一种光学成像镜头的制作方法

1.本发明涉及光学镜头技术领域，具体而言，涉及一种光学成像镜头。


背景技术：

2.随着科学技术的不断进步以及社会的不断发展，近年来，光学成像镜头也得到了迅猛发展，被广泛应用在智能手机、平板电脑、视频会议、车载监控、安防监控等各个领域，因此，对光学成像镜头的要求也越来越高。
3.目前市面上的视讯会议镜头，为了矫正色差，镜片数量使用过多，使得镜头整体体积大、成本高，往往无法同时兼顾体积小、轻量化的要求；且现有视讯会议镜头普遍存在通光小的问题，导致亮度不足，在比较暗的条件下成像效果较差；此外，镜头畸变较大，使得边缘位置成像校正难度较大，也是现有视讯会议镜头的普遍问题。
4.鉴于此，本技术发明人发明了一种光学成像镜头。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种体积小、通光大且畸变小的光学成像镜头。
6.为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种光学成像镜头，包括从物侧至像侧沿一光轴依次设置的第一透镜、第二透镜、光阑、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜，所述第一透镜至第六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度，且第一透镜的物侧面为凸面，像侧面为凹面；
8.所述第二透镜具正屈光度，且第二透镜的物侧面为凸面，像侧面为凹面；
9.所述第三透镜具正屈光度，且第三透镜的物侧面为凸面，像侧面为凸面；
10.所述第四透镜具正屈光度，且第四透镜的物侧面为凹面，像侧面为凸面；
11.所述第五透镜具负屈光度，且第五透镜的物侧面近光轴处为凸面，像侧面为凹面；
12.所述第六透镜具正屈光度，且第六透镜的物侧面为凸面，像侧面近光轴处为凸面；
13.其中，所述第一透镜、第二透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜均为塑料非球面透镜，所述第三透镜为玻璃透镜。
14.进一步地，该镜头满足：-10.5《f1《-9，30《f2《40，7《f3《9，11《f4《13，-8《f5《-7，7《f6《9，其中，f1、f2、f3、f4、f5、f6分别为所述第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜的焦距。
15.进一步地，该镜头满足：1《|(f1/f)|《2.5，5《|(f2/f)|《7，1《|(f3/f)|《2，1.5《|(f4/f)|《3，1《|(f5/f)|《2，1《|(f6/f)|《2，其中，f为镜头的整体焦距，f1、f2、f3、f4、f5、f6分别为所述第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜的焦距。
16.进一步地，所述第一透镜满足：f1/r1《-2，其中，f1为所述第一透镜的焦距,r1为第一透镜物侧面的曲率半径。
17.进一步地，该透镜满足：nd2≥1.64，nd5≥1.64，其中，nd2、nd5分别为所述第二透
镜、第五透镜的折射率。
18.进一步地，该镜头满足：8mm《ct3+ct4+ct5+ct6《12mm，其中，ct3、ct4、ct5、ct6分别为第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜的中心厚度。
19.进一步地，该镜头满足：1≤aag/bfl≤2,其中，aag为镜片第一至第六透镜在光轴上相邻两个透镜之间空气间隙的总和，bfl为第六透镜的像侧面至成像面在光轴上的距离。
20.进一步地，该镜头满足：0.75≤imh/efl≤1，其中，imh为镜头的像方半像高，efl为镜头的有效焦距。
21.进一步地，该镜头的有效焦距efl满足：5.0mm《efl《6.0mm。
22.进一步地，该镜头的最大通光f/no＝1.6。
23.采用上述技术方案后，本发明与现有技术相比，具有如下优点：
24.本发明光学成像镜头采用1g5p玻塑混合设计，整体结构紧凑、体积小、成本低，且色差小；同时其通光大，亮度大，在较暗环境下也能具有较好的成像质量；此外，镜头的畸变管控较好，镜头光学畸变在2％以内，成像质量好，减少后期矫正难度。
附图说明
25.图1为本发明实施例1的光路图；
26.图2为本发明实施例1中镜头在可见光435nm-650nm下的mtf曲线图；
27.图3为本发明实施例1中镜头在可见光435nm-650nm下的离焦曲线图；
28.图4为本发明实施例1中镜头在可见光435nm-650nm下的横向色差曲线图；
29.图5为本发明实施例1中镜头在可见光435nm-650nm下的纵向色差曲线图；
30.图6为本发明实施例1中镜头在可见光435nm-650nm下的场曲及畸变图；
31.图7为本发明实施例1中镜头在可见光435nm-650nm下的网格畸变图；
32.图8为本发明实施例2的光路图；
33.图9为本发明实施例2中镜头在可见光435nm-650nm下的mtf曲线图；
34.图10为本发明实施例2中镜头在可见光435nm-650nm下的离焦曲线图；
35.图11为本发明实施例2中镜头在可见光435nm-650nm下的横向色差曲线图；
36.图12为本发明实施例2中镜头在可见光435nm-650nm下的纵向色差曲线图；
37.图13为本发明实施例2中镜头在可见光435nm-650nm下的场曲及畸变图；
38.图14为本发明实施例2中镜头在可见光435nm-650nm下的网格畸变图；
39.图15为本发明实施例3的光路图；
40.图16为本发明实施例3中镜头在可见光435nm-650nm下的mtf曲线图；
41.图17为本发明实施例3中镜头在可见光435nm-650nm下的离焦曲线图；
42.图18为本发明实施例3中镜头在可见光435nm-650nm下的横向色差曲线图；
43.图19为本发明实施例3中镜头在可见光435nm-650nm下的纵向色差曲线图；
44.图20为本发明实施例3中镜头在可见光435nm-650nm下的场曲及畸变图；
45.图21为本发明实施例3中镜头在可见光435nm-650nm下的网格畸变图；
46.图22为本发明实施例4的光路图；
47.图23为本发明实施例4中镜头在可见光435nm-650nm下的mtf曲线图；
48.图24为本发明实施例4中镜头在可见光435nm-650nm下的离焦曲线图；
49.图25为本发明实施例4中镜头在可见光435nm-650nm下的横向色差曲线图；
50.图26为本发明实施例4中镜头在可见光435nm-650nm下的纵向色差曲线图；
51.图27为本发明实施例4中镜头在可见光435nm-650nm下的场曲及畸变图；
52.图28为本发明实施例4中镜头在可见光435nm-650nm下的网格畸变图；
53.图29为本发明实施例5的光路图；
54.图30为本发明实施例5中镜头在可见光435nm-650nm下的mtf曲线图；
55.图31为本发明实施例5中镜头在可见光435nm-650nm下的离焦曲线图；
56.图32为本发明实施例5中镜头在可见光435nm-650nm下的横向色差曲线图；
57.图33为本发明实施例5中镜头在可见光435nm-650nm下的纵向色差曲线图；
58.图34为本发明实施例5中镜头在可见光435nm-650nm下的场曲及畸变图；
59.图35为本发明实施例5中镜头在可见光435nm-650nm下的网格畸变图。
60.附图标记说明：1、第一透镜；2、第二透镜；3、第三透镜；4、第四透镜；5、第五透镜；6、第六透镜；7、光阑；8、保护片。
具体实施方式
61.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
62.这里所说的「一透镜具有正屈光率(或负屈光率)」，是指所述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zemax或codev。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。
63.本发明公开了一种光学成像镜头，尤其是用于一种适用于视讯会议的光学成像镜头，包括从物侧至像侧沿一光轴依次设置的第一透镜1、第二透镜2、光阑7、第三透镜3、第四透镜4、第五透镜5、第六透镜6，所述第一透镜1至第二透明为镜头的前组，所述第三至第六透镜6为镜头的后组，所述第一透镜1至第六透镜6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；
64.所述第一透镜1具负屈光度，且第一透镜1的物侧面为凸面，像侧面为凹面；所述第二透镜2具正屈光度，且第二透镜2的物侧面为凸面，像侧面为凹面；
65.所述第三透镜3具正屈光度，且第三透镜3的物侧面为凸面，像侧面为凸面；所述第四透镜4具正屈光度，且第四透镜4的物侧面为凹面，像侧面为凸面；所述第五透镜5具负屈光度，且第五透镜5的物侧面近光轴处为凸面，像侧面为凹面；所述第六透镜6具正屈光度，且第六透镜6的物侧面为凸面，像侧面近光轴处为凸面；
66.其中，所述第一透镜1、第二透镜2、第四透镜4、第五透镜5、第六透镜6均为塑料非球面透镜，所述第三透镜3为玻璃透镜。该镜头采用一片玻璃镜片和五片塑料非球面相结合的设计，利于矫正二级光谱及高级像差。
67.其中，第二透镜2及第五透镜5的折射率满足：nd2≥1.64，nd5≥1.64，nd2、nd5分别为所述第二透镜2、第五透镜5的折射率。第二透镜2、第五透镜5选用了高折射率的材料，能够比较好的优化光学结构同时利于镜头结构设计，降低镜头成本。
68.该镜头满足：-10.5《f1《-9，30《f2《40，7《f3《9，11《f4《13，-8《f5《-7，7《f6《9，其中，f1、f2、f3、f4、f5、f6分别为所述第一透镜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的焦距。
69.该镜头满足：1《|(f1/f)|《2.5，5《|(f2/f)|《7，1《|(f3/f)|《2，1.5《|(f4/f)|《3，1《|(f5/f)|《2，1《|(f6/f)|《2，其中，f为镜头的整体焦距，f1、f2、f3、f4、f5、f6分别为所述第一透镜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的焦距。
70.所述第一透镜1满足：f1/r1《-2，其中，f1为所述第一透镜1的焦距,r1为第一透镜1物侧面的曲率半径。如此第一透镜的弯曲方向朝向光阑一侧，可更好的控制镜头畸变，以使镜头达到低畸变的效果。
71.该镜头满足：8mm《ct3+ct4+ct5+ct6《12mm，其中，ct3、ct4、ct5、ct6分别为第三透镜3、第四透镜4、第五透镜5、第六透镜6的中心厚度。通过控制后组镜片(第三透镜3至第六透镜6)组合长度，既能较好的平衡后组光焦度，提升成像质量，又能有效控制镜头的整体长度，更有利于镜头的小型化。
72.该镜头满足：1≤aag/bfl≤2,其中，aag为镜片第一至第六透镜6在光轴上相邻两个透镜之间空气间隙的总和，bfl为第六透镜6的像侧面至成像面在光轴上的距离。通过控制各镜片间的空气间隙和后焦距(bfl)比值，能更好的分配个镜片之间的光焦度，同时也能管控系统场曲，可有效提升镜头整体的成像质量。
73.该镜头满足：0.75≤imh/efl≤1，其中，imh为镜头的像方半像高，efl为镜头的有效焦距。其中，该镜头的有效焦距efl满足：5.0mm《efl《6.0mm。通过控制像高与焦距的比值，可使得系统的畸变更小，从而可有效提升镜头的成像质量。
74.该镜头的最大通光f/no＝1.6。有效提升图像边缘照度，提升成像亮度。
75.该镜头搭配1/2.8"sensor，网格畸变(tv dist)满足≤2％。
76.该镜头视场角满足：fov＝78
°
，光学总长ttl满足：ttl＜30mm，镜头体积小，安装容易，实用性强。
77.下面将以具体实施例对本发明的光学成像镜头进行详细说明。
78.实施例1
79.参照图1所示，本发明公开了一种光学成像镜头，包括从物侧至像侧沿一光轴依次设置的第一透镜1、第二透镜2、光阑7、第三透镜3、第四透镜4、第五透镜5、第六透镜6，所述第一透镜1至第六透镜6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；
80.所述第一透镜1具负屈光度，且第一透镜1的物侧面为凸面，像侧面为凹面；所述第二透镜2具正屈光度，且第二透镜2的物侧面为凸面，像侧面为凹面；
81.所述第三透镜3具正屈光度，且第三透镜3的物侧面为凸面，像侧面为凸面；所述第四透镜4具正屈光度，且第四透镜4的物侧面为凹面，像侧面为凸面；所述第五透镜5具负屈光度，且第五透镜5的物侧面近光轴处为凸面，像侧面为凹面；所述第六透镜6具正屈光度，且第六透镜6的物侧面为凸面，像侧面近光轴处为凸面。
82.本具体实施例的详细光学数据如表1-1所示。
83.表1-1实施例1的详细光学数据
[0084][0085][0086]
本实施例中，镜头部分参数的具体取值如表1-2所示。
[0087]
表1-2实施例1的部分镜头参数
[0088]
参数 ct3+ct4+ct5+ct611.7aag/bfl1.41imh/efl0.8f1/r1-2.44
[0089]
本实施例中，所述第一透镜1、第二透镜2、第四透镜4、第五透镜5、第六透镜6均为塑料非球面透镜。非球面透镜表面曲线的方程式表示如下：
[0090][0091]
其中，
[0092]
z：非球面之深度(非球面上距离光轴为y的点，与相切于非球面光轴上顶点之切面，两者间的垂直距离)；
[0093]
c：非球面顶点之曲率(the vertex curvature)；
[0094]
k：锥面系数(conic constant)；
[0095]
径向距离(radial distance)；
[0096]rn
：归一化半径(normalization radius(nradius))；
[0097]
u：r/rn；
[0098]am
：第m阶q
con
系数(is the m
th q
con coefficient)；
[0099]qmcon
：第m阶q
con
多项式(the m
th q
con polynomial)。
[0100]
本实施例中的非球面数据如表1-3所示。
[0101]
表1-3实施例1的非球面数据
[0102][0103][0104]
本实施例中，镜头在可见光435nm-650nm下的mtf曲线图请参阅图2，从图中可以看出，该款镜头的空间频率达200lp/mm时，mtf值大于0.3，成像质量优良，镜头的分辨率高。镜头在可见光435nm-650nm下的离焦曲线图请参阅图3，从图中可以看出，该镜头在可见光下各个视场离焦曲线比较集中，离焦量小。镜头在可见光435nm-650nm下的横向色差曲线图请参阅图4，从图中可以看出，色差均小于11um，色差小，具有较高的图像色彩还原性。
[0105]
镜头在可见光435nm-650nm下的纵向色差曲线图请参阅图5，从图中可以看出，轴向色差小于
±
0.03mm，对色彩的还原好、色彩的色差小，蓝紫边现象不明显。镜头在可见光435nm-650nm下的场曲及畸变图请参阅图6，从图中可以看出，各个波长的场曲基本重合，色差较小，同时系统的光学畸变《|2％|，畸变小，控制了广角畸变，提升图像质量，无需后期图像算法矫正畸变，应用方便。镜头在可见光435nm-650nm下的网格畸变图请参阅图7，该镜头网格畸变(tv dist)≤|-2％|。
[0106]
实施例2
[0107]
如图8所示，本实施例与实施例1相比，主要在于各透镜表面的曲率半径、透镜厚度等光学参数有所不同。
[0108]
本具体实施例的详细光学数据如表2-1所示。
[0109]
表2-1实施例2的详细光学数据
[0110][0111]
本实施例中，镜头部分参数的具体取值如表2-2所示。
[0112]
表2-2实施例2的部分镜头参数
[0113][0114][0115]
本实施例中，所述第一透镜1、第二透镜2、第四透镜4、第五透镜5、第六透镜6均为塑料非球面透镜。本实施例中的非球面数据如表2-3所示。
[0116]
表2-3实施例2的非球面数据
[0117][0118]
本实施例中，镜头在可见光435nm-650nm下的mtf曲线图请参阅图9，从图中可以看出，该款镜头的空间频率达200lp/mm时，mtf值大于0.25，成像质量优良，镜头的分辨率高。镜头在可见光435nm-650nm下的离焦曲线图请参阅图10，从图中可以看出，该镜头在可见光下各个视场离焦曲线比较集中，离焦量小。镜头在可见光435nm-650nm下的横向色差曲线图请参阅图11，从图中可以看出，色差均小于8um，色差小，具有较高的图像色彩还原性。
[0119]
镜头在可见光435nm-650nm下的纵向色差曲线图请参阅图12，从图中可以看出，轴向色差小于
±
0.03mm，对色彩的还原好、色彩的色差小，蓝紫边现象不明显。镜头在可见光435nm-650nm下的场曲及畸变图请参阅图13，从图中可以看出，各个波长的场曲基本重合，色差较小，同时系统的光学畸变《|2％|，畸变小，控制了广角畸变，提升图像质量，无需后期图像算法矫正畸变，应用方便。镜头在可见光435nm-650nm下的网格畸变图请参阅图14，该镜头网格畸变(tv dist)≤|-1.55％|。
[0120]
实施例3
[0121]
如图15所示，本实施例与实施例1相比，主要在于各透镜表面的曲率半径、透镜厚度等光学参数有所不同。
[0122]
本具体实施例的详细光学数据如表3-1所示。
[0123]
表3-1实施例3的详细光学数据
[0124][0125][0126]
本实施例中，镜头部分参数的具体取值如表3-2所示。
[0127]
表3-2实施例3的部分镜头参数
[0128]
参数 ct3+ct4+ct5+ct68.4aag/bfl1.42imh/efl0.81f1/r1-10
[0129]
本实施例中，所述第一透镜1、第二透镜2、第四透镜4、第五透镜5、第六透镜6均为塑料非球面透镜。本实施例中的非球面数据如表3-3所示。
[0130]
表3-3实施例3的非球面数据
[0131][0132]
本实施例中，镜头在可见光435nm-650nm下的mtf曲线图请参阅图16，从图中可以看出，该款镜头的空间频率达200lp/mm时，mtf值大于0.2，成像质量优良，镜头的分辨率高。镜头在可见光435nm-650nm下的离焦曲线图请参阅图17，从图中可以看出，该镜头在可见光下各个视场离焦曲线比较集中，离焦量小。镜头在可见光435nm-650nm下的横向色差曲线图请参阅图18，从图中可以看出，色差均小于7um，色差小，具有较高的图像色彩还原性。
[0133]
镜头在可见光435nm-650nm下的纵向色差曲线图请参阅图19，从图中可以看出，轴向色差小于
±
0.03mm，对色彩的还原好、色彩的色差小，蓝紫边现象不明显。镜头在可见光435nm-650nm下的场曲及畸变图请参阅图20，从图中可以看出，各个波长的场曲基本重合，色差较小，同时系统的光学畸变《|2％|，畸变小，控制了广角畸变，提升图像质量，无需后期图像算法矫正畸变，应用方便。镜头在可见光435nm-650nm下的网格畸变图请参阅图21，该镜头网格畸变(tv dist)≤|-1.1％|。
[0134]
实施例4
[0135]
如图22所示，本实施例与实施例1相比，主要在于各透镜表面的曲率半径、透镜厚度等光学参数有所不同。
[0136]
本具体实施例的详细光学数据如表4-1所示。
[0137]
表4-1实施例4的详细光学数据
[0138][0139]
本实施例中，镜头部分参数的具体取值如表4-2所示。
[0140]
表4-2实施例4的部分镜头参数
[0141]
参数 ct3+ct4+ct5+ct611.87aag/bfl1.73imh/efl0.8f1/r1-2.48
[0142]
本实施例中，所述第一透镜1、第二透镜2、第四透镜4、第五透镜5、第六透镜6均为塑料非球面透镜。本实施例中的非球面数据如表4-3所示。
[0143]
表4-3实施例4的非球面数据
[0144][0145][0146]
本实施例中，镜头在可见光435nm-650nm下的mtf曲线图请参阅图23，从图中可以看出，该款镜头的空间频率达200lp/mm时，mtf值大于0.3，成像质量优良，镜头的分辨率高。镜头在可见光435nm-650nm下的离焦曲线图请参阅图24，从图中可以看出，该镜头在可见光下各个视场离焦曲线比较集中，离焦量小。镜头在可见光435nm-650nm下的横向色差曲线图
请参阅图25，从图中可以看出，色差均小于9um，色差小，具有较高的图像色彩还原性。
[0147]
镜头在可见光435nm-650nm下的纵向色差曲线图请参阅图26，从图中可以看出，轴向色差小于
±
0.03mm，对色彩的还原好、色彩的色差小，蓝紫边现象不明显。镜头在可见光435nm-650nm下的场曲及畸变图请参阅图27，从图中可以看出，各个波长的场曲基本重合，色差较小，同时系统的光学畸变《|2％|，畸变小，控制了广角畸变，提升图像质量，无需后期图像算法矫正畸变，应用方便。镜头在可见光435nm-650nm下的网格畸变图请参阅图28，该镜头网格畸变(tv dist)≤|-1.45％|。
[0148]
实施例5
[0149]
如图29所示，本实施例与实施例1相比，主要在于各透镜表面的曲率半径、透镜厚度等光学参数有所不同。
[0150]
本具体实施例的详细光学数据如表5-1所示。
[0151]
表5-1实施例5的详细光学数据
[0152][0153]
本实施例中，镜头部分参数的具体取值如表5-2所示。
[0154]
表5-2实施例5的部分镜头参数
[0155][0156][0157]
本实施例中，所述第一透镜1、第二透镜2、第四透镜4、第五透镜5、第六透镜6均为塑料非球面透镜。本实施例中的非球面数据如表5-3所示。
[0158]
表5-3实施例5的非球面数据
[0159][0160]
本实施例中，镜头在可见光435nm-650nm下的mtf曲线图请参阅图30，从图中可以看出，该款镜头的空间频率达200lp/mm时，mtf值大于0.2，成像质量优良，镜头的分辨率高。镜头在可见光435nm-650nm下的离焦曲线图请参阅图31，从图中可以看出，该镜头在可见光下各个视场离焦曲线比较集中，离焦量小。镜头在可见光435nm-650nm下的横向色差曲线图请参阅图32，从图中可以看出，色差均小于9um，色差小，具有较高的图像色彩还原性。
[0161]
镜头在可见光435nm-650nm下的纵向色差曲线图请参阅图33，从图中可以看出，轴向色差小于
±
0.02mm，对色彩的还原好、色彩的色差小，蓝紫边现象不明显。镜头在可见光435nm-650nm下的场曲及畸变图请参阅图34，从图中可以看出，各个波长的场曲基本重合，色差较小，同时系统的光学畸变《|2％|，畸变小，控制了广角畸变，提升图像质量，无需后期图像算法矫正畸变，应用方便。镜头在可见光435nm-650nm下的网格畸变图请参阅图35，该镜头网格畸变(tv dist)≤|0.86％|。
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以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明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发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。