一种紧凑型高照度高清成像镜头的制作方法

1.本发明涉及镜头技术领域，具体涉及一种紧凑型高照度高清成像镜头。


背景技术：

2.随着监控系统在各个应用领域的不断拓展与延伸，越来越多的安防镜头用于各种场合、各种工作环镜，安防镜头一般是指监控摄像机的监控镜头，安防镜头因具有灵敏度高、抗强光、畸变小、体积小、寿命长、抗震动等优点而被广泛应用。
3.然而，目前的安防监控镜头普遍还存在许多不足，如视场角小，监控范围不够大；超广角镜头边缘的相对照度普遍较低，影响边缘成像画面的清晰度；镜头的解像力低，成像噪点大；超广角镜头的体积大，安装使用限制较大。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种紧凑型高照度高清成像镜头，以至少解决上述问题的其一。
5.为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
6.一种紧凑型高照度高清成像镜头，从物侧至像侧沿一光轴依次包括第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜及第七透镜，所述第一透镜至第七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；
7.所述第一透镜具负屈光率，所述第一透镜的物侧面为凸面、像侧面为凹面；
8.所述第二透镜具负屈光率，所述第二透镜的物侧面为凹面、像侧面为凹面；
9.所述第三透镜具正屈光率，所述第三透镜的物侧面为凸面、像侧面为凸面；
10.所述第四透镜具正屈光率，所述第四透镜的物侧面为凹面、像侧面为凸面；
11.所述第五透镜具正屈光率，所述第五透镜的物侧面为凸面、像侧面为凸面；
12.所述第六透镜具负屈光率，所述第六透镜的物侧面为凹面、像侧面为凹面；
13.所述第七透镜具正屈光率，所述第七透镜的物侧面为凸面、像侧面为凸面；
14.该成像镜头具有屈光率的透镜只有上述七片。
15.优选地，所述第二透镜和第四透镜均为玻璃非球面透镜，其余透镜均为玻璃球面透镜。
16.优选地，该镜头还包括光阑，所述光阑设置于所述第三透镜和第四透镜之间。
17.优选地，所述第五透镜的像侧面与所述第六透镜的物侧面相互胶合，并满足下列条件式：vd5-vd6＞25，其中，vd5为第五透镜的色散系数，vd6为第六透镜的色散系数。
18.优选地，该镜头满足下列条件式：
19.1.95＜nd1＜2.05，1.55＜nd2＜1.65，1.9＜nd3＜2.05，
20.1.6＜nd4＜1.8，1.7＜nd5＜1.8，1.8＜nd6＜1.9，
21.1.7＜nd7＜1.8，
22.其中，nd1为第一透镜的折射率，nd2为第二透镜的折射率，nd3为第三透镜的折射率，nd4为第四透镜的折射率，nd5为第五透镜的折射率，nd6为第六透镜的折射率，nd7为第七透镜的折射率。
23.优选地，该镜头满足下列条件式：
24.25＜vd1＜35，60＜vd2＜70，20＜vd3＜35，
25.45＜vd4＜65，45＜vd5＜55，20＜vd6＜30，
26.45＜vd7＜55，
27.其中，vd1为第一透镜的色散系数，vd2为第二透镜的色散系数，vd3为第三透镜的色散系数，vd4为第四透镜的色散系数，vd5为第五透镜的色散系数，vd6为第六透镜的色散系数，vd7为第七透镜的色散系数。
28.优选地，该镜头满足下列条件式：ttl＜16.5mm，其中，ttl为第一透镜的物侧面至成像面在光轴上的距离。
29.采用上述技术方案后，本发明与背景技术相比，具有如下优点：
30.1、本发明沿物侧至像侧方向采用七片透镜，并通过对各个透镜的屈光率以及面型的排列设计，使镜头的fov＞162
°
，监控范围广，同时，镜头在频率达250lp/mm时，全视场传递函数mtf值仍大于0.4，中心至边缘均匀度高，成像质量优良，满足超高清成像。
31.2、本发明中镜头的相对照度大于80％，边缘成像画面清晰度能和中心几乎保持一致，不会因为照度下降而增加噪点，保证边缘成像画面的清晰度。
32.3、本发明中镜头的ttl小于16.5mm，相比其他镜头，相同成像面下ttl较短，使得镜头整体的体积小，结构紧凑，便于安装和更好地适用于多种应用场合。
附图说明
33.图1为实施例一的光路图；
34.图2为实施例一中镜头在可见光470nm-650nm下的mtf曲线图；
35.图3为实施例一中镜头在可见光555nm下的相对照度图；
36.图4为实施例一中镜头在可见光555nm下的横向色差曲线图；
37.图5为实施例二的光路图；
38.图6为实施例二中镜头在可见光470nm-650nm下的mtf曲线图；
39.图7为实施例二中镜头在可见光555nm下的相对照度图；
40.图8为实施例二中镜头在可见光555nm下的横向色差曲线图；
41.图9为实施例三的光路图；
42.图10为实施例三中镜头在可见光470nm-650nm下的mtf曲线图；
43.图11为实施例三中镜头在可见光555nm下的相对照度图；
44.图12为实施例三中镜头在可见光555nm下的横向色差曲线图；
45.图13为实施例四的光路图；
46.图14为实施例四中镜头在可见光470nm-650nm下的mtf曲线图；
47.图15为实施例四中镜头在可见光555nm下的相对照度图；
48.图16为实施例四中镜头在可见光555nm下的横向色差曲线图。
49.附图标记说明：
50.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、光阑8、保护玻璃9。
具体实施方式
51.为进一步说明各实施例，本发明提供有附图。这些附图为本发明揭露内容的一部分，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发明的优点。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。
52.现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。
53.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。
54.本发明公开了一种紧凑型高照度高清成像镜头，从物侧至像侧沿一光轴依次包括第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜及第七透镜，所述第一透镜至第七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；
55.所述第一透镜具负屈光率，所述第一透镜的物侧面为凸面、像侧面为凹面；
56.所述第二透镜具负屈光率，所述第二透镜的物侧面为凹面、像侧面为凹面；
57.所述第三透镜具正屈光率，所述第三透镜的物侧面为凸面、像侧面为凸面；
58.所述第四透镜具正屈光率，所述第四透镜的物侧面为凹面、像侧面为凸面；
59.所述第五透镜具正屈光率，所述第五透镜的物侧面为凸面、像侧面为凸面；
60.所述第六透镜具负屈光率，所述第六透镜的物侧面为凹面、像侧面为凹面；
61.所述第七透镜具正屈光率，所述第七透镜的物侧面为凸面、像侧面为凸面；
62.该成像镜头具有屈光率的透镜只有上述七片，镜头前两片透镜为负光焦度的弯月形镜片，并弯向光阑，可以缩小大入射角的光线对应的出射光线的角度，使镜头的fov达到162
°
，同时透镜弯向光阑的设计降低了系统的慧差与球差。
63.优选地，所述第二透镜和第四透镜均为玻璃非球面透镜，其余透镜均为玻璃球面透镜，通过增加偶次非球面镜片的使用，提高镜片的使用效率，从而降低镜片的使用数量，有效的缩小镜头的体积，同时达到更好的成像效果。
64.非球面透镜的物侧面和像侧面曲线的方程式表示如下：
[0065][0066]
其中：
[0067]
z：非球面之深度(非球面上距离光轴为y的点，与相切于非球面光轴上顶点之切
面，两者间的垂直距离)；
[0068]
c：非球面顶点之曲率(the vertex curvature)；
[0069]
k：锥面系数(conic constant)；
[0070]
径向距离(radial distance)；
[0071]rn
：归一化半径(normalization radius(nradius))；
[0072]
u：r/rn；
[0073]am
：第m阶q
con
系数(the mth q
con coefficient)；
[0074]qmcon
：第m阶q
con
多项式(the mth q
con polynomial)。
[0075]
优选地，该镜头还包括光阑，所述光阑设置于所述第三透镜和第四透镜之间，通过调整光阑与镜片的距离，可以矫正像散，尤其可以良好的补正慧差、畸变和垂轴像差。
[0076]
优选地，所述第五透镜的像侧面与所述第六透镜的物侧面相互胶合，并满足下列条件式：vd5-vd6＞25，其中，vd5为第五透镜的色散系数，vd6为第六透镜的色散系数，通过使用高低色散的材料组成双胶合透镜，可以矫正二级光谱。
[0077]
优选地，该镜头满足下列条件式：
[0078]
1.95＜nd1＜2.05，1.55＜nd2＜1.65，1.9＜nd3＜2.05，
[0079]
1.6＜nd4＜1.8，1.7＜nd5＜1.8，1.8＜nd6＜1.9，
[0080]
1.7＜nd7＜1.8，
[0081]
其中，nd1为第一透镜的折射率，nd2为第二透镜的折射率，nd3为第三透镜的折射率，nd4为第四透镜的折射率，nd5为第五透镜的折射率，nd6为第六透镜的折射率，nd7为第七透镜的折射率，镜头在光阑前的第一透镜和第三透镜使用高折射率的透镜，可以有效提升镜头的相对照度。
[0082]
优选地，该镜头满足下列条件式：
[0083]
25＜vd1＜35，60＜vd2＜70，20＜vd3＜35，
[0084]
45＜vd4＜65，45＜vd5＜55，20＜vd6＜30，
[0085]
45＜vd7＜55，
[0086]
其中，vd1为第一透镜的色散系数，vd2为第二透镜的色散系数，vd3为第三透镜的色散系数，vd4为第四透镜的色散系数，vd5为第五透镜的色散系数，vd6为第六透镜的色散系数，vd7为第七透镜的色散系数，通过第二透镜具有负光焦度的镜片使用高阿贝数的材料，第三透镜具有正光焦度的镜片使用低阿贝数的材料，可以有效矫正镜头的初级色差。
[0087]
优选地，该镜头满足下列条件式：ttl＜16.5mm，其中，ttl为第一透镜的物侧面至成像面在光轴上的距离。
[0088]
下面将以具体实施例对本发明的成像镜头进行详细说明。
[0089]
实施例一
[0090]
参考图1所示，本实施例公开了一种紧凑型高照度高清成像镜头，从物侧a1至像侧a2沿一光轴依次包括第一透镜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及第七透镜7，所述第一透镜1至第七透镜7各自包括一朝向物侧a1且使成像光线通过的物侧面以及一朝向像侧a2且使成像光线通过的像侧面；
[0091]
所述第一透镜1具负屈光率，所述第一透镜1的物侧面为凸面、像侧面为凹面；
[0092]
所述第二透镜2具负屈光率，所述第二透镜2的物侧面为凹面、像侧面为凹面；
[0093]
所述第三透镜3具正屈光率，所述第三透镜3的物侧面为凸面、像侧面为凸面；
[0094]
所述第四透镜4具正屈光率，所述第四透镜4的物侧面为凹面、像侧面为凸面；
[0095]
所述第五透镜5具正屈光率，所述第五透镜5的物侧面为凸面、像侧面为凸面；
[0096]
所述第六透镜6具负屈光率，所述第六透镜6的物侧面为凹面、像侧面为凹面；
[0097]
所述第七透镜7具正屈光率，所述第七透镜7的物侧面为凸面、像侧面为凸面；
[0098]
该成像镜头具有屈光率的透镜只有上述七片，所述光阑8设置于所述第三透镜3和第四透镜4之间，所述第二透镜2和第四透镜4均为玻璃非球面透镜，其余透镜均为玻璃球面透镜，所述第五透镜5的像侧面与所述第六透镜6的物侧面相互胶合。
[0099]
本具体实施例的详细光学数据如表1所示。
[0100]
表1实施例一的详细光学数据
[0101][0102][0103]
所述第二透镜2和第四透镜4非球面的参数详细数据请参考下表：
[0104][0105]
本具体实施例中，fov＞162
°
，ttl＜16.5mm，镜片有效径＜φ8.8mm，通光为f/2.0，镜头具体积小、监控范围广、便于安装等优点。
[0106]
本具体实施例中的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0.4，中心至边缘均匀度高，成像质量优良，满足超高清成像。可见光下相对照度图请参阅图
3，从图中可以看出，边缘相对照度＞80％，边缘成像画面清晰度能和中心几乎保持一致。镜头在可见光下的横向色差图请参阅图4，从图中可以看出，latercolor小于2.5um,确保画面不会出现蓝紫边色差，具有较高的图像色彩还原性。
[0107]
实施例二
[0108]
配合图5至图8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。
[0109]
本具体实施例的详细光学数据如表2所示。
[0110]
表2实施例二的详细光学数据
[0111][0112]
所述第二透镜2和第四透镜4非球面的参数详细数据请参考下表：
[0113][0114]
本具体实施例中，fov＞162
°
，ttl＜16.5mm，镜片有效径＜φ8.8mm，通光为f/2.0，镜头具体积小、监控范围广、便于安装等优点。
[0115]
本具体实施例中的成像镜头的光路图请参阅图5。可见光不同焦距的mtf曲线图请参阅图6，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0.4，中心至边缘均匀度高，成像质量优良，满足超高清成像。可见光下相对照度图请参阅图7，从图中可以看出，边缘相对照度＞80％，边缘成像画面清晰度能和中心几乎保持一致。镜头在可见光下的横向色差图请参阅图8，从图中可以看出，latercolor小于2.5um,确保画面不会出现蓝紫边色差，具有较高的图像色彩还原性。
[0116]
实施例三
[0117]
配合图9至图12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。
[0118]
本具体实施例的详细光学数据如表3所示。
[0119]
表3实施例三的详细光学数据
[0120][0121]
所述第二透镜2和第四透镜4非球面的参数详细数据请参考下表：
[0122][0123]
本具体实施例中，fov＞162
°
，ttl＜16.5mm，镜片有效径＜φ8.8mm，通光为f/2.0，镜头具体积小、监控范围广、便于安装等优点。
[0124]
本具体实施例中的成像镜头的光路图请参阅图9。可见光不同焦距的mtf曲线图请参阅图10，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0.4，中心至边缘均匀度高，成像质量优良，满足超高清成像。可见光下相对照度图请参阅图11，从图中可以看出，边缘相对照度＞80％，边缘成像画面清晰度能和中心几乎保持一致。镜头在可见光下的横向色差图请参阅图12，从图中可以看出，latercolor小于2.5um,确保画面不会出现蓝紫边色差，具有较高的图像色彩还原性。
[0125]
实施例四
[0126]
配合图13至图16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。
[0127]
本具体实施例的详细光学数据如表4所示。
[0128]
表4实施例四的详细光学数据
[0129][0130]
所述第二透镜2和第四透镜4非球面的参数详细数据请参考下表：
[0131][0132]
本具体实施例中，fov＞162
°
，ttl＜16.5mm，镜片有效径＜φ8.8mm，通光为f/2.0，镜头具体积小、监控范围广、便于安装等优点。
[0133]
本具体实施例中的成像镜头的光路图请参阅图13。可见光不同焦距的mtf曲线图请参阅图14，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0.4，中心至边缘均匀度高，成像质量优良，满足超高清成像。可见光下相对照度图请参阅图15，从图中可以看出，边缘相对照度＞80％，边缘成像画面清晰度能和中心几乎保持一致。镜头在可见光下的横向色差图请参阅图16，从图中可以看出，latercolor小于2.5um,确保画面不会出现蓝紫边色差，具有较高的图像色彩还原性。
[0134]
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明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发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。