一种中长焦镜头

技术领域

本发明涉及光学器件技术领域，尤其涉及一种中长焦镜头。

背景技术

中长焦镜头因具有一定强度的摄远能力，而被广泛应用于车载雷达、高级驾驶辅助系统、摄录设备等领域。现有技术中，受中长焦镜头的焦距限制，导致成品镜头的体积较大，成本较高。

发明内容

本发明提供了一种中长焦镜头，以使得中长焦镜头满足12mm左右的焦距的前提下，具有较短的光学总长和较小的体积。

根据本发明的一方面，提供了一种中长焦镜头，包括沿光轴从物方至像方依次排列的正光焦度的第一透镜、负光焦度的第二透镜、正光焦度的第三透镜、负光焦度的第四透镜、负光焦度的第五透镜和正光焦度的第六透镜；

所述中长焦镜头的光圈数F与所述第三透镜的焦距f3和所述第四透镜的焦距f4满足：-3.460≤F/(f3+f4)≤23.254。

可选的，所述第一透镜的光焦度为φ1，所述第二透镜的光焦度为φ2，所述第三透镜的光焦度为φ3，所述第四透镜的光焦度为φ4，所述第五透镜的光焦度为φ5，所述第六透镜的光焦度φ6为,所述中长焦镜头的光焦度为φ；其中：

0.166≤φ1/φ3≤0.391；

-1.321≤φ2/φ≤-0.002；

0.839≤φ3/φ6≤1.364；

-1.056≤φ5/φ≤-0.639；

1.636≤φ6/φ≤1.961。

可选的，所述第一透镜的折射率为n1，所述第一透镜的阿贝数为v1，所述第二透镜的折射率为n2，所述第二透镜的阿贝数为v2，所述第三透镜的折射率为n3，所述第三透镜的阿贝数为v3，所述第四透镜的折射率为n4，所述第四透镜的阿贝数为v4，所述第五透镜的折射率为n5，所述第五透镜的阿贝数为v5，所述第六透镜的折射率为n6，所述第六透镜的阿贝数为v6；其中：

1.50≤n1≤2.02，26.04≤v1≤37.56；

1.54≤n2≤1.67，22.47≤v2≤25.23；

1.49≤n3≤1.57，63.54≤v3≤81.06；

1.61≤n4≤1.62，29.36≤v4≤37.04；

1.61≤n5≤1.70，19.07≤v5≤26.63；

1.53≤n6≤1.61，49.46≤v6≤59.54。

可选的，所述第一透镜为双凸状透镜或弯月状透镜；

所述第二透镜为弯月状透镜。

可选的，所述第六透镜为双凸状透镜或弯月状透镜。

可选的，所述第二透镜的物方表面的曲率半径为R21，所述第五透镜的物方表面的曲率半径为R51；其中，R21/R51＜0。

可选的，所述中长焦镜头的光学后焦为BFL，所述中长焦镜头的光学总长为TTL；其中，BFL/TTL≥0.1。

可选的，所述第一透镜、所述第三透镜和所述第四透镜均为玻璃球面透镜；

所述第二透镜、所述第五透镜和所述第六透镜均为塑料非球面透镜。

可选的，所述第三透镜和所述第四透镜为胶合透镜。

可选的，所述中长焦镜头还包括：光阑；

所述光阑位于所述第二透镜与所述第三透镜之间的光路中。

本发明提供的中长焦镜头，通过合理设置透镜数量及各透镜的光焦度，使得其在满足12mm的左右的中长焦距的前提下，能够具有总长短、体积小的特点；同时，通过使中长焦镜头的光圈数F与其第三透镜的焦距f3和第四透镜的焦距f4设置为满足-3.460≤F/(f3+f4)≤23.254，能够满足大光圈的性能要求，同时能够矫正畸变曲线，实现低畸变性能，保证5MP高清像质需求。

应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述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例，对于本领域普通技术人员来讲，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。

图1是本发明实施例提供的一种中长焦镜头的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的另一种中长焦镜头的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的又一种中长焦镜头的结构示意图

图4为与图1对应的一种中长焦镜头的轴向像差曲线图；

图5为与图1对应的一种中长焦镜头的场曲畸变图；

图6为与图2对应的一种中长焦镜头的轴向像差曲线图；

图7为与图2对应的一种中长焦镜头的场曲畸变图；

图8为与图3对应的一种中长焦镜头的轴向像差曲线图；

图9为与图3对应的一种中长焦镜头的场曲畸变图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

本发明实施例提供一种中长焦镜头，该中长焦镜头满足中长焦距的前提下，具有较短的总长和较小的体积。图1是本发明实施例提供的一种中长焦镜头的结构示意图，如图1所示，本发明实施例提供的中长焦镜头包括沿光轴从物方至像方依次排列的正光焦度的第一透镜10、负光焦度的第二透镜20、正光焦度的第三透镜30、负光焦度的第四透镜40、负光焦度的第五透镜50和正光焦度的第六透镜60；其中，中长焦镜头的光圈数F与第三透镜的焦距f3和第四透镜的焦距f4满足：-3.460≤F/(f3+f4)≤23.254。

具体的，光焦度等于像方光束汇聚度与物方光束汇聚度之差，它表征光学系统偏折光线的能力。光焦度的绝对值越大，对光线的弯折能力越强，光焦度的绝对值越小，对光线的弯折能力越弱。光焦度为正数时，光线的屈折是汇聚性的；光焦度为负数时，光线的屈折是发散性的。光焦度可以适用于表征一个透镜的某一个折射面(即透镜的一个表面)，可以适用于表征某一个透镜，也可以适用于表征多个透镜共同形成的系统(即透镜组)。在本实施例提供的中长焦镜头中，可以将各个透镜固定于一个镜筒(图1中未示出)内。通过合理分配中各透镜的光焦度，保证前后透镜的入射角大小的均衡性，降低透镜的敏感性，提高镜头的稳定性，使其在满足12mm的中长焦的前提下，具有较短的长度和较小的体积。光圈数是光学系统的像方焦距与入瞳直径之比，通过将光圈数F与第三透镜30的焦距f3和第四透镜40的焦距f4设置为-3.460≤F/(f3+f4)≤23.254，可以在满足较短长度和较小体积的前提下，确保光圈数能够达到1.35～1.6的范围，实现大光圈性能，同时，还能够更好地矫正畸变曲线，实现低畸变性能，满足5MP高清像质需求。

可选的，第一透镜10的光焦度为φ1，第二透镜20的光焦度为φ2，第三透镜30的光焦度为φ3，第四透镜40的光焦度为φ4，第五透镜50的光焦度为φ5，第六透镜60的光焦度φ6为,中长焦镜头的光焦度为φ；其中：

0.166≤φ1/φ3≤0.391；

-1.321≤φ2/φ≤-0.002；

0.839≤φ3/φ6≤1.364；

-1.056≤φ5/φ≤-0.639；

1.636≤φ6/φ≤1.961。

如此，通过将各透镜的光焦度采用上述搭配方式，可以缩短镜头的光学总长，满足5MP的解像需求，实现小体积、高像素性能。

可选的，第一透镜10的折射率为n1，第一透镜10的阿贝数为v1，第二透镜20的折射率为n2，第二透镜20的阿贝数为v2，第三透镜30的折射率为n3，第三透镜30的阿贝数为v3，第四透镜40的折射率为n4，第四透镜40的阿贝数为v4，第五透镜50的折射率为n5，第五透镜50的阿贝数为v5，第六透镜60的折射率为n6，第六透镜60的阿贝数为v6；其中：

1.50≤n1≤2.02，26.04≤v1≤37.56；

1.54≤n2≤1.67，22.47≤v2≤25.23；

1.49≤n3≤1.57，63.54≤v3≤81.06；

1.61≤n4≤1.62，29.36≤v4≤37.04；

1.61≤n5≤1.70，19.07≤v5≤26.63；

1.53≤n6≤1.61，49.46≤v6≤59.54。

如此，通过使各透镜采用上述的折射率和色散系数的搭配方式，有利于垂轴色差和轴向色差的矫正，保证公差平衡。

可选的，第一透镜为双凸状透镜或弯月状透镜；第二透镜为弯月状透镜。

其中，如图1所示，当第一透镜10为弯月状透镜时，该第一透镜10的物方侧表面朝向物方凸起，第一透镜10的像方侧表面朝向像方凹陷；或者，如图2所示，当第一透镜10为双凸状透镜时，该第一透镜10的物方侧表面朝向物方凸起，第一透镜10的像方侧表面朝向像方凸起。

参考图1和图2任一附图，当第二透镜为弯月状透镜时，该第二透镜的物方侧表面朝向物方凸起，第二透镜的像方侧表面朝向像方凹陷。

如此，通过设置第一透镜和第二透镜的形状，能够确保可光学系统的焦距达到12mm，实现长焦性能。

可选的，第六透镜为双凸状透镜或弯月状透镜。

其中，如图2所示，当第六透镜60为弯月状透镜时，该第六透镜60的物方侧表面朝向物方凸起，第六透镜60的像方侧表面朝向像方凹陷；或者，如图3所示，当第六透镜60为双凸状透镜时，该第六透镜60的物方侧表面朝向物方凸起，第六透镜60的像方侧表面朝向像方凸起。

通过设置第六透镜的形状，在确保光学系统具有长焦性能的前提下，有利于缩短光学系统的光学总长，使得光学系统满足小体积的要求。

可选的，参考图1-3任一附图，第二透镜20的物方表面的曲率半径为R21，第五透镜50的物方表面的曲率半径为R51；其中，R21/R51＜0。

具体的，通过将第二透镜20的物方表面的曲率半径R21与第五透镜50的物方表面的曲率半径R51设置为R21/R51＜0，使得当第二透镜20为弯月状透镜时，第五透镜50也可以为弯月状透镜，且第二透镜20和第五透镜50朝向相反的方向弯曲，即，在若第二透镜20的物方侧表面朝向物方凸起，第二透镜20的像方侧表面朝向像方凹陷时，第五透镜50的物方侧表面会朝向物方凹陷，第五透镜50的像方侧表面朝向像方凸起。如此，能够有利于矫正球差、像散、慧差、场曲等像差。

可选的，中长焦镜头的光学后焦为BFL，中长焦镜头的光学总长为TTL；其中，BFL/TTL≥0.1。如此，有利于缩小镜头体积，适配1/2.7′靶面传感器。

可选的，继续参考图1-3任一附图，第一透镜10、第三透镜30和第四透镜40均为玻璃球面透镜；第二透镜20、第五透镜50和第六透镜60均为塑料非球面透镜。

其中，塑料材质的透镜成本远低于玻璃材质的透镜成本，且塑料材质的透镜和玻璃材质透镜的性能互相补偿，通过设置3枚塑料非球面透镜和3枚玻璃球面透镜，能够在确保像质好、成本低的前提下，还能够中长焦镜头在高低温环境下仍可正常使用。

可选的，继续参考图1-3任一附图，第三透镜30和第四透镜40为胶合透镜。

其中，采用胶合透镜可有效减小第三透镜30和第四透镜40间的空气间隔，从而减小镜头总长。此外，胶合透镜可用于最大限度地减少色差或消除色差，使得中长焦镜头的各种像差可得到充分校正，在结构紧凑的前提下，可提高分辨率，优化畸变、CRA等光学性能；并可减少透镜间反射引起光量损失，提升照度，从而改善像质、提升镜头成像的清晰度。另外，胶合透镜的使用还可减少两个镜片之间的组立部件，简化镜头制造过程中的装配程序，降低成本，并降低镜片单元因在组立过程中产生的倾斜/偏芯等公差敏感度问题。

可选的，继续参考图1-3任一附图，中长焦镜头还包括光阑70；光阑70位于第二透镜20与第三透镜30之间的光路中。通过增设光阑70可以调节光束的传播方向，有利于提高成像质量，且通过将光阑70设置在合适的位置处，有助于提高相对照度，并减小CRA。

本发明提供的中长焦镜头，通过合理设置透镜数量及各透镜的光焦度，使得其在满足12mm的左右的中长焦距的前提下，能够具有总长短、体积小的特点；同时，通过使中长焦镜头的光圈数F与其第三透镜的焦距f3和第四透镜的焦距f4设置为满足-3.460≤F/(f3+f4)≤23.254，在满足较短长度和较小体积的前提下，确保光圈数能够达到1.35～1.6的范围，实现大光圈性能，同时，还能够更好地矫正畸变曲线，实现低畸变性能，满足5MP高清像质需求。

作为一种可行的实施方式，下面对中长焦镜头中各个透镜设计参数进行示例性的说明。

在一示例性的实施例中，表1为与图1对应的中长焦镜头中各透镜的具体参数。

表1中长焦镜头中各透镜的一种参数设计

本实施例的中长焦镜头的焦距f能够达到11.8mm，光圈数F可以达到1.6，光学总长TTL可以小于或等于22.156mm，视场角能够达到31.33°，光学畸变可以低至-0.28％。

表2为与表1对应的一种中长焦镜头中各个透镜的表面类型、曲率半径、厚度、材料、半直径和K系数的设计参数

表2中长焦镜头中各透镜的一种设计参数

参考图1，本实施例提供的中长焦镜头包括沿光轴从物面到像面依次排列的第一透镜10、第二透镜20、第三透镜30、第四透镜40、第五透镜50和第六透镜60；此外，在像面与第六透镜60之间还可设置平板玻璃(图中未示出)，该平板玻璃具有滤光和保护的作用。表2示出了本实施例提供的中长焦镜头中各透镜的表面类型、曲率半径、厚度及材料等光学物理参数。其中，面序号根据各个透镜的表面顺序来进行编号，例如，“1”代表第一透镜10朝向物方的表面，“2”代表第一透镜10朝向像方的表面，“3”代表第二透镜20朝向物方的表面，“4”代表第二透镜20朝向像方的表面，依次类推，“13”代表平板玻璃朝向物方的表面，“14”代表平板玻璃朝向像方的表面，“IMA”代表像面；曲率半径代表透镜表面的弯曲程度，正值代表该表面弯向像面一侧，负值代表该表面弯向物面一侧；厚度代表当前表面到下一表面的中心轴向距离，曲率半径和厚度的单位均为毫米(mm)。

本实施例的中长焦镜头中非球面表面形状方程为：

其中，Z表示非球面沿光轴方向在高度为y的位置时，距非球面顶点的距离矢高；c＝1/R，R表示非球面表面形状的近轴曲率半径；K表示圆锥系数；A、B、C、D、E、F表示高次非球面系数。示例性的，表3中示出了与图1所示的中长焦镜头中各透镜对应的非球面面型参数。

表3中长焦镜头中各透镜的一种非球面面型参数

其中，-1.178139E-03表示面序号为3的系数A为-1.178139×10

图4为与图1对应的一种中长焦镜头的轴向像差曲线图，图5为与图1对应的一种中长焦镜头的场曲畸变图，由图4～图5可知，本实施例提供的中长焦镜头在满足较低的成本、较小的体积、较短的光学总长、焦距达到12mm作用的前提下，具有低畸变、高像素性能。

在另一示例性的实施例中，表4为与图2对应的中长焦镜头中各透镜的具体参数。

表4中长焦镜头中各透镜的另一种参数设计

本实施例的中长焦镜头的焦距f能够达到11.62mm，光圈数F可以达到1.6，光学总长TTL可以小于或等于22.355mm，视场角能够达到31.3°，光学畸变可以低至1.35％。

表5为与表4对应的一种中长焦镜头中各个透镜的表面类型、曲率半径、厚度、材料、半直径和K系数的设计参数。

表5中长焦镜头中各透镜的另一种设计参数

参考图2，本实施例提供的中长焦镜头包括沿光轴从物面到像面依次排列的第一透镜10、第二透镜20、第三透镜30、第四透镜40、第五透镜50和第六透镜60；此外，在像面与第六透镜60之间还可设置平板玻璃(图中未示出)，该平板玻璃具有滤光和保护的作用。表5示出了本实施例提供的中长焦镜头中各透镜的表面类型、曲率半径、厚度及材料等光学物理参数。其中，面序号根据各个透镜的表面顺序来进行编号，例如，“1”代表第一透镜10朝向物方的表面，“2”代表第一透镜10朝向像方的表面，“3”代表第二透镜20朝向物方的表面，“4”代表第二透镜20朝向像方的表面，依次类推，“13”代表平板玻璃朝向物方的表面，“14”代表平板玻璃朝向像方的表面，“IMA”代表像面；曲率半径代表透镜表面的弯曲程度，正值代表该表面弯向像面一侧，负值代表该表面弯向物面一侧；厚度代表当前表面到下一表面的中心轴向距离，曲率半径和厚度的单位均为毫米(mm)。

本实施例的中长焦镜头中非球面表面形状方程为：

其中，Z表示非球面沿光轴方向在高度为y的位置时，距非球面顶点的距离矢高；c＝1/R，R表示非球面表面形状的近轴曲率半径；K表示圆锥系数；A、B、C、D、E、F表示高次非球面系数。示例性的，表6中示出了与图2所示的中长焦镜头中各透镜对应的非球面面型参数。

表6中长焦镜头中各透镜的一种非球面面型参数

其中，-1.836162E-05表示面序号为3的系数A为-1.836162×10

图6为与图2对应的一种中长焦镜头的轴向像差曲线图，图7为与图2对应的一种中长焦镜头的场曲畸变图，由图6～图7可知，本实施例提供的中长焦镜头在满足较低的成本、较小的体积、较短的光学总长、焦距达到12mm作用的前提下，具有低畸变、高像素性能。

在又一示例性的实施例中，表7为与图3对应的中长焦镜头中各透镜的具体参数。

表7中长焦镜头中各透镜的又一种参数设计

本实施例的中长焦镜头的焦距f能够达到12mm，光圈数F可以达到1.35，光学总长TTL可以小于或等于22.375mm，视场角能够达到30.76°，光学畸变可以低至-0.29％。

表8为与表7对应的一种中长焦镜头中各个透镜的表面类型、曲率半径、厚度、材料、半直径和K系数的设计参数

表8中长焦镜头中各透镜的一种设计参数

参考图3，本实施例提供的中长焦镜头包括沿光轴从物面到像面依次排列的第一透镜10、第二透镜20、第三透镜30、第四透镜40、第五透镜50和第六透镜60；此外，在像面与第六透镜60之间还可设置平板玻璃(图中未示出)，该平板玻璃具有滤光和保护的作用。表8示出了本实施例提供的中长焦镜头中各透镜的表面类型、曲率半径、厚度及材料等光学物理参数。其中，面序号根据各个透镜的表面顺序来进行编号，例如，“1”代表第一透镜10朝向物方的表面，“2”代表第一透镜10朝向像方的表面，“3”代表第二透镜20朝向物方的表面，“4”代表第二透镜20朝向像方的表面，依次类推，“13”代表平板玻璃朝向物方的表面，“14”代表平板玻璃朝向像方的表面，“IMA”代表像面；曲率半径代表透镜表面的弯曲程度，正值代表该表面弯向像面一侧，负值代表该表面弯向物面一侧；厚度代表当前表面到下一表面的中心轴向距离，曲率半径和厚度的单位均为毫米(mm)。

本实施例的中长焦镜头中非球面表面形状方程为：

其中，Z表示非球面沿光轴方向在高度为y的位置时，距非球面顶点的距离矢高；c＝1/R，R表示非球面表面形状的近轴曲率半径；K表示圆锥系数；A、B、C、D、E、F表示高次非球面系数。示例性的，表9中示出了与图3所示的中长焦镜头中各透镜对应的非球面面型参数。

表9中长焦镜头中各透镜的又一种非球面面型参数

其中，-1.143869E-03表示面序号为3的系数A为-1.143869×10

图8为与图3对应的一种中长焦镜头的轴向像差曲线图，图9为与图3对应的一种中长焦镜头的场曲畸变图，由图8～图9可知，本实施例提供的中长焦镜头在满足较低的成本、较小的体积、较短的光学总长、焦距达到12mm作用的前提下，具有低畸变、高像素性能。

上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。