一种镜头的制作方法

本发明涉及光学成像
技术领域：
，尤其涉及一种镜头。
背景技术：
：随着交通路网日益密集、交通日益繁忙，为了维护交通安全、防止交通堵塞、实现繁忙路况下的秩序井然；为发展智能交通系统提供一款日夜共焦高分辨率的镜头具有现实意义。现在市面上的变焦镜头大部分结构简单、性能指标低，在图像的清晰度上只能与200-300万像素的标清ccd或cmos摄像机适配，现有分辨率较高的镜头也只能达到600万像素，拍摄效果一般，图片价值不大。现有技术中的镜头分辨率较低，已经远远满足不了现在4k分辨率摄像机的要求。技术实现要素：本发明实施例提供了一种镜头，用以解决现有技术中的镜头分辨率较低的问题。本发明实施例提供了一种镜头，所述镜头包括由物侧至像侧依次排列的第一透镜组、第二透镜组和成像面；透镜组满足以下条件：2.5＜|f1/f系统|＜3.2；2.3＜(ttl-d)/f系统＜2.8；其中，f1为第一透镜组的焦距，f系统为所述镜头的系统焦距，ttl为所述镜头的光学总长，d为所述第二透镜组与所述成像面之间的距离。进一步地，所述第一透镜组包括由物侧至像侧依次排列的第一正光焦度透镜、第一负光焦度透镜，第一负光焦度子透镜组和第一正光焦度子透镜组；所述第一负光焦度子透镜组包括第二负光焦度透镜和第三负光焦度透镜；所述第一正光焦度子透镜组包括第二正光焦度透镜和第四负光焦度透镜。进一步地，所述第一正光焦度透镜包括凸透镜，所述第一正光焦度透镜中朝向物侧的表面为凸面；所述第一负光焦度透镜包括弯月透镜，所述第一负光焦度透镜中朝向像侧的表面为凹面；所述第二负光焦度透镜包括双凹透镜；所述第三负光焦度透镜包括弯月透镜，所述第三负光焦度透镜中朝向像侧的表面为凹面；所述第二正光焦度透镜包括凸透镜，所述第二正光焦度透镜中朝向像侧的表面为凸面；所述第四负光焦度透镜包括弯月透镜，所述第四负光焦度透镜中朝向像侧的表面为凸面。进一步地，所述第二透镜组包括由物侧至像侧依次排列的第二正光焦度子透镜组、第四正光焦度透镜和第六负光焦度透镜；所述第二正光焦度子透镜组包括第五负光焦度透镜和第三正光焦度透镜。进一步地，所述第三正光焦度透镜包括双凸透镜；所述第五负光焦度透镜包括双凹透镜；所述第四正光焦度透镜包括凸透镜，所述第四正光焦度透镜中朝向像侧的表面为凸面；所述第六负光焦度透镜包括弯月透镜，所述第六负光焦度透镜中朝向像侧的表面为凹面。进一步地，所述第二透镜组与成像面之间还包括棱镜组，所述棱镜组包括两个棱镜；所述两个棱镜的接触面设置有具有分光功能的膜层；每个棱镜的出光侧分别设有对应的成像面。进一步地，每个棱镜与对应的成像面之间设有滤光片。进一步地，所述第一透镜组和第二透镜组之间设置有光栏。进一步地，所述第一正光焦度透镜和第六负光焦度透镜的折射率均大于1.90。进一步地，所述第一负光焦度透镜、第三正光焦度透镜和第四正光焦度透镜采用低色散材料；所述第一负光焦度透镜、第三正光焦度透镜和第四正光焦度透镜的阿贝数均大于60。本发明实施例提供了一种镜头，所述镜头包括由物侧至像侧依次排列的第一透镜组、第二透镜组和成像面；透镜组满足以下条件：2.5＜|f1/f系统|＜3.2；2.3＜(ttl-d)/f系统＜2.8；其中，f1为第一透镜组的焦距，f系统为所述镜头的系统焦距，ttl为所述镜头的光学总长，d为所述第二透镜组与所述成像面之间的距离。由于在本发明实施例中，在镜头中按照特定的顺序由物侧至像侧依次排列两个透镜组，并且镜头中的透镜组满足：2.5＜|f1/f系统|＜3.2；2.3＜(ttl-d)/f系统＜2.8，因此本发明实施例提供的镜头分辨率较高，并且能够满足通过图像识别车牌信息的要求以及4k分辨率摄像机等要求。附图说明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。图1为本发明实施例提供的镜头示意图；图2为本发明实施例提供的镜头结构示意图；图3为本发明实施例提供的另一镜头结构示意图；图4为本发明实施例1提供的镜头结构示意图；图5为本发明实施例1提供的镜头在白光场景下的传递函数曲线图；图6为本发明实施例1提供的镜头在红外850nm状态下的传递函数曲线图；图7为本发明实施例2提供的镜头结构示意图；图8为本发明实施例2提供的镜头在白光场景下的传递函数曲线图；图9为本发明实施例2提供的镜头在红外850nm状态下的传递函数曲线图。具体实施方式下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。图1为本发明实施例提供的镜头示意图，所述镜头包括由物侧至像侧依次排列的第一透镜组g1、第二透镜组g2和成像面；透镜组满足以下条件：2.5＜|f1/f系统|＜3.2；2.3＜(ttl-d)/f系统＜2.8；其中，f1为第一透镜组的焦距，f系统为所述镜头的系统焦距，ttl为所述镜头的光学总长，d为所述第二透镜组与所述成像面之间的距离。本发明实施例提供的镜头中的每个透镜组有其对应的焦距f，为了提供一种大分辨率的镜头，所述透镜组满足以下关系式：2.5＜|f1/f系统|＜3.2；2.3＜(ttl-d)/f系统＜2.8；其中，f1为第一透镜组的焦距，f系统为所述镜头的系统焦距，ttl为所述镜头的光学总长，d为所述第二透镜组与所述成像面之间的距离。由于在本发明实施例中，在镜头中按照特定的顺序由物侧至像侧依次排列两个透镜组，并且镜头中的透镜组满足：2.5＜|f1/f系统|＜3.2；2.3＜(ttl-d)/f系统＜2.8，因此本发明实施例提供的镜头分辨率较高，并且能够满足通过图像识别车牌信息的要求以及4k分辨率摄像机等要求。在本发明实施例中，所述第一透镜组的焦距与所述镜头的焦距的比值的绝对值大于2.5且小于3.2。第一透镜组的焦距与镜头的焦距的比值的绝对值太小，虽然可以使镜头长度缩短，但是会增大球面像差，影响图像质量，并且镜头的可制造性会降低。而第一透镜组的焦距与镜头的焦距的比值的绝对值太大，虽然可以减小球面像差，提高图像质量以及镜头的可制造性，但是镜头长度会比较大。为了兼顾镜头长度以及镜头的球面像差和可制造性，在本发明实施例中提供了第一透镜组的焦距与镜头的焦距的比值的绝对值的范围。在本发明实施例中，第一透镜组的焦距与镜头的焦距的比值的绝对值大于2.5且小于3.2。可以较好的兼顾镜头长度以及镜头的球面像差和可制造性。例如，第一透镜组的焦距与镜头的焦距的比值的绝对值可以是2.7、2.8、3.0等。第一透镜组的焦距为f前、镜头的焦距为f系统，f前和f系统之间满足关系式：2.5<|f前/f系统|<3.2。图2为本发明实施例提供的镜头结构示意图，为了进一步提高镜头的成像质量，所述第一透镜组g1包括由物侧至像侧依次排列的第一正光焦度透镜1、第一负光焦度透镜2，第一负光焦度子透镜组和第一正光焦度子透镜组；第一负光焦度子透镜组包括第二负光焦度透镜3和第三负光焦度透镜4；第一正光焦度子透镜组包括第二正光焦度透镜5和第四负光焦度透镜6。为了进一步使得系统能够紧凑，所述第二负光焦度透镜3和第三负光焦度透镜4可以胶合连接或者贴合连接；所述第二正光焦度透镜5和第四负光焦度透镜6可以胶合连接或者贴合连接。具体的，为了进一步提高镜头的成像质量，如图2所示，所述第一正光焦度透镜包括凸透镜，所述第一正光焦度透镜中朝向物侧的表面为凸面；所述第一负光焦度透镜包括弯月透镜，所述第一负光焦度透镜中朝向像侧的表面为凹面；所述第二负光焦度透镜包括双凹透镜；所述第三负光焦度透镜包括弯月透镜，所述第三负光焦度透镜中朝向像侧的表面为凹面；所述第二正光焦度透镜包括凸透镜，所述第二正光焦度透镜中朝向像侧的表面为凸面；所述第四负光焦度透镜包括弯月透镜，所述第四负光焦度透镜中朝向像侧的表面为凸面。所述第二透镜组包括由物侧至像侧依次排列的第二正光焦度子透镜组、第四正光焦度透镜和第六负光焦度透镜；所述第二正光焦度子透镜组包括第五负光焦度透镜和第三正光焦度透镜。为了进一步使得系统能够紧凑，所述第五负光焦度透镜和第三正光焦度透镜可以胶合连接或者贴合连接。为了进一步提高图像的成像质量，所述第三正光焦度透镜包括双凸透镜；所述第五负光焦度透镜包括双凹透镜；所述第四正光焦度透镜包括凸透镜，所述第四正光焦度透镜中朝向像侧的表面为凸面；所述第六负光焦度透镜包括弯月透镜，所述第六负光焦度透镜中朝向像侧的表面为凹面。为了实现对可见光和红外光分别进行优化，图3为本发明实施例提供的另一镜头结构示意图，如图3所示，所述第二透镜组g2与成像面之间还包括棱镜组，所述棱镜组包括两个棱镜；所述两个棱镜的接触面设置有具有分光功能的膜层；每个棱镜的出光侧分别设有对应的成像面n。所述两个棱镜可以胶合连接或者贴合连接。如图3所示，棱镜组为分光装置，一般用于将可见光和红外光分开。棱镜组中的两个棱镜11可以分别连接成像芯片，例如互补金属氧化物半导体(complementarymetaloxidesemiconductor，cmos)芯片等。成像芯片分别接收可见光图像和红外光图像，然后通过图像融合算法可以将可见光图像和红外光图像进行融合处理。这样可以实现在低照度环境下，采用较弱的白光补光，结合适当的红外光补光，实现对场景的补光，从而保证融合后的图像质量。避免了现有技术中使用强白光爆闪灯对司机或行人所造成的眩目感，大大提高了道路交通的安全。所述每个棱镜与对应的成像面之间设有滤光片m，所述第一透镜组和第二透镜组之间设置有光栏p。光栏p可以是固定不变的装置；光栏p也可以自动连续调节，以此满足现代光学仪器的智能化要求。滤光片m是用来选取所需辐射波段的光学器件。滤光片m右侧为像面n。本发明实施例提供的镜头，采用10片型式的光学透镜，一共10片透镜。各透镜分配合理，并且镜头中的透镜组满足：2.5＜|f1/f系统|＜3.2；2.3＜(ttl-d)/f系统＜2.8，镜头分辨率较大，并且能够满足通过图像识别车牌信息的要求以及4k分辨率摄像机等要求。为了提高镜头的折射率，减小镜头总长度，第一正光焦度透镜1和第六负光焦度透镜10的折射率均大于1.90。例如第一正光焦度透镜1和第六负光焦度透镜10的折射率可以是2.0、2.1等，并且第一正光焦度透镜1和第六负光焦度透镜10的折射率可以相同也可以不同。另外，一般球面镜片光线在进入镜片后到焦平面时在其边缘部份比中央部分容易产生严重的折射与弯曲，此现象会导致锐利度和对比度降低及光斑的产生，从而使得图像质量下降。而此种像差称为球面像差。在本发明实施例中，第一正光焦度透镜1和第六负光焦度透镜10的折射率均大于1.90，还可以降低球面像差，提高图像质量。第一正光焦度透镜1和的折射率为nd1、第六负光焦度透镜的折射率为nd10。其中，nd1>1.90，nd10>1.90。第一正光焦度透镜1和第六负光焦度透镜10均采用超高折射率材料，可以提高镜头的折射率，进而提高镜头的分辨率。并且，采用超高折射率材料，还可以减小第一正光焦度透镜1和第六负光焦度透镜10的厚度，进而减小镜头的总长度。为了在镜头的全焦段内实现日夜共焦以及无热化，也就是在-40摄氏度至80摄氏度都能清晰成像，在本发明实施例中，所述第一负光焦度透镜2、第三正光焦度透镜8和第四正光焦度透镜9采用低色散材料；所述第一负光焦度透镜、第三正光焦度透镜和第四正光焦度透镜的阿贝数均大于60。另外，第一负光焦度透镜、第三正光焦度透镜和第四正光焦度透镜的阿贝数均大于60，还可以降低图像的色差，从而提高图像质量。例如，第一负光焦度透镜、第三正光焦度透镜和第四正光焦度透镜的阿贝数可以是65、68、70等。并且，第一负光焦度透镜、第三正光焦度透镜和第四正光焦度透镜的阿贝数可以相同也可以不同。第一负光焦度透镜2的阿贝数为vd2、第三正光焦度透镜8的阿贝数为vd8、第四正光焦度透镜9的阿贝数为vd9。其中，vd2>60，vd8>60，vd9>60。本发明实施例提供的镜头的焦距约为30毫米。所述镜头的相对孔径较大，可以是1.2、1.3等，从而可以提高弱光场景下的成像质量，并且可以同时减小可见光和红外光的补光强度，减小设备的功耗。所述镜头的视场角约为33度。需要说明的是，以采集车牌图像为例，如果镜头的视场角太大，则车牌图像在画面中的占比就会很小，车牌信息不清晰，影响车牌信息的识别。而如果镜头的视场角太小，有可能出现在画面中无法看到全部车牌，也会影响车牌信息的识别。为了保证能够进行车牌信息的识别，本发明实施例中提供了镜头的视场角约为33度，能够较好的满足车牌信息识别要求，并能满足人脸识别的要求。并且，在本发明实施例中，所述镜头的长度小于110毫米；其中，所述镜头的长度为所述第一正光焦度透镜左侧顶点到成像面的距离。本发明实施例提供的镜头体积小，总长ttl可控制在110毫米以内，因此可以满足摄像机小型化的需求，有很强的适应性。当然，根据产品的需要，也可以增大镜头的长度。例如，镜头在整体放大时，镜头的长度可能会超过110毫米。因此本发明实施例提供的镜头的长度并不限定于小于110毫米。并且，本发明实施例提供的镜头，在设计时，合理的选用玻璃镜片材质，使色差得到更好的校正，提升白天及夜晚成像质量，满足监控摄像机日夜两用的要求，且兼顾-40摄氏度至80摄氏度温度范围的使用要求。此外，将镜头的曲率半径、厚度等进行整体缩放时，镜头中每个透镜的阿贝数、折射率不变，光圈大小、视场角等数值不变，镜头的焦距和像面大小按比例进行缩放。下面针对本发明实施例提供的镜头参数进行距离说明。实施例1：镜头焦距范围为30.2mm，相对孔径fno为1.2，镜头总长ttl为100mm。各个透镜的曲率半径、中心厚度、折射率nd、和阿贝常数vd等数据，如表1所示：表1需要说明的是，表1中的面号为图1所示的镜头结构示意图中，由左到右的透镜的面号。表1中d20在可见光和红外850nm条件下分别为：4.704和4.772。在本发明实施例中，f前：-90.41mm；f系统：30.2mm；镜头的长度ttl：100mm；棱镜组的厚度d棱镜：25mm；|f前/f系统|＝2.99；(ttl－d棱镜)/f系统＝2.48。nd1:1.954；nd10:1.923；vd2：81.61；vd8：68.62；vd9：75.50。图4为本发明实施例提供的镜头结构示意图。下面通过对实施例1进行详细的光学系统分析，进一步介绍本实施例1所提供的镜头。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。图5为镜头在白光场景下的传递函数(mtf)曲线图，其横坐标为分辨率，单位为lp/mm，纵坐标是mtf数值，下文的类似曲线不再重述。如图5所示，曲线平滑下降且集中。在160lp/mm时仍能保证mtf值大于0.3。从而实现了系统在白光场景下，镜头性能达到千万像素的分辨率。图6为镜头在红外850nm状态下的传递函数(mtf)曲线图，曲线平滑下降且集中。在160lp/mm时仍能保证mtf值大于0.3，其数值要求比白光状态略低。因此，在红外850nm状态下，仍能保证镜头的分辨率较高。实施例2：镜头焦距范围为30.8mm，相对孔径fno为1.2，镜头总长ttl为107.96mm。各个透镜的曲率半径、中心厚度、折射率nd、和阿贝常数vd等数据，如表2所示：面号曲率半径厚度折射率阿贝数139.8736.2552.00129.132104.0040.150327.9139.8591.58961.25412.2688.1845-51.9812.9561.69930.05619.6566.6931.98616.48729.6771.1778-355.3824.8971.75552.349-11.1440.9002.00319.3210-29.4075.344光栏平面3.99312-26.7730.9001.58140.751334.5778.0211.59368.6214-21.5030.1401589.8654.5101.59368.6216-61.1680.1401757.8543.7791.92320.8818平面3.00019平面28.5001.51764.2120平面d2021平面0.5001.51764.2122平面1.200表2表2中d20在可见光和红外850nm条件下分别为：6.798、6.863。在本发明实施例中，f前：-87.42mm；f系统：30.8mm；ttl：108；d棱镜：28.5；|f前/f系统|＝2.84；(ttl－d棱镜)/f系统＝2.58。nd1:2.001；nd10:1.923；vd2：61.25；vd8：68.62；vd9：68.62。图7为本发明实施例提供的镜头结构示意图。下面通过对实施例2进行详细的光学系统分析，进一步介绍本实施例2所提供的镜头。图8为镜头在白光场景下的传递函数(mtf)曲线图，其横坐标为分辨率，单位为lp/mm，纵坐标是mtf数值，下文的类似曲线不再重述。如图8所示，曲线平滑下降且集中。在160lp/mm时仍能保证mtf值大于0.3。从而实现了系统在白光场景下，镜头性能达到千万像素的分辨率。图9为镜头在红外850nm状态下的传递函数(mtf)曲线图，曲线平滑下降且集中。在160lp/mm时仍能保证mtf值大于0.3，其数值要求比白光状态略低。因此，在红外850nm状态下，仍能保证镜头的分辨率较高。本发明实施例提供了一种镜头，所述镜头包括由物侧至像侧依次排列的第一透镜组、第二透镜组和成像面；透镜组满足以下条件：2.5＜|f1/f系统|＜3.2；2.3＜(ttl-d)/f系统＜2.8；其中，f1为第一透镜组的焦距，f系统为所述镜头的系统焦距，ttl为所述镜头的光学总长，d为所述第二透镜组与所述成像面之间的距离。由于在本发明实施例中，在镜头中按照特定的顺序由物侧至像侧依次排列两个透镜组，并且镜头中的透镜组满足：2.5＜|f1/f系统|＜3.2；2.3＜(ttl-d)/f系统＜2.8，因此本发明实施例提供的镜头分辨率较高，并且能够满足通过图像识别车牌信息的要求以及4k分辨率摄像机等要求。本发明实施例提供的镜头，按照特定顺序从左到右依次排列10片透镜，以及通过各个光学透镜的光焦度的分配，同时采用相适应光学玻璃材质，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，从而达到大视场角、更大的光圈、更高的分辨率，最高支持4k像素摄像机、更佳的红外共焦以及更好的消热差性能；并且结构紧凑，外形尺寸小，所有的光学透镜均采用球面设计，冷加工工艺性能良好，生产成本低；可广泛应用到安防监控领域，实现全天候的超高清画面显示。另外，将三个透镜胶合到一起称为三胶合透镜，其特点是胶合工艺较复杂，三胶合透镜出问题时很难检测出来，是一种很棘手的镜片类型。使用三胶合镜头是镜头设计中的下下策。在本发明实施例中，使用双胶合镜头和单个的透镜组成镜头，不使用三胶合镜片，因此本发明实施例提供的镜头制造、检测简单，可制造性好。本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作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发明范围的所有变更和修改。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。当前第1页12