一种高清小型化日夜共焦镜头的制作方法

1.本实用新型涉及镜头技术领域，具体涉及一种高清小型化日夜共焦镜头。


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，需要进行监控的场景和范围越来越大，越来越多的监控镜头用于各种场合、各种工作环镜，因而对监控镜头的像素分辨率、工作环镜温度等方面也提出了更高的要求。
3.然而，市面上的家用监控摄像头存在诸多不足之处，如镜头的日夜离焦大，影响了夜间的红外成像效果；镜头的主流像素为四百万像素，解析力不够高，画质低，视频图像不清晰；镜头的体积大，总长较长，不利于摄像机的小型化和隐蔽性。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种高清小型化日夜共焦镜头，以至少解决上述问题的其一。
5.为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
6.一种高清小型化日夜共焦镜头，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、光阑、第七透镜、第八透镜、第九透镜及第十透镜，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凹面、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凸面、像侧面为凸面；
11.所述第五透镜具负屈光率，所述第五透镜的物侧面为凹面、像侧面为凹面；
12.所述第六透镜具正屈光率，所述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率，所述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率，所述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率，所述第九透镜的物侧面为凸面、像侧面为凸面；
16.所述第十透镜具正屈光率，所述第十透镜的物侧面为凸面、像侧面为平面；
17.该共焦镜头具有屈光率的透镜只有上述十片。
18.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为所述第五透镜的色散系数，vd6为所述第六透镜的色散系数。
19.优选地，所述第七透镜的像侧面与所述第八透镜的物侧面相互胶合，并满足下列条件式：|vd7-vd8|＞30，其中，vd7为所述第七透镜的色散系数，vd8为所述第八透镜的色散系数。
20.优选地，所述第五透镜和第六透镜组成的透镜组、所述第七透镜和第八透镜组成的透镜组关于所述光阑呈近似对称结构。
21.优选地，所述第六透镜材料的相对折射率温度系数dn/dt在20℃～40℃满足关系式：dn/dt≤0。
22.优选地，所述第七透镜材料的相对折射率温度系数dn/dt在20℃～40℃满足关系式：dn/dt≤0。
23.优选地，满足下列关系式：ttl/bfl＞1.5，其中，ttl为所述第一透镜的前表面顶点到成像面的距离，bfl为镜头的光学后截距。
24.优选地，满足下列条件式：
[0025]-14＜f1＜9，-8＜f2＜-5，10＜f3＜15，
[0026]
8＜f4＜14，-9＜f5＜-5，6＜f6＜9，
[0027]
5＜f7＜10，-6＜f8＜-3.0，14＜f9＜22，12＜f10＜16，
[0028]
其中，f1、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、第十透镜的焦距值。
[0029]
优选地，满足下列条件式：
[0030]
1.46＜nd1＜1.92，1.75＜nd2＜2.21，1.79＜nd3＜2.24，
[0031]
1.75＜nd4＜2.33，1.5＜nd5＜2.02，1.34＜nd6＜1.82，
[0032]
1.49＜nd7＜1.96，1.66＜nd8＜2.17，1.54＜nd9＜2.14，
[0033]
1.73＜nd10＜2.28，
[0034]
其中，nd1、nd2、nd3、nd4、nd5、nd6、nd7、nd8、nd9、nd10分别为第一透镜、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、第十透镜的折射率。
[0035]
采用上述技术方案后，本实用新型与背景技术相比，具有如下优点：
[0036]
1、本实用新型本实用新型沿物侧至像侧方向采用十片透镜，并通过对各个透镜的屈光率以及面型的排列设计，不仅实现小数值的红外离焦量，间接性提高了红外成像能力，而且镜头在可见光和红外光下的分辨率高，视频图像清晰，使得镜头的日夜共焦好，白天和夜晚均可实现高清画质。
[0037]
2、本实用新型采用光阑前六后四的结构，并通过设定ttl/bfl的比值，可以实现镜头的小型化和结构更加紧凑，满足镜头的光学指标。
附图说明
[0038]
图1为实施例一的结构示意图；
[0039]
图2为实施例一中镜头在可见光435nm-656nm下的光程差曲线图；
[0040]
图3为实施例一中镜头在红外光850nm下的离焦曲线图；
[0041]
图4为实施例一中镜头在可见光435nm-656nm下的mtf曲线图；
[0042]
图5为实施例一中镜头在红外光850nm下的mtf曲线图；
[0043]
图6为实施例二的结构示意图；
[0044]
图7为实施例二中镜头在可见光435nm-656nm下的光程差曲线图；
[0045]
图8为实施例二中镜头在红外光850nm下的离焦曲线图；
[0046]
图9为实施例二中镜头在可见光435nm-656nm下的mtf曲线图；
[0047]
图10为实施例二中镜头在红外光850nm下的mtf曲线图；
[0048]
图11为实施例三的结构示意图；
[0049]
图12为实施例三中镜头在可见光435nm-656nm下的光程差曲线图；
[0050]
图13为实施例三中镜头在红外光850nm下的离焦曲线图；
[0051]
图14为实施例三中镜头在可见光435nm-656nm下的mtf曲线图；
[0052]
图15为实施例三中镜头在红外光850nm下的mtf曲线图。
[0053]
附图标记说明：
[0054]
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、光阑11、保护玻璃12。
具体实施方式
[0055]
为进一步说明各实施例，本实用新型提供有附图。这些附图为本实用新型揭露内容的一部分，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实用新型的优点。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。
[0056]
现结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步说明。
[0057]
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。
[0058]
本实用新型公开了一种高清小型化日夜共焦镜头，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、光阑、第七透镜、第八透镜、第九透镜及第十透镜，光阑位于第六透镜和第七透镜之间，主要用于校正光学系统的像散和场曲，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；
[0059]
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；
[0060]
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；
[0061]
所述第三透镜具正屈光率，所述第三透镜的物侧面为凹面、像侧面为凸面；
[0062]
所述第四透镜具正屈光率，所述第四透镜的物侧面为凸面、像侧面为凸面；
[0063]
所述第五透镜具负屈光率，所述第五透镜的物侧面为凹面、像侧面为凹面；
[0064]
所述第六透镜具正屈光率，所述第六透镜的物侧面为凸面、像侧面为凸面；
[0065]
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；
[0066]
所述第八透镜具负屈光率，所述第八透镜的物侧面为凹面、像侧面为凹面；
[0067]
所述第九透镜具正屈光率，所述第九透镜的物侧面为凸面、像侧面为凸面；
[0068]
所述第十透镜具正屈光率，所述第十透镜的物侧面为凸面、像侧面为平面；
[0069]
该共焦镜头具有屈光率的透镜只有上述十片。
[0070]
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为所述第五透镜的色散系数，vd6为所述第六透镜的色散系数。
[0071]
优选地，所述第七透镜的像侧面与所述第八透镜的物侧面相互胶合，并满足下列条件式：|vd7-vd8|＞30，其中，vd7为所述第七透镜的色散系数，vd8为所述第八透镜的色散系数。
[0072]
优选地，所述第五透镜和第六透镜组成的透镜组、所述第七透镜和第八透镜组成的透镜组关于所述光阑呈近似对称结构，主要用于校正垂轴像差。
[0073]
优选地，所述第六透镜材料的相对折射率温度系数dn/dt在20℃～40℃满足关系式：dn/dt≤0，用以补偿由于温度变化导致的相机座的膨胀量，使得镜头在-40℃～80℃镜头成像良好。
[0074]
优选地，所述第七透镜材料的相对折射率温度系数dn/dt在20℃～40℃满足关系式：dn/dt≤0，用以补偿由于温度变化导致的相机座的膨胀量，使得镜头在-40℃～80℃镜头成像良好。
[0075]
优选地，满足下列关系式：ttl/bfl＞1.5，其中，ttl为所述第一透镜的前表面顶点到成像面的距离，bfl为镜头的光学后截距。
[0076]
优选地，满足下列条件式：
[0077]-14＜f1＜9，-8＜f2＜-5，10＜f3＜15，
[0078]
8＜f4＜14，-9＜f5＜-5，6＜f6＜9，
[0079]
5＜f7＜10，-6＜f8＜-3.0，14＜f9＜22，12＜f10＜16，
[0080]
其中，f1、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、第十透镜的焦距值。
[0081]
优选地，满足下列条件式：
[0082]
1.46＜nd1＜1.92，1.75＜nd2＜2.21，1.79＜nd3＜2.24，
[0083]
1.75＜nd4＜2.33，1.5＜nd5＜2.02，1.34＜nd6＜1.82，
[0084]
1.49＜nd7＜1.96，1.66＜nd8＜2.17，1.54＜nd9＜2.14，
[0085]
1.73＜nd10＜2.28，
[0086]
其中，nd1、nd2、nd3、nd4、nd5、nd6、nd7、nd8、nd9、nd10分别为第一透镜、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、第十透镜的折射率。
[0087]
下面将以具体实施例对本实用新型的日夜共焦镜头进行详细说明。
[0088]
实施例一
[0089]
参考图1所示，本实施例公开了一种高清小型化日夜共焦镜头，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、光阑11、第七透镜7、第八透镜8、第九透镜9及第十透镜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；
[0090]
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；
[0091]
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；
[0092]
所述第三透镜3具正屈光率，所述第三透镜3的物侧面为凹面、像侧面为凸面；
[0093]
所述第四透镜4具正屈光率，所述第四透镜4的物侧面为凸面、像侧面为凸面；
[0094]
所述第五透镜5具负屈光率，所述第五透镜5的物侧面为凹面、像侧面为凹面；
[0095]
所述第六透镜6具正屈光率，所述第六透镜6的物侧面为凸面、像侧面为凸面；
[0096]
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；
[0097]
所述第八透镜8具负屈光率，所述第八透镜8的物侧面为凹面、像侧面为凹面；
[0098]
所述第九透镜9具正屈光率，所述第九透镜9的物侧面为凸面、像侧面为凸面；
[0099]
所述第十透镜10具正屈光率，所述第十透镜10的物侧面为凸面、像侧面为平面；
[0100]
该共焦镜头具有屈光率的透镜只有上述十片，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，所述第七透镜7的像侧面与所述第八透镜8的物侧面相互胶合，且所述第五透镜5和第六透镜6组成的胶合透镜组、所述第七透镜7和第八透镜8组成的胶合透镜组关于所述光阑11呈近似对称结构，所述第六透镜6和第七透镜7材料的相对折射率温度系数dn/dt在20℃～40℃满足关系式：dn/dt≤0。
[0101]
本具体实施例的详细光学数据如表1所示。
[0102]
表1实施例一的详细光学数据
[0103]
表面类型曲率半径厚度折射率色散系数焦距1第一透镜11.31.51.46＜nd1＜1.8644＜vd1＜54-11.7002 4.73.1
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3第二透镜-8.00.81.81＜nd2＜2.2113＜vd2＜23-6.6004 28.80.7
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5第三透镜-66.54.61.84＜nd3＜2.2432＜vd3＜4212.3006
ꢀ‑
9.90.1
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7第四透镜11.02.71.83＜nd4＜2.2317＜vd4＜2710.2008
ꢀ‑
141.03.0
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9第五透镜-16.70.81.77＜nd5＜2.1720＜vd5＜30-6.80010第六透镜8.02.31.35＜nd6＜1.7565＜vd6＜757.80011
ꢀ‑
9.80.1
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12光阑infinity0.1
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13第七透镜16.9162.41.56＜nd7＜1.9662＜vd7＜727.10014第八透镜-5.30.81.7＜nd8＜2.117＜vd8＜27-4.80015 20.30.5
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16第九透镜69.62.01.74＜nd9＜2.1446＜vd9＜5617.20017
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16.30.1
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18第十透镜13.32.01.88＜nd10＜2.2813＜vd10＜2314.00019 infinity3.5
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20保护玻璃infinity0.81.5200064.210infinity21 infinity1.2
ꢀꢀꢀ
ima成像面infinity
ꢀꢀꢀꢀ
[0104]
镜头在可见光435nm-656nm下的光程差曲线图请参阅图2，其中，横坐标为归一化孔径，纵坐标为光程差数值，单位为波长，根据锐利判据，实际波面与参考球面之间的最大偏移量，即波像差不超过1/4波长时，此实际波面可认为是无缺陷的。从图中可以直观得出：0视场内最大光程差在正负2个波长左右，435nm最大为2个波长左右，其余最大仅为1波长左右，从物理光学角度分析，表明镜头的分辨率较高。
[0105]
镜头在红外光850nm下的离焦曲线图请参阅图3，其中，横坐标为相对像面的离焦距离，单位为毫米，纵坐标为mtf曲线值，从图中可以直观得出：居中曲线为可见光的离焦曲线，偏移的曲线为红外的离焦曲线图，二者仅仅相差2um左右，表面镜头的可见和红外偏移量非常的小，红外成像质量优良。
[0106]
镜头在可见光435nm-656nm下的mtf曲线图请参阅图4，从图中可以看出，镜头的空间频率达200lp/mm时，全视场传递函数图像均大于0.3；镜头在红外光850nm下的mtf曲线图请参阅图5，从图中可以看出，镜头的空间频率达120lp/mm时，全视场传递函数图像仍大于0.3；从图4和图5可以看出，该镜头在可见光和红外光下的分辨率高，日夜共焦性好，可以满足夜晚使用的需求。
[0107]
实施例二
[0108]
配合图6至图10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]
表面类型曲率半径厚度折射率色散系数焦距1第一透镜11.31.51.49＜nd1＜1.8948＜vd1＜58-11.8002 4.73.1
ꢀꢀꢀ
3第二透镜-8.00.81.75＜nd2＜2.1513＜vd2＜23-6.6004 28.80.7
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5第三透镜-66.54.61.79＜nd3＜2.1930＜vd3＜4012.3006
ꢀ‑
9.90.1
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7第四透镜11.02.71.75＜nd4＜2.1512＜vd4＜2210.2008
ꢀ‑
141.03.0
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9第五透镜-16.70.81.62＜nd5＜2.0220＜vd5＜30-6.80010第六透镜7.9932.31.34＜nd6＜1.7462＜vd6＜727.80011
ꢀ‑
9.7560.1
ꢀꢀꢀ
12光阑infinity0.1
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13第七透镜16.92.41.54＜nd7＜1.9466＜vd7＜767.10014第八透镜-5.30.81.66＜nd8＜2.0617＜vd8＜27-4.80015 20.30.5
ꢀꢀꢀ
16第九透镜69.62.01.54＜nd9＜1.9445＜vd9＜5517.20017
ꢀ‑
16.30.1
ꢀꢀꢀ
18第十透镜13.32.01.75＜nd10＜2.1513＜vd10＜2314.000
19 infinity3.5
ꢀꢀꢀ
20保护玻璃infinity0.81.5200064.210infinity21 infinity1.2
ꢀꢀꢀ
ima成像面infinity
ꢀꢀꢀꢀ
[0112]
镜头在可见光435nm-656nm下的光程差曲线图请参阅图7，其中，横坐标为归一化孔径，纵坐标为光程差数值，单位为波长，根据锐利判据，实际波面与参考球面之间的最大偏移量，即波像差不超过1/4波长时，此实际波面可认为是无缺陷的。从图中可以直观得出：0视场内最大光程差在正负2个波长左右，435nm最大为2个波长左右，其余最大仅为1波长左右，从物理光学角度分析，表明镜头的分辨率较高。
[0113]
镜头在红外光850nm下的离焦曲线图请参阅图8，其中，横坐标为相对像面的离焦距离，单位为毫米，纵坐标为mtf曲线值，从图中可以直观得出：居中曲线为可见光的离焦曲线，偏移的曲线为红外的离焦曲线图，二者仅仅相差2um左右，表面镜头的可见和红外偏移量非常的小，红外成像质量优良。
[0114]
镜头在可见光435nm-656nm下的mtf曲线图请参阅图9，从图中可以看出，镜头的空间频率达200lp/mm时，全视场传递函数图像均大于0.3；镜头在红外光850nm下的mtf曲线图请参阅图10，从图中可以看出，镜头的空间频率达120lp/mm时，全视场传递函数图像仍大于0.3；从图9和图10可以看出，该镜头在可见光和红外光下的分辨率高，日夜共焦性好，可以满足夜晚使用的需求。
[0115]
实施例三
[0116]
配合图11至图15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。
[0117]
本具体实施例的详细光学数据如表3所示。
[0118]
表3实施例三的详细光学数据
[0119]
[0120][0121]
镜头在可见光435nm-656nm下的光程差曲线图请参阅图12，其中，横坐标为归一化孔径，纵坐标为光程差数值，单位为波长，根据锐利判据，实际波面与参考球面之间的最大偏移量，即波像差不超过1/4波长时，此实际波面可认为是无缺陷的。从图中可以直观得出：0视场内最大光程差在正负2个波长左右，435nm最大为2个波长左右，其余最大仅为1波长左右，从物理光学角度分析，表明镜头的分辨率较高。
[0122]
镜头在红外光850nm下的离焦曲线图请参阅图13，其中，横坐标为相对像面的离焦距离，单位为毫米，纵坐标为mtf曲线值，从图中可以直观得出：居中曲线为可见光的离焦曲线，偏移的曲线为红外的离焦曲线图，二者仅仅相差2um左右，表面镜头的可见和红外偏移量非常的小，红外成像质量优良。
[0123]
镜头在可见光435nm-656nm下的mtf曲线图请参阅图14，从图中可以看出，镜头的空间频率达200lp/mm时，全视场传递函数图像均大于0.3；镜头在红外光850nm下的mtf曲线图请参阅图15，从图中可以看出，镜头的空间频率达120lp/mm时，全视场传递函数图像仍大于0.3；从图14和图15可以看出，该镜头在可见光和红外光下的分辨率高，日夜共焦性好，可以满足夜晚使用的需求。
[0124]
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。