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。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，现有光学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、小体积、高像质的优点。
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：具有正光焦度的第一透镜，所述第一透镜的物侧面为凸面；具有正光焦度的第二透镜，所述第二透镜的物侧面为凸面，所述第二透镜的像侧面为凹面；具有负光焦度的第三透镜，所述第三透镜的像侧面为凹面；电压驱动变焦镜片；具有负光焦度的第四透镜，所述第四透镜的物侧面和像侧面均为凹面；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；其中，所述电压驱动变焦镜片内设有光阑。
8.相较于现有技术，本发明提供的光学镜头，通过合理分配各透镜的光焦度，可以有效避免由于光焦度过于集中而导致的镜片敏感度问题，有效平衡色差和畸变，提高成像质量，同时可以保证在有效焦距足够大的前提下，尽量缩短光学系统的长度，实现镜头的小型化。
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、电压驱动变焦镜片、第四透镜、第五透镜以及滤光片，且各个透镜的光学中心位于同一直线上。
25.其中，电压驱动变焦镜片内设有光阑；
26.第一透镜具有正光焦度，第一透镜的物侧面为凸面，第一透镜的像侧面为凸面或凹面；
27.第二透镜具有正光焦度，第二透镜的物侧面为凸面，第二透镜的像侧面为凹面；
28.第三透镜具有负光焦度，第三透镜的物侧面为凸面或凹面，第三透镜的像侧面为凹面；
29.第四透镜具有负光焦度，第四透镜的物侧面和像侧面均为凹面；
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.本发明提供的光学镜头，通过镜片间的合理搭配，有效减小了镜头的重量和体积；同时，运用了电压驱动变焦镜片，可以实现在不同物距下保持较好的像质，且可以保证在不同的温度条件下能通过电压驱动变焦镜片进行调节，以获得较好的像质。
32.在一些实施方式中，所述光学镜头满足以下条件式：
33.0.1＜ct3/ct13＜0.4；
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(1)
34.其中，ct3表示所述第三透镜与所述电压驱动变焦镜片之间的空气间隔，ct13表示所述第一透镜的物侧面与所述电压驱动变焦镜片之间的光学总长。满足上述条件式(1)，不仅便于电压驱动变焦镜片的安装，而且能够保证光学镜头具有较好的成像质量。
35.在一些实施方式中，所述光学镜头满足条件式：
36.2.5《ttl/ih《4.0；
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(2)
37.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ttl/ih的值超过上限时，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。当ttl/ih的值超过下限时，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。
38.在一些实施方式中，所述光学镜头满足条件式：
39.3《f/epd《4；
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(3)
40.其中，f表示所述光学镜头的有效焦距，epd表示所述光学镜头的通光口径。满足上述条件式(3)，能实现在保证光学镜头像质较好的同时也能保证光学镜头的小型化。
41.在一些实施方式中，所述光学镜头满足条件式：
[0042]-3.5＜f1/f3＜-1.0；
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(4)
[0043]
其中，f1表示所述第一透镜的有效焦距，f3表示所述第三透镜的有效焦距。满足上述条件式(4)，能够保证光学镜头的畸变朝正方向增大，且畸变的较正难度不大。
[0044]
在一些实施方式中，所述光学镜头满足以下条件式：
[0045]-3＜(r3+r4)/(r3-r4)＜-1；
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(5)
[0046]
其中，r3表示所述第二透镜物侧面的曲率半径，r4表示所述第二透镜像侧面的曲率半径。满足上述条件式(5)，可以使第二透镜的偏心敏感度降低，产品良率提高。
[0047]
在一些实施方式中，所述光学镜头满足以下条件式：
[0048]-0.8《f3/f《-0.1；
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(6)
[0049]
其中，f3表示所述第三透镜的有效焦距，f表示所述光学镜头的有效焦距。满足上述条件式(6)，可以很好地修正光学镜头的场曲，提升解像力，提升外缘视场的亮度。
[0050]
在一些实施方式中，所述光学镜头满足以下条件式：
[0051]
1《vd5-vd4《30；
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(7)
[0052]-15《f4/nd4《-3；
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(8)
[0053]
3《f5/nd5《8；
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(9)
[0054]
其中，vd4表示所述第四透镜的阿贝数，vd5表示所述第五透镜的阿贝数，nd4表示所述第四透镜的折射率，nd5表示所述第五透镜的折射率，f4表示所述第四透镜的有效焦距，f5表示所述第五透镜的有效焦距。满足上述条件式(7)、条件式(8)和条件式(9)，通过选用合适的透镜材料，使第四透镜、第五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。
[0055]
在一些实施方式中，所述光学镜头满足以下条件式：
[0056]
1.2《u/f《3.0；(10)
[0057]
其中，u表示所述电压驱动变焦镜片在工作物距下的电压，f表示所述光学镜头的有效焦距。满足以上条件式(10)，可以实现在不同工作物距、不同温度环境下得到良好的像质。
[0058]
在一些实施方式中，所述光学镜头满足以下条件式：
[0059]
27.0mm＜ttl＜36.0mm；
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(11)
[0060]
21.3 mm≤f≤25.8 mm；
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(12)
[0061]
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(11)和条件式(12)，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。
[0062]
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。
[0063]
第一实施例
[0064]
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、电压驱动变焦镜片vfl、第四透镜l4、第五透镜l5和滤光片l6，且各个透镜的光学中心位于同一直线上。
[0065]
其中，第一透镜l1具有正光焦度，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具有正光焦度，第二透镜的物侧面s3为凸面，第二透镜的像侧面s4为凹面；第三透镜l3具有负光焦度，第三透镜的物侧面s5为凸面，第三透镜的像侧面s6为凹面；电压驱动变焦镜片vfl内设置有光阑；第四透镜l4具有负光焦度，第四透镜的物侧面s7和像侧面s8均为凹面；第五透镜l5具有正光焦度，第五透镜的物侧面s9和像侧面s10均为凸面；滤光片l6的物侧面为s11、像侧面为s12。
[0066]
本实施例提供的光学镜头100的各个镜片相关参数如表1所示。
[0067]
表1
[0068][0069]
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。
[0070]
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125lp/mm的空间频率下镜头的mtf值在0.55以上，说明光学镜头100拥有较高的分辨率。
[0071]
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。
[0072]
第二实施例
[0073]
请参阅图5，为本发明第一实施例提供的光学镜头200的结构示意图，该光学镜头200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、电压驱动变焦镜片vfl、第四透镜l4、第五透镜l5和滤光片l6，且各个透镜的光学中心位于同一直线上。
[0074]
其中，第一透镜l1具有正光焦度，第一透镜的物侧面s1为凸面，第一透镜的像侧面s2为凸面；第二透镜l2具有正光焦度，第二透镜的物侧面s3为凸面，第二透镜的像侧面s4为凹面；第三透镜l3具有负光焦度，第三透镜的物侧面s5为凹面，第三透镜的像侧面s6为凹面；电压驱动变焦镜片vfl内设置有光阑；第四透镜l4具有负光焦度，第四透镜的物侧面s7和像侧面s8均为凹面；第五透镜l5具有正光焦度，第五透镜的物侧面s9和像侧面s10均为凸面；滤光片l8的物侧面为s11、像侧面为s12。
[0075]
本实施例提供的光学镜头200的各个镜片相关参数如表2所示。
[0076]
表2
[0077][0078][0079]
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
±
1.2微米以内，说明该光学镜头200能够有效地矫正垂轴色差。
[0080]
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125lp/mm的空间频率下镜头的mtf值在0.55以上，说明光学镜头200拥有较高的分辨率。
[0081]
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5％，说明光学镜头200的畸变得到良好矫正。
[0082]
第三实施例
[0083]
请参阅图9，为本发明第一实施例提供的光学镜头300的结构示意图，该光学镜头300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、电压驱动变焦镜片vfl、第四透镜l4、第五透镜l5和滤光片l6，且各个透镜的光学中心位于同一直线上。
[0084]
其中，第一透镜l1具有正光焦度，第一透镜的物侧面s1为凸面，第一透镜的像侧面s2为凸面；第二透镜l2具有正光焦度，第二透镜的物侧面s3为凸面，第二透镜的像侧面s4为凹面；第三透镜l3具有负光焦度，第三透镜的物侧面s5为凸面，第三透镜的像侧面s6为凹面；电压驱动变焦镜片vfl内设置有光阑；第四透镜l4具有负光焦度，第四透镜的物侧面s7
和像侧面s8均为凹面；第五透镜l5具有正光焦度，第五透镜的物侧面s9和像侧面s10均为凸面；滤光片l8的物侧面为s11、像侧面为s12。
[0085]
本实施例提供的光学镜头300的各个镜片相关参数如表3所示。
[0086]
表3
[0087][0088]
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微米以内，说明该光学镜头300能够有效地矫正垂轴色差。
[0089]
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125lp/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。
[0090]
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3％，说明光学镜头300的畸变得到良好矫正。
[0091]
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。
[0092]
表4
[0093][0094][0095]
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。