一种广角镜头的制作方法

1.本发明涉及光学镜头技术领域，具体而言，涉及一种广角镜头。


背景技术：

2.随着科学技术的不断进步以及社会的不断发展，近年来，光学成像镜头也得到了迅猛发展。广角镜头是常见的一种光学镜头。广角镜头是一种焦距短于标准镜头、视角大于标准镜头、焦距长于鱼眼镜头、视角小于鱼眼镜头的摄影镜头。广角镜头又分为普通广角镜头和超广角镜头两种。由于广角镜头的焦距短，视角大，在较短的拍摄距离范围内，能拍摄到较大面积的景物。
3.现有的广角镜头，为了矫正色差，使用多片玻璃镜片或者是胶合镜片，使得镜头光学ttl过大、体积过大，且整体成本过高。此外，现有的广角镜头普遍温漂量大，当温度扰动过大时，影响成像质量。
4.鉴于此，本技术发明人发明了一种广角镜头。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种体积小、成本低、温漂量小的广角镜头。
6.为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种广角镜头，包括从物侧至像侧沿一光轴依次设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜，所述第一透镜至第五透镜各自包括一朝向物侧且使成像光线通过的物侧面以及一朝向像侧且使成像光线通过的像侧面；
7.所述第一透镜具负屈光度，且第一透镜的物侧面为凹面，像侧面为凹面；
8.所述第二透镜具正屈光度，且第二透镜的物侧面为凹面，像侧面为凸面；
9.所述第三透镜具正屈光度，且第三透镜的物侧面为凸面，像侧面为凸面；
10.所述第四透镜具负屈光度，且第四透镜的物侧面为凸面，像侧面为凹面；
11.所述第五透镜具正屈光度，且第五透镜的物侧面为凸面，像侧面为凸面；
12.所述光阑位于所述第三透镜的像侧面上，所述第一透镜、第二透镜、第四透镜、第五透镜均为塑料非球面透镜，所述第三透镜为玻璃透镜。
13.进一步地，该镜头满足：-6《f1《-5，22《f2《26，7《f3《9，-7《f4《-5，4《f5《6，其中，f1、f2、f3、f4、f5分别为所述第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜的焦距值。
14.进一步地，该镜头满足：1《|(f1/f)|《2，5《|(f2/f)|《7，2《|(f3/f)|《3，0.5《|(f4/f)|《1.5，1《|(f5/f)|《2，其中，f为镜头的整体焦距值，f1、f2、f3、f4、f5分别为所述第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜的焦距值。
15.进一步地，该镜头满足：1.5《nd1《1.6，50《vd1《60，1.6《nd2《1.7，18《vd2《26，1.3《nd3《1.7，60《vd3《100，1.6《nd4《1.7，18《vd4《26，1.5《nd5《1.7，50《vd5《60，其中，nd1、nd2、nd3、nd4、nd5分别为所述第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜的折射率，vd1、vd2、vd3、vd4、vd5分别为所述第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜的色
散系数。
16.进一步地，该镜头满足：1《|(f12/f345)|《2，其中，f12为所述第一透镜及第二透镜的组合焦距，f345为所述第三透镜、第四透镜及第五透镜的组合焦距。
17.进一步地，该镜头满足：0.5《ct12/ct345《1.2，其中，ct12为所述第一透镜与第二透镜在光轴上的镜片厚度之和，ct345为所述第三透镜、第四透镜及第五透镜在光轴上的镜片厚度之和。
18.进一步地，该镜头满足：0.7《imh/efl《0.9，其中，imh为镜头的像方半像高，efl为镜头的有效焦距。
19.进一步地，该镜头的有效焦距efl满足：3.8mm《efl《4.0mm。
20.进一步地，该镜头满足：5.0≤ttl/aag，其中，ttl为镜头的光学总长，aag为第一至第五透镜在光轴上相邻两个透镜之间空气间隙的总和。
21.进一步地，该镜头的光学总长ttl满足：ttl＜23mm。
22.采用上述技术方案后，本发明与现有技术相比，具有如下优点：
23.本发明广角镜头采用1g4p玻塑混合设计，整体结构紧凑、体积小、成本低，同时温漂量小，在-40℃～80℃的温度范围内使用均具有较好的成像效果。
附图说明
24.图1为本发明实施例1的光路图；
25.图2为本发明实施例1中镜头在可见光下的mtf曲线图；
26.图3为本发明实施例1中镜头在可见光下的离焦曲线图；
27.图4为本发明实施例1中镜头在可见光下的横向色差图；
28.图5为本发明实施例1中镜头在可见光下的纵向色差图；
29.图6为本发明实施例1中镜头在可见光下的场曲及畸变图；
30.图7为本发明实施例2的光路图；
31.图8为本发明实施例2中镜头在可见光下的mtf曲线图；
32.图9为本发明实施例2中镜头在可见光下的离焦曲线图；
33.图10为本发明实施例2中镜头在可见光下的横向色差图；
34.图11为本发明实施例2中镜头在可见光下的纵向色差图；
35.图12为本发明实施例2中镜头在可见光下的场曲及畸变图；
36.图13为本发明实施例3的光路图；
37.图14为本发明实施例3中镜头在可见光下的mtf曲线图；
38.图15为本发明实施例3中镜头在可见光下的离焦曲线图；
39.图16为本发明实施例3中镜头在可见光下的横向色差图；
40.图17为本发明实施例3中镜头在可见光下的纵向色差图；
41.图18为本发明实施例3中镜头在可见光下的场曲及畸变图；
42.图19为本发明实施例4的光路图；
43.图20为本发明实施例4中镜头在可见光下的mtf曲线图；
44.图21为本发明实施例4中镜头在可见光下的离焦曲线图；
45.图22为本发明实施例4中镜头在可见光下的横向色差图；
46.图23为本发明实施例4中镜头在可见光下的纵向色差图；
47.图24为本发明实施例4中镜头在可见光下的场曲及畸变图；
48.图25为本发明实施例5的光路图；
49.图26为本发明实施例5中镜头在可见光下的mtf曲线图；
50.图27为本发明实施例5中镜头在可见光下的离焦曲线图；
51.图28为本发明实施例5中镜头在可见光下的横向色差图；
52.图29为本发明实施例5中镜头在可见光下的纵向色差图；
53.图30为本发明实施例5中镜头在可见光下的场曲及畸变图。
54.附图标记说明：
55.1、第一透镜；2、第二透镜；3、第三透镜；4、第四透镜；5、第五透镜；6、保护玻璃。
具体实施方式
56.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
57.这里所说的「一透镜具有正屈光率(或负屈光率)」，是指所述透镜以高斯光学理论计算出来的近轴屈光率为正(或为负)。所说的「透镜的物侧面(或像侧面)」定义为成像光线通过透镜表面的特定范围。透镜的面形凹凸判断可依该领域中通常知识者的判断方式，即通过曲率半径(简写为r值)的正负号来判断透镜面形的凹凸。r值可常见被使用于光学设计软件中，例如zemax或codev。r值亦常见于光学设计软件的透镜资料表(lens data sheet)中。以物侧面来说，当r值为正时，判定为物侧面为凸面；当r值为负时，判定物侧面为凹面。反之，以像侧面来说，当r值为正时，判定像侧面为凹面；当r值为负时，判定像侧面为凸面。
58.本发明公开了一种广角镜头，包括从物侧至像侧沿一光轴依次设置的第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3、第四透镜4、第五透镜5，所述第一透镜1至第五透镜5各自包括一朝向物侧且使成像光线通过的物侧面以及一朝向像侧且使成像光线通过的像侧面；
59.所述第一透镜1具负屈光度，且第一透镜1的物侧面为凹面，像侧面为凹面；
60.所述第二透镜2具正屈光度，且第二透镜2的物侧面为凹面，像侧面为凸面；
61.所述第三透镜3具正屈光度，且第三透镜3的物侧面为凸面，像侧面为凸面；
62.所述第四透镜4具负屈光度，且第四透镜4的物侧面为凸面，像侧面为凹面；
63.所述第五透镜5具正屈光度，且第五透镜5的物侧面为凸面，像侧面为凸面；
64.所述光阑位于所述第三透镜3的像侧面上，所述第一透镜1和第二透镜2为镜头的前组，所述第三透镜3至第五透镜5为镜头的后组。通过合理的正负透镜光焦度分配，能够较好的矫正二级光谱及高级像差，保证系统光学性能。
65.所述第一透镜1、第二透镜2、第四透镜4、第五透镜5均为塑料非球面透镜，所述第三透镜3为玻璃透镜。镜头采用玻塑混合设计，镜头整体成本低，体积小；同时能够很好的校正温漂，在-40℃～80℃的温度范围内均具有较好的成像效果。
66.该镜头满足：-6《f1《-5，22《f2《26，7《f3《9，-7《f4《-5，4《f5《6，其中，f1、f2、f3、f4、f5分别为所述第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3、第四透镜4、第五透镜5的焦距值。
67.该镜头满足：1《|(f1/f)|《2，5《|(f2/f)|《7，2《|(f3/f)|《3，0.5《|(f4/f)|《1.5，1《
|(f5/f)|《2，其中，f为镜头的整体焦距值，f1、f2、f3、f4、f5分别为所述第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3、第四透镜4、第五透镜5的焦距值。
68.该镜头满足：1.5《nd1《1.6，50《vd1《60，1.6《nd2《1.7，18《vd2《26，1.3《nd3《1.7，60《vd3《100，1.6《nd4《1.7，18《vd4《26，1.5《nd5《1.7，50《vd5《60，其中，nd1、nd2、nd3、nd4、nd5分别为所述第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3、第四透镜4、第五透镜5的折射率，vd1、vd2、vd3、vd4、vd5分别为所述第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3、第四透镜4、第五透镜5的色散系数。
69.该镜头满足：1《|(f12/f345)|《2，其中，f12为所述第一透镜1及第二透镜2的组合焦距值，f345为所述第三透镜3、第四透镜4及第五透镜5的组合焦距值。
70.该镜头满足：0.5《ct12/ct345《1.2，其中，ct12为所述第一透镜1与第二透镜2在光轴上的镜片厚度之和，ct345为所述第三透镜3、第四透镜4及第五透镜5在光轴上的镜片厚度之和。控制前组透镜(第一至第二透镜)及后组透镜(第三至第五透镜)的镜片厚度，可以更好的分配镜头光焦度，提升镜头成像质量。
71.该镜头满足：0.7《imh/efl《0.9，其中，imh为镜头的像方半像高，efl为镜头的有效焦距。且该镜头的有效焦距efl满足：3.8mm《efl《4.0mm。通过控制像高与焦距的比值，可以更好的控制系统畸变，有效提升镜头的成像质量。
72.该镜头满足：5.0≤ttl/aag，其中，ttl为镜头的光学总长，aag为第一至第五透镜5在光轴上相邻两个透镜之间空气间隙的总和。且该镜头的光学总长ttl满足：ttl＜23mm。镜头光学长度小，其结构紧凑体积小，使得其安装使用极为便捷；且通过控制光学长度与空气间隔之间的比例，可更好分配各个镜片间光焦度，控制镜头的场曲，提升镜头的成像质量。
73.该镜头的最大通光f/no＝1.63。通光大，提升成像亮度。
74.该镜头的视场角满足：fov》105
°
。视场角大，提升了镜头的整体视场范围，提高实用性。
75.下面将以具体实施例对本发明的广角镜头进行详细说明。
76.实施例1
77.参照图1所示，本发明公开了一种广角镜头，包括从物侧至像侧沿一光轴依次设置的第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3、第四透镜4、第五透镜5，所述第一透镜1至第五透镜5各自包括一朝向物侧且使成像光线通过的物侧面以及一朝向像侧且使成像光线通过的像侧面；
78.所述第一透镜1具负屈光度，且第一透镜1的物侧面为凹面，像侧面为凹面；
79.所述第二透镜2具正屈光度，且第二透镜2的物侧面为凹面，像侧面为凸面；
80.所述第三透镜3具正屈光度，且第三透镜3的物侧面为凸面，像侧面为凸面；
81.所述第四透镜4具负屈光度，且第四透镜4的物侧面为凸面，像侧面为凹面；
82.所述第五透镜5具正屈光度，且第五透镜5的物侧面为凸面，像侧面为凸面；
83.其中，所述光阑位于所述第三透镜3的像侧面上。
84.本具体实施例的详细光学数据如表1-1所示。
85.表1-1实施例1的详细光学数据
[0086][0087]
本实施例中，镜头部分参数的具体取值如表1-2所示。
[0088]
表1-2实施例1的部分镜头参数
[0089]
参数 |(f12/f345)|1.702ct12/ct3450.807ttl/aag5.96imh/efl0.847
[0090]
本实施例中，所述第一透镜1、第二透镜2、第四透镜4、第五透镜5均为塑料非球面透镜，所述第三透镜3为玻璃透镜。非球面透镜表面曲线的方程式表示如下：
[0091][0092]
其中，
[0093]
z：非球面之深度(非球面上距离光轴为y的点，与相切于非球面光轴上顶点之切面，两者间的垂直距离)；
[0094]
c：非球面顶点之曲率(the vertex curvature)；
[0095]
k：锥面系数(conic constant)；
[0096]
径向距离(radial distance)；
[0097]rn
：归一化半径(normalization radius(nradius))；
[0098]
u：r/rn；
[0099]am
：第m阶q
con
系数(is the m
th q
con coefficient)；
[0100]qmcon
：第m阶q
con
多项式(the m
th q
con polynomial)。
[0101]
本实施例中的非球面数据如表1-3所示。
[0102]
表1-3实施例1的非球面数据
[0103][0104]
本实施例中，镜头在可见光下的mtf曲线图请参阅图2，从图中可以看出，该款镜头的空间频率达120lp/mm时，mtf值大于0.45，成像质量优良，镜头的分辨率高。镜头在可见光下的离焦曲线图请参阅图3，从图中可以看出，该镜头在可见光下各个视场离焦曲线比较集中，离焦量小。镜头在可见光下的横向色差图请参阅图4，从图中可以看出，横向色差均小于7um，色差小，具有较高的图像色彩还原性。镜头在可见光下的纵向色差曲线图请参阅图5，从图中可以看出，轴向色差小于
±
0.05mm，对色彩的还原好、色彩的色差小，蓝紫边现象不明显。镜头在可见光下的场曲及畸变图请参阅图6，从图中可以看出，光学畸变《|-40％|，畸变小，有效提升图像质量。
[0105]
实施例2
[0106]
如图7所示，本实施例与实施例1相比，主要在于各透镜表面的曲率半径、透镜厚度等光学参数有所不同。
[0107]
本具体实施例的详细光学数据如表2-1所示。
[0108]
表2-1实施例2的详细光学数据
[0109][0110]
本实施例中，镜头部分参数的具体取值如表2-2所示。
[0111]
表2-2实施例2的部分镜头参数
[0112]
参数 |(f12/f345)|1.675ct12/ct3450.777ttl/aag5.906
imh/efl0.849
[0113]
本实施例中，所述第一透镜1、第二透镜2、第四透镜4、第五透镜5均为塑料非球面透镜，所述第三透镜3为玻璃透镜。本实施例中的非球面数据如表2-3所示。
[0114]
表2-3实施例2的非球面数据
[0115][0116][0117]
本实施例中，镜头在可见光下的mtf曲线图请参阅图8，从图中可以看出，该款镜头的空间频率达120lp/mm时，mtf值大于0.3，成像质量优良，镜头的分辨率高。镜头在可见光下的离焦曲线图请参阅图9，从图中可以看出，该镜头在可见光下各个视场离焦曲线比较集中，离焦量小。镜头在可见光下的横向色差图请参阅图10，从图中可以看出，横向色差均小于6um，色差小，具有较高的图像色彩还原性。镜头在可见光下的纵向色差曲线图请参阅图11，从图中可以看出，轴向色差小于
±
0.05mm，对色彩的还原好、色彩的色差小，蓝紫边现象不明显。镜头在可见光下的场曲及畸变图请参阅图12，从图中可以看出，光学畸变《|-40％|，畸变小，有效提升图像质量。
[0118]
实施例3
[0119]
如图13所示，本实施例与实施例1相比，主要在于各透镜表面的曲率半径、透镜厚度等光学参数有所不同。
[0120]
本具体实施例的详细光学数据如表3-1所示。
[0121]
表3-1实施例3的详细光学数据
[0122][0123][0124]
本实施例中，镜头部分参数的具体取值如表3-2所示。
[0125]
表3-2实施例3的部分镜头参数
[0126]
参数 |(f12/f345)|1.958ct12/ct3451.035ttl/aag5.987imh/efl0.85
[0127]
本实施例中，所述第一透镜1、第二透镜2、第四透镜4、第五透镜5均为塑料非球面透镜，所述第三透镜3为玻璃透镜。本实施例中的非球面数据如表3-3所示。
[0128]
表3-3实施例3的非球面数据
[0129][0130]
本实施例中，镜头在可见光下的mtf曲线图请参阅图14，从图中可以看出，该款镜头的空间频率达120lp/mm时，mtf值大于0.35，成像质量优良，镜头的分辨率高。镜头在可见光下的离焦曲线图请参阅图15，从图中可以看出，该镜头在可见光下各个视场离焦曲线比较集中，离焦量小。镜头在可见光下的横向色差图请参阅图16，从图中可以看出，横向色差均小于6um，色差小，具有较高的图像色彩还原性。镜头在可见光下的纵向色差曲线图请参阅图17，从图中可以看出，轴向色差小于
±
0.07mm，对色彩的还原好、色彩的色差小，蓝紫边现象不明显。镜头在可见光下的场曲及畸变图请参阅图18，从图中可以看出，光学畸变《|-40％|，畸变小，有效提升图像质量。
[0131]
实施例4
[0132]
如图19所示，本实施例与实施例1相比，主要在于各透镜表面的曲率半径、透镜厚度等光学参数有所不同。
[0133]
本具体实施例的详细光学数据如表4-1所示。
[0134]
表4-1实施例4的详细光学数据
[0135][0136]
本实施例中，镜头部分参数的具体取值如表4-2所示。
[0137]
表4-2实施例4的部分镜头参数
[0138]
参数 |(f12/f345)|1.692ct12/ct3450.842ttl/aag5.383imh/efl0.84
[0139]
本实施例中，所述第一透镜1、第二透镜2、第四透镜4、第五透镜5均为塑料非球面透镜，所述第三透镜3为玻璃透镜。本实施例中的非球面数据如表4-3所示。
[0140]
表4-3实施例4的非球面数据
[0141][0142]
本实施例中，镜头在可见光下的mtf曲线图请参阅图20，从图中可以看出，该款镜头的空间频率达120lp/mm时，mtf值大于0.3，成像质量优良，镜头的分辨率高。镜头在可见光下的离焦曲线图请参阅图21，从图中可以看出，该镜头在可见光下各个视场离焦曲线比较集中，离焦量小。镜头在可见光下的横向色差图请参阅图22，从图中可以看出，横向色差均小于6um，色差小，具有较高的图像色彩还原性。镜头在可见光下的纵向色差曲线图请参阅图23，从图中可以看出，轴向色差小于
±
0.03mm，对色彩的还原好、色彩的色差小，蓝紫边现象不明显。镜头在可见光下的场曲及畸变图请参阅图24，从图中可以看出，光学畸变《|-50％|，畸变小，有效提升图像质量。
[0143]
实施例5
[0144]
如图25所示，本实施例与实施例1相比，主要在于各透镜表面的曲率半径、透镜厚度等光学参数有所不同。
[0145]
本具体实施例的详细光学数据如表5-1所示。
[0146]
表5-1实施例5的详细光学数据
[0147][0148]
本实施例中，镜头部分参数的具体取值如表5-2所示。
[0149]
表5-2实施例5的部分镜头参数
[0150][0151][0152]
本实施例中，所述第一透镜1、第二透镜2、第四透镜4、第五透镜5均为塑料非球面透镜，所述第三透镜3为玻璃透镜。本实施例中的非球面数据如表5-3所示。
[0153]
表5-3实施例5的非球面数据
[0154][0155]
本实施例中，镜头在可见光下的mtf曲线图请参阅图26，从图中可以看出，该款镜头的空间频率达120lp/mm时，mtf值大于0.3，成像质量优良，镜头的分辨率高。镜头在可见光下的离焦曲线图请参阅图27，从图中可以看出，该镜头在可见光下各个视场离焦曲线比较集中，离焦量小。镜头在可见光下的横向色差图请参阅图28，从图中可以看出，横向色差
均小于6um，色差小，具有较高的图像色彩还原性。镜头在可见光下的纵向色差曲线图请参阅图29，从图中可以看出，轴向色差小于
±
0.03mm，对色彩的还原好、色彩的色差小，蓝紫边现象不明显。镜头在可见光下的场曲及畸变图请参阅图30，从图中可以看出，光学畸变《|-50％|，畸变小，有效提升图像质量。
[0156]
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。