一种正畸变鱼眼镜头的制作方法

1.本发明涉及光学镜头技术领域，具体而言，涉及一种正畸变鱼眼镜头。


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.现有的鱼眼镜头由于视场角较大，通光一般做的比较小；且镜片使用比较多，ttl比较长，结构复杂，体积大，不利于安装；此外，现有鱼眼镜头f-theta畸变通常为负数，边缘成像被压缩，不能满足边缘高清成像的需求。
4.鉴于此，本技术发明人发明了一种正畸变鱼眼镜头。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种大通光，体积小，正f-theta畸变的鱼眼镜头。
6.为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种正畸变鱼眼镜头，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凹面，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为凹面，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，所述第一透镜及所述第二透镜均为弯月形透镜。
14.进一步地，所述第二透镜、第四透镜、第五透镜均为塑料非球面透镜，且所述第二透镜、第四透镜、第五透镜的物侧面及像侧面均为非球面。
15.进一步地，该镜头满足：1.69《nd1《1.85，1.6《nd2《1.7，1.9《nd3《2.051.5《nd4《1.6，1.6《nd5《1.7，1.5《nd6《1.6，
16.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。
17.进一步地，该镜头满足：45《vd1《60，20《vd2《30，20《vd3《35，45《vd4《60，20《vd5《30，65《vd6《85，
18.其中，vd1、vd2、vd3、vd4、vd5、vd6分别为所述第一透镜、第二透镜、第三透镜的色散系数。
19.进一步地，还包括光阑，所述光阑设于所述第三透镜的物侧面上。
20.进一步地，所述第一透镜至第六透镜的有效孔径均小于13mm。
21.进一步地，该镜头的通光f/#＝1.7。
22.进一步地，该镜头的光学ttl《19mm。
23.采用上述技术方案后，本发明具有如下优点：
24.本发明正畸变鱼眼镜头分辨率高、体积小、便于安装及使用，大通光设计，使其在低照度环境下仍能保持高清彩色成像；同时其畸变小且为正值，提升边缘成像的像素占比，便于后期算法处理。
附图说明
25.图1为本发明实施例1的光路图；
26.图2为本发明实施例1中镜头在可见光下的mtf曲线图；
27.图3为本发明实施例1中镜头在可见光下的场曲及f-theta畸变图；
28.图4为本发明实施例2的光路图；
29.图5为本发明实施例2中镜头在可见光下的mtf曲线图；
30.图6为本发明实施例2中镜头在可见光下的场曲及f-theta畸变图；
31.图7为本发明实施例3的光路图；
32.图8为本发明实施例3中镜头在可见光下的mtf曲线图；
33.图9为本发明实施例3中镜头在可见光下的场曲及f-theta畸变图；
34.图10为本发明实施例4的光路图；
35.图11为本发明实施例4中镜头在可见光下的mtf曲线图；
36.图12为本发明实施例4中镜头在可见光下的场曲及f-theta畸变图。
37.附图标记说明：
38.1、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&滤光片。
具体实施方式
39.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。
40.在本发明中需要说明的是，术语“上”“下”“左”“右”“竖直”“水平”“内”“外”等均为基于附图所示的方位或位置关系，仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示本发明的装置或元件必须具有特定的方位，因此不能理解为对本发明的限制。
41.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。
42.本发明公开了一种正畸变鱼眼镜头，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；
43.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；
44.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；
45.所述第三透镜3具正屈光度，且第三透镜3的物侧面为凹面，像侧面为凸面；
46.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；
47.所述第五透镜5具负屈光度，且第五透镜5的物侧面为凹面，像侧面为凹面；
48.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；
49.透镜的数量、光焦度及凹凸面对合理设计，可有效降低镜头成本、缩短镜头长度并维持系统性能。
50.该镜头还包括光阑，所述光阑设于所述第三透镜3的物侧面上。通过调整光阑位置，可以矫正像散，尤其可以良好的补正慧差、畸变和垂轴像差。
51.所述第一透镜1及所述第二透镜2均为弯月形透镜。连续使用两片弯向光阑的负光焦度弯月形镜片，可以缩小入射角的光线对应的出射光线的角度，使镜头的fov达到180
°
，同时弯向光阑的设计降低了系统的慧差与球差。
52.该镜头满足：1.69《nd1《1.85，1.6《nd2《1.7，1.9《nd3《2.051.5《nd4《1.6，1.6《nd5《1.7，1.5《nd6《1.6，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。
53.该镜头满足：45《vd1《60，20《vd2《30，20《vd3《35，45《vd4《60，20《vd5《30，65《vd6《85，其中，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的色散系数。
54.所述第二透镜2、第四透镜4、第五透镜5均为塑料偶次非球面透镜，且所述第二透镜2、第四透镜4、第五透镜5的物侧面及像侧面均为非球面。通过增加偶次非球面镜片的使用，提高镜片的使用效率，从而降低镜片的使用数量，有效的缩小镜头的体积，同时达到更好的成像效果。
55.该镜头的光学ttl《19mm。所述第一透镜1至第六透镜6的有效孔径均小于13mm。如此镜头的体积小，便于安装及使用。
56.该镜头的通光f/#＝1.7，大通光设计，使镜头在低照度环境依然可以保持高清彩色成像。
57.成像靶面》φ6mm，最高可满足1/2”sensor成像需求。
58.该镜头的mtf值在150lp/mm频率下全视场均大于0.4，满足高清成像要求。
59.该镜头f-theta畸变《+10％，畸变为正值，有效提升边缘成像的像素占比，便于后期算法处理。
60.下面将以具体实施例对本发明的迷你型红外成像镜头进行详细说明。
61.实施例1
62.参照图1所示，本发明公开了一种正畸变鱼眼镜头，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；
63.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；
64.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；
65.所述第三透镜3具正屈光度，且第三透镜3的物侧面为凹面，像侧面为凸面；
66.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；
67.所述第五透镜5具负屈光度，且第五透镜5的物侧面为凹面，像侧面为凹面；
68.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；
69.本实施例中，该镜头还还包括光阑，所述光阑设于所述第三透镜3的物侧面上。
70.本实施例中，所述第一透镜1及所述第二透镜2均为弯月形透镜。本具体实施例的详细光学数据如表1-1所示。
71.表1-1实施例1的详细光学数据
[0072][0073]
本实施例中，所述第二透镜2、第四透镜4、第五透镜5均为塑料偶次非球面透镜，且所述第二透镜2、第四透镜4、第五透镜5的物侧面及像侧面均为非球面。非球面透镜表面曲线的方程式表示如下：
[0074][0075]
其中，
[0076]
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)；
[0077]
c：非球面顶点之曲率(the vertex curvature)；
[0078]
k：锥面系数(conic constant)；
[0079]
径向距离(radial distance)；
[0080]rn
：归一化半径(normalization radius(nradius))；
[0081]
u：r/rn；
[0082]am
：第m阶q
con
系数(is the m
thqcon coefficient)；
[0083]qmcon
：第m阶q
con
多项式(the m
thqcon polynomial)。
[0084]
本实施例中的非球面数据如表1-2所示。
[0085]
表1-2实施例1的非球面数据
[0086][0087]
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150lp/mm时，所有视场的mtf值大于均大于0.4，镜头的分辨率高，满足高清成像要求。镜头在可见光下的场曲及f-theta畸变图请参阅图3，从图中可以看出，各个波长的场曲基本重合，镜头色差矫正较好，同时系统的光学畸变小于+10％，畸变小且为正值，有效提升边缘成像的像素占比，便于后期算法处理。
[0088]
实施例2
[0089]
如图4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。
[0090]
本具体实施例的详细光学数据如表2-1所示。
[0091]
表2-1实施例2的详细光学数据
[0092][0093]
本实施例中，所述第二透镜2、第四透镜4、第五透镜5均为塑料偶次非球面透镜，且所述第二透镜2、第四透镜4、第五透镜5的物侧面及像侧面均为非球面。本实施例中的非球面数据如表2-2所示。
[0094]
表2-2实施例2的非球面数据
[0095][0096]
本实施例中，镜头在可见光下的mtf曲线图请参阅图5，从图中可以看出，该款镜头的空间频率达150lp/mm时，最小mtf值仍在0.4左右，镜头的分辨率高，满足高清成像要求。镜头在可见光下的场曲及f-theta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，镜头色差矫正较好，同时系统的光学畸变小于+10％，畸变小且为正值，有效提升边缘成像的像素占比，便于后期算法处理。
[0097]
实施例3
[0098]
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。
[0099]
本具体实施例的详细光学数据如表3-1所示。
[0100]
表3-1实施例3的详细光学数据
[0101][0102]
本实施例中，所述第二透镜2、第四透镜4、第五透镜5均为塑料偶次非球面透镜，且所述第二透镜2、第四透镜4、第五透镜5的物侧面及像侧面均为非球面。本实施例中的非球面数据如表3-2所示。
[0103]
表3-2实施例3的非球面数据
[0104]
[0105]
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150lp/mm时，所有视场的mtf值大于均大于0.4，镜头的分辨率高，满足高清成像要求。镜头在可见光下的场曲及f-theta畸变图请参阅图9，从图中可以看出，各个波长的场曲基本重合，镜头色差矫正较好，同时系统的光学畸变小于+10％，畸变小且为正值，有效提升边缘成像的像素占比，便于后期算法处理。
[0106]
实施例4
[0107]
如图10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。
[0108]
本具体实施例的详细光学数据如表4-1所示。
[0109]
表4-1实施例4的详细光学数据
[0110][0111]
本实施例中，所述第二透镜2、第四透镜4、第五透镜5均为塑料偶次非球面透镜，且所述第二透镜2、第四透镜4、第五透镜5的物侧面及像侧面均为非球面。本实施例中的非球面数据如表4-2所示。
[0112]
表4-2实施例4的非球面数据
[0113][0114]
本实施例中，镜头在可见光下的mtf曲线图请参阅图11，从图中可以看出，该款镜头的空间频率达150lp/mm时，所有视场的mtf值大于均大于0.4，镜头的分辨率高，满足高清成像要求。镜头在可见光下的场曲及f-theta畸变图请参阅图12，从图中可以看出，各个波长的场曲基本重合，镜头色差矫正较好，同时系统的光学畸变小于+10％，畸变小且为正值，有效提升边缘成像的像素占比，便于后期算法处理。
[0115]
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。