定焦镜头的制作方法

1.本实用新型涉及光学成像领域，尤其涉及一种定焦镜头。


背景技术：

2.随着科学技术的进步发展，人们对安全的需求日新月异，可视门铃规模得以迅速发展、日益普及，目前已经普遍应用与各类私人场所与公共场所。而定焦鱼眼镜头因其监控视野广、成像清晰等优点被广泛应用于各个领域。
3.门铃系统大多暴露在室外环境中，因此需要保证镜头在不同温度环境中都能获得清晰的成像。同时，由于在夜间或者光照条件不充足的环境中镜头拍摄图像亮度不够，无法清晰成像，门铃镜头通常会采用红外补光的方式达到成像目的，市场上大多数定焦镜头，虽然成本大幅降低，却难以在低成本的条件下同时兼顾小型化、大视场、高低温不虚焦、日夜共焦等优异属性。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于解决上述问题，提供一种低成本、小型化、大视场，在-40℃～70℃温度范围内不虚焦、日夜共焦的定焦镜头。
5.为实现上述目的，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：第一透镜、第二透镜、光阑、第三透镜、第四透镜第五透镜和保护平板玻璃，其特征在于，所述第一透镜和所述第四透镜为近轴区凸凹型的非球面透镜，所述第二透镜为近轴区凹凸型的非球面透镜，所述第三透镜为平凸型或双凸型的球面透镜，所述第五透镜为近轴区双凸型的非球面透镜；
6.所述定焦镜头的有效焦距f与所述定焦镜头的光圈数fno满足如下关系：1.0≤f/fno≤1.3。
7.根据本实用新型的一个方面，所述第一透镜和所述第四透镜具有负光焦度，所述第二透镜、所述第三透镜和所述第五透镜具有正光焦度
8.根据本实用新型的一个方面，所述第一透镜、所述第二透镜、所述第四透镜和所述第五透镜为塑胶非球面透镜，所述第三透镜为玻璃球面透镜。
9.根据本实用新型的一个方面，所述定焦镜头的有效焦距f与所述第二透镜的有效焦距f2满足如下关系：
10.3.1≤|f2/f|≤3.8。
11.根据本实用新型的一个方面，所述第三透的折射率数值nd3、所述第三透镜的阿贝数值vd3满足如下关系：1.45≤nd3≤1.65；65≤vd3≤85。
12.根据本实用新型的一个方面，所述定焦镜头的有效焦距f与所述第三透镜的有效焦距f3满足如下关系：
13.2.0≤|f3/f|≤2.3。
14.根据本实用新型的一个方面，所述定焦镜头的有效焦距f与所述第四透镜的有效
焦距f4满足如下关系：1.4≤|f4/f|≤1.7。
15.根据本实用新型的一个方面，所述定焦镜头的有效焦距f与所述第五透镜的有效焦距f5满足如下关系：1.2≤|f5/f|≤1.6。
16.根据本实用新型的一个方面，所述定焦镜头的有效焦距f与所述定焦镜头像面的半像高h满足如下关系：
17.0.6≤f/h≤0.8。
18.根据本实用新型的一个方面，所述第一透镜的物侧面的有效直径d1与所述定焦镜头的光学总长ttl满足如下关系：0.4≤d1/ttl≤0.6。
19.根据本实用新型的一个方面，所述定焦镜头的光学总长ttl与所述定焦镜头的有效焦距f满足如下关系：
20.5.2≤ttl/f≤5.5。
21.根据本实用新型的方案，本实用新型的定焦镜头共采用五枚透镜，通过合理设置各个透镜的凹凸性以及材质、光焦度分配，能够更好地收入光线和传递光线，有助于获得更大的视场角(全视场角达到172
°
～180
°
)，使可见光、红外、高低温像差得到有效的校正，在满足更好的光线传递性的要求下，实现了定焦镜头小型化(含保护平板玻璃的光学总长ttl≤13mm)、低成本化，在满足高性能的要求下，能够实现在-40℃～70℃温度范围内不虚焦，日夜共焦，从而适用于各类环境。
22.根据本实用新型的一个方案，通过合理配置折射率、阿贝数，能够有效地校正光学系统的球差、色差，同时补偿了定焦镜头在红外状态下的后焦偏移，保证了镜头红外成像的锐利度，以实现更高像质。
23.根据本实用新型的一个方案，通过合理配置各个透镜屈光度和焦距，正负光焦度的分配方式有利于像差校正，同时保证了光学系统在高低温状态下不虚焦。
24.根据本实用新型的一个方案，能够实现在-40℃～70℃温度范围内不虚焦，克服了塑胶非球面透镜由于膨胀系数大，容易在高低温环境下造成焦点漂移的困难。
附图说明
25.图1是示意性表示根据本实用新型的实施例1的定焦镜头结构图；
26.图2是示意性表示根据本实用新型的实施例2的定焦镜头结构图；
27.图3是示意性表示根据本实用新型的实施例3的定焦镜头结构图；
28.图4是示意性表示根据本实用新型的实施例4的定焦镜头结构图。
具体实施方式
29.为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施方式，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。
30.在针对本实用新型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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。
31.下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作详细地描述，实施方式不能在此一一赘述，但本实用新型的实施方式并不因此限定于以下实施方式。
32.图1是示意性表示根据本实用新型的一种实施方式的定焦镜头结构图。如图1所示，本实用新型的定焦镜头包括五枚透镜，沿光轴从物侧至像侧的方向，依次为：光焦度为负的第一透镜l1、光焦度为正的第二透镜l2、光阑sto、光焦度为正的第三透镜l3、光焦度为负的第四透镜l4和光焦度为正的第五透镜l5、保护平板玻璃cg，第一透镜l1和第四透镜l4为近轴区凸凹型的非球面透镜，第二透镜l2为近轴区凹凸型的非球面透镜，第三透镜l3为平凸型或双凸型的球面透镜，第五透镜l5为近轴区双凸型的非球面透镜，定焦镜头的有效焦距f与定焦镜头的光圈数fno满足如下关系：1.0≤f/fno≤1.3。
33.定焦镜头共采用五枚透镜，通过合理设置各个透镜的凹凸性以及材质、光焦度分配，能够更好地收入光线和传递光线，有助于获得更大的视场角(全视场角达到172
°
～180
°
)，使可见光、红外、高低温像差得到有效的校正，在满足更好的光线传递性的要求下，实现了定焦镜头小型化(含保护平板玻璃的光学总长ttl≤13mm)、低成本化，在满足高性能的要求下，能够实现在-40℃～70℃温度范围内不虚焦，日夜共焦，从而适用于各类环境。
34.本实用新型中，第一透镜l1为近轴区凸凹型的非球面透镜；第二透镜l2为近轴区凹凸型的非球面透镜；第三透镜l3为平凸型或双凸型的球面透镜；第四透镜l4为近轴区凸凹型的非球面透镜；第五透镜l5为近轴区双凸型的非球面透镜。
35.其中，非球面满足下列公式：
[0036][0037]
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、a10、a12、a14、a16
……
分别为四阶、六阶、八阶、十阶、十二阶、十四阶、十六阶
……
的非球面系数。
[0038]
通过合理地配置球面和非球面镜片，有效地校正了系统的各类像差，从而提高镜头的解像力。同时，通过塑胶和玻璃镜片的巧妙搭配补偿了镜头高低温状态下的后焦偏移，在降低成本的同时校正了高低温成像，保证了定焦镜头在-40℃～70℃温度范围内不虚焦，日夜共焦，提升镜头的适用性。
[0039]
本实用新型中，定焦镜头的有效焦距f与第一透镜l1的有效焦距f1满足如下关系：1.2≤|f1/f|≤1.5；定焦镜头的有效焦距f与第二透镜l2的有效焦距f2满足如下关系：3.1≤|f2/f|≤3.8，能够更好地收入光线和传递光线，有助于获得更大的视场角，全视场角达到172
°
～180
°
。
[0040]
本实用新型中，第三透镜l3的折射率数值nd3、第三透镜l3的阿贝数值vd3满足如下关系：1.45≤nd3≤1.65；65≤vd3≤85。
[0041]
通过合理配置各个透镜的折射率、阿贝数，有效地校正了光学系统的球差、色差，同时补偿了定焦镜头在红外状态下的后焦偏移，保证了定焦镜头红外成像的锐利度，从而提升了定焦镜头的成像质量。
[0042]
本实用新型中，定焦镜头的有效焦距f与第三透镜l3的有效焦距f3满足如下关系：
2.0≤|f3/f|≤2.3；定焦镜头的有效焦距f与第四透镜l4的有效焦距f4满足如下关系：1.4≤|f4/f|≤1.7，定焦镜头的有效焦距f与第五透镜l5的有效焦距f5满足如下关系：1.2≤|f5/f|≤1.6，正负光焦度的分配方式有利于像差校正，同时保证了光学系统在高低温状态下不虚焦。
[0043]
本实用新型中，定焦镜头的有效焦距f与定焦镜头像面的半像高h满足如下关系：0.6≤f/h≤0.8；第一透镜l1的物侧面的有效直径d1与定焦镜头的光学总长ttl满足如下关系：0.4≤d1/ttl≤0.6，有利于在实现更大视场角、更高像质的同时保证更小的体积。
[0044]
本实用新型中，定焦镜头的光学总长ttl与定焦镜头的有效焦距f满足如下关系：5.2≤ttl/f≤5.5，含保护平板玻璃的光学总长ttl满足如下关系ttl≤13mm，使得定焦镜头具有更小的体积，有利于实现定焦镜头的小型化。
[0045]
以下根据本实用新型的上述设置给出四组具体实施例来具体说明根据本实用新型的定焦镜头。因为根据本实用新型的定焦镜头共有五片透镜，加上光阑sto、保护平板玻璃cg和像面一共15个面。为了便于叙述说明，将除像面以外的各个面编号按为s1、s2至s15。
[0046]
具体符合上述关系式的各个实施例的参数如下表1所示：
[0047][0048][0049]
表1
[0050]
实施例1：
[0051]
图1是示意性表示根据本实用新型的实施例1的定焦镜头结构图。
[0052]
实施例1中的光圈fno＝2.00,含保护平板玻璃的光学总长ttl为12.84mm；视场角为172
°
，第三透镜l3为平凸型塑胶非球面透镜。
[0053]
以下表2列出本实施例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：
[0054]
面序号表面类型r值厚度折射率阿贝数s1非球面15.7760.5251.5455.7s2非球面1.5861.532
ꢀꢀ
s3非球面-6.6771.8401.6423.5s4非球面-3.143-0.174
ꢀꢀ
s5(sto)球面infinity0.940
ꢀꢀ
s6球面infinity1.2391.5968.6
s7球面-3.076-0.094
ꢀꢀ
s8球面infinity0.171
ꢀꢀ
s9非球面5.8870.4851.6620.4s10非球面1.6260.176
ꢀꢀ
s11非球面3.1362.0301.5455.7s12非球面-3.1732.000
ꢀꢀ
s13球面infinity0.7001.5264.2s14球面infinity1.473
ꢀꢀ
s15(ima)球面infinity
‑‑‑
[0055]
表2
[0056]
在本实施例中，非球面数据如下表3所示，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：
[0057][0058][0059]
表3
[0060]
实施例2：
[0061]
图2是示意性表示根据本实用新型的实施例2的定焦镜头结构图。
[0062]
实施例2中的光圈fno＝2.00，含保护平板玻璃的光学总长ttl为12.76mm；视场角为172
°
，第三透镜l3为双凸型塑胶非球面透镜。
[0063]
以下表4列出本实施例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：
[0064]
面序号表面类型r值厚度折射率阿贝数s1非球面18.3960.4661.5455.7s2非球面1.5601.672
ꢀꢀ
s3非球面-6.8421.3481.6423.5s4非球面-3.325-0.011
ꢀꢀ
s5(sto)球面infinity0.905
ꢀꢀ
s6球面410.8631.4971.5968.6s7球面-2.945-0.033
ꢀꢀ
s8球面infinity0.171
ꢀꢀ
s9非球面5.6900.4971.6620.4s10非球面1.6450.157
ꢀꢀ
s11非球面2.8141.9191.5455.7
s12非球面-3.5872.000
ꢀꢀ
s13球面infinity0.7001.5264.2s14球面infinity1.470
ꢀꢀ
s15(ima)球面infinity
‑‑‑
[0065]
表4
[0066]
在本实施例中，非球面数据如下表5所示，其中k为该表面的二次曲面常数，a4、a6、a8、a10、a12、a14分别为四阶、六阶、八阶、十阶、十二阶、十四阶的非球面系数：
[0067][0068][0069]
表5
[0070]
实施例3：
[0071]
图3是示意性表示根据本实用新型的实施例3的定焦镜头结构图。
[0072]
实施例3中的光圈fno＝2.00,含保护平板玻璃的光学总长ttl为13.00mm；视场角为180
°
，第三透镜l3为双凸型塑胶非球面透镜。
[0073]
以下表6列出本实施例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：
[0074]
面序号表面类型r值厚度折射率阿贝数s1非球面41.7160.4191.5455.7s2非球面1.6851.676
ꢀꢀ
s3非球面-8.4141.6051.6423.5s4非球面-3.687-0.012
ꢀꢀ
s5(sto)球面infinity1.222
ꢀꢀ
s6球面44.2921.2441.5968.6s7球面-3.141-0.122
ꢀꢀ
s8球面infinity0.171
ꢀꢀ
s9非球面5.5160.5181.6620.4s10非球面1.7570.192
ꢀꢀ
s11非球面3.1781.7681.5455.7s12非球面-4.1122.000
ꢀꢀ
s13球面infinity0.7001.5264.2s14球面infinity1.627
ꢀꢀ
s15(ima)球面infinity
‑‑‑
[0075]
表6
[0076]
在实施例中，非球面数据如下表7所示，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：
[0077][0078][0079]
表7
[0080]
实施例4：
[0081]
图4是示意性表示根据本实用新型的实施例4的定焦镜头结构图。
[0082]
实施例4中的光圈fno＝2.00,含保护平板玻璃的光学总长ttl为12.84mm；视场角为172
°
，第三透镜l3为双凸型塑胶非球面透镜。
[0083]
以下表8列出本实施例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：
[0084]
面序号表面类型r值厚度折射率阿贝数s1非球面18.4240.5221.5455.7s2非球面1.4691.581
ꢀꢀ
s3非球面-7.781.6161.6423.5s4非球面-3.407-0.199
ꢀꢀ
s5(sto)球面infinity0.894
ꢀꢀ
s6球面23.8081.3091.5968.6s7球面-2.7360.213
ꢀꢀ
s8非球面7.0940.5941.5081.6s9非球面1.70.158
ꢀꢀ
s10非球面2.6932.1891.5455.7s11非球面-3.4162.000
ꢀꢀ
s12球面infinity0.7001.5264.2s13球面infinity1.265
ꢀꢀ
s14(ima)球面infinity
‑‑‑
[0085]
表8
[0086]
在本实施例中，非球面数据如下表9所示，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：
[0087][0088][0089]
表9
[0090]
根据本实用新型的上述实施例，本实用新型的定焦镜头共采用五枚透镜，通过合理设置各个透镜的凹凸性以及材质、光焦度分配，能够更好地收入光线和传递光线，有助于获得更大的视场角(全视场角达到172
°
～180
°
)，使可见光、红外、高低温像差得到有效的校正，在满足更好的光线传递性的要求下，实现了定焦镜头小型化(含保护平板玻璃的光学总长ttl≤13mm)、低成本化，在满足高性能的要求下，能够实现在-40℃～70℃温度范围内不虚焦，日夜共焦，从而适用于各类环境。
[0091]
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，均应包含在本发明的保护范围之内。