广角镜头的制作方法

本发明涉及一种光学镜头，尤其涉及一种玻塑混合广角镜头。

背景技术：

广角镜头作为一种短焦距镜头，具有较大的视场角和较大的拍摄范围，因此其在安防、车载等领域具有广泛的使用。

然而广角镜头由于其视场角比较大，要使其在整个视场范围内均具有较好的成像质量，一般通过增加镜片数量等方式来实现，这样为了达到较高的成像质量往往成本会比较高，镜头体积也会相对比较大，现有广角镜头一般采用4g2p的结构型式，镜头重量重，光学总长较长，难以满足小型化需求。并且部分现有技术虽然采用3g2p虽然成本有一定降低，但整个镜头的解像力只能达到百万像素，远远无法满足对高像质的需求。同时对于安防监控和车载镜头而言，由于其使用的环境比较恶劣，所以，对于此类镜头能够在宽温度范围内保持良好的成像质量是非常必要的。

技术实现要素：

本发明的一个目的在于解决上述问题，提供一种高分辨率且具有较宽温度范围的玻塑混合广角镜头。

为实现上述发明目的，本发明提供一种广角镜头，包括：沿光轴从物侧至像侧依次排列的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜和第五透镜；

还包括光阑；

所述第一透镜为具有负光焦度的凸-凹透镜；

所述第二透镜为具有正光焦度的凹-凸透镜；

所述第三透镜为具有正光焦度的双凸透镜；

所述第四透镜为具有负光焦度的双凹透镜；

所述第五透镜为具有正光焦度的双凸透镜；

所述第四透镜和所述第五透镜构成胶合镜片组；

所述广角镜头的光学总长ttl与所述广角镜头的有效焦距f之间满足关系式：4.0＜ttl/f＜5.60。

根据本发明的一个方面，所述第二透镜、所述第四透镜和所述第五透镜为塑料非球面透镜；

所述第一透镜和所述第三透镜为玻璃球面透镜。

根据本发明的一个方面，所述光阑位于所述第二透镜和所述第三透镜之间。

根据本发明的一个方面，所述广角镜头的半像高h与所述广角镜头的有效焦距f之间满足关系式：h/f＞0.75。

根据本发明的一个方面，所述第一透镜的焦距f1与所述第二透镜的焦距f2之间满足关系式：0.4＜|f1/f2|＜0.7。

根据本发明的一个方面，所述第三透镜的焦距f3与所述广角镜头的有效焦距f之间满足关系式：1.40＜|f3/f|＜2.0。

根据本发明的一个方面，所述第四透镜的折射率nd4和所述第五透镜的折射率nd5分别满足：1.50＜nd4＜1.70，1.40＜nd5＜1.60；

所述第四透镜的阿贝数vd4和所述第五透镜的阿贝数vd5分别满足：40＞vd4，vd5＞50。

根据本发明的一个方面，所述广角透镜的工作温度范围为：-40℃～85℃。

根据本发明的一个方面，所述胶合镜片组的光焦度bf与所述广角镜头的有效焦距f之间满足关系式：1.80＜|bf/f|＜2.30。

根据本发明的一个方面，所述广角镜头的光学后焦bfl与所述广角镜头的光学总长ttl之间满足关系式：3.50＜ttl/bfl＜4.95。

根据本发明的一个方案，本发明的广角镜头可实现f1.8的大光圈；120°的大视场角；本发明还具有良好的温度补偿功能，能够在-40℃～85℃的温度变化范围内不虚焦，采用2g3p的光学结构保证系统在具有较高的成像质量的同时系统的成本更低；本发明的广角镜头的光学总长ttl与广角镜头的有效焦距f之间满足关系式：4.0＜ttl/f＜5.60,体积更小,视场角更大。

根据本发明的一个方案，广角镜头的半像高h与广角镜头的有效焦距f之间满足关系式：h/f＞0.75。这样可以保证广角镜头具有较大的成像视场角，可达到fov≥80°。

根据本发明的一个方案，第一透镜1的焦距f1与第二透镜2的焦距f2之间满足关系式：0.4＜|f1/f2|＜0.7。这样可以保证系统在大视场时具有较小的场曲和像散，有效保证外视场可以实现较好的成像效果。

根据本发明的一个方案，第三透镜3的焦距f3与广角镜头的有效焦距f之间满足关系式：1.40＜|f3/f|＜2.0。这样有利于轴上和轴外像差的优化和平衡，使轴上和轴外视场均可达到较高的成像质量。

根据本发明的一个方案，第四透镜4的折射率nd4和第五透镜5的折射率nd5分别满足：1.50＜nd4＜1.70，1.40＜nd5＜1.60。第四透镜4的阿贝数vd4和第五透镜5的阿贝数vd5分别满足：40＞vd4，vd5＞50。通过第四透镜4和第五透镜5按上述折射率和阿贝数范围进行搭配，有利于系统校正色差，实现高分辨率。

根据本发明的一个方案，第二透镜2、第四透镜4和第五透镜5为塑料非球面透镜；第一透镜1和第三透镜3为玻璃球面透镜。通过采用玻璃透镜与塑料透镜的配合使用，不仅有效减小了镜头的总长，降低成本，减轻重量，而且因两类材质有互相补偿作用，有效解决了镜头解像力随温度漂移的问题，在-40℃～85℃的温度变化范围内均具有良好的解像力，不虚焦。

根据本发明的一个方案，胶合镜片组的光焦度bf与广角镜头的有效焦距f之间满足关系式：1.80＜|bf/f|＜2.30。满足上述条件时可确保广角镜头在实现大视场、高像素的同时具有较好的公差和较小的光学总长。

根据本发明的一个方案，广角镜头的光学后焦bfl与广角镜头的光学总长ttl之间满足关系式：3.50＜ttl/bfl＜4.95。广角镜头光学总长和广角镜头光学后焦满足上述比例关系，使系统的光学总长更小，公差敏感度更小。

根据本发明的广角镜头，采用2个玻璃球面镜片和3个塑料非球面镜片相结合的2g3p的光学结构，使本发明广角镜头可达到fov≥80°的大视场角和具有fno≤2.8的大光圈，保证根据本发明的广角镜头具有大视场、高分辨率的同时，具有相对较高的画面亮度。

本发明通过玻璃和塑料透镜的组合以及各透镜材质的匹配，有效解决了镜头解像力随温度漂移的问题，能够在-40℃～85℃的温度变化范围内不虚焦，实现温度补偿。

本发明通过2g3p的光学结构，使得本发明在保证性能的同时具有更低的成本；同时塑料非球面镜片的使用还有效的减小了本发明广角镜头的长度，使得广角镜头体积小重量轻。

附图说明

图1示意性表示根据本发明的实施方式1的广角镜头的结构布置图；

图2是具体实施方式1所述广角镜头在常温20度、可见光下的mtf图；

图3是具体实施方式1所述广角镜头在常温20度、可见光下125lp/mm的through-focus-mtf图；

图4是具体实施方式1所述广角镜头在低温-40度、可见光下125lp/mm的through-focus-mtf图；

图5是具体实施方式1所述广角镜头在高温80度、可见光下125lp/mm的through-focus-mtf图；

图6示意性表示根据本发明的实施方式2的广角镜头的结构布置图；

图7是具体实施方式2所述广角镜头在常温20度、可见光下的mtf图；

图8是具体实施方式2所述广角镜头在常温20度、可见光下125lp/mm的through-focus-mtf图；

图9是具体实施方式2所述广角镜头在低温-40度、可见光下125lp/mm的through-focus-mtf图；

图10是具体实施方式2所述广角镜头在高温80度、可见光下125lp/mm的through-focus-mtf图；

图11示意性表示根据本发明的实施方式3的广角镜头的结构布置图；

图12是具体实施方式3所述广角镜头在常温20度、可见光下的mtf图；

图13是具体实施方式3所述广角镜头在常温20度、可见光下125lp/mm的through-focus-mtf图；

图14是具体实施方式3所述广角镜头在低温-40度、可见光下125lp/mm的through-focus-mtf图；

图15是具体实施方式3所述广角镜头在高温80度、可见光下125lp/mm的through-focus-mtf图；

图16示意性表示根据本发明的实施方式4的广角镜头的结构布置图；

图17是具体实施方式4所述广角镜头在常温20度、可见光下的mtf图；

图18是具体实施方式4所述广角镜头在常温20度、可见光下125lp/mm的through-focus-mtf图；

图19是具体实施方式4所述广角镜头在低温-40度、可见光下125lp/mm的through-focus-mtf图；

图20是具体实施方式4所述广角镜头在高温80度、可见光下125lp/mm的through-focus-mtf图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

在针对本发明的实施方式进行描述时，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”所表达的方位或位置关系是基于相关附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本发明的限制。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细地描述，实施方式不能在此一一赘述，但本发明的实施方式并不因此限定于以下实施方式。

本发明提供一种广角镜头，根据本发明的广角镜头包括沿光轴从物侧至像侧依次排列的第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3、第四透镜4和第五透镜5。还包括光阑s，光阑s位于第二透镜2和第三透镜3之间。其中，第一透镜1为具有负光焦度的凸-凹透镜；第二透镜2为具有正光焦度的凹-凸透镜；第三透镜3为具有正光焦度的双凸透镜；第四透镜4为具有负光焦度的双凹透镜；第五透镜5为具有正光焦度的双凸透镜；第四透镜4和所述第五透镜5构成胶合镜片组；第二透镜2、第四透镜4和第五透镜5为塑料非球面透镜；第一透镜1和第三透镜3为玻璃球面透镜。

根据本发明的上述广角镜头的结构布置，可实现f1.8的大光圈；120°的大视场角；本发明还具有良好的温度补偿功能，能够在-40℃～85℃的温度变化范围内不虚焦，采用2g3p的光学结构保证系统在具有较高的成像质量的同时系统的成本更低；广角镜头的光学总长ttl与广角镜头的有效焦距f之间满足关系式：4.0＜ttl/f＜5.60，体积更小，视场角更大。并且，镜头中提供胶合镜片组相对于传统的两个透镜相互紧靠具有降低敏感度,提高稳定性,防止二次反射的优势。

在本发明中，广角镜头的半像高h与广角镜头的有效焦距f之间满足关系式：h/f＞0.75。这样可以保证广角镜头具有较大的成像视场角，可达到fov≥80°；

在本发明中，第一透镜1的焦距f1与第二透镜2的焦距f2之间满足关系式：0.4＜|f1/f2|＜0.7。这样可以保证系统在大视场时具有较小的场曲和像散，有效保证外视场可以实现较好的成像效果。

在本发明中，第三透镜3的焦距f3与广角镜头的有效焦距f之间满足关系式：1.40＜|f3/f|＜2.0。这样有利于轴上和轴外像差的优化和平衡，使轴上和轴外视场均可达到较高的成像质量。

在本发明中，第四透镜4的折射率nd4和第五透镜5的折射率nd5分别满足：1.50＜nd4＜1.70，1.40＜nd5＜1.60。第四透镜4的阿贝数vd4和第五透镜5的阿贝数vd5分别满足：40＞vd4，vd5＞50。通过第四透镜4和第五透镜5按上述折射率和阿贝数范围进行搭配，有利于系统校正色差，实现高分辨率。

在本发明中，第二透镜2、第四透镜4和第五透镜5为塑料非球面透镜；第一透镜1和第三透镜3为玻璃球面透镜。通过采用玻璃透镜与塑料透镜的配合使用，不仅有效减小了镜头的总长，降低成本，减轻重量，而且因两类材质有互相补偿作用，有效解决了镜头解像力随温度漂移的问题，在-40℃～85℃的温度变化范围内均具有良好的解像力，不虚焦。

在本发明中，胶合镜片组的光焦度bf与广角镜头的有效焦距f之间满足关系式：1.80＜|bf/f|＜2.30。满足上述条件时可确保广角镜头在实现大视场、高像素的同时具有较好的公差和较小的光学总长。

在本发明中，广角镜头的光学后焦bfl与广角镜头的光学总长ttl之间满足关系式：3.50＜ttl/bfl＜4.95。广角镜头光学总长和广角镜头光学后焦满足上述比例关系，使系统的光学总长更小，公差敏感度更小。

以下根据本发明的上述设置给出四组具体实施方式来具体说明根据本发明的广角镜头。因为根据本发明的广角镜头共有五片透镜，其中第四透镜4和第五透镜5构成胶合镜片组，所以五片透镜共有9个面，再加上光阑s、镜头的成像面ima以及成像面ima与透镜之间的平板滤镜ir的4个面，一共13个面。这13个面按照本发明的结构顺序依次排列布置，为了便于叙述说明，将13个面编号为s1至s13。此外，在以下实施方式中，非球面透镜满足下式：

式中r为光学表面上一点到光轴的距离，z为该点沿光轴方向的矢高，c为该表面的曲率，k为该表面的二次曲面常数，a、b、c、d、e、f、g分别为四阶、六阶、八阶、十阶、十二阶、十四阶和十六阶的非球面系数。

四组实施方式数据如下表1中数据：

表1

实施方式1：

图1示意性表示根据本发明的实施方式1的广角镜头的结构布置图。

根据表1中实施方式1给出的数据，本实施方式的广角镜头中的各参数如下：

fno＝2.8；ttl/bfl＝4.222；h/f＝1.125；fov＝120°。

以下表2列出本实施方式的各透镜的相关参数，包括表面类型、曲率半径、厚度、材料的折射率以及阿贝数和圆锥系数：

表2

在本实施方式中，非球面数据如下表3所示：

表3

图2-图5分别示意性表示本实施方式中的广角镜头在常温20度、可见光下的mtf图；在常温20度、可见光下125lp/mm的throughfocusmtf图；在低温-40度、可见光下125lp/mm的through-focus-mtf图；在高温80度、可见光下125lp/mm的through-focus-mtf图。

如图2至图5所示，根据本发明的第一实施方式的广角镜头在fno＝2.0的条件下，实现了高分辨率，而且兼顾了日夜共焦和-40℃到80℃温度范围内不虚焦的特性，同时提高了解像力，扩大了产品的使用范围。

具体地，由图2可以看出，根据本发明的广角镜头其中心视场200lp/mm空间频率对应的mtf数值在0.55以上，外视场200lp/mm空间频率对应的mtf数值在0.2以上；由此可知，本实施方式的镜头实现了高分辨率的特性。

由图3、图4和图5可以看出，本发明的广角镜头在-40℃到85℃温度范围内，离焦量均不超过0.0065mm.由此可知，本实施方式的镜头实现了在-40℃到85℃的温度范围内不虚焦的特性。

实施方式2：

图6示意性表示根据本发明的实施方式2的广角镜头的结构布置图。

根据表1中实施方式2给出的数据，本实施方式的广角镜头中的各参数如下：

fno＝1.8；ttl/bfl＝3.803；h/f＝0.802；fov＝80°。

以下表4列出本实施方式的各透镜的相关参数，包括表面类型、曲率半径、厚度、材料的折射率以及阿贝数和圆锥系数：

表4

在本实施方式中，非球面数据如下表5所示：

表5

图7-图10分别示意性表示本实施方式中的广角镜头在常温20度、可见光下的mtf图；在常温20度、可见光下125lp/mm的throughfocusmtf图；在低温-40度、可见光下125lp/mm的through-focus-mtf图；在高温80度、可见光下125lp/mm的through-focus-mtf图。

如图7至图10所示，根据本发明的第一实施方式的广角镜头在fno＝2.0的条件下，实现了高分辨率，而且兼顾了日夜共焦和-40℃到80℃温度范围内不虚焦的特性，同时提高了解像力，扩大了产品的使用范围。

具体地，由图7可以看出，根据本发明的的光镜头其中心视场200lp/mm空间频率对应的mtf数值在0.6以上，外视场200lp/mm空间频率对应的mtf数值在0.3以上；由此可知，本实施方式的镜头实现了高分辨率的特性。

由图8、图9和图10可以看出，本发明的广角镜头在-40℃到85℃温度范围内，离焦量均不超过0.006mm.由此可知，本实施方式的镜头实现了在-40℃到85℃的温度范围内不虚焦的特性。

实施方式3：

图11示意性表示根据本发明的实施方式3的广角镜头的结构布置图。

根据表1中实施方式3给出的数据，本实施方式的广角镜头中的各参数如下：

fno＝1.8；ttl/bfl＝4.792；h/f＝1.01；fov＝110°。

以下表6列出本实施方式的各透镜的相关参数，包括表面类型、曲率半径、厚度、材料的折射率以及阿贝数和圆锥系数：

表6

在本实施方式中，非球面数据如下表7所示：

表7

图12-图15分别示意性表示本实施方式中的广角镜头在常温20度、可见光下的mtf图；在常温20度、可见光下125lp/mm的throughfocusmtf图；在低温-40度、可见光下125lp/mm的through-focus-mtf图；在高温80度、可见光下125lp/mm的through-focus-mtf图。

如图12至图15所示，根据本发明的第一实施方式的广角镜头在fno＝2.0的条件下，实现了高分辨率，而且兼顾了日夜共焦和-40℃到80℃温度范围内不虚焦的特性，同时提高了解像力，扩大了产品的使用范围。

具体地，由图12可以看出，根据本发明的的光镜头其中心视场200lp/mm空间频率对应的mtf数值在0.6以上，外视场200lp/mm空间频率对应的mtf数值在0.25以上；由此可知，本实施方式的镜头实现了高分辨率的特性。

由图13、图14和图15可以看出，本发明的广角镜头在-40℃到85℃温度范围内，离焦量均不超过0.0065mm.由此可知，本实施方式的镜头实现了在-40℃到85℃的温度范围内不虚焦的特性。

实施方式4：

图16示意性表示根据本发明的实施方式4的广角镜头的结构布置图。

根据表1中实施方式4给出的数据，本实施方式的广角镜头中的各参数如下：

fno＝1.8；ttl/bfl＝4.222；h/f＝1.125；fov＝120°。

以下表8列出本实施方式的各透镜的相关参数，包括表面类型、曲率半径、厚度、材料的折射率以及阿贝数和圆锥系数：

表8

在本实施方式中，非球面数据如下表9所示：

表9

图17-图20分别示意性表示本实施方式中的广角镜头在常温20度、可见光下的mtf图；在常温20度、可见光下125lp/mm的throughfocusmtf图；在低温-40度、可见光下125lp/mm的through-focus-mtf图；在高温80度、可见光下125lp/mm的through-focus-mtf图。

如图17至图20所示，根据本发明的第一实施方式的广角镜头在fno＝2.0的条件下，实现了高分辨率，而且兼顾了日夜共焦和-40℃到80℃温度范围内不虚焦的特性，同时提高了解像力，扩大了产品的使用范围。

具体地，由图17可以看出，根据本发明的的光镜头其中心视场200lp/mm空间频率对应的mtf数值在0.6以上，外视场200lp/mm空间频率对应的mtf数值在0.3以上；由此可知，本实施方式的镜头实现了高分辨率的特性。

由图18、图19和图20可以看出，本发明的广角镜头在-40℃到85℃温度范围内，离焦量均不超过0.006mm.由此可知，本实施方式的镜头实现了在-40℃到85℃的温度范围内不虚焦的特性。

根据本发明的上述实施方式，本发明采用2个玻璃球面镜片和3个塑料非球面镜片相结合的2g3p的光学结构，使本发明广角镜头可达到fov≥80°的大视场角和具有fno≤2.8的大光圈，保证根据本发明的广角镜头具有大视场、高分辨率的同时，具有相对较高的画面亮度。

本发明通过玻璃和塑料透镜的组合以及各透镜材质的匹配，有效解决了镜头解像力随温度漂移的问题，能够在-40℃～85℃的温度变化范围内不虚焦，实现温度补偿。

本发明通过2g3p的光学结构，使得本发明在保证性能的同时具有更低的成本；同时塑料非球面镜片的使用还有效的减小了本发明广角镜头的长度，使得广角镜头体积小重量轻。

以上所述仅为本发明的一个方案而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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，均应包含在本发明的保护范围之内。