超广角镜头的制作方法

本发明涉及一种光学镜头
技术领域：
，特别涉及一种超广角镜头。
背景技术：
：汽车无人驾驶技术的发展对于车载摄像镜头有着特殊的要求，例如要求对汽车四周进行无死角监控，且通光能力强，能适应外界环境的明暗变化，同时要求镜头能够对发射或反射不同单色光的物体(如交通信号灯、公路标识信息等)具有良好的分辨能力，以满足无人驾驶系统的高要求。因此，开发一种可以配合无人驾驶的高性能光学镜头是当务之急。技术实现要素：本发明的目的是提供一种超广角镜头，至少具有视角广、大孔径的优点。为实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种超广角镜头，从物侧到成像面依次包括：具有负光焦度的第一群组，具有正光焦度的第二群组，光阑，具有正光焦度或负光焦度的第三群组，具有正光焦度的第四群组以及滤光片。第一群组包括至少一个负光焦度透镜，第二群组依次包括一个负光焦度透镜和一个正光焦度透镜，第二群组的负光焦度透镜的像侧面为凹面，第二群组的正光焦度透镜的物侧面和像侧面均为凸面；第三群组包括一个正光焦度透镜和一个负光焦度透镜，第三群组的正光焦度透镜和第三群组的负光焦度透镜形成粘合体；第四群组包括至少一个正光焦度透镜。相较于现有技术，本发明提供的超广角镜头具有视角广、大孔径的特点，其第一群组主要用于光线的收集和畸变的矫正，第二群组主要用于光线的会聚，第三群组用于消除色差的作用，同时第二群组和第三群组均由一个正光焦度透镜和一个负光焦度透镜两个透镜组成，可以有效减小镜头的像差。第四群组可以起到消除像差和控制主光线出射角的作用。附图说明图1为本发明第一实施例中超广角镜头的截面结构示意图；图2为本发明第一实施例中超广角镜头的场曲图；图3为本发明第一实施例中超广角镜头的畸变图；图4为本发明第一实施例中超广角镜头的轴向色差图；图5为本发明第一实施例中超广角镜头的垂轴色差图；图6为本发明第二实施例中超广角镜头的截面结构示意图；图7为本发明第二实施例中超广角镜头的场曲图；图8为本发明第二实施例中超广角镜头的畸变图；图9为本发明第二实施例中超广角镜头的轴向色差图；图10为本发明第二实施例中超广角镜头的垂轴色差图；图11为本发明第三实施例中超广角镜头的截面结构示意图；图12为本发明第三实施例中超广角镜头的场曲图；图13为本发明第三实施例中超广角镜头的畸变图；图14为本发明第三实施例中超广角镜头的轴向色差图；图15为本发明第三实施例中超广角镜头的垂轴色差图；图16为本发明第四实施例中超广角镜头的截面结构示意图；图17为本发明第四实施例中超广角镜头的场曲图；图18为本发明第四实施例中超广角镜头的畸变图；图19为本发明第四实施例中超广角镜头的轴向色差图；图20为本发明第四实施例中超广角镜头的垂轴色差图。主要元件符号说明：以下的具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。具体实施方式为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的若干实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。本发明提供一种超广角镜头，从物侧到成像面依次包括：具有负光焦度的第一群组，具有正光焦度的第二群组，光阑，具有正光焦度或负光焦度的第三群组，具有正光焦度的第四群组以及滤光片。第一群组包括至少一个负光焦度透镜，第二群组依次包括一个负光焦度透镜和一个正光焦度透镜，第二群组的负光焦度透镜的像侧面为凹面，第二群组的正光焦度透镜的物侧面和像侧面均为凸面；第三群组包括一个正光焦度透镜和一个负光焦度透镜，第三群组的正光焦度透镜和第三群组的负光焦度透镜形成粘合体；第四群组包括至少一个正光焦度透镜。在一种实施方式中，本发明提供的超广角镜头满足以下条件：0＜|fλ1-fλ3|≤0.005；0＜|fλ5-fλ3|＜0.01；其中，fλ1表示超广角镜头在蓝光435nm入射时的焦距，fλ3表示超广角镜头在绿光550nm入射时的焦距，fλ5表示超广角镜头在红光650nm入射时的焦距。满足此条件，本发明提供的超广角镜头在不同单色光焦点位置之差很小，保证了本发明提供的超广角镜头对可见光范围内较宽的波段对单色光都有良好的成像效果，有利于提高该超广角镜头对发射或反射单色光的物体(如信号指示灯、公路标志牌等)的分辨能力。在一种实施方式中，本发明提供的超广角镜头满足以下条件：-2＜fq11/(r1-r2)＜0；其中，fq11表示第一群组中靠近物侧的负光焦度透镜的焦距，r1、r2分别表示第一群组中靠近物侧的负光焦度透镜的物侧表面和像侧表面的曲率半径。满足此条件，可以有效地使光线汇聚，保证超广角镜头可以实现超广角(fov＞200°)成像。在一种实施方式中，本发明提供的超广角镜头满足以下条件：0＜fq4/|r13|＜2；其中，fq4表示第四群组的焦距，r13表示第四群组的靠近成像面的正光焦度透镜(即最后一个透镜)的像侧表面的曲率半径。满足此条件，可以有效保证超广角镜头的主光线出射角度，减小超广角镜头后端口径，减小球差、慧差等光学像差。在一种实施方式中，本发明提供的超广角镜头满足以下条件：0＜|fq2负/fq3正|＜2；0＜|fq2正/fq3负|＜2；0.5＜nq2负/nq3正＜1.5；0.5＜nq2正/nq3负＜1.5；其中，fq2负、fq2正分别表示第二群组中的负光焦度透镜和第二群组中的正光焦度透镜的焦距，fq3正、fq3负分别表示第三群组中的正光焦度透镜和第三群组中的负光焦度透镜的焦距，nq2负、nq2正分别表示第二群组中负光焦度透镜和第二群组中正光焦度透镜的折射率，nq3正、nq3负分别表示第三群组中正光焦度透镜和第三群组中负光焦度透镜的折射率。满足此条件，可进一步使第二群组的负光焦度透镜与第三群组的正光焦度透镜有相同或者相近的焦距和折射率，以及使第二群组的正光焦度透镜与第三群组的负光焦度透镜具有相同或相近的焦距和折射率，从而有效减小镜头的像差，并且减小公差带来的影响，提高组装良率。在一种实施方式中，本发明提供的超广角镜头满足以下条件：(dn/dt)q41＜-3×10-6/℃；其中，(dn/dt)q41表示第四群组中靠近物侧的正光焦度透镜的折射率温度系数。由于第四群组靠近物侧的正光焦度透镜的折射率温度系数均为负值，例如小于-3×10-6/℃时，能够使光学焦距在高温时增大、在低温时减小，有效的补偿了结构件(如镜筒、镜座)的热膨胀，保证了超广角镜头在高低温时的解像力都有良好的表现。在一种实施方式中，本发明提供的超广角镜头满足以下条件：vdq41＞60；δpg,fq41＞0.01；其中，vdq41表示第四群组中靠近物侧的正光焦度透镜的阿贝数，δpg,fq41表示第四群组中靠近物侧的正光焦度透镜的相对部分色散偏离阿贝经验公式的偏离值。第四群组靠近物侧的正光焦度透镜的低色散和高相对部分色散时，不仅能有效减小因环境温度变化引起的超广角镜头的焦点移动，有效解决热漂移问题，同时可以有效地矫正二级光谱，使不同波长的单色光焦点位置更加接近，有效提高可见光单色光的mtf(modulationtransferfunction，调制传递函数)，使得本发明提供的超广角镜头不仅具有可靠的热稳定性，而且可以在可见光范围内较宽的波段对单色光都有良好的成像效果，有利于提高该镜头对发射或反射单色光的物体(如信号指示灯、公路标志牌等)的分辨能力。在一种实施方式中，本发明提供的超广角镜头满足以下条件：-10＜fq1＜0；其中，fq1表示第一群组的焦距。满足上述条件，可以大大减小光线的入射角，从而减小镜头产生的像差。在一种实施方式中，本发明提供的超广角镜头中的各个透镜均采用玻璃透镜，由于玻璃透镜性能稳定，能在较大的温度跨度范围内实现消热差。在一种实施方式中，本发明提供的超广角镜头包括至少一个非球面透镜，采用非球面透镜，可以有效矫正镜头的像差，提高整组镜头的解像力。在一些实施方式中，本发明的超广角镜头的第一群组包括一个负光焦度透镜，第四群组可以包括一个正光焦度透镜或者两个正光焦度透镜；在其它实施方式中，该超广角镜头的第一群组包括两个负光焦度透镜，第四群组可以包括一个正光焦度透镜或者两个正光焦度透镜，以满足不同车载系统对镜头性能的特殊需求。进一步地，满足上述配置有利于保证超广角镜头具有超广角、大孔径、良好的热稳定性、优良的宽光谱成像性能，此外通过控制f-θ畸变来提高边缘视场的放大倍率，从而提高了超广角镜头边缘的解像能力，使其满足边缘视场画面拉平展开后，有足够的分辨率。本发明中各个实施例中的超广角镜头的非球面的表面形状均满足下列方程：其中，z表示曲面离开曲面顶点在光轴方向的距离，c表示曲面顶点的曲率，k表示二次曲面系数，h表示光轴到曲面的距离，b、c、d、e和f分别表示四阶、六阶、八阶、十阶和十二阶曲面系数。在以下各个实施例中，本发明提供的超广角镜头中的各个透镜的厚度、曲率半径、材料选择部分有所不同，具体不同可参见各实施例的参数表。第一实施例参阅图1，本发明第一实施例提供的一种超广角镜头100从物侧到成像面s16依次包括：第一群组q1、第二群组q2、光阑st、第三群组q3、以及第四群组q4、滤光片g1。第一群组q1具有负光焦度，第一群组q1依次包括一个第一透镜l1和一个第二透镜l2，其中第一透镜l1具有负光焦度，第一透镜l1的物侧面s1为凸面且像侧面s2为凹面，第二透镜l2具有负光焦度，第二透镜l2的物侧面s3和像侧面s4均为凹面，第二透镜l2的物侧面s3和像侧面s4均为球面。第二群组q2具有正光焦度，第二群组q2依次包括一个第三透镜l3和一个第四透镜l4，其中第三透镜l3具有负光焦度，第三透镜l3的像侧面s6为凹面，第四透镜l4具有正光焦度，第四透镜l4的物侧面s7和像侧面s8均为凸面。第三群组q3具有正光焦度，第三群组q3包括一个第五透镜l5和一个第六透镜l6，第五透镜l5具有负光焦度，第六透镜l6具有正光焦度，第五透镜l5和第六透镜l6形成粘合体，具体地，第五透镜l5的像侧面s10和第六透镜l6的物侧面s10粘合在一起。第四群组q4具有正光焦度，第四群组q4包括一个第七透镜l7，其中第七透镜l7具有正光焦度，第七透镜l7的物侧面s12和像侧面s13均为凸面。光阑st设置于第二群组q2和第三群组q3之间。滤光片g1设置于第四群组q4与成像面之间。其中，本实施例提供的超广角镜头100所包括的7个透镜均采用玻璃材料制成，且第三透镜l3和第七透镜l7均采用玻璃非球面透镜。本实施例中提供的超广角镜头中各个镜片的相关参数如表1-1所示。表1-1表面序号表面类型曲率半径厚度折射率阿贝数物面物面球面无穷无穷s1l1球面12.7853621.0793601.91135.26s2球面4.6887543.529992s3l2球面-89.8884160.5887971.72954.67s4球面3.1038311.749597s5l3非球面66.6072840.9841731.49781.52s6非球面8.2008740.503604s7l4球面7.0181291.9954281.92320.88s8球面-8.1879280.433443st光阑光阑无穷1.131880s9l5球面-9.8008270.5949461.94617.94s10l6球面4.0857752.3190291.73451.49s11球面-5.6427010.097624s12l7非球面6.7345592.7092291.55471.72s13非球面-5.8334313.300000s14滤光片球面无穷0.8000001.51764.21s15球面无穷0.183190s16成像面像面无穷—本实施例的各透镜非球面的参数如表1-2所示。表1-2在本实施例中，其场曲、畸变、轴向色差和垂轴色差分别依次如图2、图3、图4、图5所示。由图2至图5可以看出，本实施例中场曲、畸变、轴向色差和垂轴色差都能被很好的校正。第二实施例请参阅图6，所示为本实施例提供的一种超广角镜头200的结构图。本实施例当中的超广角镜头200与第一实施例当中的超广角镜头100大抵相同，不同之处在于，本实施例当中的超广角镜头200的第二透镜l2的物侧面s3为凸面，且第二透镜l2的物侧面s3和像侧面s4均为非球面，以及各透镜的曲率半径、材料选择不同，具体各个透镜的镜片相关参数参见表2-1所示。表2-1本实施例的各透镜非球面的参数如表2-2所示。表2-2在本实施例中，其场曲、畸变、轴向色差和垂轴色差分别如图7、图8、图9、图10所示。由图7至图10可以看出，本实施例中场曲、畸变、轴向色差、垂轴色差都能被很好的校正。第三实施例请参阅图11，所示为本实施例提供的一种超广角镜头300的结构图。本实施例当中的超广角镜头300从物侧到成像面s16依次包括：第一群组q1、第二群组q2、光阑st、第三群组q3、第四群组q4、滤光片g1。第一群组q1具有负光焦度，第一群组q1包括一个第一透镜l1，其中第一透镜l1具有负光焦度，第一透镜l1的物侧面s1为凸面且像侧面s2为凹面。第二群组q2具有正光焦度，第二群组q2包括一个第二透镜l2和一个第三透镜l3，其中第二透镜l2具有负光焦度，第二透镜l2的像侧面s4为凹面，第三透镜l3具有正光焦度，第三透镜l3的物侧面s5和像侧面s6均为凸面。第三群组q3具有负光焦度，第三群组q3包括一个第四透镜l4和一个第五透镜l5，第四透镜l4具有正光焦度，第五透镜l5具有负光焦度，第四正透镜l4和第五负透镜l5形成粘合体。第四群组q4具有正光焦度，第四群组q4包括一个第六透镜l6和一个第七透镜l7，其中第六透镜l6具有正光焦度，第七透镜l7具有正光焦度，且设置于第六透镜l6和成像面s16之间，是超广角镜头300的最后一个透镜，其中第六透镜l6的物侧面s10和像侧面s11均为凸面。本实施例提供的超广角镜头300包含的7个透镜(l1、l2、l3、l4、l5、l6、l7)均采用玻璃材料制成，且第七透镜l7采用玻璃非球面透镜。具体地，超广角镜头300中各个镜片的相关参数如表3-1所示。表3-1表面序号表面类型曲率半径厚度折射率阿贝数物面球面无穷无穷s1l1球面15.5907371.6479371.88340.81s2球面3.3737593.737395s3l2球面-5.2908101.1634501.75552.34s4球面5.0467830.697001s5l3球面7.5626031.9874921.84723.79s6球面-6.6885680.154700st光阑光阑无穷0.966243s7l4球面8.6340032.1607381.72954.64s8l5球面-3.0448590.6869281.84723.79s9球面10.6525090.079644s10l6球面5.5325863.0726951.59368.53s11球面-6.4422430.086936s12l7非球面-566.3930041.5368141.80840.92s13非球面-11.4412661.365264s14滤光片球面无穷0.8000001.51764.20s15球面无穷2.175423s16成像面像面无穷—本实施例的各透镜非球面的参数如表3-2所示。表3-2在本实施例中，其场曲、畸变、轴向色差和垂轴色差分别如图12、图13、图14、图15所示。由图12至图15可以看出，本实施例中场曲、畸变、轴向色差、垂轴色差都能被很好的校正。第四实施例请参阅图16，所示为本实施例提供的一种超广角镜头400的结构图。本实施例当中的超广角镜头400从物侧到成像面依次包括：第一群组q1、第二群组q2、光阑st、第三群组q3、第四群组q4、滤光片g1。第一群组q1具有负光焦度，第一群组q1包括一个第一透镜l1，其中第一透镜l1具有负光焦度，第一透镜l1的物侧面s1为凸面且像侧面s2为凹面。第二群组q2具有正光焦度，第二群组q2包括一个第二透镜l2和一个第三透镜l3，其中第二透镜l2具有负光焦度，第二透镜l2的像侧面s4为凹面，第三透镜l3具有正光焦度，第三透镜l3的物侧面s5和像侧面s6均为凸面。第三群组q3具有负光焦度，第三群组q3包括一个第四透镜l4和一个第五透镜l5，第四透镜l4具有正光焦度，第五透镜l5具有负光焦度，第四正透镜l4和第五负透镜l5形成粘合体。第四群组q4具有正光焦度，第四群组q4包括一个第六透镜l6，其中第六透镜l6具有正光焦度，是超广角镜头400的最后一个透镜，其中第六透镜l6的物侧面s10和像侧面s11均为凸面。本实施例提供的超广角镜头400包含的6个透镜(l1、l2、l3、l4、l5、l6)均采用玻璃材料制成，且第二透镜l2和第六透镜l6采用玻璃非球面透镜。具体地，超广角镜头400中各个镜片的相关参数如表4-1所示。表4-1本实施例的各透镜非球面的参数如表4-2所示。表4-2在本实施例中，其场曲、畸变、轴向色差和垂轴色差分别如图17、图18、图19、图20所示。由图17至图20可以看出，本实施例中场曲、畸变、轴向色差、垂轴色差都能被很好的校正。表5是上述四个实施例及其对应的光学特性，包括系统焦距f、光圈数f#、视场角2θ和系统总长ttl，以及与前面每个条件式对应的数值。表5在上述实施例中，本发明提供的超广角镜头均可以达到以下的光学指标：(1)视场角：2θ＞200°；(2)光学总长：ttl＜23mm；(3)适用光谱范围为：400nm～700nm。综上所述，本发明提供的超广角镜头中的第一群组主要用于光线的收集和畸变的矫正，第二群组主要用于光线的会聚，第三群组消除色差的作用，同时第二群组和第三群组均由一正光焦度和一负光焦度的透镜组成，且第二群组的正光焦度透镜与第三群组的负光焦度透镜、以及第二群组的负光焦度透镜与第三群组的正光焦度透镜都分别有相同或相近的焦距和折射率，可以有效减小镜头的像差，并且减小公差带来的影响，提高组装良率。第四群组起到消热差、消除像差和控制主光线出射角的作用，在第四群组中选用温度折射率系数为负且低色散高相对部分色散的玻璃，不仅能尽量减小因环境温度变化引起的光学系统的焦点移动，有效解决热漂移问题，同时可以很好的矫正二级光谱，使不同波长的单色光焦点位置更加接近，使得本发明的镜头不仅有可靠的热稳定性，而且可以在可见光范围内较宽的波段对单色光都有良好的成像效果，有利于提高该超广角镜头对发射或反射单色光的物体(如信号指示灯、公路标志牌等)的分辨能力。以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。当前第1页12