一种镜头的制作方法

1.本实用新型涉及光学成像技术领域，尤其涉及一种镜头。


背景技术：

2.在物流条码识别领域，镜头规格和性能直接影响所采集图像的质量。一般，要求镜头具有清晰度高、畸变小、景深大、成像均匀等性能。对于大视野读码场景，高分辨率和大靶面相机成为必要，对应要求镜头在技术规格上与相机保持匹配。
3.现在的光学成像镜头中仍然存在如下问题：1、最大适配芯片靶面只支持2/3英寸，靶面尺寸较小。2、镜头镜片数量较多，使得设计复杂，成本较高，镜头尺寸较大；3、镜头光圈较小，在低照度的情况下，采集到的图像很暗，使得产品适应性较低。
4.因此，目前市面上急需一款高解像力兼顾大靶面、大光圈、小型化和低成本等特点的光学镜头。


技术实现要素：

5.本实用新型实施例提供了一种镜头，用以提供一种高解像力兼顾大靶面、大光圈、小型化和低成本等特点的光学镜头。
6.本实用新型实施例提供了一种镜头，所述镜头由物侧至像侧依次排列第一负光焦度透镜、第一正光焦度透镜、第二正光焦度透镜、第二负光焦度透镜、第三正光焦度透镜和像面；
7.所述镜头满足：
[0008]-1.59《f1/f《-1.19；0.49《f2/f《0.89；0.19《f3/f《0.59；-0.49《f4/f《-0.09；2.44《f5/f《2.84；
[0009]
其中，f1为所述第一负光焦度透镜的焦距，f2为所述第一正光焦度透镜的焦距，f3为所述第二正光焦度透镜的焦距，f4为所述第二负光焦度透镜的焦距，f5为所述第三正光焦度透镜的焦距，f为所述镜头的焦距。
[0010]
进一步地，所述第一负光焦度透镜为弯月透镜，其朝向物侧的一面为凸面；
[0011]
所述第一正光焦度透镜为凸透镜，其朝向物侧的一面为凸面；
[0012]
所述第二正光焦度透镜为双凸透镜；
[0013]
所述第二负光焦度透镜为双凹透镜；
[0014]
所述第三正光焦度透镜为双凸透镜。
[0015]
进一步地，所述第二负光焦度透镜和第三正光焦度透镜之间设置有孔径光阑。
[0016]
进一步地，所述第一负光焦度透镜和第一正光焦度透镜的空气间隔d1满足：9mm《d1《12mm；
[0017]
所述第一正光焦度透镜和第二正光焦度透镜的空气间隔d2满足：0.5mm《d2《1.5mm；
[0018]
所述第二正光焦度透镜和第二负光焦度透镜的空气间隔d3满足：0.4mm《d3《
1.5mm；
[0019]
所述第二负光焦度透镜和孔径光阑的空气间隔d4满足：3.3mm《d4《5.5mm；
[0020]
所述孔径光阑和第三正光焦度透镜的空气间隔d5满足：10《d5《14mm。
[0021]
进一步地，所述第二正光焦度透镜和第二负光焦度透镜构成胶合透镜组。
[0022]
进一步地，所述第一负光焦度透镜的阿贝数vd1满足：35.3《vd1《37.3；
[0023]
所述第一正光焦度透镜的阿贝数vd2满足：24.4《vd2《26.4；
[0024]
所述第二正光焦度透镜的阿贝数vd3满足：51《vd3《53；
[0025]
所述第二负光焦度透镜的阿贝数vd4满足：23《vd4《25；
[0026]
所述第三正光焦度透镜的阿贝数vd5满足：67.5《vd5《69.5。
[0027]
进一步地，所述第一负光焦度透镜的折射率nd1满足：1.5《nd1《1.7；
[0028]
所述第一正光焦度透镜的折射率nd2满足：1.9《nd2《2.1；
[0029]
所述第二正光焦度透镜的折射率nd3满足：1.7《nd3《1.9；
[0030]
所述第二负光焦度透镜的折射率nd4满足：1.8《nd4《2.0；
[0031]
所述第三正光焦度透镜的折射率nd5满足：1.5《nd5《1.7。
[0032]
进一步地，所述第三正光焦度透镜和像面之间设置有滤光片。
[0033]
进一步地，所述滤光片的厚度d6满足：1mm《d6《2mm。
[0034]
进一步地，所述滤光片的折射率nd6满足：1.45《nd6《1.55；所述滤光片的阿贝数vd6满足：63《vd6《65.6。
[0035]
本实用新型实施例提供了一种镜头，所述镜头由物侧至像侧依次排列第一负光焦度透镜、第一正光焦度透镜、第二正光焦度透镜、第二负光焦度透镜、第三正光焦度透镜和像面；所述镜头满足：-1.59《f1/f《-1.19；0.49《f2/f《0.89；0.19《f3/f《0.59；-0.49《f4/f《-0.09；2.44《f5/f《2.84；其中，f1为所述第一负光焦度透镜的焦距，f2为所述第一正光焦度透镜的焦距，f3为所述第二正光焦度透镜的焦距，f4为所述第二负光焦度透镜的焦距，f5为所述第三正光焦度透镜的焦距，f为所述镜头的焦距。
[0036]
由于在本实用新型实施例中，在镜头中按照特定的顺序由物侧至像侧依次排列5个特定光焦度的透镜，所述镜头满足：-1.59《f1/f《-1.19；0.49《f2/f《0.89；0.19《f3/f《0.59；-0.49《f4/f《-0.09；2.44《f5/f《2.84，实现了一种高解像力兼顾大靶面、大光圈、小型化和低成本等特点的光学镜头。
附图说明
[0037]
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。
[0038]
图1为本实用新型实施例提供的镜头结构示意图；
[0039]
图2为本实用新型实施例提供的镜头在可见光波段常温状态下的光学传递函数(mtf)曲线；
[0040]
图3为本实用新型实施例提供的镜头在可见光波段常温状态，近端0.9m的光学传递函数(mtf)曲线；
[0041]
图4为本实用新型实施例提供的镜头在可见光波段常温状态，远端1.8m的光学传递函数(mtf)曲线；
[0042]
图5为本实用新型实施例提供的镜头在可见光波段下的相对照度曲线。
具体实施方式
[0043]
下面将结合附图对本实用新型作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0044]
图1为本实用新型实施例1提供的一种镜头示意图，所述镜头由物侧至像侧依次排列第一负光焦度透镜l1、第一正光焦度透镜l2、第二正光焦度透镜l3、第二负光焦度透镜l4、第三正光焦度透镜l5和像面n；
[0045]
所述镜头满足：
[0046]-1.59《f1/f《-1.19；0.49《f2/f《0.89；0.19《f3/f《0.59；-0.49《f4/f《-0.09；2.44《f5/f《2.84；
[0047]
其中，f1为所述第一负光焦度透镜的焦距，f2为所述第一正光焦度透镜的焦距，f3为所述第二正光焦度透镜的焦距，f4为所述第二负光焦度透镜的焦距，f5为所述第三正光焦度透镜的焦距，f为所述镜头的焦距。
[0048]
第二负光焦度透镜l4和第三正光焦度透镜l5之间设置有孔径光阑p。
[0049]
孔径光阑的口径大小决定了系统的光圈值以及拍摄时的景深大小，其口径大小可以固定不变，或者根据需要放置可调整口径的孔径光阑以实现通光口径可调，即有可变系统光圈值和改变景深的目的。
[0050]
第三正光焦度透镜l5和像面n之间设置有滤光片m。滤光片是用来选取所需辐射波段的光学器件。通过设置滤光片，模拟安装有本实用新型实施例提供的镜头的成像系统中的滤光片，这样将成像系统中的滤光片的光程差考虑在镜头设计中，得到镜头满足：-1.59《f1/f《-1.19；0.49《f2/f《0.89；0.19《f3/f《0.59；-0.49《f4/f《-0.09；2.44《f5/f《2.84时，镜头的性能更好。
[0051]
由于在本实用新型实施例中，在镜头中按照特定的顺序由物侧至像侧依次排列5个特定光焦度的透镜，所述镜头满足：-1.59《f1/f《-1.19；0.49《f2/f《0.89；0.19《f3/f《0.59；-0.49《f4/f《-0.09；2.44《f5/f《2.84，实现了一种高解像力兼顾大靶面、大光圈、小型化和低成本等特点的光学镜头。
[0052]
为了进一步提高镜头的成像质量，在本实用新型实施例中，所述第一负光焦度透镜为弯月透镜，其朝向物侧的一面为凸面；所述第一正光焦度透镜为凸透镜，其朝向物侧的一面为凸面；所述第二正光焦度透镜为双凸透镜；所述第二负光焦度透镜为双凹透镜；所述第三正光焦度透镜为双凸透镜。
[0053]
为了使得系统能够紧凑，在本实用新型实施例中，所述第一负光焦度透镜和第一正光焦度透镜的空气间隔d1满足：9mm《d1《12mm；所述第一正光焦度透镜和第二正光焦度透镜的空气间隔d2满足：0.5mm《d2《1.5mm；所述第二正光焦度透镜和第二负光焦度透镜的空气间隔d3满足：0.4mm《d3《1.5mm；所述第二负光焦度透镜和孔径光阑的空气间隔d4满足：
3.3mm《d4《5.5mm；所述孔径光阑和第三正光焦度透镜的空气间隔d5满足：10《d5《14mm。
[0054]
为了进一步使得系统能够紧凑，在本实用新型实施例中，所述第二正光焦度透镜和第二负光焦度透镜构成胶合透镜组。
[0055]
在本实用新型实施例中，为了在镜头在较大的温度范围内都能清晰成像，在本实用新型实施例中，所述第一负光焦度透镜的阿贝数vd1满足：35.3《vd1《37.3；所述第一正光焦度透镜的阿贝数vd2满足：24.4《vd2《26.4；所述第二正光焦度透镜的阿贝数vd3满足：51《vd3《53；所述第二负光焦度透镜的阿贝数vd4满足：23《vd4《25；所述第三正光焦度透镜的阿贝数vd5满足：67.5《vd5《69.5。另外，各透镜的阿贝数满足上述要求还可以降低图像的色差，从而提高成像质量。
[0056]
为了提高镜头的成像质量，减小镜头的总长度，在本实用新型实施例中，所述第一负光焦度透镜的折射率nd1满足：1.5《nd1《1.7；所述第一正光焦度透镜的折射率nd2满足：1.9《nd2《2.1；所述第二正光焦度透镜的折射率nd3满足：1.7《nd3《1.9；所述第二负光焦度透镜的折射率nd4满足：1.8《nd4《2.0；所述第三正光焦度透镜的折射率nd5满足：1.5《nd5《1.7。并且，各透镜的折射率满足上述要求还可以降低球差，提高成像质量。
[0057]
本实用新型实施例提供的镜头所实现的光学性能如下：
[0058]
成像靶面尺寸为1英寸(φ16mm)；镜头焦距25mm；最大光圈f5.6；mtf在160lp/mm下大于0.3；物距范围0.3m～infinity，放大倍率0～0.083x；相对照度＞90％(φ16mm)；用于读码时景深可达到最大工作距离的50％；结构简单，共使用5pcs球面镜片。
[0059]
下面针对本实用新型实施例提供的镜头参数进行举例说明。
[0060]
实施例1：
[0061]
在具体实施过程中，所述镜头的各个透镜的相关参数，包括曲率半径、厚度、折射率、阿贝数如表1所示：
[0062]
镜面序号曲率半径r厚度d折射率nd阿贝数vds173.51.21.636.3s216.211.0
ꢀꢀ
s316.52.8225.4s4393.50.9
ꢀꢀ
s59.43.41.852.3s6-46.30.71.924s76.64.0
ꢀꢀ
光阑infinity12.7
ꢀꢀ
s939.62.51.668.6s10-39.61.4
ꢀꢀ
s11infinity1.81.564.2s12infinity12.7
ꢀꢀ
[0063]
表1
[0064]
需要说明的是，表1中的镜面序号为图1所示的镜头结构示意图中，由左到右的透镜的面号。
[0065]
本实用新型实施例中，镜头中各透镜的焦距如表2所示：
[0066]
ff1f2f3f4f5ttl25mm-34.86mm17.2mm9.85mm-6.36mm33.16mm54.8mm
[0067]
表2
[0068]
其中，f1为所述第一负光焦度透镜的焦距，f2为所述第一正光焦度透镜的焦距，f3为所述第二正光焦度透镜的焦距，f4为所述第二负光焦度透镜的焦距，f5为所述第三正光焦度透镜的焦距，f为所述镜头的焦距，ttl为镜头总长，即第一负光焦度透镜物侧面到像面的距离。
[0069]
实施例2：
[0070]
在具体实施过程中，所述镜头的各个透镜的相关参数，包括曲率半径、厚度、折射率、阿贝数如表3所示：
[0071]
镜面序号曲率半径r厚度d折射率nd阿贝数vds163.311.636.3s2149.5
ꢀꢀ
s314.32.4225.4s4340.60.8
ꢀꢀ
s58.12.91.852.3s6-40.10.61.924s75.73.5
ꢀꢀ
光阑infinity11
ꢀꢀ
s934.32.21.668.6s10-34.31.2
ꢀꢀ
s11infinity1.551.564.2s12infinity11
ꢀꢀ
[0072]
表3
[0073]
需要说明的是，表3中的镜面序号为图1所示的镜头结构示意图中，由左到右的透镜的面号。
[0074]
本实用新型实施例中，镜头中各透镜的焦距如表4所示：
[0075]
ff1f2f3f4f5ttl25mm-30.19mm14.9mm8.5mm-5.49mm28.74mm47.65mm
[0076]
表4
[0077]
其中，f1为所述第一负光焦度透镜的焦距，f2为所述第一正光焦度透镜的焦距，f3为所述第二正光焦度透镜的焦距，f4为所述第二负光焦度透镜的焦距，f5为所述第三正光焦度透镜的焦距，f为所述镜头的焦距，ttl为镜头总长，即第一负光焦度透镜物侧面到像面的距离。
[0078]
下面通过对实施例进行详细的光学系统分析，进一步介绍本实施例所提供的镜头。
[0079]
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。
[0080]
如图2所示，为镜头在可见光波段常温状态下的光学传递函数(mtf)曲线；
[0081]
如图3所示，为镜头在可见光波段常温状态，在图2的对焦状态下不进行重新对焦，近端0.9m的光学传递函数(mtf)曲线；
[0082]
如图4所示，为镜头在可见光波段常温状态，在图2的对焦状态下不进行重新对焦，远端1.8m的光学传递函数(mtf)曲线；
[0083]
如图5所示，为镜头在可见光波段下的相对照度曲线。
[0084]
从图2中可知，镜头在可见光常温状态下的光学传递函数(mtf)曲线图平滑且集中，全视场(半像高y’＝8mm)mtf最小值达到0.2以上；可见本实用新型实施例提供的镜头，能够满足识别领域的成像要求。
[0085]
从图3中可知，镜头在可见光常温状态不进行重新对焦的情况下，近端的光学传递函数(mtf)曲线，在全视场(半像高y’＝8mm)，mtf最小值达到0.05以上，能够满足在识别领域对镜头的成像要求。
[0086]
从图4中可知，镜头在可见光常温状态不进行重新对焦的情况下，远端的光学传递函数(mtf)曲线，在全视场(半像高y’＝8mm)，mtf最小值达到0.05以上，能够满足在识别领域对镜头的成像要求。
[0087]
从图3和图4可知，镜头在可见光波段常温状态不进行重新对焦的情况下，镜头的景深可以做到最远工作距离的50％以上。
[0088]
从图5中可知，镜头在可见光波段下的相对照度曲线，在全视场(半像高y’＝8mm)，相对照度最下值达到90％以上，能都满足成像面边缘照度均匀的要求。
[0089]
本实用新型实施例提供的镜头，成像面尺寸最大支持1英寸(φ16mm)相机，匹配像元大小为2.4μm；物距范围0.3m～infinity，相对照度＞90％(φ16mm)；用于读码时景深可达到最大工作距离的50％；共使用5pcs球面镜片，结构更简单；在温度-20℃～50℃都可以清晰成像。
[0090]
本实用新型实施例提供了一种镜头，所述镜头由物侧至像侧依次排列第一负光焦度透镜、第一正光焦度透镜、第二正光焦度透镜、第二负光焦度透镜、第三正光焦度透镜和像面；所述镜头满足：-1.59《f1/f《-1.19；0.49《f2/f《0.89；0.19《f3/f《0.59；-0.49《f4/f《-0.09；2.44《f5/f《2.84；其中，f1为所述第一负光焦度透镜的焦距，f2为所述第一正光焦度透镜的焦距，f3为所述第二正光焦度透镜的焦距，f4为所述第二负光焦度透镜的焦距，f5为所述第三正光焦度透镜的焦距，f为所述镜头的焦距。
[0091]
由于在本实用新型实施例中，在镜头中按照特定的顺序由物侧至像侧依次排列5个特定光焦度的透镜，所述镜头满足：-1.59《f1/f《-1.19；0.49《f2/f《0.89；0.19《f3/f《0.59；-0.49《f4/f《-0.09；2.44《f5/f《2.84，实现了一种高解像力兼顾大靶面、大光圈、小型化和低成本等特点的光学镜头。
[0092]
尽管已描述了本实用新型的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本实用新型范围的所有变更和修改。
[0093]
显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。