定焦镜头的制作方法

1.本发明涉及光学系统技术领域，尤其涉及一种定焦镜头。


背景技术：

2.随着人们对公共安全领域工作重视程度的提高，对监控设施等安防类定焦镜头的需求和成像质量也有了更高的要求。定焦镜头因其成像高清、低照度条件下成像清晰等优点在安防监控行业领域里占据重要地位。
3.现有的安防镜头可以采用双波段共焦技术来实现白天和夜晚的监控，为了实现这个目的，镜头的红外焦点的偏移量需要在红外光的焦深范围内。但红外成像无法保证真实色彩信息，所以保证红外清晰成像是安防监控领域急需解决的问题。
4.中国专利cn108333712b公开了一种光学影像系统组、取像装置及电子装置。光学影像系统组由物侧至像侧依次包含第一透镜、第二透镜、光阑、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜、滤光元件和平板玻璃，其中，第二透镜具有负屈折力，其物侧表面近光轴处为凹面，其像侧表面近光轴处为凸面。第三透镜具有正屈折力。第四透镜具有正屈折力。第五透镜具有正屈折力。第六透镜具有负屈折力。当满足特定条件时，可达到兼具足够视角、微型化、抗环境变化、高成像品质的特性。但是，上述技术也并未解决镜头的红外成像无法保证真实色彩信息的问题。


技术实现要素：

5.为克服上述现有技术中的缺陷，本发明的目的在于提供一种小型化、低成本、高像素，具有600万像素的高解像力，同时具备红外波段监控功能，并且在-40℃～80℃的温度范围内不虚焦的安防监控定焦镜头。
6.为实现上述发明目的，本发明提供一种定焦镜头，包括：沿光轴从物侧至像侧的方向依次排列的光焦度为负的第一透镜、光焦度为负的第二透镜、光阑、光焦度为正的第三透镜、光焦度为正的第四透镜、光焦度为正的第五透镜、光焦度为负的第六透镜和平板保护玻璃。
7.根据本发明的一个方面，沿光轴从物侧至像侧的方向，
8.所述第一透镜和所述第三透镜均为凸凹型透镜；
9.所述第二透镜为凹凸型透镜；
10.所述第四透镜和所述第五透镜均为凸凸型透镜；
11.所述第六透镜在近轴区处的形状为凹凸型。
12.根据本发明的一个方面，所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜、所述第五透镜和所述第六透镜均为非球面透镜；
13.所述第四透镜为球面透镜。
14.根据本发明的一个方面，所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜、所述第五透镜和所述第六透镜均为塑胶透镜；
15.所述第四透镜为玻璃透镜。
16.根据本发明的一个方面，所述定焦镜头至少包含一枚低色散的玻璃透镜，且所述第四透镜的阿贝数大于90。
17.根据本发明的一个方面，所述定焦镜头的光学总长度ttl与所述定焦镜头的有效焦距f之间满足关系式：5.85≤ttl/f≤5.92。
18.根据本发明的一个方面，所述定焦镜头的光学后焦长度bfl与所述定焦镜头的有效焦距f之间满足关系式：1.49≤bfl/f≤1.51。
19.根据本发明的一个方面，所述第一透镜的有效焦距f1、所述第二透镜的有效焦距f2之和与所述定焦镜头的有效焦距f之间满足关系式：-20.03≤(f1+f2)/f≤-13.42。
20.根据本发明的一个方面，所述第一透镜的厚度d1满足关系式：0.78≤d1≤1.28。
21.根据本发明的一个方面，所述第二透镜的有效焦距f2与所述第三透镜的有效焦距f3之间满足关系式：-1.72≤f3/f2≤-1.31。
22.根据本发明的一个方面，所述第三透镜的有效焦距f3与所述定焦镜头的有效焦距f之间满足关系式：15.92≤f3/f≤24.08。
23.根据本发明的一个方面，所述第四透镜的有效焦距f4与所述定焦镜头的有效焦距f之间满足关系式：2.05≤f4/f≤2.10。
24.根据本发明的一个方面，所述第五透镜的有效焦距f5、所述第六透镜的有效焦距f6之和与所述定焦镜头的有效焦距f之间满足关系式：-0.70≤(f5+f6)/f≤-0.67。
25.根据本发明的方案，提供了一种实现小型化、低成本、高像素、fno≤1.64，具有600万像素的高解像力，同时具备红外波段监控功能，并且在-40℃～80℃的温度范围内不虚焦的安防监控定焦镜头，成像清晰，适应高低温环境条件。在红外性能上，该镜头的红外波段性能良好，可实现日夜两用。另外，玻塑不同材质的透镜混合使用，在实现高解像力的同时有效降低成本、小型化。镜头的光学总长度ttl≤22.45mm(带平板保护玻璃)，进一步保证小体积。
附图说明
26.图1示意性表示本发明实施例1的定焦镜头的结构示意图；
27.图2示意性表示本发明实施例2的定焦镜头的结构示意图；
28.图3示意性表示本发明实施例3的定焦镜头的结构示意图。
具体实施方式
29.为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施方式，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.在针对本发明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发明和简化描述，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
理解为对本发明的限制。
31.下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细地描述，实施方式不能在此一一赘述，但本发明的实施方式并不因此限定于以下实施方式。
32.如图1所示，本发明的定焦镜头包括：沿光轴从物侧至像侧的方向依次排列的具有负光焦度的第一透镜l1、具有负光焦度的第二透镜l2、光阑sto、具有正光焦度的第三透镜l3、具有正光焦度的第四透镜l4、具有正光焦度的第五透镜l5、具有负光焦度的第六透镜l6和平板保护玻璃cg。
33.沿光轴从物侧至像侧的方向，第一透镜l1和第三透镜l3都是形状为凸凹型的透镜，第二透镜l2是形状为凹凸型的透镜，第四透镜l4和第五透镜l5都是形状为凸凸型的透镜，第六透镜l6是在近轴区处的形状为凹凸型的透镜。
34.本发明定焦镜头的光学结构对正负光焦度的透镜和不同形状的透镜进行上述方式的组合和搭配，使得该镜头像差得到很好地校正，达到好的红外成像效果，同时在第二透镜l2和第三透镜l3之间设置光阑sto，并在第六透镜l6的像侧面和像面ima之间设置平板保护玻璃cg，可以控制该镜头光学系统的像散，进而实现小型化、600万像素的高解像性能、日夜两用的性能兼容，同时具备红外波段监控功能，并在-40℃～+80℃的温度范围内清晰成像。
35.其中，上述第一透镜l1、第二透镜l2、第三透镜l3、第五透镜l5和第六透镜l6均为非球面透镜，而第四透镜l4为球面透镜。
36.上述第一透镜l1、第二透镜l2、第三透镜l3、第五透镜l5和第六透镜l6均为塑胶透镜，而第四透镜l4为玻璃透镜。在该定焦镜头的6枚透镜的光学结构中，5枚透镜均采用塑胶非球面透镜，1枚透镜为玻璃球面透镜，通过合理设置塑胶材质、玻璃材质的透镜，不同材质的透镜互补克服了塑胶材质非球面透镜的膨胀系数大、在高低温的变化环境下容易造成焦点漂移的缺陷，可以保证镜头高像质成像的同时实现低成本。
37.在本发明中，定焦镜头的光学总长度ttl与定焦镜头的有效焦距f之间满足关系式：5.85≤ttl/f≤5.92。上述光学总长度ttl指的是本定焦镜头中包含平板保护玻璃cg的光学总长度。定焦镜头的光学后焦长度bfl与定焦镜头的有效焦距f之间满足关系式：1.49≤bfl/f≤1.51。上述光学后焦长度bfl指的是本定焦镜头的最后一枚透镜，即第六透镜l6的像侧面至像面ima之间的距离。通过对镜头的光学总长度、光学后焦长度与有效焦距之间的关系进行限定，可以保证镜头的小型化，具体实现了包含平板保护玻璃cg的镜头光学总长度ttl≤22.45mm。
38.在本发明中，第一透镜l1的有效焦距f1、第二透镜l2的有效焦距f2之和与定焦镜头的有效焦距f之间满足关系式：-20.03≤(f1+f2)/f≤-13.42。第一透镜l1的厚度d1满足关系式：0.78≤d1≤1.28。通过对第一透镜l1、第二透镜l2的上述参数进行设置，可以汇聚镜头的入射光线，实现大视场角，控制该镜头光学系统的光路。
39.在本发明中，第二透镜l2的有效焦距f2与第三透镜l3的有效焦距f3之间满足关系式：-1.72≤f3/f2≤-1.31。第三透镜l3的有效焦距f3与定焦镜头的有效焦距f之间满足关系式：15.92≤f3/f≤24.08。通过对第二透镜l2、第三透镜l3的上述参数进行设置，可以减小光线通过光阑产生的像差。
40.在本发明中，定焦镜头至少包含一枚低色散的玻璃透镜，且第四透镜l4的阿贝数
大于90。第四透镜l4的有效焦距f4与定焦镜头的有效焦距f之间满足关系式：2.05≤f4/f≤2.10。可以矫正色差，实现小紫边，进一步提高镜头红外波段的性能，使得镜头的红外波段清晰成像。
41.在本发明中，第五透镜l5的有效焦距f5、第六透镜l6的有效焦距f6之和与定焦镜头的有效焦距f之间满足关系式：-0.70≤(f5+f6)/f≤-0.67。对第五透镜l5、第六透镜l6的上述参数进行设置和限定，可以平衡高低温，提高镜头的光学成像性能，适应高低温环境条件。
42.以下以三个实施例结合附图和表格来具体说明本发明的定焦镜头。在下列各个实施例中，本发明将光阑sto记为一面，将像面ima记为一面。
43.具体符合上述关系式的各个实施例的参数如下表1所示：
[0044][0045]
表1
[0046]
在本发明的各个实施例中，该定焦镜头的塑胶非球面透镜满足以下公式：
[0047][0048]
在上述公式中，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、a
10
、a
12
、a
14
、a
16
···
分别表示四阶、六阶、八阶、十阶、十二阶、十四阶、十六阶
···
非球面系数。
[0049]
实施例1
[0050]
参见图1，在本实施例中，定焦镜头各参数如下所述：
[0051]
fno：1.62；镜头总长度：22.18mm；焦距：3.79mm。
[0052]
本实施例的定焦镜头的各透镜的相关参数，包括表面类型、曲率半径r值、厚度、材料的折射率和阿贝数，s1至s16表示定焦镜头中各枚透镜、光阑sto和平板保护玻璃cg的每一个表面，如下表2所示。
[0053]
面序号表面类型r值厚度折射率阿贝数s1非球面100.781.121.5455.71s2非球面3.222.28
ꢀꢀ
s3非球面-4.461.791.5455.71s4非球面-6.090.20
ꢀꢀ
s5(sto)球面infinity0.27
ꢀꢀ
s6非球面6.782.191.6423.53s7非球面6.740.55
ꢀꢀ
s8球面8.533.991.4690.19s9球面-5.390.10
ꢀꢀ
s10非球面6.812.851.5455.71s11非球面-3.950.20
ꢀꢀ
s12非球面-2.340.941.6423.53s13非球面-5.144.7
ꢀꢀ
s14球面infinity0.701.5264.21s15球面infinity0.30
ꢀꢀ
s16(ima)球面infinity
‑‑‑
[0054]
表2
[0055]
本实施例的定焦镜头各非球面透镜的非球面系数，包括该表面的二次曲面常数k值、四阶非球面系数a4、六阶非球面系数a6、八阶非球面系数a8、十阶非球面系数a
10
、十二阶非球面系数a
12
、十四阶非球面系数a
14
和十六阶非球面系数a
16
，如下表3所示。
[0056][0057][0058]
表3
[0059]
由图1，结合上述表1至表3中的相关设计参数和具体数据，使得定焦镜头实现小型化、低成本、高像素、fno≤1.64，具有600万像素的高解像力，同时具备红外波段监控功能，并且在-40℃～80℃的温度范围内不虚焦、成像清晰，适应高低温环境条件。在红外性能上，该镜头的红外波段性能良好，可实现日夜两用。另外，玻塑不同材质的透镜混合使用，在实现高解像力的同时有效降低成本、小型化。镜头的光学总长度ttl≤22.45mm(带平板保护玻璃cg)，进一步保证小体积。
[0060]
实施例2
[0061]
参见图2，在本实施例中，定焦镜头各参数如下所述：
[0062]
fno：1.62；镜头总长度：22.45mm；焦距：3.83mm。
[0063]
本实施例的定焦镜头的各透镜的相关参数，包括表面类型、曲率半径r值、厚度、材料的折射率和阿贝数，s1至s16表示定焦镜头中各枚透镜、光阑sto和平板保护玻璃cg的每一个表面，如下表4所示。
[0064][0065][0066]
表4
[0067]
本实施例的定焦镜头各非球面透镜的非球面系数，包括该表面的二次曲面常数k值、四阶非球面系数a4、六阶非球面系数a6、八阶非球面系数a8、十阶非球面系数a
10
、十二阶非球面系数a
12
和十四阶非球面系数a
14
和十六阶非球面系数a
16
，如下表5所示。
[0068]
面序号k值a4a6a8a10a12a14a16s10-5.84e-042.02e-0500000s2-0.521.00e-031.88e-04-6.80e-051.41e-051.92e-07-2.99e-072.43e-08s30.323.80e-031.31e-04-7.04e-07-6.18e-066.40e-07-8.48e-09-3.21e-10s4-3.778.59e-044.01e-04-6.96e-052.39e-062.06e-076.65e-09-2.57e-09s64.04-1.24e-032.37e-04-7.19e-051.89e-066.83e-07-7.40e-08-1.51e-09s71.14-4.72e-043.26e-04-1.15e-05-2.07e-06-1.96e-072.26e-07-2.43e-08s101.96-1.45e-03-1.29e-05-2.29e-052.89e-06-6.30e-08-1.72e-089.45e-10s11-1.104.27e-03-2.52e-04-1.98e-052.79e-06-1.05e-08-8.06e-093.40e-10s12-3.066.12e-03-6.40e-043.07e-05-1.35e-06-6.81e-083.02e-08-1.49e-09s13-12.147.37e-03-3.98e-04-1.21e-061.93e-06-2.15e-071.85e-08-6.54e-10
[0069]
表5
[0070]
由图2，结合上述表1、表4至表5中的相关设计参数和具体数据，使得定焦镜头实现小型化、低成本、高像素、fno≤1.64，具有600万像素的高解像力，同时具备红外波段监控功能，并且在-40℃～80℃的温度范围内不虚焦、成像清晰，适应高低温环境条件。在红外性能上，该镜头的红外波段性能良好，可实现日夜两用。另外，玻塑不同材质的透镜混合使用，在实现高解像力的同时有效降低成本、小型化。镜头的光学总长度ttl≤22.45mm(带平板保护玻璃cg)，进一步保证小体积。
[0071]
实施例3
[0072]
参见图3，在本实施例中，定焦镜头各参数如下所述：
[0073]
fno：1.61；镜头总长度：22.24mm；焦距：3.80mm。
[0074]
本实施例的定焦镜头的各透镜的相关参数，包括表面类型、曲率半径r值、厚度、材料的折射率和阿贝数，s1至s16表示定焦镜头中各枚透镜、光阑sto和平板保护玻璃cg的每一个表面，如下表6所示。
[0075]
面序号表面类型r值厚度折射率阿贝数s1非球面128.701.281.5455.71s2非球面3.202.28
ꢀꢀ
s3非球面-4.511.811.5455.71s4非球面-5.850.20
ꢀꢀ
s5(sto)球面infinity0.27
ꢀꢀ
s6非球面6.792.171.6423.53s7非球面6.720.55
ꢀꢀ
s8球面8.564.011.4690.19s9球面-5.400.05
ꢀꢀ
s10非球面6.822.801.5455.71s11非球面-3.960.20
ꢀꢀ
s12非球面-2.340.951.6423.53s13非球面-5.174.67
ꢀꢀ
s14球面infinity0.701.5264.21s15球面infinity0.30
ꢀꢀ
s16(ima)球面infinity
‑‑‑
[0076]
表6
[0077]
本实施例的定焦镜头各非球面透镜的非球面系数，包括该表面的二次曲面常数k值、四阶非球面系数a4、六阶非球面系数a6、八阶非球面系数a8、十阶非球面系数a
10
、十二阶非球面系数a
12
、十四阶非球面系数a
14
和十六阶非球面系数a
16
，下表7所示。
[0078]
面序号k值a4a6a8a10a12a14a16s10-2.45e-053.66e-0800000s2-0.361.31e-031.08e-044.03e-05-3.52e-072.46e-07-1.21e-072.15e-08s30.323.81e-031.43e-043.36e-05-9.12e-066.02e-081.60e-07-1.27e-08s4-3.707.92e-043.84e-04-7.23e-052.58e-062.40e-073.50e-09-4.11e-09s64.08-1.20e-032.45e-04-7.12e-051.95e-066.80e-07-7.47e-08-1.57e-09s71.10-4.95e-043.23e-04-1.12e-05-1.90e-06-1.62e-072.29e-07-2.52e-08s101.96-1.45e-03-1.28e-05-2.34e-052.83e-06-7.56e-08-1.82e-089.73e-10s11-1.104.26e-03-2.57e-04-2.20e-052.68e-06-1.27e-09-6.04e-091.58e-10s12-3.056.11e-03-6.45e-042.99e-05-1.29e-06-6.56e-083.13e-08-1.49e-09s13-12.397.45e-03-3.76e-04-3.00e-071.66e-06-2.10e-071.89e-08-6.44e-10
[0079]
表7
[0080]
其中，第三透镜l3具有正光焦度。由图3，结合上述表1、表6至表7中的相关设计参
数和具体数据，使得定焦镜头实现小型化、低成本、高像素、fno≤1.64，具有600万像素的高解像力，同时具备红外波段监控功能，并且在-40℃～80℃的温度范围内不虚焦、成像清晰，适应高低温环境条件。在红外性能上，该镜头的红外波段性能良好，可实现日夜两用。另外，玻塑不同材质的透镜混合使用，在实现高解像力的同时有效降低成本、小型化。镜头的光学总长度ttl≤22.45mm(带平板保护玻璃cg)，进一步保证小体积。
[0081]
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，均应包括在本发明的保护范围之内。