一种广角镜头的制作方法

本发明涉及光学镜头技术领域，具体涉及一种广角镜头。

背景技术：

目前，微型广角镜头因为其视角较宽，而景深却很深，被广泛应用于拍摄较大场景的照片，如建筑、风景等题材中。

现有的微型广角镜头一般全部采用非球面镜片或全部采用球面镜片，全部采用非球面镜片存在的问题是结构复杂、成本高昂，全部采用球面镜片存在的问题是系统整体外形大，无法对各个视场的CRA(Chief Ray Angle，主光角)进行严格要求，导致只能放宽对CRA的要求。

技术实现要素：

本发明提供了一种广角镜头，以解决全部采用非球面镜片导致结构复杂、成本高昂的问题，且解决全部采用球面镜片导致系统整体外形大，无法对各个视场的CRA进行严格要求的问题。

本发明提供了一种广角镜头，包括沿光线入射方向依次设置的第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、光阑L0、第四透镜L4、第五透镜L5、第六透镜L6和第七透镜L7；

第一透镜L1为两个表面均凸向物方的球面负透镜；

第二透镜L2为两个表面均凸向物方的球面正透镜；

第三透镜L3为两个表面均凸向物方的球面正透镜；

第四透镜L4为两个表面均凸向像方的球面正透镜；

第五透镜L5和第六透镜L6为胶合正透镜，第五透镜L5为球面镜，第六透镜L6靠近第五透镜L5的表面为球面；

第七透镜L7为非球面正透镜。

本发明的有益效果是：本发明的一种广角镜头，首先，系统前部分的多个透镜全部采用球面镜片，只将最后一个透镜设为非球面镜片，或者只同时将倒数第二个透镜的最后一面设置为非球面，即在像面前设置非球面，从而既能够避免全部采用非球面镜片的复杂性，又能够实现严格控制CRA，还能够根据不同要求对CRA进行优化，同时能够矫正场曲，使得横向色差小，能够在可见光波段(450nm-610nm)清晰成像，既适用于成像系统，又适用于投影系统。

其次，光阑设置在第三透镜和第四透镜之间，第三透镜和第四透镜均设置为两个表面均凹向光阑的球面正透镜，使得第四透镜对补偿光阑前透镜带来的相差有积极作用，能够有效校正彗差、垂轴色差和轴外像差等相差；第五透镜和第六透镜的胶合正透镜能够起到很好的校正色差的作用。

附图说明

图1是本发明一个实施例的一种广角镜头的结构原理图；

图2是本发明一个实施例的一种广角镜头的结构示意图；

图3是本发明一个实施例的一种广角镜头的最大视场角示意图；

图4是本发明一个实施例的一种广角镜头的场曲相差图；

图5是本发明一个实施例的一种广角镜头的球差相差图；

图6是本发明一个实施例的一种广角镜头的横向色差相差图。

具体实施方式

广角镜头的一种现有技术是：全部采用非球面镜片或全部采用球面镜片，但是全部采用非球面镜片存在结构复杂、成本高昂的问题，全部采用球面镜片存在系统整体外形大，无法对各个视场的CRA进行严格要求的问题，导致只能放宽对CRA的要求。

本发明的设计构思是：针对现有的广角镜头要么全部采用非球面镜片，要么全部采用球面镜片，所导致的结构复杂、成本高昂，或系统整体外形大、无法对各个视场的CRA进行严格要求的问题，本发明在广角镜头系统前面部分的多个透镜全部采用球面镜片，只将最后一个透镜设为非球面镜片，或者只同时将倒数第二个透镜的最后一面设置为非球面，即在像面前设置非球面，这样既能够避免全部采用非球面镜片的复杂性，又能够实现严格控制CRA，还能够根据不同要求对CRA进行优化，同时能够矫正场曲，使得横向色差小，能够在可见光波段(450nm-610nm)清晰成像，既适用于成像系统，又适用于投影系统。同时，系统的光阑设置在第三透镜和第四透镜之间，第三透镜和第四透镜均设置为两个表面均凹向光阑的球面正透镜，使得第四透镜对补偿光阑前透镜带来的相差有积极作用，能够有效校正彗差、垂轴色差和轴外像差等相差。

实施例一

图1是本发明一个实施例的一种广角镜头的结构原理图，图2是本发明一个实施例的一种广角镜头的结构示意图，参见图1和图2，该广角镜头包括：沿光线入射方向依次设置的第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、光阑L0、第四透镜L4、第五透镜L5、第六透镜L6和第七透镜L7；

第一透镜L1为两个表面均凸向物方的球面负透镜；

第二透镜L2为两个表面均凸向物方的球面正透镜；

第三透镜L3为两个表面均凸向物方的球面正透镜；

第四透镜L4为两个表面均凸向像方的球面正透镜；

第五透镜L5和第六透镜L6为胶合正透镜，第五透镜L5为球面镜，第六透镜L6靠近第五透镜L5的表面为球面；

第七透镜L7为非球面正透镜。

由图1所示的广角镜头可知，本实施例中将最后一个透镜设为非球面镜片，即在像面前设置非球面，这样既能够避免全部采用非球面镜片的复杂性，减小系统体积，又能够实现严格控制CRA，还能够根据不同要求对CRA进行优化，同时能够矫正场曲，使得横向色差小，能够在可见光波段(450nm-610nm)清晰成像。同时，系统的光阑设置在第三透镜和第四透镜之间，第三透镜和第四透镜均设置为两个表面均凹向光阑的球面正透镜，使得第四透镜对补偿光阑前透镜带来的相差有积极作用，能够有效校正彗差、垂轴色差和轴外像差等相差；其胶合镜第五透镜L5和第六透镜L6能够起到很好的校正色差的作用。

实施例二

本实施例中是重点对广角镜头的各透镜的折射率Nd和阿贝数Vd所分别满足的关系式进行说明，其他内容参见本发明的其他实施例。本发明的广角镜头，各透镜的折射率Nd和阿贝数Vd所分别满足如下关系式。

第一透镜L1的折射率Nd1和阿贝数Vd1分别满足以下关系式:

1.5<Nd1<1.6，55<Vd1<65；

第二透镜L2的折射率Nd2和阿贝数Vd2分别满足以下关系式:

1.64<Nd2<1.74，50<Vd2<60；

第三透镜L3的折射率Nd3和阿贝数Vd3分别满足以下关系式:

1.6<Nd3<1.7，46<Vd3<56；

第四透镜L4的折射率Nd4和阿贝数Vd4分别满足以下关系式:

1.8<Nd4<1.88，41<Vd4<50；

第五透镜L5的折射率Nd5和阿贝数Vd5分别满足以下关系式:

1.72<Nd5<1.81，40<Vd5<55，

第六透镜L6的折射率Nd6和阿贝数Vd6分别满足以下关系式:

1.7<Nd6<1.78，25<Vd6<40；

第七透镜L7的折射率Nd7和阿贝数Vd7分别满足以下关系式:

1.55<Nd7<1.7，50<Vd7<83。

需要说明的是，对第七透镜L7的Nd及Vd要求较低，可采用玻璃也可用塑料注塑成型；对其他透镜，即第一透镜L1至第六透镜L6的镜片玻璃的选择，具有多样性，可根据不同要求进行优化配比。其中第四透镜L4作为光阑后第一片透镜，对补偿光阑前透镜带来的相差有积极作用，因此需要采用高折射率材料。

以上可知，通过本实施例的这种广角镜头，能够在严格控制CRA、矫正场曲、减小系统体积的同时，有效地校正相差、降低成本、提高成像质量。

实施例三

本实施例中是重点对广角镜头的第六透镜L6的两个表面的面型所做的说明，其他内容参见本发明的其他实施例。本发明的广角镜头，第六透镜L6靠近第七透镜L7的表面为球面。

这样在本发明的广角镜头系统中，仅有第七透镜L7的两个表面为非球面，可对任何视场的CRA在一定范围内进行严格控制，公差范围为±0.2°，例如，θ为最大视场的CRA，当全视场为29.8°时，通过最后一面非球面，即第七透镜L7靠近像方的表面，可使得CRA在29.8±3°范围内进行精确控制但不影响MTF(调制传递函数)，且其通过控制场曲还能够增加MTF值。从而以较低的成本和系统复杂性，实现控制CRA、矫正场曲、减小系统体积，有效地校正相差、降低成本、提高成像质量等目的。

实施例四

本实施例中是重点对广角镜头的第六透镜L6的两个表面的面型所做的说明，其他内容参见本发明的其他实施例。本发明的广角镜头，第六透镜L6靠近第七透镜L7的表面为非球面。如图3所示是本发明一个实施例的一种广角镜头的最大视场角示意图，图4至图6所示分别为本发明一个实施例的一种广角镜头的场曲、球差和横向色差的相差图。其中，图4的横坐标代表距离，单位为mm，纵坐标代表视场，单位为mm，每条曲线代表其对应的波长，以示色差大小情况，即图4表示的是从零视场到全视场对应的不同波长的视场弯曲情况；图5的横坐标代表球差值，单位为mm，纵坐标代表孔径值，单位为mm；图6的横坐标代表横向色差值，单位为μm，纵坐标代表视场。

需要说明的是，第六透镜L6靠近第七透镜L7的表面可以是球面，也可以是非球面；是非球面时，对CRA公差要求可以较高，为±0.1°。如下表一至表三所示，

表一

表一中第1列中的“1”代表广角镜头的第一透镜L1靠近光线入射方向的表面，“2”代表第一透镜L1靠近第二透镜L2的表面，“3”代表第二透镜L2靠近第一透镜L1的表面，“4”代表第一透镜L2靠近第三透镜L3的表面……依次类推。

表二

表二中的第1列代表广角镜头的第六透镜L6靠近第七透镜L7的表面，以及第七透镜L7的两个表面为高次非球面，表二中的第2-7列代表高次非球面系数，对应高次非球面方程公式。

表三

以上可知，本实施例的这种广角镜头，能够严格符合CRA要求，公差±0.1°。系统参数具体描述如下：(1)配合0.7inch显示芯片实现了130°视场角，且各个视场对CRA有严格的要求，可根据不同要去进行优化；(2)横向色差小于8um；(3)系统的传递函数在223lp/mm0.3视场以内达到0.6以上，0.8视场在0.3以上；(4)实现可见光波段(450nm-610nm)清晰成像。

实施例五

本实施例中是重点对广角镜头的非球面所做的说明，其他内容参见本发明的其他实施例。本发明的广角镜头，第七透镜L7或第六透镜L6的非球面满足以下非球面方程公式：

其中，z为沿光轴方向的坐标，Y为以透镜长度单位为单位的径向坐标，c＝1/R，c为曲率，R为曲率半径，k为圆锥系数，α_i为各高次项的系数，2i为非球面的高次方，i取自然数。

需要说明的是，优选的是，i＝5或i＝6，i代表最高次项，若i＝6，则表示最高次项为12次，i＝7或i＝8或者更高，则代表多项式最高次项为14次、16次或者更高次，但一般来讲14次、16次或者更高次项对成像质量影响较小，因此优选的，i＝5或i＝6。

实施例六

本实施例中是重点对广角镜头的第一透镜L1至第七透镜L7的焦距所做的说明，其他内容参见本发明的其他实施例。本发明的广角镜头，第一透镜L1的焦距f1为-2.17mm±0.5mm，第二透镜L2的焦距f2为7.2mm±0.5mm，第三透镜L3的焦距f3为3.86mm±0.5mm，第四透镜L4的焦距f4为3.25mm±0.5mm，胶合镜第五透镜L5和第六透镜L6的焦距f56为6.9mm±0.5mm，第七透镜L7的焦距f7为43mm±0.5mm。

需要说明的是，各透镜的焦距可以根据各镜片之间的配合进行调整。

实施例七

本实施例中是重点对广角镜头的系统焦距所做的说明，其他内容参见本发明的其他实施例。本发明的广角镜头，系统焦距F满足以下关系式：1.7445mm/F#2.4。

需要说明的是，#代表number，即F数或称之为光圈数。

实施例八

本实施例中是重点对广角镜头的系统焦距所做的说明，其他内容参见本发明的其他实施例。本发明的广角镜头，第一透镜L1采用BaK2材料制成。从而具有稳定的物理化学性质，能够对整个系统起到保护作用。

综上所述，本发明的广角镜头，首先，广角镜头系统前部分的多个透镜全部采用球面镜片，只将最后一个透镜设为非球面镜片，或者根据系统复杂程度及要求的成像质量要求，仅同时将倒数第二个透镜的最后一面设置为非球面，即在像面前设置非球面，从而既能够避免全部采用非球面镜片的复杂性，又能够实现严格控制CRA，还能够根据不同要求对CRA进行优化，同时能够矫正场曲，使得横向色差小，能够在可见光波段(450nm-610nm)清晰成像，既适用于成像系统，又适用于投影系统。

其次，将光阑设置在第三透镜和第四透镜之间，第三透镜和第四透镜均设置为两个表面均凹向光阑的球面正透镜，使得第四透镜对补偿光阑前透镜带来的相差有积极作用，能够有效校正彗差、垂轴色差和轴外像差等相差；第一透镜采用BaK2材质制成，具有稳定的物理化学性质，能够对整个系统起到保护作用；第五透镜和第六透镜的胶合正透镜能够起到很好的校正色差的作用。

另外，最后一片非球面镜片能够选用注塑成型，且可以采用玻璃或塑料材料，除非球面的镜片表面外，其余球面的镜片表面都容易加工，价格低廉，本发明整体结构为反远距型广角结构，整体结构紧凑，能够实现对各个视场的CRA进行严格要求。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。