本發(fā)明涉及光學鏡頭技術(shù)領(lǐng)域,具體涉及一種廣角鏡頭。
背景技術(shù):
目前,微型廣角鏡頭因為其視角較寬,而景深卻很深,被廣泛應用于拍攝較大場景的照片,如建筑、風景等題材中。
現(xiàn)有的微型廣角鏡頭一般全部采用非球面鏡片或全部采用球面鏡片,全部采用非球面鏡片存在的問題是結(jié)構(gòu)復雜、成本高昂,全部采用球面鏡片存在的問題是系統(tǒng)整體外形大,無法對各個視場的CRA(Chief Ray Angle,主光角)進行嚴格要求,導致只能放寬對CRA的要求。
技術(shù)實現(xiàn)要素:
本發(fā)明提供了一種廣角鏡頭,以解決全部采用非球面鏡片導致結(jié)構(gòu)復雜、成本高昂的問題,且解決全部采用球面鏡片導致系統(tǒng)整體外形大,無法對各個視場的CRA進行嚴格要求的問題。
本發(fā)明提供了一種廣角鏡頭,包括沿光線入射方向依次設置的第一透鏡L1、第二透鏡L2、第三透鏡L3、光闌L0、第四透鏡L4、第五透鏡L5、第六透鏡L6和第七透鏡L7;
第一透鏡L1為兩個表面均凸向物方的球面負透鏡;
第二透鏡L2為兩個表面均凸向物方的球面正透鏡;
第三透鏡L3為兩個表面均凸向物方的球面正透鏡;
第四透鏡L4為兩個表面均凸向像方的球面正透鏡;
第五透鏡L5和第六透鏡L6為膠合正透鏡,第五透鏡L5為球面鏡,第六透鏡L6靠近第五透鏡L5的表面為球面;
第七透鏡L7為非球面正透鏡。
本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明的一種廣角鏡頭,首先,系統(tǒng)前部分的多個透鏡全部采用球面鏡片,只將最后一個透鏡設為非球面鏡片,或者只同時將倒數(shù)第二個透鏡的最后一面設置為非球面,即在像面前設置非球面,從而既能夠避免全部采用非球面鏡片的復雜性,又能夠?qū)崿F(xiàn)嚴格控制CRA,還能夠根據(jù)不同要求對CRA進行優(yōu)化,同時能夠矯正場曲,使得橫向色差小,能夠在可見光波段(450nm-610nm)清晰成像,既適用于成像系統(tǒng),又適用于投影系統(tǒng)。
其次,光闌設置在第三透鏡和第四透鏡之間,第三透鏡和第四透鏡均設置為兩個表面均凹向光闌的球面正透鏡,使得第四透鏡對補償光闌前透鏡帶來的相差有積極作用,能夠有效校正彗差、垂軸色差和軸外像差等相差;第五透鏡和第六透鏡的膠合正透鏡能夠起到很好的校正色差的作用。
附圖說明
圖1是本發(fā)明一個實施例的一種廣角鏡頭的結(jié)構(gòu)原理圖;
圖2是本發(fā)明一個實施例的一種廣角鏡頭的結(jié)構(gòu)示意圖;
圖3是本發(fā)明一個實施例的一種廣角鏡頭的最大視場角示意圖;
圖4是本發(fā)明一個實施例的一種廣角鏡頭的場曲相差圖;
圖5是本發(fā)明一個實施例的一種廣角鏡頭的球差相差圖;
圖6是本發(fā)明一個實施例的一種廣角鏡頭的橫向色差相差圖。
具體實施方式
廣角鏡頭的一種現(xiàn)有技術(shù)是:全部采用非球面鏡片或全部采用球面鏡片,但是全部采用非球面鏡片存在結(jié)構(gòu)復雜、成本高昂的問題,全部采用球面鏡片存在系統(tǒng)整體外形大,無法對各個視場的CRA進行嚴格要求的問題,導致只能放寬對CRA的要求。
本發(fā)明的設計構(gòu)思是:針對現(xiàn)有的廣角鏡頭要么全部采用非球面鏡片,要么全部采用球面鏡片,所導致的結(jié)構(gòu)復雜、成本高昂,或系統(tǒng)整體外形大、無法對各個視場的CRA進行嚴格要求的問題,本發(fā)明在廣角鏡頭系統(tǒng)前面部分的多個透鏡全部采用球面鏡片,只將最后一個透鏡設為非球面鏡片,或者只同時將倒數(shù)第二個透鏡的最后一面設置為非球面,即在像面前設置非球面,這樣既能夠避免全部采用非球面鏡片的復雜性,又能夠?qū)崿F(xiàn)嚴格控制CRA,還能夠根據(jù)不同要求對CRA進行優(yōu)化,同時能夠矯正場曲,使得橫向色差小,能夠在可見光波段(450nm-610nm)清晰成像,既適用于成像系統(tǒng),又適用于投影系統(tǒng)。同時,系統(tǒng)的光闌設置在第三透鏡和第四透鏡之間,第三透鏡和第四透鏡均設置為兩個表面均凹向光闌的球面正透鏡,使得第四透鏡對補償光闌前透鏡帶來的相差有積極作用,能夠有效校正彗差、垂軸色差和軸外像差等相差。
實施例一
圖1是本發(fā)明一個實施例的一種廣角鏡頭的結(jié)構(gòu)原理圖,圖2是本發(fā)明一個實施例的一種廣角鏡頭的結(jié)構(gòu)示意圖,參見圖1和圖2,該廣角鏡頭包括:沿光線入射方向依次設置的第一透鏡L1、第二透鏡L2、第三透鏡L3、光闌L0、第四透鏡L4、第五透鏡L5、第六透鏡L6和第七透鏡L7;
第一透鏡L1為兩個表面均凸向物方的球面負透鏡;
第二透鏡L2為兩個表面均凸向物方的球面正透鏡;
第三透鏡L3為兩個表面均凸向物方的球面正透鏡;
第四透鏡L4為兩個表面均凸向像方的球面正透鏡;
第五透鏡L5和第六透鏡L6為膠合正透鏡,第五透鏡L5為球面鏡,第六透鏡L6靠近第五透鏡L5的表面為球面;
第七透鏡L7為非球面正透鏡。
由圖1所示的廣角鏡頭可知,本實施例中將最后一個透鏡設為非球面鏡片,即在像面前設置非球面,這樣既能夠避免全部采用非球面鏡片的復雜性,減小系統(tǒng)體積,又能夠?qū)崿F(xiàn)嚴格控制CRA,還能夠根據(jù)不同要求對CRA進行優(yōu)化,同時能夠矯正場曲,使得橫向色差小,能夠在可見光波段(450nm-610nm)清晰成像。同時,系統(tǒng)的光闌設置在第三透鏡和第四透鏡之間,第三透鏡和第四透鏡均設置為兩個表面均凹向光闌的球面正透鏡,使得第四透鏡對補償光闌前透鏡帶來的相差有積極作用,能夠有效校正彗差、垂軸色差和軸外像差等相差;其膠合鏡第五透鏡L5和第六透鏡L6能夠起到很好的校正色差的作用。
實施例二
本實施例中是重點對廣角鏡頭的各透鏡的折射率Nd和阿貝數(shù)Vd所分別滿足的關(guān)系式進行說明,其他內(nèi)容參見本發(fā)明的其他實施例。本發(fā)明的廣角鏡頭,各透鏡的折射率Nd和阿貝數(shù)Vd所分別滿足如下關(guān)系式。
第一透鏡L1的折射率Nd1和阿貝數(shù)Vd1分別滿足以下關(guān)系式:
1.5<Nd1<1.6,55<Vd1<65;
第二透鏡L2的折射率Nd2和阿貝數(shù)Vd2分別滿足以下關(guān)系式:
1.64<Nd2<1.74,50<Vd2<60;
第三透鏡L3的折射率Nd3和阿貝數(shù)Vd3分別滿足以下關(guān)系式:
1.6<Nd3<1.7,46<Vd3<56;
第四透鏡L4的折射率Nd4和阿貝數(shù)Vd4分別滿足以下關(guān)系式:
1.8<Nd4<1.88,41<Vd4<50;
第五透鏡L5的折射率Nd5和阿貝數(shù)Vd5分別滿足以下關(guān)系式:
1.72<Nd5<1.81,40<Vd5<55,
第六透鏡L6的折射率Nd6和阿貝數(shù)Vd6分別滿足以下關(guān)系式:
1.7<Nd6<1.78,25<Vd6<40;
第七透鏡L7的折射率Nd7和阿貝數(shù)Vd7分別滿足以下關(guān)系式:
1.55<Nd7<1.7,50<Vd7<83。
需要說明的是,對第七透鏡L7的Nd及Vd要求較低,可采用玻璃也可用塑料注塑成型;對其他透鏡,即第一透鏡L1至第六透鏡L6的鏡片玻璃的選擇,具有多樣性,可根據(jù)不同要求進行優(yōu)化配比。其中第四透鏡L4作為光闌后第一片透鏡,對補償光闌前透鏡帶來的相差有積極作用,因此需要采用高折射率材料。
以上可知,通過本實施例的這種廣角鏡頭,能夠在嚴格控制CRA、矯正場曲、減小系統(tǒng)體積的同時,有效地校正相差、降低成本、提高成像質(zhì)量。
實施例三
本實施例中是重點對廣角鏡頭的第六透鏡L6的兩個表面的面型所做的說明,其他內(nèi)容參見本發(fā)明的其他實施例。本發(fā)明的廣角鏡頭,第六透鏡L6靠近第七透鏡L7的表面為球面。
這樣在本發(fā)明的廣角鏡頭系統(tǒng)中,僅有第七透鏡L7的兩個表面為非球面,可對任何視場的CRA在一定范圍內(nèi)進行嚴格控制,公差范圍為±0.2°,例如,θ為最大視場的CRA,當全視場為29.8°時,通過最后一面非球面,即第七透鏡L7靠近像方的表面,可使得CRA在29.8±3°范圍內(nèi)進行精確控制但不影響MTF(調(diào)制傳遞函數(shù)),且其通過控制場曲還能夠增加MTF值。從而以較低的成本和系統(tǒng)復雜性,實現(xiàn)控制CRA、矯正場曲、減小系統(tǒng)體積,有效地校正相差、降低成本、提高成像質(zhì)量等目的。
實施例四
本實施例中是重點對廣角鏡頭的第六透鏡L6的兩個表面的面型所做的說明,其他內(nèi)容參見本發(fā)明的其他實施例。本發(fā)明的廣角鏡頭,第六透鏡L6靠近第七透鏡L7的表面為非球面。如圖3所示是本發(fā)明一個實施例的一種廣角鏡頭的最大視場角示意圖,圖4至圖6所示分別為本發(fā)明一個實施例的一種廣角鏡頭的場曲、球差和橫向色差的相差圖。其中,圖4的橫坐標代表距離,單位為mm,縱坐標代表視場,單位為mm,每條曲線代表其對應的波長,以示色差大小情況,即圖4表示的是從零視場到全視場對應的不同波長的視場彎曲情況;圖5的橫坐標代表球差值,單位為mm,縱坐標代表孔徑值,單位為mm;圖6的橫坐標代表橫向色差值,單位為μm,縱坐標代表視場。
需要說明的是,第六透鏡L6靠近第七透鏡L7的表面可以是球面,也可以是非球面;是非球面時,對CRA公差要求可以較高,為±0.1°。如下表一至表三所示,
表一
表一中第1列中的“1”代表廣角鏡頭的第一透鏡L1靠近光線入射方向的表面,“2”代表第一透鏡L1靠近第二透鏡L2的表面,“3”代表第二透鏡L2靠近第一透鏡L1的表面,“4”代表第一透鏡L2靠近第三透鏡L3的表面……依次類推。
表二
表二中的第1列代表廣角鏡頭的第六透鏡L6靠近第七透鏡L7的表面,以及第七透鏡L7的兩個表面為高次非球面,表二中的第2-7列代表高次非球面系數(shù),對應高次非球面方程公式。
表三
以上可知,本實施例的這種廣角鏡頭,能夠嚴格符合CRA要求,公差±0.1°。系統(tǒng)參數(shù)具體描述如下:(1)配合0.7inch顯示芯片實現(xiàn)了130°視場角,且各個視場對CRA有嚴格的要求,可根據(jù)不同要去進行優(yōu)化;(2)橫向色差小于8um;(3)系統(tǒng)的傳遞函數(shù)在223lp/mm0.3視場以內(nèi)達到0.6以上,0.8視場在0.3以上;(4)實現(xiàn)可見光波段(450nm-610nm)清晰成像。
實施例五
本實施例中是重點對廣角鏡頭的非球面所做的說明,其他內(nèi)容參見本發(fā)明的其他實施例。本發(fā)明的廣角鏡頭,第七透鏡L7或第六透鏡L6的非球面滿足以下非球面方程公式:
其中,z為沿光軸方向的坐標,Y為以透鏡長度單位為單位的徑向坐標,c=1/R,c為曲率,R為曲率半徑,k為圓錐系數(shù),αi為各高次項的系數(shù),2i為非球面的高次方,i取自然數(shù)。
需要說明的是,優(yōu)選的是,i=5或i=6,i代表最高次項,若i=6,則表示最高次項為12次,i=7或i=8或者更高,則代表多項式最高次項為14次、16次或者更高次,但一般來講14次、16次或者更高次項對成像質(zhì)量影響較小,因此優(yōu)選的,i=5或i=6。
實施例六
本實施例中是重點對廣角鏡頭的第一透鏡L1至第七透鏡L7的焦距所做的說明,其他內(nèi)容參見本發(fā)明的其他實施例。本發(fā)明的廣角鏡頭,第一透鏡L1的焦距f1為-2.17mm±0.5mm,第二透鏡L2的焦距f2為7.2mm±0.5mm,第三透鏡L3的焦距f3為3.86mm±0.5mm,第四透鏡L4的焦距f4為3.25mm±0.5mm,膠合鏡第五透鏡L5和第六透鏡L6的焦距f56為6.9mm±0.5mm,第七透鏡L7的焦距f7為43mm±0.5mm。
需要說明的是,各透鏡的焦距可以根據(jù)各鏡片之間的配合進行調(diào)整。
實施例七
本實施例中是重點對廣角鏡頭的系統(tǒng)焦距所做的說明,其他內(nèi)容參見本發(fā)明的其他實施例。本發(fā)明的廣角鏡頭,系統(tǒng)焦距F滿足以下關(guān)系式:1.7445mm/F#2.4。
需要說明的是,#代表number,即F數(shù)或稱之為光圈數(shù)。
實施例八
本實施例中是重點對廣角鏡頭的系統(tǒng)焦距所做的說明,其他內(nèi)容參見本發(fā)明的其他實施例。本發(fā)明的廣角鏡頭,第一透鏡L1采用BaK2材料制成。從而具有穩(wěn)定的物理化學性質(zhì),能夠?qū)φ麄€系統(tǒng)起到保護作用。
綜上所述,本發(fā)明的廣角鏡頭,首先,廣角鏡頭系統(tǒng)前部分的多個透鏡全部采用球面鏡片,只將最后一個透鏡設為非球面鏡片,或者根據(jù)系統(tǒng)復雜程度及要求的成像質(zhì)量要求,僅同時將倒數(shù)第二個透鏡的最后一面設置為非球面,即在像面前設置非球面,從而既能夠避免全部采用非球面鏡片的復雜性,又能夠?qū)崿F(xiàn)嚴格控制CRA,還能夠根據(jù)不同要求對CRA進行優(yōu)化,同時能夠矯正場曲,使得橫向色差小,能夠在可見光波段(450nm-610nm)清晰成像,既適用于成像系統(tǒng),又適用于投影系統(tǒng)。
其次,將光闌設置在第三透鏡和第四透鏡之間,第三透鏡和第四透鏡均設置為兩個表面均凹向光闌的球面正透鏡,使得第四透鏡對補償光闌前透鏡帶來的相差有積極作用,能夠有效校正彗差、垂軸色差和軸外像差等相差;第一透鏡采用BaK2材質(zhì)制成,具有穩(wěn)定的物理化學性質(zhì),能夠?qū)φ麄€系統(tǒng)起到保護作用;第五透鏡和第六透鏡的膠合正透鏡能夠起到很好的校正色差的作用。
另外,最后一片非球面鏡片能夠選用注塑成型,且可以采用玻璃或塑料材料,除非球面的鏡片表面外,其余球面的鏡片表面都容易加工,價格低廉,本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)為反遠距型廣角結(jié)構(gòu),整體結(jié)構(gòu)緊湊,能夠?qū)崿F(xiàn)對各個視場的CRA進行嚴格要求。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已,并非用于限定本發(fā)明的保護范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換、改進等,均包含在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。