一种鱼眼镜头的制作方法

1.本实用新型涉及镜头技术领域，具体涉及一种鱼眼镜头。


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，由于镜头的前镜片直径很大且呈抛物状向镜头前部凸出，与鱼的眼睛颇为相似，所以俗称“鱼眼镜头”，目前鱼眼镜头已广泛应用于vr相机、安防监控、视讯会议、无人机、车载等领域，因此，对鱼眼镜头的要求也越来越高。
3.但现有鱼眼镜头还存在诸多不足，如镜头的视场角一般在180
°
左右，当视场角继续加大时，会牺牲分辨率，造成边缘像质不高；镜头因其视场角大，一般中心和边缘的场曲量大，两者不能同时达到峰值；镜头为追求高分辨率，一般采用很多镜片堆叠，结构复杂，外形大，影响整机的布局；镜头在视场角200
°
时，畸变较大，做算法矫正时，会损失更多视场角。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种鱼眼镜头，以至少解决上述问题的其一。
5.为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
6.一种鱼眼镜头，从物侧至像侧沿一光轴依次包括第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜及第七透镜，所述第一透镜至第七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率，所述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率，所述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率，所述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率，所述第四透镜的物侧面为凹面、像侧面为凹面；
11.所述第五透镜具正屈光率，所述第五透镜的物侧面为凸面、像侧面为凸面；
12.所述第六透镜具正屈光率，所述第六透镜的物侧面为凸面、像侧面为凸面；
13.所述第七透镜具负屈光率，所述第七透镜的物侧面为凹面、像侧面为凸面；
14.该鱼眼镜头具有屈光率的透镜只有上述七片，其中，所述第二透镜和第七透镜均为非球面透镜，其余透镜均为球面透镜。
15.优选地，所述第四透镜的像侧面与所述第五透镜的物侧面相互胶合，并满足下列条件式：vd5-vd4＞20，其中，vd4为第四透镜的色散系数，vd5为第五透镜的色散系数。
16.优选地，该镜头还包括光阑，所述光阑设置于所述第三透镜和第四透镜之间。
17.优选地，该镜头满足下列条件式：bfl/ttl≥0.2，其中，bfl为镜头的光学后焦，ttl为第一透镜的物侧面至成像面在光轴上的距离。
18.优选地，该镜头满足下列条件式：ttl＜16mm，其中，ttl为第一透镜的物侧面至成像面在光轴上的距离。
19.优选地，该镜头满足下列条件式：
[0020]-6＜f1＜-4，-5＜f2＜-2，3＜f3＜5，
[0021]-3＜f4＜-1，1＜f5＜3，3＜f6＜7，
[0022]
其中，f1为第一透镜的焦距值、f2为第二透镜的焦距值、f3为第三透镜的焦距值、f4为第四透镜的焦距值、f5为第五透镜的焦距值、f6为第六透镜的焦距值。
[0023]
优选地，该镜头满足下列条件式：
[0024]
1.6＜nd1＜1.8，1.6＜nd2＜1.8，1.8＜nd3＜2.0，1.7＜nd4＜2.0，
[0025]
1.5＜nd5＜1.8，1.4＜nd6＜1.6，1.8＜nd7＜2.0，
[0026]
其中，nd1为第一透镜的折射率，nd2为第二透镜的折射率，nd3为第三透镜的折射率，nd4为第四透镜的折射率，nd5为第五透镜的折射率，nd6为第六透镜的折射率，nd7为第七透镜的折射率。
[0027]
优选地，该镜头满足下列条件式：
[0028]
45＜vd1＜60，45＜vd2＜60，15＜vd3＜25，25＜vd4＜40，
[0029]
50＜vd5＜70，60＜vd6＜85，15＜vd7＜25，
[0030]
其中，vd1为第一透镜的色散系数，vd2为第二透镜的色散系数，vd3为第三透镜的色散系数，vd4为第四透镜的色散系数，vd5为第五透镜的色散系数，vd6为第六透镜的色散系数，vd7为第七透镜的色散系数。
[0031]
采用上述技术方案后，本实用新型与背景技术相比，具有如下优点：
[0032]
1、本实用新型的视场角达200
°
，且分辨率高，全视场传函设计在空间频率达250lp/mm时，中心对比度大于0.4，边缘对比度大于0.2，可以实现既广角又高清的效果。
[0033]
2、本实用新型中心和边缘场曲量在10um内，基本可达到中心和边缘都聚焦到最清晰。
[0034]
3、本实用新型沿物侧至像侧方向采用七片透镜，透镜数量少，并采用非球面设计，可以实现镜头的总长短、外径小、小型化的效果。
[0035]
4、本实用新型f-theta畸变在︱5％︱内，畸变小，后端算法做矫正时，视场角损失小。
附图说明
[0036]
图1为实施例一的光路图；
[0037]
图2为实施例一中镜头在可见光435nm-656nm下的mtf曲线图；
[0038]
图3为实施例一中镜头在可见光555nm下的场曲及畸变图；
[0039]
图4为实施例一中镜头在可见光435nm-656nm下的离焦曲线图；
[0040]
图5为实施例二的光路图；
[0041]
图6为实施例二中镜头在可见光435nm-656nm下的mtf曲线图；
[0042]
图7为实施例二中镜头在可见光555nm下的场曲及畸变图；
[0043]
图8为实施例二中镜头在可见光435nm-656nm下的离焦曲线图；
[0044]
图9为实施例三的光路图；
[0045]
图10为实施例三中镜头在可见光435nm-656nm下的mtf曲线图；
[0046]
图11为实施例三中镜头在可见光555nm下的场曲及畸变图；
[0047]
图12为实施例三中镜头在可见光435nm-656nm下的离焦曲线图。
[0048]
附图标记说明：
[0049]
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、第七透镜7、光阑8。
具体实施方式
[0050]
为进一步说明各实施例，本实用新型提供有附图。这些附图为本实用新型揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本实用新型的优点。图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。
[0051]
现结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步说明。
[0052]
在本说明书中所说的「透镜具有正屈光率(或负屈光率)」，是指该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(lensdatasheet)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。
[0053]
本实用新型公开了一种鱼眼镜头，从物侧至像侧沿一光轴依次包括第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜及第七透镜，所述第一透镜至第七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；
[0054]
所述第一透镜具负屈光率，所述第一透镜的物侧面为凸面、像侧面为凹面；
[0055]
所述第二透镜具负屈光率，所述第二透镜的物侧面为凸面、像侧面为凹面；
[0056]
所述第三透镜具正屈光率，所述第三透镜的物侧面为凸面、像侧面为凸面；
[0057]
所述第四透镜具负屈光率，所述第四透镜的物侧面为凹面、像侧面为凹面；
[0058]
所述第五透镜具正屈光率，所述第五透镜的物侧面为凸面、像侧面为凸面；
[0059]
所述第六透镜具正屈光率，所述第六透镜的物侧面为凸面、像侧面为凸面；
[0060]
所述第七透镜具负屈光率，所述第七透镜的物侧面为凹面、像侧面为凸面；
[0061]
该鱼眼镜头具有屈光率的透镜只有上述七片，其中，所述第二透镜和第七透镜均为非球面透镜，其余透镜均为球面透镜。本实用新型中，镜头的视场角fov为200
°
，视野范围大，实用性强，可匹配2um像元的传感器，实现既广角又高清的效果。
[0062]
非球面透镜的物侧面和像侧面曲线的方程式表示如下：
[0063][0064]
其中：
[0065]
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)；
[0066]
c：非球面顶点之曲率(thevertexcurvature)；
[0067]
k：锥面系数(conicconstant)；
[0068]
径向距离(radialdistance)；
[0069]rn
：归一化半径(normalizationradius(nradius))；
[0070]
u：r/rn；
[0071]am
：第m阶q
con
系数(themthq
con
coefficient)；
[0072]qmcon
：第m阶q
con
多项式(themthq
con
polynomial)。
[0073]
所述第二透镜采用偶次非球面设计，用于矫正畸变，矫正二级光谱及高级像差，提高分辨率，光阑后部的第七透镜采用偶次非球面设计，用于控制场曲，提高分辨率，使用非球面也可减小镜头总长，实现小型化。
[0074]
优选地，所述第四透镜的像侧面与所述第五透镜的物侧面相互胶合，并满足下列条件式：vd5-vd4＞20，其中，vd4为第四透镜的色散系数，vd5为第五透镜的色散系数，该胶合透镜用于消色差，提高分辨率。
[0075]
优选地，该镜头还包括光阑，所述光阑设置于所述第三透镜和第四透镜之间。
[0076]
优选地，该镜头满足下列条件式：bfl/ttl≥0.2，其中，bfl为镜头的光学后焦，ttl为第一透镜的物侧面至成像面在光轴上的距离，该设定值可以减小入射到像面的角度，提高镜头分辨率，两者的比值越大，镜头的长度就越小，利于镜头小型化。
[0077]
优选地，该镜头满足下列条件式：ttl＜16mm，其中，ttl为第一透镜的物侧面至成像面在光轴上的距离。
[0078]
优选地，该镜头满足下列条件式：
[0079]-6＜f1＜-4，-5＜f2＜-2，3＜f3＜5，
[0080]-3＜f4＜-1，1＜f5＜3，3＜f6＜7，
[0081]
其中，f1为第一透镜的焦距值、f2为第二透镜的焦距值、f3为第三透镜的焦距值、f4为第四透镜的焦距值、f5为第五透镜的焦距值、f6为第六透镜的焦距值。
[0082]
优选地，该镜头满足下列条件式：
[0083]
1.6＜nd1＜1.8，1.6＜nd2＜1.8，1.8＜nd3＜2.0，1.7＜nd4＜2.0，
[0084]
1.5＜nd5＜1.8，1.4＜nd6＜1.6，1.8＜nd7＜2.0，
[0085]
其中，nd1为第一透镜的折射率，nd2为第二透镜的折射率，nd3为第三透镜的折射率，nd4为第四透镜的折射率，nd5为第五透镜的折射率，nd6为第六透镜的折射率，nd7为第七透镜的折射率。
[0086]
优选地，该镜头满足下列条件式：
[0087]
45＜vd1＜60，45＜vd2＜60，15＜vd3＜25，25＜vd4＜40，
[0088]
50＜vd5＜70，60＜vd6＜85，15＜vd7＜25，
[0089]
其中，vd1为第一透镜的色散系数，vd2为第二透镜的色散系数，vd3为第三透镜的色散系数，vd4为第四透镜的色散系数，vd5为第五透镜的色散系数，vd6为第六透镜的色散系数，vd7为第七透镜的色散系数。
[0090]
下面将以具体实施例对本实用新型的鱼眼镜头进行详细说明。
[0091]
实施例一
[0092]
参考图1所示，本实施例公开了一种鱼眼镜头，从物侧a1至像侧a2沿一光轴依次包括第一透镜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及第七透镜7，所述第一透镜1至第七透镜7各自包括一朝向物侧a1且使成像光线通过的物侧面以及一朝向像侧a2且使成像光线通过的像侧面；
[0093]
所述第一透镜1具负屈光率，所述第一透镜1的物侧面为凸面、像侧面为凹面；
[0094]
所述第二透镜2具负屈光率，所述第二透镜2的物侧面为凸面、像侧面为凹面；
[0095]
所述第三透镜3具正屈光率，所述第三透镜3的物侧面为凸面、像侧面为凸面；
[0096]
所述第四透镜4具负屈光率，所述第四透镜4的物侧面为凹面、像侧面为凹面；
[0097]
所述第五透镜5具正屈光率，所述第五透镜5的物侧面为凸面、像侧面为凸面；
[0098]
所述第六透镜6具正屈光率，所述第六透镜6的物侧面为凸面、像侧面为凸面；
[0099]
所述第七透镜7具负屈光率，所述第七透镜7的物侧面为凹面、像侧面为凸面；
[0100]
该鱼眼镜头具有屈光率的透镜只有上述七片，其中，所述第二透镜2和第七透镜7均为玻璃非球面透镜，其余透镜均为玻璃球面透镜，所述第四透镜4的像侧面与所述第五透镜5的物侧面相互胶合，该镜头还包括光阑8，所述光阑8设置于所述第三透镜3和第四透镜4之间。
[0101]
本具体实施例的详细光学数据如表1所示。
[0102]
表1实施例一的详细光学数据
[0103]
面序号表面半径厚度材质折射率阿贝数焦距1第一透镜12.780.5玻璃1.75552.337-5.62 3.131.7
ꢀꢀꢀꢀ
3第二透镜23.6220.47玻璃1.74349.336-3.14 2.11.14
ꢀꢀꢀꢀ
5第三透镜11.4682.08玻璃1.94617.9444.46
ꢀ‑
6.1060.97
ꢀꢀꢀꢀ
7光阑infinity0.07
ꢀꢀꢀꢀ
8第四透镜-9.3730.45玻璃1.80633.287-1.99第五透镜1.8751.89玻璃1.59368.5252.310
ꢀ‑
3.1730.1
ꢀꢀꢀꢀ
11第六透镜7.2952.04玻璃1.49781.5603.712
ꢀ‑
2.2360.1
ꢀꢀꢀꢀ
13第七透镜-5.3720.73玻璃1.94617.944-18.514
ꢀ‑
8.2673.7
ꢀꢀꢀꢀ
15像面
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
[0104]
所述第二透镜2和第七透镜7非球面的参数详细数据请参考下表：
[0105]
非球面系数第二透镜a1面第二透镜a2面第七透镜a1面第七透镜a2面k31.603-0.756310.8401-0.7768r^45.420e-031.147e-02-1.276e-028.800e-04r^6-6.150e-042.850e-031.848e-03-8.530e-04r^8-6.048e-05-5.480e-04-1.103e-033.079e-04
r^101.232e-05-6.869e-052.626e-04-1.000e-04r^12-6.249e-076.803e-06-2.319e-051.516e-05r^1406.19e-226.19e-226.19e-22
[0106]
本具体实施例中，视场角fov为200
°
，焦距f＝1.37mm，像高imh＝4.6mm，总长ttl＝15.94mm，后焦bfl＝3.7mm。
[0107]
本具体实施例中的成像镜头的光路图请参阅图1。镜头在436nm-656nm可见光下的mtf曲线图请参阅图2，从图上可以看出，在镜头的空间频率达250lp/mm时，中心对比度大于0.4，边缘对比度大于0.2，匹配2um像元，分辨率符合应用需求。镜头在555nm可见光下的场曲及畸变图请参阅图3，从图中可以看出，光学畸变管控在︱5％︱内，畸变小，利于算法矫正。镜头在可见光435nm-656nm下的离焦曲线图请参阅图4，从图中可以看出，该镜头中心和边缘的峰值差异均在0.01mm内，场曲小，中心边缘均可聚焦到最清晰状态。
[0108]
实施例二
[0109]
配合图5至图8所示，本实施例与实施例一的各个透镜的面型凹凸和屈光率大致相同，各透镜表面的曲率半径、透镜厚度等光学参数有所不同。
[0110]
本具体实施例的详细光学数据如表2所示。
[0111]
表2实施例二的详细光学数据
[0112]
面序号表面半径厚度材质折射率阿贝数焦距1第一透镜9.0840.5玻璃1.75552.323-5.82 2.9011.61
ꢀꢀꢀꢀ
3第二透镜39.5280.5玻璃1.75552.323-2.54 1.8071.1
ꢀꢀꢀꢀ
5第三透镜6.42.25玻璃1.94617.9443.76
ꢀ‑
6.6620.44
ꢀꢀꢀꢀ
7光阑infinity0.15
ꢀꢀꢀꢀ
8第四透镜-5.780.5玻璃1.93831.355-1.39第五透镜1.5731.52玻璃1.72053.9961.610
ꢀ‑
2.610.1
ꢀꢀꢀꢀ
11第六透镜18.1772.15玻璃1.51874.1323.612
ꢀ‑
2.010.1
ꢀꢀꢀꢀ
13第七透镜-3.5730.93玻璃1.94617.944-1714
ꢀ‑
5.1683.57
ꢀꢀꢀꢀ
15像面
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
[0113]
所述第二透镜2和第七透镜7非球面的参数详细数据请参考下表：
[0114]
非球面系数第二透镜a1面第二透镜a2面第六透镜a1面第六透镜a2面k-99-0.887399-0.660857541r^43.580e-031.505e-02-1.101e-02-1.775e-03r^6-4.243e-042.084e-03-2.453e-04-7.504e-04r^88.395e-068.347e-04-2.398e-043.304e-05r^104.979e-07-2.064e-043.034e-05-2.777e-05
r^1201.39e-191.41e-191.40e-19r^1406.20e-2200
[0115]
本具体实施例中，视场角fov为200
°
，焦距f＝1.36mm，像高imh＝4.6mm，总长ttl＝15.42mm，后焦bfl＝3.57mm。
[0116]
本具体实施例中的成像镜头的光路图请参阅图5。镜头在436nm-656nm可见光下的mtf曲线图请参阅图6，从图上可以看出，在镜头的空间频率达250lp/mm时，中心对比度大于0.4，边缘对比度大于0.2，匹配2um像元，分辨率符合应用需求。镜头在555nm可见光下的场曲及畸变图请参阅图7，从图中可以看出，光学畸变管控在︱5％︱内，畸变小，利于算法矫正。镜头在可见光435nm-656nm下的离焦曲线图请参阅图8，从图中可以看出，该镜头中心和边缘的峰值差异均在0.01mm内，场曲小，中心边缘均可聚焦到最清晰状态。
[0117]
实施例三
[0118]
配合图9至图12所示，本实施例与实施例一的各个透镜的面型凹凸和屈光率大致相同，各透镜表面的曲率半径、透镜厚度等光学参数有所不同。
[0119]
本具体实施例的详细光学数据如表3所示。
[0120]
表3实施例三的详细光学数据
[0121]
面序号表面半径厚度材质折射率阿贝数焦距1第一透镜10.3250.5玻璃1.71654.196-5.82 2.9221.74
ꢀꢀꢀꢀ
3第二透镜200.5玻璃1.75552.323-2.44 1.6231.38
ꢀꢀꢀꢀ
5第三透镜4.8072.3玻璃1.92718.2193.16
ꢀ‑
5.650.3
ꢀꢀꢀꢀ
7光阑infinity0.21
ꢀꢀꢀꢀ
8第四透镜-5.6640.5玻璃1.99223.970-5.69第五透镜1.7391.15玻璃1.73253.4071.810
ꢀ‑
4.250.1
ꢀꢀꢀꢀ
11第六透镜14.7331.85玻璃1.46684.5734.812
ꢀ‑
2.540.1
ꢀꢀꢀꢀ
13第七透镜-91.15玻璃1.62860.134-7.514
ꢀ‑
9.3843.57
ꢀꢀꢀꢀ
15像面
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
[0122]
所述第二透镜2和第七透镜7非球面的参数详细数据请参考下表：
[0123]
非球面系数第二透镜a1面第二透镜a2面第七透镜a1面第七透镜a2面k-99-0.3122-5293.04r^4-1.903e-03-7.180e-03-5.238e-03-4.700e-03r^61.094e-03-2.250e-03-1.983e-03-1.511e-05r^8-1.837e-042.586e-038.251e-049.985e-05r^101.004e-05-8.530e-04-5.078e-053.101e-05r^120-1.74e-215.02e-19-8.20e-21
r^140-3.19e-262.43e-25-4.44e-25
[0124]
本具体实施例中，视场角fov为200
°
，焦距f＝1.1mm，像高imh＝4.6mm，总长ttl＝15.35mm，后焦bfl＝3.57mm。
[0125]
本具体实施例中的成像镜头的光路图请参阅图9。镜头在436nm-656nm可见光下的mtf曲线图请参阅图10，从图上可以看出，在镜头的空间频率达250lp/mm时，中心对比度大于0.4，边缘对比度大于0.2，匹配2um像元，分辨率符合应用需求。镜头在555nm可见光下的场曲及畸变图请参阅图11，从图中可以看出，光学畸变管控在︱5％︱内，畸变小，利于算法矫正。镜头在可见光435nm-656nm下的离焦曲线图请参阅图12，从图中可以看出，该镜头中心和边缘的峰值差异均在0.01mm内，场曲小，中心边缘均可聚焦到最清晰状态。
[0126]
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。