光学镜头的制作方法

1.本发明涉及光学领域，特别是涉及一种光学镜头。


背景技术：

2.监控设备是安防等监控场景中不可缺少的部分。其中，监控设备的光学镜头作为生成影像的光学部件，通常由多片透镜组成。
3.发明人在研究本发明的过程中发现：
4.现有光学镜头的光圈较小，即镜头的通光量不高，这样导致在光线不足的低照度环境下，画面亮度较暗，导致成像品质不佳；同时，现有光学镜头的视场角和靶面均较小，无法很好满足越来越稿的图像拍摄要求。
5.因此，亟需一种新型的具备大光圈、大角度和大靶面的光学镜头，从而提升在各种环境下的图像成像品质。


技术实现要素：

6.本发明实施例的目的在于提供一种光学镜头，以实现具备1.0的大光圈、120度以上的大角度以及1/1.2的大靶面的效果。具体技术方案如下：
7.本发明实施例提供了一种光学镜头，包括：延物方到像方依次共轴排列的第一透镜、第三透镜、光阑、第四透镜、第五透镜、第七透镜、第八透镜和第十透镜；
8.所述第一透镜是像面为凹面且焦距为负的镜片；
9.所述第三透镜是物面为非凸面、像面为凸面且焦距为正的镜片；
10.所述第四透镜是焦距为正的双凸镜片；
11.所述第五透镜是物面为凸面、像面为凹面且焦距为负的弯月形镜片；
12.所述第七透镜是焦距为负的双凹镜片，所述第八透镜是焦距为正的双凸镜片，且所述第七透镜和第八透镜粘合；
13.所述第十透镜是物面为凸面、像面为凹面且焦距为正的弯月形镜片；
14.其中，所述第一透镜的焦距f1和所述第三透镜的焦距f3满足：-3<f1/f3<0；
15.所述第四透镜的前方空气间隔t
41
和所述第四透镜的后方空气间隔t
42
满足：t
41
t
42
>5mm，且t
41
>0.5mm；
16.所述第七透镜的折射率nd7、所述第七透镜的阿贝数vd7、所述第八透镜的折射率nd8和所述第八透镜的阿贝数vd8满足：(nd
7-nd8)/(vd
7-vd8)<0；
17.所述第十透镜的物面的曲率半径r1和像面的曲率半径r2满足：0<r1/r2<1；
18.所述光学镜头的前端口径d、最大视场角f
11
和所述最大视场角f
11
对应的像高h满足：0.005<d/h/f
11
<0.015；
19.所述最大视场角f
11
、所述最大视场角f
11
对应的像高h和所述光学镜头的镜头焦距f
12
满足：(f
11
×
f
12
)/h>65；
20.所述光学镜头的总长l和所述光学镜头的光学后焦f
13
满足：0<f
13
/l<0.15；
21.所述光学镜头的总长l和所述光学镜头的镜头焦距f
12
满足：7<l/f
12
<12。
22.可选地，所述光学镜头还包括：位于所述第一透镜和所述第三透镜之间且共轴排列的第二透镜；
23.所述第二透镜是焦距的负的双凹镜片；
24.其中，所述第一透镜的焦距f1和所述第二透镜的焦距f2满足：0<f1/f2<1.5，且所述第二透镜的焦距f2和所述第三透镜的焦距f3满足：-2<f2/f3<0。
25.可选地，所述光学镜头还包括：位于所述第五透镜之后且与所述第五透镜粘合的第六透镜；
26.所述第六透镜与所述第五透镜共轴排列，且所述第六透镜是焦距为正的双凸镜片。
27.可选地，所述光学镜头还包括：位于所述第八透镜和所述第十透镜之间且共轴排列的第九透镜；
28.所述第九透镜是焦距为正的双凸镜片；
29.所述第九透镜的温度系数d0满足：-1e-6<d0<0。
30.可选地，所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜、所述第四透镜、所述第五透镜、所述第六透镜、所述第七透镜、所述第八透镜、所述第九透镜和所述第十透镜均为球面透镜。
31.可选地，所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜、所述第四透镜、所述第五透镜、所述第六透镜、所述第七透镜、所述第八透镜、所述第九透镜和所述第十透镜均为玻璃材质的球面透镜。
32.可选地，所述第一透镜是双凹镜片。
33.可选地，所述第三透镜是弯月形镜片。
34.本发明实施例有益效果：
35.本发明实施例所提供的光学镜头包括：延物方到像方依次共轴排列的第一透镜、第三透镜、光阑、第四透镜、第五透镜、第七透镜、第八透镜和第十透镜；第一透镜是像面为凹面且焦距为负的镜片；第三透镜是物面为非凸面、像面为凸面且焦距为正的镜片；第四透镜是焦距为正的双凸镜片；第五透镜是物面为凸面、像面为凹面且焦距为负的弯月形镜片；第七透镜是焦距为负的双凹镜片，第八透镜是焦距为正的双凸镜片，且第七透镜和第八透镜粘合；第十透镜是物面为凸面、像面为凹面且焦距为正的弯月形镜片；其中，第一透镜的焦距f1和第三透镜的焦距f3满足：-3<f1/f3<0；第四透镜的前方空气间隔t
41
和第四透镜的后方空气间隔t
42
满足：t
41
t
42
>5mm，且t
41
>0.5mm；第七透镜的折射率nd7、第七透镜的阿贝数vd7、第八透镜的折射率nd8和第八透镜的阿贝数vd8满足：(nd
7-nd8)/(vd
7-vd8)<0；第十透镜的物面的曲率半径r1和像面的曲率半径r2满足：0<r1/r2<1；光学镜头的前端口径d、最大视场角f
11
和最大视场角f
11
对应的像高h满足：0.005<d/h/f
11
<0.015；最大视场角f
11
、最大视场角f
11
对应的像高h和光学镜头的镜头焦距f
12
满足：(f
11
×
f
12
)/h>65；光学镜头的总长l和光学镜头的光学后焦f
13
满足：0<f
13
/l<0.15；光学镜头的总长l和光学镜头的镜头焦距f
12
满足：7<l/f
12
<12。本发明实施例所提供的光学镜头，采用上述特定的镜片组合以及特定的光学参数，使得该光学镜头可以具备1.0的大光圈、120度以上的大角度以及1/1.2的大靶面的效果，从而提升在各种环境下的图像成像品质，尤其低照度环境下的图像成像品质。并且，
通过大靶面，本发明实施例所提供的光学镜头可以达到4k高分辨率。
36.另外，本发明实施例所提供的光学镜头中的各个镜片采用玻璃材质的球面镜片，相对于利用玻璃材质的非球面镜片的光学镜头，大大降低了成本，同时，相对于利用塑料非球面的光学镜头相比，具有更好的温漂性能。
37.当然，实施本发明的任一产品或方法并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
38.为了更清楚地说明本发明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。
39.图1为本发明实施例所提供的一种光学镜头的结构示意图；
40.图2为本发明实施例所提供的一种光学镜头的另一种结构示意图；
41.图3为图2所示的一种光学镜头的光路图；
42.图4(a)为具有表1所示的各光学参数的光学镜头的through focus曲线的示意图；
43.图4(b)为具有表1所示的各项光学参数的光学镜头的场曲图；
44.图4(c)为具有表1所示的各项光学参数的光学镜头的畸变图。
具体实施方式
45.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，都属于本发明保护的范围。
46.为了方便理解方案，下面首先对本发明实施例所涉及的光学参数进行介绍：
47.光圈：英文名称为aperture，用来控制透过镜头进入机身内感光面的光量，是镜头的一个重要的指标参数，通常在镜头内。它的大小决定着通过镜头进入感光元件的光线的多少。采用f值表达光圈大小，其中，f＝镜头的焦距/镜头的有效口径的直径。本发明实施例所涉及的大光圈，是指光圈值较小，通光量较大。
48.视场角：在光学仪器中，以光学仪器的镜头为顶点，以被测目标的物象可通过镜头的最大范围的两条边缘构成的夹角，称为视场角。视场角的大小决定了光学仪器的视野范围，视场角越大，视野就越大，光学倍率就越小。
49.阿贝数：也称色散系数，用来衡量透明介质的光线色散程度。阿贝数是用以表示透明介质色散能力的指数。通常，介质的折射率越大，色散越明显，阿贝数越小；反之，介质的折射率越小，色散越不明显，阿贝数越大。
50.曲率半径：是曲率的倒数，而曲率是描述几何体弯曲程度的量。
51.公差：是机器制造业中，对机械或机器零件的尺寸许可的误差。而公差灵敏度是受到尺寸许可的误差的干扰程度。
52.温漂性能：是随着环境温度变化的性能。
53.温度系数：是材料的物理属性随着温度变化而变化的速率。
54.镜头总长：是指光学镜头的最前端表面到像面的距离。
55.光学后焦：是指从镜头最后一个镜片的最后一面到像面的距离。
56.为了解决现有技术问题，本发明实施例提供了一种光学镜头，以达到大光圈、大角度、大靶面的效果。具体而言，本发明实施例所提供的一种光学镜头可以达到光学镜头具备1.0的大光圈、120度以上的大角度以及1/1.2的大靶面的效果。并且，本发明实施例所提供的光学镜头是定焦镜头且光圈是固定的，同时，该光学镜头不但可以应用于安防领域，还可以应用于其他存在监控需求的领域。
57.下面结合附图，对本发明实施例所提供的一种光学镜头进行介绍。
58.本发明实施例所提供的一种光学镜头，可以包括：
59.延物方到像方依次共轴排列的第一透镜、第三透镜、光阑、第四透镜、第五透镜、第七透镜、第八透镜和第十透镜；
60.该第一透镜是像面为凹面且焦距为负的镜片；
61.该第三透镜是物面为非凸面、像面为凸面且焦距为正的镜片；
62.该第四透镜是焦距为正的双凸镜片；
63.该第五透镜是物面为凸面、像面为凹面且焦距为负的弯月形镜片；
64.该第七透镜是焦距为负的双凹镜片，该第八透镜是焦距为正的双凸镜片，且该第七透镜和第八透镜粘合；
65.该第十透镜是物面为凸面、像面为凹面且焦距为正的弯月形镜片；
66.其中，该第一透镜的焦距f1和该第三透镜的焦距f3满足：-3<f1/f3<0；
67.该第四透镜的前方空气间隔t
41
和该第四透镜的后方空气间隔t
42
满足：t
41
t
42
>5mm，且t
41
>0.5mm；
68.该第七透镜的折射率nd7、该第七透镜的阿贝数vd7、该第八透镜的折射率nd8和该第八透镜的阿贝数vd8满足：(nd
7-nd8)/(vd
7-vd8)<0；
69.该第十透镜的物面的曲率半径r1和像面的曲率半径r2满足：0<r1/r2<1；
70.该光学镜头的前端口径d、最大视场角f
11
和该最大视场角f
11
对应的像高h满足：0.005<d/h/f
11
<0.015；
71.该最大视场角f
11
、该最大视场角f
11
对应的像高h和该光学镜头的镜头焦距f
12
满足：(f
11
×
f
12
)/h>65；
72.该光学镜头的总长l和该光学镜头的光学后焦f
13
满足：0<f
13
/l<0.15；
73.该光学镜头的总长l和该光学镜头的镜头焦距f
12
满足：7<l/f
12
<12。
74.基于上述的光学镜头的结构，为了方便理解，图1示例性地给出了本发明实施例所提供的光学镜头的一种示意图。如图1所示，本发明实施例所提供的一种光学镜头，可以包括：
75.延物方到像方依次共轴排列的第一透镜10、第三透镜30、光阑01、第四透镜40、第五透镜50、第七透镜70、第八透镜80和第十透镜100；
76.该第一透镜10是物面为平面、像面为凹面且焦距为负的镜片；
77.该第三透镜30是物面为平面、像面为凸面且焦距为正的镜片；
78.该第四透镜40是焦距为正的双凸镜片；
79.该第五透镜50是物面为凸面、像面为凹面且焦距为负的弯月形镜片；
80.该第七透镜70是焦距为负的双凹镜片，该第八透镜80是焦距为正的双凸镜片，且该第七透镜70和第八透镜80粘合；
81.该第十透镜100是物面为凸面、像面为凹面且焦距为正的弯月形镜片；
82.其中，该第一透镜10、第三透镜30、第四透镜40、第五透镜50、第七透镜70、第八透镜80和第十透镜100的各项光学参数参照上述内容所给出相应参数，在此不做赘述。
83.如图1所示，该光学镜头还可以包括滤光片02，该滤光片02可以为平面玻璃，镜头在白天使用时可以通过该滤光片来过滤环境中的红外光，以避免出现偏色。另外，为了更好清楚的体现各个透镜的位置关系，图1中示出了光学镜头的光轴03。
84.可以理解的是，每一透镜的物面是朝向物方的一面，属于光入射面，而每一透镜的像面为朝向像方的一面，属于光出射面。
85.其中，该第一透镜的物面可以平面、凹面或者凸面，在具体应用中，可以根据实际需求设定。并且，当第一透镜的物面和像面均为凹面时，该第一透镜是双凹镜片。需要说明的是，当该第一透镜为双凹镜片时，可以有利于收集大角度光线，以便减小光学镜头的前端口径。
86.其中，该第三透镜的物面为非凸面而像面为凸面，可以有效发散光线，从而有利于实现大光圈。其中，该第三透镜的物面可以平面或凹面；并且，当该第三透镜的物面为凹面时，该第三透镜是弯月形镜片。
87.其中，光阑被设置在第三透镜和第四透镜之间，相对于光学镜头的中部位置。本发明实施例中，光阑为用于限制光束的、带孔的金属薄片。并且，光阑的通光孔可以呈圆形且中心在光学镜头的中心轴上。
88.另外，第四透镜可以使得前方收集到的光线平稳过渡至后方，具有平缓过渡光线的作用。而该第五透镜的物面朝向物方，为凸面，像面朝向像方，为凹面，也就是，物面为凸面，像面为凹面。通过弯月形状有利于接受前方的光线，减小镜头后端口径。并且，上述的第四透镜的前方空气间隔为第四透镜的物面到第三透镜的像面的距离，第四透镜的后方空气间隔为第四透镜的像面到第五透镜的物面的距离。
89.可以理解的是，该第七镜头和第八镜头粘合在一起，可以组成一消色差透镜组，以便于消减光学镜头的前方部件传递的光线色差，并且，该第七透镜和第八透镜粘合在一起，可以有利于减小光学系统的公差敏感度。其中，第七透镜和第八透镜可以通过光学胶水粘合在一起。
90.并且，第十透镜采用弯月形状，可以使得光线迅速汇聚成像，有利用缩短光学镜头的总长，同时实现大靶面。
91.本发明实施例所提供的光学镜头，采用上述特定的镜片组合以及特定的光学参数，使得该光学镜头可以具备1.0的大光圈、120度以上的大角度以及1/1.2的大靶面的效果，从而提升在各种环境下的图像成像品质，尤其低照度环境下的图像成像品质。并且，通过大靶面，本发明实施例所提供的光学镜头可以达到4k高分辨率。
92.在一种可选的实施例中，本发明实施例所提供的光学镜头还可以包括：位于该第一透镜和该第三透镜之间且共轴排列的第二透镜；
93.该第二透镜是焦距的负的双凹镜片；
94.其中，该第一透镜的焦距f1和该第二透镜的焦距f2满足：0<f1/f2<1.5，且该第二透镜的焦距f2和该第三透镜的焦距f3满足：-2<f2/f3<0。
95.本实施例中，将第二透镜设置为焦距的负的双凹镜片，这样使得第二透镜可以将第一透镜收集到的光线发散开，从而有利于实现大光圈。
96.另外，在包含第二透镜的基础上，该第三透镜可以为弯月形镜片，这样使得第三透镜通过与第二透镜配合，可以进一步发散光线，从而有利于实现大光圈。
97.在一种可选的实施例中，在包含上述的第一透镜、第三透镜、光阑、第四透镜、第五透镜、第七透镜、第八透镜和第十透镜的基础上，或者，在包含上述的第一透镜、第二透镜、第三透镜、光阑、第四透镜、第五透镜、第七透镜、第八透镜和第十透镜的基础上，本发明实施例所提供的一种光学镜头还可以包括：位于该第五透镜之后且与该第五透镜粘合的第六透镜；
98.该第六透镜与该第五透镜共轴排列，且该第六透镜是焦距为正的双凸镜片。
99.需要说明的是，第五透镜和第六透镜粘合在一起，有利于减小光学镜头的公差敏感度，便于组装较为优质的镜头，同时节省镜头长度。其中，第五透镜和第六透镜可以通过胶水粘合在一起。
100.在一种可选的实施例中，在包含上述的第一透镜、第三透镜、光阑、第四透镜、第五透镜、第七透镜、第八透镜和第十透镜的基础上，或者，在包含上述的第一透镜、第二透镜、第三透镜、光阑、第四透镜、第五透镜、第七透镜、第八透镜和第十透镜的基础上，或者，在包含上述的第一透镜、第二透镜、第三透镜、光阑、第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜、第八透镜和第十透镜的基础上，本发明实施例所提供的一种光学镜头还可以包括：
101.位于该第八透镜和该第十透镜之间且共轴排列的第九透镜；
102.该第九透镜是焦距为正的双凸镜片；
103.该第九透镜的温度系数d0满足：-1e-6<d0<0。
104.通过该第九透镜，可以使得前方收集到的光线平稳过渡至后方，也就是说，该第九透镜具有平缓过渡光线的作用。
105.在一种可选的实施例中，该第一透镜、该第二透镜、该第三透镜、该第四透镜、该第五透镜、该第六透镜、该第七透镜、该第八透镜、该第九透镜和该第十透镜可以均为球面镜片，以保证较低的成本。当然，该第一透镜、该第二透镜、该第三透镜、该第四透镜、该第五透镜、该第六透镜、该第七透镜、该第八透镜、该第九透镜和该第十透镜中的部分透镜可以为球面透镜，另一部分透镜可以为非球面透镜，这也是合理的。相对于利用非球面镜片的光学镜头，由于本实施例中的各个透镜采用球面镜片，因此，本实施例所提供的光学镜头可以大大降低成本。
106.在一种可选的实施例中，该第一透镜、该第二透镜、该第三透镜、该第四透镜、该第五透镜、该第六透镜、该第七透镜、该第八透镜、该第九透镜和该第十透镜具体可以均为玻璃材质的球面透镜。这样，相对于利用玻璃材质的非球面镜片的光学镜头，本实施例中的光学镜头采用球面镜片，可以大大降低成本，同时，相对于利用塑料非球面的光学镜头相比，由于本实施例所提供的光学镜头采用玻璃材质，因此，本实施例所提供的光学镜头可以具有更好的温漂性能。
107.为了方便理解，基于上述的包含第一透镜、第二透镜、第三透镜、光阑、第四透镜、
第五透镜、第六透镜、第七透镜、第八透镜、第九透镜和第十透镜的光学结构，图2示例性的给出了本发明实施例所提供的光学镜头的示意图。如图2所示，本发明实施例所提供的一种光学镜头可以包括：
108.延物方到像方依次共轴排列的第一透镜10、第二透镜20、第三透镜30、光阑01、第四透镜40、第五透镜50、第六透镜60、第七透镜70、第八透镜80、第九透镜90和第十透镜100；
109.该第一透镜10是物面为平面、像面为凹面且焦距为负的镜片；
110.第二透镜20是焦距为负的双凹镜片；
111.该第三透镜30是物面为平面、像面为凸面且焦距为正的镜片；
112.该第四透镜40是焦距为正的双凸镜片；
113.该第五透镜50是物面为凸面、像面为凹面且焦距为负的弯月形镜片；
114.第六透镜60是焦距为正的双凸镜片，且第六透镜60与第五透镜50粘合；
115.该第七透镜70是焦距为负的双凹镜片，该第八透镜80是焦距为正的双凸镜片，且该第七透镜70和第八透镜80粘合；
116.第九透镜90是焦距为正的双凸镜片；
117.该第十透镜100是物面为凸面、像面为凹面且焦距为正的弯月形镜片；
118.其中，该第一透镜10、第二透镜20、第三透镜30、第四透镜40、第五透镜50、第六透镜60、第七透镜70、第八透镜80、第九透镜90和第十透镜100的各项光学参数参照上述内容所给出相应参数，在此不做赘述。
119.如图2所示，该光学镜头还可以包括滤光片02，该滤光片02可以为平面玻璃，镜头在白天使用时可以通过该滤光片来过滤环境中的红外光，以避免出现偏色。另外，为了更好清楚的体现各个透镜的位置关系，图1中示出了光学镜头的光轴03。
120.同时，为了方便理解图2所示的光学镜头的光路，图3示出了图2所示的光学镜头的光路图。
121.该图2所示的光学镜头，可以具备1.0的大光圈、120度以上的大角度以及1/1.2的大靶面的效果，从而提升在各种环境下的图像成像品质，尤其低照度环境下的图像成像品质。另外，该图2所示的光学镜头中的各个镜片采用玻璃材质的球面镜片，相对于利用玻璃材质的非球面镜片的光学镜头，大大降低了成本，同时，相对于利用塑料非球面的光学镜头相比，具有更好的温漂性能。
122.下述表1示例性地给出了本发明实施例所提供的包含十个透镜的光学镜头中各个透镜的一组光学参数。通过为光学镜头中各个透镜设置表1中的光学参数，可以使得光学镜头的镜头焦距f＝7.135mm，光圈f＝1.0，视场角＝125
°
，靶面为1/1.2。也就是，该光学镜头具有大光圈、大角度和大靶面的效果。
123.[0124][0125]
表1
[0126]
如表1所示，l
11
和l
12
分别为第一透镜的物面的标识和像面的标识，l
21
和l
22
分别为第二透镜的物面的标识和像面的标识，l
31
和l
32
分别为第三透镜的物面的标识和像面的标识，l
41
和l
42
分别为第四透镜的物面的标识和像面的标识，l
51
和l
52
分别为第五透镜的物面的标识和像面的标识，l
61
和l
62
分别为第六透镜的物面的标识和像面的标识，l
71
和l
72
分别为第七透镜的物面的标识和像面的标识，l
81
和l
82
分别为第八透镜的物面的标识和像面的标识，l
91
和l
92
分别为第九透镜的物面的标识和像面的标识，l
101
和l
102
分别为第十透镜的物面的标识和像面的标识，sto表征光阑，c表征光学传感器的靶面。
[0127]
根据表1中的所示出的数据，计算上述实施例中所示出的各个透镜的光学参数关系如下：
[0128]
d/h/f
11
＝0.0133，(f
11
×
f
12
)/h＝69.558，f
13
/l＝0.114，l/f
12
＝10.315，f1/f2＝0.80，f2/f3＝-0.645，(nd
7-nd8)/(vd
7-vd8)<0，t
41
t
42
＝13.88，t
41
＝4.306，d0＝-8.49e-6，r1/r2＝0.305。
[0129]
另外，为了直观地体现本发明实施例所提供的光学镜头的优势，图4(a)示出了具有表1所示的各光学参数的光学镜头的through focus(离焦)曲线的示意图。在图4(a)中，高焦曲线最高峰集中，说明场曲较小，像散较好。
[0130]
图4(b)示出了具有表1所示的各项光学参数的光学镜头的场曲图；其中，otf系数为光学传递系数。在图4(b)中，各曲线很接近，说明场曲小。
[0131]
图4(c)示出了具有表1所示的各项光学参数的光学镜头的畸变图。在图4(c)中，畸变较大，说明视场角大。
[0132]
本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于设备实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
[0133]
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。