光学镜头的制作方法

1.本发明涉及成像镜头技术领域，特别是涉及一种光学镜头。


背景技术：

2.自2010年以来，我国在机器视觉领域取得了爆发式的增长，且随着摄像技术的发展，摄像模组由最初摄像条件较为局限的定焦系统逐渐发展为能够在不同摄像条件之间切换的变焦系统。
3.现有变焦系统一般是通过音圈马达驱动部分透镜作相对移动来改变各透镜之间的间距，以使变焦系统的焦距发生改变，实现在各种不同的拍摄物距的情况下进行自动对焦的功能，进而在确保一定成像质量的同时还可适应不同的物距、景深、拍摄范围等摄像要求。同时，为了获得更高品质的影像，现有变焦系统逐渐使用像素越来越高的ccd或cmos等感光芯片。
4.然而，为了使变焦系统的像质匹配感光芯片的高像素，通常需要采用增加透镜的方式来达成，这种方式增加了镜头的重量和体积；同时，对于在需要快速重新对焦的高速应用或精密应用中，现有变焦系统很难拍摄到鲜明而准确的影像，即对焦速度慢且像质不高。


技术实现要素：

5.为此，本发明的目的在于提供一种光学镜头，至少具有对焦快、体积小、像质高的优点。
6.本发明通过以下技术方案实现上述的目的。
7.本发明提供了一种光学镜头，沿光轴从物侧到成像面依次包括：具有负光焦度的第一透镜，所述第一透镜的物侧面为凸面，所述第一透镜的像侧面为凹面；具有负光焦度的第二透镜，所述第二透镜的物侧面和像侧面均为凹面；具有正光焦度的第三透镜，所述第三透镜的物侧面和像侧面均为凸面，所述第二透镜与所述第三透镜组成第一胶合透镜组；具有正光焦度的第四透镜，所述第四透镜的物侧面为凸面，所述第四透镜的像侧面为凹面；电压驱动变焦透镜；具有正光焦度的第五透镜，所述第五透镜的物侧面和像侧面均为凸面；具有负光焦度的第六透镜，所述第六透镜的物侧面和像侧面均为凹面，所述第五透镜与所述第六透镜组成第二胶合透镜组；具有正光焦度的第七透镜，所述第七透镜的物侧面为凹面，所述第七透镜的像侧面为凸面；具有正光焦度的第八透镜，所述第八透镜的物侧面和像侧面均为凸面；其中，所述电压驱动变焦透镜内设有光阑。
8.相较于现有技术，本发明提供的光学镜头，采用八片具有特定形状的透镜，并且使用特定的光焦度组合及面型搭配，满足高像素的同时具有较小的重量和体积；同时，采用电压驱动变焦透镜，可以实现快速变焦和对焦以及在不同工作物距、不同温度环境下保持高像质。
附图说明
9.本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
10.图1为本发明第一实施例提供的光学镜头的结构示意图；
11.图2为本发明第一实施例提供的光学镜头的垂轴色差图；
12.图3为本发明第一实施例提供的光学镜头的mtf图；
13.图4为本发明第一实施例提供的光学镜头的畸变图；
14.图5为本发明第二实施例提供的光学镜头的结构示意图；
15.图6为本发明第二实施例提供的光学镜头的垂轴色差图；
16.图7为本发明第二实施例提供的光学镜头的mtf图；
17.图8为本发明第二实施例提供的光学镜头的畸变图；
18.图9为本发明第三实施例提供的光学镜头的结构示意图；
19.图10为本发明第三实施例提供的光学镜头的垂轴色差图；
20.图11为本发明第三实施例提供的光学镜头的mtf图；
21.图12为本发明第三实施例提供的光学镜头的畸变图。
具体实施方式
22.为使本发明的目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。附图中给出了本发明的若干实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。
23.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。在说明书全文中，相同的附图标号指代相同的元件。
24.本发明提出一种光学镜头，沿光轴从物侧到成像面依次包括：第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、电压驱动变焦透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜、第八透镜以及滤光片，且各个透镜的光学中心位于同一直线上。
25.其中，电压驱动变焦透镜内设有光阑；
26.第一透镜具有负光焦度，第一透镜的物侧面为凸面，第一透镜的像侧面为凹面；
27.第二透镜具有负光焦度，第二透镜的物侧面和像侧面均为凹面；
28.第三透镜具有正光焦度，第三透镜的物侧面和像侧面均为凸面，且第二透镜与第三透镜组成第一胶合透镜组；
29.第四透镜具有正光焦度，第四透镜的物侧面为凸面，第四透镜的像侧面为凹面；
30.第五透镜具有正光焦度，第五透镜的物侧面和像侧面均为凸面；
31.第六透镜具有负光焦度，第六透镜的物侧面和像侧面均为凹面，且第五透镜与第六透镜组成第二胶合透镜组；
32.第七透镜具有正光焦度，第七透镜的物侧面为凹面，第七透镜的像侧面为凸面；
33.第八透镜具有正光焦度，第八透镜的物侧面和像侧面均为凸面。
34.在一些实施方式中，所述光学镜头满足以下条件式：
35.4.0＜u/f＜5.5；
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(1)
36.其中，u表示所述电压驱动变焦透镜在工作物距下的电压，f表示所述光学镜头的有效焦距。满足上述条件式(1)，可以实现在不同工作物距下得到良好的像质，同时通过调节电压驱动变焦镜片的电压以改变其曲率，可以改变光学镜头的有效焦距，进而实现光学镜头的快速对焦。
37.在一些实施方式中，所述光学镜头满足条件式：
38.0.25＜ih/ttl＜0.35；
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(2)
39.其中，ttl表示所述光学镜头的光学总长，ih表示所述光学镜头的像高。当ih/ttl的值超过上限时，由于各透镜的光焦度过大，镜头像差矫正困难，解像能力显著下降。当ih/ttl的值超过下限时，镜头的总长偏长，难以满足小型化的需求；或者说镜头总长足够小的情况下靶面过小，难以匹配更大的芯片。
40.在一些实施方式中，所述光学镜头满足条件式：
41.10＜vd3-vd2＜40；
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(3)
42.其中，vd3表示所述第三透镜的阿贝数，vd2表示所述第二透镜的阿贝数。满足上述条件式(3)，通过选用合适的透镜材料，合理搭配第二透镜和第三透镜，有助于光学系统的色差校正，提升解析力。
43.在一些实施方式中，所述光学镜头满足条件式：
44.|φ41/r41-φ42/r42|/4＞0.07；
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(4)
45.其中，φ41表示所述第四透镜物侧面的有效通光口径，r41表示所述第四透镜物侧面的曲率半径，φ42表示所述第四透镜像侧面的有效通光口径，r42表示所述第四透镜像侧面的曲率半径。满足上述条件式(4)，能够降低第四透镜的加工难度和成本。
46.在一些实施方式中，所述光学镜头满足以下条件式：
47.0.05＜ct45/ttl＜0.2；
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(5)
48.其中，ct45表示所述第四透镜与所述第五透镜之间的空气间隔，ttl表示所述光学镜头的光学总长。满足上述条件式(5)，通过合理控制第四透镜与第五透镜之间的空气间隔，能够在满足光学镜头安装要求的同时保证光学镜头的解像能力。当ct45/ttl的值超过上限时，会造成第四透镜与第五透镜之间的间隔过大，不利于电压驱动变焦透镜进行焦距调整后将拍摄画面呈现在成像面上，导致光学镜头的分辨率下降、像质不高；当ct45/ttl的值超过下限时，会造成第四透镜与第五透镜之间无足够的间隔以安装电压驱动变焦透镜，导致光学镜头难以装配。
49.在一些实施方式中，所述光学镜头满足以下条件式：
50.2.5＜f7/f＜3.5；
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(6)
51.其中，f7表示所述第七透镜的有效焦距，f表示所述光学镜头的有效焦距。满足上述条件式(6)，可以使第七透镜承担起光学系统的部分光焦度，有助于光学系统的球差矫正，提供更好的解像力。
52.在一些实施方式中，所述光学镜头满足以下条件式：
53.25＜vd5-vd6＜55；
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(7)
54.30＜vd7-vd8＜60；
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(8)
55.其中，vd5表示所述第五透镜的阿贝数，vd6表示所述第六透镜的阿贝数，vd7表示
所述第七透镜的阿贝数，vd8表示所述第八透镜的阿贝数。满足上述条件式(7)和条件式(8)，通过选用合适的透镜材料，使第五透镜、第六透镜、第七透镜及第八透镜能承担光学系统的部分光焦度，有助于光学系统的像差校正，提升解析力。
56.在一些实施方式中，所述光学镜头满足以下条件式：
57.1.9＜nd4＜2.0；
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(10)
58.10＜vd4＜40；
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(11)
59.其中，vd4表示所述第四透镜的阿贝数，nd4表示所述第四透镜的折射率。满足以上条件式(10)和条件式(11)，通过选用合适的透镜材料，使第四透镜能承担光学系统的部分光焦度，有助于光学系统的像差校正，提高解析力。
60.在一些实施方式中，所述光学镜头满足以下条件式：
61.28.0mm＜ttl＜32.0mm；
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(12)
62.7.65mm≤f≤8.35mm；
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(13)
63.其中，ttl表示所述光学镜头的光学总长，f表示所述光学镜头的有效焦距。满足上述条件式(12)和条件式(13)，可以合理控制光学镜头的光学总长和有效焦距，实现光学镜头的小型化。
64.下面分多个实施例对本发明进行进一步的说明。在各个实施例中，光学镜头中的各个透镜的厚度、曲率半径、材料选择部分有所不同，具体不同可参见各实施例的参数表。下述实施例仅为本发明的较佳实施方式，但本发明的实施方式并不仅仅受下述实施例的限制，其他的任何未背离本发明创新点所作的改变、替代、组合或简化，都应视为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
65.第一实施例
66.请参阅图1，为本发明第一实施例提供的光学镜头100的结构示意图，该光学镜头100沿光轴从物侧到成像面依次包括：第一透镜l1、第二透镜l2、第三透镜l3、第四透镜l4、电压驱动变焦透镜vfl、第五透镜l5、第六透镜l6、第七透镜l7、第八透镜l8和滤光片l9，且各个透镜的光学中心位于同一直线上。
67.其中，第一透镜l1具有负光焦度，第一透镜的物侧面s1为凸面，第一透镜的像侧面s2为凹面；第二透镜l2具有负光焦度，第二透镜的物侧面s3为凹面，第二透镜的像侧面为凹面；第三透镜l3具有正光焦度，第三透镜的物侧面为凸面，第三透镜的像侧面s5为凸面，且第二透镜l2与第三透镜l3组成第一胶合透镜组，第二透镜的像侧面与第三透镜的物侧面胶合组成粘合面s4；第四透镜l4具有正光焦度，第四透镜的物侧面s6为凸面，第四透镜的像侧面s7为凹面；电压驱动变焦透镜vfl内设置有光阑；第五透镜l5具有正光焦度，第五透镜的物侧面s8为凸面，第五透镜的像侧面为凸面；第六透镜l6具有负光焦度，第六透镜的物侧面为凹面，第六透镜的像侧面s10为凹面，且第五透镜l5与第六透镜l6组成第二胶合透镜组，第五透镜的像侧面与第六透镜的物侧面胶合组成粘合面s9；第七透镜l7具有正光焦度，第七透镜的物侧面s11为凹面，第七透镜的像侧面s12为凸面；第八透镜l8具有正光焦度，第八透镜的物侧面s13和像侧面s14均为凸面；滤光片l9的物侧面为s15、像侧面为s16。
68.本实施例提供的光学镜头100的各个透镜相关参数如表1所示。
69.表1
[0070][0071][0072]
请参阅图2，所示为本实施例当中光学镜头100的垂轴色差图，从图中可以看出，垂轴色差的偏移量控制在
±
1微米以内，说明该光学镜头100能够有效地矫正垂轴色差。
[0073]
请参阅图3，所示为本实施例当中光学镜头100的mtf图，从图中可以看出，在180lp/mm的空间频率下镜头的mtf值在0.25以上，说明光学镜头100拥有较高的分辨率。
[0074]
请参阅图4，所示为本实施例当中光学镜头100的f-theta畸变图，从图中可以看出，镜头的f-theta畸变较小且小于
±
2％，说明光学镜头100的畸变得到良好矫正。
[0075]
第二实施例
[0076]
请参阅图5，所示为本实施例提供的光学镜头200的结构示意图，本实施例中的光学镜头200与第一实施例当中的光学镜头100中的各个透镜的面型凹凸大抵相同，不同之处在于：各透镜的曲率半径、厚度以及各个透镜间的空气间隔存在差异。
[0077]
本实施例提供的光学镜头200的各个透镜相关参数如表2所示。
[0078]
表2
[0079][0080][0081]
请参阅图6，所示为本实施例当中光学镜头200的垂轴色差图，从图中可以看出，垂轴色差的偏移量控制在
±
0.5微米以内，说明该光学镜头200能够有效地矫正垂轴色差。
[0082]
请参阅图7，所示为本实施例当中光学镜头200的mtf图，从图中可以看出，在180lp/mm的空间频率下镜头的mtf值在0.3以上，说明光学镜头200拥有较高的分辨率。
[0083]
请参阅图8，所示为本实施例当中光学镜头200的f-theta畸变图，从图中可以看出，镜头的f-theta畸变较小且小于
±
2％，说明光学镜头200的畸变得到良好矫正。
[0084]
第三实施例
[0085]
请参阅图9，所示为本实施例提供的光学镜头300的结构示意图，本实施例中的光学镜头300与第一实施例当中的光学镜头100中的各个透镜的面型凹凸大抵相同，不同之处
在于：各透镜的曲率半径、厚度以及各个透镜间的空气间隔存在差异。
[0086]
本实施例提供的光学镜头300的各个透镜相关参数如表3所示。
[0087]
表3
[0088][0089][0090]
请参阅图10，所示为本实施例当中光学镜头300的垂轴色差图，从图中可以看出，垂轴色差的偏移量控制在
±
1.2微米以内，说明该光学镜头300能够有效地矫正垂轴色差。
[0091]
请参阅图11，所示为本实施例当中光学镜头300的mtf图，从图中可以看出，在180lp/mm的空间频率下镜头的mtf值在0.3以上，说明光学镜头300拥有较高的分辨率。
[0092]
请参阅图12，所示为本实施例当中光学镜头300的f-theta畸变图，从图中可以看出，镜头的f-theta畸变较小且小于
±
2％，说明光学镜头300的畸变得到良好矫正。
[0093]
请参阅表4，所示为上述三个实施例提供的光学镜头对应的光学特性，包括光学镜
头的光学总长ttl、光圈数f#、有效焦距f、视场角fov和像高ih，同时还包括上述条件式当中每个条件式对应的相关数值。
[0094]
表4
[0095][0096][0097]
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。