一种低畸变鱼眼镜头的制作方法

1.本实用新型涉及光学镜头技术领域，具体而言，涉及一种低畸变鱼眼镜头。


背景技术：

2.鱼眼镜头是一种焦距为16mm或更短的并且视角接近或等于180
°
的镜头。它是一种极端的广角镜头，“鱼眼镜头”是它的俗称。为使镜头达到最大的摄影视角，这种摄影镜头的前镜片直径很短且呈抛物状向镜头前部凸出，与鱼的眼睛颇为相似，“鱼眼镜头”因此而得名。
3.现有的鱼眼镜头大都存在以下问题：镜片多、镜头体积大，使得镜头整体成本及重量过高，且安装使用具有局限性；由于镜头视场角大，边缘畸变管控差，使拍摄的画面存在明显变形，影响后期图像处理；镜头成像靶面小，信噪比高，感光性能差。
4.鉴于此，本技术发明人发明了一种低畸变鱼眼镜头。


技术实现要素：

5.本实用新型在于提供一种畸变小、体积小、成像靶面大的低畸变鱼眼镜头。
6.为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：一种低畸变鱼眼镜头，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、第六透镜，所述第一透镜至第六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凸面，像侧面为凹面；
8.所述第二透镜具负屈光度，且第二透镜的物侧面为凸面，像侧面为凹面；
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.所述第四透镜具正屈光度，且第四透镜的物侧面为凸面，像侧面为凸面；
11.所述第五透镜具负屈光度，且第五透镜的物侧面于近光轴处为凸面，像侧面为凹面；
12.所述第六透镜具正屈光度，且第六透镜的物侧面为凸面，像侧面为凸面。
13.进一步地，该鱼眼镜头满足：-5《f1《-4，-3《f2《-2，4《f3《5，3《f4《4，-3《f5《-2，12《f6《3，
14.其中，f1、f2、f3、f4、f5、f6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、第六透镜的焦距值。
15.进一步地，该鱼眼镜头满足：3《|f1/f|《4，2《|f2/f|《3，2.5《|f3/f|《3.5，2《|f4/f|《3，1《|f5/f|《2，1.5《|f6/f|《2.5，
16.其中，f为镜头的整体焦距，f1、f2、f3、f4、f5、f6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、第六透镜的焦距。
17.进一步地，该鱼眼镜头满足：3《f
456
/f《5,其中，f
456
为所述第四透镜、第五透镜、第六透镜的组合焦距，f为镜头的整体焦距。
18.进一步地，该鱼眼镜头满足：1.7《nd1《1.9，45《vd1《60，1.5《nd2《1.7，50《vd2《60，1.7《nd3《2,19《vd3《30，1.5《nd4《1.7，50《vd4《70，1.6《nd5《1.7，18《vd5《25，1.5《nd6《1.7，50《vd6《60，
19.其中，nd1、nd2、nd3、nd4、nd5、nd6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、第六透镜的折射率，vd1、vd2、vd3、vd4、vd5、vd6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、第六透镜的色散系数。
20.进一步地，该鱼眼镜头满足：imgh/aag《1，其中，imgh为镜头成像面上的像高，aag为所述第一透镜至第六透镜之间空气间隙的总和。
21.进一步地，该鱼眼镜头满足：alt/aag》2.0，其中，alt为所述第一透镜至第六透镜的中心厚度总和，aag为所述第一透镜至第六透镜之间空气间隙的总和。
22.进一步地，所述第一透镜、第三透镜均为玻璃球面透镜，所述第二透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜均为塑料非球面透镜。
23.进一步地，还包括光阑，所述光阑位于所述第三透镜的像侧面上。
24.进一步地，该鱼眼镜头的光学总长ttl满足：ttl《15mm。
25.采用上述技术方案后，本实用新型具有如下优点：
26.本实用新型低畸变鱼眼镜头采用玻塑混合设计，光学ttl小于15mm，镜头整体体积小，安装使用方便；镜头f-theta畸变控制在|-5％|以内，畸变管控完善，所摄画面边缘变形小，利于后期图像处理；镜头成像靶面大，适用于1/2.7
″
的芯片，感光性能更好，成像信噪比低。
附图说明
27.图1为本实用新型实施例1的光路图；
28.图2为本实用新型实施例1镜头在435nm-650nm光下的mtf曲线图；
29.图3为本实用新型实施例1镜头在435nm-650nm光下的离焦曲线图；
30.图4为本实用新型实施例1镜头在435nm-650nm光下的横向色差曲线图；
31.图5为本实用新型实施例1镜头在435nm-650nm光下的纵向色差曲线图；
32.图6为本实用新型实施例1镜头在可见光435nm-650nm下的场曲及畸变图；
33.图7为本实用新型实施例1镜头在可见光435nm-650nm下的相对照度图；
34.图8为本实用新型实施例2的光路图；
35.图9为本实用新型实施例2镜头在435nm-650nm光下的mtf曲线图；
36.图10为本实用新型实施例2镜头在435nm-650nm光下的离焦曲线图；
37.图11为本实用新型实施例2镜头在435nm-650nm光下的横向色差曲线图；
38.图12为本实用新型实施例2镜头在435nm-650nm光下的纵向色差曲线图；
39.图13为本实用新型实施例2镜头在可见光435nm-650nm下的场曲及畸变图；
40.图14为本实用新型实施例2镜头在可见光435nm-650nm下的相对照度图；
41.图15为本实用新型实施例3的光路图；
42.图16为本实用新型实施例3镜头在435nm-650nm光下的mtf曲线图；
43.图17为本实用新型实施例3镜头在435nm-650nm光下的离焦曲线图；
44.图18为本实用新型实施例3镜头在435nm-650nm光下的横向色差曲线图；
45.图19为本实用新型实施例3镜头在435nm-650nm光下的纵向色差曲线图；
46.图20为本实用新型实施例3镜头在可见光435nm-650nm下的场曲及畸变图；
47.图21为本实用新型实施例3镜头在可见光435nm-650nm下的相对照度图；
48.图22为本实用新型实施例4的光路图；
49.图23为本实用新型实施例4镜头在435nm-650nm光下的mtf曲线图；
50.图24为本实用新型实施例4镜头在435nm-650nm光下的离焦曲线图；
51.图25为本实用新型实施例4镜头在435nm-650nm光下的横向色差曲线图；
52.图26为本实用新型实施例4镜头在435nm-650nm光下的纵向色差曲线图；
53.图27为本实用新型实施例4镜头在可见光435nm-650nm下的场曲及畸变图；
54.图28为本实用新型实施例4镜头在可见光435nm-650nm下的相对照度图；
55.图29为本实用新型实施例5的光路图；
56.图30为本实用新型实施例5镜头在435nm-650nm光下的mtf曲线图；
57.图31为本实用新型实施例5镜头在435nm-650nm光下的离焦曲线图；
58.图32为本实用新型实施例5镜头在435nm-650nm光下的横向色差曲线图；
59.图33为本实用新型实施例5镜头在435nm-650nm光下的纵向色差曲线图；
60.图34为本实用新型实施例5镜头在可见光435nm-650nm下的场曲及畸变图；
61.图35为本实用新型实施例5镜头在可见光435nm-650nm下的相对照度图。
62.附图标记说明：
63.1、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、第六透镜；7、保护玻璃。
具体实施方式
64.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型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实用新型，并不用于限定本实用新型。
65.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。
66.本实用新型公开了一种低畸变鱼眼镜头，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、第六透镜6，所述第一透镜1至第六透镜6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；
67.所述第一透镜1具负屈光度，且第一透镜1的物侧面为凸面，像侧面为凹面；
68.所述第二透镜2具负屈光度，且第二透镜2的物侧面为凸面，像侧面为凹面；
69.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；
70.所述第四透镜4具正屈光度，且第四透镜4的物侧面为凸面，像侧面为凸面；
71.所述第五透镜5具负屈光度，且第五透镜5的物侧面于近光轴处为凸面，像侧面为凹面；
72.所述第六透镜6具正屈光度，且第六透镜6的物侧面为凸面，像侧面为凸面；
73.所述第一透镜1、第三透镜3均为玻璃球面透镜，所述第二透镜2、第四透镜4、第五透镜5、第六透镜6均为塑料非球面透镜。此外，还包括光阑，所述光阑位于所述第三透镜3的像侧面上。
74.该鱼眼镜头满足：1.7《nd1《1.9，45《vd1《60，1.5《nd2《1.7，50《vd2《60，1.7《nd3《2,19《vd3《30，1.5《nd4《1.7，50《vd4《70，1.6《nd5《1.7，18《vd5《25，1.5《nd6《1.7，50《vd6《60，其中，nd1、nd2、nd3、nd4、nd5、nd6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、第六透镜6的折射率，vd1、vd2、vd3、vd4、vd5、vd6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、第六透镜6的色散系数。
75.采用玻塑混合设计，其中，采用四片塑料非球面设计，更有利于矫正二级光谱及高级像差；同时，玻璃透镜选用了高折射率的材料，能够比较好的优化光学结构同时利于镜头结构设计，降低镜头成本。
76.该鱼眼镜头满足：-5《f1《-4，-3《f2《-2，4《f3《5，3《f4《4，-3《f5《-2，12《f6《3，其中，f1、f2、f3、f4、f5、f6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、第六透镜6的焦距值。
77.该鱼眼镜头满足：3《|f1/f|《4，2《|f2/f|《3，2.5《|f3/f|《3.5，2《|f4/f|《3，1《|f5/f|《2，1.5《|f6/f|《2.5，其中，f为镜头的整体焦距，f1、f2、f3、f4、f5、f6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、第六透镜6的焦距。
78.该鱼眼镜头满足：3《f
456
/f《5,其中，f
456
为所述第四透镜4、第五透镜5、第六透镜6的组合焦距，f为镜头的整体焦距。合理分配各透镜的光焦度，保证系统性能。
79.该鱼眼镜头满足：imgh/aag《1，其中，imgh为镜头成像面上的像高，aag为所述第一透镜1至第六透镜6之间空气间隙的总和。
80.该鱼眼镜头满足：alt/aag》2.0，其中，alt为所述第一透镜1至第六透镜6的中心厚度总和，aag为所述第一透镜1至第六透镜6之间空气间隙的总和。
81.该鱼眼镜头的光学总长ttl满足：ttl《15mm，镜头整体体积小，使得其安装使用极为便捷。
82.该鱼眼镜头照度高，边缘相对照度高于55％，具有较好的成像质量；视场角大，fov＝200
°
,提升了镜头的整体视场范围，提高实用性；镜头在125lp/mm处边缘mtf均高于40％，解析度高，成像质量好。
83.下面将以具体实施例对本实用新型的低畸变鱼眼镜头进行详细说明。
84.实施例1
85.参照图1所示，本实用新型公开了一种低畸变鱼眼镜头，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、第六透镜6，所述第一透镜1至第六透镜6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；
86.所述第一透镜1具负屈光度，且第一透镜1的物侧面为凸面，像侧面为凹面；
87.所述第二透镜2具负屈光度，且第二透镜2的物侧面为凸面，像侧面为凹面；
88.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；
89.所述第四透镜4具正屈光度，且第四透镜4的物侧面为凸面，像侧面为凸面；
90.所述第五透镜5具负屈光度，且第五透镜5的物侧面于近光轴处为凸面，像侧面为凹面；
91.所述第六透镜6具正屈光度，且第六透镜6的物侧面为凸面，像侧面为凸面。
92.本具体实施例的详细光学数据如表1-1所示。
93.表1-1实施例1的详细光学数据
[0094][0095]
本实施例中，所述第一透镜1、第三透镜3均为玻璃球面透镜，所述第二透镜2、第四透镜4、第五透镜5、第六透镜6均为塑料非球面透镜。且塑料非球面透镜两面均为非球面。非球面透镜表面曲线的方程式表示如下：
[0096][0097]
其中，
[0098]
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)；
[0099]
c：非球面顶点之曲率(the vertex curvature)；
[0100]
k：锥面系数(conic constant)；
[0101]
径向距离(radial distance)；
[0102]rn
：归一化半径(normalization radius(nradius))；
[0103]
u：r/rn；
[0104]am
：第m阶q
con
系数(is the m
thqcon coefficient)；
[0105]qmcon
：第m阶q
con
多项式(the m
thqcon polynomial)。
[0106]
本实施例中的非球面数据如表1-2所示。
[0107]
表1-2实施例1的非球面数据
[0108][0109]
本实施例中，镜头在435nm-650nm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125lp/mm时，mtf值大于0.5，镜头的分辨率高，成像质量优良。镜头在435nm-650nm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435nm-650nm可见光下的横向色差曲线图请参阅图4，从图中可以看出，横向色差均小于12um，色差小，具有较高的图像色彩还原性。
[0110]
镜头在435nm-650nm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
±
0.02mm，对色彩的还原好、色彩的色差小，蓝紫边现象不明显。镜头在435nm-650nm可见光下的场曲及畸变图请参阅图6，从图中可以看出，各个波长的场曲基本重合，色差较小，同时系统的光学畸变《|-5％|，畸变小，控制了广角畸变，提升图像质量，无需后期图像算法矫正畸变，应用方便。镜头在435nm-650nm可见光下的相对照度图请参阅图7，从图中可以看出，相对照度＞55％，成像均匀、质量好。
[0111]
实施例2
[0112]
如图8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。
[0113]
本具体实施例的详细光学数据如表2-1所示。
[0114]
表2-1实施例2的详细光学数据
[0115][0116]
本实施例中，所述第一透镜1、第三透镜3均为玻璃球面透镜，所述第二透镜2、第四
透镜4、第五透镜5、第六透镜6均为塑料非球面透镜。且塑料非球面透镜两面均为非球面。本实施例中的非球面数据如表2-2所示。
[0117]
表2-2实施例2的非球面数据
[0118][0119]
本实施例中，镜头在435nm-650nm可见光下的mtf曲线图请参阅图9，从图中可以看出，该款镜头的空间频率达125lp/mm时，mtf值大于0.4，镜头的分辨率高，成像质量优良。镜头在435nm-650nm可见光下的离焦曲线图请参阅图10，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435nm-650nm可见光下的横向色差曲线图请参阅图11，从图中可以看出，横向色差均小于12um，色差小，具有较高的图像色彩还原性。
[0120]
镜头在435nm-650nm可见光下的纵向色差曲线图请参阅图12，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435nm-650nm可见光下的场曲及畸变图请参阅图13，从图中可以看出，各个波长的场曲基本重合，色差较小，同时系统的光学畸变《|-5％|，畸变小，控制了广角畸变，提升图像质量，无需后期图像算法矫正畸变，应用方便。镜头在435nm-650nm可见光下的相对照度图请参阅图14，从图中可以看出，相对照度＞55％，成像均匀、质量好。
[0121]
实施例3
[0122]
如图15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。
[0123]
本具体实施例的详细光学数据如表3-1所示。
[0124]
表3-1实施例3的详细光学数据
[0125][0126]
本实施例中，所述第一透镜1、第三透镜3均为玻璃球面透镜，所述第二透镜2、第四透镜4、第五透镜5、第六透镜6均为塑料非球面透镜。且塑料非球面透镜两面均为非球面。本实施例中的非球面数据如表3-2所示。
[0127]
表3-2实施例3的非球面数据
[0128][0129]
本实施例中，镜头在435nm-650nm可见光下的mtf曲线图请参阅图16，从图中可以看出，该款镜头的空间频率达125lp/mm时，mtf值大于0.4，镜头的分辨率高，成像质量优良。镜头在435nm-650nm可见光下的离焦曲线图请参阅图17，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435nm-650nm可见光下的横向色差曲线图请参阅图18，从图中可以看出，横向色差均小于8um，色差小，具有较高的图像色彩还原性。
[0130]
镜头在435nm-650nm可见光下的纵向色差曲线图请参阅图19，从图中可以看出，轴向色差小于
±
0.02mm，对色彩的还原好、色彩的色差小，蓝紫边现象不明显。镜头在435nm-650nm可见光下的场曲及畸变图请参阅图20，从图中可以看出，各个波长的场曲基本重合，色差较小，同时系统的光学畸变《|-2％|，畸变小，控制了广角畸变，提升图像质量，无需后期图像算法矫正畸变，应用方便。镜头在435nm-650nm可见光下的相对照度图请参阅图21，从图中可以看出，相对照度＞55％，成像均匀、质量好。
[0131]
实施例4
[0132]
如图22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，所述第一透镜1、第三透镜3均为玻璃球面透镜，所述第二透镜2、第四透镜4、第五透镜5、第六透镜6均为塑料非球面透镜。且塑料非球面透镜两面均为非球面。本实施例中的非球面数据如表4-2所示。
[0137]
表4-2实施例4的非球面数据
[0138][0139][0140]
本实施例中，镜头在435nm-650nm可见光下的mtf曲线图请参阅图23，从图中可以看出，该款镜头的空间频率达125lp/mm时，mtf值大于0.4，镜头的分辨率高，成像质量优良。镜头在435nm-650nm可见光下的离焦曲线图请参阅图24，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435nm-650nm可见光下的横向色差曲线图请参阅图25，从图中可以看出，横向色差均小于8um，色差小，具有较高的图像色彩还原性。
[0141]
镜头在435nm-650nm可见光下的纵向色差曲线图请参阅图26，从图中可以看出，轴向色差小于
±
0.015mm，对色彩的还原好、色彩的色差小，蓝紫边现象不明显。镜头在435nm-650nm可见光下的场曲及畸变图请参阅图27，从图中可以看出，各个波长的场曲基本重合，色差较小，同时系统的光学畸变《|-2.5％|，畸变小，控制了广角畸变，提升图像质量，无需后期图像算法矫正畸变，应用方便。镜头在435nm-650nm可见光下的相对照度图请参阅图28，从图中可以看出，相对照度＞55％，成像均匀、质量好。
[0142]
实施例5
[0143]
如图29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。
[0144]
本具体实施例的详细光学数据如表5-1所示。
[0145]
表5-1实施例5的详细光学数据
[0146][0147][0148]
本实施例中，所述第一透镜1、第三透镜3均为玻璃球面透镜，所述第二透镜2、第四透镜4、第五透镜5、第六透镜6均为塑料非球面透镜。且塑料非球面透镜两面均为非球面。本实施例中的非球面数据如表5-2所示。
[0149]
表5-2实施例5的非球面数据
[0150][0151]
本实施例中，镜头在435nm-650nm可见光下的mtf曲线图请参阅图30，从图中可以看出，该款镜头的空间频率达125lp/mm时，mtf值大于0.4，镜头的分辨率高，成像质量优良。镜头在435nm-650nm可见光下的离焦曲线图请参阅图31，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435nm-650nm可见光下的横向色差曲线图请参阅图32，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。
[0152]
镜头在435nm-650nm可见光下的纵向色差曲线图请参阅图33，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435nm-650nm可见光下的场曲及畸变图请参阅图34，从图中可以看出，各个波长的场曲基本重合，
色差较小，同时系统的光学畸变《|-3.5％|，畸变小，控制了广角畸变，提升图像质量，无需后期图像算法矫正畸变，应用方便。镜头在435nm-650nm可见光下的相对照度图请参阅图35，从图中可以看出，相对照度＞55％，成像均匀、质量好。
[0153]
以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型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实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。