定焦镜头的制作方法

1.本发明涉及光学成像技术领域，尤其涉及一种定焦镜头。


背景技术：

2.随着社会的发展和生产的需要，远程视频与网络会议由于其不受时间与地点的约束，具有极高的信息交换便利性而广泛受到各界的关注。成像镜头作为视频会议中不可缺少且十分重要的设备，其成像质量决定了视频会议画面的上限。但是，现有的成像镜头随着可视角度的增加，其畸变也会随之增大，导致人像高度失真。因此，如何设计一种大角度且无畸变的镜头成为亟待解决的问题。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种定焦镜头。
4.为实现上述发明目的，本发明提供一种定焦镜头，包括沿光轴从物侧至像侧依次排列的具有负光焦度的第一透镜、具有负光焦度的第二透镜、具有负光焦度的第三透镜、具有正光焦度的第四透镜、具有负光焦度的第五透镜、具有正光焦度的第六透镜、具有正光焦度的第七透镜、具有负光焦度的第八透镜、具有正光焦度的第九透镜和具有正光焦度的第十透镜。
5.根据本发明的一个方面，所述第一透镜为凸凹形透镜，所述第二透镜为凸凹形透镜，所述第三透镜为双凹形透镜，所述第四透镜为双凸形透镜，所述第五透镜的物侧面为凹面，所述第六透镜为双凸形透镜，所述第七透镜为双凸形透镜，所述第八透镜为双凹形透镜，所述第九透镜为双凸形透镜，所述第十透镜的像侧面为凸面。
6.根据本发明的一个方面，所述第七透镜和所述第八透镜胶合组成具有负光焦度的胶合镜组。
7.根据本发明的一个方面，所述第四透镜和所述第五透镜胶合组成胶合镜组。
8.根据本发明的一个方面，所述第三透镜和所述第四透镜胶合组成胶合镜组。
9.根据本发明的一个方面，还包括光阑，所述光阑位于所述第五透镜和所述第六透镜之间。
10.根据本发明的一个方面，所述第四透镜的焦距f4和所述第六透镜的焦距f6满足以下关系：0.60≤|f4/f6|≤1.00。
11.根据本发明的一个方面，所述第一透镜的口径d1与所述定焦镜头的总长t满足以下关系：0.48≤d1/t≤0.60。
12.根据本发明的一个方面，所述第一透镜的折射率n1大于1.65。
13.根据本发明的一个方面，所述第四透镜的阿贝数vd4小于30。
14.根据本发明的一个方面，所述第七透镜的阿贝数vd7大于80。
15.根据本发明的一个方面，所述第八透镜的折射率n8大于1.80。
16.根据本发明的一个方面，所述第十透镜的阿贝数vd10小于25。
17.根据本发明的一个方面，至少四个面为非球面。
18.根据本发明的一个方面，所述第二透镜的物侧面和像侧面均为非球面。
19.根据本发明的构思，提供一种大角度、高像素、低畸变、小体积、在
‑
20℃～60℃温度范围内不虚焦的广角定焦玻塑混合镜头。
20.根据本发明的一个方案，通过合理设置第四透镜和第六透镜的焦距之间的关系，可以有效提升定焦镜头的成像质量。
21.根据本发明的一个方案，通过合理设置第一透镜的口径与镜头总长的关系，可以有效减小镜头的体积，从而实现小型化。
22.根据本发明的一个方案，通过使第一透镜的折射率大于某一数值，可以减小透镜口径并减小畸变的影响。
23.根据本发明的一个方案，利用反常色散材料使第四透镜的阿贝数和第十透镜的阿贝数分别小于某一数值，可以有效校正图像色差。
24.根据本发明的一个方案，通过使第七透镜的阿贝数大于某一数值，可以有效改善镜头的色散。
25.根据本发明的一个方案，通过使第八透镜的折射率大于某一数值，可以有效降低公差敏感度，从而提升良品率。
26.根据本发明的一个方案，使定焦镜头中至少四个表面为非球面，从而可利用非球面的多变量来校正像差，同时能够对高温与低温环境的性能进行平衡。
附图说明
27.图1示意性表示本发明的第一种实施方式的定焦镜头的结构图；
28.图2示意性表示本发明的第一种实施方式的定焦镜头的mtf图；
29.图3示意性表示本发明的第一种实施方式的定焦镜头的畸变图；
30.图4示意性表示本发明的第一种实施方式的定焦镜头的低温
‑
20℃的离焦曲线图；
31.图5示意性表示本发明的第一种实施方式的定焦镜头的高温60℃的离焦曲线图；
32.图6示意性表示本发明的第二种实施方式的定焦镜头的结构图；
33.图7示意性表示本发明的第二种实施方式的定焦镜头的mtf图；
34.图8示意性表示本发明的第二种实施方式的定焦镜头的畸变图；
35.图9示意性表示本发明的第二种实施方式的定焦镜头的低温
‑
20℃的离焦曲线图；
36.图10示意性表示本发明的第二种实施方式的定焦镜头的高温60℃的离焦曲线图；
37.图11示意性表示本发明的第三种实施方式的定焦镜头的结构图；
38.图12示意性表示本发明的第三种实施方式的定焦镜头的mtf图；
39.图13示意性表示本发明的第三种实施方式的定焦镜头的畸变图；
40.图14示意性表示本发明的第三种实施方式的定焦镜头的低温
‑
20℃的离焦曲线图；
41.图15示意性表示本发明的第三种实施方式的定焦镜头的高温60℃的离焦曲线图。
具体实施方式
42.为了更清楚地说明本发明实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式
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方式，对于本领域普通技术人员而言，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。
43.在针对本发明的实施方式进行描述时，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”所表达的方位或位置关系是基于相关附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本发明的限制。
44.下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细地描述，实施方式不能在此一一赘述，但本发明的实施方式并不因此限定于以下实施方式。
45.参见图1，本发明的定焦镜头，包括沿光轴从物侧至像侧依次排列的具有负光焦度的第一透镜l1、具有负光焦度的第二透镜l2、具有负光焦度的第三透镜l3、具有正光焦度的第四透镜l4、具有负光焦度的第五透镜l5、具有正光焦度的第六透镜l6、具有正光焦度的第七透镜l7、具有负光焦度的第八透镜l8、具有正光焦度的第九透镜l9和具有正光焦度的第十透镜l10。
46.本发明中，第一透镜l1为凸凹形透镜，第二透镜l2为凸凹形透镜，第三透镜l3为双凹形透镜，第四透镜l4为双凸形透镜，第五透镜l5的物侧面为凹面，第六透镜l6为双凸形透镜，第七透镜l7为双凸形透镜，第八透镜l8为双凹形透镜，第九透镜l9为双凸形透镜，第十透镜l10的像侧面为凸面。
47.本发明中，第七透镜l7和第八透镜l8胶合组成具有负光焦度的胶合镜组。
48.本发明中，还包括光阑sto，光阑sto位于第五透镜l5和第六透镜l6之间。
49.本发明中，第四透镜l4的焦距f4和第六透镜l6的焦距f6满足以下关系：0.60≤|f4/f6|≤1.00，如此合理的分配光焦度能够有效的提升成像质量。第一透镜l1的口径d1与定焦镜头的总长t满足以下关系：0.48≤d1/t≤0.60。如此，可以有效减小定焦镜头的体积，从而实现小型化。
50.本发明中，第一透镜l1的折射率n1大于1.65，从而可以减小透镜口径且减小畸变的影响。第四透镜l4的阿贝数vd4小于30，第十透镜l10的阿贝数vd10小于25，即，利用反常色散材料来校正图像色差。第七透镜l7的阿贝数vd7大于80，从而可以改善镜头的色散。第八透镜l8的折射率n8大于1.80，从而可以降低公差敏感度，提升良品率。定焦镜头中至少四个表面为非球面，从而可利用非球面的多变量来校正像差，同时对高温与低温环境的性能进行平衡。
51.综上所述，本发明的镜头通过对各透镜光焦度的合理分配以及将第二透镜l2的两个表面设为非球面来校正图像畸变，使得图像变形程度较小，还原更真实。并且，还通过将球面透镜与非球面透镜结合使用，以进一步提升镜头性能，使得解像力可达4k。而本发明的定焦镜头的像面高度可达φ6.4mm，使得应用前景广阔，市场竞争力更强。另外，镜头能够在
‑
20℃～60℃温度范围内不虚焦，从而使其在大温度范围下仍然可使用。且镜头能实现水平视场角大于100
°
的图像捕捉。定焦镜头的光学总长≤25.30mm(包含保护平板玻璃l11)，使得其体积较小。而镜头的单部品也易于加工制造及组装。
52.以下以三组具体实施方式来详细说明本发明的镜头，下列实施方式中，以s1、
s2、
…
、sn来表示定焦镜头中各光学元件及像面ima的面，其中，胶合镜组的胶合面记为一面，塑胶非球面透镜满足以下公式：
[0053][0054]
式中，z为沿光轴方向，垂直于光轴的高度为h的位置处曲面到顶点的轴向距离；c表示非球面曲面顶点处的曲率；k为圆锥系数；a4、a6、a8、a
10
、a
12
、a
14
、a
16
···
分别表示四阶、六阶、八阶、十阶、十二阶、十四阶、十六阶
···
非球面系数。
[0055]
具体符合上述条件式的各实施方式的参数如下表1所示：
[0056][0057]
表1
[0058]
第一种实施方式
[0059]
参见图1至图5，在本实施方式中，定焦镜头的各参数为，f#：2.00；镜头总长：25.11mm；对角视场角：123.00
°
。并且，第四透镜l4和第五透镜l5胶合组成胶合镜组，从而可以起到良好的消除色差的功能。
[0060]
本实施方式的定焦镜头的各透镜的相关参数，包括表面类型、曲率半径、厚度、材料的折射率、阿贝数，如下表2所示：
[0061]
面序号表面类型r值厚度折射率阿贝数s1球面20.461.001.6954.6s2球面5.141.34
ꢀꢀ
s3非球面14.811.201.5456.0s4非球面3.071.83
ꢀꢀ
s5非球面
‑
23.021.061.5456.0s6非球面4.990.67
ꢀꢀ
s7球面6.102.011.7627.5s8球面
‑
6.360.911.5081.6s9球面14.532.51
ꢀꢀ
s10(sto)球面infinity0.57
ꢀꢀ
s11非球面4.881.341.5961.3s12非球面
‑
26.200.10
ꢀꢀ
s13球面3.521.881.5081.6s14球面
‑
2.560.502.0025.4s15球面7.440.24
ꢀꢀ
s16非球面17.731.211.5456.0s17非球面
‑
5.130.54
ꢀꢀ
s18非球面
‑
24.272.201.6423.5s19非球面
‑
3.890.24
ꢀꢀ
s20球面infinity0.801.5264.2s21球面infinity2.96
ꢀꢀ
s22(ima)球面infinity
‑‑‑
[0062]
表2
[0063]
本实施方式中的各非球面透镜的非球面系数如下表3所示：
[0064][0065]
表3
[0066]
其中，k为该表面的二次曲面常数，a4、a6、a8、a
10
、a
12
、a
14
分别为四阶、六阶、八阶、十阶、十二阶、十四阶的非球面系数。
[0067]
第二种实施方式
[0068]
参见图6至图10，在本实施方式中，定焦镜头的各参数为，f#：2.00；镜头总长：24.78mm；对角视场角：119.23
°
。
[0069]
本实施方式的定焦镜头的各透镜的相关参数，包括表面类型、曲率半径、厚度、材料的折射率、阿贝数，如下表4所示：
[0070]
面序号表面类型r值厚度折射率阿贝数s1球面14.970.761.6954.6s2球面6.371.29
ꢀꢀ
s3非球面11.990.821.5455.7s4非球面2.542.95
ꢀꢀ
s5球面
‑
13.740.501.5081.6s6球面3.540.61
ꢀꢀ
s7球面4.762.681.7627.5s8球面
‑
13.640.40
ꢀꢀ
s9非球面
‑
9.270.991.5455.7s10非球面12.330.37
ꢀꢀ
s11(sto)球面infinity0.06
ꢀꢀ
s12非球面13.162.181.5961.3s13非球面
‑
5.230.09
ꢀꢀ
s14球面3.842.601.5081.6s15球面
‑
2.760.502.0025.4s16球面9.090.09
ꢀꢀ
s17非球面19.651.551.5455.7s18非球面
‑
3.750.14
ꢀꢀ
s19非球面
‑
59.832.231.6423.5s20非球面
‑
5.220.41
ꢀꢀ
s21球面infinity0.801.5264.2s22球面infinity2.76
ꢀꢀ
s23(ima)球面infinity
‑‑‑
[0071]
表4
[0072]
本实施方式中的各非球面透镜的非球面系数如下表5所示：
[0073][0074]
表5
[0075]
其中，k为该表面的二次曲面常数，a4、a6、a8、a
10
、a
12
、a
14
分别为四阶、六阶、八阶、十阶、十二阶、十四阶的非球面系数。
[0076]
第三种实施方式
[0077]
参见图11至图15，在本实施方式中，定焦镜头的各参数为，f#：2.00；镜头总长：25.26mm；对角视场角：125.93
°
。并且，第三透镜l3和第四透镜l4胶合组成胶合镜组，从而可以起到良好的消除色差的功能。
[0078]
本实施方式的定焦镜头的各透镜的相关参数，包括表面类型、曲率半径、厚度、材料的折射率、阿贝数，如下表6所示：
[0079][0080][0081]
表6
[0082]
本实施方式中的各非球面透镜的非球面系数如下表7所示：
[0083][0084]
表7
[0085]
其中，k为该表面的二次曲面常数，a4、a6、a8、a
10
、a
12
、a
14
分别为四阶、六阶、八阶、十阶、十二阶、十四阶的非球面系数。
[0086]
以上所述仅为本发明的一个实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的
技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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，均应包括在本发明的保护范围之内。