广角镜头的制作方法

专利名称：广角镜头的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种广角镜头系统，特别适用于监控器及车用后视广角镜头。
背景技术：
近年来，随着汽车产业的发展，车用镜头的需求越来越大，由于这类车用镜头安装 在有限的空间内，同时还需反应出大视野，因而必须使用广角车载镜头。以往的广角镜头在 设计时为了达到成像质量和视角要求，一般通过增加玻璃透镜数量的方法，如视角要求100 度以上的，需要全玻璃透镜8到10片左右，甚至更多；或者加入非球面塑料透镜，这样则需 要透镜4到6片左右，但因非球面塑料透镜价格高、材料化学稳定性差，这样无形中增加了 生产成本，提高了镜头价格。因此如何提高车用镜头的性能要求，具体体现在如何实现小型 化、广角化及低成本化，是设计人员一直不断努力的目标。如申请号200710085652. X的专利文件中公开了一种用五片玻璃透镜组成的广角 镜头。该镜头如图1所示，包括第一透镜组LlO及第二透镜组L20，第一透镜组LlO由自一 物侧至像侧依序排列的第一球面透镜Q1、第二球面透镜Q2与第三球面透镜Q 3组成；第二 透镜组L20由自该物侧至该像侧依序排列的第四球面透镜Q4与第五球面透镜Q5组成，各 球面透镜的屈光度依序为负、负、正、正、正，该广角镜头满足条件1 < DziF1 < 3，且4 < D/ F2 < 6，其中D为该第一球面透镜Q2的面向该物侧的表面至该像侧的距离，F1为该第一透 镜组LlO的有效焦距，F2为该第二透镜组L20的有效焦距。该广角镜头的视场最大达133 度，光阑指数FNO为2. 8。但这种结构的镜头成像质量不够好。从理论上来说FNO数值(相 对孔径的倒数)越大，系统的亮度越低，即进入系统的通光量越少，使像看起来比较暗，影 响像质。由此可知，必需在考虑如何增大镜头的视场角的同时还要提高成像的质量。

发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种结构紧凑、视场角大、成像效果好、生 产成本低的广角镜头。本发明是通过以下技术方案实现的一种广角镜头，从物方起包括具有负焦距的第一镜片组、光阑、具有正焦距的第二 镜片组，第一镜片组包括具有负焦距的第一透镜、具有负焦距的第二透镜和具有正焦距的 第三透镜，其中，第二镜片组由第四透镜、第五透镜和第六透镜组成，第四透镜具有正焦距， 第五透镜和第六透镜胶合后具有正焦距，其第一镜片组与第二镜片组之间满足以下条件-3 < fL1/fL2 < -0. 5 (1)，其中fu表示第一镜片组的组合焦距，fL2表示第二镜片组的组合焦距。本发明相对现有技术有以下优点条件(1)限制了第一镜片组与第二镜片组必须 是具有相互补偿的正、负光焦度组合，当fu/fV2大于上限-0.5时，系统的光焦度无法正常保 证，从而影响成像视角；当fL1/fL2小于下限_3时，将会增加系统总长，加大镜头小型化的难 度；本系统采用六片全玻璃透镜结构，结构紧凑、有良好的加工工艺性、生产成本低 ’第五透镜和第六透镜胶合后不但能增大视场角，还能有效校正系统的各种像差问题，在保证视 角大的情况下有较好的成像质量。光阑位于系统中间可以起降低主光线角度的作用，同时 整个光学系统加大了公差宽容度，提高了成像质量。第一镜片组组合焦距fu与该广角镜头的有效焦距fQ之间满足以下条件_5 <fL1/f0<-l(2)o条件(2)限制了第一镜片组具有负光焦度，对光线有发散作用，主要用 于接收较大角度范围入射的光线，并修正光学系统的部分像差。当fn/fo大于上限-1时， 第一透镜需要具有相对较小的曲率半径，增大了镜片的面张角，不利于生产加工，同时会使 成像周边的影像畸变增大，致使像变形；当fu/%小于_5时，降低了系统的视场角，必须通 过增大镜片的有效径来保证视场角，从而加大了镜头的外形尺寸。第二镜片组组合焦距L与该广角镜头的有效焦距L之间满足以下条件1 < fL2/ f0<5(3)o条件(3)限制了第二镜片组具有正光焦度，主要用于将经过第一镜片组的光线 会聚于像面上，同时具有平衡该广角镜头系统的畸变像差。当大于上限5时，容易引 起系统的高级像差，从而影响成像质量；当于下限1时，系统畸变很难校正，成像时 周边影像的亮度下降。所述的镜头满足以下条件0. 2 < d/f0 < 1. 8(4)，其中d为镜头厚度，即镜头靠近 物面的表面顶点到靠近成像面的表面顶点的距离。条件(4)限制了透镜厚度，当d/%低于 下界0. 2时，为保证镜头的光焦度，必须增大透镜表面的弯曲程度，其单色像差校正困难； 当(1/%超过上界1. 8时，加大了镜头的总长，增加成本。所述的第一透镜朝向物面为凸面，朝向像面为凹面；第二透镜朝向物面为凸面，朝 向像面为凹面；第三透镜是双凸透镜；第四透镜是双凸透镜；第五透镜是双凸透镜；第六透 镜朝向物面为凹面，朝向像面为凸面。所述的第一透镜的折射率Nd值大于1. 8，第一透镜材料具有良好的化学稳定性和 环境适应性，适用车用镜头野外环境。所述的第六透镜的色散系数Vd值小于24。第一透镜 的第二曲面的半张角小于等于60°，便于生产。第三透镜两个曲面的曲率半径相同。光阑位于第三透镜和第四透镜之间、靠近第 四透镜一侧。


下面结合附图对本发明作详细的说明图1是现有技术的结构示意图；图2是本发明的结构示意图；图3是本发明的场曲和畸变曲线图；图4是本发明的相对照度图；图5是本发明的MTF图。
具体实施例方式如图2所示，本发明从物方起包括具有负焦距的第一镜片组Li、光阑ST、具有正焦 距的第二镜片组L2、滤光片IR、保护玻璃C以及像面，第一镜片组Ll包括具有负焦距的第 一透镜G1、具有负焦距的第二透镜G2和具有正焦距的第三透镜G3，其中，第二镜片组L2由第四透镜G4、第五透镜G5和第六透镜G6组成，第四透镜G4具有正焦距，第五透镜G5和第 六透镜G6胶合后具有正焦距，其第一镜片组Ll与第二镜片组L2之间满足以下条件-3 < fL1/fL2 < -0. 5 (1)其中fu表示第一镜片组Ll的组合焦距，fL2表示第二镜片组L2的组合焦距。第一镜片组Ll的组合焦距fu与该广角镜头的有效焦距&之间满足以下条件_5
<fL1/f0 < "I (2)。第二镜片组L2的组合焦距&与该广角镜头的有效焦距f；之间满足以下条件1
<fL2/f0 < 5 (3)。所述的镜头满足还以下条件0. 2 < d/f0 < 1. 8(4)，其中d为镜头厚度，即镜头靠 近物面的表面顶点到靠近成像面的表面顶点的距离。本发明采用六片式全玻璃透镜结构，具体地，所述的第一透镜Gl朝向物面Sl为凸 面，朝向像面S2为凹面；第二透镜G2朝向物面S3为凸面，朝向像面S4为凹面；第三透镜 G3是双凸透镜；第四透镜G4是双凸透镜；第五透镜G5是双凸透镜；第六透镜G6朝向物面 Sll为凹面，朝向像面S12为凸面。第三透镜G3两个曲面S5、S6的曲率半径相同。光阑ST 位于第三透镜G3和第四透镜G4之间、靠近第四透镜G4 —侧。所述的第一透镜Gl的折射率Nd值大于1.8，第一透镜Ql材料具有良好的化学稳 定性和环境适应性，适用车用镜头野外环境。所述的第六透镜Q6的色散系数Vd值小于24。 第一透镜Gl的第二曲面S2的半张角小于等于60°，便于生产。以下为本发明的优选参数值。表一
5 表一为本优选例的基本参数，其中表面S7是系统光阑所在位置。表二 表二为本优选例的主要系统参数。图3为本发明的场曲和畸变图。当一个系统存在场曲时，不可能得到一个整个像 面都清晰的平面像，或视场中间清晰或视场边缘清晰或视场中心清晰，即中心和周边不同 步。因此，大视场系统需要校正像面弯曲使整个像面上得到清晰的平面像。畸变是使物、像 失去相似性、真实性的一种光学像差，对于大视场镜头来说控制畸变很重要。本发明广角镜 头系统在对角方向视角180°时，TV畸变< 19%，水平方向视角135°时，TV畸变< 15%; 而现有镜头视角180°时，TV畸变< 30%，视角135°时，TV畸变<20%。图4为本发明的相对照度图，本发明的像面亮度整体均勻性好，在对角方向系统相对照度达95%以上，而现有的镜头系统相对照度在80 %以下，这会使像面中心和周边亮 度对比明显化，即中心亮，周边暗。 图5为本发明的成像MTF图，本发明具有较好的像质，解像力为50LP/mm > 50% (0.85视场以内)
权利要求
一种广角镜头，从物方起包括具有负焦距的第一镜片组、光阑、具有正焦距的第二镜片组；第一镜片组包括具有负焦距的第一透镜、具有负焦距的第二透镜和具有正焦距的第三透镜，其特征在于第二镜片组由第四透镜、第五透镜和第六透镜组成，第四透镜具有正焦距，第五透镜和第六透镜胶合后具有正焦距；第一镜片组与第二镜片组之间满足以下条件 3＜fL1/fL2＜ 0.5 (1)，其中fL1表示第一镜片组的组合焦距，fL2表示第二镜片组的组合焦距。
2.根据权利要求1所述的广角镜头，其特征在于第一镜片组组合焦距fu与该广角镜 头的有效焦距fo之间满足以下条件-5 < fL1/f0 < -1(2)。
3.根据权利要求2所述的广角镜头，其特征在于第二镜片组组合焦距&与该广角镜 头的有效焦距fo之间满足以下条件1 < fL2/f0 <5(3)。
4.根据权利要求3所述的广角镜头，其特征在于所述的镜头满足以下条件 0. 2 < d/f0 <1.8(4)，其中d为镜头厚度，即镜头靠近物面的表面顶点到靠近成像面的表面顶点的距离。
5.根据权利要求4所述的广角镜头，其特征在于所述的第一透镜朝向物面为凸面，朝 向像面为凹面；第二透镜朝向物面为凸面，朝向像面为凹面；第三透镜是双凸透镜；第四透 镜是双凸透镜；第五透镜是双凸透镜；第六透镜朝向物面为凹面，朝向像面为凸面。
6.根据权利要求4所述的广角镜头，其特征在于所述的第一透镜的折射率Nd值大于1. 8。
7.根据权利要求4所述的广角镜头，其特征在于所述的第六透镜的色散系数Vd值小 于24。
8.根据权利要求5所述的广角镜头，其特征在于第一透镜的第二曲面的半张角小于 等于60°。
9.根据权利要求5所述的广角镜头，其特征在于第三透镜两个曲面的曲率半径相同。
10.根据权利要求5所述的广角镜头，其特征在于光阑位于第三透镜与第四透镜之 间、靠近第四透镜一侧。
全文摘要
本发明公开了一种广角镜头，从物方起包括具有负焦距的第一镜片组、光阑、具有正焦距的第二镜片组，第一镜片组包括具有负焦距的第一透镜、具有负焦距的第二透镜和具有正焦距的第三透镜，其中，第二镜片组由第四透镜、第五透镜和第六透镜组成，第四透镜具有正焦距，第五透镜和第六透镜胶合后具有正焦距，其第一镜片组与第二镜片组之间满足以下条件-3＜fL1/fL2＜-0.5，其中fL1表示第一镜片组的组合焦距，fL2表示第二镜片组的组合焦距。本系统采用六片全玻璃透镜结构，结构紧凑、有良好的加工工艺性、生产成本低；在保证视角大的情况下有较好的成像质量，同时整个光学系统加大了公差宽容度，提高了成像质量。
文档编号B60R1/02GK101930111SQ20091004050
公开日2010年12月29日 申请日期2009年6月20日 优先权日2009年6月20日
发明者席爱平, 李伟娜, 胡长涛, 谭少沛 申请人:凤凰光学(广东)有限公司