一种广角镜头的制作方法

本申请涉及光学领域，具体涉及光学成像系统技术领域，尤其涉及一种广角镜头。

背景技术：

随着光学设计技术的不断发展和摄像镜头应用领域的不断拓展，广角、高分辨率、小型化、轻量化的摄像镜头越来越受欢迎。例如一些安防监控设备、车载摄录设备、运动DV设备、虚拟现实设备中的摄像镜头需要有较高的分辨率、较大的视场角以及较小的体积。

现有的一些广角镜头设计中，为了缩小镜头的体积，通常减少透镜数量，并在光学系统中设计一些非球面透镜来缩小像差，提升成像质量。但是用于制作非球面透镜的塑胶材料种类少、折射率低且阿贝数小，成本高。为了降低成本，通常非球面透镜的数量较少，这时塑胶材料的非球面透镜与玻璃材料的球面透镜的组合在光焦度的分配上有一定的局限性，并且难以有效地对倍率色像差进行校正。

技术实现要素：

为了解决上述背景技术部分提到的一个或多个技术问题，本申请实施例提供了一种广角镜头。

本申请实施例提供的广角镜头，包括由物侧至像侧依次排列的第一透镜组、光阑元件以及第二透镜组；第一透镜组具有负光焦度，包括沿物侧至像侧方向依次排列的：具有负光焦度的第一球面透镜，以及具有负光焦度的第二球面透镜；第二透镜组具有正光焦度，包括沿物侧至像侧方向依次排列的：具有正光焦度的第三非球面透镜，以及具有正光角度的第四胶合透镜，第四胶合透镜由第四球面透镜和第五球面透镜胶合而成；广角镜头满足：4≤TTL/F10≤8，3≤TTL/F20≤6，其中，TTL为广角镜头的光学总长，F10为第一透镜组的有效焦距，F20为第二透镜组的有效焦距。

在一些实施例中，第一球面透镜的物侧面为凸面，第一球面透镜的像侧面为凹面；第二球面透镜的物侧面和像侧面均为凹面；第三非球面透镜的物侧面和像侧面均为凸面；第四球面透镜的物侧面为凸面，第四球面透镜的像侧面为凹面；第五球面透镜的物侧面和像侧面均为凸面。

在一些实施例中，上述广角镜头还满足：TTL＜17mm；和/或D1≤7.5mm，D1为第一球面透镜的光学有效直径。

在一些实施例中，上述广角镜头还满足：-0.1≤1/F10+1/F20≤-0.2；1/F10＜0，1/F20≥0。

在一些实施例中，上述广角镜头还满足：0.7≤F1/F0≤1.8；0.5≤F10/F0≤2；1≤F20/F0≤3；其中，F1为第一球面透镜的有效焦距，F0为广角镜头的有效焦距。

在一些实施例中，上述广角镜头还满足：n3≥1.82，v3≤42；其中，n3为第三非球面透镜对波长为587.56nm的光线的折射率，v3为第三非球面透镜对波长为587.56nm的光线的阿贝数。

在一些实施例中，上述广角镜头还满足：0.1≤t3/t30≤0.4；0.3≤1/F3≤0.8；其中，t3为第三非球面透镜沿广角镜头的光轴的厚度，t30为光阑元件至广角镜头的成像面沿光轴方向的距离，1/F3为第三非球面透镜的屈光度。

在一些实施例中，第一球面透镜对波长为587.56nm的光线的折射率n1、第二球面透镜对波长为587.56nm的光线的阿贝数v2、第四球面透镜对波长为587.56nm的光线的折射率n4、第四球面透镜对波长为587.56nm的光线的阿贝数v4、第五球面透镜对波长为587.56nm的光线的折射率n5、第五球面透镜对波长为587.56nm的光线的阿贝数v5满足：n1≥1.65，v2≥66，n4≥1.95，v4≤20，n5≤1.6，v5≥70。

在一些实施例中，第四胶合透镜为消色差透镜。

在一些实施例中，上述广角镜头还包括滤光片，滤光片位于第二透镜组的像侧。

本申请实施例提供的广角镜头，利用第一球面透镜、第二球面透镜、光阑元件、第三非球面透镜以及由第四球面透镜和第五球面透镜胶合而成的第四胶合透镜组成的光学系统，其中广角镜头的光学总长TTL、由第一球面透镜和第二球面透镜组成的第一透镜组的有效焦距F10、由第三非球面透镜和第四球面透镜组成的第二透镜组的有效焦距F20满足4≤TTL/F10≤8，3≤TTL/F20≤6，能够实现大视场角、小体积、高质量的镜头设计。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1是根据本申请实施例的广角镜头的一个结构示意图；

图2是本申请一个实施例的广角镜头的轴外视场的相对照度曲线示意图。

图3是本申请一个实施例的广角镜头的调制传递函数曲线示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关实用新型，而非对该实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关实用新型相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

请参考图1，其示出了根据本申请实施例的广角镜头的一个结构示意图。

如图1所示，广角镜头100包括由物侧至像侧(图1所示箭头方向)依次排列的第一透镜组10、光阑元件30以及第二透镜组20。其中，第一透镜组10具有负光焦度，包括沿物侧至像侧方向(图1所示箭头方向)依次排列的第一球面透镜1和第二球面透镜2，第一球面透镜1和第二球面透镜2均具有负光焦度；第二透镜组20具有正光焦度，包括沿物侧至像侧方向(图1所示箭头方向)依次排列的第三非球面透镜3和第四胶合透镜40，第三非球面透镜3具有正光焦度，第四胶合透镜40具有正光焦度，且第四胶合透镜40由第四球面透镜4和第五球面透镜5胶合而成。上述第一球面透镜1、第二球面透镜2、第三非球面透镜3、第四球面透镜4、第五球面透镜5共轴设计。图1中，IMA为成像面。

在本实施例中，上述广角镜头100满足：4≤TTL/F10≤8，3≤TTL/F20≤6；其中，TTL为广角镜头100的光学总长，即为第一球面透镜1的物侧面至广角镜头的成像面IMA沿光轴方向的距离，F10为第一透镜组10的有效焦距，F20为第二透镜组20的有效焦距。

由上述第一透镜组10、第二透镜组20和光阑元件30构成的光学系统可以实现小型化广角镜头的设计，同时利用非球面透镜和胶合透镜可以有效地修正各类像差，提升广角镜头的成像质量。

在一些实施例中，上述第一球面透镜1的物侧面为凸面，上述第一球面透镜1的像侧面为凹面；上述第二球面透镜2的物侧面和像侧面均为凹面；上述第三非球面透镜3的物侧面和像侧面均为凸面；上述第四球面透镜4的物侧面为凸面，上述第四球面透镜4的像侧面为凹面；上述第五球面透镜5的物侧面和像侧面均为凸面。可选地，第四球面透镜4的像侧面的曲率半径可以与第五球面透镜5的物侧面的曲率半径相同。由第四球面透镜4和第五球面透镜5胶合而成的第四胶合透镜可以有效地校正包括倍率色像差的各类像差，并且可以提升第一球面透镜、第二球面透镜、第三非球面透镜、第四胶合透镜的组合的光焦度分配的自由度，降低各透镜的加工敏感度。

可选地，上述广角镜头的光学总长TTL＜17mm，可例如为16.483mm，现有的广角镜头的光学总长通常在17mm以上，可见本申请实施例的广角镜头缩小了沿光轴方向的长度，可以保证广角镜头的小型化。

可选地，上述广角镜头的第一球面透镜1的光学有效直径D1可以满足：D1≤7.5mm，其中，光学有效直径D1可以为第一球面透镜的可摄取光线的部分的直径。该广角镜头的第一球面透镜的光学有效直径远小于现有小型化广角镜头的第一透镜的光学有效直径的10mm，可知本申请实施例的广角镜头体积更小。

在一些实施例中，上述广角镜头还满足：-0.1≤1/F10+1/F20≤-0.2；其中，1/F10≤0，1/F20≥0。1/F10可以表示第一透镜组10的屈光度，1/F20可以表示第二透镜组20的屈光度。满足该条件的广角镜头可以有效地会聚光线，并保证成像面在第二透镜组20的像侧，便于与光学探测器配合使用。同时，第一透镜组10和第二透镜组20的屈光度较小，可以降低各透镜的制造敏感度，从而降低生产加工成本。

在一些实施例中，上述广角镜头还满足：0.7≤F1/F0≤1.8；0.5≤F10/F0≤2；1≤F20/F0≤3；其中，F1为第一球面透镜1的有效焦距，F0为广角镜头100的有效焦距。在一些可选的实现方式中，F0可以设计为2.783mm。这样，可以保证广角镜头的视场角足够大，并确保大角度入射的光线有效地会聚，同时有利于校正像差。

在一些实施例中，上述广角镜头还满足：n3≥1.82，v3≤42；其中，n3为第三非球面透镜3对波长为587.56nm的光线的折射率，v3为第三非球面透镜3对波长为587.56nm的光线的阿贝数。可选地，第三非球面透镜3为玻璃材料的非球面透镜。满足上述条件的第三非球面透镜折射率较大、色散系数较小，可以较好地平衡像差。

进一步地，上述广角镜头还满足：0.1≤t3/t30≤0.4；0.3≤1/F3≤0.8；其中，t3为第三非球面透镜3沿广角镜头的光轴的厚度，t30为光阑元件30至广角镜头的成像面IMA沿光轴方向的距离，1/F3为第三非球面透镜3的屈光度。满足该条件的第三非球面透镜屈光度较大，能够有效地会聚光线，并且可以保证整个广角镜头的总长度不会过大，有利于广角镜头的小型化。

在一些实施例中，上述第一球面透镜对波长为587.56nm的光线的折射率n1、上述第二球面透镜对波长为587.56nm的光线的阿贝数v2、上述第四球面透镜对波长为587.56nm的光线的折射率n4、上述第四球面透镜对波长为587.56nm的光线的阿贝数v4、上述第五球面透镜对波长为587.56nm的光线的折射率n5、上述第五球面透镜对波长为587.56nm的光线的阿贝数v5满足：n1≥1.65，v2≥66，n4≥1.95，v4≤20，n5≤1.6，v5≥70。以上条件可以保证大角度入射的光线可以有效地会聚，实现大视场角的设计。

在一些实施例中，上述第四胶合透镜为消色差透镜。这样，利用胶合的第四球面透镜和第五球面透镜作为该消色差透镜，可以消除色差，提升成像质量。

可选地，如图1所示，在上述各实施例中，广角镜头还可以包括滤光片50，该滤光片50可以位于第二透镜组20的像侧，进一步地可以设置于第二透镜组20和成像面IMA之间，可以为红外截止滤光片或者蓝玻璃。

以上可以看出，本申请实施例提供的广角镜头透镜数量较少，可以实现小型化广角镜头的设计，同时可以校正包括倍率色像差的各类像差，提升广角镜头的成像品质。并且，在一些实施例中，广角镜头的光学总长可以小于17mm，使广角镜头的整个光学系统不会占用过大的空间，进一步保证广角镜头的小型化、轻量化。

图2示出了本申请一个实施例的广角镜头的轴外视场角的相对照度曲线示意图。如图2所示，本申请实施例的广角镜头在半视场角达到70°时的相对照度不小于71％，相较于现有的广角镜头的最大视场角的相对照度为60％，大幅提升了大视场角的照度值，能够获得更好的成像质量。

图3示出了本申请一个实施例的广角镜头的调制传递函数(Modulation Transfer Function，MTF)曲线示意图。其中纵轴表示MTF值，取值在0-1之间；横轴为分辨率，单位为lp/mm(线对/毫米)。本实施例中最大半视场角为70°。0°(T/S)的曲线表示入射光线角度为0°时子午方向和弧矢方向的MTF曲线，49°(T)和49°(S)的曲线分别表示入射光线的最大角度为最大视场角的0.7倍时的子午方向的MTF曲线和弧矢方向的MTF曲线，70°(T)和70°(S)的曲线分别表示入射光线的最大角度为最大视场角时的子午方向的MTF曲线和弧矢方向的MTF曲线。MTF的值越接近1，表示镜头的成像与实际物体越接近，成像质量越好。

从图3可以看出，MTF值随分辨率上升的衰减速度较小，最大分辨率可以达到200lp/mm。当分辨率达到200lp/mm时，各视场的MTF值均大于0.2，证明本申请实施例提供的广角镜头具有良好的成像性能。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的实用新型范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离上述实用新型构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。