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CN107167898B - 鱼眼镜头 - Google Patents

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CN107167898B
CN107167898B CN201710518221.1A CN201710518221A CN107167898B CN 107167898 B CN107167898 B CN 107167898B CN 201710518221 A CN201710518221 A CN 201710518221A CN 107167898 B CN107167898 B CN 107167898B
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fish
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fisheye
eye
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曾吉勇
刘绪明
曾昊杰
鲍宇旻
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Jiangxi Lianchuang Electronic Co Ltd
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Jiangxi Lianchuang Electronic Co Ltd
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Abstract

本发明涉及一种鱼眼镜头，包括第一透镜组、第二透镜组以及光阑，第一透镜组包括具有负光焦度且凹面朝向成像面的弯月型第一透镜、具有负光焦度且其像侧面为凹面的第二透镜、具有正光焦度且其像侧面为凸面的第三透镜以及具有正光焦度的第四透镜，第二透镜组包括具有正光焦度且双面均为凸面的第五透镜、具有正光焦度且双面均为凸面的第六透镜、具有负光焦度且双面均为凹面的第七透镜以及具有正光焦度且双面均为凸面的第八透镜，第一透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜均为玻璃球面镜片，第八透镜为玻璃非球面镜片。本发明提出的鱼眼镜头具有小型化、较容易地实现倍率色差校正的特性，其可匹配1600万以上像素的成像芯片，满足了实际应用需求。

Description

鱼眼镜头
技术领域
本发明涉及摄像镜头技术领域，特别涉及一种鱼眼镜头。
背景技术
近年来，由于鱼眼镜头具有超大视场角的优势而被广泛地应用于VR(VirtualReality，虚拟现实)相机、无人机相机、安防监控相机以及全景相机等领域，尤其在全景相机中的应用，近年来几乎呈现爆发式的发展。这无疑刺激了对鱼眼镜头的巨大需求。
目前，对全景相机而言，除了要满足传统的拍摄全景照片以及视频摄录的需求外，大都在朝向关注VR内容制作的方向发展。新型的全景相机与普通的相机相比，除了要满足相机色彩还原准确、低亮度不存在噪点等基本因素外，还有一个重要的评判标准，即相机的清晰度，其直接影响着拍摄出来的视频分辨率。目前清晰度较好的专业级应用的全景相机，价格都非常昂贵，而一些消费级的全景相机的清晰度又不能满足用户的实际需求。
此外，为了获得高分辨率的成像，大广角类鱼眼镜头一定要进行倍率色差校正，但现有技术中，很多鱼眼镜头厂商为了降低成本，在鱼眼镜头中采用很多塑胶非球面的镜片，而塑胶的种类很少，因此校正倍率比较难以实现，且塑胶对温度比较敏感，所以使得鱼眼镜头难以适用于高温或低温的场合。
发明内容
基于此，本发明的目的在于提出一种小型化、高分辨率、在实际应用中较容易实现倍率色差校正的鱼眼镜头，以满足实际应用需求。
本发明提出一种鱼眼镜头，包括靠近物侧的第一透镜组、靠近成像面的第二透镜组以及设于所述第一透镜组与所述第二透镜组之间的光阑，其中；
所述第一透镜组从物侧到成像面依次包括具有负光焦度且凹面朝向成像面的弯月型第一透镜、具有负光焦度且其像侧面为凹面的第二透镜、具有正光焦度且其像侧面为凸面的第三透镜以及具有正光焦度的第四透镜；
所述第二透镜组从物侧到成像面依次包括具有正光焦度且双面均为凸面的第五透镜、具有正光焦度且双面均为凸面的第六透镜、具有负光焦度且双面均为凹面的第七透镜以及具有正光焦度且双面均为凸面的第八透镜，其中所述第六透镜与所述第七透镜组成胶合镜片；
所述第一透镜、所述第五透镜、所述第六透镜、所述第七透镜均为玻璃球面镜片，所述第八透镜为玻璃非球面镜片。本发明所述鱼眼镜头采用了球面和非球面镜片相结合的方式，减小了镜头系统的外径，提高了整组镜头的解像能力，降低了畸变以及主光线出射角度，充分考虑了视场角和像质的兼顾性，保证了镜头在大视场角的情况下具有优良的成像品质，从而达到210°以上的超大视场角，其可匹配1600万以上像素的成像芯片。
相较于现有技术，本发明提出的鱼眼镜头，由于所述第一透镜、所述第五透镜、所述第六透镜、所述第七透镜以及所述第八透镜均为玻璃镜片，能够更容易实现倍率色差校正及用于不同温度的场合，满足了实际应用需求。
进一步的，所述鱼眼镜头满足条件式：0<f·c12<1，0<f·c22<1以及0<f·c81<1，其中f为所述鱼眼镜头的焦距，c12为所述第一透镜的像侧面的曲率，c22为所述第二透镜的像侧面的曲率，c81为所述第八透镜的物侧面的曲率。
进一步的，所述鱼眼镜头满足条件式：
Figure BDA0001337092250000021
其中
Figure BDA0001337092250000022
为所述鱼眼镜头的光焦度，
Figure BDA0001337092250000025
为所述第八透镜的光焦度。
进一步的，所述鱼眼镜头满足条件式：
Figure BDA0001337092250000023
其中
Figure BDA0001337092250000024
为所述第五透镜的光焦度，
Figure BDA0001337092250000026
为所述第七透镜的光焦度。
进一步的，所述鱼眼镜头满足条件式：
dn5/dt5+dn6/dt6＜0；
dn4/dt4+dn5/dt5+dn6/dt6+dn8/dt8＜2.5；
其中dn4/dt4为所述第四透镜的材料折射率随温度变化的关系，dn5/dt5为所述第五透镜的材料折射率随温度变化的关系，dn6/dt6为所述第六透镜的材料折射率随温度变化的关系，dn8/dt8为所述第八透镜的材料折射率随温度变化的关系。
进一步的，所述鱼眼镜头满足条件式：0.5＜c41/c42＜2，其中c41为所述第四透镜的物侧面的曲率，c42为所述第四透镜的像侧面的曲率。
进一步的，所述鱼眼镜头满足条件式：
30＜Vd6-Vd7＜65；
Vd2＞55；
Vd8＞55；
其中Vd2、Vd6、Vd7以及Vd8分别为所述第二透镜、所述第六透镜、所述第七透镜以及所述第八透镜的阿贝数。
进一步地，所述鱼眼镜头中的非球面镜片的表面形状均满足下列方程：
Figure BDA0001337092250000031
其中，z为曲面与曲面顶点在光轴方向的距离，h为光轴到曲面的距离，c为曲面顶点的曲率，K为二次曲面系数，B、C、D、E，F分别为四阶、六阶、八阶、十阶、十二阶曲面系数。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
图1为本发明第一实施例中的鱼眼镜头的结构示意图；
图2为本发明第一实施例中的鱼眼镜头在可见波段的MTF曲线示意图；
图3为本发明第一实施例中的鱼眼镜头在可见波段的横向色差曲线图；
图4为本发明第二实施例中的鱼眼镜头的结构示意图；
图5为本发明第二实施例中的鱼眼镜头在可见波段的MTF曲线示意图；
图6为本发明第二实施例中的鱼眼镜头在可见波段的横向色差曲线图；
图7为本发明第三实施例中的鱼眼镜头的结构示意图；
图8为本发明第三实施例中的鱼眼镜头在可见波段的MTF曲线示意图；
图9为本发明第三实施例中的鱼眼镜头在可见波段的横向色差曲线图；
图10为本发明第四实施例中的鱼眼镜头的结构示意图；
图11为本发明第四实施例中的鱼眼镜头在可见波段的MTF曲线示意图；
图12为本发明第四实施例中的鱼眼镜头在可见波段的横向色差曲线图；
图13为本发明第五实施例中的鱼眼镜头的结构示意图；
图14为本发明第五实施例中的鱼眼镜头在可见波段的MTF曲线示意图；
图15为本发明第五实施例中的鱼眼镜头在可见波段的横向色差曲线图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的首选实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
请参阅图1，本发明提出一种鱼眼镜头，包括靠近物侧的第一透镜组10、靠近成像面的第二透镜组20以及设于所述第一透镜组10与所述第二透镜组20之间的光阑S9，其中所述第一透镜组10从物侧到成像面依次包括具有负光焦度且凹面朝向成像面的弯月型第一透镜L1、具有负光焦度且其像侧面为凹面的第二透镜L2、具有正光焦度且其像侧面为凸面的第三透镜L3以及具有正光焦度的第四透镜L4；所述第二透镜组20从物侧到成像面依次包括具有正光焦度且双面均为凸面的第五透镜L5、具有正光焦度且双面均为凸面的第六透镜L6、具有负光焦度且双面均为凹面的第七透镜L7以及具有正光焦度且双面均为凸面的第八透镜L8，其中所述第六透镜L6与所述第七透镜L7组成胶合镜片，所述第一透镜L1、所述第五透镜L5、所述第六透镜L6、所述第七透镜L7均为玻璃球面镜片，所述第八透镜L8为玻璃非球面镜片。
相较于现有技术，本发明提出的鱼眼镜头，由于所述第一透镜L1、所述第五透镜L5、所述第六透镜L6、所述第七透镜L7以及所述第八透镜L8均为玻璃镜片，能够更容易实现倍率色差校正及用于不同温度的场合，满足了实际应用需求。
进一步的，所述鱼眼镜头满足条件式：0<f·c12<1，0<f·c22<1以及0<f·c81<1，其中f为所述鱼眼镜头的焦距，c12为所述第一透镜L1的像侧面S2的曲率，c22为所述第二透镜L2的像侧面S4的曲率，c81为所述第八透镜L8的物侧面S15的曲率。
与此同时，所述鱼眼镜头满足条件式：
Figure BDA0001337092250000052
其中
Figure BDA0001337092250000053
为所述鱼眼镜头的光焦度，
Figure BDA0001337092250000054
为所述第八透镜L8的光焦度。
此外，所述鱼眼镜头满足条件式：
Figure BDA0001337092250000056
其中
Figure BDA0001337092250000057
为所述第五透镜L5的光焦度，
Figure BDA0001337092250000055
为所述第七透镜L7的光焦度。
进一步的，所述鱼眼镜头满足条件式：
dn5/dt5+dn6/dt6＜0；
dn4/dt4+dn5/dt5+dn6/dt6+dn8/dt8＜2.5；
其中dn4/dt4为所述第四透镜L4的材料折射率随温度变化的关系，dn5/dt5为所述第五透镜L5的材料折射率随温度变化的关系，dn6/dt6为所述第六透镜L6的材料折射率随温度变化的关系，dn8/dt8为所述第八透镜L8的材料折射率随温度变化的关系。
进一步的，所述鱼眼镜头满足条件式：0.5＜c41/c42＜2，其中c41为所述第四透镜L4的物侧面S7的曲率，c42为所述第四透镜L4的像侧面S8的曲率。
进一步的，所述鱼眼镜头满足条件式：
30＜Vd6-Vd7＜65；
Vd2＞55；
Vd8＞55；
其中Vd2、Vd6、Vd7以及Vd8分别为所述第二透镜L2、所述第六透镜L6、所述第七透镜L7以及所述第八透镜L8的阿贝数。
进一步的，所述鱼眼镜头中的非球面镜片的表面形状均满足下列方程：
Figure BDA0001337092250000051
其中，z为曲面与曲面顶点在光轴方向的距离，h为光轴到曲面的距离，c为曲面顶点的曲率，K为二次曲面系数，B、C、D、E，F分别为四阶、六阶、八阶、十阶、十二阶曲面系数。
在以下不同的实施例中，所述鱼眼镜头中各个透镜的曲面形状、曲率半径及材料等参数有所不同，具体参数参见各实施例的参数表。
实施例1
本实施例的鱼眼镜头的结构图，如图1所示。所述鱼眼镜头的MTF曲线图以及横向色差曲线图分别如图2以及图3所示。
具体的，所述鱼眼镜头的设计参数如表1-1所示：
表1-1
Figure BDA0001337092250000061
Figure BDA0001337092250000071
本实施例的第四透镜、第八透镜的非球面参数如表1-2所示：
表1-2
Figure BDA0001337092250000072
在本实施例中，所述鱼眼镜头的系统焦距f为1.347mm，光圈数F#为2.24，视场角2θ为210°，系统总长TL为19mm。
实施例2
本实施例的鱼眼镜头的结构图，如图4所示，本实施例中鱼眼镜头的第二透镜、第三透镜及第四透镜的曲面凹凸形状与第一实施例中的鱼眼镜头结构不同，且各个镜片的相关参数存在差异。所述鱼眼镜头的MTF曲线图以及横向色差曲线图分别如图5以及图6所示。
具体的，所述鱼眼镜头的设计参数如表2-1所示：
表2-1
Figure BDA0001337092250000073
Figure BDA0001337092250000081
本实施例的第四透镜、第八透镜的非球面参数如表2-2所示：
表2-2
Figure BDA0001337092250000082
在本实施例中，所述鱼眼镜头的系统焦距f为1.319mm，光圈数F#为2.19，视场角2θ为210°，系统总长TL为19mm。
实施例3
本实施例的鱼眼镜头的结构图，如图7所示，本实施例中鱼眼镜头各透镜形状与第一实施例中的鱼眼镜头大抵相同，不同之处在于本实施例鱼眼镜头各个镜片的相关参数存在差异。所述鱼眼镜头的MTF曲线图以及横向色差曲线图分别如图8以及图9所示。
具体的，所述鱼眼镜头的设计参数如表3-1所示：
表3-1
Figure BDA0001337092250000091
本实施例的第四透镜、第八透镜的非球面参数如表3-2所示：
表3-2
Figure BDA0001337092250000101
在本实施例中，所述鱼眼镜头的系统焦距f为1.311mm，光圈数F#为2.24，视场角2θ为210°，系统总长TL为19mm。
实施例4
本实施例的鱼眼镜头的结构图，如图10所示，本实施例中鱼眼镜头各透镜形状与第一实施例中的鱼眼镜头大抵相同，不同之处在于本实施例鱼眼镜头的各个镜片的相关参数存在差异。所述鱼眼镜头的MTF曲线图以及横向色差曲线图分别如图11以及图12所示。
具体的，所述鱼眼镜头的设计参数如表4-1所示：
表4-1
Figure BDA0001337092250000102
Figure BDA0001337092250000111
本实施例的第四透镜、第八透镜的非球面参数如表4-2所示：
表4-2
Figure BDA0001337092250000112
在本实施例中，所述鱼眼镜头的系统焦距f为1.340mm，光圈数F#为2.24，视场角2θ为210°，系统总长TL为19mm。
实施例5
本实施例的鱼眼镜头的结构图，如图13所示，本实施例中鱼眼镜头的第二透镜、第三透镜、第四透镜的曲面凹凸形状与第一实施例中的鱼眼镜头不同，且各个镜片的相关参数存在差异。所述鱼眼镜头的MTF曲线图以及横向色差曲线图分别如图14以及图15所示。
具体的，所述鱼眼镜头的设计参数如表5-1所示：
表5-1
Figure BDA0001337092250000121
本实施例的第八透镜的非球面参数如表5-2所示：
表5-2
Figure BDA0001337092250000122
Figure BDA0001337092250000131
在本实施例中，所述鱼眼镜头的系统焦距f为1.326mm，光圈数F#为2.21，视场角2θ为210°，系统总长TL为19mm。
此外，表6列出了上述5个实施例及各自对应的光学特性，包括系统焦距f、光圈数F#、视场角2θ和系统总长TL以及与前面每个条件式对应的数值。
表6
Figure BDA0001337092250000132
综上所述，本发明所述鱼眼镜头采用了球面和非球面镜片相结合的方式，减小了镜头系统的外径，提高了整组镜头的解像能力，降低了畸变以及主光线出射角度，充分考虑了视场角和像质的兼顾性，保证了镜头在大视场角的情况下具有优良的成像品质，从而达到210°以上的超大视场角，其可匹配1600万以上像素的成像芯片。本发明所述鱼眼镜头的结构组成能够实现小型化，此外，由于各个透镜都为玻璃镜片，所以能够容易实现倍率校正及适用于不同的温湿度场合，延长所述鱼眼镜头的使用寿命，适用于批量加工生产，降低成本。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，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 (7)

1.一种鱼眼镜头，共八片透镜，包括靠近物侧的第一透镜组、靠近成像面的第二透镜组以及设于所述第一透镜组与所述第二透镜组之间的光阑，其特征在于：
所述第一透镜组从物侧到成像面依次包括具有负光焦度且凹面朝向成像面的弯月型第一透镜、具有负光焦度且其像侧面为凹面的第二透镜、具有正光焦度且其像侧面为凸面的第三透镜以及具有正光焦度的第四透镜；
所述第二透镜组从物侧到成像面依次包括具有正光焦度且双面均为凸面的第五透镜、具有正光焦度且双面均为凸面的第六透镜、具有负光焦度且双面均为凹面的第七透镜以及具有正光焦度且双面均为凸面的第八透镜，其中所述第六透镜与所述第七透镜组成胶合镜片；
所述第一透镜、所述第五透镜、所述第六透镜、所述第七透镜均为玻璃球面镜片，所述第八透镜为玻璃非球面镜片；
所述鱼眼镜头满足条件式：
Figure FDA0003958835580000011
其中
Figure FDA0003958835580000012
为所述鱼眼镜头的光焦度，
Figure FDA0003958835580000013
为所述第八透镜的光焦度。
2.根据权利要求1所述的鱼眼镜头，其特征在于，所述鱼眼镜头满足条件式：0<f·c12<1，0<f·c22<1以及0<f·c81<1，其中f为所述鱼眼镜头的焦距，c12为所述第一透镜的像侧面的曲率，c22为所述第二透镜的像侧面的曲率，c81为所述第八透镜的物侧面的曲率。
3.根据权利要求1所述的鱼眼镜头，其特征在于，所述鱼眼镜头满足条件式：
Figure FDA0003958835580000014
其中
Figure FDA0003958835580000016
为所述第五透镜的光焦度，
Figure FDA0003958835580000015
为所述第七透镜的光焦度。
4.根据权利要求1所述的鱼眼镜头，其特征在于，所述鱼眼镜头满足条件式：
dn5/dt5+dn6/dt6＜0；
dn4/dt4+dn5/dt5+dn6/dt6+dn8/dt8＜2.5；
其中dn4/dt4为所述第四透镜的材料折射率随温度变化的关系，dn5/dt5为所述第五透镜的材料折射率随温度变化的关系，dn6/dt6为所述第六透镜的材料折射率随温度变化的关系，dn8/dt8为所述第八透镜的材料折射率随温度变化的关系。
5.根据权利要求1所述的鱼眼镜头，其特征在于，所述鱼眼镜头满足条件式：0.5＜c41/c42＜2，其中c41为所述第四透镜的物侧面的曲率，c42为所述第四透镜的像侧面的曲率。
6.根据权利要求1所述的鱼眼镜头，其特征在于，所述鱼眼镜头满足条件式：
30＜Vd6-Vd7＜65；
Vd2＞55；
Vd8＞55；
其中Vd2、Vd6、Vd7以及Vd8分别为所述第二透镜、所述第六透镜、所述第七透镜以及所述第八透镜的阿贝数。
7.根据权利要求1所述的鱼眼镜头，其特征在于，所述鱼眼镜头中的非球面镜片的表面形状均满足下列方程：
Figure FDA0003958835580000021
其中，z为曲面与曲面顶点在光轴方向的距离，h为光轴到曲面的距离，c为曲面顶点的曲率，K为二次曲面系数，B、C、D、E，F分别为四阶、六阶、八阶、十阶、十二阶曲面系数。
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