小型化超级广角镜头的制作方法

本发明是一种小型化超级广角镜头，可以广泛的应用于数码相机镜头，摄像机镜头，无人机摄像机，尤其是无反相机镜头领域。

背景技术：

1、目前，公知的画角超过100度的广角镜头的都是以负的屈光度开始的结构比较多，比如公知的日本特开2011-102871号专利，从物体一侧起，由负的屈光度第一镜片组，正屈光度第二镜片组和正屈光度第三镜片组构成，物体从无穷远向近距离移动时，第二镜片组向像面方向，第三镜片组向物体方向移动实现合焦，但是第一镜片组和第二镜片组的数量较多，尤其是第二对焦数量过多，导致镜片重量过大，对焦负荷大，对焦速度不宜保证，且因为镜片过多，镜头的体积大，成本高。

2、还有公知的日本特开特开2013-20073号专利，从物体一侧起，由负的屈光度第一镜片组，负屈光度第二镜片组和正屈光度第三镜片组构成，物体从无穷远向近距离移动时，第二组镜片组向物方移动实现合焦。由于需要保证合焦移动的空间需要，第一组镜片和第二组镜片的需要足够空间，因为超广角的画角很大，就导致了第一组镜片的口径非常庞大，无法做到小型化超广角，同时此案例在第一组和第二组分别采用了大口径非球面的结构，但是非球面的屈光度并不是很强，这样就很难将第一组的镜片的直径做小，从而很难实现超小型的设计要求，所以做不到超小型超级广角镜头的效果，同时非球面过多的采用，直径也非常巨大，很难降低成本，同时增加了非球面的制造难度。

技术实现思路

1、为了克服上述公知的广角镜头无法实现小型化问题，本发明将提供一种小型化，高性能，低成本的超级广角镜头。

2、为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：

3、本发明提供小型化超级广角镜头，从物体侧起至像面侧依次包括负屈光度的第一透镜组g1，正屈光度的第二透镜组g2和正屈光度的第三透镜组g3；

4、光圈stop设置在第二透镜组g2和第三透镜组g3之间；

5、所述第一透镜组g1和第三透镜组g3固定，第二透镜组g2可沿像面侧方向移动；

6、所述第一透镜组g1中，至少有一枚弯月形非球面asp，此弯月形非球面asp的焦距为fasp，且满足以下条件式的超广角镜头：

7、20.3≤|f1/ymax|≤0.7      (1)

8、1.0≤|fasp/efl|≤2       (2)

9、其中，

10、f1：第一透镜组g1的焦距；

11、fasp：第一透镜组中弯月形非球面的asp的焦距；

12、efl：无限远状态下，整个光学系统的焦距；

13、ymax:无限远状态下近轴的最大像高；ymax＝efl×tanω；

14、ω：无限远状态下，整个光学系统的半画角。

15、如果超过条件式(1)20.3≤|f1/ymax|≤0.7的下限的话，会导致第一透镜组的屈光度太强，虽然对超的视角和小型化非常有利，但是屈光度过强会导致各种像场无法得到很好的矫正，实现高性能比较困难。如果超过条件式(1)的上限的话，虽然性能很容易实现，但是超广的视角和小巧的体积就无法实现。

16、如果超过条件式(2)1.0≤|fasp/efl|≤2的下限的话，第一透镜组g1中的非球面asp屈光度过强，虽然对整个光学系统的小型化非常有利，但是过强会导致非球面asp在系统中的敏感度过高，因为屈光度很强，中心和边缘肉厚比过高，就目前的工艺来说生产极其困难，良品率高，成本昂贵。如果超过条件式(2)的上限的话，非球面asp的屈光度很弱，虽然在系统中的敏感度很低，同时加工也相对容易，但是很难实现小型化，超广角的设计目标。

17、本发明的进一步技术：

18、优选的，所述第一透镜组中弯月形非球面asp像面侧的面曲率半径为rasp，且满足条件式(3)；

19、0.4≤rasp/efl≤1.0     (3)

20、其中，

21、rasp：第一透镜组g1中的弯月形非球面asp的像面侧的面曲率半径。

22、如果超过条件式(3)0.4≤rasp/efl≤1.0的下限的话，第一透镜组g1中的非球面asp的像面侧面的曲率半径过强，虽然很容易实现小型化，但是会导致此面的敏感度非常高，很难实现量产化。如果超过条件式(3)的上限时，第一透镜组g1中的非球面asp的像面侧面的曲率半径很平坦，虽然敏感度很低，有利于量产化，但是整个非球面的屈光度过弱，导致光学系统体积无法小型化，超广的视角也比较难实现。

23、非球面形状定义：

24、

25、y：从光轴开始径向坐标。

26、z：非球面和光轴相交点开始，光轴方向的偏移量。

27、r：非球面的基准球面的曲率半径。

28、k，4次，6次，8次，10次，12次的非球面系数。

29、优选的，为了实现镜头前端直径足够的小巧，需要让光圈stop的位置在合适的位置，同时也需要考虑到前后镜片口径的大小平衡，光圈stop位置满足条件式(4)；

30、0.2≤|st_l/l|≤0.6      (4)

31、其中，

32、st_l：无限远状态下，从最物体侧开始，第一面到光圈stop的距离；

33、l：无限远状态下，从最物体侧开始，第一面到像面的距离。

34、如果超过条件式(4)0.2≤|st_l/l|≤0.6的下限的话，光圈stop的位置比较靠物体侧，虽然很容易实现第一透镜组g1的小型化，但是会导致像方测的出射瞳距离过于靠物体侧，从而导致第三透镜组g3的体积巨大化。如果超过条件式(4)的上限的话，会导致入射瞳距离太远，画角一大，就会导致第一透镜组g1的体积巨大化，无法满足小型化的设计需求。

35、优选的，为了实现镜头前端直径足够的小巧，同时也能平衡第二透镜组g2，第三透镜组g3的体积以及敏感度，所述第一透镜组g1、第二透镜组g2和第三透镜组g3的焦距满足条件式(5)，(6)；

36、2.0≤|f2/f1|≤3.0     (5)

37、2.5≤|f3/f1|≤5.0     (6)

38、其中，

39、f1：第一透镜组g1的焦距；

40、f2：第二透镜组g2的焦距；

41、f3：第三透镜组g3的焦距。

42、如果超过条件式(5)2.0≤|f2/f1|≤3.0的下限的话，第二透镜组g2的屈光度过强，虽然可以分担第三透镜组g3的像差矫正任务，但是第二透镜组是对焦组，太强会导致对焦敏感度太高，实际生产和使用时，很难做到有效的控制。如果超过条件式(5)的上限的话，第二透镜组g2的屈光度太弱，虽然对焦的敏感度很弱，使用和生产容易实现，但是为了平衡整个光学系统，第三透镜组g3的屈光度就会变得非常强，会导致第三透镜组的像差很难得到有效的矫正，实现高性能变得更加困难。

43、如果超过条件式(6)2.5≤|f3/f1|≤4.0的下限的话，第三透镜组g3的屈光度过强，虽然可以分担第二透镜组g2像差矫正任务，第二透镜g2的对焦敏感度也会降低。但是会导致第三透镜组g3的像差剧增，很难有效的矫正，实现高性能变得困难。如果超过条件式(5)的上限的话，第三镜组g3屈光度太弱，虽然各种像差容易得到控制，但是第二透镜组g2的屈光度过强，对焦敏感度也会过强，生产和使用都变得非常困难。

44、本发明的有益效果是：

45、本发明提供了一种通过在第一透镜组g1中设置超强屈光度非球面asp将第一透镜组的体积控制下来，同时实现超广角的效果，同时，将光圈stop位置设置在相对靠物体侧，实现了入射瞳位置很近，从而实现了小型化和超广角兼顾的设计效果，为了性能能够最优化，将第二透镜组g2和第三透镜组g3的屈光度最优化配置，既保证了性能，同时也兼顾了对焦组第二透镜组g2的敏感度。