一种高清教育录播镜头的制作方法

1.本实用新型涉及镜头技术领域，具体涉及一种高清教育录播镜头。


背景技术：

2.随着科技的进步，录播设备在教育、医疗、视频会议等领域中发挥的作用也越来越重要，其中，录播镜头广泛地应用于各种录播设备，具有较好的使用效果，但是目前用于教育领域的录播镜头至少存在以下不足：
3.1、现有的教育录播镜头，普遍镜头像素不高、分辨率不足，成像画面模糊，噪点多。
4.2、现有的教育录播镜头，蓝紫边矫正不足，在补光灯下或强光照射时，易出现蓝紫边现象，影响成像质量。
5.3、现有的教育录播镜头，部分畸变较大，画面边缘出现明显变形。
6.4、现有的教育录播镜头，一般通光较小，进光量不足，且画幅边缘照度偏低。
7.5、现有的教育录播镜头，由于无穷远物距设计、近物距应用，一般边缘视场场曲较大，成像边缘画面模糊。


技术实现要素：

8.本实用新型的目的在于提供一种高清教育录播镜头，以至少解决上述问题的其一。
9.为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
10.一种高清教育录播镜头，从物侧至像侧沿一光轴依次包括第一透镜至第九透镜；所述第一透镜至第九透镜各自包括一朝向物侧且使成像光线通过的物侧面以及一朝向像侧且使成像光线通过的像侧面；
11.所述第一透镜具正屈光率，所述第一透镜的物侧面为凸面、像侧面为凹面；
12.所述第二透镜具负屈光率，所述第二透镜的物侧面为凸面、像侧面为凹面；
13.所述第三透镜具负屈光率，所述第三透镜的物侧面为凸面或平面或凹面、像侧面为凹面；
14.所述第四透镜具正屈光率，所述第四透镜的物侧面为凸面、像侧面为凸面；
15.所述第五透镜具正屈光率，所述第五透镜的物侧面为凹面、像侧面为凸面；
16.所述第六透镜具正屈光率，所述第六透镜的物侧面为凸面、像侧面为凸面；
17.所述第七透镜具负屈光率，所述第七透镜的物侧面为凹面、像侧面为凹面；
18.所述第八透镜具正屈光率，所述第八透镜的物侧面为凹面、像侧面为凸面；
19.所述第九透镜具正屈光率，所述第九透镜的物侧面为凸面、像侧面为凸面；
20.该光学成像镜头具有屈光率的透镜只有上述九片。
21.优选地，所述第一透镜至第九透镜的焦距与整个镜头的焦距之间符合下列条件式：
22.4＜(f1/f)＜7，
‑
2＜(f2/f)＜
‑
1，
‑
2＜(f3/f)＜
‑
1，
23.1＜(f4/f)＜2，1＜(f5/f)＜6，0.5＜(f6/f)＜1.5，
24.‑
1.5＜(f7/f)＜
‑
0.1，1.5＜(f8/f)＜2.5，1＜(f9/f)＜3，
25.其中，f、f1、f2、f3、f4、f5、f6、f7、f8、f9分别为整个镜头、所述第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜、第八透镜、第九透镜的焦距。
26.优选地，所述第一透镜至第九透镜均采用玻璃球面透镜，所述第六透镜的像侧面与所述第七透镜的物侧面相互胶合。
27.优选地，所述第三透镜和第五透镜均采用折射率温度系数dn/dt为负值的光学玻璃。
28.优选地，符合下列条件式：vd3＞65，vd5＞65，其中，vd3为第八透镜的阿贝数，vd5第九透镜的阿贝数。
29.优选地，还包括光阑，所述光阑设置在所述第七透镜与第八透镜之间。
30.采用上述技术方案后，本实用新型与背景技术相比，具有如下优点：
31.1、本实用新型采用1200万像素设计，具有超高清的成像效果，成像画面清晰均匀。
32.2、本实用新型进行消色差设计，轴上focal shift控制在20um以内，确保画面不会出现蓝紫边色差，镜头的成像质量高。
33.3、本实用新型严格管控畸变，光学畸变控制在
‑
3％以内，确保画面不会产生明显的形变。
34.4、本实用新型通光f/2.0，成像边缘照度大于60％，确保在弱光环境中使用时，也能拥有很好的画面亮度。
35.5、本实用新型采用近物距1m设计，有效的矫正了边缘视场场曲，成像边缘画面清晰，同时设计时保证了足够的近物距应用景深。
附图说明
36.图1为实施例一的光路图；
37.图2为实施例一中镜头在可见光下的mtf曲线图；
38.图3为实施例一中镜头在可见光下的离焦曲线图；
39.图4为实施例一中镜头在可见光下的垂轴色差曲线图；
40.图5为实施例一中镜头在可见光下的轴上色差曲线图；
41.图6为实施例一中镜头在可见光下的场曲及畸变图；
42.图7为实施例一中镜头在可见光下相对照度图；
43.图8为实施例二的光路图；
44.图9为实施例二中镜头在可见光下的mtf曲线图；
45.图10为实施例二中镜头在可见光下的离焦曲线图；
46.图11为实施例二中镜头在可见光下的垂轴色差曲线图；
47.图12为实施例二中镜头在可见光下的轴上色差曲线图；
48.图13为实施例二中镜头在可见光下的场曲及畸变图；
49.图14为实施例二中镜头在可见光下相对照度图；
50.图15为实施例三的光路图；
51.图16为实施例三中镜头在可见光下的mtf曲线图；
52.图17为实施例三中镜头在可见光下的离焦曲线图；
53.图18为实施例三中镜头在可见光下的垂轴色差曲线图；
54.图19为实施例三中镜头在可见光下的轴上色差曲线图；
55.图20为实施例三中镜头在可见光下的场曲及畸变图；
56.图21为实施例三中镜头在可见光下相对照度图；
57.图22为实施例四的光路图；
58.图23为实施例四中镜头在可见光下的mtf曲线图；
59.图24为实施例四中镜头在可见光下的离焦曲线图；
60.图25为实施例四中镜头在可见光下的垂轴色差曲线图；
61.图26为实施例四中镜头在可见光下的轴上色差曲线图；
62.图27为实施例四中镜头在可见光下的场曲及畸变图；
63.图28为实施例四中镜头在可见光下相对照度图。
64.附图标记说明：
65.第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3、第四透镜4、第五透镜5、第六透镜6、第七透镜7、第八透镜8、第九透镜9、光阑10、保护玻璃11。
具体实施方式
66.为进一步说明各实施例，本实用新型提供有附图。这些附图为本实用新型揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本实用新型的优点。图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。
67.现结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步说明。
68.在本说明书中所说的「透镜具有正屈光率(或负屈光率)」，是指该透镜以高斯光学理论计算出来的近轴屈光率为正(或为负)。所说的「透镜的物侧面(或像侧面)」定义为成像光线通过透镜表面的特定范围。透镜的面形凹凸判断可依该领域中通常知识者的判断方式，即通过曲率半径(简写为r值)的正负号来判断透镜面形的凹凸。r值可常见被使用于光学设计软件中，例如zemax或codev。r值亦常见于光学设计软件的透镜资料表(lensdatasheet)中。以物侧面来说，当r值为正时，判定为物侧面为凸面；当r值为负时，判定物侧面为凹面。反之，以像侧面来说，当r值为正时，判定像侧面为凹面；当r值为负时，判定像侧面为凸面。
69.本实用新型公开了一种高清教育录播镜头，从物侧至像侧沿一光轴依次包括第一透镜至第九透镜；所述第一透镜至第九透镜各自包括一朝向物侧且使成像光线通过的物侧面以及一朝向像侧且使成像光线通过的像侧面；
70.所述第一透镜具正屈光率，所述第一透镜的物侧面为凸面、像侧面为凹面；
71.所述第二透镜具负屈光率，所述第二透镜的物侧面为凸面、像侧面为凹面；
72.所述第三透镜具负屈光率，所述第三透镜的物侧面为凸面或平面或凹面、像侧面为凹面；
73.所述第四透镜具正屈光率，所述第四透镜的物侧面为凸面、像侧面为凸面；
74.所述第五透镜具正屈光率，所述第五透镜的物侧面为凹面、像侧面为凸面；
75.所述第六透镜具正屈光率，所述第六透镜的物侧面为凸面、像侧面为凸面；
76.所述第七透镜具负屈光率，所述第七透镜的物侧面为凹面、像侧面为凹面；
77.所述第八透镜具正屈光率，所述第八透镜的物侧面为凹面、像侧面为凸面；
78.所述第九透镜具正屈光率，所述第九透镜的物侧面为凸面、像侧面为凸面；
79.该光学成像镜头具有屈光率的透镜只有上述九片。
80.优选地，所述第一透镜至第九透镜的焦距与整个镜头的焦距之间符合下列条件式：
81.4＜(f1/f)＜7，
‑
2＜(f2/f)＜
‑
1，
‑
2＜(f3/f)＜
‑
1，
82.1＜(f4/f)＜2，1＜(f5/f)＜6，0.5＜(f6/f)＜1.5，
83.‑
1.5＜(f7/f)＜
‑
0.1，1.5＜(f8/f)＜2.5，1＜(f9/f)＜3，
84.其中，f、f1、f2、f3、f4、f5、f6、f7、f8、f9分别为整个镜头、所述第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜、第八透镜、第九透镜的焦距。
85.优选地，所述第一透镜至第九透镜均采用玻璃球面透镜，所述第六透镜的像侧面与所述第七透镜的物侧面相互胶合。
86.优选地，所述第三透镜和第五透镜均采用折射率温度系数dn/dt为负值的光学玻璃。
87.优选地，符合下列条件式：vd3＞65，vd5＞65，其中，vd3为第八透镜的阿贝数，vd5第九透镜的阿贝数。
88.镜头在第三片与第五片的位置上，分别放置了两种具有高阿贝数且折射率温度系数为负的光学玻璃，不仅可以矫正镜头色差，还同时矫正了镜头的温飘，以保证镜头在
‑
20℃至85℃温度区间内使用时，画面清晰不失焦，能满足大部分视讯传输或教育录播的使用环境要求。
89.优选地，还包括光阑，所述光阑设置在所述第七透镜与第八透镜之间。
90.下面将以具体实施例对本实用新型的高清教育录播镜头进行详细说明。
91.实施例一
92.参考图1所示，本实施例公开了一种高清教育录播镜头，从物侧至像侧沿一光轴依次包括第一透镜1至第九透镜9；所述第一透镜1至第九透镜9各自包括一朝向物侧且使成像光线通过的物侧面以及一朝向像侧且使成像光线通过的像侧面；
93.所述第一透镜1具正屈光率，所述第一透镜1的物侧面为凸面、像侧面为凹面；
94.所述第二透镜2具负屈光率，所述第二透镜2的物侧面为凸面、像侧面为凹面；
95.所述第三透镜3具负屈光率，所述第三透镜3的物侧面为凸面或平面或凹面、像侧面为凹面；
96.所述第四透镜4具正屈光率，所述第四透镜4的物侧面为凸面、像侧面为凸面；
97.所述第五透镜5具正屈光率，所述第五透镜5的物侧面为凹面、像侧面为凸面；
98.所述第六透镜6具正屈光率，所述第六透镜6的物侧面为凸面、像侧面为凸面；
99.所述第七透镜7具负屈光率，所述第七透镜7的物侧面为凹面、像侧面为凹面；
100.所述第八透镜8具正屈光率，所述第八透镜8的物侧面为凹面、像侧面为凸面；
101.所述第九透镜9具正屈光率，所述第九透镜9的物侧面为凸面、像侧面为凸面；
102.该光学成像镜头具有屈光率的透镜只有上述九片，且所述第一透镜1至第九透镜9
均采用玻璃球面透镜，所述第六透镜6的像侧面与所述第七透镜7的物侧面相互胶合。在本实施例中，所述光阑10设置在所述第七透镜7与第八透镜8之间，当然，在其他实施例中，光阑10也可以设置在其他合适的位置。
103.本具体实施例的详细光学数据如表1所示。
104.表1实施例一的详细光学数据
[0105][0106][0107]
本具体实施例中，光学成像镜头的焦距f＝8.6721mm；dfov在51
°
左右，ttl＜35mm，通光为f/2.0左右。
[0108]
本具体实施例中的光学成像镜头的光路图请参阅图1。可见光不同焦距的mtf曲线图请参阅图2，从图中可以看出该款镜头的空间频率达250lp/mm时，全视场传递函数图像仍大于30％，中心至边缘均匀度高，成像质量优良，镜头的分辨率高。可见光的离焦曲线图请参阅图3，从图中可以看出该镜头在可见光下的离焦量小。镜头在可见光下的垂轴色差图请参阅图4，从图中可以看出，镜头经复消色差设计，在可见435
‑
656nm宽光谱波段，later color小于5um,提升了图像的成像色彩还原性。镜头在可见光下的轴上色差图请参阅图5，从图中可以看出，focal shift＜20um，色彩的色差小。场曲/畸变请参阅图6，从图中可以看出光学畸变管控在
‑
3％以内，成像画幅不会出现明显的变形，对图像的还原比较准确，成像质量高，无需后期图像算法矫正畸变，应用方便。可见光下相对照度图请参阅图7，从图中可以看出，相对照度＞60％，为像面提供了较为均匀的照度，保证大通光大角度条件下的相对照度均匀。
[0109]
实施例二
[0110]
配合图8至图14所示，本实施例与实施例一的各个透镜的面型凹凸和屈光率大致相同，各透镜表面的曲率半径、透镜厚度等光学参数有所不同。
[0111]
本具体实施例的详细光学数据如表2所示。
[0112]
表2实施例二的详细光学数据
[0113][0114][0115]
本具体实施例中，光学成像镜头的焦距f＝8.69737mm；dfov在51
°
左右，ttl＜35mm，通光为f/2.0左右。
[0116]
本具体实施例中的光学成像镜头的光路图请参阅图8。可见光不同焦距的mtf曲线图请参阅图9，从图中可以看出该款镜头的空间频率达250lp/mm时，全视场传递函数图像仍接近30％，中心至边缘均匀度高，成像质量优良，镜头的分辨率高。可见光的离焦曲线图请参阅图10，从图中可以看出该镜头在可见光下的离焦量小。镜头在可见光下的垂轴色差图请参阅图11，从图中可以看出，镜头经复消色差设计，在可见435
‑
656nm宽光谱波段，later color小于5um,提升了图像的成像色彩还原性。镜头在可见光下的轴上色差图请参阅图12，从图中可以看出，focal shift＜20um，色彩的色差小。场曲/畸变请参阅图13，从图中可以看出光学畸变管控在
‑
3％以内，成像画幅不会出现明显的变形，对图像的还原比较准确，成像质量高，无需后期图像算法矫正畸变，应用方便。可见光下相对照度图请参阅图14，从图中可以看出，相对照度＞65％，为像面提供了较为均匀的照度，保证大通光大角度条件下的相对照度均匀。
[0117]
实施例三
[0118]
配合图15至图21所示，本实施例与实施例一的各个透镜的面型凹凸和屈光率大致相同，各透镜表面的曲率半径、透镜厚度等光学参数有所不同。
[0119]
本具体实施例的详细光学数据如表3所示。
[0120]
表3实施例三的详细光学数据
[0121]
表面 口径大小(直径)曲率半径厚度材质折射率色散系数焦距
0被摄物面 infinity10000.000
ꢀꢀꢀꢀ
1第一透镜15.05212.8462.324h
‑
lak53b1.75499852.337440.842 13.79420.2350.099
ꢀꢀꢀꢀ
3第二透镜12.1789.6502.538h
‑
zlaf75a1.90366431.3183
‑
13.444 8.0484.7192.454
ꢀꢀꢀꢀ
5第三透镜9.000infinity0.720h
‑
qk3l1.48770.420
‑
12.776 7.3066.2452.412
ꢀꢀꢀꢀ
7第四透镜9.50019.1652.146h
‑
zf52a1.84723.79111.508 9.5
‑
19.1650.746
ꢀꢀꢀꢀ
9第五透镜9.112
‑
10.4503.017h
‑
fk711.45650090.269745.4710 9.500
‑
7.5870.098
ꢀꢀꢀꢀ
11第六透镜7.2008.6852.662h
‑
zpk1a1.61799863.40587.4412第七透镜7.200
‑
8.6850.799h
‑
zf521.84666623.7873
‑
5.1013 4.7859.1460.411
ꢀꢀꢀꢀ
14光阑面4.743infinity0.542
ꢀꢀꢀꢀ
15第八透镜4.892
‑
18.9771.670h
‑
zlaf50e1.80400946.567714.9616 7.500
‑
7.6761.479
ꢀꢀꢀꢀ
17第九透镜7.50014.1002.135h
‑
zlaf75a1.90366431.318320.3318 7.50054.8731.000
ꢀꢀꢀꢀ
19保护玻璃6.463infinity0.300h
‑
k9l1.51679764.2124infinity20 6.503infinity6.755
ꢀꢀꢀꢀ
21成像面7.899infinity
ꢀꢀꢀꢀꢀ
[0122]
本具体实施例中，光学成像镜头的焦距f＝8.7044mm；dfov在51
°
左右，ttl＜35mm，通光为f/2.0左右。
[0123]
本具体实施例中的光学成像镜头的光路图请参阅图15。可见光不同焦距的mtf曲线图请参阅图16，从图中可以看出该款镜头的空间频率达250lp/mm时，全视场传递函数图像仍大于30％，中心至边缘均匀度高，成像质量优良，镜头的分辨率高。可见光的离焦曲线图请参阅图17，从图中可以看出该镜头在可见光下的离焦量小。镜头在可见光下的垂轴色差图请参阅图18，从图中可以看出，镜头经复消色差设计，在可见435
‑
656nm宽光谱波段，later color小于5um,提升了图像的成像色彩还原性。镜头在可见光下的轴上色差图请参阅图19，从图中可以看出，focal shift＜20um，色彩的色差小。场曲/畸变请参阅图20，从图中可以看出光学畸变管控在
‑
3％以内，成像画幅不会出现明显的变形，对图像的还原比较准确，成像质量高，无需后期图像算法矫正畸变，应用方便。可见光下相对照度图请参阅图21，从图中可以看出，相对照度＞65％，为像面提供了较为均匀的照度，保证大通光大角度条件下的相对照度均匀。
[0124]
实施例四
[0125]
配合图22至图28所示，本实施例与实施例一的各个透镜的面型凹凸和屈光率大致相同，各透镜表面的曲率半径、透镜厚度等光学参数有所不同。
[0126]
本具体实施例的详细光学数据如表4所示。
[0127]
表4实施例四的详细光学数据
[0128]
表面 口径大小(直径)曲率半径厚度材质折射率色散系数焦距0被摄物面 infinity10000.000
ꢀꢀꢀꢀ
1第一透镜15.46314.5262.217h
‑
lak53b1.75499852.337452.47
2 14.18321.3700.100
ꢀꢀꢀꢀ
3第二透镜12.4289.3083.024h
‑
zf621.92286620.8821
‑
13.304 7.8204.4852.514
ꢀꢀꢀꢀ
5第三透镜9.000
‑
297.4200.800h
‑
fk711.45790.270
‑
13.236 7.4106.1882.315
ꢀꢀꢀꢀ
7第四透镜9.50017.8852.200h
‑
zf621.92320.88211.078 9.5
‑
22.9990.544
ꢀꢀꢀꢀ
9第五透镜8.423
‑
14.4743.500h
‑
fk711.45650090.269726.4910 9.500
‑
7.0990.106
ꢀꢀꢀꢀ
11第六透镜6.70710.0392.435h
‑
lak51a1.69680055.53426.5012第七透镜5.687
‑
7.4950.802h
‑
zf521.84666623.7873
‑
4.6313 4.6918.8080.410
ꢀꢀꢀꢀ
14光阑面4.634infinity1.737
ꢀꢀꢀꢀ
15第八透镜7.500
‑
75.2411.602h
‑
laf50b1.77250149.613518.3616 7.500
‑
12.0960.100
ꢀꢀꢀꢀ
17第九透镜7.50026.5331.276h
‑
zlaf4la1.91082635.255720.6118 7.500
‑
64.1371.000
ꢀꢀꢀꢀ
19保护玻璃6.477infinity0.300h
‑
k9l1.51679764.2124infinity20 6.515infinity7.321
ꢀꢀꢀꢀ
21成像面7.903infinity
ꢀꢀꢀꢀꢀ
[0129]
本具体实施例中，光学成像镜头的焦距f＝8.7013mm；dfov在51
°
左右，ttl＜35mm，通光为f/2.0左右。
[0130]
本具体实施例中的光学成像镜头的光路图请参阅图22。可见光不同焦距的mtf曲线图请参阅图23，从图中可以看出该款镜头的空间频率达250lp/mm时，全视场传递函数图像仍大于30％，中心至边缘均匀度高，成像质量优良，镜头的分辨率高。可见光的离焦曲线图请参阅图24，从图中可以看出该镜头在可见光下的离焦量小。镜头在可见光下的垂轴色差图请参阅图25，从图中可以看出，镜头经复消色差设计，在可见435
‑
656nm宽光谱波段，later color小于5um,提升了图像的成像色彩还原性。镜头在可见光下的轴上色差图请参阅图26，从图中可以看出，focal shift＜20um，色彩的色差小。场曲/畸变请参阅图27，从图中可以看出光学畸变管控在
‑
3％以内，成像画幅不会出现明显的变形，对图像的还原比较准确，成像质量高，无需后期图像算法矫正畸变，应用方便。可见光下相对照度图请参阅图28，从图中可以看出，相对照度＞60％，为像面提供了较为均匀的照度，保证大通光大角度条件下的相对照度均匀。
[0131]
以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。