CN117031702A - 一种低畸变广角镜头 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低畸变广角镜头，包括沿光轴从物面到像面依次排列的镜头前组和镜头后组，所述镜头前组包括沿光轴从物面到像面依次排列的第一透镜、第二透镜、第三透镜；所述镜头后组包括沿光轴从物面到像面依次排列的第四透镜、第五透镜、第六透镜和第七透镜；第四透镜和第五透镜构成胶合透镜组；第一透镜、所述第二透镜和第五透镜均为负光焦度透镜，第三透镜、第四透镜、第六透镜和第七透镜均为正光焦度透镜；第一透镜为凸凹透镜，第二透镜为凸凹透镜、第三透镜为双凸透镜，第四透镜为双凸透镜和第五透镜为凹平透镜。本发明提供的低畸变广角镜头，整体结构紧凑，同时提高成像质量。

Description

一种低畸变广角镜头

技术领域

本发明涉及光学器件技术领域，尤其涉及一种低畸变广角镜头。

背景技术

低畸变广角镜头广泛适用于安防监控、视讯会议、智能家居、车载监控和智慧教育等相关领域，但市面上的现有的广角镜头通常畸变较大，影响成像画面观感；同时，广角镜头通常其第一透镜的物侧面中心到成像面的距离(TTL)过长，镜头体积大，安装不方便。因此需要开发一种成像效果好且畸变非常小的镜头来解决上述问题。

发明内容

本发明提供了一种低畸变广角镜头，整体结构紧凑，同时提高成像质量。

本发明实施例提供了一种低畸变广角镜头，包括沿光轴从物面到像面依次排列的镜头前组和镜头后组，所述镜头前组包括沿光轴从物面到像面依次排列的第一透镜、第二透镜、第三透镜；所述镜头后组包括沿光轴从物面到像面依次排列的第四透镜、第五透镜、第六透镜和第七透镜；所述第四透镜和所述第五透镜构成胶合透镜组；

所述第一透镜、所述第二透镜和所述第五透镜均为负光焦度透镜，所述第三透镜、所述第四透镜、所述第六透镜和所述第七透镜均为正光焦度透镜；

透镜邻近所述物面一侧的表面为物侧面，透镜邻近所述像面一侧的表面为像侧面；所述第一透镜的物侧面朝向所述物面凸起，所述第一透镜的像侧面朝向所述物面凸起；所述第二透镜的物侧面朝向所述物面凸起，所述第二透镜的像侧面朝向所述物面凸起；所述第三透镜的物侧面朝向所述物面凸起，所述第三透镜的像侧面朝向所述像面凸起；所述第四透镜的物侧面朝向所述物面凸起，所述第三透镜的像侧面朝向所述像面凸起；所述第五透镜的物侧面朝向所述物面凸起，所述第五透镜的像侧面为平面。

可选的，所述第一透镜的光焦度为Φ1，所述第二透镜的光焦度为Φ2，所述第三透镜的光焦度为Φ3，所述第四透镜的光焦度为Φ4，所述第五透镜的光焦度为Φ5，所述第六透镜的光焦度为Φ6，所述第七透镜的光焦度为Φ7，所述镜头前组的光焦度为ΦA，所述镜头后组的光焦度为ΦB，所述胶合透镜组的光焦度为ΦC，其中：

2.45≤Φ1/ΦA≤3.85；0.65≤Φ2/ΦA≤0.98；-2.45≤Φ3/ΦA≤-1.25；1.05≤Φ4/ΦB≤1.35；-1.65≤Φ5/ΦB≤-1.05；0.55≤Φ6/ΦB≤0.95；0.35≤Φ7/ΦB≤0.65；-0.85≤ΦC/ΦB≤0.25。

可选的，所述第四透镜和所述第五透镜均为玻璃球面透镜，所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜、所述第六透镜和所述第七透镜均为塑料非球面透镜。

可选的，所述第四透镜的折射率为Nd4，阿贝数为Vd4；所述第五透镜的折射率为Nd5，阿贝数为Vd5；其中：

1.45<Nd4<1.65，55<Vd4<95；1.62<Nd5<2.10，18.55<Vd5<55。

可选的，所述低畸变广角镜头的最大视场角所对应的像高的一半为ImgH，所述低畸变广角镜头的光圈数为FNO；其中：

1.45mm＜ImgH/FNO＜1.65mm。

可选的，所述第二透镜的像侧面至所述第三透镜的物侧面于光轴上的距离为AT23，所述第三透镜的像侧面至所述第四透镜的物侧面于光轴上的距离为AT34，所述第三透镜于光轴上的厚度为CT3；其中：

0.15＜(AT23+AT34)/CT3＜0.25。

可选的，所述第一透镜物侧面的最大有效孔径为SD11，所述第七透镜的像侧面的最大有效孔径为SD72；其中：

1.20＜SD11/SD72＜1.75。

可选的，所述第一透镜的有效焦距为f1，所述第一透镜于光轴上的厚度为CT1；其中：

-2.15＜f1/CT1＜-1.65。

可选的，所述低畸变广角镜头还包括光阑；

所述光阑位于所述第三透镜与所述第四透镜之间的光路中。

可选的，所述第一透镜的物侧面至所述光阑于光轴上的距离为DOS1，所述光阑至所述第七透镜的像侧面于光轴上的距离为DOS2，TTL为所述第一透镜的物侧面至所述低畸变广角镜头的成像面于光轴上的距离；其中：

0.35＜DOS1/TTL＜0.50；0.25＜DOS2/TTL＜0.65。

本发明实施例提供的低畸变广角镜头，通过合理设置低畸变广角镜头中的透镜数量和各透镜的光焦度，有利于提升镜头的成像质量，同时合理设置各个透镜的面型，保证各个透镜满足光学性能的同时，可使整个光学镜头结构紧凑，光学镜头集成度高，从而降低镜头尺寸。

应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一提供的一种低畸变广角镜头的结构示意图；

图2为本发明实施例一提供的一种低畸变广角镜头的球差曲线图；

图3为本发明实施例一提供的一种低畸变广角镜头的场曲畸变图；

图4为本发明实施例二提供的一种低畸变广角镜头的结构示意图；

图5为本发明实施例二提供的一种低畸变广角镜头的球差曲线图；

图6为本发明实施例二提供的一种低畸变广角镜头的场曲畸变图；

图7为本发明实施例三提供的一种低畸变广角镜头的结构示意图；

图8为本发明实施例三提供的一种低畸变广角镜头的球差曲线图；

图9为本发明实施例三提供的一种低畸变广角镜头的场曲畸变图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

实施例一

图1为本发明实施例一提供的一种低畸变广角镜头的结构示意图，如图1所示，低畸变广角镜头包括沿光轴从物面到像面依次排列的镜头前组和镜头后组，镜头前组包括沿光轴从物面到像面依次排列的第一透镜101、第二透镜102、第三透镜103；镜头后组包括沿光轴从物面到像面依次排列的第四透镜104、第五透镜105、第六透镜106和第七透镜107；第四透镜104和第五透镜105构成胶合透镜组；第一透镜101、第二透镜102和第五透镜105均为负光焦度透镜，第三透镜103、第四透镜104、第六透镜106和第七透镜107均为正光焦度透镜；透镜邻近物面一侧的表面为物侧面，透镜邻近像面一侧的表面为像侧面；第一透镜101的物侧面朝向物面凸起，第一透镜101的像侧面朝向物面凸起；第二透镜102的物侧面朝向物面凸起，第二透镜102的像侧面朝向物面凸起；第三透镜103的物侧面朝向物面凸起，第三透镜103的像侧面朝向像面凸起；第四透镜104的物侧面朝向物面凸起，第三透镜103的像侧面朝向像面凸起；第五透镜105的物侧面朝向物面凸起，第五透镜105的像侧面为平面。

其中，光焦度等于像方光束汇聚度与物方光束汇聚度之差，它表征光学系统偏折光线的能力。光焦度的绝对值越大，对光线的弯折能力越强，光焦度的绝对值越小，对光线的弯折能力越弱。光焦度为正数时，光线的屈折是汇聚性的；光焦度为负数时，光线的屈折是发散性的。光焦度可以适用于表征一个透镜的某一个折射面(即透镜的一个表面)，可以适用于表征某一个透镜，也可以适用于表征多个透镜共同形成的系统(即透镜组)。在本实施例提供的低畸变广角镜头中，可以将各个透镜固定于一个镜筒(图1中未示出)内，第一透镜101和第二透镜102均负光焦度透镜，具有负屈折力，且第一透镜101的物侧面朝向物面凸起，第一透镜101的像侧面朝向物面凸起，第二透镜102的物侧面朝向物面凸起，第二透镜102的像侧面朝向物面凸起，从而可利于对大角度入射的光线实现偏折，以实现光学系统的大视角特性。第三透镜103为正光焦度透镜，具有正屈折力，且第三透镜103的物侧面朝向物面凸起，第三透镜103的像侧面朝向像面凸起，从而第三透镜103可对来自第一透镜101和第二透镜102的光线实现及时的会聚，同时有利于调节边缘视场的场曲像差。第四透镜104和第五透镜105共同构成胶合透镜组，一方面可利于使入射光线在通过胶合透镜组时能够平缓过渡以进一步校正场曲及像散像差；另一方面也可通过胶合设置，将两片透镜的累加公差设置成一个整合透镜的公差，可减小偏心敏感度，降低系统组装敏感度，解决镜片工艺制作及镜头组装问题，提高良率，降低成本，同时还可以减小镜头总长。第六透镜106、第七透镜107的布局则对入射光线起到偏折作用，分担物方透镜对入射光线的偏折负担，以增大低畸变广角镜头的镜头后组对入射光线的平缓过渡的能力，特别对于具有大视角特性的光学系统而言，可有效地对大视场的像差实现矫正。示例性的，低畸变广角镜头的等效焦距为2.0mm、视场角FOV为123°、光学总长TTL＜15.0mm，第七透镜107像侧面至低畸变广角镜头的成像面于光轴上的距离BFL>3.2mm，光学畸变小于10％，镜片最大有效直径小于9.0mm，成像靶面＞φ6.4mm，保证整体结构紧凑，实用性强。

可选的，第一透镜101的光焦度为Φ1，第二透镜102的光焦度为Φ2，第三透镜103的光焦度为Φ3，第四透镜104的光焦度为Φ4，第五透镜105的光焦度为Φ5，第六透镜106的光焦度为Φ6，第七透镜107的光焦度为Φ7，镜头前组的光焦度为ΦA，镜头后组的光焦度为ΦB，胶合透镜组的光焦度为ΦC，其中：2.45≤Φ1/ΦA≤3.85；0.65≤Φ2/ΦA≤0.98；-2.45≤Φ3/ΦA≤-1.25；1.05≤Φ4/ΦB≤1.35；-1.65≤Φ5/ΦB≤-1.05；0.55≤Φ6/ΦB≤0.95；0.35≤Φ7/ΦB≤0.65；-0.85≤ΦC/ΦB≤0.25。通过控制第一透镜101的形状以及各透镜元件的光焦度占比和位置，实现了广角的同时并通过控制各个视场的光路，实现了光学畸变小于10％的成像需求，保证了成像画面不会由于畸变过大而影响观感。通过合理分配低畸变广角镜头中各透镜的光焦度，来矫正球差、慧差和色差等像差，获得优良的像质，提高成像质量。

可选的，第四透镜104和第五透镜105均为玻璃球面透镜，第一透镜101、第二透镜102、第三透镜103、第六透镜106和第七透镜107均为塑料非球面透镜。

其中，非球面透镜起到矫正所有高级像差的作用。由于塑料材质的透镜成本远低于玻璃材质的透镜成本，本发明实施例提供的低畸变广角镜头中，通过设置5片塑料非球面镜片，像质好，成本低、且低畸变广角镜头的整体重量较轻。且因两类材质具有互相补偿作用，可保证低畸变广角镜头的实用性。

可选的，第四透镜104的折射率为Nd4，阿贝数为Vd4；第五透镜105的折射率为Nd5，阿贝数为Vd5；其中：1.45<Nd4<1.65，55<Vd4<95；1.62<Nd5<2.10，18.55<Vd5<55。

其中，折射率是光在真空中的传播速度与光在该介质中的传播速度之比，主要用来描述材料对光的折射能力，不同的材料的折射率不同。阿贝数是用以表示透明介质色散能力的指数，介质色散越严重，阿贝数越小；反之，介质的色散越轻微，阿贝数越大。如此，通过搭配设置低畸变广角镜头中各透镜的折射率和阿贝数，镜头后组采用一组第四透镜104和第五透镜105组成玻璃胶合透镜组、塑料非球面的第六透镜106和塑料非球面第七透镜107搭配设计，通过使用不同色散系数的材料组合进而搭配光焦度的实际，矫正像差，提高成像质量。

可选的，低畸变广角镜头的最大视场角所对应的像高的一半为ImgH，低畸变广角镜头的光圈数为FNO；其中：1.45mm＜ImgH/FNO＜1.65mm。

其中，相较于一般的拥有大视角特性的低畸变广角镜头而言，当满足上述关系时，可利于低畸变广角镜头匹配更高像素的图像传感器，提升图像分辨率；同时还可拥有与成像面尺寸相匹配的通光量，从而也有利于提高成像清晰度。低于关系式下限时，容易导致低畸变广角镜头的入光量不足，或者导致像高不足，从而难以同时兼顾清晰成像及大视场范围。高于关系式上限时，则低畸变广角镜头的光圈数过小，容易导致像差过大而难以处理。

可选的，沿物面至像面还设置有滤光片10；滤光片10位于第七透镜107的像面一侧。能够滤除不需要的杂散光，从而提高光学镜头的像质。

可选的，第二透镜102的像侧面至第三透镜103的物侧面于光轴上的距离为AT23，第三透镜103的像侧面至第四透镜104的物侧面于光轴上的距离为AT34，第三透镜103于光轴上的厚度为CT3；其中：0.15＜(AT23+AT34)/CT3＜0.25。

其中，满足上述关系时，可合理控制第三透镜103的中心厚度以及第三透镜103与前后透镜的间隔，使第三透镜103能够配合第二透镜102及第四透镜104以更好地处理入射光线，使大角度入射的光线在经过这三片透镜时能够变得平缓，从而可减小像差；在此范围内则间隔合理，有助于提升组装良率，降低组装难度；同时通过调整透镜与光阑之间的距离，可良好矫正像散、慧差、畸变和垂轴像差等。

可选的，第一透镜101物侧面的最大有效孔径为SD11，第七透镜107的像侧面的最大有效孔径为SD72；其中：1.20＜SD11/SD72＜1.75。

其中，满足上述关系时，一方面可以使物空间更大角度范围的光线由第一透镜101收聚以进入低畸变广角镜头，从而增大了低畸变广角镜头的视场角；另一方面也可使光线由第七透镜107平稳地出射至成像面，从而有助于减小成像面上的主光线入射角，从而提升系统像质。

可选的，第一透镜101的有效焦距为f1，第一透镜101于光轴上的厚度为CT1；其中：-2.15＜f1/CT1＜-1.65。

其中，满足上述关系时，可合理地搭配第一透镜101的屈折力强度与中心厚度，有助于矫正低畸变广角镜头的像差、扩大低畸变广角镜头的视场角并提高第一透镜101的成型良率。低于关系式下限时，第一透镜101的有效焦距的绝对值过大，屈折力不足，不利于扩大光学系统的视场角，且不利于抑制高阶像差，从而出现高阶球差、彗差等现象影响低畸变广角镜头的分辨率和成像品质；或者会导致第一透镜101的厚度过薄而加大成型难度。超过关系式上限时，第一透镜101的有效焦距的绝对值过小，屈折力过强，导致边缘视场的入射光束在经过第一透镜101时相对光轴的高度急速收缩，从而增光线入射至像方透镜组的入射角度，增加像方透镜组为降低光线于成像面上的入射角度的负担。

可选的，低畸变广角镜头还包括光阑；光阑位于第三透镜103与第四透镜104之间的光路中。

其中，通过将光阑设置在第三透镜103与第四透镜104之间的光路中，使得镜头前组和镜头后组相对与光阑呈对称布局，可以调节光束的传播方向，调整光线入射角，有利于提高成像质量。

可选的，第一透镜101的物侧面至光阑于光轴上的距离为DOS1，光阑至第七透镜107的像侧面于光轴上的距离为DOS2，第一透镜101的物侧面至低畸变广角镜头的成像面于光轴上的距离为TTL；其中：0.35＜DOS1/TTL＜0.50；0.25＜DOS2/TTL＜0.65。满足上述关系时，可使低畸变广角镜头的整体结构更为紧凑，光学镜头集成度高，从而实现小型化设计。

本发明实施例提供的低畸变广角镜头，通过合理分配各透镜的光焦度、面型、折射率、阿贝数等，在低成本的前提下，保证低畸变广角镜头整体结构紧凑，同时提高成像质量，满足高清像质需求。

作为一种可行的实施方式，下面对低畸变广角镜头中各个透镜表面的曲率半径、厚度、材料和K系数进行说明。

表1低畸变广角镜头的一种设计值

继续参考图1，本发明实施例一提供的低畸变广角镜头包括沿光轴从物面到像面依次排列的第一透镜101、第二透镜102、第三透镜103、第四透镜104、第五透镜105、第六透镜106和第七透镜107。表1示出了实施例一提供的低畸变广角镜头中各透镜的曲率半径、厚度及材料等光学物理参数。其中，面序号根据各个透镜的表面顺序来进行编号，例如，“STO”代表低畸变广角镜头的光阑，“1”代表第一透镜101的物面表面，“2”代表第一透镜101的像面表面，“9”代表第六透镜106的物面表面，“10”代表第六透镜106的像面表面，依次类推；曲率半径代表镜片表面的弯曲程度，正值代表该表面弯向像面一侧，负值代表该表面弯向物面一侧，其中“INF”代表该表面为平面，曲率半径为无穷大；厚度代表当前表面到下一表面的中心轴向距离，曲率半径和厚度的单位均为毫米(mm)。空格代表当前位置为空气，折射率为1；k值代表该非球面的圆锥系数的数值大小。

第一透镜101、第二透镜102、第三透镜103、第六透镜106和第七透镜107的非球面表面形状方程Z满足：

其中，z为非球面Z向的轴向矢高；r为非球面的高度；c为拟合球面的曲率，数值上为曲率半径的倒数；k为拟合圆锥系数；A-G为非球面多项式的4阶、6阶、8阶、10阶、12阶、14阶项系数、16阶项系数。

示例性的，表2以一种可行的实施方式详细说明了本实施例中各透镜的非球面系数。

表2低畸变广角镜头中各透镜的非球面系数

其中，2.768195E-04表示面序号为1的系数A为2.768195*10^-4，依此类推。

本实施例一的低畸变广角镜头达到了如下的技术指标：

焦距：f＝1.922mm；

F数：F＝2.15；

视场角：123°；

光学总长TTL:14.52mm；

BFL：3.264mm；

光学畸变:-7.1％；

ImgH：3.3mm。

进一步的，图2为本发明实施例一提供的一种低畸变广角镜头的球差曲线图，如图2所示，垂直方向表示孔径的归一化，0表示在光轴上，垂直方向顶点表示最大的光瞳半径；水平方向表示相对理想焦点的偏移量，单位毫米(mm)。该低畸变广角镜头在不同波长(0.436μm、0.486μm、0.546μm、0.588μm和0.656μm)下的球差均控制在(-0.04mm，+0.04mm)范围内，不同波长曲线相对较集中，说明该低畸变广角镜头的轴向像差很小，从而可知，本发明实施例一提供的低畸变广角镜头能够较好地校正像差，同时可以满足宽光谱应用需求。

图3为本发明实施例一提供的一种低畸变广角镜头的场曲畸变图，如图3所示，左侧坐标系中，水平坐标表示场曲的大小，单位为mm；垂直坐标表示归一化像高，没有单位；其中T表示子午，S表示弧失；由图3可以看出，本实施例一提供的低畸变广角镜头从波长为426nm的光到656nm的光，在场曲上被有效地控制，即在成像时，中心的像质和周边的像质差距较小；右侧坐标系中，水平坐标表示畸变的大小，单位为％；垂直坐标表示归一化像高，没有单位；由图3可以看出，本实施例一提供的低畸变广角镜头的畸变得到了较好地矫正，成像畸变小于10％，满足低畸变的要求。

实施例二

图4为本发明实施例二提供的一种低畸变广角镜头的结构示意图，如图1所示，低畸变广角镜头包括沿光轴从物面到像面依次排列的镜头前组和镜头后组，镜头前组包括沿光轴从物面到像面依次排列的第一透镜201、第二透镜202、第三透镜203；镜头后组包括沿光轴从物面到像面依次排列的第四透镜204、第五透镜205、第六透镜206和第七透镜207；第四透镜204和第五透镜205构成胶合透镜组；第一透镜201、第二透镜202和第五透镜205均为负光焦度透镜，第三透镜203、第四透镜204、第六透镜206和第七透镜207均为正光焦度透镜；透镜邻近物面一侧的表面为物侧面，透镜邻近像面一侧的表面为像侧面；第一透镜201的物侧面朝向物面凸起，第一透镜201的像侧面朝向物面凸起；第二透镜202的物侧面朝向物面凸起，第二透镜202的像侧面朝向物面凸起；第三透镜203的物侧面朝向物面凸起，第三透镜203的像侧面朝向像面凸起；第四透镜204的物侧面朝向物面凸起，第三透镜203的像侧面朝向像面凸起；第五透镜205的物侧面朝向物面凸起，第五透镜205的像侧面为平面。

其中，各个透镜的光焦度、焦距、折射率、阿贝数与实施例一相同，这里不再赘述。

作为另一种可行的实施方式，下面对低畸变广角镜头中各个透镜表面的曲率半径、厚度、材料、半口径和K系数进行说明。

表3低畸变广角镜头的一种设计值

继续参考图4，本发明实施例二提供的低畸变广角镜头包括沿光轴从物面到像面依次排列的第一透镜201、第二透镜202、第三透镜203、第四透镜204、第五透镜205、第六透镜206和第七透镜207。表3示出了实施例二提供的低畸变广角镜头中各透镜的曲率半径、厚度及材料等光学物理参数。其中，面序号根据各个透镜的表面顺序来进行编号，例如，“STO”代表低畸变广角镜头的光阑，“1”代表第一透镜201的物面表面，“2”代表第一透镜201的像面表面，“9”代表第六透镜206的物面表面，“10”代表第六透镜206的像面表面，依次类推；曲率半径代表镜片表面的弯曲程度，正值代表该表面弯向像面一侧，负值代表该表面弯向物面一侧，其中“INF”代表该表面为平面，曲率半径为无穷大；厚度代表当前表面到下一表面的中心轴向距离，曲率半径和厚度的单位均为毫米(mm)。空格代表当前位置为空气，折射率为1；k值代表该非球面的圆锥系数的数值大小。

第一透镜201、第二透镜202、第三透镜203、第六透镜206和第七透镜207的非球面表面形状方程Z满足：

其中，z为非球面Z向的轴向矢高；r为非球面的高度；c为拟合球面的曲率，数值上为曲率半径的倒数；k为拟合圆锥系数；A-G为非球面多项式的4阶、6阶、8阶、10阶、12阶、14阶项系数、16阶项系数。

示例性的，表4以一种可行的实施方式详细说明了本实施例中各透镜的非球面系数。

表4低畸变广角镜头中各透镜的非球面系数:

其中，2.645664E-04表示面序号为1的系数A为2.645664*10^-4，依此类推。

本实施例二的低畸变广角镜头达到了如下的技术指标：

焦距：f＝1.946mm；

F数：F＝2.15；

视场角：123°；

光学总长TTL:14.52mm；

BFL：3.234mm；

光学畸变:-8.3％；

ImgH：3.3mm。

进一步的，图5为本发明实施例二提供的一种低畸变广角镜头的球差曲线图，如图5所示，垂直方向表示孔径的归一化，0表示在光轴上，垂直方向顶点表示最大的光瞳半径；水平方向表示相对理想焦点的偏移量，单位毫米(mm)。该低畸变广角镜头在不同波长(0.436μm、0.486μm、0.546μm、0.588μm和0.656μm)下的球差均控制在(-0.04mm，+0.04mm)范围内，不同波长曲线相对较集中，说明该低畸变广角镜头的轴向像差很小，从而可知，本发明实施例二提供的低畸变广角镜头能够较好地校正像差，同时可以满足宽光谱应用需求。

图6为本发明实施例二提供的一种低畸变广角镜头的场曲畸变图，如图6所示，左侧坐标系中，水平坐标表示场曲的大小，单位为mm；垂直坐标表示归一化像高，没有单位；其中T表示子午，S表示弧失；由图6可以看出，本实施例二提供的低畸变广角镜头从波长为426nm的光到656nm的光，在场曲上被有效地控制，即在成像时，中心的像质和周边的像质差距较小；右侧坐标系中，水平坐标表示畸变的大小，单位为％；垂直坐标表示归一化像高，没有单位；由图6可以看出，本实施例二提供的低畸变广角镜头的畸变得到了较好地矫正，成像畸变小于10％，满足低畸变的要求。

实施例三

图7为本发明实施例三提供的一种低畸变广角镜头的结构示意图，如图7所示，低畸变广角镜头包括沿光轴从物面到像面依次排列的镜头前组和镜头后组，镜头前组包括沿光轴从物面到像面依次排列的第一透镜301、第二透镜302、第三透镜303；镜头后组包括沿光轴从物面到像面依次排列的第四透镜304、第五透镜305、第六透镜306和第七透镜307；第四透镜304和第五透镜305构成胶合透镜组；第一透镜301、第二透镜302和第五透镜305均为负光焦度透镜，第三透镜103、第四透镜304、第六透镜306和第七透镜307均为正光焦度透镜；透镜邻近物面一侧的表面为物侧面，透镜邻近像面一侧的表面为像侧面；第一透镜301的物侧面朝向物面凸起，第一透镜301的像侧面朝向物面凸起；第二透镜302的物侧面朝向物面凸起，第二透镜302的像侧面朝向物面凸起；第三透镜303的物侧面朝向物面凸起，第三透镜303的像侧面朝向像面凸起；第四透镜304的物侧面朝向物面凸起，第三透镜303的像侧面朝向像面凸起；第五透镜305的物侧面朝向物面凸起，第五透镜305的像侧面为平面。

其中，各个透镜的光焦度、焦距、折射率、阿贝数与实施例一相同，这里不再赘述。

作为另一种可行的实施方式，下面对低畸变广角镜头中各个透镜表面的曲率半径、厚度、材料、半口径和K系数进行说明。

表5低畸变广角镜头的一种设计值

继续参考图7，本发明实施例三提供的低畸变广角镜头包括沿光轴从物面到像面依次排列的第一透镜301、第二透镜302、第三透镜303、第四透镜304、第五透镜305、第六透镜306和第七透镜307。表5示出了实施例三提供的低畸变广角镜头中各透镜的曲率半径、厚度及材料等光学物理参数。其中，面序号根据各个透镜的表面顺序来进行编号，例如，“STO”代表低畸变广角镜头的光阑，“1”代表第一透镜301的物面表面，“2”代表第一透镜301的像面表面，“9”代表第六透镜306的物面表面，“10”代表第六透镜306的像面表面，依次类推；曲率半径代表镜片表面的弯曲程度，正值代表该表面弯向像面一侧，负值代表该表面弯向物面一侧，其中“INF”代表该表面为平面，曲率半径为无穷大；厚度代表当前表面到下一表面的中心轴向距离，曲率半径和厚度的单位均为毫米(mm)。空格代表当前位置为空气，折射率为1；k值代表该非球面的圆锥系数的数值大小。

第一透镜301、第二透镜302、第三透镜303、第六透镜306和第七透镜307的非球面表面形状方程Z满足：

其中，z为非球面Z向的轴向矢高；r为非球面的高度；c为拟合球面的曲率，数值上为曲率半径的倒数；k为拟合圆锥系数；A-G为非球面多项式的4阶、6阶、8阶、10阶、12阶、14阶项系数、16阶项系数。

示例性的，表6以一种可行的实施方式详细说明了本实施例中各透镜的非球面系数。

表6低畸变广角镜头中各透镜的非球面系数

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其中，5.533464E-05表示面序号为1的系数A为5.533464*10^-5，依此类推。

本实施例三的低畸变广角镜头达到了如下的技术指标：

焦距：f＝1.931mm；

F数：F＝2.15；

视场角：123°；

光学总长TTL:14.53mm；

BFL：3.289mm；

光学畸变:-7.5％；

ImgH：3.3mm。

进一步的，图8为本发明实施例三提供的一种低畸变广角镜头的球差曲线图，如图8所示，垂直方向表示孔径的归一化，0表示在光轴上，垂直方向顶点表示最大的光瞳半径；水平方向表示相对理想焦点的偏移量，单位毫米(mm)。该低畸变广角镜头在不同波长(0.436μm、0.486μm、0.546μm、0.588μm和0.656μm)下的球差均控制在(-0.02mm，+0.02mm)范围内，不同波长曲线相对较集中，说明该低畸变广角镜头的轴向像差很小，从而可知，本发明实施例三提供的低畸变广角镜头能够较好地校正像差，同时可以满足宽光谱应用需求。

图9为本发明实施例三提供的一种低畸变广角镜头的场曲畸变图，如图9所示，左侧坐标系中，水平坐标表示场曲的大小，单位为mm；垂直坐标表示归一化像高，没有单位；其中T表示子午，S表示弧失；由图9可以看出，本实施例三提供的低畸变广角镜头从波长为426nm的光到656nm的光，在场曲上被有效地控制，即在成像时，中心的像质和周边的像质差距较小；右侧坐标系中，水平坐标表示畸变的大小，单位为％；垂直坐标表示归一化像高，没有单位；由图9可以看出，本实施例三提供的低畸变广角镜头的畸变得到了较好地矫正，成像畸变小于10％，满足低畸变的要求。

上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。

Claims (10)

1.一种低畸变广角镜头，其特征在于，包括沿光轴从物面到像面依次排列的镜头前组和镜头后组，所述镜头前组包括沿光轴从物面到像面依次排列的第一透镜、第二透镜、第三透镜；所述镜头后组包括沿光轴从物面到像面依次排列的第四透镜、第五透镜、第六透镜和第七透镜；所述第四透镜和所述第五透镜构成胶合透镜组；

所述第一透镜、所述第二透镜和所述第五透镜均为负光焦度透镜，所述第三透镜、所述第四透镜、所述第六透镜和所述第七透镜均为正光焦度透镜；

透镜邻近所述物面一侧的表面为物侧面，透镜邻近所述像面一侧的表面为像侧面；所述第一透镜的物侧面朝向所述物面凸起，所述第一透镜的像侧面朝向所述物面凸起；所述第二透镜的物侧面朝向所述物面凸起，所述第二透镜的像侧面朝向所述物面凸起；所述第三透镜的物侧面朝向所述物面凸起，所述第三透镜的像侧面朝向所述像面凸起；所述第四透镜的物侧面朝向所述物面凸起，所述第三透镜的像侧面朝向所述像面凸起；所述第五透镜的物侧面朝向所述物面凸起，所述第五透镜的像侧面为平面。

2.根据权利要求1所述的低畸变广角镜头，其特征在于，所述第一透镜的光焦度为Φ1，所述第二透镜的光焦度为Φ2，所述第三透镜的光焦度为Φ3，所述第四透镜的光焦度为Φ4，所述第五透镜的光焦度为Φ5，所述第六透镜的光焦度为Φ6，所述第七透镜的光焦度为Φ7，所述镜头前组的光焦度为ΦA，所述镜头后组的光焦度为ΦB，所述胶合透镜组的光焦度为ΦC，其中：

2.45≤Φ1/ΦA≤3.85；0.65≤Φ2/ΦA≤0.98；-2.45≤Φ3/ΦA≤-1.25；1.05≤Φ4/ΦB≤1.35；-1.65≤Φ5/ΦB≤-1.05；0.55≤Φ6/ΦB≤0.95；

0.35≤Φ7/ΦB≤0.65；-0.85≤ΦC/ΦB≤0.25。

3.根据权利要求1所述的低畸变广角镜头，其特征在于，所述第四透镜和所述第五透镜均为玻璃球面透镜，所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜、所述第六透镜和所述第七透镜均为塑料非球面透镜。

4.根据权利要求1所述的低畸变广角镜头，其特征在于，所述第四透镜的折射率为Nd4，阿贝数为Vd4；所述第五透镜的折射率为Nd5，阿贝数为Vd5；其中：

1.45<Nd4<1.65，55<Vd4<95；1.62<Nd5<2.10，18.55<Vd5<55。

5.根据权利要求1所述的低畸变广角镜头，其特征在于，所述低畸变广角镜头的最大视场角所对应的像高的一半为ImgH，所述低畸变广角镜头的光圈数为FNO；其中：

1.45mm＜ImgH/FNO＜1.65mm。

6.根据权利要求1所述的低畸变广角镜头，其特征在于，所述第二透镜的像侧面至所述第三透镜的物侧面于光轴上的距离为AT23，所述第三透镜的像侧面至所述第四透镜的物侧面于光轴上的距离为AT34，所述第三透镜于光轴上的厚度为CT3；其中：

0.15＜(AT23+AT34)/CT3＜0.25。

7.根据权利要求1所述的低畸变广角镜头，其特征在于，所述第一透镜物侧面的最大有效孔径为SD11，所述第七透镜的像侧面的最大有效孔径为SD72；其中：

1.20＜SD11/SD72＜1.75。

8.根据权利要求1所述的低畸变广角镜头，其特征在于，所述第一透镜的有效焦距为f1，所述第一透镜于光轴上的厚度为CT1；其中：

-2.15＜f1/CT1＜-1.65。

9.根据权利要求1所述的低畸变广角镜头，其特征在于，所述低畸变广角镜头还包括光阑；

所述光阑位于所述第三透镜与所述第四透镜之间的光路中。

10.根据权利要求9所述的低畸变广角镜头，其特征在于，所述第一透镜的物侧面至所述光阑于光轴上的距离为DOS1，所述光阑至所述第七透镜的像侧面于光轴上的距离为DOS2，所述第一透镜的物侧面至所述低畸变广角镜头的成像面于光轴上的距离为TTL；其中：

0.35＜DOS1/TTL＜0.50；0.25＜DOS2/TTL＜0.65。