CN114779449B - 一种近距离拍摄用广视角镜头 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种近距离拍摄用广视角镜头，从物侧到像侧依次包括：第一透镜、光圈、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜。本发明仅采用五个透镜配合成像，透镜数量少，有利于降低生产成本，可应用在短镜头、微型镜头等小型近距离拍摄设备中，具有较小的尺寸以及较大的视场，可接收较大角度范围的入射光线，提高广视角镜头的收光范围，经测试，半视场角最大可达到53.9度。

Description

一种近距离拍摄用广视角镜头
技术领域
本发明涉及光学透镜技术领域，具体涉及一种近距离拍摄用广视角镜头。
背景技术
随着科技的发展，近距离拍摄装置逐步兴起，近距离拍摄设备的光学系统感光元件不外乎是感光耦合元件或互补性氧化金属半导体元件两种，随着半导体制程技术的精进，感光元件的像素尺寸缩小，光学系统趋向于更高像素，更高成像质量。
为了满足该趋势，对于应用在短镜头、微型镜头的小型近距离拍摄设备也进一步要求高像质、小型化及广角化。为了实现广视角的效果，通常采用较多的透镜组合使用，这与短镜头、微型镜头的小型化发展趋势不符，因此，亟待一种广视角镜头，能够解决上述问题。
发明内容
针对以上问题，本发明提供一种近距离拍摄用广视角镜头，有利于保证小型化的同时提高半视场角，实现广视角的光学效果，并有效修正各类像差，提升成像质量。
为实现上述目的，本发明通过以下技术方案来解决：
一种近距离拍摄用广视角镜头，从物侧到像侧依次包括：第一透镜、光圈、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜。本发明仅采用五个透镜配合成像，透镜数量少，有利于降低生产成本，可应用在短镜头、微型镜头等小型近距离拍摄设备中，具有较小的尺寸以及较大的视场，可接收较大角度范围的入射光线，提高广视角镜头的收光范围，经测试，半视场角最大可达到53.9度。
其中，所述第一透镜靠近物侧设置，具有正光焦度，可接收较大角度范围的入射光线，所述第一透镜的物侧面近光轴处为凸面，所述第一透镜的像侧面近光轴处为凹面；
此外，在第一透镜的出光面一侧还设置有光圈，光圈的作用是减少杂光干扰；
为了使成像面能够接收更大角度的入射光线，第二透镜可设置成具有正光焦度，用以提高大角度入射光线的会聚度，所述第二透镜的物侧面近光轴处为凸面，所述第二透镜的像侧面近光轴处为凸面；
为了使成像面能够较大限度地接收更大角度的入射光线，第三透镜设置成具有负光焦度，用以提高大角度入射光线的会聚度，所述第三透镜的物侧面近光轴处为凹面，所述第三透镜的像侧面近光轴处为凹面；
第四透镜具有正光焦度，所述第四透镜的物侧面近光轴处为凹面，所述第四透镜的像侧面近光轴处为凸面；
第五透镜具有正光焦度，所述第五透镜的物侧面近光轴处为凸面，所述第五透镜的像侧面近光轴处为凹面。
通过第一透镜、第二透镜、第三透镜、第五透镜具有正光焦度，第四透镜具有负光焦度的设计，可以有效扩大视场角及矫正场曲。
具体的，所述广视角镜头满足以下条件：
1.5mm<EFL<1.9mm；
其中，EFL为所述广视角镜头的有效焦距。
具体的，所述广视角镜头满足以下条件：
2.4<Fno<2.5；
其中，Fno为所述广视角镜头的光圈值。
具体的，所述广视角镜头满足以下条件：
HFOV＝53.90度；
其中，HFOV为所述广视角镜头的半视场角。
具体的，所述广视角镜头满足以下条件：
20<V3＝V5<V1＝V4<V2<60；
其中，V1、V2、V3、V4、V5分别为所述第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜的色散系数。
具体的，所述第五透镜的像侧面一侧还设有保护玻璃。
本发明的有益效果是：
本发明的广视角镜头，可应用于短镜头、微型镜头等小型近距离拍摄设备中，具有较小的尺寸以及较大的视场，可接收较大角度范围的入射光线，提高广视角镜头的收光范围，经测试，半视场角最大可达到53.9度，而且仅采用了五个透镜配合成像，透镜数量少，有利于降低生产成本。
附图说明
图1为实施例1的广视角镜头的结构示意图。
图2为实施例1的广视角镜头的场曲像差图。
图3为实施例1的广视角镜头的畸变像差图。
图4为实施例1的广视角镜头的纵向球差图。
图5为实施例2的广视角镜头的结构示意图。
图6为实施例2的广视角镜头的场曲像差图。
图7为实施例2的广视角镜头的畸变像差图。
图8为实施例2的广视角镜头的纵向球差图。
图9为实施例3的广视角镜头的结构示意图。
图10为实施例3的广视角镜头的场曲像差图。
图11为实施例3的广视角镜头的畸变像差图。
图12为实施例3的广视角镜头的纵向球差图。
附图标记为：第一透镜10、光圈20、第二透镜30、第三透镜40、第四透镜50、第五透镜60、保护玻璃70、成像面80。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
图1为本发明实施例1的广视角镜头的结构示意图。图2为本发明广视角镜头的场曲(Field Curve)像差图。图3为本发明广视角镜头的畸变(Distortion)像差图。图4为本发明广视角镜头的纵向球差图(Longitudinal Spherical Aberration)。
如图1所示，实施例1的一种近距离拍摄用广视角镜头，从物侧到像侧依次包括：
具有正光焦度的第一透镜10，材质为塑胶，第一透镜10的物侧面L1a近光轴处为凸面，第一透镜10的像侧面L1b近光轴处为凹面；
光圈20，光圈20的作用是减少杂光干扰；
具有正光焦度的第二透镜30，材质为塑胶，第二透镜30的物侧面L2a近光轴处为凸面，第二透镜30的像侧面L2b近光轴处为凸面；
具有负光焦度的第三透镜40，材质为塑胶，第三透镜40的物侧面L3a近光轴处为凹面，第三透镜40的像侧面L3b近光轴处为凹面；
具有正光焦度的第四透镜50，材质为塑胶，第四透镜50的物侧面L4a近光轴处为凹面，第四透镜50的像侧面L4b近光轴处为凸面；
具有正光焦度的第五透镜60，材质为塑胶，第五透镜60的物侧面L5a近光轴处为凸面，第五透镜60的像侧面L5b近光轴处为凹面；
保护玻璃70，保护玻璃70设置在第五透镜60的像侧面一侧；
成像面80。
本实施例中，第一透镜10的色散系数为V1，V1＝26.6，第二透镜30的色散系数为V2，V2＝56.0，第三透镜40的色散系数为V3，V3＝20.4，第四透镜50的色散系数为V4，V4＝26.6，第五透镜60的色散系数为V5，V5＝20.4。
上述各透镜的非球面的曲线方程式表示如下：
其中，X：非球面上距离光轴为Y的点与非球面与光轴的切面间的距离；
Y：非球面上的点与光轴间的垂直距离；
R：透镜于近光轴处的曲率半径；
K：锥面系数；
Ai：第i阶非球面系数。
实施例1的广视角镜头的有效焦距为EFL，光圈值(F-number)为Fno，最大视角的一半为HFOV(Half Field of View)，其数值如下：EFL＝1.703mm，Fno＝2.44，HFOV＝53.90度。
第一透镜10的焦距为f1，f1＝7.40mm，第二透镜20的焦距为f2，f2＝1.79mm，第三透镜40的焦距为f3，f3＝-2.70mm，第四透镜50的焦距为f4，f4＝3.72mm，第五透镜60的焦距为f5，f5＝6.12mm。
请参见下方表1，其为本发明实施例1的广视角镜头的详细光学数据。其中，第一透镜10的物侧面标示为表面L1a、像侧面标示为表面L1b，其它各透镜表面则依此类推；表中标示为ASP的透镜表面，例如第一透镜10的物侧面L1a，则表示该表面为非球面；表中距离字段的数值代表该表面至下一表面的距离，例如第一透镜10的物侧面至像侧面的距离为0.216mm，表示第一透镜10的厚度为0.216mm。其它可依此类推，以下不再重述。
请参见表2，其为本发明实施例1的各透镜表面的非球面系数。其中，K为非球面曲线方程式中的锥面系数，A2至A16则代表各表面第2阶至第16阶非球面系数。例如第一透镜10的物侧面的锥面系数K为4.34E+00。其它可依此类推，以下不再重述。此外，以下各实施例的表格系对应至各实施例的广视角镜头，各表格的定义是与实施例1相同，故在以下实施例中不再加以赘述。
表1
表2
实施例2
图5为本发明实施例2的广视角镜头的结构示意图。图6为本发明广视角镜头的场曲(Field Curve)像差图。图7为本发明广视角镜头的畸变(Distortion)像差图。图8为本发明广视角镜头的纵向球差图(Longitudinal Spherical Aberration)。
如图5所示，实施例2的一种近距离拍摄用广视角镜头，从物侧到像侧依次包括：
具有正光焦度的第一透镜10，材质为塑胶，第一透镜10的物侧面L1a近光轴处为凸面，第一透镜10的像侧面L1b近光轴处为凹面；
光圈20，光圈20的作用是减少杂光干扰；
具有正光焦度的第二透镜30，材质为塑胶，第二透镜30的物侧面L2a近光轴处为凸面，第二透镜30的像侧面L2b近光轴处为凸面；
具有负光焦度的第三透镜40，材质为塑胶，第三透镜40的物侧面L3a近光轴处为凹面，第三透镜40的像侧面L3b近光轴处为凹面；
具有正光焦度的第四透镜50，材质为塑胶，第四透镜50的物侧面L4a近光轴处为凹面，第四透镜50的像侧面L4b近光轴处为凸面；
具有正光焦度的第五透镜60，材质为塑胶，第五透镜60的物侧面L5a近光轴处为凸面，第五透镜60的像侧面L5b近光轴处为凹面；
保护玻璃70，保护玻璃70设置在第五透镜60的像侧面一侧；
成像面80。
本实施例中，第一透镜10的色散系数为V1，V1＝26.6，第二透镜30的色散系数为V2，V2＝56.0，第三透镜40的色散系数为V3，V3＝20.4，第四透镜50的色散系数为V4，V4＝26.6，第五透镜60的色散系数为V5，V5＝20.4。
上述各透镜的非球面的曲线方程式表示如下：
其中，X：非球面上距离光轴为Y的点与非球面与光轴的切面间的距离；
Y：非球面上的点与光轴间的垂直距离；
R：透镜于近光轴处的曲率半径；
K：锥面系数；
Ai：第i阶非球面系数。
实施例2的广视角镜头的有效焦距为EFL，光圈值(F-number)为Fno，最大视角的一半为HFOV(Half Field of View)，其数值如下：EFL＝1.596mm，Fno＝2.459，HFOV＝53.90度。
第一透镜10的焦距为f1，f1＝14.13mm，第二透镜20的焦距为f2，f2＝1.56mm，第三透镜40的焦距为f3，f3＝-2.48mm，第四透镜50的焦距为f4，f4＝2.34mm，第五透镜60的焦距为f5，f5＝14.65mm。
请参见下方表3，其为本发明实施例2的广视角镜头的详细光学数据。
请参见下方表4，其为本发明实施例2的各透镜表面的非球面系数。
表3
表4
实施例3
图9为本发明实施例3的广视角镜头的结构示意图。图10为本发明广视角镜头的场曲(Field Curve)像差图。图11为本发明广视角镜头的畸变(Distortion)像差图。图12为本发明广视角镜头的纵向球差图(Longitudinal Spherical Aberration)。
如图9所示，实施例3的一种近距离拍摄用广视角镜头，从物侧到像侧依次包括：
具有正光焦度的第一透镜10，材质为塑胶，第一透镜10的物侧面L1a近光轴处为凸面，第一透镜10的像侧面L1b近光轴处为凹面；
光圈20，光圈20的作用是减少杂光干扰；
具有正光焦度的第二透镜30，材质为塑胶，第二透镜30的物侧面L2a近光轴处为凸面，第二透镜30的像侧面L2b近光轴处为凸面；
具有负光焦度的第三透镜40，材质为塑胶，第三透镜40的物侧面L3a近光轴处为凹面，第三透镜40的像侧面L3b近光轴处为凹面；
具有正光焦度的第四透镜50，材质为塑胶，第四透镜50的物侧面L4a近光轴处为凹面，第四透镜50的像侧面L4b近光轴处为凸面；
具有正光焦度的第五透镜60，材质为塑胶，第五透镜60的物侧面L5a近光轴处为凸面，第五透镜60的像侧面L5b近光轴处为凹面；
保护玻璃70，保护玻璃70设置在第五透镜60的像侧面一侧；
成像面80。
本实施例中，第一透镜10的色散系数为V1，V1＝26.6，第二透镜30的色散系数为V2，V2＝56.0，第三透镜40的色散系数为V3，V3＝20.4，第四透镜50的色散系数为V4，V4＝26.6，第五透镜60的色散系数为V5，V5＝20.4。
上述各透镜的非球面的曲线方程式表示如下：
其中，X：非球面上距离光轴为Y的点与非球面与光轴的切面间的距离；
Y：非球面上的点与光轴间的垂直距离；
R：透镜于近光轴处的曲率半径；
K：锥面系数；
Ai：第i阶非球面系数。
实施例3的广视角镜头的有效焦距为EFL，光圈值(F-number)为Fno，最大视角的一半为HFOV(Half Field of View)，其数值如下：EFL＝1.857mm，Fno＝2.448，HFOV＝53.90度。
第一透镜10的焦距为f1，f1＝14.13mm，第二透镜20的焦距为f2，f2＝1.56mm，第三透镜40的焦距为f3，f3＝-2.48mm，第四透镜50的焦距为f4，f4＝2.34mm，第五透镜60的焦距为f5，f5＝14.65mm。
请参见下方表5，其为本发明实施例3的广视角镜头的详细光学数据。
请参见下方表6，其为本发明实施例3的各透镜表面的非球面系数。
表5
表6
以上实施例仅表达了本发明的3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。

Claims (3)

1.一种近距离拍摄用广视角镜头，其特征在于，1.5mm<有效焦距EFL<1.9mm，2.4<光圈值Fno<2.5，半场视角HFOV＝53.90度，从物侧到像侧由以下部件组成：
具有正光焦度的第一透镜(10)，所述第一透镜(10)的物侧面近光轴处为凸面，所述第一透镜(10)的像侧面近光轴处为凹面；
光圈(20)；
具有正光焦度的第二透镜(30)，所述第二透镜(30)的物侧面近光轴处为凸面，所述第二透镜(30)的像侧面近光轴处为凸面；
具有负光焦度的第三透镜(40)，所述第三透镜(40)的物侧面近光轴处为凹面，所述第三透镜(40)的像侧面近光轴处为凹面；
具有正光焦度的第四透镜(50)，所述第四透镜(50)的物侧面近光轴处为凹面，所述第四透镜(50)的像侧面近光轴处为凸面；
具有正光焦度的第五透镜(60)，所述第五透镜(60)的物侧面近光轴处为凸面，所述第五透镜(60)的像侧面近光轴处为凹面。
2.根据权利要求1所述的一种近距离拍摄用广视角镜头，其特征在于，所述广视角光学镜头满足以下条件：
20<V3＝V5<V1＝V4<V2<60；
其中，V1、V2、V3、V4、V5分别为所述第一透镜(10)、第二透镜(30)、第三透镜(40)、第四透镜(50)、第五透镜(60)的色散系数。
3.根据权利要求1所述的一种近距离拍摄用广视角镜头，其特征在于，所述第五透镜(60)的像侧面一侧还设有保护玻璃(70)。
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