CN115373104B - 一种大光圈定焦镜头 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大光圈定焦镜头，包括沿光轴从物面到像面依次设置的第一透镜、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、第九透镜和第十透镜；第一透镜、第二透镜和第七透镜均具有负光焦度，第四透镜、第五透镜、第六透镜、第八透镜和第十透镜均具有正光焦度，第三透镜和第九透镜具有正光焦度或负光焦度；第一透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜和第七透镜均为玻璃球面透镜；第二透镜、第三透镜、第八透镜、第九透镜和第十透镜均为塑胶非球面透镜。本发明实施例提供的大光圈定焦镜头，通过合理设置透镜数量、各透镜的光焦度以及各个透镜的材质，提升了成像质量，并降低了体积及成本。

Description

一种大光圈定焦镜头

技术领域

本发明实施例涉及光学器件技术领域，尤其涉及一种大光圈定焦镜头。

背景技术

大光圈定焦镜头由于具有相比普通定焦镜头更大的通光量，在相同环境下大光圈定焦镜头比普通镜头的图像亮度更高，在昏暗环境下亦能呈现出较好的效果，因此在安防监控行业中深受欢迎。如今安防行业的定焦镜头已全面高清化、小型化，因此对大光圈镜头的分辨率与体积提出了更高的要求。

然而大光圈定焦镜头带来了更难以校正的色像差，使得使用全玻璃球面结构设计的大光圈定焦镜头普遍存在分辨率不高、体积较大以及成本高的问题。

发明内容

本发明提供一种大光圈定焦镜头，以提高成像质量，同时降低体积和成本。

本发明实施例提供了一种大光圈定焦镜头，包括：

沿光轴从物面到像面依次设置的第一透镜、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、第九透镜和第十透镜；

所述第一透镜、所述第二透镜和所述第七透镜均具有负光焦度，所述第四透镜、所述第五透镜、所述第六透镜、所述第八透镜和所述第十透镜均具有正光焦度，所述第三透镜具有正光焦度或负光焦度，所述第九透镜具有正光焦度或负光焦度；

所述第一透镜、所述第四透镜、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、所述第三透镜、所述第八透镜、所述第九透镜和所述第十透镜均为塑胶非球面透镜。

可选的，所述第一透镜的物侧面为凸面，所述第一透镜的像侧面为凹面；

所述第二透镜的物侧面为凹面，所述第二透镜的像侧面为凸面；

所述第三透镜的物侧面为凸面，所述第三透镜的像侧面为凹面；或者，所述第三透镜的物侧面为凹面，所述第三透镜的像侧面为凸面；

所述第四透镜的物侧面为凸面，所述第四透镜的像侧面为凸面；

所述第五透镜的物侧面为凸面，所述第五透镜的像侧面为凸面；

所述第六透镜的物侧面为凸面，所述第六透镜的像侧面为凸面；

所述第七透镜的物侧面为凹面，所述第七透镜的像侧面为凹面；

所述第八透镜的物侧面为凸面，所述第八透镜的像侧面为凸面；

所述第九透镜的物侧面为凹面，所述第九透镜的像侧面为凸面；或者，所述第九透镜的物侧面为凹面，所述第九透镜的像侧面为凹面；

所述第十透镜的物侧面为凸面，所述第十透镜的像侧面为凹面。

可选的，所述第一透镜的光焦度为F1，所述第二透镜的光焦度为F2，所述第三透镜的光焦度为F3，所述第四透镜的光焦度为F4，所述第五透镜的光焦度为F5，所述第六透镜的光焦度为F6，所述第七透镜的光焦度为F7，所述第八透镜的光焦度为F8，所述第九透镜的光焦度为F9，所述第十透镜的光焦度为F10，所述大光圈定焦镜头的光焦度为F，其中：

-0.63<F1/F<-0.32；-0.31<F2/F<-0.02；-0.23<F3/F<0.15；0.23<F4/F<0.39；0.20<F5/F<0.36；0.39<F6/F<0.62；-1.35<F7/F<-0.13；0.16<F8/F<0.69；-0.65<F9/F<0.19；0.02<F10/F<0.53。

可选的，所述第二透镜的折射率为N2d，阿贝数为V2d；所述第三透镜的折射率为N3d；所述第八透镜的折射率为N8d，阿贝数为V8d；所述第九透镜的折射率为N9d；所述第十透镜的折射率为N10d，阿贝数为V10d，其中：

N2d<1.64，V2d<26.5；N3d<1.60，V3d<60.1；N8d<1.60，V8d<60.1；N9d<1.70，V9d<25.6；N10d<1.70，V10d<30.2。

可选的，所述第十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>0.09。

可选的，所述第一透镜的最大通光口径为DIA，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，DIA/TTL<0.35。

可选的，所述第六透镜和所述第七透镜胶合，构成双胶合镜组。

可选的，所述大光圈定焦镜头还包括光阑，所述光阑设置在所述第四透镜和所述第五透镜之间的光路中。

可选的，所述大光圈定焦镜头的光圈数为F，其中，1.08≤F≤1.1。

可选的，所述大光圈定焦镜头的视场角为FOV，其中：FOV≥104°。

本发明实施例提供的大光圈定焦镜头，通过合理设置大光圈定焦镜头中的透镜数量、各透镜的光焦度以及各个透镜的材质，矫正了所有高级像差，有效地提升系统的成像质量，保证大光圈定焦镜头在高低温环境中使用不虚焦，并降低了大光圈定焦镜头的体积、重量及成本。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种大光圈定焦镜头的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种大光圈定焦镜头的球差曲线图；

图3为本发明实施例提供的一种大光圈定焦镜头的场曲畸变曲线图；

图4为本发明实施例提供的一种大光圈定焦镜头的色差曲线图；

图5为本发明实施例二提供的一种大光圈定焦镜头的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的另一种大光圈定焦镜头的球差曲线图；

图7为本发明实施例提供的另一种大光圈定焦镜头的场曲畸变曲线图；

图8为本发明实施例提供的另一种大光圈定焦镜头的色差曲线图；

图9为本发明实施例三提供的一种大光圈定焦镜头的结构示意图；

图10为本发明实施例提供的又一种大光圈定焦镜头的球差曲线图；

图11为本发明实施例提供的又一种大光圈定焦镜头的场曲畸变曲线图；

图12为本发明实施例提供的又一种大光圈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大光圈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设置的第一透镜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、第九透镜109和第十透镜110。其中，第一透镜101、第二透镜102和第七透镜107均具有负光焦度，第四透镜104、第五透镜105、第六透镜106、第八透镜108和第十透镜110均具有正光焦度，第三透镜103具有正光焦度或负光焦度，第九透镜109具有正光焦度或负光焦度；第一透镜101、第四透镜104、第五透镜105、第六透镜106和第七透镜107均为玻璃球面透镜，第二透镜102、第三透镜103、第八透镜108、第九透镜109和第十透镜110均为塑胶非球面透镜。

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)。

在本实施例提供的大光圈定焦镜头中，可以将各个透镜固定于一个镜筒(图1中未示出)内，通过设置第一透镜101、第二透镜102和第七透镜107均具有负光焦度，第四透镜104、第五透镜105、第六透镜106、第八透镜108和第十透镜110均具有正光焦度，第三透镜103和第九透镜109具有正光焦度或负光焦度，使得整个大光圈定焦镜头的正焦距透镜和负焦距透镜之间相互搭配，有利于分担系统的光焦度，从而有利于校正系统结构的公差，降低装配敏感度。

继续参考图1，设置第一透镜101、第四透镜104、第五透镜105、第六透镜106和第七透镜107均为玻璃球面透镜，第二透镜102、第三透镜103、第八透镜108、第九透镜109和第十透镜110均为塑胶非球面透镜，其中，塑胶非球面透镜起到矫正所有高级像差的作用，通过玻璃球面透镜和塑胶非球面透镜的搭配使用，可以有效地提升系统的成像质量，且因两类材质具有互相补偿作用，可保证大光圈定焦镜头在高低温环境中使用不虚焦，大光圈定焦镜头的体积和重量也相对会减小。

此外，由于塑胶材质的透镜成本远低于玻璃材质的透镜成本，本发明实施例提供的大光圈定焦镜头中，通过设置5片塑胶非球面透镜，提高成像质量的同时，降低了成本。

综上所述，本发明实施例提供的大光圈定焦镜头，通过合理设置大光圈定焦镜头中的透镜数量、各透镜的光焦度以及各个透镜的材质，矫正了所有高级像差，有效地提升系统的成像质量，保证大光圈定焦镜头在高低温环境中使用不虚焦，并降低了大光圈定焦镜头的体积、重量及成本。

继续参考图1，定义各个透镜中透镜邻近物面一侧的表面为物侧面，透镜邻近像面一侧的表面为像侧面，可选的，第一透镜101的物侧面为凸面，第一透镜101的像侧面为凹面；第二透镜102的物侧面为凹面，第二透镜102的像侧面为凸面；第三透镜103的物侧面为凸面，第三透镜103的像侧面为凹面；或者，第三透镜103的物侧面为凹面，第三透镜103的像侧面为凸面；第四透镜104的物侧面为凸面，第四透镜104的像侧面为凸面；第五透镜105的物侧面为凸面，第五透镜105的像侧面为凸面；第六透镜106的物侧面为凸面，第六透镜106的像侧面为凸面；第七透镜107的物侧面为凹面，第七透镜107的像侧面为凹面；第八透镜108的物侧面为凸面，第八透镜108的像侧面为凸面；第九透镜109的物侧面为凹面，第九透镜109的像侧面为凸面；或者，所述第九透镜的物侧面为凹面，所述第九透镜的像侧面为凹面；第十透镜110的物侧面为凸面，第十透镜110的像侧面为凹面。

其中，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满足上述实施例中光焦度要求的同时，还可以保证整个大光圈定焦镜头结构紧凑，定焦镜头集成度高。

作为一种可行的实施方式，第一透镜101的光焦度为F1，第二透镜102的光焦度为F2，第三透镜103的光焦度为F3，第四透镜104的光焦度为F4，第五透镜105的光焦度为F5，第六透镜106的光焦度为F6，第七透镜107的光焦度为F7，第八透镜108的光焦度为F8，第九透镜109的光焦度为F9，第十透镜110的光焦度为F10，大光圈定焦镜头的光焦度为F，其中：-0.63<F1/F<-0.32；-0.31<F2/F<-0.02；-0.23<F3/F<0.15；0.23<F4/F<0.39；0.20<F5/F<0.36；0.39<F6/F<0.62；-1.35<F7/F<-0.13；0.16<F8/F<0.69；-0.65<F9/F<0.19；0.02<F10/F<0.53。

其中，焦距的倒数即为光焦度，在本实施例中，通过合理分配各镜片焦距，可更好地校正镜头的可见光像差，保证该镜头具有较高的解像力。

作为一种可行的实施方式，第二透镜102的折射率为N2d，第二透镜102的阿贝数为V2d；第三透镜103的折射率为N3d；第八透镜108的折射率为N8d，第八透镜108的阿贝数为V8d；第九透镜109的折射率为N9d；第十透镜110的折射率为N10d，第十透镜110的阿贝数为V10d，其中：N2d<1.64，V2d<26.5；N3d<1.60，V3d<60.1；N8d<1.60，V8d<60.1；N9d<1.70，V9d<25.6；N10d<1.70，V10d<30.2。

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。在本实施例中，通过搭配设置大光圈定焦镜头中各透镜的折射率和阿贝数，有助于降低镜头重量，节省成本，同时有利于降低镜头的敏感性，提高生产的可能性。

继续参考图1，可选的，在第十透镜110与像面之间还设置有平板玻璃20，其中，平板玻璃20起到对大光圈定焦镜头的保护作用。

可选的，第十透镜110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>0.09。

其中，第十透镜110的像侧面的光轴中心至像面的距离BFL可以理解为大光圈定焦镜头的后焦，第一透镜101的物侧面的光轴中心至像面的距离TTL可以理解为大光圈定焦镜头的总长，通过合理设置大光圈定焦镜头的后焦与大光圈定焦镜头的总长之间的关系满足BFL/TTL>0.09，可确保平板玻璃、滤光片和成像传感器等器件具有足够的安装空间。

可选的，第一透镜101的最大通光口径为DIA，第一透镜101的物侧面的光轴中心至像面的距离为TTL，其中，DIA/TTL<0.35。

其中，通过合理设置第一透镜101的最大通光口径与大光圈定焦镜头的总长之间的关系满足DIA/TTL<0.35，可避免大光圈定焦镜头口径过大，在满足大光圈定焦镜头进光量的同时保证整个大光圈定焦镜头小巧。

继续参考图1，可选的，第六透镜106和第七透镜107胶合，构成双胶合镜组。

示例性的，如图1所示，可通过将第六透镜106的像侧面与第七透镜107的物侧面胶合，从而组合成双胶合镜组，采用双胶合镜组可有效减小双胶合镜组和第七透镜107间的空气间隔，从而减小镜头总长。此外，双胶合镜组可用于最大限度地减少色差或消除色差，使得大光圈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，大光圈定焦镜头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。

其中，第六透镜106和第七透镜107之间可直接承靠，也可通过麦拉片或者隔圈间接承靠的方式实现胶合，本领域技术人员可根据实际需求进行设置。

可选的，本发明实施例提供的大光圈定焦镜头还包括光阑，光阑设置在第四透镜104和第五透镜105之间的光路中。

其中，通过增设光阑可以调节光束的传播方向，调整光线入射角，有利于提高成像质量。

可选的，本发明实施例提供的大光圈定焦镜头的光圈数为F，其中，1.08≤F≤1.1。

其中，本发明实施例提供的大光圈定焦镜头的光圈数F满足1.08≤F≤1.1，可满足较大光通过量，从而满足在超大光圈时高清且畸变小的监控需求。

可选的，本发明实施例提供的大光圈定焦镜头的视场角为FOV，其中：FOV≥104°。

其中，本发明实施例提供的大光圈定焦镜头的视场角为FOV满足FOV≥104°，实现了大视场角，从而满足大视场要求。

综上所述，本发明实施例提供的大光圈定焦镜头采用5枚玻璃透镜和5枚塑胶透镜混合的结构，通过合理的光焦度搭配，选用合适的材料，较好地校正了色像差，并实现了光圈F1.08～F1.1，视场角≥104°，最高达到8MP像素，在昏暗环境下可呈现较好的成像效果，同时具备温度补偿功能，在-40℃～80℃的环境下满足安防镜头实际使用要求。并且，使用10枚透镜和一定厚度的平板玻璃，可实现1/1.2英寸CMOS靶面下的大光圈、高性能的定焦镜头，与目前市场上使用的靶面为1/1.8”的大光圈定焦镜头相比，可兼顾更大靶面的CMOS、CCD。

下面参照附图进一步描述可适用于上述实施方式的大光圈定焦镜头的具体实施例。

实施例一

继续参考图1，本发明实施例一提供的大光圈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、第九透镜109、第十透镜110和平板玻璃20，表1示出了实施例一提供的大光圈定焦镜头中各透镜的表面类型、曲率半径、厚度及材料(折射率/阿贝数)等光学物理参数。

表1大光圈定焦镜头的光学物理参数

其中，面序号根据各个透镜的表面顺序来进行编号，例如，面序号为1和2的面分别为第一透镜101的物侧面和像侧面，面序号为3和4的面分别为第二透镜102的物侧面和像侧面，依次类推，需要注意的是，面序号为12、13和14的面分别为第六透镜106与第七透镜107组合成的双胶合镜组的物侧面、胶合面和像侧面；面序号为21和22的面分别为平板玻璃20的物侧面和像侧面。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，曲率半径和厚度的单位均为毫米(mm)，“Infinity”代表曲率半径为无穷大；厚度代表当前表面到下一表面的中心轴向距离，“Infinity”代表厚度为无穷大；“STO”代表光阑；“OBJ”代表所述镜头的物面，该表面为平面；Nd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；Vd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。

本发明实施例提供的大光圈定焦镜头中，光阑(STO)位于第四透镜104和第五透镜105之间的光路中，通过增设光阑(STO)可以调节光束的传播方向，有利于提高成像质量。需要注意的是，本发明实施例对光阑(STO)的具体设置位置不进行限定。

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、第九透镜109和第十透镜110的非球面表面形状方程Z满足：

式中，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；c＝1/R，R表示镜面的近轴曲率半径；K为圆锥系数；A、B、C、D、E、F为高次非球面系数，其中，Z、R和y的单位均为mm。

示例性的，表2以一种可行的实施方式详细说明了本实施例中各透镜的非球面系数。

表2大光圈定焦镜头中非球面系数的一种设计值

其中，9.7233E-04表示面序号为3的系数A为9.7233*10^-4，依此类推。

进一步的，图2为本发明实施例提供的一种大光圈定焦镜头的球差曲线图，如图2所示，该大光圈定焦镜头在不同波长(0.436μm、0.486μm、0.546μm、0.588μm和0.656μm)下的球差均在0.01mm以内，不同波长曲线相对较集中，说明该大光圈定焦镜头的轴向像差很小，从而可知，本发明实施例提供的大光圈定焦镜头能够较好地校正像差。

图3为本发明实施例提供的一种大光圈定焦镜头的场曲畸变曲线图，如图3所示，左侧坐标系中，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，本实施例提供的大光圈定焦镜头从波长为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；右侧坐标系中，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3可以看出，本实施例提供的大光圈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4为本发明实施例提供的一种大光圈定焦镜头的色差曲线图，如图4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，由图4可以看出，色差可控制在(0μm，4μm)范围内。

实施例二

图5为本发明实施例二提供的一种大光圈定焦镜头的结构示意图，如图5所示，本发明实施例二提供的大光圈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、第九透镜109、第十透镜110和平板玻璃20，表3示出了实施例二提供的大光圈定焦镜头中各透镜的表面类型、曲率半径、厚度及材料(折射率/阿贝数)等光学物理参数。

表3大光圈定焦镜头的光学物理参数

其中，面序号根据各个透镜的表面顺序来进行编号，例如，面序号为1和2的面分别为第一透镜101的物侧面和像侧面，面序号为3和4的面分别为第二透镜102的物侧面和像侧面，依次类推，需要注意的是，面序号为12、13和14的面分别为第六透镜106与第七透镜107组合成的双胶合镜组的物侧面、胶合面和像侧面；面序号为21和22的面分别为平板玻璃20的物侧面和像侧面。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，曲率半径和厚度的单位均为毫米(mm)，“Infinity”代表曲率半径为无穷大；厚度代表当前表面到下一表面的中心轴向距离，“Infinity”代表厚度为无穷大；“STO”代表光阑；“OBJ”代表所述镜头的物面，该表面为平面；Nd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；Vd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。

本发明实施例提供的大光圈定焦镜头中，光阑(STO)位于第四透镜104和第五透镜105之间的光路中，通过增设光阑(STO)可以调节光束的传播方向，有利于提高成像质量。需要注意的是，本发明实施例对光阑(STO)的具体设置位置不进行限定。

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、第九透镜109和第十透镜110的非球面表面形状方程Z满足：

式中，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；c＝1/R，R表示镜面的近轴曲率半径；K为圆锥系数；A、B、C、D、E、F为高次非球面系数，其中，Z、R和y的单位均为mm。

示例性的，表4以一种可行的实施方式详细说明了本实施例中各透镜的非球面系数。

表4大光圈定焦镜头中非球面系数的一种设计值

其中，-2.6799E-04表示面序号为3的系数A为-2.6799*10^-4，依此类推。

进一步的，图6为本发明实施例提供的另一种大光圈定焦镜头的球差曲线图，如图6所示，该大光圈定焦镜头在不同波长(0.436μm、0.486μm、0.546μm、0.588μm和0.656μm)下的球差均在0.015mm以内，不同波长曲线相对较集中，说明该大光圈定焦镜头的轴向像差很小，从而可知，本发明实施例提供的大光圈定焦镜头能够较好地校正像差。

图7为本发明实施例提供的另一种大光圈定焦镜头的场曲畸变曲线图，如图7所示，左侧坐标系中，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7可以看出，本实施例提供的大光圈定焦镜头从波长为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；右侧坐标系中，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7可以看出，本实施例提供的大光圈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8为本发明实施例提供的另一种大光圈定焦镜头的色差曲线图，如图8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，由图8可以看出，色差可控制在(-6μm，4μm)范围内。

实施例三

图9为本发明实施例三提供的一种大光圈定焦镜头的结构示意图，如图9所示，本发明实施例三提供的大光圈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、第九透镜109、第十透镜110和平板玻璃20，表5示出了实施例三提供的大光圈定焦镜头中各透镜的表面类型、曲率半径、厚度及材料(折射率/阿贝数)等光学物理参数。

表5大光圈定焦镜头的光学物理参数

其中，面序号根据各个透镜的表面顺序来进行编号，例如，面序号为1和2的面分别为第一透镜101的物侧面和像侧面，面序号为3和4的面分别为第二透镜102的物侧面和像侧面，依次类推，需要注意的是，面序号为12、13和14的面分别为第六透镜106与第七透镜107组合成的双胶合镜组的物侧面、胶合面和像侧面；面序号为21和22的面分别为平板玻璃20的物侧面和像侧面。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，曲率半径和厚度的单位均为毫米(mm)，“Infinity”代表曲率半径为无穷大；厚度代表当前表面到下一表面的中心轴向距离，“Infinity”代表厚度为无穷大；“STO”代表光阑；“OBJ”代表所述镜头的物面，该表面为平面；Nd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；Vd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。

本发明实施例提供的大光圈定焦镜头中，光阑(STO)位于第四透镜104和第五透镜105之间的光路中，通过增设光阑(STO)可以调节光束的传播方向，有利于提高成像质量。需要注意的是，本发明实施例对光阑(STO)的具体设置位置不进行限定。

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、第九透镜109和第十透镜110的非球面表面形状方程Z满足：

式中，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；c＝1/R，R表示镜面的近轴曲率半径；K为圆锥系数；A、B、C、D、E、F为高次非球面系数，其中，Z、R和y的单位均为mm。

示例性的，表6以一种可行的实施方式详细说明了本实施例中各透镜的非球面系数。

表6大光圈定焦镜头中非球面系数的一种设计值

其中，1.7299E-04表示面序号为3的系数A为1.7299*10^-4，依此类推。

进一步的，图10为本发明实施例提供的又一种大光圈定焦镜头的球差曲线图，如图10所示，该大光圈定焦镜头在不同波长(0.436μm、0.486μm、0.546μm、0.588μm和0.656μm)下的球差均在0.02mm以内，不同波长曲线相对较集中，说明该大光圈定焦镜头的轴向像差很小，从而可知，本发明实施例提供的大光圈定焦镜头能够较好地校正像差。

图11为本发明实施例提供的又一种大光圈定焦镜头的场曲畸变曲线图，如图11所示，左侧坐标系中，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11可以看出，本实施例提供的大光圈定焦镜头从波长为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；右侧坐标系中，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11可以看出，本实施例提供的大光圈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12为本发明实施例提供的又一种大光圈定焦镜头的色差曲线图，如图12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，由图12可以看出，色差可控制在(0μm，4.5μm)范围内。

以上实施例仅是为说明本发明为一种大光圈定焦镜头所列举的较佳具体实施例方式，并非用于限定本发明的保护范围，示例性的，表7详细说明了上述三个实施例以及其他可行的实施方式中各透镜的焦距、折射率、阿贝数等参数的范围，本领域技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。

表7大光圈定焦镜头中各透镜的光焦度相对于整体镜头光焦度的比值、折射率、阿贝数等参数

其中，第一透镜101的光焦度为F1，第二透镜102的光焦度为F2，第三透镜103的光焦度为F3，第四透镜104的光焦度为F4，第五透镜105的光焦度为F5，第六透镜106的光焦度为F6，第七透镜107的光焦度为F7，第八透镜108的光焦度为F8，第九透镜109的光焦度为F9，第十透镜110的光焦度为F10，大光圈定焦镜头的光焦度为F。第二透镜102的折射率和阿贝常数分别为N2d和V2d，第三透镜103的折射率和阿贝常数分别为N3d和V3d，第八透镜108的折射率和阿贝常数分别为N8d和V8d，第九透镜109的折射率和阿贝常数分别为N9d和V9d，第十透镜110的折射率和阿贝常数分别为N10d和V10d，第十透镜110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，第一透镜101的最大通光口径为DIA，大光圈定焦镜头的视场角为FOV。

综上所述，本发明实施例提供了的大光圈定焦镜头，设计采用5枚玻璃透镜和5枚塑胶透镜混合的结构，通过合理的光焦度搭配，选用合适的材料，较好地校正了色像差，达到8MP像质需求，并实现了1/1.2英寸CMOS靶面下的大光圈，大视场角的高性能的定焦镜头，在昏暗环境下可呈现较好的成像效果，同时具备温度补偿功能，在-40℃～80℃的环境下满足安防镜头实际使用要求。

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 (7)

1.一种大光圈定焦镜头，其特征在于，包括：

沿光轴从物面到像面依次设置的第一透镜、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、第九透镜和第十透镜；

所述大光圈定焦镜头中具有光焦度的透镜数量为10个；

所述第一透镜、所述第二透镜和所述第七透镜均具有负光焦度，所述第四透镜、所述第五透镜、所述第六透镜、所述第八透镜和所述第十透镜均具有正光焦度，所述第三透镜具有正光焦度或负光焦度，所述第九透镜具有正光焦度或负光焦度；

所述第一透镜、所述第四透镜、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、所述第三透镜、所述第八透镜、所述第九透镜和所述第十透镜均为塑胶非球面透镜；

所述第一透镜的物侧面为凸面，所述第一透镜的像侧面为凹面；

所述第二透镜的物侧面为凹面，所述第二透镜的像侧面为凸面；

所述第三透镜的物侧面为凸面，所述第三透镜的像侧面为凹面；或者，所述第三透镜的物侧面为凹面，所述第三透镜的像侧面为凸面；

所述第四透镜的物侧面为凸面，所述第四透镜的像侧面为凸面；

所述第五透镜的物侧面为凸面，所述第五透镜的像侧面为凸面；

所述第六透镜的物侧面为凸面，所述第六透镜的像侧面为凸面；

所述第七透镜的物侧面为凹面，所述第七透镜的像侧面为凹面；

所述第八透镜的物侧面为凸面，所述第八透镜的像侧面为凸面；

所述第九透镜的物侧面为凹面，所述第九透镜的像侧面为凸面；或者，所述第九透镜的物侧面为凹面，所述第九透镜的像侧面为凹面；

所述第十透镜的物侧面为凸面，所述第十透镜的像侧面为凹面；

所述第一透镜的光焦度为F1，所述第二透镜的光焦度为F2，所述第三透镜的光焦度为F3，所述第四透镜的光焦度为F4，所述第五透镜的光焦度为F5，所述第六透镜的光焦度为F6，所述第七透镜的光焦度为F7，所述第八透镜的光焦度为F8，所述第九透镜的光焦度为F9，所述第十透镜的光焦度为F10，所述大光圈定焦镜头的光焦度为F，其中：

-0.63<F1/F<-0.32；-0.31<F2/F<-0.02；-0.23<F3/F<0.15；0.23<F4/F<0.39；0.20<F5/F<0.36；0.39<F6/F<0.62；-1.35<F7/F<-0.13；0.16<F8/F<0.69；-0.65<F9/F<0.19；0.02<F10/F<0.53；

所述第一透镜的最大通光口径为DIA，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，DIA/TTL<0.35。

2.根据权利要求1所述的大光圈定焦镜头，其特征在于，

所述第二透镜的折射率为N2d，阿贝数为V2d；所述第三透镜的折射率为N3d；所述第八透镜的折射率为N8d，阿贝数为V8d；所述第九透镜的折射率为N9d；所述第十透镜的折射率为N10d，阿贝数为V10d，其中：

N2d<1.64，V2d<26.5；N3d<1.60，V3d<60.1；N8d<1.60，V8d<60.1；N9d<1.70，V9d<25.6；N10d<1.70，V10d<30.2。

3.根据权利要求1所述的大光圈定焦镜头，其特征在于，所述第十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>0.09。

4.根据权利要求1所述的大光圈定焦镜头，其特征在于，所述第六透镜和所述第七透镜胶合，构成双胶合镜组。

5.根据权利要求1所述的大光圈定焦镜头，其特征在于，所述大光圈定焦镜头还包括光阑，所述光阑设置在所述第四透镜和所述第五透镜之间的光路中。

6.根据权利要求1所述的大光圈定焦镜头，其特征在于，所述大光圈定焦镜头的光圈数为F，其中，1.08≤F≤1.1。

7.根据权利要求1所述的大光圈定焦镜头，其特征在于，所述大光圈定焦镜头的视场角为FOV，其中：FOV≥104°。