CN113189747A - 一种定焦镜头 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种定焦镜头，包括沿光轴从物面到像面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；所述第一透镜为负光焦度透镜；所述第二透镜为负光焦度透镜；所述第三透镜与所述第七透镜的光焦度相反，所述第七透镜与所述第八透镜的光焦度相反；所述第四透镜为正光焦度透镜；所述第五透镜为正光焦度透镜；所述第六透镜为正光焦度透镜；所述第九透镜为正光焦度透镜。本发明提供的定焦镜头，提高了成像质量，满足高清像质需求。

Description

一种定焦镜头

技术领域

本发明实施例涉及光学器件技术领域，尤其涉及一种定焦镜头。

背景技术

随着行业的进步，安防镜头也向着大光圈、大靶面、高像素发展。较大的光圈能够通过更多的光线，在昏暗环境下也能够有良好的成像效果；感光器件的面积越大，感光性能越好，信噪比越高，成像效果越好。传统的大光圈定焦镜头存在体积大、分辨率低以及成本高的缺点。因此，设计一种大光圈、低成本、大靶面、性能稳定的定焦镜头成为市场发展趋势。

发明内容

本发明提供一种定焦镜头，以提高成像质量，满足高清像质需求。

第一方面，本发明实施例提供了一种定焦镜头，包括沿光轴从物面到像面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；

所述第一透镜为负光焦度透镜；

所述第二透镜为负光焦度透镜；

所述第三透镜与所述第七透镜的光焦度相反，所述第七透镜与所述第八透镜的光焦度相反；

所述第四透镜为正光焦度透镜；

所述第五透镜为正光焦度透镜；

所述第六透镜为正光焦度透镜；

所述第九透镜为正光焦度透镜。

可选的，所述第三透镜为正光焦度透镜，所述第七透镜为负光焦度透镜，所述第八透镜为正光焦度透镜；

或者，所述第三透镜为负光焦度透镜，所述第七透镜为正光焦度透镜，所述第八透镜为负光焦度透镜。

可选的，所述第一透镜的光焦度为ψ1，所述第二透镜的光焦度为ψ2，所述第三透镜的光焦度为ψ3，所述第四透镜的光焦度为ψ4，所述第五透镜的光焦度为ψ5，所述第六透镜的光焦度为ψ6，所述第七透镜的光焦度为ψ7，所述第八透镜的光焦度为ψ8，所述第九透镜的光焦度为ψ9；

其中，-0.05＜ψ1＜-0.02；-0.03＜ψ2＜0；-0.002＜ψ3＜0.01；

0.01＜ψ4＜0.03；0.01＜ψ5＜0.04；0.03＜ψ6＜0.06；

-0.06＜ψ7＜0.08；-0.13＜ψ8＜0.05；0＜ψ9＜0.08。

可选的，所述第一透镜的焦距为f1，所述第二透镜的焦距为f2，所述第三透镜的焦距为f3，所述第四透镜的焦距为f4，所述第五透镜的焦距为f5，所述第六透镜的焦距为f6，所述第七透镜的焦距为f7，所述第八透镜的焦距为f8，所述第九透镜的焦距为f9，所述定焦镜头的焦距为f；

其中，2≤|f1/f|≤3.1；3.6≤|f2/f|≤29；19≤|f3/f|≤40；

1.8≤|(f4+f5)/f|≤2.4，1.5≤|f6/f|≤12；

1.3≤|f7/f|≤1.8；0.7≤|f8/f|≤2.1；1.3≤|f9/f|≤77。

可选的，所述第一透镜的折射率为nd1，所述第二透镜的折射率为nd2，所述第三透镜的折射率为nd3，所述第四透镜的折射率为nd4，所述第五透镜的折射率为nd5，所述第六透镜的折射率为nd6，所述第七透镜的折射率为nd7，所述第八透镜的折射率为nd8，所述第九透镜的折射率为nd9；

所述第一透镜的阿贝数为vd1，所述第二透镜的阿贝数为vd2，所述第三透镜的阿贝数为vd3，所述第四透镜的阿贝数为vd4，所述第五透镜的阿贝数为vd5，所述第六透镜的阿贝数为vd6，所述第七透镜的阿贝数为vd7，所述第八透镜的阿贝数为vd8，所述第九透镜的阿贝数为vd9；

其中，1.53<nd1<1.64，45<vd1<61；

1.50<nd2<1.555，44<vd2<61；

1.62<nd3<1.69，vd3<25；

1.69<nd4<1.88，vd4<29；

1.59<nd5<1.71，54<vd5<61；

1.52<nd6<1.67，20<vd6<61；

1.52<nd7<1.67，18<vd7<59；

1.53<nd8<1.64，23<vd8<61；

1.52<nd9<1.74，50<vd9<61。

可选的，所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜、所述第六透镜、所述第七透镜、所述第八透镜和所述第九透镜为塑料非球面透镜；

所述第四透镜和所述第五透镜为玻璃球面透镜。

可选的，所述第四透镜和所述第五透镜为胶合镜片。

可选的，所述第一透镜的物侧面为凹面、像侧面为凹面；所述第二透镜的物侧面为凸面、像侧面为凹面或者凸面；所述第三透镜的物侧面为凸面或者凹面、像侧面为凸面或者凹面；所述第四透镜的物侧面为凹面；所述第五透镜的物侧面为凹面、像侧面为凸面；所述第六透镜的物侧面为凸面或者凹面、像侧面为凸面；所述第七透镜的物侧面为凹面或者凸面、像侧面为凸面；所述第八透镜的物侧面为凸面或者凹面、像侧面为凹面或者凸面；所述第九透镜的物侧面为凹面、像侧面为凸面或者凹面；

可选的，所述第九透镜的像侧面的光轴中心至像面的距离为BFL，所述第一透镜的物侧面的光轴中心至像面的距离为TTL，其中，BFL/TTL≥0.164。

可选的，所述定焦镜头的光圈数为F，其中，F≤1.11。

本发明实施例提供的定焦镜头，通过合理设置定焦镜头中的透镜数量以及各透镜的光焦度，在低成本的前提下，保证定焦镜头前后组镜片的入射角大小的均衡性，降低镜头的敏感性，提高生产的可能性；并且还拥有较大的靶面，最大可以匹配1/1.2″的超大靶面传感芯片，提高镜头的感光性能和信噪比，提高成像质量，满足高清像质需求。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种定焦镜头的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种定焦镜头的轴向像差曲线图；

图3为本发明实施例提供的一种定焦镜头的场曲曲线图；

图4为本发明实施例提供的一种定焦镜头的畸变曲线图；

图5为本发明实施例提供的一种定焦镜头的色差曲线图；

图6为本发明实施例提供的另一种定焦镜头的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的另一种定焦镜头的轴向像差曲线图；

图8为本发明实施例提供的另一种定焦镜头的场曲曲线图；

图9为本发明实施例提供的另一种定焦镜头的畸变曲线图；

图10为本发明实施例提供的另一种定焦镜头的色差曲线图；

图11为本发明实施例提供的又一种定焦镜头的结构示意图；

图12为本发明实施例提供的又一种定焦镜头的轴向像差曲线图；

图13为本发明实施例提供的又一种定焦镜头的场曲曲线图；

图14为本发明实施例提供的又一种定焦镜头的畸变曲线图；

图15为本发明实施例提供的又一种定焦镜头的色差曲线图。

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为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面到像面依次排列的第一透镜101、第二透镜102、第三透镜103、第四透镜104、第五透镜105、第六透镜106、第七透镜107、第八透镜108和第九透镜109；第一透镜101为负光焦度透镜，第二透镜102为负光焦度透镜，第三透镜103与第七透镜107的光焦度相反，第七透镜107与第八透镜108的光焦度相反；第四透镜104为正光焦度透镜；第五透镜105为正光焦度透镜；第六透镜106为正光焦度透镜；第九透镜109为正光焦度透镜。

示例性的，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)。在本实施例提供的定焦镜头中，可以将各个透镜固定于一个镜筒(图1中未示出)内。

设置第一透镜101为负光焦度透镜，用于控制光学系统入射角并且矫正场曲；第二透镜102为负光焦度透镜，用于矫正轴外像差；设置第三透镜103的光焦度与第七透镜107的光焦度相反，第七透镜107与第八透镜108的光焦度相反，第四透镜104为正光焦度透镜，第五透镜105为正光焦度透镜，第六透镜106为正光焦度透镜以及第九透镜109为正光焦度透镜，用于矫正轴向像差和/或轴外像差，包括场曲、畸变、色差等像差。整个定焦镜头的光焦度按照一定比例分配，保证前后组镜片的入射角大小的均衡性，以降低镜头的敏感性，提高生产的可能性。

本发明实施例提供的定焦镜头，通过合理设置定焦镜头中的透镜数量以及各透镜的光焦度，保证定焦镜头前后组镜片的入射角大小的均衡性，降低镜头的敏感性，提高生产的可能性；并且还拥有较大的靶面，最大可以匹配1/1.2″的超大靶面传感芯片，提高镜头的感光性能和信噪比，矫正轴向像差和/或轴外像差，提高成像质量，满足高清像质需求。

在上述实施例的基础上，第三透镜103与第七透镜107的光焦度相反，第七透镜107与第八透镜108的光焦度相反，可以有两种不同的设置方式，下面对此进行说明。

可选的，第三透镜103为正光焦度透镜，第七透镜107为负光焦度透镜，第八透镜108为正光焦度透镜；

或者，第三透镜103为负光焦度透镜，第七透镜107为正光焦度透镜，第八透镜108为负光焦度透镜。

通过合理设置第三透镜103、第七透镜107以及第八透镜108的光焦度，保证可以校正像差，提升定焦镜头的成像效果。

可选的，设置第一透镜101的光焦度为ψ1，第二透镜102的光焦度为ψ2，第三透镜103的光焦度为ψ3，第四透镜104的光焦度为ψ4，第五透镜105的光焦度为ψ5，第六透镜106的光焦度为ψ6，第七透镜107的光焦度为ψ7，第八透镜108的光焦度为ψ8，第九透镜109的光焦度为ψ9；

其中，-0.05＜ψ1＜-0.02；-0.03＜ψ2＜0；-0.002＜ψ3＜0.01；

0.01＜ψ4＜0.03；0.01＜ψ5＜0.04；0.03＜ψ6＜0.06；

-0.06＜ψ7＜0.08；-0.13＜ψ8＜0.05；0＜ψ9＜0.08。

示例性的，由于第三透镜103与第七透镜107的光焦度相反，第七透镜107与第八透镜108的光焦度相反，因此当第三透镜103的光焦度小于0时，第七透镜104的光焦度大于0，第八透镜108的光焦度小于0；当第三透镜103的光焦度大于0时，第七透镜104的光焦度小于0，第八透镜108的光焦度大于0。通过合理设置各个透镜的光焦度数值，矫正轴向像差和/或轴外像差，提高成像质量，满足高清像质需求。

可选的，设置第一透镜101的焦距为f1，第二透镜102的焦距为f2，第三透镜103的焦距为f3，第四透镜104的焦距为f4，第五透镜105的焦距为f5，第六透镜106的焦距为f6，第七透镜107的焦距为f7，第八透镜108的焦距为f8，第九透镜109的焦距为f9，定焦镜头的焦距为f；

其中，2≤|f1/f|≤3.1；3.6≤|f2/f|≤29；19≤|f3/f|≤40；

1.8≤|(f4+f5)/f|≤2.4，1.5≤|f6/f|≤12；

1.3≤|f7/f|≤1.8；0.7≤|f8/f|≤2.1；1.3≤|f9/f|≤77。

通过合理分配各镜片焦距，使成像系统球差和场曲同时较小，保证轴上和离轴视场像质。通过以上镜片组成的光学系统，光路总长较短，从而保证镜头整体的体积小。

可选的，第一透镜101、第二透镜102、第三透镜103、第六透镜106、第七透镜107、第八透镜108和第九透镜109为塑料非球面透镜；第四透镜104和第五透镜105为玻璃球面透镜。

其中，第一透镜101、第二透镜102、第三透镜103、第六透镜106、第七透镜107、第八透镜108、第九透镜109为非球面透镜，用于矫正轴外像差，包括场曲、慧差、像散等高级像差。由于塑料材质的透镜成本以及重量远低于玻璃材质的透镜成本，本发明实施例提供的定焦镜头中，通过设置七片塑料非球面镜片，可以节省成本、降低重量。由于玻璃温度特性良好，第四透镜104和第五透镜105采用玻璃球面透镜，可以保证定焦镜头高低温性能稳定。本发明实施例提供的定焦镜头中，采用玻塑混合的镜片搭配，两类材质具有互相补偿作用，可以实现低成本、高低温性能稳定的特点，可以满足-40℃-80℃的镜片搭配的使用条件，保证定焦镜头成像效果良好。

可选的，第四透镜104和第五透镜105为胶合镜片。

示例性的，可通过将第四透镜104的像侧面与第五透镜105的物侧面胶合，从而将第四透镜104和第五透镜105组合成胶合透镜；采用胶合透镜可有效减小第四透镜104和第五透镜105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，使得定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；并可减少镜片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，第一透镜101的物侧面为凹面、像侧面为凹面；第二透镜102的物侧面为凸面、像侧面为凹面或者凸面；第三透镜103的物侧面为凸面或者凹面、像侧面为凸面或者凹面；第四透镜104的物侧面为凹面；第五透镜105的物侧面为凹面、像侧面为凸面；第六透镜106的物侧面为凸面或者凹面、像侧面为凸面；第七透镜107的物侧面为凹面或者凸面、像侧面为凸面；第八透镜108的物侧面为凸面或者凹面、像侧面为凹面或者凸面；第九透镜109的物侧面为凹面、像侧面为凸面或者凹面；

示例性的，如图1所示，通过合理设置各个透镜的面型，保证各个透镜的光焦度和焦距满足上述实施例中光焦度和焦距要求的同时，还可以保证整个定焦镜头结构紧凑，定焦镜头集成度高。

进一步的，第二透镜102可采用弯月形透镜，弯月形透镜由两个曲率半径较小，数值相差也很小的球面构成，通过设置第二透镜102为弯月形透镜，能够起到缓解光线入射角平衡公差的作用。

可选的，第一透镜101的折射率为nd1，第二透镜102的折射率为nd2，第三透镜103的折射率为nd3，第四透镜104的折射率为nd4，第五透镜105的折射率为nd5，第六透镜106的折射率为nd6，第七透镜107的折射率为nd7，第八透镜108的折射率为nd8，第九透镜109的折射率为nd9；

第一透镜101的阿贝数为vd1，第二透镜102的阿贝数为vd2，第三透镜103的阿贝数为vd3，第四透镜104的阿贝数为vd4，第五透镜105的阿贝数为vd5，第六透镜106的阿贝数为vd6，第七透镜107的阿贝数为vd7，第八透镜108的阿贝数为vd8，第九透镜109的阿贝数为vd9；

其中，1.53<nd1<1.64，45<vd1<61；

1.50<nd2<1.555，44<vd2<61；

1.62<nd3<1.69，vd3<25；

1.69<nd4<1.88，vd4<29；

1.59<nd5<1.71，54<vd5<61；

1.52<nd6<1.67，20<vd6<61；

1.52<nd7<1.67，18<vd7<59；

1.53<nd8<1.64，23<vd8<61；

1.52<nd9<1.74，50<vd9<61。

其中，折射率是光在真空中的传播速度与光在该介质中的传播速度之比，主要用来描述材料对光的折射能力，不同的材料的折射率不同。阿贝数是用以表示透明介质色散能力的指数，介质色散越严重，阿贝数越小；反之，介质的色散越轻微，阿贝数越大。如此，通过搭配设置定焦镜头中各透镜的折射率和阿贝数，可以平衡高低温以及减小镜头总长，还可以保证前后组镜片的入射角大小的均衡性，以降低镜头的敏感性，提高生产的可能性。

可选的，第九透镜109的像侧面的光轴中心至像面的距离为BFL，第一透镜101的物侧面的光轴中心至像面的距离为TTL，其中，BFL/TTL≥0.164。其中，第九透镜109的像侧面的光轴中心至像面的距离可以理解为定焦镜头的后焦，第一透镜101的物侧面的光轴中心至像面的距离可以理解为定焦镜头的镜头总长，通过合理设置定焦镜头的后焦和总长的关系，满足BFL/TTL≥0.164，实现在较短的总长的前提下同时确保成像传感器和平板滤光片有足够的安装空间，保证整个定焦镜头结构紧凑，定焦镜头集成度高。

可选的，本发明实施例提供的定焦镜头的光圈数为F，其中，F≤1.11。本发明实施例提供的定焦镜头拥有较大的光圈，能够通过更多的光线，在昏暗环境下也能够有良好的成像效果，从而满足低照度条件下的监控需求。

本发明实施例提供的定焦镜头，通过合理分配各透镜的光焦度、面型、折射率、阿贝数等，在低成本的前提下，保证定焦镜头前后组镜片的入射角大小的均衡性，降低镜头的敏感性，保证定焦镜头具有较高的解像力，提高成像质量，满足高清像质需求。

作为一种可行的实施方式，下面对本发明实施例提供的一种定焦镜头中各个透镜表面的曲率半径、厚度、折射率、阿贝数、透镜光焦度和透镜焦距/镜头焦距进行说明。

表1上述镜头的一种设计值(f＝12.247mm；光圈F1.11；BFL/TTL＝0.176)

继续参考图1，本发明实施例提供的的一种定焦镜头包括沿光轴从物面到像面依次排列的第一透镜101、第二透镜102、第三透镜103、第四透镜104、第五透镜105、第六透镜106、第七透镜107、第八透镜108和第九透镜109，最右侧为保护玻璃透镜110。表1示出了实施例提供的定焦镜头中各透镜的曲率半径、厚度、折射率、阿贝数等光学物理参数。其中，表1中的编号根据各个透镜的表面顺序来进行编号，例如，“S1”代表第一透镜101的物面表面，“S2”代表第一透镜101的像面表面，“S10”代表第五透镜105的物面表面，“S11”代表第五透镜105的像面表面，依次类推；曲率半径代表镜片表面的弯曲程度，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)；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；阿贝数代表当前表面到下一表面之间的材料对光线的色散特性，空格代表当前位置为空气；“ψ1”代表第一透镜101的光焦度，“ψ2”代表第二透镜102的光焦度，依次类推。

在上述实施的基础上，可选的，第一透镜101、第二透镜102、第三透镜103、第六透镜106、第七透镜107、第八透镜108和第九透镜109为塑料非球面透镜。本发明实施例提供的定焦镜头还包括光阑111(STO)，通过增设光阑111可以调节光束的传播方向，有利于提高成像质量。光阑111可以位于第二透镜102和第三透镜103之间的光路中，但本发明实施例对光阑111的具体设置位置不进行限定，通过将光阑设置在合适的位置处，有助于提高相对照度，并减小光线在像面的入射角。

第一透镜101、第二透镜102、第三透镜103、第六透镜106、第七透镜107、第八透镜108和第九透镜109的非球面圆锥系数方程Z满足但不限于：

式中，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。

示例性的，表2以一种可行的实施方式详细说明了本发明实施例提供的一种定焦镜头的非球面系数。

表2所述镜头中非球面系数的一种设计值

其中，-2.787408E-04表示编号为“S1”的系数A为-2.787408*10^-4，依此类推。

进一步的，图2为本发明实施例提供的一种定焦镜头的轴向像差曲线图，图2以光瞳半径为5.5208mm为例进行说明，其中水平坐标表示像差的大小，单位为mm。如图2所示，该定焦镜头在不同波长(0.436μm、0.486μm、0.588μm和0.656μm)下的球差均在0.05mm以内，不同波长曲线相对较集中，说明该定焦镜头的轴向像差很小，从而可知，本发明实施例提供的定焦镜头能够较好地校正轴向像差。

图3为本发明实施例提供的一种定焦镜头的场曲曲线图，如图3所示，水平坐标表示场曲的大小，单位为mm；垂直坐标表示归一化像高，没有单位；其中T表示子午，S表示弧失。由图3可以看出，本实施例提供的定焦镜头从波长为436nm的光到656nm的光，在场曲上被有效地控制，即在成像时，中心的像质和周边的像质差距较小。

图4为本发明实施例提供的一种定焦镜头的畸变曲线图，如图4所示，水平坐标表示畸变的大小，单位为％；垂直坐标表示归一化像高，没有单位；由图4可以看出，本实施例提供的定焦镜头的畸变得到了较好地矫正，成像畸变较小，满足低畸变的要求。

图5为本发明实施例提供的一种定焦镜头的色差曲线图，如图5所示，垂直方向表示视场角的归一化，0表示在光轴上，垂直方向顶点表示最大的视场半径；水平方向为以0.588μm为基准左右范围的偏移量，单位μm。图中曲线上的数字表示了该曲线表示的波长，单位μm，由图5可以看出，色差可控制在(-3μm，3μm)可控制范围内。

作为另一种可行的实施方式，下面对本发明实施例提供的另一种定焦镜头中各个透镜表面的曲率半径、厚度、折射率、阿贝数、透镜光焦度和透镜焦距/镜头焦距进行说明。

表3上述镜头的一种设计值(f＝11.431mm；光圈F1.06；BFL/TTL＝0.207)

参考图6，本发明实施例提供的另一种定焦镜头包括沿光轴从物面到像面依次排列的第一透镜201、第二透镜202、第三透镜203、第四透镜204、第五透镜205、第六透镜206、第七透镜207、第八透镜208和第九透镜209，最右侧为保护玻璃透镜210。表3示出了实施例提供的定焦镜头中各透镜的曲率半径、厚度、折射率、阿贝数等光学物理参数。其中，表3中的编号根据各个透镜的表面顺序来进行编号，例如，“S1”代表第一透镜201的物面表面，“S2”代表第一透镜201的像面表面，“S10”代表第五透镜205的物面表面，“S11”代表第五透镜205的像面表面，依次类推；曲率半径代表镜片表面的弯曲程度，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)；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；阿贝数代表当前表面到下一表面之间的材料对光线的色散特性，空格代表当前位置为空气；“ψ1”代表第一透镜201的光焦度，“ψ2”代表第二透镜202的光焦度，依次类推。

在上述实施的基础上，可选的，第一透镜201、第二透镜202、第三透镜203、第六透镜206、第七透镜207、第八透镜208和第九透镜209为塑料非球面透镜。本发明实施例提供的定焦镜头还包括光阑211(STO)，通过增设光阑211可以调节光束的传播方向，有利于提高成像质量。光阑211可以位于第二透镜202和第三透镜203之间的光路中，但本发明实施例对光阑211的具体设置位置不进行限定，通过将光阑设置在合适的位置处，有助于提高相对照度，并减小光线在像面的入射角。

第一透镜201、第二透镜202、第三透镜203、第六透镜206、第七透镜207、第八透镜208和第九透镜209的非球面圆锥系数方程Z满足但不限于：

式中，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。

示例性的，表4以另一种可行的实施方式详细说明了本发明实施例提供的另一种定焦镜头的非球面系数。

表4所述镜头中非球面系数的一种设计值

其中，-3.383054E-04表示编号为“S1”的系数A为-3.383054*10^-4，依此类推。

进一步的，图7为本发明实施例提供的另一种定焦镜头的轴向像差曲线图，图7以光瞳半径为5.4431mm为例进行说明，其中水平坐标表示像差的大小，单位为mm。如图7所示，该定焦镜头在不同波长(0.436μm、0.486μm、0.588μm和0.656μm)下的轴向像均在0.05mm以内，不同波长曲线相对较集中，说明该定焦镜头的轴向像差很小，从而可知，本发明实施例提供的定焦镜头能够较好地校正轴向像差。

图8为本发明实施例提供的另一种定焦镜头的场曲曲线图，如图8所示，水平坐标表示场曲的大小，单位为mm；垂直坐标表示归一化像高，没有单位；其中T表示子午，S表示弧失。由图8可以看出，本实施例提供的定焦镜头从波长为436nm的光到656nm的光，在场曲上被有效地控制，即在成像时，中心的像质和周边的像质差距较小。

图9为本发明实施例提供的另一种定焦镜头的畸变曲线图，如图9所示，水平坐标表示畸变的大小，单位为％；垂直坐标表示归一化像高，没有单位；由图9可以看出，本实施例提供的定焦镜头的畸变得到了较好地矫正，成像畸变较小，满足低畸变的要求。

图10为本发明实施例提供的另一种定焦镜头的色差曲线图，如图10所示，垂直方向表示视场角的归一化，0表示在光轴上，垂直方向顶点表示最大的视场半径；水平方向为以0.588μm为基准左右范围的偏移量，单位μm。图中曲线上的数字表示了该曲线表示的波长，单位μm，由图10可以看出，色差可控制在(-3μm，4μm)范围内。

下面对本发明实施例提供的又一种定焦镜头中各个透镜表面的曲率半径、厚度、折射率、阿贝数、透镜光焦度和透镜焦距/镜头焦距进行说明。

表5上述镜头的一种设计值(f＝10.33mm；光圈F1.11；BFL/TTL＝0.164)

参考图11，本发明实施例提供的另一种定焦镜头包括沿光轴从物面到像面依次排列的第一透镜301、第二透镜302、第三透镜303、第四透镜304、第五透镜305、第六透镜306、第七透镜307、第八透镜308和第九透镜309，最右侧为保护玻璃透镜310。表3示出了实施例提供的定焦镜头中各透镜的曲率半径、厚度、折射率、阿贝数等光学物理参数。其中，表5中的编号根据各个透镜的表面顺序来进行编号，例如，“S1”代表第一透镜301的物面表面，“S2”代表第一透镜301的像面表面，“S8”代表第五透镜305的物面表面，“S9”代表第五透镜305的像面表面，依次类推；曲率半径代表镜片表面的弯曲程度，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)；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；阿贝数代表当前表面到下一表面之间的材料对光线的色散特性，空格代表当前位置为空气；“ψ1”代表第一透镜301的光焦度，“ψ2”代表第二透镜302的光焦度，依次类推。

在上述实施的基础上，可选的，第一透镜301、第二透镜302、第三透镜303、第六透镜306、第七透镜307、第八透镜308和第九透镜309为塑料非球面透镜。本发明实施例提供的定焦镜头还包括光阑311(STO)，通过增设光阑311可以调节光束的传播方向，有利于提高成像质量。光阑211可以位于第五透镜305和第六透镜306之间的光路中，但本发明实施例对光阑311的具体设置位置不进行限定，通过将光阑设置在合适的位置处，有助于提高相对照度，并减小光线在像面的入射角。

第一透镜301、第二透镜302、第三透镜303、第六透镜306、第七透镜307、第八透镜308和第九透镜309的非球面圆锥系数方程Z满足但不限于：

式中，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。

示例性的，表6以又一种可行的实施方式详细说明了本发明实施例提供的另一种定焦镜头的非球面系数。

表6所述镜头中非球面系数的一种设计值

其中，-1.224671E-06表示编号为“S1”的系数A为-1.224671*10^-4，依此类推。

进一步的，图12为本发明实施例提供的又一种定焦镜头的轴向像差曲线图，图12以光瞳半径为4.6984mm为例进行说明，其中水平坐标表示像差的大小，单位为mm。如图12所示，该定焦镜头在不同波长(0.436μm、0.486μm、0.588μm和0.656μm)下的轴向像差均在0.04mm以内，不同波长曲线相对较集中，说明该定焦镜头的轴向像差很小，从而可知，本发明实施例提供的定焦镜头能够较好地校正轴向像差。

图13为本发明实施例提供的另一种定焦镜头的场曲曲线图，如图13所示，水平坐标表示场曲的大小，单位为mm；垂直坐标表示归一化像高，没有单位；其中T表示子午，S表示弧失。由图13可以看出，本实施例提供的定焦镜头从波长为436nm的光到656nm的光，在场曲上被有效地控制，即在成像时，中心的像质和周边的像质差距较小。

图14为本发明实施例提供的另一种定焦镜头的畸变曲线图，如图14所示，水平坐标表示畸变的大小，单位为％；垂直坐标表示归一化像高，没有单位；由图14可以看出，本实施例提供的定焦镜头的畸变得到了较好地矫正，成像畸变较小，满足低畸变的要求。

图15为本发明实施例提供的另一种定焦镜头的色差曲线图，如图15所示，垂直方向表示视场角的归一化，0表示在光轴上，垂直方向顶点表示最大的视场半径；水平方向为以0.588μm为基准左右范围的偏移量，单位μm。图中曲线上的数字表示了该曲线表示的波长，单位μm，由图15可以看出，色差可控制在(-3μm，3μm)范围内。

综上所述，本发明实施例提供了的定焦镜头，具有大光圈、大靶面、小紫边、低成本的特点，最大可以匹配1/1.2″的传感芯片；设计采用9片式结构，光学系统采用玻璃镜片、塑胶镜片组合的方法，在提高环境适应性的同时降低成本。

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。

Claims (10)

1.一种定焦镜头，其特征在于，包括沿光轴从物面到像面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；

所述第一透镜为负光焦度透镜；

所述第二透镜为负光焦度透镜；

所述第三透镜与所述第七透镜的光焦度相反，所述第七透镜与所述第八透镜的光焦度相反；

所述第四透镜为正光焦度透镜；

所述第五透镜为正光焦度透镜；

所述第六透镜为正光焦度透镜；

所述第九透镜为正光焦度透镜。

2.根据权利要求1所述的定焦镜头，其特征在于，所述第三透镜为正光焦度透镜，所述第七透镜为负光焦度透镜，所述第八透镜为正光焦度透镜；

或者，所述第三透镜为负光焦度透镜，所述第七透镜为正光焦度透镜，所述第八透镜为负光焦度透镜。

3.根据权利要求2所述的定焦镜头，其特征在于，所述第一透镜的光焦度为ψ1，所述第二透镜的光焦度为ψ2，所述第三透镜的光焦度为ψ3，所述第四透镜的光焦度为ψ4，所述第五透镜的光焦度为ψ5，所述第六透镜的光焦度为ψ6，所述第七透镜的光焦度为ψ7，所述第八透镜的光焦度为ψ8，所述第九透镜的光焦度为ψ9；

其中，-0.05＜ψ1＜-0.02；-0.03＜ψ2＜0；-0.002＜ψ3＜0.01；

0.01＜ψ4＜0.03；0.01＜ψ5＜0.04；0.03＜ψ6＜0.06；

-0.06＜ψ7＜0.08；-0.13＜ψ8＜0.05；0＜ψ9＜0.08。

4.根据权利要求1所述的定焦镜头，其特征在于，所述第一透镜的焦距为f1，所述第二透镜的焦距为f2，所述第三透镜的焦距为f3，所述第四透镜的焦距为f4，所述第五透镜的焦距为f5，所述第六透镜的焦距为f6，所述第七透镜的焦距为f7，所述第八透镜的焦距为f8，所述第九透镜的焦距为f9，所述定焦镜头的焦距为f；

其中，2≤|f1/f|≤3.1；3.6≤|f2/f|≤29；19≤|f3/f|≤40；

1.8≤|(f4+f5)/f|≤2.4，1.5≤|f6/f|≤12；

1.3≤|f7/f|≤1.8；0.7≤|f8/f|≤2.1；1.3≤|f9/f|≤77。

5.根据权利要求1所述的定焦镜头，其特征在于，所述第一透镜的折射率为nd1，所述第二透镜的折射率为nd2，所述第三透镜的折射率为nd3，所述第四透镜的折射率为nd4，所述第五透镜的折射率为nd5，所述第六透镜的折射率为nd6，所述第七透镜的折射率为nd7，所述第八透镜的折射率为nd8，所述第九透镜的折射率为nd9；

所述第一透镜的阿贝数为vd1，所述第二透镜的阿贝数为vd2，所述第三透镜的阿贝数为vd3，所述第四透镜的阿贝数为vd4，所述第五透镜的阿贝数为vd5，所述第六透镜的阿贝数为vd6，所述第七透镜的阿贝数为vd7，所述第八透镜的阿贝数为vd8，所述第九透镜的阿贝数为vd9；

其中，1.53<nd1<1.64，45<vd1<61；

1.50<nd2<1.555，44<vd2<61；

1.62<nd3<1.69，vd3<25；

1.69<nd4<1.88，vd4<29；

1.59<nd5<1.71，54<vd5<61；

1.52<nd6<1.67，20<vd6<61；

1.52<nd7<1.67，18<vd7<59；

1.53<nd8<1.64，23<vd8<61；

1.52<nd9<1.74，50<vd9<61。

6.根据权利要求1所述的定焦镜头，其特征在于，所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜、所述第六透镜、所述第七透镜、所述第八透镜和所述第九透镜为塑料非球面透镜；

所述第四透镜和所述第五透镜为玻璃球面透镜。

7.根据权利要求1所述的定焦镜头，其特征在于，所述第四透镜和所述第五透镜为胶合镜片。

8.根据权利要求1所述的定焦镜头，其特征在于，所述第一透镜的物侧面为凹面、像侧面为凹面；所述第二透镜的物侧面为凸面、像侧面为凹面或者凸面；所述第三透镜的物侧面为凸面或者凹面、像侧面为凸面或者凹面；所述第四透镜的物侧面为凹面；所述第五透镜的物侧面为凹面、像侧面为凸面；所述第六透镜的物侧面为凸面或者凹面、像侧面为凸面；所述第七透镜的物侧面为凹面或者凸面、像侧面为凸面；所述第八透镜的物侧面为凸面或者凹面、像侧面为凹面或者凸面；所述第九透镜的物侧面为凹面、像侧面为凸面或者凹面。

9.根据权利要求1所述的定焦镜头，其特征在于，所述第九透镜的像侧面的光轴中心至像面的距离为BFL，所述第一透镜的物侧面的光轴中心至像面的距离为TTL，其中，BFL/TTL≥0.164。

10.根据权利要求1所述的定焦镜头，其特征在于，所述定焦镜头的光圈数为F，其中，F≤1.11。

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