案，通过设置负光焦度的第一透镜，并且靠近像方一侧的表面
为凹面，更有利于光学系统光线的收集，可有效增大监控视场范围；通过设置负光焦度的第二透镜，且靠近物方一侧的表面为凸面，靠近像方一侧的表面为凹面，有效扩大光学系统视场的同时可校正系统场曲、像散等轴外像差；通过设置正光焦度的第三透镜，且靠近像方一侧的表面为凸面，降低了系统畸变，有利于光学系统畸变的优化，同时第三透镜承担了系统较大的光焦度，改变光束的传播方向，更有利于光束在像面上成像；通过设置负光焦度的第四透镜，同时位于光阑附近，有利于系统球差、位置色差等轴上像差的校正；通过设置正光焦度的第五透镜，且靠近像方一侧的表面为凸面，有利于系统畸变的校正；通过分别选用负光焦度和正光焦度的第六透镜和第七透镜，有利于系统彗差、像散及色差的校正，从而实现一种成本低、性能高、畸变小的广角定焦镜头，最大可以匹配1/2.8英寸感光芯片，其畸变小于5％，可以满足-40℃-80℃的使用条件。
[0050]
在上述技术方案的基础上，继续参考图1，可选的，第三透镜30为玻璃球面透镜，第一透镜10、第二透镜20、第四透镜40、第五透镜50、第六透镜60和第七透镜70均为塑胶非球面透镜。使用玻璃球面透镜有利于改善镜头在高低温环境下的成像效果，保证像质在不同条件下的成像一致性，使用塑胶非球面透镜有利于在降低镜头成本的同时优化高阶像差，从而提升周边视场像质。
[0051]
可选的，第一透镜10和第二透镜20满足：
[0052]
1.2《f1/f12《2.0；
[0053]
3.5《f2/f12《5.0；
[0054]
其中f1表示第一透镜10的焦距，f2表示第二透镜20的焦距，f12表示第一透镜10和第二透镜20的组合焦距。本实施例中，第一透镜10和第二透镜20的焦距均为负值，同时起到光线收集的效果。
[0055]
可选的，第一透镜10至第三透镜30满足：
[0056]
0.3《f3/f13《0.75；
[0057]-0.65《f12/f13《-0.1；
[0058]
其中，f3表示第三透镜30的焦距，f12表示第一透镜10和第二透镜20的组合焦距，f13表示第一透镜10、第二透镜20和第三透镜30的组合焦距。
[0059]
可选的，第五透镜50至第七透镜70满足：
[0060]
0.7《f5/f57《1.3；
[0061]-1.8《f6/f57《-0.9；
[0062]
0.8《f7/f57《1.4；
[0063]
其中，f5表示第五透镜50的焦距，f6表示第六透镜60的焦距，f7表示第七透镜70的焦距，f57表示第五透镜50、第六透镜60和第七透镜70的组合焦距。
[0064]
可选的，广角定焦镜头的焦距满足：
[0065]
3.1《f13/f《7.5；
[0066]-13《f4/f《-7.5；
[0067]
1.2《f57/f《1.8；
[0068]
其中f13表示第一透镜10、第二透镜20和第三透镜30的组合焦距，f4表示第四透镜40的焦距，f57表示第五透镜50、第六透镜60和第七透镜70的组合焦距，f表示广角定焦镜头的焦距。本实施例的光学系统基于第四透镜40前后对称，构成类高斯结构，有利于垂轴像差
的校正。
[0069]
可选的，第三透镜30的折射率满足：nd3》1.6，有利于大视场光学系统的优化，同时更有利于减小光线入射角，降低镜片感度。
[0070]
可选的，第五透镜50至第七透镜70满足：
[0071]
20《vd5-vd6《45；
[0072]
20《vd7-vd6《45；
[0073]
其中，vd5表示第五透镜50的阿贝数，vd6表示第六透镜60的阿贝数，vd7表示第七透镜70的阿贝数，这样有利于系统色差的校正。
[0074]
本实施例提供的广角定焦镜头，采用一片玻璃球面透镜、六片塑料非球面的玻塑混合结构设计，通过合理的材料、焦距、折射率及阿贝数搭配，其中玻璃球面透镜容易加工，塑料非球面透镜具有了良好的像差校正能力，确保光学系统性能的同时有效地控制了成本。该镜头具有成本低、性能高、畸变小、广角的特点，最大可以匹配1/2.8英寸感光芯片，其畸变小于5％，对角视场角可以达到120
°
，满足多种应用场景下的成像需求。
[0075]
可选的，非球面透镜的面型满足公式：
[0076][0077]
其中，z表示非球面z向的轴向矢高；y表示非球面的高度；c表示拟合球面的曲率，数值上为曲率半径的倒数，k表示圆锥系数，a、b、c、d、e、f、g分别表示高次非球面系数。
[0078]
示例性的，表1为图1对应的广角定焦镜头的具体参数设计值：
[0079]
表1广角定焦镜头的具体参数
[0080]
[0081][0082]
本实施例的广角定焦镜头的焦距f＝2.13mm，光圈值f＝2.19。
[0083]
表2为表1提供的广角定焦镜头的一种设计值：
[0084]
表2广角定焦镜头的一种设计值
[0085]
[0086][0087]
表2中的面序号根据各个透镜的表面顺序来进行编号，其中“s1”代表第一透镜10的前表面(靠近物方一侧的表面)，“s2”代表第一透镜10的后表面(靠近像方一侧的表面)，依次类推。“sto”代表镜头的光阑，曲率半径代表透镜表面的弯曲程度，正值代表该表面弯向像面一侧，负值代表该表面弯向物面一侧，其中“pl”代表该表面为平面，曲率半径为无穷大；厚度代表当前表面到下一表面的中心轴向距离，折射率代表当前表面到下一表面之间的材料对光线的偏折能力，空格代表当前位置为空气，折射率为1；k值代表该非球面的最佳拟合圆锥系数的数值大小。
[0088]
其中，表3为本实施例中非球面面型参数：
[0089]
表3广角定焦镜头中非球面系数的一种设计值
[0090]
[0091][0092]
其中，-2.6058e-03表示面序号为表面s1的系数a为-2.6058
×
10-3
。
[0093]
图2为本实用新型实施例提供的一种广角定焦镜头的球差曲线示意图，图3为本实用新型实施例提供的一种广角定焦镜头的畸变曲线示意图，其中由图2和图3可知，本实施例提供的广角定焦镜头具有良好的成像能力，其畸变小于5％。
[0094]
图4为本实用新型实施例提供的另一种广角定焦镜头的结构示意图，与上述实施例类似，表4为图4对应的广角定焦镜头的具体参数设计值：
[0095]
表4广角定焦镜头的具体参数
[0096]
[0097][0098]
本实施例的广角定焦镜头的焦距f＝2.14mm，光圈f＝2.12。
[0099]
表5为表4提供的广角定焦镜头的一种设计值：
[0100]
表5广角定焦镜头的一种设计值
[0101]
[0102][0103]
表5中的面序号根据各个透镜的表面顺序来进行编号，其中“s1”代表第一透镜10的前表面(靠近物方一侧的表面)，“s2”代表第一透镜10的后表面(靠近像方一侧的表面)，依次类推。“sto”代表镜头的光阑，曲率半径代表透镜表面的弯曲程度，正值代表该表面弯向像面一侧，负值代表该表面弯向物面一侧，其中“pl”代表该表面为平面，曲率半径为无穷大；厚度代表当前表面到下一表面的中心轴向距离，折射率代表当前表面到下一表面之间的材料对光线的偏折能力，空格代表当前位置为空气，折射率为1；k值代表该非球面的最佳拟合圆锥系数的数值大小。
[0104]
其中，表6为本实施例中非球面面型参数：
[0105]
表6广角定焦镜头中非球面系数的一种设计值
[0106]
[0107][0108]
其中，1.5125e-03表示面序号为s1的系数a为1.5125
×
10-3
。
[0109]
图5为本实用新型实施例提供的一种广角定焦镜头的球差曲线示意图，图6为本实用新型实施例提供的一种广角定焦镜头的畸变曲线示意图，其中由图5和图6可知，本实施例提供的广角定焦镜头具有良好的成像能力，其畸变小于5％。
[0110]
图7为本实用新型实施例提供的又一种广角定焦镜头的结构示意图，与上述实施例类似，表7为图7对应的广角定焦镜头的具体参数设计值：
[0111]
表7广角定焦镜头的具体参数
[0112]
[0113][0114]
本实施例的广角定焦镜头的焦距f＝1.94mm，光圈f＝2.18。
[0115]
表8为表7提供的广角定焦镜头的一种设计值：
[0116]
表8广角定焦镜头的一种设计值
[0117]
[0118][0119]
表8中的面序号根据各个透镜的表面顺序来进行编号，其中“s1”代表第一透镜10的前表面(靠近物方一侧的表面)，“s2”代表第一透镜10的后表面(靠近像方一侧的表面)，依次类推。“sto”代表镜头的光阑，曲率半径代表透镜表面的弯曲程度，正值代表该表面弯向像面一侧，负值代表该表面弯向物面一侧，其中“pl”代表该表面为平面，曲率半径为无穷大；厚度代表当前表面到下一表面的中心轴向距离，折射率代表当前表面到下一表面之间的材料对光线的偏折能力，空格代表当前位置为空气，折射率为1；k值代表该非球面的最佳拟合圆锥系数的数值大小。
[0120]
其中，表9为本实施例中非球面面型参数：
[0121]
表9广角定焦镜头中非球面系数的一种设计值
[0122]
[0123][0124]
其中，1.5500e-03表示面序号为s1的系数a为1.5500
×
10-3
。
[0125]
图8为本实用新型实施例提供的一种广角定焦镜头的球差曲线示意图，图9为本实用新型实施例提供的一种广角定焦镜头的畸变曲线示意图，其中由图8和图9可知，本实施例提供的广角定焦镜头具有良好的成像能力，其畸变小于5％。
[0126]
注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。