定焦镜头的制作方法

1.本实用新型涉及光学镜头领域，特别为一种定焦镜头。


背景技术：

2.传统的安防玻塑定焦镜头，对具有消色差功能的胶合镜片进行拆分并塑料化。但是，原胶合面拆分后的相邻表面通常会引起鬼影，以及对公差较敏感，成像质量较难保证。近年来，塑料镜片专用胶水质量得到大幅度地提升，价格下降较大。另外，自动胶合镜片设备也更加成熟，塑料镜片胶合的良率也提升至90％以上。因此，原来进行拆分塑料胶合透镜可以进行胶合了，不但可以减少鬼影、有效的改善像质，而且有利于结构装配的简化，并降低成本。
3.同时，因cmos成像芯片技术发展较快，可以在维持原有低照成像效果下，使用较小的像元，比如1.45μm，在1/2.7
″
靶面上实现了4k分辨率(880万像素)。因此，行业级安防摄像机和家用消费级摄像机，都急需可见光与红外范围内均达到4k分辨率、性价比高且适用范围广的定焦镜头。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于：提供一种定焦镜头，该镜头采用4枚塑料非球面镜片不但成本低，性价比高，而且在低温和高温范围内成像质量好，适用范围广。
5.本实用新型通过如下技术方案实现：一种定焦镜头，其特征在于：包括沿光轴方向由物方到像方依次排列的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜和第五透镜；所述第一透镜为负光焦度透镜，第二透镜为正光焦度透镜，第三透镜为正光焦度透镜，第四透镜为负光焦度透镜，第五透镜为正光焦度透镜；
6.所述第三透镜为玻璃镜片，其余各镜片均为非球面塑料透镜，且第四透镜和第五透镜组成胶合组，使用四枚塑料非球面镜片可以大幅度提高系统的解析力；
7.并且系统满足以下关系：2.5《|f2/f1|《4.1，其中，f1为第一透镜的焦距，f2为第二透镜的焦距。
8.由于塑料单透镜材质的温度折射率变化率dn/dt比玻璃镜片大一个数量级，会产生很大的温差后焦变化，当|f2/f1|数值不在目标值内，难以将第一透镜和第二透镜产生的温差后焦变化，抵消在与镜头底座长度温差变化基本一致的范围内。当2.5《|f2/f1|《4.1，这样系统在低温-30℃和高温+80℃之间，mtf将维持可接受范围内，适用范围广。
9.优选地，还满足以下关系：
10.1.5《|f1/f|《3；
11.4《|f2/f|《7.3；
12.其中，f为系统焦距，f1为第一透镜的焦距，f2为第二透镜的焦距。满足上述关系第一透镜和第二透镜的球差和慧差将保持在合理的范围内，制造误差引起的性能下降可最小化。
13.为了使镜头具有良好的夜视效果，vd3》65，其中vd3为第三透镜的阿贝数，即第三透镜使用低色散的材料。
14.为了减小第三透镜产生的鬼像，|r3f|-|r3r|》3，其中r3f为第三透镜前表面的曲率半径，r3r为第三透镜后表面的曲率半径。前表面指的是靠近物方一侧，后表面指的是靠近像方一侧。
15.优选地，所述第五透镜的后方还设有具有切换功能的滤光片装置或固定滤光片。
16.优选地，所述第一透镜为前凸后凹的弯月透镜，第二透镜为前凹后凸的弯月透镜，第三透镜为双凸透镜，第四透镜为前凸后凹的弯月透镜，第五透镜为双凸透镜。
17.较之前技术而言，本实用新型的有益效果为：
18.1.本实用新型一种定焦镜头，该镜头采用4枚塑料非球面镜片不但成本低，并且在低温和高温范围内成像质量好，适用范围广。
附图说明
19.图1为本实用新型实施例一的结构示意图；
20.图2为本实用新型实施例一在白光下的mtf(调制传递函数)曲线图；
21.图3为本实用新型实施例一在红外模式下的mtf(调制传递函数)曲线图；
22.图4为本实用新型实施例二的结构示意图；
23.图5为本实用新型实施例二在白光下的mtf(调制传递函数)曲线图；
24.图6为本实用新型实施例二在红外模式下的mtf(调制传递函数)曲线图。
25.标号说明：1-第一透镜、2-第二透镜、3-第三透镜、4-第四透镜、5-第五透镜、6-滤光片、7-像面。
具体实施方式
26.下面结合附图说明对本实用新型做详细说明：
27.实施例一：
28.如图1所示，一种定焦镜头，包括沿光轴方向由物方到像方依次排列的第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3、第四透镜4和第五透镜5；所述第一透镜1为负光焦度透镜，第二透镜2为正光焦度透镜，第三透镜3为正光焦度透镜，第四透镜4为负光焦度透镜，第五透镜5为正光焦度透镜；
29.本实施例的定焦镜头的焦距f为4.18mm，fno为1.59，1/2.7
″
靶面，视场角为105.9
°
，镜头总长为22.45mm。各个透镜的曲率半径、中心厚度、折射率nd和阿贝数vd等数据，如下表所示。
30.表面序号曲率半径(mm)厚度(mm)折射率阿贝数*15.5621.7471.53555.71*22.1263.009
ꢀꢀ
*3-5.0813.9801.64023.53*4-5.0920.357
ꢀꢀ
光栏10.6662.9101.49781.616-6.7910.325
ꢀꢀ
*723.1871.0871.64023.53*82.4983.4361.53555.71*9-10.1492.747
ꢀꢀ
10平面0.7001.51764.2011平面2.152
ꢀꢀ
31.表中表面序号为沿光线入射的方向依次设置的；
32.带*记号的数字意味该表面为非球面。非球面公式如下：
[0033][0034]
其中，c为曲率半径，非球面系数如下表：
[0035] 第1面第2面第3面第4面k-1.194e-01-1.417e+005.119e+001.938e+00α
2-5.332e-03-2.126e-059.700e-041.587e-03α
3-1.291e-04-4.514e-041.812e-045.464e-04α44.587e-05-1.032e-045.192e-06-1.740e-04α
5-3.753e-061.437e-044.970e-044.901e-05α61.588e-07-3.562e-05-3.259e-04-6.257e-06α
7-3.535e-093.909e-069.081e-053.503e-07α83.234e-11-1.614e-07-8.619e-06 [0036] 第7面第8面第9面k-1.051e+01-4.275e+00-1.538e+00α
2-2.092e-031.872e-02-4.438e-04α32.401e-04-5.245e-03-2.693e-04α
4-3.620e-051.417e-031.632e-04α52.240e-06-2.670e-04-4.705e-05α61.025e-072.963e-057.222e-06α
7-1.491e-08-1.656e-06-5.619e-07α
8 3.199e-081.750e-08
[0037]
本实施例中各参数如下：f＝4.18，f1＝-7.78，f2＝25.80，|f2/f1|＝3.31，|f1/f|＝1.86，|f2/f|＝6.17，vd3＝81.61，|r3f|-|r3r|＝3.875，其中，f为系统焦距，f1为第一透镜的焦距，f2为第二透镜的焦距，vd3为第三透镜的阿贝数，r3f为第三透镜前表面的曲率半径，r3r为第三透镜后表面的曲率半径。
[0038]
光学传递函数是用来评价一个光学系统的成像质量较准确、直观和常见的方式，其曲线越高、越平滑，表明系统的成像质量越好，对像差进行了很好的校正。
[0039]
如图2所示，可见曲线平滑下降且集中。在160lp/mm时，在y
′
像高2.31mm(即34.67
°
)以内mtf值大于0.3。从而实现了系统在白光下，镜头性能达到4k分辨率。图3所示，在160lp/mm时，在y
′
像高2.31mm(即34.67
°
)以内mtf值大于0.3。与白光mtf相比下降不多，也就是说，在红外模式下，镜头性能也能达到4k分辨率。
[0048][0049][0050]
本实施例中的各参数如下：f＝4.13，f1＝-7.18，f2＝23.72，|f2/f1|＝3.30，|f1/f|＝1.74，|f2/f|＝5.74，vd3＝95.1，|r3f|-|r3r|＝3.645。
[0051]
其中，f为系统焦距，f1为第一透镜的焦距，f2为第二透镜的焦距，vd3为第三透镜的阿贝数，r3f为第三透镜前表面的曲率半径，r3r为第三透镜后表面的曲率半径。
[0052]
如图5所示，可见曲线平滑下降且集中。在160lp/mm时，在y
′
像高2.31mm(即35.55
°
)以内mtf值大于0.3。从而实现了系统在白光下，镜头性能达到4k分辨率。
[0053]
如图6所示，在160lp/mm时，在y
′
像高2.31mm(即35.55
°
)以内mtf值大于0.3。与白光mtf相比下降不多，也就是说，在红外模式下，镜头性能也达到了4k分辨率。
[0054]
上述两实施例采用五片反远摄形式的结构，并按照特定顺序从左到右依次排列，以及通过各个光学透镜的光焦度的分配，同时采用四枚塑料材质，具有良好的性价比，使得透镜系统的结构形式，透镜的折射率、阿贝系数等参数与成像条件匹配，进而使透镜系统的球差、慧差、象散、场曲、倍率色差、位置色差得到很好的校正，在低温-30℃和高温+80℃下具有良好环境适用性。此外，还具有良好夜视效果。
[0055]
尽管本实用新型采用具体实施例及其替代方式对本实用新型进行示意和说明，但应当理解，只要不背离本实用新型的精神范围内的各种变化和修改均可实施。因此，应当理解除了受随附的权利要求及其等同条件的限制外，本实用新型不受任何意义上的限制。