一种光学定焦镜头的制作方法

1.本实用新型涉及光学器件技术领域，尤其是涉及一种光学定焦镜头。


背景技术：

2.随着安防镜头的发展，在进一步使产品小型化的同时对成像品质的要求越来越高。对有日夜切换功能的镜头的红外离焦量控制也越来越严格。
3.通常，定焦镜头采用全玻结构，其中存在至少一组玻璃胶合透镜，玻璃胶合透镜不仅能有效的改善像质，而且有利于结构装配的简化。目前，定焦镜头可采用玻塑混合结构，但是其结构装配难度较高，对公差较敏感，成像质量较难保证；且目前定焦镜头普遍存在透镜数量较多，成本较高，并且广角小的问题。


技术实现要素：

4.本实用新型提供一种光学定焦镜头，以采用较少的透镜，便于有效减小定焦镜头的体积，从而有利于实现定焦镜头的小型化；通过胶合两个相邻的塑料透镜，以减小装配难度，降低成本以及提高成像质量；同时，搭配1/2.7英寸的芯片实现了产品的小型化，在满足大广角、大光圈的同时实现了无热化和日夜共焦，具有耐环境温度稳定性的定焦镜头。
5.一种光学定焦镜头，该定焦镜头包括按照物体侧至成像的顺序依次排列的第一透镜、光圈、第二透镜、第三透镜、第四透镜、滤光片和成像面；
6.所述第一透镜为双凹负屈折力透镜，所述第二透镜为双凸且正屈折力透镜，所述第二透镜的光栏面位于第一透镜一侧，所述第三透镜为正屈折力透镜，所述第四透镜为负屈折力透镜，所述光圈用于镜头中控制孔径大小的组件。
7.作为本实用新型进一步的方案：所述第一透镜、第三透镜和第四透镜至少有一面或两面皆为非球面，所述第二透镜是球面或者非球面。
8.作为本实用新型进一步的方案：所述第一透镜的焦距为f1，其满足以下条件式：
‑
2.2/f1/f<
‑
1.2，其中f为镜头焦距。
9.作为本实用新型进一步的方案：所述第二透镜的焦距为f2，其满足以下条件式：1.95<f2/f<2.85，其中f为镜头焦距。
10.作为本实用新型进一步的方案：所述第三透镜的焦距为f3，其满足以下条件式：0.8<f3/f<1.2，其中f为镜头焦距。
11.作为本实用新型进一步的方案：所述第四透镜的焦距为f4，其满足以下条件式：
‑
1.2<f4/f<0.8，其中f为镜头焦距。
12.作为本实用新型进一步的方案：所述第三透镜和第四透镜为塑料透镜，且第三透镜和第四透镜胶合设置，构成双胶合镜片。
13.作为本实用新型进一步的方案：所述双胶合镜片焦距f34，其满足以下条件式：3.9<f34/f<5.0，其中f为镜头焦距。
14.作为本实用新型进一步的方案：所述非球面满足公式：
[0015][0016]
光轴位于z方向时，z(r)是该非球面顶点的sag值，c为近轴曲率半径的倒数，r为距离光轴高度，k为圆锥常数，a
2i
为第2i阶的非球面面型系数，i 为非球面的阶项系数。
[0017]
作为本实用新型进一步的方案：所述定焦镜头搭配1/2.7英寸的芯片，且定焦镜头的视场角为fov，fov≥108
°
。
[0018]
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型实施例提供的定焦镜头包括沿光轴从物方到像方依次排列的第一透镜、光圈、第二透镜、第三透镜、第四透镜和滤光片；通过设置第一透镜为双凹负屈折力透镜，第二透镜为双凸且正屈折力透镜，第三透镜为正屈折力透镜，第四透镜为负屈折力透镜；第三透镜和第四透镜均为塑料透镜，且第三透镜和第四透镜胶合设置，构成双胶合镜片；可通过玻璃透镜与塑料透镜结合，采用较少数量的透镜组成定焦镜头，从而可有效降低定焦镜头的体积，有利于实现定焦镜头的小型化；同时，通过胶合两塑料透镜，可使降低装配难度，减少装配成本以及提高定焦镜头的成像质量。其次，通过设置双胶合镜片的焦距为f34，定焦镜头的焦距为f，3.9<f34/f<5.0 有利于实现温度补偿，扩宽定焦镜头的适用温度范围。
[0019]
本实用新型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，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
[0020]
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0021]
图1是本实用新型实施例中定焦镜头的结构示意图。
[0022]
图2中左边图表示像面弯曲线图，右图表示畸变曲线图。
[0023]
图3本实用新型实施例中的球差曲线图。
具体实施方式
[0024]
下面将对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
[0025]
请参阅图1，本实用新型实施例中，一种光学定焦镜头，该定焦镜头包括按照物体侧至成像的顺序依次排列的第一透镜100、光圈200、第二透镜300、第三透镜400、第四透镜500、滤光片600和成像面；第一透镜100为双凹负屈折力透镜，第二透镜300为双凸且正屈折力透镜，第二透镜300的光栏面310位于第一透镜100一侧，第三透镜400为正屈折力透镜，第四透镜500为负屈折力透镜，光圈200用于镜头中控制孔径大小的组件；第三透镜400和第四透镜500 为塑料透镜，且第三透镜400和第四透镜500胶合设置，构成双胶合镜片，双胶合镜
片焦距f34，其满足以下条件式：3.9<f34/f<5.0，其中f为镜头焦距，双胶合镜片有利于实现温度补偿，扩宽定焦镜头的适用温度范围，定焦镜头搭配 1/2.7英寸的芯片，且定焦镜头的视场角为fov，fov≥108
°
，搭配1/2.7英寸的芯片实现了产品的小型化，在满足大广角、大光圈的同时实现了无热化和日夜共焦。
[0026]
其中，屈折力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。屈折力的绝对值越大，对光线的弯折能力越强，屈折力的绝对值越小，对光线的弯折能力越弱。屈折力为正数时，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。屈折力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)。在本实施例提供的定焦镜头中，可以将各个透镜固定于一个镜筒(图1中未示出)内，通过合理分配各透镜的屈折力，可以使定焦镜头在可见光与红外光的波长范围内实现日夜共焦功能，从而有利于实现该定焦镜头在不同环境下的应用，同时设置光圈200，光圈200是镜头中控制孔径大小的组件，光圈200越大(数值越小),那么表示孔径越大,这样单位时间内通过的光线也就越多,通光能力也就越强。可以这么说,光圈200越大越明亮，并且滤光片600可以滤除红外线，提高相片的清晰度。
[0027]
其中，第三透镜400和第四透镜500为塑料透镜，塑料材质的透镜成本远低于玻璃材质的透镜成本，本实用新型实施例提供的定焦镜头中，采用了玻璃透镜与塑料透镜混合搭配的方式，可使得在确保定焦镜头的光学性能的同时能够有效地控制定焦镜头的成本。
[0028]
需要说明的是，上文中仅示例性的示出了3.9<f34/f<5.0，但并非对本实用新型实施例提供的定焦镜头的限定。在其他实施方式中，还可设置 4.1<f34/f<4.9、4.2<f34/f<4.8、4.3<f34/f<4.7、4.3<f34/f<4.5或者其他数值或数值范围，本实用新型实施例对此不作限定。
[0029]
在其他实施方式中，还可对各透镜与定焦镜头的焦距的比值分别进行设置。
[0030]
可选的，第一透镜100的焦距为f1，第二透镜300的焦距为f2，第三透镜 400的焦距为f3，第四透镜500的焦距为f4，镜头的焦距为f，其中f1、f2、 f3和f4与f的比值分别满足：
‑
2.2/f1/f<
‑
1.2、1.95<f2/f<2.85、0.8<f3/f<1.2、
ꢀ‑
1.2<f4/f<0.8，需要说明的是，f1、f2、f3和f4与f的比值在上文中仅示例性的示出了本实用新型中其中一个数值或数值范围，但并非对本实用新型实施例提供的定焦镜头的限定。在其他实施方式中，还可设置其他数值或数值范围，本实用新型实施例对此不作限定。
[0031]
如此，通过对上述各焦距比例进行设置，有利于缩小相邻透镜之间的间距，从而有利于实现定焦镜头的小型化设计；同时，有利于实现大光圈、较高的像素分辨率以及高低温共焦，从而有利于提高定焦镜头的光学性能。
[0032]
如此，通过优化配置第一透镜100、第二透镜300、第三透镜400和第四透镜500的正负焦距，使定焦镜头的色差以及像差得到有效地校正，克服了定焦镜头因环境温度而产生焦点漂移的问题，即可实现高低温共焦。
[0033]
本实用新型实施例提供的定焦镜头包括按照物体侧至成像的顺序依次排列的第一透镜100、光圈200、第二透镜300、第三透镜400、第四透镜500、滤光片600和成像面；通过设置第一透镜100为双凹负屈折力透镜，第二透镜300 为双凸且正屈折力透镜，第三透镜400为正屈折力透镜，第四透镜500为负屈折力透镜；第三透镜400和第四透镜500均为塑料
透镜，且第三透镜400和第四透镜500胶合设置，构成双胶合镜片；可通过玻璃透镜与塑料透镜结合，采用较少数量的透镜组成定焦镜头，从而可有效降低定焦镜头的体积，有利于实现定焦镜头的小型化；同时，通过胶合两塑料透镜，可使降低装配难度，减少装配成本以及提高定焦镜头的成像质量。其次，通过设置双胶合镜片的焦距为f34，定焦镜头的焦距为f，3.9<f34/f<5.0有利于实现温度补偿，扩宽定焦镜头的适用温度范围。
[0034]
下面参照附图进一步描述可适用于上述实施方式的定焦镜头的具体实施例。
[0035]
实施例一
[0036]
为此，本实用新型做出了试验：
[0037]
各项参数如下：
[0038]
全系焦点距离：f＝3.83mm；
[0039]
光圈数：f
‑
number＝1.6；
[0040]
镜头所能覆盖的范围：fov＝108
°
；
[0041]
f1＝
‑
6.54mm,f2＝8.56mm,f3＝4.22mm,f4＝
‑
4.45mm,f34＝16.59mm；
[0042]
f1/f＝
‑
1.705；
[0043]
f2/f＝2.233；
[0044]
f3/f＝1.101；
[0045]
f4/f＝
‑
1.160；
[0046]
f34/f＝4.325。
[0047]
优选的，第一透镜100、第三透镜400和第四透镜500至少有一面或两面皆为非球面，第二透镜300是球面或者非球面，其中，非球面满足公式：
[0048][0049]
其中，光轴位于z方向时，z(r)是该非球面顶点的sag值，c为近轴曲率半径的倒数，r为距离光轴高度，k为圆锥常数，a
2i
为第2i阶的非球面面型系数，i为非球面的阶项系数。
[0050]
示例性的，参照图1，按照物体侧至成像面的顺序，依序为第一透镜100为负屈折力透镜，光圈200，第二透镜300为正屈折力透镜，第三透镜400为正屈折力透镜，第四透镜500为负屈折力透镜，滤光片500和成像面，第三透镜400 和第四透镜500为塑料透镜，且第三透镜400和第四透镜400胶合设置，构成双胶合镜片。
[0051]
示例性的，表1示出的为图1中示出的定焦镜头的光学物理参数，表2示出的为表1中非球面透镜的非球面参数。
[0052]
表1中表示由物方至像方依次排列的镜片(即透镜)数据，包括面型类型、表面中心半径r(单位：mm)、镜片厚度d、镜片间距、对应光的折射率n(d)和阿贝数v(d)，阿贝数v(d)代表当前表面到下一表面之间的材料对光线的色散特性，空格代表当前位置为空气，面序号1
‑
3、5
‑
13的物方表面和像方表面为第一透镜100、第二透镜300、第三透镜400和第四透镜500的物方表面和像方表面，面序号sto为双胶合镜片的物方表面、胶合表面和像方表面。其中，面序号为1、 2、8、9、10以及11的面为非球面，其参数可参见表2，其中，k为圆锥常数。
[0053]
表1是图1中示出的定焦镜头的光学物理参数：
[0054][0055]
表2是非球面透镜的非球面参数：
[0056] ka4a6a8a10a12a14a1612.32e 010.00e 00
‑
8.38e
‑
04
‑
2.84e
‑
052.56e
‑
06
‑
8.19e
‑
085.28e
‑
103.50e
‑
112
‑
1.09e 000.00e 003.29e
‑
031.22e
‑
04
‑
1.98e
‑
052.17e
‑
060.00e 000.00e 008
‑
5.03e 000.00e 006.35e
‑
03
‑
4.21e
‑
04
‑
2.85e
‑
065.53e
‑
06
‑
1.01e
‑
060.00e 0093.12e
‑
010.00e 006.81e
‑
039.66e
‑
04
‑
1.66e
‑
049.17e
‑
060.00e 000.00e 0010
‑
1.21e 000.00e 001.19e
‑
02
‑
7.68e
‑
042.98e
‑
052.56e
‑
060.00e 000.00e 0011
‑
1.97e 020.00e 001.33e
‑
02
‑
1.27e
‑
031.50e
‑
04
‑
3.06e
‑
061.45e
‑
10
‑
3.80e
‑
14
[0057]
由此，图1示出的定焦镜头通过合理使用玻璃镜片与塑料胶合非球面镜片组合。在可见光与红外均达到四百万像素分辨率，实现光圈f1.6，成像质量良好，并使得全系焦点距离f＝3.83mm，即使在夜晚黑暗环境下也能实现清晰明亮的监控画面，同时能够在不同的温度环境下使用不跑焦。
[0058]
具体的，图2所示为本实用新型实施例提供的定焦镜头在可见光下的成像曲线示意图和畸变曲线图，图3所示为本实用新型实施例提供的定焦镜头的球差曲线示意图。其中图2所示的成像曲线在可见光波长为435nm～850nm条件下得到，畸变曲线示为850nm条件下得到，图3所示的球差曲线是在可见光波长为 435nm～850nm条件下得到，本实施例提供的定焦镜头对于可见光与红外光均满足4k分辨率的条件。
[0059]
对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。