一种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。


技术实现要素：

3.本实用新型搭配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，旨在提供一种定焦镜头。
4.一种定焦镜头，该定焦镜头，包括按照物体侧至成像面的顺序依次设有双凹负屈折力的第一透镜、用于镜头中调节孔径大小的光圈、双凸且正屈折力的第二透镜、双凸正屈折力的第三透镜、双凹负屈折力的第四透镜和用于滤除红外线的滤光片面；
5.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；
6.所述第一透镜的焦距为f1，所述第二透镜的焦距为f2，所述第三透镜的焦距为f3，所述第四透镜的焦距为f4，所述定焦镜头的焦距为f，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≥66
°
。
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，所述第二透镜为球面或者非球面。
8.作为本实用新型进一步的方案：所述第一透镜的物侧面和成像面均为凹面；所述第二透镜的光栏面和成像面均为凸面或者，第二透镜的光栏面和成像面非凹凸面；所述第三透镜的物侧面和成像面均为凸面；所述第四透镜的物侧面和成像面均为凹面。
9.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：
10.‑
2.4<f1/f<
‑
1.4。
11.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：
12.1.25<f2/f<2.15。
13.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：
14.0.7<f3/f<1.1。
15.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：
16.‑
1.0<f4/f<0.6。
17.作为本实用新型进一步的方案：所述双胶合镜片的焦距为f34，其满足以下条件式：
18.4.5<f34/f<6.5。
19.作为本实用新型进一步的方案：所述非球面满足公式：
[0020][0021]
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。
[0022]
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包括按照物体侧至成像面的顺序依次设有双凹负屈折力的第一透镜、用于镜头中调节孔径大小的光圈、双凸且正屈折力的第二透镜、双凸正屈折力的第三透镜、双凹负屈折力的第四透镜和用于滤除红外线的滤光片，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。
[0023]
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
[0024]
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。
[0025]
图1是本实用新型实施例中定焦镜头的结构示意图。
[0026]
图2中左边图表示像面弯曲线图，右边图表示畸变曲线图。
[0027]
图3本实用新型实施例中的球差曲线图。
具体实施方式
[0028]
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。
[0029]
请参阅图1，本实用新型实施例中，一种定焦镜头，该定焦镜头10，包括按照物体侧至成像面的顺序依次设有双凹负屈折力的第一透镜100、用于镜头中调节孔径大小的光圈110、双凸且正屈折力的第二透镜120、双凸正屈折力的第三透镜130、双凹负屈折力的第四透镜140和用于滤除红外线的滤光片150；第三透镜130和第四透镜140为塑料透镜，且第三透镜130和第四透镜140胶合设置，构成双胶合镜片；第一透镜100的焦距为f1，第二透镜120的焦距为f2，第三透镜130的焦距为f3，第四透镜140的焦距为f4，定焦镜头的焦距为f，定焦镜头10搭配1/2.7英寸的芯片，且定焦镜头10的视场角为fov，fov≥66
°
。
[0030]
其中，第三透镜130和第四透镜140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。
[0031]
本实用新型实施例提供的包括按照物体侧至成像面的顺序依次设有双凹负屈折力的第一透镜100、用于镜头中调节孔径大小的光圈110、双凸且正屈折力的第二透镜120、双凸正屈折力的第三透镜130、双凹负屈折力的第四透镜140、用于滤除红外线的滤光片150和成像面，第三透镜130和第四透镜140均为塑料透镜，且第三透镜130和第四透镜140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。
[0032]
可选的，第一透镜100、第三透镜130和第四透镜140至少有一面或两面皆为非球面，其中第二透镜120可以选择球面或者可以选择非球面。其中，非球面透镜起到矫正所有高级像差的作用。由于塑胶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，通过设置第三透镜130和第四透镜140均为塑料透镜片，塑胶非球面镜片，像质好，成本低。
[0033]
进一步的，第一透镜100的焦距f1，第二透镜120的焦距f2，第三透镜 130的焦距f3和第四透镜140的焦距f4与定焦镜头的焦距f的分别满足：
ꢀ‑
2.4<f1/f<
‑
1.4、1.25<f2/f<2.15、0.7<f3/f<1.1、
‑
1.0<f4/f<0.6、 4.5<f34/f<6.5。通过合理分配各镜片焦距，有利于像差的矫正，保证该镜头具有较高的解像力。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。
[0034]
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。
[0035]
本实用新型实施例提供的定焦镜头，采用2枚塑胶非球面透镜结构，大大降低了镜头成本，且通过合理设置定焦镜头中的光圈孔径的大小、各透镜的光焦度以及各个透镜焦距之间的相对关系，满足解像力要求，可用于门禁等应用场所。
[0036]
作为一种可行的实施方式，可选的，第一透镜100的物侧面和成像面均为凹面；第二透镜120的光栏面和成像面均为凸面或者，第二透镜120的光栏面和成像面非凹凸面；第三透镜130的物侧面和成像面均为凸面；第四透镜140的物侧面和成像面均为凹面。示例性的，如图1所示，通过合理设置各个透镜的面型，保证各个透镜的光焦度和焦距满足上述实施例中光焦度和焦距要求的同时，还可以保证整个定焦镜头结构紧凑，定焦镜头集成度高。
[0037]
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。
[0038]
实施例一
[0039]
为此，本实用新型做出了试验，取参数为：
[0040]
全系焦点距离：f＝5.92mm；
[0041]
光圈数：f
‑
number＝1.6；
[0042]
镜头所能覆盖的范围：fov＝66
°
；
[0043]
f1＝
‑
11.20mm,f2＝9.99mm,f3＝5.35mm,f4＝
‑
4.52mm,f34＝32.26mm；
[0044]
f1/f＝
‑
1.890；
[0045]
f2/f＝1.685；
[0046]
f3/f＝0.903；
[0047]
f4/f＝
‑
0.763；
[0048]
f34/f＝5.442。
[0049]
其中，第一透镜100、第三透镜130和第四透镜140至少有一面或两面皆为非球面，第二透镜120为球面或者非球面，其中，非球面满足公式：
[0050][0051]
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。
[0052]
示例性的，参照图1，按照物体侧至成像面的顺序依次设有双凹负屈折力的第一透镜100、用于镜头中调节孔径大小的光圈110、双凸且正屈折力的第二透镜120、双凸正屈折力的第三透镜130、双凹负屈折力的第四透镜140和用于滤除红外线的滤光片150；第三透镜130和第四透镜140为塑料透镜，且第三透镜130和第四透镜140胶合设置，构成双胶合镜片。
[0053]
作为一种可行的实施方式，表1示出了实施例一提供的定焦镜头中各透镜的面型、曲率半径r、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，其中，曲率半径和厚度的单位均为毫米(mm)。
[0054]
表1是定焦镜头的光学物理参数：
[0055][0056]
其中，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；其中，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“无限”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，折射率代表当前表面到下一表面之间的材料对光线的偏折能力，空格代表当前位置为空气，折射率为1。
[0057]
非球面圆锥系数可用以下非球面公式进行限定，但不仅限于以下表示方法：
[0058][0059]
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。
[0060]
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。
[0061]
表2非球面透镜的非球面参数：
[0062] ka4a6a8a10a12a14a161
‑
1.56e 010.00e 001.60e
‑
042.42e
‑
05
‑
2.77e
‑
069.36e
‑
080.00e 000.00e 0026.11e 010.00e 003.94e
‑
03
‑
2.50e
‑
041.93e
‑
05
‑
9.18e
‑
070.00e 000.00e 008
‑
2.11e 000.00e 002.42e
‑
03
‑
3.06e
‑
055.69e
‑
06
‑
5.25e
‑
071.90e
‑
080.00e 009
‑
5.34e
‑
010.00e 003.78e
‑
031.45e
‑
04
‑
1.15e
‑
05
‑
5.34e
‑
070.00e 000.00e 0010
‑
1.59e 000.00e 003.55e
‑
033.15e
‑
052.34e
‑
06
‑
1.18e
‑
060.00e 000.00e 00118.42e
‑
010.00e 004.75e
‑
03
‑
7.89e
‑
055.44e
‑
05
‑
2.67e
‑
060.00e 000.00e 00
[0063]
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＝5.92mm，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。
[0064]
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。
[0065]
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。