專利名稱：一種超廣角鏡頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種新型的超廣角鏡頭，尤其適合應(yīng)用于對(duì)鏡頭工作距離要求較高且有較寬的使用溫度條件的監(jiān)控相機(jī)及車載影像系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前超廣角鏡頭一般采用5片至8片鏡片組成，如中國(guó)專利號(hào)為200910099703的超廣角鏡頭，就采用4片玻璃和2片塑料鏡片組成，但是這種超廣角鏡頭尺寸較大，價(jià)格較高，不能滿足客戶要求小尺寸、低價(jià)和高性能的要求。為此，也有日本企業(yè)開發(fā)的超廣角鏡頭采用非球面技術(shù)，以減輕重量、成本和減小變形量，如中國(guó)專利號(hào)為200880106079的超廣角鏡頭，就采用1片玻璃鏡片和4片塑料鏡片組成，但其通光性能較弱，工作距離BFL也較短，且溫度補(bǔ)償特性不佳，無(wú)法滿足在-40°C至+85°C的溫度范圍內(nèi)保持較完美的成像清晰度。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于克服上述的技術(shù)缺陷，提供一種成本低、重量輕、尺寸小、高解像及長(zhǎng)的工作距離和寬的工作溫度范圍的超廣角鏡頭。所述超廣角鏡頭從物方至像方依次包括有具有負(fù)光焦度的第一透鏡和第二透鏡，具有正光焦度的第三透鏡，具有負(fù)光焦度的第四透鏡和具有正光焦度的第五透鏡，所述第四透鏡和第五透鏡膠合而形成具有正光焦度的膠合透鏡，并且還滿足BFL/EFL ^ 2. 4，其中BFL為所述超廣角鏡頭的第五透鏡元件像方側(cè)最外點(diǎn)至成像面的距離，此處所指的BFL 為空氣中的距離，EFL為所述超超廣角鏡頭的焦距值。第三透鏡元件和膠合透鏡之間還設(shè)置有光闌，膠合透鏡后設(shè)置有濾色片。且除第一透鏡元件外，其余4枚透鏡元件中至少有3枚為塑料非球面鏡片。通過(guò)如此配置，便能夠用最小的鏡片數(shù)量達(dá)到令人滿意的光學(xué)特性和較寬的總視場(chǎng)角。所述第一透鏡為彎月型鏡片，且凸面朝向物方，第二透鏡為非球面鏡片，第三透鏡為雙凸鏡片，所述第四透鏡和第五透鏡為非球面鏡片。進(jìn)一步的，所述第一透鏡滿足Nd彡1. 65，Vd彡45，其中Nd表示透鏡材料的d光折射率，Vd表示透鏡材料的d光阿貝常數(shù)。第一透鏡通過(guò)采用折射率Nd彡1.65，阿貝常數(shù) Vd ^ 45的高折射率低色散材料，能有效導(dǎo)入150°視場(chǎng)角以上的光線并減小第一個(gè)鏡片的口徑，以避免體積過(guò)大，并滿足條件公式D*H/F0V ( 0. 205的要求。進(jìn)一步的，所述的第三透鏡和第四透鏡滿足Nd彡1. 55，Vd彡30。第三透鏡通過(guò)采用折射率Nd彡1. 55，阿貝常數(shù)Vd ^ 30的高折射率高色散材料， 能快速會(huì)聚前兩個(gè)負(fù)光焦度透鏡過(guò)來(lái)的光線，且高色散材料能有效補(bǔ)償光學(xué)系統(tǒng)中的色差值。此外，所述鏡頭還滿足TTL/EFL ( 16，其中TTL為所述鏡頭第一透鏡物方側(cè)最外點(diǎn)至成像面的距離，EFL為所述鏡頭的焦距值。[0011]進(jìn)一步的，所述的第二透鏡和第五透鏡滿足-0. 95 ^ F2/F5 ^ -1. 5，其中F2表示第二透鏡元件的焦距值，F(xiàn)5表示第五透鏡元件的焦距值。因當(dāng)F2/F5 > -0. 95時(shí)，第二透鏡的負(fù)光焦度過(guò)大，第五透鏡的正光焦度過(guò)小，從而使整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)會(huì)體現(xiàn)負(fù)光焦度，會(huì)造成光學(xué)系統(tǒng)的后焦BFL “熱縮冷脹”的效果(即在高溫條件下，鏡頭的后焦BFL會(huì)變短，在低溫條件下，鏡頭的后焦BFL會(huì)變長(zhǎng)，不符合相機(jī)使用的條件)；當(dāng)F2/F5 < -1. 5時(shí)，第二透鏡的負(fù)光焦度過(guò)小，第五透鏡的正光焦度過(guò)大，從而使整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)會(huì)體現(xiàn)過(guò)量的正光焦度， 會(huì)造成光學(xué)系統(tǒng)的后焦BFL “熱脹冷縮”的效果過(guò)于明顯，從而影響相機(jī)在_40°C至+85°C 的溫度范圍內(nèi)成像清晰度。進(jìn)一步的，所述的第三透鏡和第四透鏡滿足-0. 95彡F3/F4彡-2. 0，其中F3表示第三透鏡元件的焦距值，F(xiàn)4表示第四透鏡元件的焦距值。同樣道理，當(dāng)F3/F4 > -0. 95時(shí)， 第三透鏡的正光焦度過(guò)大，第四透鏡的負(fù)光焦度過(guò)小，從而使整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)會(huì)體現(xiàn)過(guò)量的正光焦度，會(huì)造成光學(xué)系統(tǒng)的后焦BFL “熱脹冷縮”的效果過(guò)于明顯(即在高溫條件下，鏡頭的后焦BFL會(huì)變的過(guò)長(zhǎng)，在低溫條件下，鏡頭的后焦BFL會(huì)變的過(guò)短，不符合相機(jī)使用的條件)；當(dāng)F 3/F4<-2.0時(shí)，第三透鏡的正光焦度過(guò)小，第四透鏡的負(fù)光焦度過(guò)大，從而使整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)會(huì)體現(xiàn)負(fù)光焦度，會(huì)造成光學(xué)系統(tǒng)的后焦BFL “熱縮冷脹”的效果，從而影響相機(jī)在-40°C至+85°C的溫度范圍內(nèi)成像清晰度?？傊?，第二透鏡單元至第五透鏡單元四個(gè)鏡片，需要合理的分配光焦度并同時(shí)控制在上述條件公式范圍內(nèi)，以達(dá)到較好的溫度特性要求。同時(shí)，為了進(jìn)一步改善溫度特性效果，也可以將第三透鏡元件的材料由塑料樹脂改為玻璃材質(zhì)(因玻璃材料的溫度特性好于塑料樹脂材料)。此夕卜，所述鏡頭的光闌滿足FN0彡2. 2。進(jìn)一步的，所述第一透鏡的最大通光口徑和對(duì)應(yīng)的成像像高、視場(chǎng)角滿足公式 D*H/F0V < 0. 205，其中FOV表示超廣角鏡頭的最大視場(chǎng)角，D表示最大FOV所對(duì)應(yīng)的第一透鏡元件朝向物方凸面的最大通光口徑，H表示最大FOV所對(duì)應(yīng)的成像像高。另外，所述膠合透鏡的接合面滿足θ ^44°，其中θ為接合面上的任一點(diǎn)的切線與光軸的夾角。 進(jìn)一步的，第四透鏡單元與第五透鏡單元接合面滿足|R| > Φ/2，其中R為接合面的中心曲率半徑，φ為接合面的光線有效口徑。所述光學(xué)鏡頭的第一透鏡元件采用玻璃鏡片，能有效保護(hù)光學(xué)鏡頭在使用過(guò)程中防刮擦及抵抗惡劣的環(huán)境變化影響，第四透鏡元件和第五透鏡元件采用接合設(shè)計(jì)，以有效改善光學(xué)系統(tǒng)的色差。同時(shí)控制接合透鏡組件的接合面滿足θ <44°的條件公式，以有效控制高級(jí)像差的產(chǎn)生，從而利于提高整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)的通光能力(光闌FNO ( 2. 2)和解像能力，并有效降低接合面的加工和膠合工藝要求。本實(shí)用新型保持了鏡頭總長(zhǎng)TTL較短的條件下仍具有較長(zhǎng)的鏡頭后焦BFL，以滿足相機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)圖像傳感器周邊電子元器件較大的尺寸要求，同時(shí)，因?yàn)锽FL較長(zhǎng)使得透鏡元件和濾光片離開圖像傳感器的距離更遠(yuǎn)，可有效降低對(duì)各透鏡元件和濾光片的表面潔凈度要求，更容易相機(jī)的組裝生產(chǎn)。

[0020]通過(guò)
以下結(jié)合附圖對(duì)其示例性實(shí)施例進(jìn)行的描述，本實(shí)用新型上述特征和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更加清楚和容易理解。圖1為本實(shí)用新型涉及的超廣角鏡頭具體實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例的軸向色差曲線圖；圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例的垂軸色差曲線圖；圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例的像散曲線圖；圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例的畸變曲線圖；圖6為本實(shí)用新型實(shí)施例的MTF曲線圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。本實(shí)用新型涉及的超廣角鏡頭的實(shí)施案例如圖1所示，所述鏡頭特別應(yīng)用于視角約>190°的車載相機(jī)系統(tǒng)。該超廣角鏡頭由物側(cè)至像側(cè)依次為第一透鏡元件Li、第二透鏡元件L2、第三透鏡元件L3、光闌r7、第四透鏡元件L4和第五透鏡元件L5組成的接合透鏡組、濾色片GF、成像面IMA。第一透鏡Li，具有負(fù)的光焦度，是兩面都是球面的玻璃透鏡元件；第二透鏡元件 L2，具有負(fù)的光焦度，是兩面都是非球面的塑料透鏡元件；第三透鏡元件L 3，具有正的光焦度，是兩面都是凸面的非球面塑料透鏡元件；第四透鏡元件L4，具有負(fù)的光焦度，是兩面都是非球面的塑料透鏡元件；第五透鏡元件L5，具有正的光焦度，是兩面都是凸面的非球面塑料透鏡元件。并且第四透鏡元件和第五透元件通過(guò)凸面朝向物方側(cè)的接面合進(jìn)行粘接而形成膠合透鏡組。圖2至圖6為相應(yīng)于實(shí)施案例的光學(xué)性能曲線圖，其中圖2為軸向色差曲線圖(也可叫球差曲線圖)，由常用的F、d、C(F = 0. 486um，d = 0. 588um,C = 0. 656um)三色光的波長(zhǎng)來(lái)表示，單位為毫米mm。圖3為垂軸色差曲線，由常用的F、d、C三色光的波長(zhǎng)來(lái)表示，單位為微米u(yù)m。圖4為像散曲線圖，由常用的F、d、C三色光的波長(zhǎng)來(lái)表示，單位為mm。圖5 為畸變曲線圖，表示不同視場(chǎng)角情況下的畸變大小值，單位為％。圖6為MTF曲線圖，代表了一個(gè)光學(xué)系統(tǒng)的綜合解像水平。由圖可知，該光學(xué)鏡頭已將各種像差校正到一個(gè)較好的水平。在本實(shí)施案例中，該光學(xué)鏡頭的整體焦距值為EFL，光闌值為FN0，視場(chǎng)角為F0V， 鏡頭總長(zhǎng)TTL，并由物方側(cè)開始，將各個(gè)鏡面依次編號(hào)，第一鏡片Ll的鏡面為rl、r2，第二鏡片L2的鏡面為r3、r4，第三鏡片L3的鏡面為r5、r6，光闌面為r7，第四鏡片L4的鏡面為 r8、r9，濾色片GF的鏡面為rlO、rll，且非球面鏡面的公式為
權(quán)利要求1.一種超廣角鏡頭，其特征在于，從物方至像方依次包括有具有負(fù)光焦度的第一透鏡和第二透鏡，具有正光焦度的第三透鏡，具有負(fù)光焦度的第四透鏡和具有正光焦度的第五透鏡，所述第四透鏡和第五透鏡膠合而形成具有正光焦度的膠合透鏡；并且，還滿足 BFL/EFL 彡 2. 4其中BFL為所述超廣角鏡頭的第五透鏡元件像方側(cè)最外點(diǎn)至成像面的距離，此處所指的BFL為空氣中的距離，EFL為所述超超廣角鏡頭的焦距值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超廣角鏡頭，其特征在于所述第一透鏡為彎月型鏡片，且凸面朝向物方，第二透鏡為非球面鏡片，第三透鏡為雙凸鏡片，所述第四透鏡和第五透鏡為非球面鏡片。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超廣角鏡頭，其特征在于所述第一透鏡滿足 Nd 彡 1. 65，Vd 彡 45其中Nd表示透鏡材料的d光折射率，Vd表示透鏡材料的d光阿貝常數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超廣角鏡頭，其特征在于所述第三透鏡和第四透鏡滿足 Nd 彡 1. 55，Vd 彡 30。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超廣角鏡頭，其特征在于所述鏡頭還滿足 TTL/EFL 彡 16其中TTL為所述鏡頭第一透鏡物方側(cè)最外點(diǎn)至成像面的距離，EFL為所述鏡頭的焦距值。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超廣角鏡頭，其特征在于所述第二透鏡和第五透鏡滿足 -0. 95 彡 F2/F5 彡-1. 5其中F2表示第二透鏡的焦距值，F(xiàn)5表示第五透鏡的焦距值。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超廣角鏡頭，其特征在于所述的第三透鏡和第四透鏡滿足-0. 95 彡 F3/F4 彡-2. 0其中F3表示第三透鏡的焦距值，F(xiàn)4表示第四透鏡的焦距值。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超廣角鏡頭，其特征在于所述鏡頭的光闌滿足FNO^ 2. 2。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超廣角鏡頭，其特征在于所述第一透鏡的最大通光口徑和對(duì)應(yīng)的成像像高、視場(chǎng)角滿足如下公式D*H/F0V 彡 0. 205其中FOV表示超廣角鏡頭的最大視場(chǎng)角，D表示最大FOV所對(duì)應(yīng)的第一透鏡元件朝向物方凸面的最大通光口徑，H表示最大FOV所對(duì)應(yīng)的成像像高。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超廣角鏡頭，其特征在于所述膠合透鏡的接合面滿足 θ ^ 44°其中θ為接合面上的任一點(diǎn)的切線與光軸的夾角。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種超廣角鏡頭，從物方至像方依次包括有具有負(fù)光焦度的第一透鏡和第二透鏡，具有正光焦度的第三透鏡，具有負(fù)光焦度的第四透鏡和具有正光焦度的第五透鏡，所述第四透鏡和第五透鏡膠合而形成具有正光焦度的膠合透鏡，并且還滿足BFL/EFL≥2.4，其中BFL為所述超廣角鏡頭的第五透鏡元件像方側(cè)最外點(diǎn)至成像面的距離，EFL為所述超超廣角鏡頭的焦距值。本實(shí)用新型保持了鏡頭總長(zhǎng)TTL較短的條件下仍具有較長(zhǎng)的鏡頭后焦BFL，以滿足相機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)圖像傳感器周邊電子元器件較大的尺寸要求，且BFL較長(zhǎng)使得透鏡元件和濾光片離開圖像傳感器的距離更遠(yuǎn)，可有效降低對(duì)各透鏡元件和濾光片的表面潔凈度要求，更容易相機(jī)的組裝生產(chǎn)。
文檔編號(hào)G02B13/06GK202230237SQ20112030658
公開日2012年5月23日 申請(qǐng)日期2011年8月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月22日
發(fā)明者裘文偉 申請(qǐng)人:寧波舜宇車載光學(xué)技術(shù)有限公司