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

在数字化时代下，安防和公共安全领域的工作如火如荼，因此监控设施的需求也日益上升。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等优点而被广泛应用于各个领域。现有技术中，高像质夜间成像镜头多采用F1.4大光圈搭配红外补光技术的方式以达到成像目的。但是，由于红外成像范围较小，无法还原色彩信息，使得微光相机的出现变得势在必行。由此，如何在夜间或光照条件不充足的环境中，保证镜头清晰成像是安防领域亟待解决的技术难题。

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第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜、第八透镜和第九透镜，所述第一透镜、所述第二透镜和所述第六透镜的光焦度为负，所述第三透镜、所述第四透镜、所述第五透镜、所述第七透镜、所述第八透镜和所述第九透镜的光焦度为正。

根据本发明的一个方面，所述第一透镜和所述第九透镜为凸凹型透镜，所述第二透镜和所述第八透镜为凹凸型透镜，所述第三透镜、所述第四透镜、所述第五透镜和所述第七透镜为凸凸型透镜，所述第六透镜为凹凹型透镜。

根据本发明的一个方面，所述第一透镜、所述第二透镜、所述第四透镜、所述第八透镜和所述第九透镜为非球面透镜，所述第三透镜、所述第五透镜、所述第六透镜和所述第七透镜为球面透镜。

根据本发明的一个方面，所述第一透镜、所述第二透镜、所述第四透镜、所述第八透镜和所述第九透镜的材质为塑胶，所述第三透镜、所述第五透镜、所述第六透镜和所述第七透镜的材质为玻璃。

根据本发明的一个方面，所述第五透镜、所述第六透镜和所述第七透镜胶合组成胶合镜组。

根据本发明的一个方面，还包括位于所述第二透镜和所述第三透镜之间的光阑。

根据本发明的一个方面，所述定焦镜头的光学总长TTL和焦距F满足以下关系：5.9≤TTL/F≤6.7。

根据本发明的一个方面，所述定焦镜头的光学后焦BFL和焦距F满足以下关系：0.8≤BFL/F≤1。

根据本发明的一个方面，所述第三透镜的焦距F3和所述第一透镜的焦距F1满足以下关系：-1.3≤F3/F1≤-1.1。

根据本发明的一个方面，所述第五透镜、所述第六透镜和所述第七透镜的组合焦距F567和所述定焦镜头的焦距F满足以下关系：6.5≤F567/F≤8.2。

根据本发明的一个方面，所述第八透镜的焦距F8和所述定焦镜头的焦距F满足以下关系：7.2≤F8/F≤14.2。

根据本发明的一个方面，所述第九透镜的焦距F9和所述定焦镜头的焦距F满足以下关系：10.4≤F9/F≤21.6。

根据本发明的一个方面，所述第八透镜和所述第九透镜的组合焦距F89和所述定焦镜头的焦距F满足以下关系：5.1≤F89/F≤6.5。

根据本发明的一个方面，所述第五透镜、所述第六透镜和所述第七透镜组成的胶合镜组的中心厚度db1和所述第六透镜的中心厚度d6满足以下关系：9.2≤db1/d6≤14.8。

根据本发明的一个方面，所述第二透镜像侧面距离所述第三透镜物侧面的中心长度d23、所述第三透镜像侧面距离所述第四透镜物侧面的中心长度d34和所述第三透镜的中心厚度d3满足以下关系：1.6≤(d23+d34)/d3≤2。

根据本发明的构思，提供一种低成本、小型化、F1.0超大光圈、高解像力、大像高、在-40℃～80℃温度范围内不虚焦且无需红外，并能日夜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的各透镜的光焦度和形状，可实现大光圈，并能使镜头组装敏感度较低以及在-40℃～80℃温度范围内不虚焦。

根据本发明的一个方案，通过合理使用胶合镜组，可使定焦镜头具有500万像素的高解像力，且能使定焦镜头在-40℃～80℃温度范围内不虚焦。

根据本发明的一个方案，通过合理搭配定焦镜头各透镜的塑胶和玻璃材质，使得定焦镜头形成4G5P的光学架构，从而可以平衡镜头高低温性能，实现镜头具备成本低、轻量化的特点。

根据本发明的一个方案，通过合理设置定焦镜头的焦距、光学总长和光学后焦的关系，可以实现镜头的小型化。

根据本发明的一个方案，通过合理设置第三透镜和第一透镜的焦距的关系，可以控制整个光学系统之间的光线走势，减小由于经光阑进入的大角度光线引起的像差。

根据本发明的一个方案，通过合理设置三胶合镜组与定焦镜头的焦距的关系以及三胶合镜组的中心厚度和第六透镜的中心厚度的关系，可以矫正经光阑和第四透镜进入的光线引起的色差和像差。

根据本发明的一个方案，通过合理设置第八透镜、第九透镜以及二者的组合焦距与定焦镜头的焦距的关系，可以有效控制畸变，有利于大靶面的实现。

根据本发明的一个方案，通过合理设置第二透镜和第三透镜的中心长度、第三透镜和第四透镜的中心长度和第三透镜的中心厚度的关系，有利于降低第二透镜、第三透镜和第四透镜这三枚镜片对镜头MTF的敏感度，同时可以使镜片结构紧凑，有利于实现小型化。

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二种实施方式的定焦镜头的结构图；

图3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4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5示意性表示本发明的第五种实施方式的定焦镜头的结构图。

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，本发明的定焦镜头，包括沿光轴从物侧至像侧依次排列的第一透镜L1、第二透镜L2、光阑S、第三透镜L3、第四透镜L4、第五透镜L5、第六透镜L6、第七透镜L7、第八透镜L8和第九透镜L9。当然，还包括平行平板A。

本发明中，第一透镜L1、第二透镜L2和第六透镜L6的光焦度为负，第三透镜L3、第四透镜L4、第五透镜L5、第七透镜L7、第八透镜L8和第九透镜L9的光焦度为正。第一透镜L1和第九透镜L9为凸凹型透镜，第二透镜L2和第八透镜L8为凹凸型透镜，第三透镜L3、第四透镜L4、第五透镜L5和第七透镜L7为凸凸型透镜，第六透镜L6为凹凹型透镜。如此，各透镜通过上述光焦度和形状搭配形成的光学架构，可实现大光圈、镜头组装敏感度低且在-40℃～80℃温度范围内不虚焦。

本发明中，第一透镜L1、第二透镜L2、第四透镜L4、第八透镜L8和第九透镜L9为非球面透镜，第三透镜L3、第五透镜L5、第六透镜L6和第七透镜L7为球面透镜。其中，第五透镜L5，第六透镜L6和第七透镜L7胶合组成胶合镜组。如此，通过合理设置胶合镜组，可使镜头具备500万像素的高解像力，且能使镜头-40℃～80℃温度范围内不虚焦。

本发明中，第一透镜L1、第二透镜L2、第四透镜L4、第八透镜L8和第九透镜L9的材质为塑胶，第三透镜L3、第五透镜L5、第六透镜L6和第七透镜L7的材质为玻璃。如此，使得镜头形成4G5P的光学架构，从而可以平衡镜头高低温性能，实现成本低、轻量化的设计。

本发明中，定焦镜头的光学总长TTL(即第一透镜L1的物方侧中心至像面中心的距离)和焦距F满足以下关系：5.9≤TTL/F≤6.7。定焦镜头的光学后焦BFL(即镜头最后一片透镜像方侧中心到成像面的中心距离)和焦距F满足以下关系：0.8≤BFL/F≤1。满足以上关系，可以实现定焦镜头的小型化。

本发明中，第三透镜L3的焦距F3和第一透镜L1的焦距F1满足以下关系：-1.3≤F3/F1≤-1.1。如此，可以控制整个光学系统之间的光线走势，减小由于经光阑S进入的大角度光线引起的像差。

本发明中，第五透镜L5、第六透镜L6和第七透镜L7的组合焦距F567和定焦镜头的焦距F满足以下关系：6.5≤F567/F≤8.2。第五透镜L5、第六透镜L6和第七透镜L7组成的胶合镜组的中心厚度db1和第六透镜L6的中心厚度d6满足以下关系：9.2≤db1/d6≤14.8。如此设置胶合镜组的参数，可以矫正经光阑S和第四透镜L4进入的光线引起的色差和像差。

本发明中，第八透镜L8的焦距F8和定焦镜头的焦距F满足以下关系：7.2≤F8/F≤14.2。第九透镜L9的焦距F9和定焦镜头的焦距F满足以下关系：10.4≤F9/F≤21.6。第八透镜L8和第九透镜L9的组合焦距F89和定焦镜头的焦距F满足以下关系：5.1≤F89/F≤6.5。如此，可以有效控制畸变，有利于实现大靶面。

本发明中，第二透镜L2像侧面距离第三透镜L3物侧面的中心长度d23、第三透镜L3像侧面距离第四透镜L4物侧面的中心长度d34和第三透镜L3的中心厚度d3满足以下关系：1.6≤(d23+d34)/d3≤2。如此，有利于降低第二透镜L2、第三透镜L3和第四透镜L4这三枚透镜对定焦镜头MTF的敏感度，同时使透镜结构紧凑，有利于实现小型化。

综上所述，本发明的定焦镜头具有超大光圈1.0、微光成像、在-40℃～80℃温度范围内不虚焦以及日夜共焦的特点。另外，本镜头还具有成本低、小型化、重量轻、组装公差敏感度低的有点，还具有500万像素高解像力。再通过合理设置胶合镜组，有利于色差和像差矫正。并且，本发明的定焦镜头还可实现大靶面。

以下以五组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1、2、…、N来表示各光学元件的面，其中，胶合镜组的胶合面记为一面。

本发明中，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

本发明各实施方式的定焦镜头中的各透镜形状、光焦度、面形、材料以及光阑S位置如下表1所示：

表1

具体符合上述条件式的各实施方式的参数如下表2和表3所示：

表2

表3

第一种实施方式

参见图1，本实施方式的定焦镜头的各透镜的相关参数包括R值、厚度、折射率Nd、阿贝数Vd、K值，如下表4所示：

表4

非球面参数如下表5所示：

表5

第二种实施方式

参见图2，本实施方式的定焦镜头的各透镜的相关参数包括R值、厚度、折射率Nd、阿贝数Vd、K值，如下表6所示：

表6

非球面参数如下表7所示：

表7

第三种实施方式

参见图3，本实施方式的定焦镜头的各透镜的相关参数包括R值、厚度、折射率Nd、阿贝数Vd、K值，如下表8所示：

表8

非球面参数如下表9所示：

表9

第四种实施方式

参见图4，本实施方式的定焦镜头的各透镜的相关参数包括R值、厚度、折射率Nd、阿贝数Vd、K值，如下表10所示：

表10

非球面参数如下表11所示：

表11

第五种实施方式

参见图5，本实施方式的定焦镜头的各透镜的相关参数包括R值、厚度、折射率Nd、阿贝数Vd、K值，如下表12所示：

表12

非球面参数如下表13所示：

表13

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。