定焦镜头

技术领域

本发明涉及光学系统和器件设计技术领域，尤其涉及一种定焦镜头。

背景技术

随着信息技术的发展，视频会议普遍应用于企业的远程交流管理。视频会议越来越关注会议的逼真性和互动性，在视频会议中，摄像的成像光学系统是非常重要的组成部分，成像光学系统的选择对视频会议的实用效果有明显的影响。通常视频会议镜头需求水平视场范围更广和画面更加真实的还原，一般的广角镜头存在一定的畸变，导致图像画面边缘存在变形，进而会降低还原图像的真实性。

发明内容

本发明的目的在于解决上述问题，提供一种低畸变、高像素的定焦镜头。

为实现本发明的上述目的，本发明提供一种定焦镜头，沿物侧至像侧方向，依次包括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、具有正光焦度的第四透镜、具有正光焦度的第五透镜、具有负光焦度的第六透镜、具有正光焦度的第七透镜和具有负光焦度的第八透镜。

根据本发明的一个方面，沿物侧至像侧方向，所述第二透镜近轴形状为凸凹型透镜，所述第三透镜为凹凸型透镜。

根据本发明的一个方面，沿物侧至像侧方向，所述第一透镜为凸凹型透镜，所述第四透镜为凸凹型透镜，所述第五透镜为双凸型透镜，所述第六透镜为凹凸型透镜或双凹型透镜，所述第七透镜近轴形状为凹凸型透镜，所述第八透镜近轴形状为凸凹型透镜。

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

根据本发明的一个方面，所述第五透镜和第六透镜组成具有正光焦度的第一胶合透镜组。

根据本发明的一个方面，所述第一胶合透镜组的焦距为fb，所述定焦镜头的有效焦距为f，满足关系式：1.32≤|fb/f|≤15。

根据本发明的一个方面，所述第五透镜的折射率和阿贝数分别为Nd5和Vd5，满足:Nd5≥1.55，Vd5≥60。

根据本发明的一个方面，所述第四透镜的有效焦距为f4，所述定焦镜头的有效焦距为f，满足关系式：1.18≤|f4/f|≤5.92。

根据本发明的一个方面，所述第四透镜的折射率和阿贝数分别为Nd4和Vd4，满足:Nd4≥1.6，Vd4≥55。

本发明的定焦镜头，共设置8片透镜，体积小，同时通过合理布置各个透镜的正负光焦度搭配，使得本发明的定焦镜头具有低畸变的特性，能够有效校正像差，提升解像力。

本发明的定焦镜头，通过非球面透镜和球面透镜的搭配使用，有利于保证本发明的定焦镜头在0-80℃温度范围内不虚焦。此外，第二透镜、第七透镜和第八透镜设置为非球面，结合各个透镜的正负光焦度设置，能够实现本发明定焦镜头光学畸变小于5％，图像变形程度小，还原更真实。

本发明的定焦镜头，可以实现低畸变、高像素的性能，并且体积小，镜头总长≤16mm，同时能够实现水平视场角90°图像捕捉以及在0-80℃温度范围内不虚焦，此外本发明的定焦镜头单部品加工及组装公差较好，具有良好的加工制造性。

附图说明

图1示意性表示根据本发明实施例1的定焦镜头的结构示意图；

图2示意性表示根据本发明实施例1的定焦镜头MTF图；

图3示意性表示根据本发明实施例1的定焦镜头的畸变图；

图4示意性表示根据本发明实施例1的定焦镜头在低温0℃的MTF图；

图5示意性表示根据本发明实施例1的定焦镜头在高温80℃的MTF图；

图6示意性表示根据本发明实施例2的定焦镜头的结构示意图；

图7示意性表示根据本发明实施例2的定焦镜头MTF图；

图8示意性表示根据本发明实施例2的定焦镜头的畸变图；

图9示意性表示根据本发明实施例2的定焦镜头在低温0℃的MTF图；

图10示意性表示根据本发明实施例2的定焦镜头在高温80℃的MTF图；

图11示意性表示根据本发明实施例3的定焦镜头的结构示意图；

图12示意性表示根据本发明实施例3的定焦镜头MTF图；

图13示意性表示根据本发明实施例3的定焦镜头的畸变图；

图14示意性表示根据本发明实施例3的定焦镜头在低温0℃的MTF图；

图15示意性表示根据本发明实施例3的定焦镜头在高温80℃的MTF图；

图16示意性表示根据本发明实施例4的定焦镜头的结构示意图；

图17示意性表示根据本发明实施例4的定焦镜头MTF图；

图18示意性表示根据本发明实施例4的定焦镜头的畸变图；

图19示意性表示根据本发明实施例4的定焦镜头在低温0℃的MTF图；

图20示意性表示根据本发明实施例4的定焦镜头在高温80℃的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。

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。

参照附图1所示，本发明提供一种定焦镜头，沿物侧至像侧方向，依次包括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、具有正光焦度的第四透镜L4、具有正光焦度的第五透镜L5、具有负光焦度的第六透镜L6、具有正光焦度的第七透镜L7和具有负光焦度的第八透镜L8。

本发明的定焦镜头，共设置8片透镜，体积小，同时通过合理布置各个透镜的正负光焦度搭配，使得本发明的定焦镜头具有低畸变的特性，能够有效校正像差，提升解像力。

本发明的定焦镜头还包括光阑，光阑可以设置在第四透镜L4的像侧面上或者设置在第五透镜L5的物侧面上或者设置在第四透镜L4和第五透镜L5之间。

本发明的定焦镜头，根据本发明的一种实施方式，沿物侧至像侧方向，第一透镜L1为凸凹型透镜，第二透镜L2近轴形状为凸凹型透镜，第三透镜L3为凹凸型透镜，第四透镜L4为凸凹型透镜，第五透镜L5为双凸型透镜，所述第六透镜L6为凹凸型透镜或双凹型透镜，第七透镜L7近轴形状为凹凸型透镜，所述第八透镜L8近轴形状为凸凹型透镜。

此外，本发明的第二透镜L2、第七透镜L7和第八透镜L8为非球面透镜，第一透镜L1、第三透镜L3、第四透镜L4、第五透镜L5和第六透镜L6为球面透镜。

并且本发明定焦镜头中的非球面满足：

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；A4、A6、A8、A10、A12、A14、A16···分别表示四阶、六阶、八阶、十阶、十二阶、十四阶、十六阶···非球面系数。

如此设置，通过非球面透镜和球面透镜的搭配使用，有利于保证本发明的定焦镜头在0-80℃温度范围内不虚焦。此外，第二透镜L2、第七透镜L7和第八透镜L8设置为非球面，结合各个透镜的正负光焦度设置，能够实现本发明定焦镜头光学畸变小于5％，图像变形程度小，还原更真实。

在本发明中，第五透镜L5和第六透镜L6组成具有正光焦度的第一胶合透镜组。第一胶合透镜组的焦距为fb，本发明定焦镜头的有效焦距为f，满足关系式：1.32≤|fb/f|≤15。其中，第五透镜L5的折射率和阿贝数分别为Nd5和Vd5，满足:Nd5≥1.55，Vd5≥60。

在本发明中，第四透镜L4的有效焦距为f4，本发明定焦镜头的有效焦距为f，满足关系式：1.18≤|f4/f|≤5.92。其中第四透镜L4的折射率和阿贝数分别为Nd4和Vd4，满足:Nd4≥1.6，Vd4≥55。

本发明定焦镜头的有效焦距为f，定焦镜头光学系统的半像高为h，满足关系式：0.4≤f/h≤1.4。如此可以使得本发明的定焦镜头的像面高度可达Φ6.7mm，且CRA≤37°，能够实现水平视场角90°图像捕捉，可适配多款sensor，应用前景广阔，提升了市场竞争力。

综上，本发明的定焦镜头按照以上限定进行设置，可以实现低畸变、高像素的性能，并且体积小，镜头总长≤16mm，同时能够实现水平视场角90°图像捕捉以及在0-80℃温度范围内不虚焦，此外本发明的定焦镜头单部品加工及组装公差较好，具有良好的加工制造性。

以下根据本发明的上述设置给出4组具体实施方式来具体说明根据本发明的定焦镜头。本发明的定焦镜头共包含8片透镜，其中第五透镜L5和第六透镜L6组成第一胶合透镜组，加上滤光片和成像面，共19个光学面，当光阑位于第四透镜L4和第五透镜L5之间时，增加一个光阑面，因此，本发明的定焦镜头最多包括19个光学面，为便于叙述，将19个光学面按照需要S1-S19进行编号。

四组实施方式数据如下表1中数据：

表1

实施方式一：

图1是示意性表示根据本发明的实施方式一的定焦镜头结构图。

本实施方式中定焦镜头的FNO＝2.2，镜头总长为15.98mm，对角视场角为105.8°，光阑位于第五透镜L5的物侧面上。

以下表2列出本实施方式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：

表2

表3列出的是本实施例中各非球面透镜的非球面系数，K为该表面的二次曲面常数，A、B、C、D、E、F分别为四阶、六阶、八阶、十阶和十二阶、十四阶的非球面系数。

表3

图2-5分别示意性表示实施例1的定焦镜头MTF图、畸变图、在低温0℃的MTF图和在高温80℃的MTF图。结合附图可以得知，按照本发明实施例1得到的定焦镜头，具有高像素、畸变小于5％、在0℃-80℃温度范围内不虚焦的特性。

实施方式二：

图6是示意性表示根据本发明的实施方式二的定焦镜头结构图。

本实施方式中定焦镜头的FNO＝2.18，镜头总长为15.64mm，对角视场角为104.8°，光阑位于第五透镜L5的物侧面上。

以下表4列出本实施方式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：

表4

表5列出的是本实施例中各非球面透镜的非球面系数，K为该表面的二次曲面常数，A、B、C、D、E、F分别为四阶、六阶、八阶、十阶和十二阶、十四阶的非球面系数。

表5

图7-10分别示意性表示实施例2的定焦镜头MTF图、畸变图、在低温0℃的MTF图和在高温80℃的MTF图。结合附图可以得知，按照本发明实施例2得到的定焦镜头，具有高像素、畸变小于5％、在0℃-80℃温度范围内不虚焦的特性。

实施方式三：

图11是示意性表示根据本发明的实施方式三的定焦镜头结构图。

本实施方式中定焦镜头的FNO＝2.16，镜头总长为15.85mm，对角视场角为106.9°，光阑位于第四透镜L4和第五透镜L5之间。

以下表6列出本实施方式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：

表6

表7列出的是本实施例中各非球面透镜的非球面系数，K为该表面的二次曲面常数，A、B、C、D、E、F分别为四阶、六阶、八阶、十阶和十二阶、十四阶的非球面系数。

表7

图12-15分别示意性表示实施例3的定焦镜头MTF图、畸变图、在低温0℃的MTF图和在高温80℃的MTF图。结合附图可以得知，按照本发明实施例3得到的定焦镜头，具有高像素、畸变小于5％、在0℃-80℃温度范围内不虚焦的特性。

实施方式四：

图16是示意性表示根据本发明的实施方式四的定焦镜头结构图。

本实施方式中定焦镜头的FNO＝2.16，镜头总长为15.94mm，对角视场角为103.8°，光阑位于第四透镜L4的像侧面上。

以下表8列出本实施方式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：

表8

表9列出的是本实施例中各非球面透镜的非球面系数，K为该表面的二次曲面常数，A、B、C、D、E、F分别为四阶、六阶、八阶、十阶和十二阶、十四阶的非球面系数。

表9

图16-20分别示意性表示实施例4的定焦镜头MTF图、畸变图、在低温0℃的MTF图和在高温80℃的MTF图。结合附图可以得知，按照本发明实施例4得到的定焦镜头，具有高像素、畸变小于5％、在0℃-80℃温度范围内不虚焦的特性。

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，均应包含在本发明的保护范围之内。