一种高清无畸变镜头的制作方法

本发明涉及光学器件
技术领域：
，尤其涉及一种高清无畸变镜头。
背景技术：
：随着高精密电子集成技术的发展，移动终端设备尤其是对于获得具有大景深、高信噪比、高清晰度、高对比度、无畸变的终端图像识别设备需求增加。因此具有高像素、无畸变镜头对于图像的获取起着关键性的作用，该类镜头可广泛应用于考勤、门禁和安全防护监控领域，有效提高人脸图像的识别准确度和识别速度。然而目前市面上常见的无畸变镜头，大都像素不高，只能满足200万像素，而且在高温和低温环境下，实拍画面出现虚焦现象，成像质量不佳。技术实现要素：针对上述不足，本发明的目的在于提供一种高清无畸变镜头，具有大孔径、更小体积、更高像素、更好的耐恶劣环境、及无畸变的优点，并实现在高温+70℃和低温-30℃实拍画面不虚焦，成像质量好，市场前景广。本发明为达到上述目的所采用的技术方案是：一种高清无畸变镜头，其特征在于，沿着光轴由物侧到像侧依序包括：具有正光焦度的第一玻璃非球面透镜，其物侧面为凸面，像侧面为凸面；具有负光焦度的第二塑胶非球面透镜，其物侧面为凹面，像侧面为凸面；具有正光焦度的第三塑胶非球面透镜，其物侧面为凹面，像侧面为凸面；具有负光焦度的第四玻璃球面透镜，其物侧面为凸面，像侧面为凹面。作为本发明的进一步改进，还包括设置于第一玻璃非球面透镜与镜框之间的一孔径光阑。作为本发明的进一步改进，还包括设置于第四塑胶非球面透镜靠近像侧一侧的一红色滤光片。作为本发明的进一步改进，还包括设置于红色滤光片后侧且用于成像的一图像采集元件。作为本发明的进一步改进，所述第一玻璃非球面透镜的焦距f1为+6.2～+6.5mm，折射率nd1为1.583，前表面的曲率半径r11为+11.7～+13.5mm，后表面的曲率半径r12为-4.9～-5.1mm，其中，“+”号表示方向为正，“-”号表示方向为负。作为本发明的进一步改进，所述第二塑胶非球面透镜的焦距f2为-5.2～-10.9mm，折射率nd2为1.64～1.66，前表面的曲率半径r21为-5.2～-9.3mm，后表面的曲率半径r22为-18.6～+6.8mm，其中，“+”号表示方向为正，“-”号表示方向为负。作为本发明的进一步改进，所述第三塑胶非球面透镜的焦距f3为-8.8～+4.0mm，折射率nd3为1.53～1.54，前表面的曲率半径r31为-3.1～-13mm，后表面的曲率半径r32为-1.89～-2.2mm，其中，“+”号表示方向为正，“-”号表示方向为负。作为本发明的进一步改进，所述第四塑料非球面透镜的焦距f4为-19～+24mm，折射率nd4为1.53～1.54，前表面的曲率半径r41为+1.3～+1.6mm，后表面的曲率半径r42为+0.95～+1.1mm，其中，“+”号表示方向为正，“-”号表示方向为负。作为本发明的进一步改进，所述镜头的焦距f为4.001～4.884mm，焦距与入瞳直径之比fno≥2.8。作为本发明的进一步改进，0.393<obfl/efl<0.417；1.262<f1/efl<1.619；-1.419<f2/efl<2.54；0.23<cra/fov<0.678；其中，obfl为镜头的光学后截距，即第六塑胶非球面透镜的曲面上离像面最近的一点到像面的距离；efl为取像镜头的焦距；f1为第一玻璃非球面透镜的焦距，f2为第二塑胶非球面透镜的焦距；cra为主光线入射角，fov为镜头的视场角。作为本发明的进一步改进，所述第二塑胶非球面透镜、第三塑胶非球面透镜、第四塑胶非球面透镜均为非球面透镜，非球面透镜满足以下偶次非球面的方程式：其中，c是曲率c＝1/r，r为非球面透镜高度，k为非球面顶点处的圆锥系数，a4、a6、a8···分别是非球面透镜的四、六、八…等阶非球面系数。作为本发明的进一步改进，所述第一玻璃非球面透镜、第二塑胶非球面透镜、第三塑胶非球面透镜、第四塑胶非球面透镜共四片透镜的边缘，分别过盈配合设置于一镜框内侧；所述第一玻璃非球面透镜与第二塑胶非球面透镜通过一第一隔圈隔开，所述第二塑胶非球面透镜和第三塑胶非球面透镜互相承靠、第三塑胶非球面透镜和第四塑胶非球面透镜之间通过一第二隔圈隔开，所述第一玻璃非球面透镜与镜框之间通过一垫圈隔开。作为本发明的进一步改进，所述镜框的材质为塑胶，所述第一隔圈与第二隔圈的材质均为金属，所述垫圈的材质为soma遮光材料。本发明的有益效果为：通过对一片玻璃非球面镜片与三片塑胶非球面镜片共四片透镜进行配置方式、折射率搭配和设计优化，可获得fno＝2.8的大孔径、更小体积(ttl≤7.5mm)、500高像素、无畸变高清镜头，并且在高温+70℃和低温-30℃实拍画面不虚焦，成像质量好，各透镜面型简单容易制造，公差较小，材料成本低，可广泛应用于考勤、门禁和安全防护监控领域，有效提高人脸图像的识别准确度和识别速度，具有较高的性价比和广泛的市场前景。上述是发明技术方案的概述，以下结合附图与具体实施方式，对本发明做进一步说明。附图说明图1为本发明高清无畸变镜头的光学结构示意图；图2为本发明各透镜设置于镜框内的整体结构示意图；图3为本发明各透镜相配合成像的光折射示意图；图4为本发明高清无畸变镜头的场曲和畸变示意图。具体实施方式为更进一步阐述本发明为达到预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对本发明的具体实施方式详细说明。请参照图1，本发明实施例提供一种高清无畸变镜头，沿着光轴由物侧到像侧依序包括：具有正光焦度的第一玻璃非球面透镜1，其物侧面11为凸面，像侧面12为凸面；具有负光焦度的第二塑胶非球面透镜2，其物侧面21为凹面，像侧面22为凸面；具有正光焦度的第三塑胶非球面透镜3，其物侧面31为凹面，像侧面32为凸面；具有负光焦度的第四塑胶非球面透镜4，其物侧面41为凸面，像侧面42为凹面。在本实施例中，第一玻璃非球面透镜1、第二塑胶非球面透镜2、第三塑胶非球面透镜3、第四塑胶非球面透镜4、及整个镜头的参数(例如，焦距、折射率、曲率半径)如以下表一所示：表一f4.001～4.884fno≥2.8f1+6.2～+6.5nd11.583r11+11.7～+13.5r12-4.9～-5.1f2-5.2～-10.9nd21.64～1.66r21-5.2～-9.3r22-18.6～+6.8f3-8.8～+4.0nd31.53～1.54r31-3.1～-13r32-1.89～-2.2f4-19～+24nd41.53～1.54r41+1.3～+1.6r42+0.95～+1.1在上表中，f1为第一玻璃非球面透镜1的焦距，nd1为第一玻璃非球面透镜1的折射率，r11、r12为第一玻璃非球面透镜1的前后表面曲率半径，“+”号表示方向为正，“-”号表示方向为负，以此类推。由上表可看出，所述镜头的焦距f为4.001～4.884mm，焦距与入瞳直径之比fno≥2.8。所述第一玻璃非球面透镜1的焦距f1为+6.2～+6.5mm，折射率nd1为1.583，前表面的曲率半径r11为+11.7～+13.5mm，后表面的曲率半径r12为-4.9～-5.1mm，其中，“+”号表示方向为正，“-”号表示方向为负。由此可知，第一玻璃非球面透镜1物侧光学面及像侧光学面均为非球面，且其物侧面、像侧面均为凸面，可利用折射率nd1低于1.583的玻璃材料制成。所述第二塑胶非球面透镜2的焦距f2为-5.2～-10.9mm，折射率nd2为1.64～1.66，前表面的曲率半径r21为-5.2～-9.3mm，后表面的曲率半径r22为-18.6～+6.8mm，其中，“+”号表示方向为正，“-”号表示方向为负。由此可知，第二塑胶非球面透镜2的物侧光学面和像侧光学面均为非球面，且其物侧面为凹面、像侧面为凸面，这种弯曲方式可使光线更好的汇聚，可利用折射率nd2大于1.64且小于1.66的塑胶材料制成。所述第三塑胶非球面透镜3的焦距f3为-8.8～+4.0mm，折射率nd3为1.53～1.54，前表面的曲率半径r31为-3.1～-13mm，后表面的曲率半径r32为-1.89～-2.2mm，其中，“+”号表示方向为正，“-”号表示方向为负。由此可知，第三塑胶非球面透镜3的物侧光学面和像侧光学面均为非球面，且其物侧面为凹面、像侧面为凸面，可利用折射率nd3大于1.53且小于1.54的塑胶材料制成。所述第四塑胶非球面透镜4的焦距f4为-19～+24mm，折射率nd4为1.53～1.54，前表面的曲率半径r41为+1.3～+1.6mm，后表面的曲率半径r42为+0.95～+1.1mm，其中，“+”号表示方向为正，“-”号表示方向为负。由此可知，第四塑胶非球面透镜4的物侧光学面和像侧光学面为非球面，且其物侧面为凸面，像侧面为凹面，第四玻璃球面透镜4的负光焦度分配方式可进一步汇聚光束，在很大程度上提高镜头的成像品质。可利用折射率nd4大于1.53且小于1.54的塑胶材料制成，这样可以更好的降低成本。第二塑胶非球面透镜2、第三塑胶非球面透镜3和第四塑胶非球面透镜4在很大程度上提高镜头的成像品质。第三塑胶非球面透镜3的材料可以和第四塑胶非球面透镜4相同，这样可以更好的降低生产成本。由上述可知，本实施例高清无畸变镜头采用一片玻璃非球面镜片与三片塑胶非球面镜片相结合，不但能减低材料成本；而且由于目前的精密仪器加工的科技水平，非球面镜片的制造和加工已经十分成熟，由此可取得更好的成像质量。在本实施例中，高清无畸变镜头在具有上述参数的各透镜组合下，具有良好的光学像差修正，并满足下列关系式：0.393<obfl/efl<0.417；1.262<f1/efl<1.619；-1.419<f2/efl<2.54；0.23<cra/fov<0.678；其中，obfl为镜头的光学后截距，即第四塑胶非球面透镜4的曲面上离像面最近的一点到像面的距离；efl为取像镜头的焦距；f1为第一玻璃非球面透镜1的焦距，f2为第二塑胶非球面透镜2的焦距；cra为主光线入射角，fov为镜头的视场角。在本实施例中，所述第二塑胶非球面透镜2、第三塑胶非球面透镜3、第四塑胶非球面透镜4均为非球面透镜，非球面透镜满足以下偶次非球面的方程式(asphericalsurfaceformula)：其中，c是曲率c＝1/r，r为非球面透镜高度，k为非球面顶点处的圆锥系数，a4、a6、a8···分别是非球面透镜的四、六、八…等阶非球面系数。下面以较佳实施例，并配合图1与图4分别说明如下：下表二中分别列出了由物侧到像侧依序的光学面编号(surfacenumber)、在光轴上光学面的曲率半径ri(单位：mm)(theradiusofcurvaturer)、各透镜的折射率(nd)、各透镜的非球面k值(conic)。表二在表二中，光学面(surface)有标注*者的为非球面光学面，r11、r12分别代表第一玻璃非球面透镜1的物侧面和像侧面；r21、r22分别代表第二塑胶非球面透镜2的物侧面和像侧面；r31、r32分别代表第三塑胶非球面透镜3的物侧面和像侧面；r41、r42分别代表第四塑胶非球面透镜4的物侧面和像侧面；fno为光学镜头的焦距入瞳比(fnumber)，efl为取像镜头的有效焦距，fov为镜头的视场角。下表三列出光学表面的非球面的各项系数：表三a4a6a8a10a12a14a16*r11-0.0340.075-0.3570.749-0.7680.3040*r12-0.0310.051-0.1520.218-0.1570.0450*r21-0.0858.242e-0040.059-0.0600.025-3.985e-0030*r220.118-0.3230.341-0.1950.063-0.0117.504e-004*r310.343-0.5030.414-0.1990.056-8.286e-0035.122e-004*r32-0.0180.015-0.0114.566e-003-7.977e-0042.816e-0054.601e-006*r41-0.0470.012-9.695e-0034.560e-003-1.072e-0031.246e-004-5.779e-006*r42-0.035-5.556e-0034.492e-003-1.081e-0031.308e-004-7.990e-0061.927e-007上表中，a4、a6、a8···分别是非球面透镜的四、六、八…等阶非球面系数。由上述表二、表三和图1、图4所示，藉此可以证明本实施例高清无畸变镜头的形状易加工生产，进而提高本实施例高清无畸变镜头的可应用性，而且，畸变较小，场曲也小。本实施例高清无畸变镜头还包括设置于镜框10与第一玻璃非球面透镜1之间的一孔径光阑7。孔径光阑7为一种中置光圈，由soma30内径控制，利于实现镜头无畸变。本实施例高清无畸变镜头还包括设置于第四塑胶非球面透镜4靠近像侧一侧的一红色滤光片5，可由schott-d263t玻璃材料制成，其表面应镀有能让红外光截止的膜层，主要作用是过滤红外光。本实施例高清无畸变镜头还包括设置于红色滤光片5后侧且用于成像的一图像采集元件6，以提供被摄物成像。例如，图像传感器，其包含ccd(电荷耦合装置)或cmos(互补型金属氧化物半导体)，可将图像信号转变为电子信号输出。如图3所示，来自物侧的光经过一片玻璃球面镜片与三片塑胶非球面镜片共四片透镜折射后，会聚在图像采集元件6上成像。在本实施例中，如图2所示，所述第一玻璃非球面透镜1、第二塑胶非球面透镜2、第三塑胶非球面透镜3、第四塑胶非球面透镜4共四片透镜的边缘，分别过盈配合设置于一镜框10内侧，具体的，该镜框10的材质为塑胶。同时，所述第一玻璃非球面透镜1与第二塑胶非球面透镜2通过一第一隔圈20隔开，所述第二塑胶非球面透镜2和第三塑胶非球面透镜3互相承靠，第三塑胶非球面透镜3和第四塑胶非球面透镜4通过一第二隔圈30隔开，以达到将相邻两块透镜间隔开的目的；同时，在第四塑胶非球面透镜4和红色滤光片5之间设置第三隔圈40，还可以保证较大的相对孔径。具体的，所述第一隔圈20、第二隔圈30与第三隔圈40的材质均为金属。对于本实施例高清无畸变镜头的总长度，可以根据具体需要进行设定，优选的，本实施例镜头总长小于7.5mm。通过具有以上参数与特性的一片玻璃非球面镜片与三片塑胶非球面镜片共四片透镜相结合，并对配置方式、折射率搭配等进行设计优化，可获得fno＝2.8的大孔径、更小体积(ttl≤7.5mm)、500高像素、无畸变高清镜头，并且在高温+70℃和低温-30℃实拍画面不虚焦，各透镜面型简单容易制造，公差较小，材料成本低，可广泛应用于考勤、门禁和安全防护监控领域，有效提高人脸图像的识别准确度和识别速度，具有较高的性价比和广泛的市场前景。以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，故采用与本发明上述实施例相同或近似的技术特征，而得到的其他结构，均在本发明的保护范围之内。当前第1页12