一种安防光学镜头的制作方法

1.本发明涉及到光学技术领域，尤其涉及一种安防光学镜头。


背景技术：

2.随着智能家居领域的蓬勃发展，全屋智能化及家居安全意识的不断提高，家庭安防正在成为智能家居产品中日益崛起的一部分，其中涉及到的产品包括家用摄像机、智能门锁、智能猫眼、智能门铃、红外报警器等等。据相关数据统计，家庭安防类设备在2020年将创造一个价值470亿美元的市场，这也将是智能家居领域不可小觑的市场；家庭安防设备的核心部件为光学镜头，而高像素、大光圈、小畸变、高性价比及稳定性的要求，成为主流发展趋势，为满足趋势要求，因此如何提供一种日夜共焦的安防光学镜头是本领域技术人员亟需解决的问题。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种安防光学镜头，以解决上述背景技术中提出的问题。
4.一种安防光学镜头，该镜头从物方到像方依次包括：第一透镜、光阑、第二透镜、第三透镜及第四透镜；
5.所述第一透镜为具有负光焦度凸向物方的弯月形镜片；
6.所述第二透镜为具有正光焦度的双凸形镜片；
7.所述第三透镜为具有负光焦度的双凹形镜片；
8.所述第四透镜为具有正光焦度的双凸形镜片；
9.所述第一透镜、第二透镜、第三透镜、及第四透镜均为塑胶非球面镜，其特征在于：所述第一透镜满足：1.50≤nd1≤1.55；55.95≤vd1≤56.05；所述第二透镜满足：1.55≤nd2≤1.60；30.15≤vd2≤30.02；所述第三透镜满足：1.61≤nd3≤1.66；23.50≤vd3≤23.55；所述第四透镜满足：1.50≤nd4≤1.55；55.95≤vd4≤56.05，其中，nd1是第一透镜的折射率，vd1为第一透镜的色散系数，nd2是第二透镜的折射率，vd2为第二透镜的色散系数nd3是第三透镜的折射率，vd3为第三透镜的色散系数；nd4是第四透镜的折射率，vd4为第四透镜的色散系数。
10.在其中一些实施例中，所述安防光学镜头的总长度ttl与有效焦距efl之间满足：2.0mm≤ttl/efl≤3.6mm。
11.在其中一些实施例中，所述安防光学镜头总长满足以下条件：20≤ttl≤22.5mm。
12.在其中一些实施例中，所述安防光学镜头光圈数满足：0.9≤f/no≤2.0。
13.在其中一些实施例中，所述光学镜头视场角满足：110≤fov≤120。
14.在其中一些实施例中，所述安防光学镜头满足：6.0mm≤imgh≤6.9mm；且10mm<imgh/tan(dfov)<13mm；其中，imgh为所述光学系统最大视场角所对应的像高的一半，dfov为所述光学系统的最大视场角。
15.在其中一些实施例中，所述光学镜头还包括设置于所述第四透镜像方一侧的滤光
片，所述滤光片的厚度d满足：d≤0.3mm。
16.一种镜头模组，所述镜头模组包括如上任一项所述的镜头以及感光芯片，所述感光芯片设置于所述镜头的像侧，且所述光学镜头的机械后焦bf满足：5.0mm≤bf≤6.5mm。
17.与现有技术相比较，本发明提供的一种安防光学镜头，只需要四枚透镜，并通过限定各透镜的色散系数及折射率，以矫正轴外像差及补偿色差，得到较大的光圈及球差、慧差、畸变等像差变小，镜头进入更多光量，进而实现高解像，从而达到日夜共焦的效果。
附图说明
18.图1是本发明镜头的具体结构示意图。
19.图2是本发明镜头的光路路径图。
20.图3是本发明镜头的成像原理图。
21.图4是本发明镜头的光扇图。
22.图5是本发明镜头的场曲和畸变曲线。
23.图6是本发明镜头的mtf解像曲线图。
24.图7是本发明镜头的点列图。
25.图8是本发明镜头的相对亮度曲线图。
26.主要元件符号说明
27.无
具体实施方式
28.请参阅图1
‑
3。其中图1为本发明的目的在于提供一种安防光学镜头。图2是本发明安防光学镜头的光路路径图。图3是本发明安防光学镜头的成像原理图。该安防光学镜头从物方到像方依次包括：第一透镜、光阑、第二透镜、第三透镜及第四透镜。所述第一透镜为具有负光焦度凸向物方的弯月形镜片；所述第二透镜为具有正光焦度的双凸形镜片；所述第三透镜为具有负光焦度的双凹形镜片；所述第四透镜为具有正光焦度的双凸形镜片。
29.所述第一透镜、第二透镜、第三透镜、及第四透镜均为塑胶非球面镜。所述第一透镜满足：1.50≤nd1≤1.55；55.95≤vd1≤56.05；所述第二透镜满足：1.55≤nd2≤1.60；30.15≤vd2≤30.02；所述第三透镜满足：1.61≤nd3≤1.66；23.50≤vd3≤23.55；所述第四透镜满足：1.50≤nd4≤1.55；55.95≤vd4≤56.05，其中，nd1是第一透镜的折射率，vd1为第一透镜的色散系数，nd2是第二透镜的折射率，vd2为第二透镜的色散系数nd3是第三透镜的折射率，vd3为第三透镜的色散系数；nd4是第四透镜的折射率，vd4为第四透镜的色散系数。
30.在本实施方式中，其中第一透镜为具有负光焦度凸向物方的弯月形镜片，第二透镜为具有正光焦度的双凸形镜片，所述第三透镜为具有负光焦度的双凹形镜片；所述第四透镜为具有正光焦度的双凸形镜片。光焦度采用负正负正这样的组合可以有效校正系统场曲，球差彗差和象散。且第一透镜至第三透镜的折射率依次增加，而色散系数是从第一透镜至第三透镜逐渐减小的，有利于校正色差。而第四透镜满足的条件与第一透镜满足的条件相同，第四透镜用于对整个系统的轴向色差和垂轴色差做补偿校正。
31.在其中一些实施例中，所述安防光学镜头总长满足以下条件：20≤ttl≤22.5mm。此条件满足了安防镜头的小型化需求。
32.在其中一些实施例中，所述安防光学镜头的总长度ttl与有效焦距efl之间满足：2.0mm≤ttl/efl≤3.6mm。满足该条件有利于满足镜头小型化的基础上，保证有效焦距在上述范围，提高由4片透镜构成的安防光学镜头的光学性能。
33.所述第一透镜和第二透镜组合成前群，所述前群焦距为f12；所述第三透镜、第四透镜组合成后群，所述后群焦距为f34，f12与f34满足以下条件：0.05<|f12/f34|<0.2。通过合理控制f12、f34的屈折力分配比例，且使前群的综合焦距f12占比较小，有利于控制射向第三镜片p3的主光线角度，有利于充分利用进入镜头的光线，进一步达到日夜共焦的效果。
34.所述第一透镜为前群，所述前群焦距为f1；所述第二透镜、第三透镜、第四透镜组合成后群，所述后群焦距为f234，f1与f234满足以下条件：0.1<|f1/f234|<0.4。通过合理控制f1、f234的屈折力分配比例，且使前群的综合焦距f1占比较小，有利于控制射向第二镜片p2的主光线角度，有利于充分利用进入镜头的光线，进一步达到日夜共焦的效果。
35.在本实施例中，所述光学镜头光圈数满足：0.9≤f/no≤2.0。能够利用大光圈取像，拍摄出实际安防光学镜头的浅景深效果且虚化效果连续。
36.在其中一些实施例中，所述光学镜头视场角满足：110≤fov≤120。光学镜头在上述范围，可以满足广角范围，扩大了监控范围。
37.在其中一些实施例中，所述光学镜头满足：6.0mm≤imgh≤6.9mm；10mm<imgh/tan(dfov)<13mm；其中，imgh为所述光学系统最大视场角所对应的像高的一半，dfov为所述光学系统的最大视场角。通过满足imgh在6.0mm与6.9mm之间，能使像高得到保证，且imgh/tan(dfov)的取值范围在10mm和13mm之间，有利于保证光学系统具有较大视场角的同时，保持光学系统的长焦特性，从而可以提高成像的放大倍率。
38.在其中一些实施例中，所述光学镜头还包括设置于所述第四透镜像方一侧的滤光片，所述滤光片的厚度d满足：d≤0.3mm。滤光片的厚度小于上述范围，在形成镜头模组时，有利于增大镜头模组的机械后焦。
39.当该安防光学镜头形成镜头模组时，使所述光学镜头的机械后焦bf满足：5.0mm≤bf≤6.5mm，机械后焦指所述安防光学镜头的最后一个镜片与像平面的距离，机械后焦满足上述取值范围，使镜头模组的感光芯片能接收更多的图像信息并得到很好的成像效果，相应的光学系统性能质量得以提高；球差，慧差，畸变等像差变小，光学品质和mtf会更好。
40.请参阅表1及表2，表1及表2是本发明实施例的包括的各个透镜的各项具体数据。
41.【表1】
42.[0043][0044]
所第一透镜l1的第一表面s1和第二表面s2，第二透镜l2的第一表面s3和第二表面s4，第三透镜l3的第一表面s5和第二表面s6，第四透镜l4的第一表面s7和第二表面s8的圆锥系数k和非球面系数a4
‑
a16如以下表2所示。
[0045]
【表2】
[0046]
表面序号23456789表面名称l1s1l1s2l2s1l2s2l3s1l3s2l4s1l4s2r＝1.376e+001.446e+017.024e+002.312e+001.388e+011.199e+01
‑
1.341e+01
‑
1.118e+00k＝
‑
2.854e
‑
02
‑
5.092e+000
‑
4.511e+011.937e+020
‑
3.189e+01
‑
5.492e+00a4＝
‑
7.257e
‑
03
‑
2.894e
‑
01
‑
3.666e
‑
013.195e
‑
01
‑
2.169e
‑
01
‑
1.421e
‑
013.041e
‑
02
‑
1.177e
‑
01a5＝
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
a6＝8.468e
‑
021.060e+001.368e+00
‑
7.217e
‑
011.173e
‑
01
‑
5.173e
‑
02
‑
1.207e
‑
011.236e
‑
01a7＝
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
a8＝
‑
3.196e
‑
01
‑
2.353e+00
‑
3.073e+001.733e+00
‑
3.289e
‑
012.271e
‑
011.164e
‑
01
‑
1.742e
‑
01a9＝
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
a10＝7.310e
‑
013.744e+005.167e+00
‑
1.087e+005.963e
‑
01
‑
3.081e
‑
01
‑
3.454e
‑
021.882e
‑
01a11＝
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
a12＝
‑
1.023e+00
‑
4.015e+00
‑
5.906e+00
‑
3.595e+00
‑
4.133e
‑
012.632e
‑
01
‑
6.984e
‑
03
‑
9.622e
‑
02a13＝
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
a14＝7.935e
‑
012.528e+003.870e+007.825e+000
‑
9.380e
‑
025.803e
‑
032.257e
‑
02a15＝
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
a16＝
‑
2.568e
‑
01
‑
7.078e
‑
01
‑
1.088e+00
‑
4.778e+0002.140e
‑
03
‑
8.508e
‑
04
‑
1.987e
‑
03
[0047]
请参阅图4，为本发明提供的一种安防光学镜头的光扇图。如图4所示，不同波长光线(0.436μm、0.486μm、0.546μm、0.588μm和0.656μm)在该安防光学镜头的不同视场角下的成像范围均在50μm以内且曲线非常集中，说明了该定焦镜头在不同视场区域的像差较小，成像清晰，较好地校正了光学系统的像差。
[0048]
图5是本发明安防光学镜头的场曲和畸变曲线。球差曲线图的横坐标表示焦点偏移、纵坐标表示归一化视场，图5中给出的波长分别在650.0nm、610.0nm、587.6nm、510.0nm、470.0nm时，不同视场的焦点偏移均在
±
0.20mm以内，说明本实施例中光学镜头的场曲较小、成像质量较好。图5说明本实施例中光学镜头10的畸变得到了较好的矫正、成像质量较好。
[0049]
图6是本发明安防光学镜头的mtf解像曲线图。曲线可知，各个视场的子午和弧矢的mtf曲线比较接近，表明该镜头的在子午(t)和弧矢(s)两个方向的成像一致性比较好，该镜头具有较好的成像效果与分辨率。
[0050]
图7是本发明安防光学镜头的点列图。点列图显示系统的各个视场光线在像面处
汇聚而形成的弥散程度，所以它表征了系统得到各种相差特性，点列图的rms半径越小证明系统的成像质量越好。本系统的弥散斑rms直径均小于1.5um，说明像差校正非常好。
[0051]
图8是本发明安防光学镜头的相对亮度曲线图。与现有技术相比较，本发明提供的一种安防光学镜头，由于通过最佳的光学设计，矫正轴外像差及补偿色差，得到较大的光圈，及球差、慧差、畸变等像差变小.镜头进入更多光量，使模组芯片接收更多的图像信息并得到很好的成像效果，相应的光学系统性能质量得以提高；球差，慧差，畸变等像差变小，光学品质和mtf会更好，大机械后焦可搭配ir cut双滤镜和常规底座。
[0052]
上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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，均应包含在本发明的保护范围之内。