一种广角微距成像镜头的制作方法

1.本实用新型涉及镜头技术领域，具体涉及一种广角微距成像镜头。


背景技术：

2.随着社会的发展，在越来越多的场合中，如高校单位、党政机关、事业单位、图书馆、机场、动车站等，需要对各类证件进行电子化存档、核对、对照，因此，需要通过镜头来对各类小型证件进行扫描，以达到便于存档、核对等的目的，由于证件种类和数量众多，故对镜头的需求越来越多、对镜头的要求也越来越苛刻。
3.但是现有用于证件扫描的镜头至少还存在以下不足：镜头的镜片数量较多，镜头较复杂，成本较高；镜头的成像范围偏大或偏小，导致所成图像的质量不高；镜头体积较大，总长偏长。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种广角微距成像镜头，以至少解决上述问题的其一。
5.为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
6.一种广角微距成像镜头，从物侧至像侧沿一光轴依次包括第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、光阑、第六透镜、第七透镜、第八透镜及第九透镜，所述第一透镜至第九透镜各自包括一朝向物侧且使成像光线通过的物侧面以及一朝向像侧且使成像光线通过的像侧面；
7.所述第一透镜具负屈光率，所述第一透镜的物侧面为凸面、像侧面为凹面；
8.所述第二透镜具负屈光率，所述第二透镜的物侧面为凹面、像侧面为凹面；
9.所述第三透镜具负屈光率，所述第三透镜的物侧面为凹面、像侧面为凹面；
10.所述第四透镜具正屈光率，所述第四透镜的物侧面为凸面、像侧面为凸面；
11.所述第五透镜具正屈光率，所述第五透镜的物侧面为凸面、像侧面为凹面；
12.所述第六透镜具正屈光率，所述第六透镜的像侧面为凸面；
13.所述第七透镜具负屈光率，所述第七透镜的物侧面为凹面、像侧面为凸面；
14.所述第八透镜具正屈光率，所述第八透镜的物侧面为凸面、像侧面为凸面；
15.所述第九透镜具负屈光率，所述第九透镜的物侧面为凹面、像侧面为凸面；
16.该广角微距成像镜头具有屈光率的透镜只有上述九片。
17.优选地，所述第三透镜的像侧面与所述第四透镜的物侧面相互胶合。
18.优选地，所述第六透镜的像侧面与所述第七透镜的物侧面相互胶合，并满足下列条件式：|v6-v7|＞25，其中，v6为所述第六透镜的阿贝系数，v7为所述第七透镜的阿贝系数。
19.优选地，该镜头满足下列条件式：2.6＜fjg2/fjg1＜4.5，其中，fjg1为所述第三透镜和第四透镜的组合焦距值，fjg2为所述第六透镜和第七透镜的组合焦距值。
20.优选地，该镜头满足下列条件式：3.4＜ttl/f＜5.7，其中，ttl为所述第一透镜的前表面顶点到成像面的距离，f为镜头的焦距值。
21.优选地，该镜头满足下列条件式：1.6＜n2＜1.75，1.65＜n8＜1.8，n2为所述第二透镜的折射率，n8为所述第八透镜的折射率。
22.优选地，该镜头满足下列条件式：tc4/tc3＞3.7，其中，tc3为所述第三透镜的芯厚，tc4为所述第四透镜的芯厚。
23.优选地，该镜头满足下列条件式：f4/f＜0.85，f6/f＜0.8，f4为所述第四透镜的焦距值，f6为所述第六透镜的焦距值，f为镜头的焦距值。
24.优选地，该镜头满足下列条件式：bfl/f＞0.4，其中，bfl为镜头的光学后截距，f为镜头的焦距值。
25.优选地，该镜头满足下列条件式：1.1＜ts1/ts2＜1.5，ts1为所述第一透镜的前表面顶点到所述光阑的距离，ts2为所述光阑到所述第九透镜的后表面顶点的距离。
26.采用上述技术方案后，本实用新型与背景技术相比，具有如下优点：
27.1、本实用新型物侧至像侧方向采用九片透镜，并通过对各个透镜进行相应设计，使得镜头满足1080p高像要求的前提下，镜片的数量少，镜头的成本较低。
28.2、本实用新型中能量达到80％的星点半径值为3mm左右，与2倍像元大小在同一数量值范围内，使得镜头成像的范围适应了证件大小尺寸，实现了有效的放大率，保证了镜头成像的成像质量。
29.3、本实用新型通过对各个透镜的参数进行设计，使得镜头的体积做到了紧凑小型，镜头最大口径小于30mm。
附图说明
30.图1为实施例一的结构示意图；
31.图2为实施例一中镜头在可见光450nm-700nm下的像高mtf曲线图；
32.图3为实施例一中镜头的衍射包围能量图；
33.图4为实施例一中镜头在可见光500nm下的横向色差曲线图；
34.图5为实施例二的结构示意图；
35.图6为实施例二中镜头在可见光450nm-700nm下的像高mtf曲线图；
36.图7为实施例二中镜头的衍射包围能量图；
37.图8为实施例二中镜头在可见光500nm下的横向色差曲线图；
38.图9为实施例三的结构示意图；
39.图10为实施例三中镜头在可见光450nm-700nm下的像高mtf曲线图；
40.图11为实施例三中镜头的衍射包围能量图；
41.图12为实施例三中镜头在可见光500nm下的横向色差曲线图。
42.附图标记说明：
43.第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3、第四透镜4、第五透镜5、第六透镜6、第七透镜7、第八透镜8、第九透镜9、光阑10、保护玻璃11。
具体实施方式
44.为进一步说明各实施例，本实用新型提供有附图。这些附图为本实用新型揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本实用新型的优点。图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。
45.现结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步说明。
46.在本说明书中所说的「透镜具有正屈光率(或负屈光率)」，是指该透镜以高斯光学理论计算出来的近轴屈光率为正(或为负)。所说的「透镜的物侧面 (或像侧面)」定义为成像光线通过透镜表面的特定范围。透镜的面形凹凸判断可依该领域中通常知识者的判断方式，即通过曲率半径(简写为r值)的正负号来判断透镜面形的凹凸。r值可常见被使用于光学设计软件中，例如ze max或code v。r值亦常见于光学设计软件的透镜资料表(lens data sheet)中。以物侧面来说，当r值为正时，判定为物侧面为凸面；当r值为负时，判定物侧面为凹面。反之，以像侧面来说，当r值为正时，判定像侧面为凹面；当r值为负时，判定像侧面为凸面。
47.本实用新型公开了一种广角微距成像镜头，从物侧至像侧沿一光轴依次包括第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、光阑、第六透镜、第七透镜、第八透镜及第九透镜，所述第一透镜至第九透镜各自包括一朝向物侧且使成像光线通过的物侧面以及一朝向像侧且使成像光线通过的像侧面；
48.所述第一透镜具负屈光率，所述第一透镜的物侧面为凸面、像侧面为凹面；
49.所述第二透镜具负屈光率，所述第二透镜的物侧面为凹面、像侧面为凹面；
50.所述第三透镜具负屈光率，所述第三透镜的物侧面为凹面、像侧面为凹面；
51.所述第四透镜具正屈光率，所述第四透镜的物侧面为凸面、像侧面为凸面；
52.所述第五透镜具正屈光率，所述第五透镜的物侧面为凸面、像侧面为凹面；
53.所述第六透镜具正屈光率，所述第六透镜的像侧面为凸面；
54.所述第七透镜具负屈光率，所述第七透镜的物侧面为凹面、像侧面为凸面；
55.所述第八透镜具正屈光率，所述第八透镜的物侧面为凸面、像侧面为凸面；
56.所述第九透镜具负屈光率，所述第九透镜的物侧面为凹面、像侧面为凸面；
57.该广角微距成像镜头具有屈光率的透镜只有上述九片。
58.优选地，所述第三透镜的像侧面与所述第四透镜的物侧面相互胶合，所述第六透镜的像侧面与所述第七透镜的物侧面相互胶合，并满足下列条件式： |v6-v7|＞25，其中，v6为所述第六透镜的阿贝系数，v7为所述第七透镜的阿贝系数。
59.优选地，该镜头满足下列条件式：2.6＜fjg2/fjg1＜4.5，其中，fjg1为所述第三透镜和第四透镜的组合焦距值，fjg2为所述第六透镜和第七透镜的组合焦距值。
60.优选地，该镜头满足下列条件式：3.4＜ttl/f＜5.7，其中，ttl为所述第一透镜的前表面顶点到成像面的距离，f为镜头的焦距值。
61.优选地，该镜头满足下列条件式：1.6＜n2＜1.75，1.65＜n8＜1.8，n2为所述第二透镜的折射率，n8为所述第八透镜的折射率。
62.优选地，该镜头满足下列条件式：tc4/tc3＞3.7，其中，tc3为所述第三透镜的芯厚，tc4为所述第四透镜的芯厚。
63.优选地，该镜头满足下列条件式：f4/f＜0.85，f6/f＜0.8，f4为所述第四透镜的焦距值，f6为所述第六透镜的焦距值，f为镜头的焦距值。
64.优选地，该镜头满足下列条件式：bfl/f＞0.4，其中，bfl为镜头的光学后截距，f为镜头的焦距值。
65.优选地，该镜头满足下列条件式：1.1＜ts1/ts2＜1.5，ts1为所述第一透镜的前表面顶点到所述光阑的距离，ts2为所述光阑到所述第九透镜的后表面顶点的距离。
66.下面将以具体实施例对本实用新型的成像镜头进行详细说明。
67.实施例一
68.参考图1所示，本实施例公开了一种广角微距成像镜头，从物侧a1至像侧a2沿一光轴依次包括第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3、第四透镜4、第五透镜5、光阑10、第六透镜6、第七透镜7、第八透镜8及第九透镜9，所述第一透镜1至第九透镜9各自包括一朝向物侧a1且使成像光线通过的物侧面以及一朝向像侧a2且使成像光线通过的像侧面；
69.所述第一透镜1具负屈光率，所述第一透镜1的物侧面为凸面、像侧面为凹面；
70.所述第二透镜2具负屈光率，所述第二透镜2的物侧面为凹面、像侧面为凹面；
71.所述第三透镜3具负屈光率，所述第三透镜3的物侧面为凹面、像侧面为凹面；
72.所述第四透镜4具正屈光率，所述第四透镜4的物侧面为凸面、像侧面为凸面；
73.所述第五透镜5具正屈光率，所述第五透镜5的物侧面为凸面、像侧面为凹面；
74.所述第六透镜6具正屈光率，所述第六透镜6的物侧面可以为凸面或凹面或平面、像侧面为凸面；
75.所述第七透镜7具负屈光率，所述第七透镜7的物侧面为凹面、像侧面为凸面；
76.所述第八透镜8具正屈光率，所述第八透镜8的物侧面为凸面、像侧面为凸面；
77.所述第九透镜9具负屈光率，所述第九透镜9的物侧面为凹面、像侧面为凸面；
78.该广角微距成像镜头具有屈光率的透镜只有上述九片，所述第三透镜3的像侧面与所述第四透镜4的物侧面相互胶合，所述第六透镜6的像侧面与所述第七透镜7的物侧面相互胶合。
79.本具体实施例的详细光学数据如表1所示。
80.表1 实施例一的详细光学数据
81.[0082][0083]
镜头在可见光450nm-700nm下的像高mtf曲线图请参阅图2，其中，横坐标为像面处的半像高，单位为毫米，纵坐标为otf的系数，即mtf值，单位无量纲。上面两条曲线为空间频率125lp/mm时的mtf曲线图，下面两条曲线为空间频率250lp/mm时的mtf曲线图，从图中可以直观得出，光学系统整个视野内在125lp/mm时均大于0.5，在250lp/mm时均大于0.2，并且子午方向和弧矢方向曲线几乎重合，说明该镜头的像散很小，成像质量良好，可以满足 1080p高像要求。
[0084]
镜头的衍射包围能量图请参阅图3，其中，横坐标为距离质心距离的半径，单位为微米，纵坐标为包围能量小数，单位为无量纲，不同曲线代表像高不同，半径值越小包围的能量值越多，说明系统的像差校正的就越好，系统的弥散斑直径就越小，镜头的光学解析力越好。从图中可以直观得出，能量达到80％的星点半径值为3mm左右，与2倍像元大小在同一数量值范围内。
[0085]
镜头在可见光500nm下的横向色差曲线图请参阅图4，其中，横坐标为色差数值大小，单位微米，纵坐标为像高的归一化数值，单位为无量纲。两条竖线为艾利斑尺寸，色差曲线均在艾利斑范围以内，所有色差均小于2um，说明光学系统的色差表现良好，不会出现紫边现象。
[0086]
实施例二
[0087]
配合图5至图8所示，本实施例与实施例一的各个透镜的面型凹凸和屈光率大致相同，各透镜表面的曲率半径、透镜厚度等光学参数有所不同。
[0088]
本具体实施例的详细光学数据如表2所示。
[0089]
表2 实施例二的详细光学数据
[0090]
表面类型曲率半径厚度折射率色散系数焦距1第一透镜9.21.11.6＜n＜2.039＜v＜55-9.3302 3.92.4
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3第二透镜-16.50.71.45＜n＜1.8640＜v＜60-14.7704 24.00.5
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5第三透镜-36.40.71.59＜n＜1.825＜v＜40-5.9706第四透镜5.13.01.6＜n＜2.230＜v＜504.1707
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9.70.1
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8第五透镜5.83.31.7＜n＜1.9515＜v＜4516.3009 6.60.8
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10stoinfinity0.8
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11第六透镜infinity1.81.5＜n＜1.758＜v＜803.85012第七透镜-2.31.81.53＜n＜1.918＜v＜30-4.82013
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8.11.1
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14第八透镜11.72.41.6＜n＜1.8542＜v＜556.46015
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8.00.8
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16第九透镜-5.90.71.41＜n＜1.7221＜v＜40-10.69017
ꢀ‑
31.10.1
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18保护玻璃infinity0.71.5200064.210infinity19 infinity2.0
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ima成像面infinity
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[0091]
镜头在可见光450nm-700nm下的像高mtf曲线图请参阅图6，其中，横坐标为像面处的半像高，单位为毫米，纵坐标为otf的系数，即mtf值，单位无量纲。上面两条曲线为空间频率125lp/mm时的mtf曲线图，下面两条曲线为空间频率250lp/mm时的mtf曲线图，从图中可以直观得出，光学系统整个视野内在125lp/mm时均大于0.5，在250lp/mm时均大于0.2，并且子午方向和弧矢方向曲线几乎重合，说明该镜头的像散很小，成像质量良好，可以满足 1080p高像要求。
[0092]
镜头的衍射包围能量图请参阅图7，其中，横坐标为距离质心距离的半径，单位为微米，纵坐标为包围能量小数，单位为无量纲，不同曲线代表像高不同，半径值越小包围的能量值越多，说明系统的像差校正的就越好，系统的弥散斑直径就越小，镜头的光学解析力越好。从图中可以直观得出，能量达到80％的星点半径值为3mm左右，与2倍像元大小在同一数量值范围内。
[0093]
镜头在可见光500nm下的横向色差曲线图请参阅图8，其中，横坐标为色差数值大小，单位微米，纵坐标为像高的归一化数值，单位为无量纲。两条竖线为艾利斑尺寸，色差曲线均在艾利斑范围以内，所有色差均小于2um，说明光学系统的色差表现良好，不会出现紫边现象。
[0094]
实施例三
[0095]
配合图9至图12所示，本实施例与实施例一的各个透镜的面型凹凸和屈光率大致相同，各透镜表面的曲率半径、透镜厚度等光学参数有所不同。
[0096]
本具体实施例的详细光学数据如表3所示。
[0097]
表3 实施例三的详细光学数据
[0098]
表面类型曲率半径厚度折射率色散系数焦距
1第一透镜9.00.81.6＜n＜2.039＜v＜55-9.3302 4.02.4
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3第二透镜-16.60.71.45＜n＜1.8640＜v＜60-14.9604 26.20.5
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5第三透镜-30.10.71.59＜n＜1.825＜v＜40-5.9506第四透镜5.23.01.6＜n＜2.230＜v＜504.1907
ꢀ‑
9.70.1
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8第五透镜5.93.41.7＜n＜1.9515＜v＜4516.0109 6.70.9
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10stoinfinity0.7
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11第六透镜infinity1.81.5＜n＜1.758＜v＜803.85012第七透镜-2.32.01.53＜n＜1.918＜v＜30-4.82013
ꢀ‑
8.21.1
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14第八透镜11.62.51.6＜n＜1.8542＜v＜556.43015
ꢀ‑
7.70.8
ꢀꢀꢀ
16第九透镜-5.80.71.41＜n＜1.7221＜v＜40-10.49017
ꢀ‑
38.10.1
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18保护玻璃infinity0.71.5200064.210infinity19 infinity2.0
ꢀꢀꢀ
ima成像面infinity
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[0099]
镜头在可见光450nm-700nm下的像高mtf曲线图请参阅图10，其中，横坐标为像面处的半像高，单位为毫米，纵坐标为otf的系数，即mtf值，单位无量纲。上面两条曲线为空间频率125lp/mm时的mtf曲线图，下面两条曲线为空间频率250lp/mm时的mtf曲线图，从图中可以直观得出，光学系统整个视野内在125lp/mm时均大于0.5，在250lp/mm时均大于0.2，并且子午方向和弧矢方向曲线几乎重合，说明该镜头的像散很小，成像质量良好，可以满足 1080p高像要求。
[0100]
镜头的衍射包围能量图请参阅图11，其中，横坐标为距离质心距离的半径，单位为微米，纵坐标为包围能量小数，单位为无量纲，不同曲线代表像高不同，半径值越小包围的能量值越多，说明系统的像差校正的就越好，系统的弥散斑直径就越小，镜头的光学解析力越好。从图中可以直观得出，能量达到80％的星点半径值为3mm左右，与2倍像元大小在同一数量值范围内。
[0101]
镜头在可见光500nm下的横向色差曲线图请参阅图12，其中，横坐标为色差数值大小，单位微米，纵坐标为像高的归一化数值，单位为无量纲。两条竖线为艾利斑尺寸，色差曲线均在艾利斑范围以内，所有色差均小于2um，说明光学系统的色差表现良好，不会出现紫边现象。
[0102]
以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。