一种大通光高分辨率的远摄镜头的制作方法

1.本实用新型属于镜头技术领域，具体地涉及一种大通光高分辨率的远摄镜头。


背景技术：

2.近年来，光学镜头得到了迅猛发展，已被广泛地应用在智能手机、平板电脑、车载监控、安防监控、无人机航拍、机器视觉系统、视讯会议等各个领域，因此，对于光学镜头的要求也越来越高。
3.但目前市面上的远摄镜头还存在许多不足，如对传递函数管控得不够好，从而导致分辨率偏低，经过光学系统获取的图像不同视野的清晰度不均匀，进而影响了拍摄物体的识别与判定；像面较小，光学系统的放大率小，造成物方分辨率低，成像粗糙，弱光环境噪点大，细节丢失多，光学系统的感光性能差；通光口径普遍比较小，当在阴暗的低照环境下，光学成像系统的进光亮较低，在曝光时间太短的情况下，拍摄图面较暗，为了获得足够曝光量就得延长相应曝光时间，只适合拍摄静止物体，若拍摄运动物体，容易出现移动物体的拖影图像模糊现象；相对畸变数值较大，对畸变管控不够好，容易造成像与物产生肉眼可见的明显形变，图像识别不够准确的问题；只支持白天可见光使用，或者虽然具备红外功能，但是夜晚红外共焦性能差，红外成像效果不理想，通常是可见光 ir850nm，或可见光 ir940nm组合；温度补偿矫正较差，在高低温环境下光学系统内部隔圈、底座和镜头座受温度变化，光学系统的光学后焦无法同步变化，从而容易出现图像模糊现象等，因此，有必要对其进行改进，以满足消费者日益提高的要求。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种大通光高分辨率的远摄镜头用以解决上述存在的至少一个技术问题。
5.为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：一种大通光高分辨率的远摄镜头，从物侧至像侧沿一光轴依次包括第一透镜至第七透镜；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；
6.第一透镜具正屈光率，第一透镜的物侧面为凸面；
7.第二透镜具正屈光率，第二透镜的物侧面为凸面，第二透镜的像侧面为凸面；
8.第三透镜具负屈光率，第三透镜的物侧面为凹面，第三透镜的像侧面为凹面；
9.第四透镜具负屈光率，第四透镜的物侧面为凹面，第四透镜的像侧面为凹面；
10.第五透镜具正屈光率，第五透镜的物侧面为凸面，第五透镜的像侧面为凸面；
11.第六透镜具正屈光率，第六透镜的物侧面为凸面，第六透镜的像侧面为凸面；
12.第七透镜具负屈光率，第七透镜的物侧面为凹面；
13.第二透镜和第六透镜的相对折射率温度系数为负值，第二透镜与第三透镜相互胶合，第四透镜与第五透镜相互胶合，第六透镜与第七透镜相互胶合；
14.该远摄镜头具有屈光率的透镜只有上述的第一透镜至第七透镜。
15.进一步的，该远摄镜头还满足：dn2/dt《-7.0，dn6/dt《-7.0，其中，dn2/dt为第二透镜的相对折射率温度系数，dn6/dt为第六透镜的相对折射率温度系数。
16.进一步的，该远摄镜头还满足：vd2》65.00，vd6》65.00，其中，vd2为第二透镜的色散系数，vd6为第六透镜的色散系数。
17.进一步的，该远摄镜头还满足：nd3-nd2《0.25，vd2-vd3》40.00，其中，nd2为第二透镜的折射率，nd3为第三透镜的折射率，vd2为第二透镜的色散系数，vd3为第三透镜的色散系数。
18.进一步的，该远摄镜头还满足：nd7-nd6《0.25，vd6-vd7》40.00，其中，nd6为第六透镜的折射率，nd7为第七透镜的折射率，vd6为第六透镜的色散系数，vd7为第七透镜的色散系数。
19.进一步的，该远摄镜头还满足：0.47《|f2/f|《0.55，0.26《|f3/f|《0.32， 0.26《|f4/f|《0.32，0.24《|f5/f|《0.30，0.38《|f6/f|《0.45，0.35《|f7/f|《0.45，其中，f 为该远摄镜头的整体焦距，f2为第二透镜的焦距，f3为第三透镜的焦距，f4为第四透镜的焦距，f5为第五透镜的焦距，f6为第六透镜的焦距，f7为第七透镜的焦距。
20.进一步的，该远摄镜头还满足：2.8《ttl/bfl《3.4，其中，ttl为第一透镜的物侧面至成像面在光轴上的距离，bfl为该远摄镜头的光学后焦。
21.进一步的，该远摄镜头还满足：4.0《f/tc5《4.4，其中，f为该远摄镜头的整体焦距，tc5 为第五透镜在光轴上的厚度。
22.进一步的，该远摄镜头还满足：还包括光阑，光阑设置在第三透镜和第四透镜之间。
23.进一步的，该第一透镜至第七透镜均采用玻璃材料制成。
24.本实用新型的有益技术效果：
25.本实用新型采用七片透镜并通过对各个透镜进行相应设计，具有解析力高，图像成像均匀，成像质量良好；像面大，使得物方分辨率高，成像细腻，弱光噪点小，细节丢失少，感光性能好；通光口径大，相对照度高，满足低照度夜间环境使用，提高了视频的解析力，同时可以捕捉到高速运动物体图像；畸变管控好，获取的边缘图像变形小，图像还原准确；红外共焦性能好，在夜视状态下也有很好的成像效果，并且夜视状态同时满足850nm和940nm 的成像需求，大大提高了通用性和兼容性；热稳定性好，实现了在-40℃至 85℃温度区间内使用时不失焦的优点。
附图说明
26.为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，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，对于本领域的普通技术人员来讲，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。
27.图1为本实用新型实施例一的结构示意图；
28.图2为本实用新型实施例一在可见光435-656nm下的mtf图；
29.图3为本实用新型实施例一在红外光850nm下的mtf图；
30.图4为本实用新型实施例一在红外光940nm下的mtf图；
31.图5为本实用新型实施例一的场曲及畸变曲线图；
32.图6为本实用新型实施例二的结构示意图；
33.图7为本实用新型实施例二在可见光435-656nm下的mtf图；
34.图8为本实用新型实施例二在红外光850nm下的mtf图；
35.图9为本实用新型实施例二在红外光940nm下的mtf图；
36.图10为本实用新型实施例二的场曲及畸变曲线图；
37.图11为本实用新型实施例三的结构示意图；
38.图12为本实用新型实施例三在可见光435-656nm下的mtf图；
39.图13为本实用新型实施例三在红外光850nm下的mtf图；
40.图14为本实用新型实施例三在红外光940nm下的mtf图；
41.图15为本实用新型实施例三的场曲及畸变曲线图；
42.图16为本实用新型实施例四的结构示意图；
43.图17为本实用新型实施例四在可见光435-656nm下的mtf图；
44.图18为本实用新型实施例四在红外光850nm下的mtf图；
45.图19为本实用新型实施例四在红外光940nm下的mtf图；
46.图20为本实用新型实施例四的场曲及畸变曲线图。
具体实施方式
47.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。
48.现结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步说明。
49.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。
50.本实用新型公开了一种大通光高分辨率的远摄镜头，从物侧至像侧沿一光轴依次包括第一透镜至第七透镜；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；第一透镜具正屈光率，第一透镜的物侧面为凸面；第二透镜具正屈光率，第二透镜的物侧面为凸面，第二透镜的像侧面为凸面；第三透镜具负屈光率，第三透镜的物侧面为凹面，第三透镜的像侧面为凹面；第四透镜具负屈光率，第四透镜的物侧面为凹面，第四透镜的像侧面为凹面；第五透镜具正屈光率，第五透镜的物侧面为凸面，第五透镜的像侧面为凸面；第六透镜具正屈光率，第六透镜的物侧面为凸面，第六透镜的像侧面为凸面；第七透镜具负屈光率，第七透镜的物侧面为凹面；第二透镜和第六透镜的相对折射率温度系数为负值，第二透镜与第三透镜相互胶合，第四透镜
与第五透镜相互胶合，第六透镜与第七透镜相互胶合；该远摄镜头具有屈光率的透镜只有上述的第一透镜至第七透镜。
51.本实用新型采用七片透镜并通过对各个透镜进行相应设计，具有解析力高，图像成像均匀，成像质量良好；像面大，使得物方分辨率高，成像细腻，弱光噪点小，细节丢失少，感光性能好；通光口径大，相对照度高，满足低照度夜间环境使用，提高了视频的解析力，同时可以捕捉到高速运动物体图像；畸变管控好，获取的边缘图像变形小，图像还原准确；红外共焦性能好，在夜视状态下也有很好的成像效果，并且夜视状态同时满足850nm和940nm 的成像需求，大大提高了通用性和兼容性；热稳定性好，实现了在-40℃至 85℃温度区间内使用时不失焦的优点。
52.优选的，该远摄镜头还满足：dn2/dt《-7.0，dn6/dt《-7.0，其中，dn2/dt为第二透镜的相对折射率温度系数，dn6/dt为第六透镜的相对折射率温度系数，良好地控制镜头系统整体的后焦变化范围，高低温环境使用时依然保持良好的成像效果。
53.优选的，该远摄镜头还满足：vd2》65.00，vd6》65.00，其中，vd2为第二透镜的色散系数，vd6为第六透镜的色散系数，更好地抵消温度变化对于镜头后焦偏移的影响，保证镜头在-40℃至 85℃温度区间内使用时，画面清晰不失焦。
54.优选的，该远摄镜头还满足：nd3-nd2《0.25，vd2-vd3》40.00，其中，nd2为第二透镜的折射率，nd3为第三透镜的折射率，vd2为第二透镜的色散系数，vd3为第三透镜的色散系数，更好地校正色差，优化红外共焦性能，提升了在红外波段的像质表现。
55.优选的，该远摄镜头还满足：nd7-nd6《0.25，vd6-vd7》40.00，其中，nd6为第六透镜的折射率，nd7为第七透镜的折射率，vd6为第六透镜的色散系数，vd7为第七透镜的色散系数，更好地校正色差，优化红外共焦性能，提升了在红外波段的像质表现。
56.优选的，该远摄镜头还满足：0.47《|f2/f|《0.55，0.26《|f3/f|《0.32，0.26《|f4/f|《0.32， 0.24《|f5/f|《0.30，0.38《|f6/f|《0.45，0.35《|f7/f|《0.45，其中，f为该远摄镜头的整体焦距，f2为第二透镜的焦距，f3为第三透镜的焦距，f4为第四透镜的焦距，f5为第五透镜的焦距，f6为第六透镜的焦距，f7为第七透镜的焦距，合理分配各个透镜的光焦度，像差得到合理的平衡，成像质量高，并且镜片的敏感度低，镜头良率高。
57.优选的，该远摄镜头还满足：2.8《ttl/bfl《3.4，其中，ttl为第一透镜的物侧面至成像面在光轴上的距离，bfl为该远摄镜头的光学后焦，有利于降低镜头座随温度变化产生的形变量，提高温漂表现性能，同时结构更紧凑，利于实现镜头的小型化微型化轻量化要求，进一步增加实用性能。若低于条件式的下限值，则ttl变小，bfl变大，球面像差校正变得困难，系统敏感度增加，良率变低，光学后焦变大难以实现良好的高低温无热化性能；若高于条件式的上限，则ttl变大，bfl变小，光学系统全长变长，后焦变短，难以实现小型化的紧凑型要求，同时光学系统容易出现与相机底座机构产生干涉，无法安装的问题。
58.优选的，该远摄镜头还满足：4.0《f/tc5《4.4，其中，f为该远摄镜头的整体焦距，tc5 为第五透镜在光轴上的厚度，适当控制第五透镜的芯厚值，可以有效的校正光学系统的场曲。若低于条件式的下限，则第五透镜的芯厚变得太大，透镜太厚导致加工难度增大，良率降低，成本过高，不利于大批量生产；若高于条件式的上限，则第五透镜的芯厚变得太薄，薄透镜无法有效的校正场曲，进一步增大了光学系统校正的场曲的难度，无法实现像平面全视野清晰成像的要求。
59.优选的，该远摄镜头还满足：还包括光阑，光阑设置在第三透镜和第四透镜之间，胶合的第二透镜与第三透镜以及胶合的第四透镜与第五透镜关于光阑为双高斯结构，更好地校正镜头产生垂轴像差，包括彗差、畸变、和倍率色差，提升成像质量。
60.优选的，该第一透镜至第七透镜均采用玻璃材料制成，进一步提升成像质量和热稳定性。
61.下面将以具体实施例对本实用新型的大通光高分辨率的远摄镜头进行详细说明。
62.实施例一
63.如图1所示，一种大通光高分辨率的远摄镜头，从物侧a1至像侧a2沿光轴i依次包括第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3、光阑8、第四透镜4、第五透镜5、第六透镜6、第七透镜7、保护玻璃9和成像面100；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。
64.第一透镜1具正屈光率，第一透镜1的物侧面11为凸面，第一透镜1的像侧面12为平面。当然，在一些实施例中，第一透镜1的像侧面12也可以为凹面等。
65.第二透镜2具正屈光率，第二透镜2的物侧面21为凸面，第二透镜2的像侧面22为凸面。
66.第三透镜3具负屈光率，第三透镜3的物侧面31为凹面，第三透镜3的像侧面32为凹面。
67.第四透镜4具负屈光率，第四透镜4的物侧面41为凹面，第四透镜4的像侧面42为凹面。
68.第五透镜5具正屈光率，第五透镜5的物侧面51为凸面，第五透镜5的像侧面52为凸面。
69.第六透镜6具正屈光率，第六透镜6的物侧面61为凸面，第六透镜6的像侧面62为凸面。
70.第七透镜7具负屈光率，第七透镜7的物侧面71为凹面，第七透镜7的像侧面72为凸面。当然，在一些实施例中，第七透镜7的像侧面72也可以是平面、凹面等。
71.第二透镜2和第六透镜6的相对折射率温度系数为负值。
72.第二透镜2与第三透镜3相互胶合，第四透镜4与第五透镜5相互胶合，第六透镜6与第七透镜7相互胶合。
73.本具体实施例中，光阑8设置在第三透镜3和第四透镜4之间，但并不限于此，在其它实施例中，光阑8也可以设置在其它合适位置。
74.本具体实施例中，第一透镜1至第七透镜7均采用玻璃材料制成。
75.本具体实施例的详细光学数据如表1-1所示。
76.表1-1实施例一的详细光学数据
[0077][0078]
本具体实施例的相关条件表达式的数值请参考表5。
[0079]
本具体实施例的可见光mtf曲线图详见图2，可以看出mtf值在200lp/mm大于0.2，视频分辨率大于1080p接近4k，解析度高，成像质量好，红外波段850nm和940nm的mtf曲线图详见图3和4，可以看出红外波段850nm的mtf值200lp/mm＞0.1，红外波段940nm的mtf 值140lp/mm＞0.1，红外成像质量好，同时满足850nm和940nm的成像需求；场曲及畸变图详见图5的(a)和(b)，可以看出场曲和畸变等像差都矫正较好，边缘视场畸变数值皆小于
±
0.2％，边缘视场形变量小，成像效果佳。
[0080]
本具体实施例在-40℃至 85℃温度区间内使用时，画面清晰不失焦。
[0081]
本具体实施例中，远摄镜头的整体焦距f＝16.3mm；光圈值fno＝1.8；像面直径大小为 8.1mm；第一透镜1的物侧面11至成像面100在光轴i上的距离ttl＝23.63mm，主光线角度 cra＝17.0
°
。
[0082]
实施例二
[0083]
如图6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，仅第七透镜7的像侧面72为平面，此外，各透镜表面的曲率半径、透镜厚度等光学参数也有所不同。
[0084]
本具体实施例的详细光学数据如表2-1所示。
[0085]
表2-1实施例二的详细光学数据
[0086][0087]
本具体实施例的相关条件表达式的数值请参考表5。
[0088]
本具体实施例的可见光mtf曲线图详见图7，可以看出mtf值在200lp/mm大于0.2，视频分辨率大于1080p接近4k，解析度高，成像质量好，红外波段850nm和940nm的mtf曲线图详见图8和9，可以看出红外波段850nm和940nm的mtf值200lp/mm＞0.1，红外成像质量好，同时满足850nm和940nm的成像需求；场曲及畸变图详见图10的(a)和(b)，可以看出场曲和畸变等像差都矫正较好，边缘视场畸变数值皆小于
±
0.2％，边缘视场形变量小，成像效果佳。
[0089]
本具体实施例在-40℃至 85℃温度区间内使用时，画面清晰不失焦。
[0090]
本具体实施例中，远摄镜头的整体焦距f＝16.3mm；光圈值fno＝1.8；像面直径大小为 8.2mm；第一透镜1的物侧面11至成像面100在光轴i上的距离ttl＝23.52mm，主光线角度 cra＝17.1
°
。
[0091]
实施例三
[0092]
如图11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，仅第一透镜1的像侧面12为凹面，第七透镜7的像侧面72为凹面，此外，各透镜表面的曲率半径、透镜厚度等光学参数也有所不同。
[0093]
本具体实施例的详细光学数据如表3-1所示。
[0094]
表3-1实施例三的详细光学数据
[0095][0096]
本具体实施例的相关条件表达式的数值请参考表5。
[0097]
本具体实施例的可见光mtf曲线图详见图12，可以看出mtf值在200lp/mm大于0.2，视频分辨率大于1080p接近4k，解析度高，成像质量好，红外波段850nm和940nm的mtf曲线图详见图13和14，可以看出红外波段850nm的mtf值200lp/mm＞0.1，红外波段940nm的 mtf值140lp/mm＞0.1，红外成像质量好，同时满足850nm和940nm的成像需求；场曲及畸变图详见图15的(a)和(b)，可以看出场曲和畸变等像差都矫正较好，边缘视场畸变数值皆小于
±
0.2％，边缘视场形变量小，成像效果佳。
[0098]
本具体实施例在-40℃至 85℃温度区间内使用时，画面清晰不失焦。
[0099]
本具体实施例中，远摄镜头的整体焦距f＝16.3mm；光圈值fno＝1.8；像面直径大小为 8.1mm；第一透镜1的物侧面11至成像面100在光轴i上的距离ttl＝23.94mm，主光线角度 cra＝17.5
°
。
[0100]
实施例四
[0101]
如图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，仅第一透镜1的像侧面12为凹面，第七透镜7的像侧面72为凹面，此外，各透镜表面的曲率半径、透镜厚度等光学参数也有所不同。
[0102]
本具体实施例的详细光学数据如表4-1所示。
[0103]
表4-1实施例四的详细光学数据
[0104][0105]
本具体实施例的相关条件表达式的数值请参考表5。
[0106]
本具体实施例的可见光mtf曲线图详见图17，可以看出mtf值在200lp/mm大于0.2，视频分辨率大于1080p接近4k，解析度高，成像质量好，红外波段850nm和940nm的mtf曲线图详见图18和19，可以看出红外波段850nm的mtf值200lp/mm＞0.1，红外波段940nm的 mtf值140lp/mm＞0.08，红外成像质量好，同时满足850nm和940nm的成像需求；场曲及畸变图详见图20的(a)和(b)，可以看出场曲和畸变等像差都矫正较好，边缘视场畸变数值皆小于
±
0.3％，边缘视场形变量小，成像效果佳。
[0107]
本具体实施例在-40℃至 85℃温度区间内使用时，画面清晰不失焦。
[0108]
本具体实施例中，远摄镜头的整体焦距f＝16.3mm；光圈值fno＝1.8；像面直径大小为 8.0mm；第一透镜1的物侧面11至成像面100在光轴i上的距离ttl＝23.95mm，主光线角度 cra＝17.4
°
。
[0109]
表5本实用新型四个实施例的相关重要参数的数值
[0110] 实施例一实施例二实施例三实施例四nd3-nd20.190.190.190.19vd2-vd342.6242.6242.6242.62nd7-nd60.160.160.160.16vd6-vd743.2943.2943.2943.29|f2/f|0.510.510.500.50|f3/f|0.290.290.290.29|f4/f|0.290.290.290.29|f5/f|0.260.260.260.26|f6/f|0.410.410.400.40|f7/f|0.410.400.390.38
ttl/bfl3.083.073.153.15f/tc54.354.174.174.17
[0111]
尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本实用新型，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本实用新型的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本实用新型做出各种变化，均为本实用新型的保护范围。