CN109814236A

CN109814236A - 一种大光圈的定焦镜头

Info

Publication number: CN109814236A
Application number: CN201910008416.0A
Authority: CN
Inventors: 张品光; 米士隆; 毛才荧; 刘官禄; 何剑炜
Original assignee: Dongguan Yutong Optical Technology Co Ltd
Current assignee: Dongguan Yutong Optical Technology Co Ltd
Priority date: 2019-01-04
Filing date: 2019-01-04
Publication date: 2019-05-28
Anticipated expiration: 2039-01-04
Also published as: CN109814236B

Abstract

本发明涉及镜头技术领域，尤其涉及一种大光圈的定焦镜头，沿光轴从物方到像方依次包括：具有负光焦度的第一透镜L1；弯向物面的厚弯月型第二透镜L2；具有正光焦度的双凸型第三透镜L3；具有负光焦度的第四透镜L4；具有正光焦度的双凸型第五透镜L5，所述第四透镜L4和所述第五透镜胶合L5，组成第一胶合镜片U45；具有正光焦度的双凸型第六透镜L6；具有负光焦度的第七透镜L7，所述第六透镜L6和所述第七透镜L7胶合，组成第二胶合镜U67；弯向像面的负弯月型第八透镜L8；弯向像面的正弯月型第九透镜L9；光阑位于第三透镜L3和第四透镜L4中间。本发明具有超大通光量的特点，特别适低照度的条件下使用。

Description

一种大光圈的定焦镜头

技术领域

本发明涉及镜头技术领域，尤其涉及一种大光圈的定焦镜头。

背景技术

目前，安防相机夜间拍摄的解决方案为双波段共焦技术，即采用两个波段设计白天光线充足，采用可见光模式；夜晚微光环境，则是采用850nm红外光源辅助照明，同时相机切换成红外模式，图像则由彩色变成黑白。双波段共焦技术只是为了解决夜晚监控拍摄的过渡型技术，日夜全彩的实现则是需要依靠镜头与图像传感器芯片两方面共同的发展。镜头的发展方向是加大光圈，将目前普遍应用的F2.0光圈替换成F1.0甚至更大的光圈将是实现日夜全彩的前提条件。

近年来随着国内外安防业的发展，特别是网络视屏监控的发展，人们对监控镜头成像质量的要求越来越高。镜头所成的像经摄像机转换成的图像信号在传输的过程中会有损耗，传输的距离越远，损耗越大，还原出来的图像像质也越差。一般，网络视屏监控体系中的监控室和摄像机的距离较远，视屏信号的损耗较大，如果镜头的解像力不够，那么监视器上的图像就会失真，达不到监控目的。

发明内容

本发明提供了一种大光圈的定焦镜头，具有超大通光量的特点，特别适低照度的条件下使用。

为了解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案为：

一种大光圈的定焦镜头，沿光轴从物方到像方依次包括：具有负光焦度的第一透镜L1；弯向物面的厚弯月型第二透镜L2；具有正光焦度的双凸型第三透镜L3；具有负光焦度的第四透镜L4；具有正光焦度的双凸型第五透镜L5，所述第四透镜L4和所述第五透镜L5胶合，组成第一胶合镜片U45；具有正光焦度的双凸型第六透镜L6；具有负光焦度的第七透镜L7，所述第六透镜L6和所述第七透镜L7胶合，组成第二胶合镜U67；弯向像面的负弯月型第八透镜L8；弯向像面的正弯月型第九透镜L9；光阑位于第三透镜L3和第四透镜L4中间。

优选地，所述第二透镜L2、所述第八透镜L8、所述第九透镜L9为塑料非球面镜片。

优选地，所述光阑前的三枚镜片：所述第一透镜L1、所述第二透镜L2、所述第三透镜L3的合成焦距f(L1+L2+L3)同镜头焦距f满足以下关系式：

|f(L1+L2+L3)/f|≥10。

优选地，位于所述光阑后的两枚胶合镜片，所述第一胶合镜U45、所述第二胶合镜U67合成焦距：f(U45+U67)同镜头焦距f满足以下关系：

2≤f(U45+U67)/f≤3.5。

优选地，所述第五透镜L5的阿贝数ν(L5)＞60。

优选地，所述第六透镜L6的阿贝数ν(L6)＞60。

优选地，所述第八透镜L8、所述第九透镜L9的合成焦距f(L8+L9)同镜头焦距f满足以下关系：

6≤f(L8+L9)/f≤10。

优选地，所述第八透镜L8的焦距f(L8)同镜头焦距f满足以下关系：

2.7≤|f(L8)/f|≤4.5。

优选地，所述第九透镜L9的焦距f(L9)同镜头焦距f满足以下关系：

1.7≤f(L9)/f≤2.6。

本发明的一种大光圈的定焦镜头，采用六枚玻璃镜片、三枚塑料镜片的玻塑混合镜片结构，确保光学系统性能的同时有效地控制了成本，保证镜片加工性。最大支持靶面达到1/1.8"，最大支持光圈大于F1.0，提升成像质量；在-40～70℃环境下使用保证解像力满足成像要求。具有超大通光量的特点，特别适低照度的条件下使用。

附图说明

图1是实施例1的光学系统结构示意图。

图2是实施例1的MTF的示意图。

图3是实施例1的垂轴色差的示意图。

图4是实施例1的轴向像差的示意图。

图5是实施例1的场曲和畸变的示意图。

图6是实施例2的光学系统结构示意图。

图7是实施例2的定焦镜头的MTF的示意图。

图8是实施例2的垂轴色差的示意图。

图9是实施例2的轴向像差的示意图。

图10是实施例2的场曲和畸变的示意图。

具体实施方式

下面结合附图，具体阐明本发明的实施方式，附图仅供参考和说明使用，不构成对本发明专利保护范围的限制。

实施例1：

本发明的一种大光圈的定焦镜头，沿光轴从物方到像方依次包括：具有负光焦度的第一透镜L1；弯向物面的厚弯月型第二透镜L2；具有正光焦度的双凸型第三透镜L3；光阑Stop；具有负光焦度的第四透镜L4；具有正光焦度的双凸型第五透镜L5，所述第四透镜和所述第五透镜胶合，组成第一胶合镜片U45；具有正光焦度的双凸型第六透镜L6；具有负光焦度的第七透镜L7，所述第六透镜和所述第七透镜胶合，组成第二胶合镜U67；弯向像面的负弯月型第八透镜L8；弯向像面的正弯月型第九透镜L9。

具体地，所述第二透镜L2、所述第八透镜L8、所述第九透镜L9为塑料非球面镜片。

具体地，所述光阑前的三枚镜片：所述第一透镜L1、所述第二透镜L2、所述第三透镜L3的合成焦距f(L1+L2+L3)同镜头焦距f满足以下关系式：

|f(L1+L2+L3)/f|≥10。

具体地，位于所述光阑后的两枚胶合镜片，所述第一胶合镜U45、所述第二胶合镜U67合成焦距：f(U45+U67)同镜头焦距f满足以下关系：

2≤f(U45+U67)/f≤3.5。

具体地，所述第五透镜L5的阿贝数ν(L5)＞60。

具体地，所述第六透镜L6的阿贝数ν(L6)＞60。

具体地，所述第八透镜L8、第九透镜L9的合成焦距f(L8+L9)同镜头焦距f满足以下关系：

6≤f(L8+L9)/f≤10

具体地，所述第八透镜L8的焦距f(L8)同镜头焦距f满足以下关系：

2.7≤|f(L8)/f|≤4.5。

具体地，所述第九透镜L9的焦距f(L9)同镜头焦距f满足以下关系：

1.7≤f(L9)/f≤2.6。

当所述定焦镜头f＝8.0mm；光圈F#＝0.8；视场角FOV＝69°时，所述第一透镜L1至所述第九透镜L9满足以下表格关系：

表1

面序号

k

A

B

C

D

E

F

3

0.9

-9.725E-05

1.670E-06

-6.701E-08

1.444E-09

-1.127E-11

4.909E-15

4

0.8

-2.493E-05

6.013E-07

-1.489E-08

3.339E-10

-3.398E-12

1.453E-14

14

-2.0

-3.830E-04

2.006E-06

3.539E-08

1.605E-10

-1.360E-11

7.804E-14

15

-1.4

-5.921E-04

1.056E-06

1.291E-07

1.153E-09

3.255E-11

-1.572E-12

16

-5.4

1.792E-03

-6.656E-05

2.310E-06

-4.906E-08

7.272E-10

-4.124E-12

17

-22.0

8.581E-04

-9.148E-06

1.078E-06

-3.056E-08

2.017E-10

3.011E-11

表2

表1中表示由物方至像方依次排列的镜片数据，包括面型类型、半径R(单位：mm)、厚度T(单位：mm)、材料d光的折射率n(d)(d光波长：587.6nm)、材料d光的阿贝数ν(d)，序号1、2为第一透镜L1的物方表面和像方表面，序号3、4为第二透镜L2的物方表面和像方表面，序号5、6为第三透镜L3的物方表面和像方表面，序号8、10为第一胶合镜片U45的物方表面和像方表面，序号9为第一胶合镜片U45的胶合面，序号11、13为第二胶合镜片U67的物方表面和像方表面，序号12为第二胶合镜片U67的胶合面，序号14、15为第八透镜L8的物方表面和像方表面，序号16、17为第九透镜L9的物方表面和像方表面。

表1中面序号为3、4、14、15、16和17的面为非球面，非球面镜片满足如下公式：

其中：z为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。r表示面型中心的曲率半径，k表示圆锥系数，参数A、B、C、D、E、F为高次非球面系数。

进一步地，本实施例中f＝8.0时，所述f(L1+L2+L3)＝396.7mm，所述f(U45+U67)＝19.9mm，所述f(L8)＝-25.4mm，所述f(L9)＝16.6mm，所述f(L8+L9)＝67.1mm，更进一步地，本实施例的镜片还满足以下条件：

\|f(L1+L2+L3)/f\|≥10	\|f(L1+L2+L3)/f\|＝49.6
		2≤f(U45+U67)/f≤3.5	f(U45+U67)/f＝2.5
ν(L5)＞60	ν(L5)＝68.6
		ν(L6)＞60	ν(L6)＝68.6
2.7≤\|f(L8)/f\|≤4.5	f(L8)/f＝-3.2
		1.7≤f(L9)/f≤2.6	f(L9)/f＝2.1
6≤f(L8+L9)/f≤10	f(L8+L9)/f＝8.4

表3

其中，ν(L5)为所述第五透镜L5的阿贝数，ν(L6)为所述第六透镜的阿贝数。

从以上描述可以看出，本发明的一种大光圈的定焦镜头，采用六枚玻璃镜片、三枚塑料镜片的玻塑混合镜片结构，确保光学系统性能的同时有效地控制了成本，保证镜片加工性。其中，镜片的合成焦距与所述定焦镜头的焦距设置为符合如下关系式：|f(L1+L2+L3)/f|≥10、6≤f(L8+L9)/f≤10、2≤f(U45+U67)/f≤3.5；所述第八透镜L8和所述第九透镜L9的焦距设置为：2.7≤|f(L8)/f|≤4.5和1.7≤f(L9)/f≤2.6，使得本产品具有超大通光量的特点，特别适低照度的条件下使用。最大支持靶面达到1/1.8"，最大支持光圈大于F1.0，并在-40～70℃环境下使用保证解像力满足成像要求。

实施例2：

请参考图6至图10，本实施例2与实施例1的区别在于：所述定焦镜头的焦距f＝6.0mm；光圈F#＝0.85；视场角FOV＝91°。

所述第一透镜L1至所述第九透镜L9的物理参数满足以下关系式：

面序号	面型	半径R(mm)	厚度T(mm)	n(d)	ν(d)
						1	球面	Infinity	0.8	1.79	47.5
2	球面	8.9	5.6
						3	非球面	-10.7	5.0	1.51	57.1
4	非球面	-20.3	0.1
						5	球面	38.0	4.5	1.90	31.4
6	球面	-38.0	0.9
						光阑	球面	Infinity	5.3
8	球面	182.0	1.2	1.85	23.8
						9	球面	21.0	5.0	1.59	68.6
10	球面	-31.0	0.1
						11	球面	13.8	5.5	1.59	68.6
12	球面	-43.0	1.2	1.74	27.8
						13	球面	-96.0	0.1
14	非球面	7.1	1.8	1.66	20.4
						15	非球面	4.1	0.6
16	非球面	6.3	4.5	1.51	57.1
						17	非球面	87.0	3.3

表4

面序号

k

A

B

C

D

E

F

3

0.3

-4.238E-05

2.827E-06

-6.899E-08

2.508E-09

-4.451E-11

3.392E-13

4

0.5

-8.199E-06

1.988E-06

-2.914E-08

3.460E-10

-1.300E-12

-1.621E-15

14

-2

-5.475E-04

2.681E-06

1.003E-08

-3.628E-10

8.196E-13

-6.623E-15

15

-1.5

-4.765E-04

3.941E-06

1.235E-07

4.954E-10

-3.768E-11

-2.996E-12

16

-5.5

1.945E-03

-6.819E-05

2.806E-06

-5.454E-08

6.196E-10

7.396E-13

17

0

5.714E-04

-1.339E-05

2.486E-06

-5.217E-08

-2.103E-09

1.634E-10

表5

表4中表示由物方至像方依次排列的镜片数据，包括面型类型、半径R(单位：mm)、厚度T(单位：mm)、材料d光的折射率n(d)(d光波长：587.6nm)、材料d光的阿贝数ν(d)，序号1、2为第一透镜L1的物方表面和像方表面，序号3、4为第二透镜L2的物方表面和像方表面，序号5、6为第三透镜L3的物方表面和像方表面，序号8、10为第一胶合镜片U45的物方表面和像方表面，序号9为第一胶合镜片U45的胶合面，序号11、13为第二胶合镜片U67的物方表面和像方表面，序号12为第二胶合镜片U67的胶合面，序号14、15为第八透镜L8的物方表面和像方表面，序号16、17为第九透镜L9的物方表面和像方表面数。

表4中面序号为3、4、14、15、16和17的面为非球面，非球面镜片满足如下公式：

进一步地，本实施例的所述f＝6.0时，f(L1+L2+L3)＝-114.0mm，f(U45+U67)＝16.9mm，f(L8)＝-19.3mm，f(L9)＝13.0mm，f(L8+L9)＝53.7mm，所述第一透镜L1至所述第九透镜L9还满足以下关系式：

\|f(L1+L2+L3)/f\|≥10	\|f(L1+L2+L3)/f\|＝-19.0
		2≤f(U45+U67)/f≤3.5	f(U45+U67)/f＝2.8
ν(L5)＞60	ν(L5)＝68.6
		ν(L6)＞60	ν(L6)＝68.6
2.7≤\|f(L8)/f\|≤4.5	f(L8)/f＝-3.2
		1.7≤f(L9)/f≤2.6	f(L9)/f＝2.2
6≤f(L8+L9)/f≤10	f(L8+L9)/f＝9.0

表6

从以上描述可以看出，本发明的一种大光圈的定焦镜头，采用六枚玻璃镜片、三枚塑料镜片的玻塑混合镜片结构，确保光学系统性能的同时有效地控制了成本，保证镜片加工性。其中，镜片的合成焦距与所述定焦镜头的焦距设置为符合如下关系式：|f(L1+L2+L3)/f|≥10、6≤f(L8+L9)/f≤10、2≤f(U45+U67)/f≤3.5；所述第八透镜L8和所述第九透镜L9的焦距设置为：2.7≤|f(L8)/f|≤4.5和1.7≤f(L9)/f≤2.6，使得本产品具有超大通光量的特点，特别适低照度的条件下使用。最大支持靶面达到1/1.8"，最大支持光圈大于F1.0；并在-40～70℃环境下使用保证解像力满足成像要求。

以上所揭露的仅为本发明的较佳实施例，不能以此来限定本发明的权利保护范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims

1.一种大光圈的定焦镜头，其特征在于，沿光轴从物方到像方依次包括：具有负光焦度的第一透镜L1；弯向物面的厚弯月型第二透镜L2；具有正光焦度的双凸型第三透镜L3；具有负光焦度的第四透镜L4；具有正光焦度的双凸型第五透镜L5，所述第四透镜L4和所述第五透镜L5胶合，组成第一胶合镜片U45；具有正光焦度的双凸型第六透镜L6；具有负光焦度的第七透镜L7，所述第六透镜L6和所述第七透镜L7胶合，组成第二胶合镜U67；弯向像面的负弯月型第八透镜L8；弯向像面的正弯月型第九透镜L9；光阑位于第三透镜L3和第四透镜L4中间。

2.如权利要求1所述的大光圈的定焦镜头，其特征在于，所述第二透镜L2、所述第八透镜L8、所述第九透镜L9为塑料非球面镜片。

3.如权利要求1所述的大光圈的定焦镜头，其特征在于，所述光阑前的三枚镜片：所述第一透镜L1、所述第二透镜L2、所述第三透镜L3的合成焦距f(L1+L2+L3)同镜头焦距f满足以下关系式：

|f(L1+L2+L3)/f|≥10。

4.如权利要求1所述的大光圈的定焦镜头，其特征在于，位于所述光阑后的两枚胶合镜片，所述第一胶合镜U45、所述第二胶合镜U67合成焦距：f(U45+U67)同镜头焦距f满足以下关系：

2≤f(U45+U67)/f≤3.5。

5.如权利要求1所述的大光圈的定焦镜头，其特征在于，所述第五透镜L5的阿贝数ν(L5)＞60。

6.如权利要求1所述的大光圈的定焦镜头，其特征在于，所述第六透镜L6的阿贝数ν(L6)＞60。

7.如权利要求1所述的大光圈的定焦镜头，其特征在于，所述第八透镜L8、所述第九透镜L9的合成焦距f(L8+L9)同镜头焦距f满足以下关系：

6≤f(L8+L9)/f≤10。

8.如权利要求7所述的大光圈的定焦镜头，其特征在于，所述第八透镜L8的焦距f(L8)同镜头焦距f满足以下关系：

2.7≤|f(L8)/f|≤4.5。

9.如权利要求7所述的大光圈的定焦镜头，其特征在于，所述第九透镜L9的焦距f(L9)同镜头焦距f满足以下关系：

1.7≤f(L9)/f≤2.6。