一种定焦镜头

技术领域

本发明实施例涉及光学成像技术领域，尤其涉及一种定焦镜头。

背景技术

科技的进步及5G的发展，各行各业对镜头在各方面表现提出了更高的要求,例如解像力、高低温共焦及弱光拍照。一般摄像机只能在照明条件良好的场所得到高像素的图片，而在微光条件下需添加红外补光灯或其他辅助光源，这会造成各种光污染，且拍照效果有很大的损失。

发明内容

本发明实施例提供一种定焦镜头，该定焦镜头在微光条件下不需要补光灯，同时能够保证高质量的大像面大光圈的效果。

本发明实施例提供了一种定焦镜头，该定焦镜头包括：沿光轴从物方到像方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、具有正光焦度或具有负光焦度的第八透镜和具有正光焦度或具有负光焦度的第九透镜；

所述第五透镜、所述第六透镜、所述第七透镜为三胶合透镜；所述第二透镜为非球面透镜。

可选的，所述第一透镜物侧面为凸面，所述第一透镜像侧面为凹面；所述第二透镜物侧面为凹面，所述第二透镜像侧面为凸面；所述第三透镜物侧面为凸面，所述第三透镜像侧面为凸面或凹面；所述第四透镜物侧面为凸面或凹面，所述第四透镜像侧面为凹面或凸面；所述第五透镜物侧面为凸面，所述第五透镜像侧面为凹面；所述第六透镜物侧面为凹面，所述第六透镜的像侧面为凹面；所述第七透镜物侧面为凸面，所述第七透镜像侧面为凸面；所述第八透镜物侧面为凸面或凹面，所述第八透镜像侧面为凸面或凹面；所述第九透镜物侧面为凸面或凹面，所述第九透镜像侧面为凸面或凹面。

可选的，所述第一透镜、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均为玻璃球面透镜；

所述第二透镜、所述第八透镜和所述第九透镜均为塑胶非球面透镜；

所述第四透镜为玻璃球面或塑胶非球面透镜。

可选的，所述第一透镜光焦度与所述定焦镜头光焦度满足

其中，

可选的，所述第一透镜光焦度和所述第一透镜厚度满足

其中，

且所述第一透镜折射率Nd1满足Nd1>1.7。

可选的，所述第二透镜光焦度与所述定焦镜头光焦度满足

其中，

可选的，所述第二透镜折射率Nd2满足1.5≤Nd2≤1.7。

可选的，所述第三透镜为玻璃球面透镜或者塑胶非球面透镜，所述第四透镜为玻璃球面透镜或者塑胶非球面透镜；

且所述第三透镜光焦度与所述第四透镜光焦度满足：

其中，

可选的，所述第五透镜、所述第六透镜和所述第七透镜的色散系数分别满足：Vd5-Vd6>20，Vd7-Vd6>20；

其中，Vd5为所述第五透镜的色散系数，Vd6为所述第六透镜的色散系数，Vd7为所述第七透镜的色散系数。

可选的，所述第八透镜厚度、所述第九透镜厚度以及所述定焦镜头光焦度满足

其中，D8为所述第八透镜厚度，D9为所述第九透镜厚度，

本发明实施例提供的定焦镜头，通过设置沿光轴从物方到像方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、具有正光焦度或具有负光焦度的第八透镜和具有正光焦度或具有负光焦度的第九透镜；其中，第二透镜为非球面透镜，可以矫正大像面带来的场曲，第五透镜、第六透镜和第七透镜组成三胶合透镜组，可以矫正大光圈带来的色差，实现了一种大像面大光圈的定焦镜头；同时拥有大靶面高像素，最大可以匹配1/1.1英寸超大靶面sensor芯片，且最大可以满足1200W像素。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种定焦镜头的结构示意图；

图2是图1所示的定焦镜头的轴向像差曲线；

图3是图1所示的定焦镜头的场曲曲线；

图4是图1所示的定焦镜头的畸变曲线；

图5是图1所示的定焦镜头的色差曲线；

图6是本发明实施例提供的又一种定焦镜头的结构示意图；

图7是图6所示的定焦镜头的轴向像差曲线；

图8是图6所示的定焦镜头的场曲曲线；

图9是图6所示的定焦镜头的畸变曲线；

图10是图6所示的定焦镜头的色差曲线；

图11是本发明实施例提供的又一种定焦镜头的结构示意图；

图12是图11所示的定焦镜头的轴向像差曲线；

图13是图11所示的定焦镜头的场曲曲线；

图14是图11所示的定焦镜头的畸变曲线；

图15是图11所示的定焦镜头的色差曲线。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

图1是本发明实施例提供的一种定焦镜头的结构示意图，如图1所示，本发明实施例提供的定焦镜头包括：沿光轴从物方到像方依次排列的具有负光焦度的第一透镜11、具有负光焦度的第二透镜12、具有正光焦度的第三透镜13、光阑20、具有正光焦度的第四透镜14、具有正光焦度的第五透镜15、具有负光焦度的第六透镜16、具有正光焦度的第七透镜17、具有正光焦度或具有负光焦度的第八透镜18和具有正光焦度或具有负光焦度的第九透镜19；第五透镜15、第六透镜16、第七透镜17为三胶合透镜；第二透镜12为非球面透镜。

其中，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，通过合理分配透镜的光焦度，使得光学镜头成像效果好，其中，光焦度为焦距的倒数。

在本实施例中，通过合理的分配第一透镜11、第二透镜12、第三透镜13、第四透镜14、第五透镜15、第六透镜16、第七透镜17、第八透镜18和第九透镜19光焦度比例，同时通过设置第二透镜12为非球面透镜，可以矫正大像面带来的场曲，且第五透镜15、第六透镜16和第七透镜17组成三胶合透镜组，可以矫正大光圈带来的色差增大视场角，使得本发明实施例提供的定焦镜头可搭配日夜全彩摄像机使用，且具有大光圈(例如FNO.≤1.11)、大靶面、高像素的特点，最大可以匹配1/1.1英寸的sensor芯片，且最大可以满足1200W像素。

此外，在第三透镜13和第四透镜14之间设置光阑20，可以提高成像质量。需要说明的是，本申请不对光阑的位置进行具体限定，本领域技术人员可以根据实际情况设置光阑的位置。

同时由于第五透镜15、第六透镜16和第七透镜17组成三胶合透镜组还可以进一步缩小定焦镜头的体积，实现定焦镜头的小型化。

可选的，继续参见图1，第一透镜11物侧面为凸面，第一透镜11像侧面为凹面；第二透镜12物侧面为凹面，第二透镜12像侧面为凸面；第三透镜13物侧面为凸面，第三透镜13像侧面为凸面或凹面；第四透镜14物侧面为凸面或凹面，第四透镜14像侧面为凹面或凸面；第五透镜15物侧面为凸面，第五透镜15像侧面为凹面；第六透镜16物侧面为凹面，第六透镜16的像侧面为凹面；第七透镜17物侧面为凸面，第七透镜17像侧面为凸面；第八透镜18物侧面为凸面或凹面，第八透镜18像侧面为凸面或凹面；第九透镜19物侧面为凸面或凹面，第九透镜19像侧面为凸面或凹面。

可选的，第一透镜11、第三透镜13、第五透镜15、第六透镜16和第七透镜17均为玻璃球面透镜；第二透镜12、第八透镜18和第九透镜19均为塑胶非球面透镜；第四透镜14为玻璃球面或塑胶非球面透镜。

本发明实施例提供的定焦镜头采用玻璃透镜、塑胶透镜组合的方式，如此设置，可以降低成本、提高性能，可以满足-40℃～80℃的使用条件，即在提高镜头性能的同时降低成本。

可选的，第一透镜11光焦度与定焦镜头光焦度满足

可选的，第一透镜11光焦度和第一透镜11厚度满足

可选的，第二透镜12光焦度与定焦镜头光焦度满足

可选的，第二透镜12折射率Nd2满足1.5≤Nd2≤1.7。这样设置的好处在于，可以进一步矫正场曲。

可选的，第三透镜13为玻璃球面透镜或者塑胶非球面透镜，第四透镜14为玻璃球面透镜或者塑胶非球面透镜；且第三透镜13光焦度与第四透镜14光焦度满足：

可选的，第五透镜15、第六透镜16和第七透镜17的色散系数分别满足：Vd5-Vd6>20，Vd7-Vd6>20；其中，Vd5为第五透镜的色散系数，Vd6为第六透镜的色散系数，Vd7为第七透镜的色散系数。如此，可以一定程度上提高色差校正的能力，进而改善定焦镜头的成像质量。

可选的，第八透镜18厚度、第九透镜19厚度以及定焦镜头光焦度满足

通过设置第八透镜18和第九透镜19为塑胶非球面透镜，且第八透镜18厚度D8、第九透镜19厚度D9以及定焦镜头光焦度

下面将结合具体示例，对本发明实施例提供的定焦镜头进行进一步的描述，需要说明的是，下述示例不构成对本申请的限定。

示例性的：继续参见图1，在该实施例中，图1所示的定焦镜头中沿光轴从物方到像方的各个透镜的曲率半径、中心厚度(即相邻镜面中心点的距离)、折射率和K值满足表1所列条件：

表1为所述定焦镜头的一种设计值：

表1中的面序号根据各个透镜的表面顺序来进行编号，其中“S1”代表第一透镜的前表面，“S2”代表第一透镜的后表面，依次类推；“STO”代表所述镜头的光阑；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，其中“PL”代表该表面为平面，曲率半径为无穷大；厚度代表当前表面到下一表面的中心轴向距离，折射率代表当前表面到下一表面之间的材料对光线的偏折能力，空格代表当前位置为空气，折射率为1；K值代表该非球面的最佳拟合圆锥系数的数值大小。

非球面圆锥系数可用以下非球面公式进行限定，但不仅限于以下表示方法：

其中，z为非球面Z向的轴向矢高；r为非球面的高度；c为拟合球面的曲率，数值上为曲率半径的倒数；k为拟合圆锥系数；A-F为非球面多项式的4阶、6阶、8阶、10阶、12阶、14阶项系数。

表2为所述定焦镜头中非球面系数的一种设计值：

其中，图2是图1所示的定焦镜头的轴向像差曲线，图3是图1所示的定焦镜头的场曲曲线，图4是图1所示的定焦镜头的畸变曲线，图5是图1所示的定焦镜头的色差曲线。由图2、图3、图4和图5可知，本实施例提供的定焦镜头轴向像差小，场曲小，畸变小以及色差小，分辨率高，在全工作距都保持良好的成像质量。

示例性的，图6是本发明实施例提供的又一种定焦镜头的结构示意图，如图6所示，在该实施例中，图6所示的镜头中沿光轴从物方到像方的各个透镜的曲率半径、中心厚度(即相邻镜面中心点的距离)、折射率以及K值满足表3所列条件：

表3为所述定焦镜头的又一种设计值：

表3中的面序号根据各个透镜的表面顺序来进行编号，其中“S1”代表第一透镜的前表面，“S2”代表第一透镜的后表面，依次类推；“STO”代表所述镜头的光阑；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，其中“PL”代表该表面为平面，曲率半径为无穷大；厚度代表当前表面到下一表面的中心轴向距离，折射率代表当前表面到下一表面之间的材料对光线的偏折能力，空格代表当前位置为空气，折射率为1；K值代表该非球面的最佳拟合圆锥系数的数值大小。

非球面圆锥系数可用以下非球面公式进行限定，但不仅限于以下表示方法：

其中，z为非球面Z向的轴向矢高；r为非球面的高度；c为拟合球面的曲率，数值上为曲率半径的倒数；k为拟合圆锥系数；A-F为非球面多项式的4阶、6阶、8阶、10阶、12阶、14阶项系数。

表4为所述定焦镜头中非球面系数的一种设计值：

其中，图7是图6所示的定焦镜头的轴向像差曲线，图8是图6所示的定焦镜头的场曲曲线，图9是图6所示的定焦镜头的畸变曲线，图10是图6所示的定焦镜头的色差曲线。由图7、图8、图9和图10可知，本实施例提供的定焦镜头轴向像差小，场曲小，畸变小以及色差小，分辨率高，在全工作距都保持良好的成像质量。

示例性的，图11是本发明实施例提供的又一种定焦镜头的结构示意图，如图11所示，在该实施例中，图11所示的光学镜头中沿光轴从物方到像方的各个透镜的曲率半径、中心厚度(即相邻镜面中心点的距离)、折射率和K值满足表5所列条件：

表5为所述定焦镜头的一种设计值：

表5中的面序号根据各个透镜的表面顺序来进行编号，其中“S1”代表第一透镜的前表面，“S2”代表第一透镜的后表面，依次类推；“STO”代表所述镜头的光阑；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，其中“PL”代表该表面为平面，曲率半径为无穷大；厚度代表当前表面到下一表面的中心轴向距离，折射率代表当前表面到下一表面之间的材料对光线的偏折能力，空格代表当前位置为空气，折射率为1；K值代表该非球面的最佳拟合圆锥系数的数值大小。

非球面圆锥系数可用以下非球面公式进行限定，但不仅限于以下表示方法：

其中，z为非球面Z向的轴向矢高；r为非球面的高度；c为拟合球面的曲率，数值上为曲率半径的倒数；k为拟合圆锥系数；A-F为非球面多项式的4阶、6阶、8阶、10阶、12阶、14阶项系数。

表6为所述定焦镜头中非球面系数的一种设计值：

其中，图12是图11所示的定焦镜头的轴向像差曲线，图13是图11所示的定焦镜头的场曲曲线，图14是图11所示的定焦镜头的畸变曲线，图15是图11所示的定焦镜头的色差曲线。由图12、图13、图14和图15可知，本实施例提供的定焦镜头轴向像差小，场曲小，畸变小以及色差小，分辨率高，在全工作距都保持良好的成像质量。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。