定焦镜头

技术领域

本发明涉及光学成像技术领域，尤其涉及一种定焦镜头。

背景技术

随着安防监控技术的发展，安防监控设施也日益普及，因此对镜头的解像力、体积、高低温性能、日夜共焦等方面均提出了更高的要求。定焦镜头因其成像高清、监控视野广、低照度条件下成像清晰、日夜共焦等优点而被广泛应用于各个领域。同时，安防监控市场的快速崛起也对安防镜头的成像品质要求日益增高，已从普通的监视需求发展到了高清的鉴别要求。现有技术中的安防监控镜头大多采用全玻璃或玻塑混合，但是，全玻璃镜头成本较高，而玻塑混合镜头的解像又普遍较低，体积也较大，因此不能满足日益发展的安防监控需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种定焦镜头。

为实现上述发明目的，本发明提供一种定焦镜头，包括沿光轴从物侧至像侧依次排列的具有负光焦度的第一透镜、具有负光焦度的第二透镜、具有正光焦度的第三透镜、光阑、具有正光焦度的第四透镜、具有负光焦度的第五透镜、具有正光焦度的第六透镜和具有负光焦度的第七透镜，所述第七透镜为凹凸型的透镜。

根据本发明的一个方面，所述第一透镜为凸凹型透镜，所述第二透镜为凹凸型透镜，所述第三透镜为凸凹型透镜，所述第四透镜为凸凸型透镜，所述第五透镜为凹凸型透镜，所述第六透镜为凸凸型透镜。

根据本发明的一个方面，所述第一透镜为非球面透镜，所述第二透镜为非球面透镜，所述第三透镜为非球面透镜，所述第四透镜为球面透镜，所述第五透镜为球面透镜，所述第六透镜为非球面透镜，所述第七透镜为非球面透镜。

根据本发明的一个方面，所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜、所述第六透镜和所述第七透镜的材质为塑胶。

根据本发明的一个方面，所述第四透镜和所述第五透镜胶合组成具有正光焦度的胶合镜组。

根据本发明的一个方面，所述定焦镜头的有效焦距f与所述第一透镜的像侧半径L1R2满足以下关系：0.39≤L1R2/f≤0.41。

根据本发明的一个方面，所述定焦镜头的有效焦距f与所述第一透镜的有效焦距f1满足以下关系：-1.837≤f1/f≤-1.817。

根据本发明的一个方面，所述第四透镜和所述第五透镜的组合焦距fb与所述定焦镜头的有效焦距f满足以下关系：1.95≤fb/f≤2.16。

根据本发明的一个方面，所述第四透镜的有效焦距f4和所述定焦镜头的有效焦距f满足以下关系：1.15≤f4/f≤1.28。

根据本发明的一个方面，所述定焦镜头的有效焦距f和半像高h满足以下关系：1.26≤f/h≤1.30。

根据本发明的一个方面，所述定焦镜头的有效焦距f和总长TTL满足以下关系：0.15≤f/TTL≤0.2。

根据本发明的一个方面，所述第六透镜的有效焦距f6和所述第七透镜的有效焦距f7满足以下关系:-0.684≤f6/f7≤-0.664。

根据本发明的一个方面，所述第四透镜和所述第五透镜中至少一枚的相对折射率温度系数dn/dt满足以下条件：dn/dt≤6*10

根据本发明的一个方面，所述第四透镜和所述第五透镜中至少一枚的色散系数Vd满足以下条件：Vd＞80。

根据本发明的一个方面，所述第四透镜的色散系数Vd

根据本发明的构思，提供一种实现大光圈的同时保证低照度条件下的高解像、小体积、在-40℃～80℃温度范围内不虚焦且日夜共焦两用的玻塑混合安防定焦镜头。

根据本发明的一个方案，通过合理设置定焦镜头中各透镜的光焦度、凹凸性、面型和光阑位置，再配合限定镜头有效焦距、第一透镜像侧半径和第一透镜有效焦距的关系，使第一透镜可以起到收光作用，使光线走势平缓，公差不敏感，有良好的制造性。

根据本发明的一个方案，通过合理设置胶合镜组并使胶合镜组的焦距与镜头有效焦距满足一定关系，可以有效校正系统色差，有利于实现高像质。

根据本发明的一个方案，通过合理设置塑胶材质的透镜，有利于降低成本的同时校正高低温成像,从而有利于实现高像质。

根据本发明的一个方案，通过合理设置定焦镜头的有效焦距、第四透镜的有效焦距、半像高和总长的关系，有利于实现高像质的同时保证小体积。

根据本发明的一个方案，通过合理设置第六透镜和第七透镜的有效焦距的关系，有利于保证高低温不虚焦的同时实现校正像差。

根据本发明的一个方案，使第四透镜和第五透镜之一的相对折射率温度系数满足一定条件，有利于定焦镜头实现在-40℃～80℃温度范围内不虚焦。

根据本发明的一个方案，使第四透镜和第五透镜之一的色散系数满足一定条件，并使这两枚透镜的色散系数满足一定关系，有利于定焦镜头实现日夜共焦，而色散系数的关系设置还能实现可见光与红外共焦。

附图说明

图1示意性表示本发明的第一种实施方式的定焦镜头的结构图；

图2示意性表示本发明的第一种实施方式的定焦镜头的MTF图；

图3示意性表示本发明的第一种实施方式的定焦镜头频率为125lp/mm的Through-Focus-MTF图；

图4示意性表示本发明的第一种实施方式的定焦镜头低温-40℃频率为125lp/mm的Through-Focus-MTF图；

图5示意性表示本发明的第一种实施方式的定焦镜头高温80℃频率为125lp/mm的Through-Focus-MTF图；

图6示意性表示本发明的第一种实施方式的定焦镜头红外频率为125lp/mm的Through-Focus-MTF图；

图7示意性表示本发明的第二种实施方式的定焦镜头的结构图；

图8示意性表示本发明的第二种实施方式的定焦镜头的MTF图；

图9示意性表示本发明的第二种实施方式的定焦镜头频率为125lp/mm的Through-Focus-MTF图；

图10示意性表示本发明的第二种实施方式的定焦镜头低温-40℃频率为125lp/mm的Through-Focus-MTF图；

图11示意性表示本发明的第二种实施方式的定焦镜头高温80℃频率为125lp/mm的Through-Focus-MTF图；

图12示意性表示本发明的第二种实施方式的定焦镜头红外频率为125lp/mm的Through-Focus-MTF图；

图13示意性表示本发明的第三种实施方式的定焦镜头的结构图；

图14示意性表示本发明的第三种实施方式的定焦镜头的MTF图；

图15示意性表示本发明的第三种实施方式的定焦镜头频率为125lp/mm的Through-Focus-MTF图；

图16示意性表示本发明的第三种实施方式的定焦镜头低温-40℃频率为125lp/mm的Through-Focus-MTF图；

图17示意性表示本发明的第三种实施方式的定焦镜头高温80℃频率为125lp/mm的Through-Focus-MTF图；

图18示意性表示本发明的第三种实施方式的定焦镜头红外频率为125lp/mm的Through-Focus-MTF图；

图19示意性表示本发明的第四种实施方式的定焦镜头的结构图；

图20示意性表示本发明的第四种实施方式的定焦镜头的MTF图；

图21示意性表示本发明的第四种实施方式的定焦镜头频率为125lp/mm的Through-Focus-MTF图；

图22示意性表示本发明的第四种实施方式的定焦镜头低温-40℃频率为125lp/mm的Through-Focus-MTF图；

图23示意性表示本发明的第四种实施方式的定焦镜头高温80℃频率为125lp/mm的Through-Focus-MTF图；

图24示意性表示本发明的第四种实施方式的定焦镜头红外频率为125lp/mm的Through-Focus-MTF图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

在针对本发明的实施方式进行描述时，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”所表达的方位或位置关系是基于相关附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本发明的限制。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细地描述，实施方式不能在此一一赘述，但本发明的实施方式并不因此限定于以下实施方式。

参见图1，本发明的高解像小体积定焦镜头，包括沿光轴从物侧至像侧依次排列的具有负光焦度的第一透镜L1、具有负光焦度的第二透镜L2、具有正光焦度的第三透镜L3、光阑S、具有正光焦度的第四透镜L4、具有负光焦度的第五透镜L5、具有正光焦度的第六透镜L6和具有负光焦度的第七透镜L7。当然，定焦镜头中还包括保护平板玻璃C。

本发明中，第一透镜L1为凸凹型透镜，第二透镜L2为凹凸型透镜，第三透镜L3为凸凹型透镜，第四透镜L4为凸凸型透镜，第五透镜L5为凹凸型透镜，第六透镜L6为凸凸型透镜，第七透镜L7为凹凸型的透镜。第一透镜L1为非球面透镜，第二透镜L2为非球面透镜，第三透镜L3为非球面透镜，第四透镜L4为球面透镜，第五透镜L5为球面透镜，第六透镜L6为非球面透镜，第七透镜L7为非球面透镜。

本发明中，定焦镜头的有效焦距f与第一透镜L1的像侧半径L1R2(或称R2值)满足以下关系：0.39≤L1R2/f≤0.41。定焦镜头的有效焦距f与第一透镜L1的有效焦距f1满足以下关系：-1.837≤f1/f≤-1.817。

满足上述设置的定焦镜头中的第一透镜L1可以起到收光作用，从而使光线走势平缓，公差也不敏感，具有良好的制造性。

本发明中，第四透镜L4和第五透镜L5胶合组成具有正光焦度的胶合镜组。第四透镜L4和第五透镜L5的组合焦距fb(即胶合镜组的焦距)与定焦镜头的有效焦距f满足以下关系：1.95≤fb/f≤2.16。如此，可以有效的校正定焦镜头的色差，有利于实现高像质。

本发明中，第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、第六透镜L6和第七透镜L7的材质为塑胶。如此，可以在降低成本的同时校正高低温成像,从而有利于实现高像质。

本发明中，第四透镜L4和定焦镜头的有效焦距f满足以下关系：1.15≤f4/f≤1.28。定焦镜头的有效焦距f和半像高h满足以下关系：1.26≤f/h≤1.30。定焦镜头的有效焦距f和总长TTL满足以下关系：0.15≤f/TTL≤0.2。满足以上设置，有利于实现高像质的同时保证小体积。

本发明中，第六透镜L6的有效焦距f6和第七透镜L7的有效焦距f7满足以下关系:-0.684≤f6/f7≤-0.664。如此，有利于保证高低温不虚焦的同时实现校正像差。

本发明中，第四透镜L4和第五透镜L5中至少一枚的相对折射率温度系数dn/dt满足以下条件：dn/dt≤6*10

本发明中，第四透镜L4和第五透镜L5中至少一枚的阿贝数Vd满足以下条件：Vd＞80。第四透镜L4的色散系数Vd

综上所述，本发明镜头可实现高解像、成像清晰、整体照度相对均匀，并且亮度较好(相对照度40％以上)。再通过优化配置各个透镜的正负光焦度，可以使像差得到有效的校正。另外，本发明的定焦镜头的像质可以达到4K解像要求，这样的高解像镜头的应用前景广阔，具有较高的市场竞争力。并且本发明的定焦镜头能够实现在-40℃～80℃温度范围内不虚焦，从而可适用于不同环境，且能够实现最大视场角100°的图像捕捉。而本发明的定焦镜头总长≤23.0mm(带保护平板玻璃C)，因此体积较小。最后，本发明的镜头的单部品及组装公差也较好，具有良好的制造性。

以下以四种实施方式来详细描述本发明的定焦镜头，下列实施方式中，以S1、S2、…、SN来表示各光学元件及像面I的面，光阑S也可记为STO，像面I也可记为IMA，胶合镜组的胶合面记为一面。

具体符合上述条件式的各实施方式的参数如下表1所示：

表1本发明中，塑胶非球面透镜满足以下公式：

式中，z为沿光轴方向，垂直于光轴的高度为h的位置处曲面到顶点的轴向距离；c表示非球面曲面顶点处的曲率；k为圆锥系数；A

第一种实施方式

参见图1，在本实施方式中，F#：1.64；镜头总长：22.441mm；视场角：100°。

本实施方式的定焦镜头的各透镜的相关参数，包括表面类型、曲率半径、厚度、材料的折射率、阿贝数，如下表2所示：

表2本实施方式中各非球面透镜的非球面系数如下表3所示：

表3

其中，k为该表面的二次曲面常数，A

结合图2至图6可知，本实施方式的定焦镜头可以很好校正系统色差从而实现高解像，在保证高解像同时实现了日夜共焦。

第二种实施方式

参见图7，在本实施方式中，F#：1.63；镜头总长：22.63mm；视场角：100°。

本实施方式的定焦镜头的各透镜的相关参数，包括表面类型、曲率半径、厚度、材料的折射率、阿贝数，如下表4所示：

表4

本实施方式中各非球面透镜的非球面系数如下表5所示：

表5

其中，k为该表面的二次曲面常数，A

结合图8至图12可知，本实施方式的定焦镜头通过合理的镜片搭配不仅可以有效保证光学系统在可见光实现高解像，而且光学系统在-40℃～80℃温度范围内不虚焦，从而可适用于不同环境。

第三种实施方式

参见图13，在本实施方式中，F#：1.64；镜头总长：22.88mm；视场角：100°。

本实施方式的定焦镜头的各透镜的相关参数，包括表面类型、曲率半径、厚度、材料的折射率、阿贝数，如下表6所示：

表6本实施方式中各非球面透镜的非球面系数如下表7所示：

表7

其中，k为该表面的二次曲面常数，A

结合图14至图18可知，本实施方式的定焦镜头通过适当的镜片搭配和双胶合镜片可以让光线平顺通过镜头，从而保证镜头在可见光实现高解像和日夜共焦，并且镜头在-40℃～80℃温度范围内不虚焦。

第四种实施方式

参见图19，在本实施方式中，F#：1.645；镜头总长：22.93mm；视场角：100°。

本实施方式的定焦镜头的各透镜的相关参数，包括表面类型、曲率半径、厚度、材料的折射率、阿贝数，如下表8所示：

表8本实施方式中各非球面透镜的非球面系数如下表9所示：

表9

其中，k为该表面的二次曲面常数，A

结合图20至图24可知，本实施方式的定焦镜头在可见光具有极高的解像，并且有日夜共焦功能，另外定焦镜头在-40℃～80℃温度范围内不虚焦，加上定焦镜头本身较小的体积，使其有广泛的应用。

以上所述仅为本发明的一个实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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，均应包括在本发明的保护范围之内。