一种广角低畸变镜头的制作方法

本发明涉及光学系统和器件设计
技术领域：
，具体涉及一种广角低畸变镜头。
背景技术：
：信息时代的沟通从面对面走上了网络可视，视频会议为企业办公解决了远程管理的一大难题。随着云计算、媒体集成、互联网等技术的发展，视频会议不再局限于大企业和政府，视频会议在中小型企业中的应用也逐渐增多。在视频会议中，摄像设备是非常重要的组成部分，摄像头的选择和应用对视频会议的使用效果影响明显。现有的视频会议镜头像素低，水平视场角一般在70°左右，宽角度的图像捕捉受限；另外，如中国专利文献号CN104076490A所述的镜头，采用十片玻璃透镜，及中国专利文献号CN106125260A所述的镜头，采用七片玻璃透镜，不仅不利于小型化，而且使制造成本增加。技术实现要素：本发明的目的旨在提供一种广角低畸变、大光圈、具有自动对焦功能、高像素、重量轻的广角低畸变镜头，以克服现有技术中的不足之处。按此目的设计的一种广角低畸变镜头，其结构特征是由物侧至像侧依次包括：具有负光焦度的第一透镜、具有负光焦度的第二透镜、具有正光焦度的第三透镜、具有正光焦度的第四透镜、具有正光焦度的第五透镜、具有负光焦度的第六透镜、具有负光焦度的第七透镜，其中，第五透镜和第六透镜组成具有正光焦度的胶合透镜。进一步，所述第二透镜的物侧为凸面，第二透镜的像侧为凹面，第七透镜的第一面近轴处的物侧为凸面，第七透镜的像侧为凹面。进一步，所述广角低畸变镜头的水平半视场角为HFOV，所述广角低畸变镜头的光学总长度为TTL，其满足关系式：|tan(HFOV)/TTL|>0.3；从而实现宽角度图像捕捉性能。进一步，所述第一透镜的有效焦距为fL1，所述广角低畸变镜头的有效焦距为f，其满足关系式：-5<fL1/f<-7。进一步，所述第五透镜和第六透镜为玻璃球面透镜；第二透镜、第七透镜为塑胶非球面透镜。进一步，所述第二透镜的第一面的最大光学有效径处的矢高为SAG21，第二透镜的第二面的最大光学有效径处的矢高为SAG22，第二透镜的中心厚度为CT2，其满足关系式：1.5<SAG21/CT2<3；2<SAG22/CT2<3.5。进一步，所述第七透镜的第一面的最大光学有效径处的矢高为SAG71，第七透镜的第二面的最大光学有效径处矢高为SAG72，第七透镜的中心厚度为CT7，其满足关系式：0.05<SAG71/CT7<0.4；0.05<SAG72/CT7<0.2。进一步，所述第二透镜的有效焦距为fL2；所述广角低畸变镜头的有效焦距为f，其满足关系式：-0.4<f/fL2<-0.2。进一步，所述第七透镜的有效焦距为f7，所述广角低畸变镜头的有效焦距为f，其满足关系式：-0.2<f/fL7<0。进一步，所述胶合镜片的有效焦距为fB1，所述广角低畸变镜头的有效焦距为f，其满足关系式：4.0<fB1/f<6.0。进一步，所述第三透镜与第四透镜之间设有光阑。进一步，所述广角低畸变镜头的最大视场主光线角为CRA，其满足关系式：CRA<10°。进一步，所述广角低畸变镜头的有效焦距为f，所述广角低畸变镜头的入瞳直径为D，其满足关系式：1.8<f/D<2。因此，属于大光圈光学系统，可以满足F1.8～F2.2的光圈使用要求。进一步，所述第五透镜的材料折射率为nd5，第五透镜的材料阿贝数为vd5，第六透镜的材料折射率为nd6，第六透镜的材料阿贝数为vd6，其满足关系式：1.6<nd5<1.65，vd5>60；1.7<nd6<1.86，vd6<30；于是，能够有效的校正系统色差。本发明涉及一种广角低畸变视频会议镜头，采用七片式结构；由物侧至像侧依次包括：具有负光焦度的第一透镜、具有负光焦度的第二透镜、具有正光焦度的第三透镜、具有正光焦度的第四透镜、具有正光焦度的第五透镜、具有负光焦度的第六透镜、具有负光焦度的第七透镜，其中，第五透镜和第六透镜组成具有正光焦度的胶合透镜；在畸变控制上合理分配透镜组和组成各透镜组的光焦度，解决了光学畸变特殊问题，在达到800万高像素的前提下，使本产品能够实现小于4％的低畸变性能。本发明中的第二透镜的物侧为凸面，第二透镜的像侧为凹面，第七透镜的第一面近轴处的物侧为凸面，第七透镜的像侧为凹面，从而实现本产品在全工作距离范围内，系统光学畸变小于4％。本发明中的第五透镜和第六透镜为玻璃球面透镜，组成具有正光焦度的胶合透镜，有利于系统色差校正；第二透镜和第七透镜为塑胶非球面透镜，在对畸变像差校正起主要作用；本发明采用玻璃材料和塑胶非球面材料搭配使用，有利于实现低成本这一优势。本发明中的广角低畸变镜头的最大视场主光线角为CRA，其满足关系式：CRA<10°，故而可兼容多款感光芯片COMS/CCD，应用前景广阔，提升了市场竞争力。本发明具有自动对焦功能，可以满足在夜视环境下和不同拍摄距离的使用要求，能够根据被拍摄目标的距离，由电路驱动马达移动镜头到相应的位置上，从而使被拍摄目标自动清晰成像。本发明克服了现有技术的不足，能够实现水平视场角83°的宽角度图像捕捉。本发明采用三片玻璃球面透镜和四片塑胶非球面透镜，不仅使镜头的重量减轻、成本降低，同时可以实现广角、低畸变、大光圈、高像素的效果，而且能够很好的校正轴上和轴外像差，具有优良的光学性能，能够满足不同客户端应用要求。附图说明图1为本发明一实施例的结构示意图。图2为第一实施例的调制传递函数(MTF)解析图。图3为第一实施例的离焦曲线图。图4为第一实施例的点列图。图5为第一实施例的场曲畸变图。图6为第一实施例的物距1000mm离焦曲线图。图7为第一实施例的物距500mm离焦曲线图。图8为第二实施例的调制传递函数解析图。图9为第二实施例的离焦曲线图。图10为第二实施例的点列图。图11为第二实施例的场曲畸变图。图12为第二实施例的物距1000mm离焦曲线图。图13为第二实施例的物距500mm离焦曲线图。图14为第三实施例的调制传递函数解析图。图15为第三实施例的离焦曲线图。图16为第三实施例的点列图。图17为第三实施例的场曲畸变图。图18为第三实施例的物距1000mm离焦曲线图。图19为第三实施例的物距500mm离焦曲线图。图中：L1为第一透镜，L2为第二透镜，L3为第三透镜，L4为第四透镜，L5为第五透镜，L6为第六透镜，L7为第七透镜；S1为第一透镜的第一表面，S2为第一透镜的第二表面，S3为第二透镜的第一表面，S4为第二透镜的第二表面，S5为第三透镜的第一表面，S6为第三透镜的第二表面，STOP为光阑面，S8为第四透镜的第一表面，S9为第四透镜的第二表面，S10为第五透镜的第一表面，S11为第五透镜的第二表面或第六透镜的第一表面，S12为第六透镜的第二表面，S13为第七透镜的第一表面，S14为第七透镜的第二表面，S15为保护玻璃的第一表面，S16为保护玻璃的第二表面。具体实施方式下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述。参见图1，本广角低畸变镜头，由物侧至像侧依次包括：具有负光焦度的第一透镜L1、具有负光焦度的第二透镜L2、具有正光焦度的第三透镜L3、具有正光焦度的第四透镜L4、具有正光焦度的第五透镜L5、具有负光焦度的第六透镜L6、具有负光焦度的第七透镜L7，其中，第五透镜L5和第六透镜L6组成具有正光焦度的胶合透镜。通过合理的光焦度分配，使本发明实现低畸变的性能。所述第二透镜L2的物侧为凸面，第二透镜L2的像侧为凹面，第七透镜L7的第一面近轴处的物侧为凸面，第七透镜L7的像侧为凹面。所述广角低畸变镜头的水平半视场角为HFOV，所述广角低畸变镜头的光学总长度为TTL，其满足关系式：|tan(HFOV)/TTL|>0.3；以实现宽角度图像捕捉性能。所述第一透镜L1的有效焦距为fL1，所述广角低畸变镜头的有效焦距为f，其满足关系式：-5<fL1/f<-7。所述第五透镜L5和第六透镜L6为玻璃球面透镜；第二透镜L2、第七透镜L7为塑胶非球面透镜。采用这样的材料搭配，一是有利于校正色差，二是为了实现重量轻、低成本这一优势。所述第二透镜L2的第一面的最大光学有效径处的矢高为SAG21，第二透镜L2的第二面的最大光学有效径处的矢高为SAG22，第二透镜L2的中心厚度为CT2，其满足关系式：1.5<SAG21/CT2<3；2<SAG22/CT2<3.5。所述第七透镜L7的第一面的最大光学有效径处的矢高为SAG71，第七透镜L7的第二面的最大光学有效径处矢高为SAG72，第七透镜L7的中心厚度为CT7，其满足关系式：0.05<SAG71/CT7<0.4；0.05<SAG72/CT7<0.2。所述第二透镜L2的有效焦距为fL2；所述广角低畸变镜头的有效焦距为f，其满足关系式：-0.4<f/fL2<-0.2。所述第七透镜L7的有效焦距为f7，所述广角低畸变镜头的有效焦距为f，其满足关系式：-0.2<f/fL7<0。所述胶合镜片的有效焦距为fB1，所述广角低畸变镜头的有效焦距为f，其满足关系式：4.0<fB1/f<6.0。所述第三透镜L3与第四透镜L4之间设有光阑。所述广角低畸变镜头的最大视场主光线角为CRA，其满足关系式：CRA<10°。所述广角低畸变镜头的有效焦距为f，所述广角低畸变镜头的入瞳直径为D，其满足关系式：1.8<f/D<2。所述第五透镜L5的材料折射率为nd5，第五透镜L5的材料阿贝数为vd5，第六透镜L6的材料折射率为nd6，第六透镜L6的材料阿贝数为vd6，其满足关系式：1.6<nd5<1.65，vd5>60；1.7<nd6<1.86，vd6<30。第一实施例在本实施例中，第一透镜L1、第五透镜L5、第六透镜L6是球面透镜，第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4、第七透镜L7为非球面透镜。非球面的面形由以下公式决定：设z轴是光轴，直角坐标系的原点(x，y，z)与非球面的原点重合，且旋转轴与系统的光轴重合，非球面面形可表示为：其中，为光线在非球面上的入射高度，k为圆锥系数，a1，a2，a3，……为高次非球面系数，c是非球面顶点处的曲率。在本实施例中，广角低畸变镜头的有效焦距，也就是光学系统的焦距为f，有f＝3.5mm，光圈F#为2.0，水平方向视场角HFOV为83°，对角方向视场角DOFV为94°，工作物距为500mm～5000mm。本实施例的各项基本光学参数如下表所示fL1fL2fL3fL4fL5fL6fL7fB1-12.486-9.32810.2088.8983.9235.14533.00719.329表面A4A6A8A10A12S32.7299E-3-3.240E-42.7577E-5-1.237E-64.9436E-9S41.9891E-3-9.129E-48.9533E-5-1E-5-5.351E-9S51.974E-47.944E-52.518E-5-2.271E-6-6.595E-15S62.054E-43.2886E-5-4.954E-61.0787E-73.43E-15S83.6979E-31.414E-41.0057E-55.7272E-6-6.188E-15S92.9251E-37.7976E-4-1.497E-42.4737E-51.9224E-11S13-3.688E-3-3.989E-45.6511E-5-2.97E-61.9437E-9S14-1.802E-3-5.476E-47.8197E-5-6.309E-61.6676E-7上述各表中，fL1～fL7依次为各透镜的焦距，fB1为胶合镜片的焦距。图2至图7依次为本实施例的调制传递函数(MTF)解析图、离焦曲线图、点列图、场曲畸变图、以及工作物距WD＝1000mm、WD＝500mm时的离焦曲线图。从图中可以看出，系统调制传递函数(MTF)在250lp/mm时，中心视场调制传递函数(MTF)>0.38，最大视场调制传递函数(MTF)>0.2满足系统八百万像素要求，同时，系统畸变控制在4％以内。由此可见，本发明第一实施例所提供的广角低畸变镜头，能够满足系统低畸变和高解析度的要求。第二实施例在本实施例中，光学系统的焦距f为3.5mm，F#为2.2，水平方向视场角HFOV为83°，对角方向视场角DFOV为94°，工作物距为500～5000mm。本实施例的各项基本光学参数如下表所示fL1fL2fL3fL4fL5fL6fL7fB1-12.690-9.34911.2049.2244.034-5.992-34.63314.79|tan(HFOV)/TTL|SAG21/CT2SAG22/CT2SAG71/CT7SAG72/CT70.3391.5902.2800.1100.069fL1/ff/fL2f/fLfB1/ff/D-3.626-0.374-0.1014.2262.2物距(mm)50001000500后焦值0.6950.7070.721上表中，fL1～fL7依次为各透镜的焦距，fB1为胶合镜片的焦距。图8至图13依次为本实施例调制传递函数(MTF)解析图、离焦曲线图、点列图、场曲畸变图、以及工作物距为WD＝1000mm、WD＝500mm时的离焦曲线图。从图中可以看出，系统调制传递函数(MTF)在250lp/mm时，中心视场调制传递函数(MTF)>0.5，最大视场调制传递函数(MTF)>0.3满足系统八百万像素要求，同时，系统畸变小于3％，由此可见，本发明第二实施例所提供的广角低畸变镜头，能够满足系统低畸变和高解析度的要求。其余未述部分见第一实施例，不再赘述。第三实施例在本实施例中，光学系统的焦距f为3.5mm，F#为1.8，水平方向视场角HFOV为83°，对角方向视场角DFOV为94°，工作物距为500～5000mm。本实施例的各项基本光学参数如下表所示:fL1fL2fL3fL4fL5fL6fL7fB1-14.216-9.40510.9907.8273.902-5.229-20.20617.979|tan(HFOV)/TTL|SAG21/CT2SAG22/CT2SAG71/CT7SAG72/CT70.3392.1373.0450.3540.083fL1/ff/fL2f/fL7fB1/ff/D-4.062-0.372-0.1735.1371.8物距(mm)50001000500后焦值0.6970.7080.722表面A4A6A8A10A12S32.5710E-3-3.6530E-42.6793E-5-1.318E-64.9436E-9S41.9029E-3-1.0110E-37.5596E-5-1.1340E-5-5.351E-9S51.2793E-49.6333E-51.0379E-5-1.1060E-6-6.595E-15S64.9420E-41.3327E-4-1.1200E-51.2753E-63.43E-15S83.0835E-34.9892E-4-5.5170E-51.1507E-5-6.188E-15S92.4206E-34.8081E-4-3.4340E-51.5244E-51.9224E-11S13-8.1040E-3-4.4300E-46.1521E-5-4.8290E-61.9437E-9S14-2.7800E-3-5.2760E-46.8671E-5-5.7750E-61.6676E-7上表中，fL1～fL7依次为各透镜的焦距，fB1为胶合镜片的焦距。图14至图19依次为本实施例的调制传递函数(MTF)解析图、离焦曲线图、点列图、场曲畸变图、以及工作物距WD＝1000mm、WD＝500mm时的离焦曲线。从图中可以看出，系统调制传递函数(MTF)在250lp/mm时，中心视场调制传递函数(MTF)>0.4，最大视场调制传递函数(MTF)>0.2，满足系统八百万像素要求，同时，系统畸变控制在4％以内，由此可见，本发明第三实施例所提供的广角低畸变镜头，满足系统低畸变和高解析度的要求。其余未述部分见第一实施例，不再赘述。在第一实施例至第三实施例中，各条件式或关系式应该满足下面表格的条件：项目第一实施例第二实施例第三实施例|tan(HFOV)/TTL|0.3390.3390.339SAG21/CT21.8741.5902.137SAG22/CT22.6152.2803.045SAG71/CT70.0810.1100.354SAG72/CT70.1560.0690.083fL1/f-3.567-3.626-4.062f/fL2-0.375-0.374-0.372f/fL7-0.106-0.101-0.173fB1/f5.5224.2625.137f/D2.02.21.8nd51.621.621.61vd563.463.461.0nd61.851.851.76vd623.823.827.6以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。当前第1页1 2 3