一种浮动对焦镜头的制作方法

1.本实用新型涉及光学镜头技术领域，具体而言，涉及一种浮动对焦镜头。


背景技术：

2.一般镜头的设计，都在常用对焦距离处有最佳的像差矫正，却在拍摄距离时出现结像差的情形。采用浮动对焦系统，可配合镜头伸出的长短，移动一整群镜片，可以让近距描写提升画质。浮动对焦系统预示着近距离对焦的表现会相对好一些，所以带有微距功能的镜头很多都采用浮动对焦系统。
3.现有的浮动对焦镜头普遍存在以下缺陷：镜头多采用全玻设计，成本高，在不同物距下，无法同时满足高分辨率的需求，同时当镜头广角时，畸变大，物像变形严重，此外，现有浮动对焦镜头在高低温环境下容易跑焦，影响成像质量。
4.鉴于此，本技术发明人发明了一种浮动对焦镜头。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于提供一种成本低、分辨率高、高低温不失焦同时满足广角低畸变的浮动对焦镜头。
6.为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：一种浮动对焦镜头，包括从物侧至像侧沿一光轴依次设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜、第八透镜、第九透镜、第十透镜，所述第一透镜至第十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度，且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度，且第二透镜的物侧面为凸面，像侧面为凹面；
9.所述第三透镜具负屈光度，且第三透镜的物侧面为凹面，像侧面为凹面；
10.所述第四透镜具正屈光度，且第四透镜的物侧面为凸面，像侧面为凸面；
11.所述第五透镜具正屈光度，且第五透镜的物侧面为凸面，像侧面为凹面；
12.所述第六透镜具正屈光度，且第六透镜的物侧面为凸面，像侧面为凸面；
13.所述第七透镜具正屈光度，且第七透镜的物侧面为凸面，像侧面为凸面；
14.所述第八透镜具负屈光度，且第八透镜的物侧面为凹面，像侧面为凹面；
15.所述第九透镜具正屈光度，且第九透镜的物侧面为凹面，像侧面为凸面；
16.所述第十透镜具正屈光度，且第十透镜的物侧面为凸面，像侧面为凹面；
17.物距变化时，所述第三透镜与第四透镜沿光轴移动进行对焦。
18.进一步地，该浮动对焦镜头满足：2.9《|(f1/f)|《3.1，3.6《|(f2/f)|《4，4.1《|(f3/f)|《4.4，2.3《|(f4/f)|《2.6，7.6《|(f5/f)|《7.9，2.6《|(f6/f)|《2.9，2.2《|(f7/f)|《2.5，1《|(f8/f)|《1.2，7《|(f9/f)|《7.3，6.8《|(f10/f)|《7.2，
19.其中，f为该浮动对焦镜头的焦距，f1、f2、f3、f4、f5、f6、f7、f8、f9、f10分别为所述第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜、第八透镜、第九
透镜、第十透镜的焦距。
20.进一步地，该浮动对焦镜头的焦距f满足：f＝5mm。
21.进一步地，所述第三透镜的像侧面与所述第四透镜的物侧面相互胶合，且所述第三透镜与所述第四透镜的色散系数差值大于30，所述第七透镜的像侧面与第八透镜的物侧面相互胶合，且所述第七透镜与所述第八透镜的色散系数差值大于40。
22.进一步地，还包括光阑，所述光阑位于所述第四透镜与所述第五透镜之间。
23.进一步地，所述第二透镜、第五透镜、第九透镜、第十透镜均为塑料非球面透镜，所述第一透镜、第三透镜、第四透镜、第六透镜、第七透镜、第八透镜为玻璃球面透镜。
24.进一步地，所述第二透镜为草帽型透镜。
25.进一步地，该浮动对焦镜头的的视场角满足：dfov≤120
°
。
26.进一步地，该浮动对焦镜头的光学总长ttl满足：ttl≤56.7mm。
27.进一步地，该浮动对焦镜头的最大通光f/no＝2.3。
28.采用上述技术方案后，本实用新型具有如下优点：
29.本实用新型浮动对焦镜头玻塑混合设计，其成本低、质量轻、尺寸小巧，实用性强；其应用物距范围0.5m-infinity，且在应用物距范围内，mtf值皆满足200lp＞0.2，可支持较高的分辨率；同时，其可满足-30℃～70℃的环境下使用均不失焦，保证成像质量，此外，该浮动对焦镜头可支持dfov120度，畸变小于-26.5％，广角低畸变，在视讯会议、安防监控等领域可以广泛使用。
附图说明
30.图1为本实用新型实施例1物距为4m的镜头光路图；
31.图2为本实用新型实施例1物距为1m的镜头光路图；
32.图3为本实用新型实施例1物距为10m的镜头光路图；
33.图4为本实用新型实施例1中物距为4m镜头在可见光下的mtf曲线图；
34.图5为本实用新型实施例1中物距为1m镜头在可见光下的mtf曲线图；
35.图6为本实用新型实施例1中物距为10m镜头在可见光下的mtf曲线图；
36.图7为本实用新型实施例1镜头在可见光下场曲及畸变图；
37.图8为本实用新型实施例2物距为4m的镜头光路图；
38.图9为本实用新型实施例2物距为1m的镜头光路图；
39.图10为本实用新型实施例2物距为10m的镜头光路图；
40.图11为本实用新型实施例2中物距为4m镜头在可见光下的mtf曲线图；
41.图12为本实用新型实施例2中物距为1m镜头在可见光下的mtf曲线图；
42.图13为本实用新型实施例2中物距为10m镜头在可见光下的mtf曲线图；
43.图14为本实用新型实施例2镜头在可见光下场曲及畸变图；
44.图15为本实用新型实施例3物距为4m的镜头光路图；
45.图16为本实用新型实施例3物距为1m的镜头光路图；
46.图17为本实用新型实施例3物距为10m的镜头光路图；
47.图18为本实用新型实施例3中物距为4m镜头在可见光下的mtf曲线图；
48.图19为本实用新型实施例3中物距为1m镜头在可见光下的mtf曲线图；
49.图20为本实用新型实施例3中物距为10m镜头在可见光下的mtf曲线图；
50.图21为本实用新型实施例3镜头在可见光下场曲及畸变图。
51.附图标记说明：
52.1、第一透镜；2、第二透镜；3、第三透镜；4、第四透镜；5、第五透镜；6、第六透镜；7、第七透镜；8、第八透镜；9、第九透镜；10、第十透镜；11、光阑；12、保护玻璃。
具体实施方式
53.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
54.在本实用新型中需要说明的是，术语“上”“下”“左”“右”“竖直”“水平”“内”“外”等均为基于附图所示的方位或位置关系，仅仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示本实用新型的装置或元件必须具有特定的方位，因此不能理解为对本实用新型的限制。
55.这里所说的「一透镜具有正屈光率(或负屈光率)」，是指所述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(lens data sheet)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。
56.本实用新型公开了一种浮动对焦镜头，包括从物侧至像侧沿一光轴依次设置的第一透镜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、第八透镜8、第九透镜9、第十透镜10，所述第一透镜1至第十透镜10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；
57.所述第一透镜1具负屈光度，且第一透镜1的物侧面为凸面，像侧面为凹面；
58.所述第二透镜2具负屈光度，且第二透镜2的物侧面为凸面，像侧面为凹面；
59.所述第三透镜3具负屈光度，且第三透镜3的物侧面为凹面，像侧面为凹面；
60.所述第四透镜4具正屈光度，且第四透镜4的物侧面为凸面，像侧面为凸面；
61.所述第五透镜5具正屈光度，且第五透镜5的物侧面为凸面，像侧面为凹面；
62.所述第六透镜6具正屈光度，且第六透镜6的物侧面为凸面，像侧面为凸面；
63.所述第七透镜7具正屈光度，且第七透镜7的物侧面为凸面，像侧面为凸面；
64.所述第八透镜8具负屈光度，且第八透镜8的物侧面为凹面，像侧面为凹面；
65.所述第九透镜9具正屈光度，且第九透镜9的物侧面为凹面，像侧面为凸面；
66.所述第十透镜10具正屈光度，且第十透镜10的物侧面为凸面，像侧面为凹面。
67.该浮动对焦镜头具有屈光率的透镜只有上述十片，其中，该浮动对焦镜头还包括光阑11，所述光阑11位于所述第四透镜4与所述第五透镜5之间。物距变化时，所述第三透镜3与第四透镜4沿光轴移动进行对焦。如此镜头可满足工作物距0.5m-infinity使用。
68.所述第二透镜2、第五透镜5、第九透镜9、第十透镜10均为塑料非球面透镜，所述第
一透镜1、第三透镜3、第四透镜4、第六透镜6、第七透镜7、第八透镜8为玻璃球面透镜。
69.其中，所述第二透镜2为草帽型透镜，同时所述第二透镜2为塑料非球面透镜，如此可以很好的校正系统畸变。
70.所述第三透镜3的像侧面与第四透镜4的物侧面相互胶合，且所述第三透镜3与所述第四透镜4的色散系数差值大于30，所述第七透镜7的像侧面与第八透镜8的物侧面相互胶合，且所述第七透镜7与所述第八透镜8的色散系数差值大于40，胶合透镜高低色散系数材料配合，可以很好的校正系统色差，提升像质。此外，靠近像侧的透镜，即第十透镜10使用塑料非球面透镜，也可以很好的校正系统像差。
71.该浮动对焦镜头满足：2.9《|(f1/f)|《3.1，3.6《|(f2/f)|《4，4.1《|(f3/f)|《4.4，2.3《|(f4/f)|《2.6，7.6《|(f5/f)|《7.9，2.6《|(f6/f)|《2.9，2.2《|(f7/f)|《2.5，1《|(f8/f)|《1.2，7《|(f9/f)|《7.3，6.8《|(f10/f)|《7.2，
72.其中，f为该浮动对焦镜头的焦距，f1、f2、f3、f4、f5、f6、f7、f8、f9、f10分别为所述第一透镜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、第八透镜8、第九透镜9、第十透镜10的焦距。镜头光焦度合理分配，成像质量高，并且镜片的敏感度低，镜头良率高。
73.其中，该浮动对焦镜头的焦距f满足：f＝5mm。
74.该浮动对焦镜头满足：视场角dfov≤120
°
，光学总长ttl≤56.7mm，最大通光f/no＝2.3。满足工作物距0.5m-infinity使用，可应用于视讯会议、安防监控等领域，使整体方案的镜头具有实用性强等优点。
75.该浮动对焦镜头搭配1/1.2英寸4k相机，大像面，高分辨率，广角低畸变。
76.下面将以具体实施例对本实用新型的迷你型红外成像镜头进行详细说明。
77.实施例1
78.参照图1、图2、图3所示，本实用新型公开了一种浮动对焦镜头，包括从物侧至像侧沿一光轴依次设置的第一透镜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、第八透镜8、第九透镜9、第十透镜10，所述第一透镜1至第十透镜10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；
79.所述第一透镜1具负屈光度，且第一透镜1的物侧面为凸面，像侧面为凹面；
80.所述第二透镜2具负屈光度，且第二透镜2的物侧面为凸面，像侧面为凹面；
81.所述第三透镜3具负屈光度，且第三透镜3的物侧面为凹面，像侧面为凹面；
82.所述第四透镜4具正屈光度，且第四透镜4的物侧面为凸面，像侧面为凸面；
83.所述第五透镜5具正屈光度，且第五透镜5的物侧面为凸面，像侧面为凹面；
84.所述第六透镜6具正屈光度，且第六透镜6的物侧面为凸面，像侧面为凸面；
85.所述第七透镜7具正屈光度，且第七透镜7的物侧面为凸面，像侧面为凸面；
86.所述第八透镜8具负屈光度，且第八透镜8的物侧面为凹面，像侧面为凹面；
87.所述第九透镜9具正屈光度，且第九透镜9的物侧面为凹面，像侧面为凸面；
88.所述第十透镜10具正屈光度，且第十透镜10的物侧面为凸面，像侧面为凹面。
89.该浮动对焦镜头具有屈光率的透镜只有上述十片，其中，该浮动对焦镜头还包括光阑11，所述光阑11位于所述第四透镜4与所述第五透镜5之间。物距变化时，所述第三透镜3与第四透镜4沿光轴移动进行对焦。
90.本具体实施例的详细光学数据如表1-1所示。
91.表1-1实施例1的详细光学数据
[0092][0093]
其中，表1-1中参数变量的取值如表1-2所示。
[0094]
表1-2表1-1中参数变量的详细数据
[0095]
物距4m1m10mc15.3975.4295.385c28.3728.348.384
[0096]
本实施例中，所述第二透镜2、第五透镜5、第九透镜9、第十透镜10均为塑料非球面透镜，所述第一透镜1、第三透镜3、第四透镜4、第六透镜6、第七透镜7、第八透镜8为玻璃球面透镜。且塑料非球面透镜其两面均为非球面。非球面透镜表面曲线的方程式表示如下：
[0097][0098]
其中，
[0099]
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)；
[0100]
c：非球面顶点之曲率(the vertex curvature)；
[0101]
k：锥面系数(conic constant)；
[0102]
径向距离(radial distance)；
[0103]rn
：归一化半径(normalization radius(nradius))；
[0104]
u：r/rn；
[0105]am
：第m阶q
con
系数(is the m
thqcon coefficient)；
[0106]qmcon
：第m阶q
con
多项式(the m
thqcon polynomial)。
[0107]
本实施例中的非球面数据如表1-3所示。
[0108]
表1-3实施例1的非球面数据
[0109][0110]
本实施例中，物距为4m，1m，10m时镜头在可见光下的mtf曲线图请分别参阅图4、图5、图6，从图中可以看出，该款镜头的空间频率达200lp/mm时，mtf值均大于0.2，可同时支持物距范围广，解析度高，可支持4k相机使用。
[0111]
镜头在可见光下的场曲及畸变图请参阅图7，从图中可以看出，系统的光学畸变《-26.5％，畸变小，同时镜头的视场角dfov可达120
°
，控制了广角畸变，有效提升图像质量。
[0112]
实施例2
[0113]
如图8、图9、图10所示，本实施例与实施例1相比，主要在于各透镜表面的曲率半径、透镜厚度等光学参数有所不同。
[0114]
本具体实施例的详细光学数据如表2-1所示。
[0115]
表2-1实施例2的详细光学数据
[0116][0117]
其中，表2-1中参数变量的取值如表2-2所示。
[0118]
表2-2表2-1中参数变量的详细数据
[0119]
物距4m1m10mc15.3915.4215.383c28.3888.3598.397
[0120]
本实施例中，所述第二透镜2、第五透镜5、第九透镜9、第十透镜10均为塑料非球面透镜，所述第一透镜1、第三透镜3、第四透镜4、第六透镜6、第七透镜7、第八透镜8为玻璃球面透镜。且塑料非球面透镜其两面均为非球面。
[0121]
本实施例中的非球面数据如表2-3所示。
[0122]
表2-3实施例2的非球面数据
[0123][0124]
本实施例中，物距为4m，1m，10m时镜头在可见光下的mtf曲线图请分别参阅图11、图12、图13，从图中可以看出，该款镜头的空间频率达200lp/mm时，mtf值均大于0.2，可同时
支持物距范围广，解析度高，可支持4k相机使用。
[0125]
镜头在可见光下的场曲及畸变图请参阅图14，从图中可以看出，系统的光学畸变《-26.5％，畸变小，同时镜头的视场角dfov可达120
°
，控制了广角畸变，有效提升图像质量。
[0126]
实施例3
[0127]
如图15、图16、图17所示，本实施例与实施例1相比，主要在于各透镜表面的曲率半径、透镜厚度等光学参数有所不同。
[0128]
本具体实施例的详细光学数据如表3-1所示。
[0129]
表3-1实施例3的详细光学数据
[0130][0131][0132]
其中，表3-1中参数变量的取值如表3-2所示。
[0133]
表3-2表3-1中参数变量的详细数据
[0134]
物距4m1m10mc15.3625.3915.354c28.5098.488.518
[0135]
本实施例中，所述第二透镜2、第五透镜5、第九透镜9、第十透镜10均为塑料非球面透镜，所述第一透镜1、第三透镜3、第四透镜4、第六透镜6、第七透镜7、第八透镜8为玻璃球面透镜。且塑料非球面透镜其两面均为非球面。
[0136]
本实施例中的非球面数据如表3-3所示。
[0137]
表3-3实施例3的非球面数据
[0138][0139]
本实施例中，物距为4m，1m，10m时镜头在可见光下的mtf曲线图请分别参阅图18、图19、图20，从图中可以看出，该款镜头的空间频率达200lp/mm时，mtf值均大于0.2，可同时支持物距范围广，解析度高，可支持4k相机使用。
[0140]
镜头在可见光下的场曲及畸变图请参阅图21，从图中可以看出，系统的光学畸变《-26.5％，畸变小，同时镜头的视场角dfov可达120
°
，控制了广角畸变，有效提升图像质量。
[0141]
以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型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实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。