一种光学成像镜头的制作方法

1.本发明属于镜头技术领域，具体地涉及一种光学成像镜头。


背景技术：

2.随着科技的不断进步和和生活水平的不断提高，近年来，光学成像镜头也得到了迅速发展，光学成像镜头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，对于光学成像镜头的要求也越来越高。
3.但目前市面上的光学成像镜头还存在许多不足，如现有的大视场角光学成像镜头为了提高分辨率及矫正色差，多采用多片玻璃镜片或者胶合镜片，且镜片数量多，导致光学总长(ttl)过长，体积过大，安装使用具有局限性，且镜头整体成本过高；镜头温漂量大，当温度扰动过大时，影响成像质量；边缘视场成像质量较差等，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.本发明的目的在于提供一种光学成像镜头用以解决上述存在的技术问题。
5.为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种光学成像镜头，从物侧至像侧沿一光轴依次包括第一透镜至第六透镜；第一透镜至第六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.第一透镜具负屈光率，第一透镜的物侧面为凸面，第一透镜的像侧面为凹面；
7.第二透镜具负屈光率，第二透镜的物侧面于近光轴处为凸面，第二透镜的像侧面为凹面；
8.第三透镜具正屈光率，第三透镜的物侧面为凸面，第三透镜的像侧面为凸面；
9.第四透镜具正屈光率，第四透镜的物侧面为凸面，第四透镜的像侧面为凸面；
10.第五透镜具负屈光率，第五透镜的物侧面为凹面，第五透镜的像侧面为凹面；
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.第一透镜和第三透镜均为玻璃球面透镜，第二透镜、第四透镜、第五透镜和第六透镜均为塑料非球面透镜；
13.该光学成像镜头具有屈光率的透镜只有上述的第一透镜至第六透镜。
14.进一步的，该光学成像镜头还满足：-7.00mm《f1《-5.50mm，-5.00mm《f2《-4.00mm，4.00mm《f3《6.00mm，4.00mm《f4《5.00mm，-4.00mm《f5《-2.00mm，4.00mm《f6《5.00mm，其中，f1、f2、f3、f4、f5和f6分别为第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜和第六透镜的焦距。
15.进一步的，该光学成像镜头还满足：2.00《|f1/f|《3.00，1.00《|f2/f|《2.50，1.00《|f3/f|《3.00，1.50《|f4/f|《2.50，1.00《|f5/f|《2.00，1.00《|f6/f|《2.50，其中，f为该光学成像镜头的整体焦距，f1为第一透镜的焦距，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。
16.进一步的，该光学成像镜头还满足：1.70《nd1《2.00，20.00《vd1《50.00；1.50《nd2《1.70，50.00《vd2《60.00；1.70《nd3《1.85，20.00《vd3《30.00；1.50《nd4《1.70，50.00《vd4《70.00；1.60《nd5《1.70，18.00《vd5《25.00；1.50《nd6《1.70，50.00《vd6《60.00，其中，nd1-nd6分别为第一透镜至第六透镜的折射率，vd1-vd6分别为第一透镜至第六透镜的色散系数。
17.进一步的，该光学成像镜头还满足：r31＝r32，其中，r31和r32分别为第三透镜的物侧面和像侧面的曲率半径。
18.进一步的，还包括光阑，光阑设置在第三透镜和第四透镜之间。
19.更进一步的，该光学成像镜头还满足：2.00《f
前
/f
后
《3.00，其中，f
前
为第一透镜、第二透镜和第三透镜的组合焦距，f
后
为第四透镜、第五透镜和第六透镜的组合焦距。
20.进一步的，该光学成像镜头还满足：0.1《φ4 φ5 φ6，其中，φ4、φ5和φ6分别为第四透镜、第五透镜和第六透镜的光焦度。
21.进一步的，该光学成像镜头还满足：5.00《f
前
/f《7.00，其中，f
前
为第一透镜、第二透镜和第三透镜的组合焦距，f为该光学成像镜头的整体焦距。
22.进一步的，该第二透镜、第四透镜、第五透镜和第六透镜均为高阶偶次非球面透镜。
23.本发明的有益技术效果：
24.本发明采用两片玻璃球面透镜和四片塑料非球面透镜相结合设计，并通过对各个透镜进行相应设计，具有镜头整体长度较短，体积小，安装使用方便，成本低；视场角大，成像质量好；温漂小，可以很好的保证在不同温度条件下的工作状态的优点。
附图说明
25.为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，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。
26.图1为本发明实施例一的结构示意图；
27.图2为本发明实施例一在可见光435-650nm下的mtf图；
28.图3为本发明实施例一在可见光435-650nm下的63lp/mm的离焦曲线图；
29.图4为本发明实施例一在可见光435nm-650nm下的横向色差曲线图；
30.图5为本发明实施例一在可见光435nm-650nm下的纵向色差曲线图；
31.图6为本发明实施例一在可见光435nm-650nm下的场曲及畸变曲线图；
32.图7为本发明实施例二的结构示意图；
33.图8为本发明实施例二在可见光435-650nm下的mtf图；
34.图9为本发明实施例二在可见光435-650nm下的63lp/mm的离焦曲线图；
35.图10为本发明实施例二在可见光435nm-650nm下的横向色差曲线图；
36.图11为本发明实施例二在可见光435nm-650nm下的纵向色差曲线图；
37.图12为本发明实施例二在可见光435nm-650nm下的场曲及畸变曲线图；
38.图13为本发明实施例三的结构示意图；
39.图14为本发明实施例三在可见光435-650nm下的mtf图；
40.图15为本发明实施例三在可见光435-650nm下的63lp/mm的离焦曲线图；
41.图16为本发明实施例三在可见光435nm-650nm下的横向色差曲线图；
42.图17为本发明实施例三在可见光435nm-650nm下的纵向色差曲线图；
43.图18为本发明实施例三在可见光435nm-650nm下的场曲及畸变曲线图。
具体实施方式
44.为进一步说明各实施例，本发明提供有附图。这些附图为本发明揭露内容的一部分，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发明的优点。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。
45.现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。
46.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。
47.本发明公开了一种光学成像镜头，从物侧至像侧沿一光轴依次包括第一透镜至第六透镜；第一透镜至第六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。
48.第一透镜具负屈光率，第一透镜的物侧面为凸面，第一透镜的像侧面为凹面。
49.第二透镜具负屈光率，第二透镜的物侧面于近光轴处为凸面，第二透镜的像侧面为凹面。
50.第三透镜具正屈光率，第三透镜的物侧面为凸面，第三透镜的像侧面为凸面。
51.第四透镜具正屈光率，第四透镜的物侧面为凸面，第四透镜的像侧面为凸面。
52.第五透镜具负屈光率，第五透镜的物侧面为凹面，第五透镜的像侧面为凹面。
53.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。
54.第一透镜和第三透镜均为玻璃球面透镜，第二透镜、第四透镜、第五透镜和第六透镜均为塑料非球面透镜，有利于矫正二级光谱及高级像差，并很好地矫正镜头温漂，可以很好的保证在不同温度条件下的工作状态。
55.该光学成像镜头具有屈光率的透镜只有上述的第一透镜至第六透镜。
56.本发明采用两片玻璃球面透镜和四片塑料非球面透镜相结合设计，并通过对各个透镜进行相应设计，具有镜头整体长度较短，体积小，安装使用方便，成本低；视场角大，成像质量好；温漂小，可以很好的保证在不同温度条件下的工作状态的优点。
57.优选的，该光学成像镜头还满足：-7.00mm《f1《-5.50mm，-5.00mm《f2《-4.00mm，4.00mm《f3《6.00mm，4.00mm《f4《5.00mm，-4.00mm《f5《-2.00mm，4.00mm《f6《5.00mm，其中，f1、f2、f3、f4、f5和f6分别为第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜和第六透
镜的焦距，使得透镜的光焦度分配均匀合理，进一步提升成像质量。
58.优选的，该光学成像镜头还满足：2.00《|f1/f|《3.00，1.00《|f2/f|《2.50，1.00《|f3/f|《3.00，1.50《|f4/f|《2.50，1.00《|f5/f|《2.00，1.00《|f6/f|《2.50，其中，f为该光学成像镜头的整体焦距，f1为第一透镜的焦距，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，使得透镜的光焦度分配均匀合理，进一步提升成像质量。
59.优选的，该光学成像镜头还满足：1.70《nd1《2.00，20.00《vd1《50.00；1.50《nd2《1.70，50.00《vd2《60.00；1.70《nd3《1.85，20.00《vd3《30.00；1.50《nd4《1.70，50.00《vd4《70.00；1.60《nd5《1.70，18.00《vd5《25.00；1.50《nd6《1.70，50.00《vd6《60.00，其中，nd1-nd6分别为第一透镜至第六透镜的折射率，vd1-vd6分别为第一透镜至第六透镜的色散系数，进一步优化色差、像差，提升成像质量；第一透镜和第三透镜均选用了高折射率的玻璃材料，能够比较好的优化光学结构，同时利于镜头结构设计，减小镜头总长，降低镜头成本。
60.优选的，该光学成像镜头还满足：|r31|＝|r32|，其中，r31和r32分别为第三透镜的物侧面和像侧面的曲率半径，有助于第三透镜的镜片研磨加工，提升制造良率；另外，可以降低镜片在组装过程中的偏心倾斜等敏感度问题。
61.优选的，还包括光阑，光阑设置在第三透镜和第四透镜之间，进一步提升整体性能。
62.更优选的，该光学成像镜头还满足：2.00《f
前
/f
后
《3.00，其中，f
前
为第一透镜、第二透镜和第三透镜的组合焦距，f
后
为第四透镜、第五透镜和第六透镜的组合焦距，控制前后组透镜的焦距比值，可以更有效的平衡前后组像差，使得镜头具有更好的成像质量。
63.优选的，该光学成像镜头还满足：0.1《φ4 φ5 φ6，其中，φ4、φ5和φ6分别为第四透镜、第五透镜和第六透镜的光焦度，可以更有效地矫正镜头像散问题，使得镜头在子午方向和弧矢方向上的成像更加均匀。
64.优选的，该光学成像镜头还满足：5.00《f
前
/f《7.00，其中，f
前
为第一透镜、第二透镜和第三透镜的组合焦距，f为该光学成像镜头的整体焦距，有利于控制镜头前组的光线汇聚，可以确保镜头的广角化，使得系统具有更好的视场角。
65.优选的，该第二透镜、第四透镜、第五透镜和第六透镜均为高阶偶次非球面透镜，进一步优化色差、像差，提升成像质量。
66.下面将以具体实施例对本发明的光学成像镜头进行详细说明。
67.实施例一
68.如图1所示，一种光学成像镜头，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7、第四透镜4、第五透镜5、第六透镜6、保护玻璃8和成像面9；第一透镜1至第六透镜6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。
69.第一透镜1具负屈光率，第一透镜1的物侧面11为凸面，第一透镜1的像侧面12为凹面。
70.第二透镜2具负屈光率，第二透镜2的物侧面21于近光轴处为凸面，第二透镜2的像侧面22为凹面。
71.第三透镜3具正屈光率，第三透镜3的物侧面31为凸面，第三透镜3的像侧面32为凸
面。
72.第四透镜4具正屈光率，第四透镜4的物侧面41为凸面，第四透镜4的像侧面42为凸面。
73.第五透镜5具负屈光率，第五透镜5的物侧面51为凹面，第五透镜5的像侧面52为凹面。
74.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。
75.第一透镜1和第三透镜3均为玻璃球面透镜，第二透镜2、第四透镜4、第五透镜5和第六透镜6均为塑料非球面透镜。
76.本具体实施例中，光阑7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7也可以设置在其它合适位置。
77.本具体实施例的详细光学数据如表1-1所示。
78.表1-1实施例一的详细光学数据
79.表面 口径大小/mm曲率半径/mm厚度/间隔/mm材质折射率色散系数焦距/mm
‑ꢀꢀ
infinityinfinity
ꢀꢀꢀꢀ
11第一透镜12.32815.3581.100玻璃1.9131.32-6.84912 7.5254.2792.918
ꢀꢀꢀꢀ
21第二透镜6.83715.4131.288塑料1.5455.98-4.73422 5.1112.1240.877
ꢀꢀꢀꢀ
31第三透镜8.0006.6504.944玻璃1.7925.725.03432 8.000-6.6500.221
ꢀꢀꢀꢀ
7光阑3.250infinity0.537
ꢀꢀꢀꢀ
41第四透镜3.5784.6981.557塑料1.5556.004.51642 3.828-4.5870.145
ꢀꢀꢀꢀ
51第五透镜3.827-2.9700.800塑料1.6720.38-3.01752 4.3716.9180.605
ꢀꢀꢀꢀ
61第六透镜6.0223.7372.722塑料1.5556.004.63362 5.765-5.8233.214
ꢀꢀꢀꢀ
8保护玻璃6.424infinity0.700玻璃1.5264.20infinity
‑ꢀ
6.509infinity0.372
ꢀꢀꢀꢀ
9成像面6.390infinity0.000
ꢀꢀꢀꢀ
80.本具体实施例中，物侧面21、物侧面41、物侧面51、物侧面61、像侧面22、像侧面42、像侧面52和像侧面62依下列非球面曲线公式定义：
[0081][0082]
其中：
[0083]
r为光学表面上一点到光轴的距离。
[0084]
z为该点沿光轴方向的矢高。
[0085]
c为该表面的曲率。
[0086]
k为该表面的二次曲面常数。
[0087]
a4、a6、a8、a
10
、a
12
、a
14
、a
16
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。
[0088]
各个非球面的参数详细数据请参考下表：
[0089]
面序号ka4a6a8a
10a12a14a16
21-0.63-2.417e-023.522e-03-3.373e-042.413e-05-1.296e-064.460e-08-6.686e-10 22-1.18-2.514e-025.159e-032.350e-04-4.026e-041.112e-04-1.387e-056.676e-07 41-2.04-5.388e-04-1.326e-032.757e-066.787e-04-4.507e-041.218e-04-1.214e-05 42-12.90-1.978e-023.851e-032.917e-03-4.592e-032.475e-03-5.897e-045.204e-05 510.202.648e-025.142e-03-9.950e-035.100e-03-1.152e-031.034e-04-1.771e-06 52-41.502.208e-02-1.836e-03-1.409e-036.211e-04-9.684e-052.927e-063.431e-07 61-10.413.504e-03-3.350e-045.352e-063.669e-05-6.418e-064.176e-07-8.931e-09 622.70-1.807e-043.839e-041.219e-051.539e-05-3.514e-064.025e-07-6.425e-09
[0090]
本具体实施例的相关条件表达式的数值请参考表4。
[0091]
本具体实施例的mtf曲线图详见图2，可以看出在125lp/mm条件下全视场内均大于0.4，解析度高，成像质量好；离焦曲线图请参阅图3，横向色差图详见图4，纵向色差图详见图5，可以看出色差和像差都矫正较好，成像质量高；场曲及畸变图详见图6的(a)和(b)，可以看出场曲和畸变都较好。
[0092]
本具体实施例中，光学成像镜头的焦距f＝2.51mm；视场角fov＝173.2
°
；光圈值fno＝2.0；第一透镜1的物侧面11至成像面9在光轴i上的距离ttl＝22.000mm。
[0093]
本实施例在不同的温度范围内都具有较好的成像效果。
[0094]
实施例二
[0095]
如图7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，仅各透镜表面的曲率半径、透镜厚度等光学参数有所不同。
[0096]
本具体实施例的详细光学数据如表2-1所示。
[0097]
表2-1实施例二的详细光学数据
[0098][0099][0100]
本具体实施例的各个非球面的参数详细数据请参考下表：
[0101]
面序号ka4a6a8a
10a12a14a16
41-2.17-4.735e-04-1.333e-03-5.396e-066.801e-04-4.500e-041.217e-04-1.227e-05 42-12.53-2.002e-023.815e-032.912e-03-4.590e-032.473e-03-5.898e-045.203e-05 510.202.650e-025.129e-03-9.964e-035.100e-03-1.151e-031.035e-04-1.831e-06 52-40.802.215e-02-1.815e-03-1.406e-036.214e-04-9.676e-052.932e-063.421e-07 61-10.333.511e-03-3.327e-045.753e-063.673e-05-6.417e-064.173e-07-9.003e-09 622.71-1.267e-043.775e-041.124e-051.534e-05-3.510e-064.037e-07-6.333e-09
[0113]
本具体实施例的相关条件表达式的数值请参考表4。
[0114]
本具体实施例的mtf曲线图详见图14，可以看出在125lp/mm条件下全视场内均大于0.4，解析度高，成像质量好；离焦曲线图请参阅图15，横向色差图详见图16，纵向色差图详见图17，可以看出色差和像差都矫正较好，成像质量高；场曲及畸变图详见图18的(a)和(b)，可以看出场曲和畸变都较好。
[0115]
本具体实施例中，光学成像镜头的焦距f＝2.52mm；视场角fov＝172.0
°
；光圈值fno＝2.0；第一透镜1的物侧面11至成像面9在光轴i上的距离ttl＝21.780mm。
[0116]
本实施例在不同的温度范围内都具有较好的成像效果。
[0117]
表4本发明三个实施例的相关重要参数的数值
[0118] 实施例一实施例二实施例三f1-6.849-6.852-6.912f2-4.734-4.749-4.722f35.0345.0374.924f44.5164.5484.579f5-3.017-3.020-3.021f64.6334.6164.604f2.512.522.524|f1/f|2.732.722.74|f2/f|1.891.881.87|f3/f|2.012.001.95|f4/f|1.801.801.81|f5/f|1.201.201.20|f6/f|1.851.831.822.00《f
前
/f
后
《3.002.4852.5132.130.1《φ4 φ5 φ60.1060.1050.1045.00《f
前
/f《7.006.8246.9005.852
[0119]
尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，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发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。