广角定焦镜头的制作方法

本实用新型涉及的是一种光学器件领域的技术，具体是一种广角定焦镜头。
背景技术：
：近年来，广角镜头在安防监控、视频会议、车载、无人机等领域均有广泛的应用。业界普遍用多个广角镜头进行全景拼接来提高成像画质，但在拼接过程中对镜头提出了更高的要求。其中视场角、光学畸变、最高分辨率、温漂性能、结构等方面均需要达到优异才能满足市场需求。技术实现要素：本实用新型针对现有技术不能满足既适应复杂温度变化，同时又能匹配高端传感器的分辨率的问题，提出一种广角定焦镜头，通过特殊的光学镜片搭配和面型优化，能够匹配4K超高清分辨率的传感器，在高温80℃和低温-40℃下均能正常工作，同时当水平视场角100°以上、对角视场角120°以上时，镜头的光学畸变可小于3％。本实用新型是通过以下技术方案实现的：本实用新型从物侧到像侧依次包括：具有负光焦度的第一镜片、具有负光焦度的第二镜片、具有正光焦度的第三镜片、具有正光焦度的第四镜片、光阑、具有负光焦度的第五胶合镜片、具有正光焦度的第六镜片、具有正光焦度的第七镜片和成像面。所述的第一镜片为非球面镜片以增大镜头视场角，优选为非球面塑料镜片。所述的第一镜片的折射率范围为(1.43,1.6)，该镜片与镜头焦距比范围为(1.5,3)，该镜片的后表面边缘与光轴的夹角范围为(25°,45°)。所述的第七镜片为非球面镜片以消除镜头畸变，修正镜头像面弯曲，优选为非球面塑料镜片。所述的第七镜片优选为阿贝数范围为(50,60)且最大肉厚与最小肉厚之比范围为(1,2)，从而保证足够的面型和曲率降低畸变并修正因角度过大和材料问题带来的像面弯曲。所述的第五胶合镜片优选为玻璃胶合镜片，进一步优选其前、后镜片关于d光的阿贝数差的绝对值范围为(40,65)，并且前、后镜片的焦距乘积与第五胶合镜片的焦距比范围为(1.3,2.6)，从而抵消非球面镜片的引入所带来的温漂。所述的第五胶合镜片和第六镜片优选组成三片式胶合镜片，即由正光焦度的前镜片、负光焦度的中镜片和正光焦度的第六镜片胶合构成。所述的广角镜头满足光学畸变与水平视场角之比小于3e-4。技术效果与现有技术相比，本实用新型自物侧起的第一枚镜片和最后一枚镜片优选地采用塑料非球面材料，控制了焦距、面型、材料折射率和色散等关键条件，配合胶合镜片的综合优化，可以实现当水平视场角100°以上、对角视场角120°以上时，镜头的光学畸变小于3％；可匹配4K超清分辨率的传感器；温漂效果优异，可以在-40℃～80℃的温度范围内正常使用。附图说明图1为实施例1和实施例2的结构示意图；图2为实施例1的光学畸变曲线图；图3为实施例1的畸变网格图；图4为实施例1的MTF性能对比图；图中：A、B、C分别为-40℃、20℃、80℃时的MTF性能对比图；图5为实施例2的光学畸变曲线图；图6为实施例2的畸变网格图；图7为实施例2的MTF性能对比图；图中：A、B、C分别为-40℃、20℃、80℃时的MTF性能对比图；图8为实施例3的结构示意图；图9为实施例3的光学畸变曲线图；图10为实施例3的畸变网格图；图11为实施例3的MTF性能对比图；图中：A、B、C分别为-40℃、20℃、80℃时的MTF性能对比图；图中：具有负光焦度的第一镜片G1、具有负光焦度的第二镜片G2、具有正光焦度的第三镜片G3、具有正光焦度的第四镜片G4、光阑STP、具有负光焦度的第五镜片G5、具有正光焦度的第六镜片G6、具有正光焦度的第七镜片G7、保护玻璃CG、具有成像元件的像面IMG、前镜片G51、后镜片G52、中镜片G53。具体实施方式实施例1如图1所示，本实施例从物侧到像侧依次包括：具有负光焦度的第一镜片G1、具有负光焦度的第二镜片G2、具有正光焦度的第三镜片G3、具有正光焦度的第四镜片G4、光阑STP、具有负光焦度的第五镜片G5、具有正光焦度的第六镜片G6、具有正光焦度的第七镜片G7、保护玻璃CG和具有成像元件的像面IMG。所述的具有负光焦度的第五镜片G5为胶合镜片，从物侧到像侧依次包括：前镜片G51和后镜片G52，其中：胶合面凹面朝向物侧。所述的前镜片为正光焦度。所述的后镜片为负光焦度。本实施例的各种数值数据为：镜头的焦距F＝2.7mm；光圈数FNO＝2.4；水平视场角HFOV＝100°。表1为本实施例镜头结构参数表面序号表面类型曲率半径厚度折射率阿贝数1非球面20.052.871.4356.22非球面5.653.993球面-5.360.891.4069.74球面4.461.065球面10.931.941.8835.06球面-23.171.677球面7.292.791.4068.28球面-2.280.12STP球面无限0.8010球面10.271.941.4380.611球面-0.800.731.8235.212球面10.140.4213球面10.312.661.4678.214球面-1.060.5615非球面14.901.721.5255.416非球面-16.473.2217球面无限1.001.4762.318球面无限0.35像面其中前镜片G51的第二表面为后镜片G52的第一表面。表2为本实施例镜头非球面系数本实施例满足下列条件：1)具有负光焦度的第一镜片G1关于d光的折射率nd1范围为(1.43，1.6)；具有负光焦度的第一镜片G1的焦距比镜头的焦距f1/F范围为(1.5，3)；具有负光焦度的第一镜片G1的后表面边缘与光轴的夹角θ范围为(25°,45°)，从而使镜头有110°的对角视场角和100°水平视场角，本实施例的具有负光焦度的第一镜片G1的折射率为nd1＝1.43；焦距绝对值为f1＝6.1mm；后表面边缘与光轴的夹角θ＝30°。2)具有正光焦度的第七镜片G7关于d光的阿贝数Vd7范围为(50，60)；最大肉厚比最小肉厚D7max/D7min范围为(1，2)，从而保证有足够的面型和曲率降低畸变并修正因角度过大和材料问题带来的像面弯曲，本实施例的具有正光焦度的第七镜片G7的阿贝数Vd7＝55.4；最大肉厚D7max＝1.72mm；最小肉厚D7min＝0.93mm；焦距的绝对值f7＝14.5mm。如图2所示，根据畸变曲线得出：本实施例的光学畸变为DIS＝2.97％。光学畸变与镜头水平视场角比值为3e-4，满足大角度的同时又无畸变的要求。3)前镜片G51的阿贝数Vd51与后镜片G52的阿贝数Vd52的差的绝对值|Vd51-Vd52|范围为(40，65)；前镜片G51的焦距f51与后镜片G52的焦距f52的积比具有负光焦度的第五镜片G5的焦距F5范围为(f51*f52)/F5在范围(1.3，2.6)内，从而抵消镜片引入带来的温漂，本实施例的具有负光焦度的第五镜片G5的焦距绝对值F5＝7mm；其前镜片G51关于d光的阿贝数Vd51＝80.6；焦距绝对值f51＝4.5mm；后镜片G52关于d光的阿贝数Vd52＝35.2；焦距绝对值f52＝3.7mm。如图3所示，根据畸变网格图可见，镜头中心成像视觉无畸变效果，成像均匀优异。4)具有负光焦度的第一镜片的焦距绝对值f1与具有正光焦度的第七镜片的焦距绝对值f7的积比具有负光焦度的第五镜片的焦距绝对值F5为f1*f7/F5在范围(7，20)内，结合第五镜片的焦距比设置，共同约束了两个非球面镜片和胶合镜片的关系，进一步修正了温漂。如图4所示，本实施例在-40℃、20℃、80℃三个温度下，调至传递函数MTF均有优异的性能，即使在160lp/mm的空间频率下，周边视场MTF均可达到0.3以上，由此说明该镜头可以使用在分辨率为4K的传感器上，还可以在-40℃～80℃的温度范围内正常使用，满足无热化的设计需求。实施例2与实施例1相比，本实施例中的各种数值数据为：镜头的焦距F＝2.7mm；光圈数FNO＝2.6；水平视场角HFOV＝100°。表3为本实施例镜头结构参数表面序号表面类型曲率半径厚度折射率阿贝数1非球面15.902.961.5953.82非球面2.744.233球面-14.040.771.4878.04球面6.821.265球面9.881.821.8334.46球面-35.851.577球面7.771.691.4277.38球面-3.160.31光阑球面无限0.2510球面-10.004.081.4580.311球面-4.001.021.8920.112球面-5.110.5013球面18.752.181.4480.714球面-7.200.6715非球面16.381.211.4958.316非球面-109.093.2717球面无限0.801.4560.018球面无限0.10像面其中前镜片G51的第二表面为后镜片G52的第一表面。表4为本实施例镜头非球面系数表面序号KA4B6C8D10104.22e-053.51e-078.77E-09-5.62E-11202.63E-04-6.55E-064.73E-08-9.86E-101503.98e-04-2.43e-07-7.05E-096.82E-12162.311.52E-056.55E-06-2.65E-098.16E-12本实施例满足下列条件：1)具有负光焦度的第一镜片G1关于d光的折射率nd1范围为(1.43，1.6)；具有负光焦度的第一镜片G1的焦距比镜头的焦距f1/F范围为(1.5，3)；具有负光焦度的第一镜片G1的后表面边缘与光轴的夹角θ范围为(25°,45°)，从而使得镜头有107°的对角视场角和100°水平视场角，本实施例的具有负光焦度的第一镜片G1的折射率为nd1＝1.59；焦距绝对值为f1＝6.6mm；后表面边缘与光轴的夹角θ＝44°。2)具有正光焦度的第七镜片G7关于d光的阿贝数Vd7范围为(50，60)；最大肉厚比最小肉厚D7max/D7min范围为(1，2)，从而保证有足够的面型和曲率降低畸变并修正因角度过大和材料问题带来的像面弯曲，本实施例的具有正光焦度的第七镜片G7的阿贝数Vd7＝58.3；最大肉厚D7max＝1.21mm；最小肉厚D7min＝0.81mm；焦距的绝对值f7＝22mm。如图5所示，根据畸变曲线得出：本实施例的光学畸变为DIS＝2.84％。本实施例的光学畸变比水平视场角DIS/HFOV＝2.8e-4，满足DIS/HFOV<3e-4，使本实施例达到大角度的同时，又无畸变。3)前镜片G51的阿贝数Vd51与后镜片G52的阿贝数Vd52的差的绝对值|Vd51-Vd52|范围为(40，65)；前镜片G51的焦距f51与后镜片G52的焦距f52的积比具有负光焦度的第五镜片G5的焦距F5范围为(f51*f52)/F5在范围(1.3，2.6)内，从而抵消镜片引入带来的温漂，本实施例的具有负光焦度的第五镜片G5的焦距绝对值F5＝25mm；其前镜片G51关于d光的阿贝数Vd51＝80.3；焦距绝对值f51＝7.0mm；后镜片G52关于d光的阿贝数Vd52＝20.1；焦距绝对值f52＝6.4mm。如图6所示，根据畸变网格图可见，镜头中心成像视觉无畸变效果，成像均匀优异。4)具有负光焦度的第一镜片的焦距绝对值f1与具有正光焦度的第七镜片的焦距绝对值f7的积比具有负光焦度的第五镜片的焦距绝对值F5为f1*f7/F5在范围(7，20)内，结合第五镜片的焦距设置，共同约束了两个非球面镜片和胶合镜片的关系，进一步修正了温漂。如图7所示，本实施例在-40℃、20℃、80℃三个温度下，调至传递函数MTF均有优异的性能，即使在160lp/mm的空间频率下，周边视场MTF均可达到0.32以上，由此说明该镜头可以使用在分辨率为4K的传感器上，还可以在-40℃～80℃的温度范围内正常使用，满足无热化的设计需求。实施例3如图8所示，本实施例从物侧到像侧依次包括：具有负光焦度的第一镜片G1、具有负光焦度的第二镜片G2、具有正光焦度的第三镜片G3、具有正光焦度的第四镜片G4、光阑STP、具有正光焦度的第五镜片G5、具有正光焦度的第六镜片G6、保护玻璃CG和具有成像元件的像面IMG。所述的具有正光焦度的第五镜片G5为胶合镜片，从物侧到像侧依次包括前镜片G51、中镜片G53和后镜片G52，其中：第一胶合面凹面朝向物侧，第二胶合面凹面朝向像侧。所述的前镜片为正光焦度。所述的中镜片为负光焦度。所述的后镜片为正光焦度。本实施例的各种数值数据为：镜头的焦距F＝2.7mm；光圈数FNO＝2.3；水平视场角HFOV＝100°。表5为本实施例镜头结构参数表面序号表面类型曲率半径厚度折射率阿贝数1非球面17.571.781.47204955.12非球面2.494.273球面-20.910.601.48626476.14球面5.250.295非球面4.321.051.55812228.06非球面6.162.917球面8.221.771.71029347.48球面-11.230.85光阑球面无限0.2610球面5.932.561.42059480.211球面-4.340.601.79780435.312球面3.532.461.42436778.613球面-4.250.1014非球面10.362.481.5228756.015非球面-33.293.1316球面无限0.801.41462862.817球面无限0.10像面其中前镜片G51的第二表面为中镜片G53的第一表面，中镜片G53的第二表面为后镜片G52的第一表面。表6为本实施例镜头非球面系数本实施例满足下列条件：1)具有负光焦度的第一镜片G1关于d光的折射率nd1范围为(1.43，1.6)；具有负光焦度的第一镜片G1的焦距比镜头的焦距f1/F范围为(1.5，3)；具有负光焦度的第一镜片G1的后表面边缘与光轴的夹角θ范围为(25°,45°)，从而使得镜头有108°的对角视场角和100°水平视场角，本实施例的具有负光焦度的第一镜片G1的折射率为nd1＝1.47；焦距绝对值为f1＝6.3mm；后表面边缘与光轴的夹角θ＝25°。2)具有正光焦度的第六镜片G6关于d光的阿贝数Vd6范围为(50，60)；最大肉厚比最小肉厚D6max/D6min范围为(1，2)，从而保证有足够的面型和曲率降低畸变并修正因角度过大和材料问题带来的像面弯曲，本实施例的具有正光焦度的第六镜片G6的阿贝数Vd6＝55.4；最大肉厚D6max＝2.48mm；最小肉厚D6min＝2.03mm；焦距的绝对值f6＝19.2mm。如图9所示，根据畸变曲线得出：本实施例的光学畸变为DIS＝2.93％。本实施例的光学畸变比水平视场角DIS/HFOV＝2.9e-4，满足DIS/HFOV<3e-4，使本实施例达到大角度的同时，又无畸变。3)前镜片G51的阿贝数Vd51与中镜片G53的阿贝数Vd53的差的绝对值|Vd51-Vd53|范围为(40，65)；中镜片G53的阿贝数Vd53与后镜片G52的阿贝数Vd52的差的绝对值|Vd53-Vd52|范围为(40，65)；前镜片G51的焦距f51与后镜片G52的焦距f52和中镜片G53的焦距f53的积比具有正光焦度的第五镜片G5的焦距F5范围为(f51*f52*f53)/F5在范围(1.3，2.6)内，从而抵消镜片引入带来的温漂，本实施例的具有正光焦度的第五镜片G5的焦距绝对值F5＝23mm；其前镜片G51关于d光的阿贝数Vd51＝80.2；焦距绝对值f51＝5.1mm；中镜片G53关于d光的阿贝数Vd53＝35.2；焦距绝对值f53＝2.2mm后镜片G52关于d光的阿贝数Vd52＝78.6；焦距绝对值f52＝4.3mm。如图10所示，根据畸变网格图可见，镜头中心成像视觉无畸变效果，成像均匀优异。4)具有负光焦度的第一镜片的焦距绝对值f1与具有正光焦度的第六镜片的焦距绝对值f6的积比具有正光焦度的第五镜片的焦距绝对值F5为f1*f6/F5在范围(5，20)内，结合前、中、后镜片的焦距设置，共同约束了两个非球面镜片和胶合镜片的关系，进一步修正了温漂。如图11所示，本实施例在-40℃、20℃、80℃三个温度下，调至传递函数MTF均有优异的性能，即使在160lp/mm的空间频率下，周边视场MTF均可达到0.4以上，由此说明该镜头可以使用在分辨率为4K的传感器上，还可以在-40℃～80℃的温度范围内正常使用，满足无热化的设计需求。上述具体实施可由本领域技术人员在不背离本实用新型原理和宗旨的前提下以不同的方式对其进行局部调整，本实用新型的保护范围以权利要求书为准且不由上述具体实施所限，在其范围内的各个实现方案均受本实用新型之约束。当前第1页1 2 3