定焦镜头的制作方法

1.本实用新型涉及光学镜头技术领域，尤其涉及一种定焦镜头。


背景技术：

2.随着安防和公共安全领域工作的迅速发展，监控定焦镜头的需求也在逐步上升。为了在夜晚状态具有更高的通光量，超大光圈镜头更符合市场的需求，所以超大光圈镜头的研发设计十分必要。然而，镜头市场中大部分镜头都是首先保证了白天的成像质量，夜晚的成像质量在实际使用的光圈中会有明显的降低。因此，针对以上现有技术的不足，需要一种大靶面、低成本、且在-40℃～80℃温度范围内不虚焦的超大光圈安防镜头。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于提供一种大靶面、低成本、且在-40℃～80℃温度范围内不虚焦的超大光圈的定焦镜头。
4.为实现上述发明目的，本实用新型提供一种定焦镜头，沿光轴从物侧至像侧的方向，依次包括：负光焦度的第一透镜、正光焦度的第二透镜、正光焦度的第三透镜、光阑、正光焦度的第四透镜、负光焦度的第五透镜、正光焦度的第六透镜、正光焦度的第七透镜和负光焦度的第八透镜。
5.根据本实用新型的一个方面，沿光轴从物侧至像侧的方向，
6.所述第一透镜为近轴区凸凹透镜；
7.所述第二透镜为凹凸透镜；
8.所述第三透镜的物侧面的近轴区形状为凸；
9.所述第四透镜的像侧面的形状为凸；
10.所述第五透镜的物侧面的形状为凹；
11.所述第六透镜为凸凸透镜；
12.所述第七透镜为凸凸透镜；
13.所述第八透镜为近轴区凹凸透镜。
14.根据本实用新型的一个方面，所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜、所述第七透镜和所述第八透镜为非球面透镜；
15.所述第四透镜、所述第五透镜和所述第六透镜为球面透镜。
16.根据本实用新型的一个方面，所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜、所述第七透镜和所述第八透镜为塑胶透镜；
17.所述第四透镜、所述第五透镜和所述第六透镜为玻璃透镜。
18.根据本实用新型的一个方面，所述第四透镜和所述第五透镜胶合组成一个胶合镜组。
19.根据本实用新型的一个方面，所述胶合镜组的焦距f45和所述定焦镜头的有效焦距f满足：-4.0≤f45/f≤16.5。
20.根据本实用新型的一个方面，所述胶合镜组的焦距f45和所述定焦镜头的后群焦距fb满足：-2.2≤f45/fb≤10.5。
21.根据本实用新型的一个方面，所述定焦镜头的光学总长ttl和所述定焦镜头的后焦长度bfl满足：5.8≤ttl/bfl≤8.0。
22.根据本实用新型的一个方面，所述定焦镜头的有效焦距f和所述定焦镜头的后焦长度bfl满足：1.0≤f/bfl≤1.5。
23.根据本实用新型的一个方面，所述定焦镜头的有效焦距f和所述定焦镜头的最大像高ih满足：0.4≤f/ih≤0.8。
24.根据本实用新型的一个方面，所述第一透镜的焦距f1和所述定焦镜头的有效焦距f满足：-2.2≤f1/f≤-1.6。
25.根据本实用新型的一个方面，所述第一透镜到所述第二透镜在光轴上的中心距离d12和所述定焦镜头的光学总长ttl满足：0.1≤d12/ttl≤0.3。
26.根据本实用新型的一个方面，所述第三透镜的折射率nd3和阿贝数vd3分别满足：1.6≤nd3≤1.7；20≤vd3≤30。
27.根据本实用新型的一个方面，所述第四透镜的折射率nd4和阿贝数vd4分别满足：1.70≤nd4≤1.8；50≤vd4≤60；
28.所述第五透镜的折射率nd5和阿贝数vd5分别满足：1.70≤nd5≤1.9；20≤vd5≤30。
29.根据本实用新型的一个方面，所述第六透镜的折射率nd6和阿贝数vd6分别满足：1.40≤nd6≤1.5；90≤vd6≤95。
30.根据本实用新型的一个方面，所述第六透镜的焦距f6和所述定焦镜头的有效焦距f满足：2.6≤f6/f≤4.5。
31.根据本实用新型的一个方面，所述第八透镜的边缘厚度et8和所述第八透镜的中心厚度ct8满足：1.6≤et8/ct8≤2.6。
32.根据本实用新型的一个方面，所述第八透镜的焦距f8和所述定焦镜头的有效焦距f满足：-4.6≤f8/f≤-2.6。
33.根据本实用新型的一个方面，所述定焦镜头还包括滤光片，
34.所述滤光片的光学有效口径sdf和所述第一透镜的光学有效半口径sd1满足：0.6≤sdf/sd1≤0.9。
35.根据本实用新型的一个方面，所述光阑的光学有效直径sds和所述第一透镜的光学有效半口径sd1满足：0.5≤sds/sd1≤0.9。
36.根据本实用新型的方案，采用上述排列方式的八枚透镜并且优化配置、搭配各透镜的光焦度和不同形状、具体材料、焦距关系以及镜头各项参数指标，可使得该定焦镜头具备高质量的成像性能，在-40℃～ 80℃温度范围内成像清晰，兼具大靶面、超大光圈、大通光量、低成本和小型化，具体可适用于1/1.8’的大靶面芯片。再者，通过两档式可变光阑的设计，该定焦镜头可见光下可支持f1.0/f1.6两档，在f1.6的档位下实现日夜共焦的功能。
附图说明
37.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例
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实用新型的一些实施例，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。
38.图1示意性表示本实用新型实施例一的定焦镜头的结构示意图；
39.图2示意性表示本实用新型实施例一的定焦镜头的光线光扇示意图；
40.图3示意性表示本实用新型实施例二的定焦镜头的结构示意图；
41.图4示意性表示本实用新型实施例二的定焦镜头的光线光扇示意图；
42.图5示意性表示本实用新型实施例三的定焦镜头的结构示意图；
43.图6示意性表示本实用新型实施例三的定焦镜头的光线光扇示意图；
44.图7示意性表示本实用新型实施例四的定焦镜头的结构示意图；
45.图8示意性表示本实用新型实施例四的定焦镜头的光线光扇示意图。
具体实施例
46.此说明书实施例的描述应与相应的附图相结合，附图应作为完整的说明书的一部分。在附图中，实施例的形状或是厚度可扩大，并以简化或是方便标示。再者，附图中各结构的部分将以分别描述进行说明，值得注意的是，图中未示出或未通过文字进行说明的元件，为所属技术领域中的普通技术人员所知的形式。
47.此处实施例的描述，有关方向和方位的任何参考，均仅是为了便于描述，而不能理解为对本实用新型保护范围的任何限制。以下对于优选实施例的说明会涉及到特征的组合，这些特征可能独立存在或者组合存在，本实用新型并不特别地限定于优选的实施例。本实用新型的范围由权利要求书所界定。
48.如图1所示，本实用新型实施例提供一种定焦镜头，沿光轴从物侧至像侧的方向，依次包括：第一透镜l1、第二透镜l2、第三透镜l3、光阑sto、第四透镜l4、第五透镜l5、第六透镜l6、第七透镜l7和第八透镜l8。其中，第一透镜l1、第五透镜l5和第八透镜l8都是负光焦度透镜，第二透镜l2、第三透镜l3、第四透镜l4、第六透镜l6和第七透镜l7都是正光焦度透镜。
49.沿光轴从物侧至像侧的方向，第一透镜l1为近轴区凸凹透镜，第二透镜l2为凹凸透镜，第三透镜l3的物侧面的近轴区形状为凸，第四透镜l4的像侧面的形状为凸，第五透镜l5的物侧面的形状为凹，第六透镜l6和第七透镜l7均为凸凸透镜，第八透镜l8为近轴区凹凸透镜。
50.根据上述技术方案，采用上述排列方式的八枚透镜并且优化配置各透镜的光焦度和物侧、像侧面不同形状，可使得该定焦镜头具备高质量的成像性能，在-40℃～ 80℃温度范围内成像清晰，实现大靶面、超大光圈，可适用于1/1.8’的大靶面芯片。再者，通过两档式可变光阑sto的设计，可见光下该定焦镜头可支持f1.0/f1.6两档，在f1.6的档位下，镜头可实现日夜共焦的功能。
51.本实用新型实施例中，第一透镜l1、第二透镜l2、第三透镜l3、第七透镜l7和第八透镜l8均为非球面透镜，第四透镜l4、第五透镜l5和第六透镜l6均为球面透镜。采用上述非球面透镜及其组合，可以高效地调整该定焦镜头光学系统的像差，进而提高镜头性能。
52.本实用新型实施例中，第一透镜l1、第二透镜l2、第三透镜l3、第七透镜l7和第八
透镜l8均为塑胶透镜，第四透镜l4、第五透镜l5和第六透镜l6均为玻璃透镜。通过上述各透镜玻璃和塑料材质的优化的混合设置，可以实现高低温成像的不稳定的校正和温度漂移的补偿，从而降低镜头的成本，实现镜头低成本化。
53.本实用新型实施例中，第四透镜l4和第五透镜l5胶合组成一个胶合镜组。设置该胶合透镜，可以矫正场曲、慧差、像散等轴外像差，进一步提高镜头的成像性能。优选地，该胶合镜组的焦距f45和定焦镜头的有效焦距f满足：-4.0≤f45/f≤16.5。优选地，在该胶合镜组中，第四透镜l4的折射率nd4和阿贝数vd4分别满足以下条件式：1.70≤nd4≤1.8；50≤vd4≤60。第五透镜l5的折射率nd5和阿贝数vd5分别满足以下条件式：1.70≤nd5≤1.9；20≤vd5≤30。如此，通过合理地搭配设置双胶合镜片，并对其中第四透镜l4和第五透镜l5的折射率和色散系数进行设计，能够有效减小镜头光学系统中的像差。
54.优选地，胶合镜组的焦距f45和定焦镜头的后群焦距fb满足：-2.2≤f45/fb≤10.5。这里的后群焦距fb指的是从物侧至像侧，第四透镜l4至第八透镜l8的组合焦距。通过对上述胶合镜组和镜头后群的焦距比值进行设计，有利于平衡入射光线进入光学系统时的像差。
55.本实用新型实施例中，定焦镜头的光学总长ttl、定焦镜头的有效焦距f分别和定焦镜头的后焦长度bfl满足以下条件式：5.8≤ttl/bfl≤8.0；1.0≤f/bfl≤1.5。通过合理并优化设计镜头的光学总长、焦距和后焦长度的参数指标，可实现小型化，满足小体积的性能要求。需要注意的是，本实用新型实施例中定焦镜头的后焦长度bfl是指最后一枚透镜，即第八透镜l8的像侧面至像面ima的距离。
56.本实用新型实施例中，定焦镜头的有效焦距f和定焦镜头的最大像高ih满足：0.4≤f/ih≤0.8，有利于提高定焦镜头的解像力，降低镜头敏感性。
57.本实用新型实施例中，第一透镜l1的焦距f1和定焦镜头的有效焦距f满足：-2.2≤f1/f≤-1.6，可使光线正确平稳地进入该镜头的后方光学结构，增加通光量，提高解像性能。
58.本实用新型实施例中，第一透镜l1到第二透镜l2在光轴上的中心距离d12和定焦镜头的光学总长ttl满足：0.1≤d12/ttl≤0.3，可有效控制光线从第一透镜l1的像侧面出射的偏折角，从而可有效控制镜头主光角cra。
59.本实用新型实施例中，第三透镜l3的折射率nd3和阿贝数vd3分别满足以下条件式：1.6≤nd3≤1.7；20≤vd3≤30。通过对塑胶镜片的折射率和色散系数进行如此设置，既能够降低成本，又有利于提升镜头高低温状态下的解像质量。
60.本实用新型实施例中，第六透镜l6的折射率nd6和阿贝数vd6分别满足以下条件式：1.40≤nd6≤1.5；90≤vd6≤95。第六透镜l6的焦距f6和定焦镜头的有效焦距f满足：2.6≤f6/f≤4.5。通过满足上述两个条件式，有利于平衡镜头可见光与红外状态下的共焦。
61.本实用新型实施例中，第八透镜l8的边缘厚度et8和第八透镜l8的中心厚度ct8满足：1.6≤et8/ct8≤2.6。通过对第八透镜l8的厚度指标进行合理设置，可以降低塑胶镜片的生产难度。第八透镜l8的焦距f8和定焦镜头的有效焦距f满足：-4.6≤f8/f≤-2.6，有利于使光线平稳进入像面ima，使离焦曲线集中，有助于提高镜头的解像性能。
62.本实用新型实施例中，定焦镜头还包括滤光片(图1至图4中，将滤光片记为一面s13)，滤光片的光学有效口径sdf和第一透镜l1的光学有效半口径sd1满足：0.6≤sdf/sd1
≤0.9，可以对光线进行滤除，进一步提升解像性能，同时保证最大通光量。
63.本实用新型实施例中，光阑sto的光学有效直径sds和第一透镜l1的光学有效半口径sd1满足：0.5≤sds/sd1≤0.9，使得光圈口径足够大，通过改变口径大小，实现镜头红外状态的超大光圈功能。
64.综上，通过采用上述技术方案，获得大靶面、超大光圈、低成本、小型化和高成像性能的定焦镜头，在-40℃～ 80℃温度范围内成像清晰，可适用于1/1.8’的大靶面芯片。同时，该镜头可见光下可支持f1.0/f1.6两档，在f1.6的档位下实现日夜共焦的功能。
65.下面以四个实施例结合附图和表格来具体说明本实用新型的定焦镜头。在下列各个实施例中，本实用新型将光阑sto记为一面，将胶合镜组的胶合面记为一面，将滤光片记为一面，将平行平板cg记为两面，将像面ima记为一面。
66.具体符合上述条件式的各个实施例的参数如下表1所示：
67.[0068][0069]
表1在本实用新型的实施例中，该定焦镜头的非球面透镜满足下列公式：
[0070]
在上述公式中，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。
[0071]
实施例一
[0072]
参见图1，本实施例的定焦镜头各参数如下所述：
[0073]
fno：1.09；光学总长ttl：30.30mm。第三透镜l3为近轴区凸凹透镜，第四透镜l4为凹凸透镜，第五透镜l5为凹凹透镜。
[0074]
本实施例的定焦镜头中各透镜的相关参数，包括：表面类型、曲率半径、厚度、材料的折射率和阿贝数，如下表2所示。
[0075]
[0076][0077]
表2
[0078]
本实施例的定焦镜头各非球面透镜的非球面系数，包括：该表面的二次曲面常数k、四阶非球面系数a4、六阶非球面系数a6、八阶非球面系数a8、十阶非球面系数a
10
、十二阶非球面系数a
12
、十四阶非球面系数a
14
和十六阶非球面系数a
16
，如下表3所示。
[0079][0080][0081]
表3
[0082]
结合图1、图2及上述表1至表3所示，本实施例的定焦镜头具有大靶面、超大光圈、低成本、小型化和高成像性能的特点，在-40℃～ 80℃温度范围内成像清晰，可适用于1/1.8’的大靶面芯片。同时，该镜头可见光下可支持f1.0/f1.6两档，在f1.6的档位下实现日夜共焦的功能。
[0083]
实施例二
[0084]
参见图3，本实施例的定焦镜头各参数如下所述：
[0085]
fno：1.09；光学总长ttl：29.64mm。第三透镜l3为近轴区凸凸透镜，第四透镜l4为凹凸透镜，第五透镜l5为凹凹透镜。
[0086]
本实施例的定焦镜头中各透镜的相关参数，包括：表面类型、曲率半径、厚度、材料的折射率和阿贝数，如下表4所示。
[0087][0088][0089]
表4
[0090]
本实施例的定焦镜头各非球面透镜的非球面系数，包括：该表面的二次曲面常数k、四阶非球面系数a4、六阶非球面系数a6、八阶非球面系数a8、十阶非球面系数a
10
、十二阶非球面系数a
12
、十四阶非球面系数a
14
和十六阶非球面系数a
16
，如下表5所示。
[0091][0092][0093]
表5
[0094]
结合图3、图4及上述表1、表4和表5所示，本实施例的定焦镜头具有大靶面、超大光圈、低成本、小型化和高成像性能的特点，在-40℃～ 80℃温度范围内成像清晰，可适用于1/1.8’的大靶面芯片。同时，该镜头可见光下可支持f1.0/f1.6两档，在f1.6的档位下实现日夜共焦的功能。
[0095]
实施例三
[0096]
参见图5，本实施例的定焦镜头各参数如下所述：
[0097]
fno：1.07；光学总长ttl：28.51mm。第三透镜l3为近轴区凸凹透镜，第四透镜l4为凹凸透镜，第五透镜l5为凹凹透镜。
[0098]
本实施例的定焦镜头中各透镜的相关参数，包括：表面类型、曲率半径、厚度、材料的折射率和阿贝数，如下表6所示。
[0099][0100][0101]
表6
[0102]
本实施例的定焦镜头各非球面透镜的非球面系数，包括：该表面的二次曲面常数k、四阶非球面系数a4、六阶非球面系数a6、八阶非球面系数a8、十阶非球面系数a
10
、十二阶非球面系数a
12
、十四阶非球面系数a
14
和十六阶非球面系数a
16
，如下表7所示。
[0103][0104]
表7
[0105]
结合图5、图6及上述表1、表6和表7所示，本实施例的定焦镜头具有大靶面、超大光圈、低成本、小型化和高成像性能的特点，在-40℃～ 80℃温度范围内成像清晰，可适用于1/1.8’的大靶面芯片。同时，该镜头可见光下可支持f1.0/f1.6两档，在f1.6的档位下实现日夜共焦的功能。
[0106]
实施例四
[0107]
参见图7，本实施例的定焦镜头各参数如下所述：
[0108]
fno：1.07；光学总长ttl：30.30mm。第三透镜l3为近轴区凸凹透镜，第四透镜l4为凸凸透镜，第五透镜l5为凹凸透镜。
[0109]
本实施例的定焦镜头中各透镜的相关参数，包括：表面类型、曲率半径、厚度、材料的折射率和阿贝数，如下表8所示。
[0110][0111][0112]
表8
[0113]
本实施例的定焦镜头各非球面透镜的非球面系数，包括：该表面的二次曲面常数k、四阶非球面系数a4、六阶非球面系数a6、八阶非球面系数a8、十阶非球面系数a
10
、十二阶非球面系数a
12
、十四阶非球面系数a
14
和十六阶非球面系数a
16
，如下表9所示。
[0114][0115]
表9
[0116]
结合图7、图8及上述表1、表8和表9所示，本实施例的定焦镜头具有大靶面、超大光圈、低成本、小型化和高成像性能的特点，在-40℃～ 80℃温度范围内成像清晰，可适用于1/1.8’的大靶面芯片。同时，该镜头可见光下可支持f1.0/f1.6两档，在f1.6的档位下实现日夜共焦的功能。
[0117]
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。