CN211206939U - 一种定焦镜头 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例公开了一种定焦镜头。该定焦镜头包括沿光轴从物方到像方依次排列的负光焦度的第一透镜、负光焦度的第二透镜、正光焦度的第三透镜、正光焦度的第四透镜、正光焦度的第五透镜、负光焦度的第六透镜以及正光焦度的第七透镜；其中第四透镜为玻璃非球面透镜；第一透镜、第二透镜、第三透镜、第五透镜、第六透镜以及第七透镜均为塑料非球面透镜；该定焦镜头满足：IC/TTL>0.4；其中，IC表示定焦镜头的像面直径，TTL表示定焦镜头的光学总长。本实用新型实施例的技术方案，可以在成像靶面达到1/1.8英寸的前提下，实现可见光成像清晰的状态下红外成像不离焦，同时达到4K分辨率要求，既降低了成本，又保证了性能。

Description

一种定焦镜头

技术领域

本实用新型实施例涉及镜头技术，尤其涉及一种定焦镜头。

背景技术

科技的进步为人类带来了诸多便利，随着人们安全意识的提升，对安防也有了更高层次的要求。监控镜头将被摄取目标转换成图像信号，传送给图像处理及识别系统，为道路、商场、学校等地方保存准确的图像信息，为信息采集及查询提供数据。

随着通信行业技术发展和5G逐渐普及，镜头拍摄视频将不受传输速度和带宽限制。而且人们对监控像质的要求越来越高。于是4K(3840×2160)分辨率监控摄像机逐步开始为人们所接受。传统4K镜头通常使用透镜数量较多，存在体积大、造价成本高等问题。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种定焦镜头，该定焦镜头体积较小，可以在成像靶面达到1/1.8英寸的前提下，实现可见光成像清晰的状态下红外成像不离焦，同时达到4K分辨率要求，既降低了成本，又保证了性能。

本实用新型实施例提供一种定焦镜头，包括沿光轴从物方到像方依次排列的负光焦度的第一透镜、负光焦度的第二透镜、正光焦度的第三透镜、正光焦度的第四透镜、正光焦度的第五透镜、负光焦度的第六透镜以及正光焦度的第七透镜；

其中所述第四透镜为玻璃非球面透镜；

所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜、所述第五透镜、所述第六透镜以及所述第七透镜均为塑料非球面透镜；

所述定焦镜头满足：

IC/TTL>0.4；

其中，IC表示所述定焦镜头的像面直径，TTL表示所述定焦镜头的光学总长。

可选的，所述第一透镜的焦距与所述定焦镜头的焦距满足：

0.5<|f1/f|<2；

其中，f1表示所述第一透镜的焦距，f表示所述定焦镜头的焦距。

可选的，所述第二透镜的焦距与所述定焦镜头的焦距满足：

2.0<|f2/f|<5.5；

其中，f2表示所述第二透镜的焦距，f表示所述定焦镜头的焦距。

可选的，所述第三透镜的折射率大于1.65。

可选的，所述第四透镜的焦距与所述定焦镜头的焦距满足：

|f4/f|>2.0；

其中，f4表示所述第四透镜的焦距，f表示所述定焦镜头的焦距；

所述第四透镜的阿贝数大于65。

可选的，所述第五透镜的焦距与所述定焦镜头的焦距满足：

1.5<|f5/f|<3.5；

其中，f5表示所述第五透镜的焦距，f表示所述定焦镜头的焦距。

可选的，所述第六透镜的焦距与所述定焦镜头的焦距满足：

|f6/f|>0.5；

其中，f6表示所述第六透镜的焦距，f表示所述定焦镜头的焦距；

所述第六透镜的折射率大于1.6。

可选的，所述第六透镜的焦距与所述第七透镜的焦距满足：

0.5<|f6/f7|<2.0；

其中，f6表示所述第六透镜的焦距，f7表示所述第七透镜的焦距。

可选的，还包括光阑，设置于所述第三透镜与所述第四透镜之间。

可选的，所述第一透镜为弯月型透镜，所述第二透镜为弯月型透镜，所述第三透镜为双凸透镜，所述第四透镜为双凸透镜，所述第五透镜为双凹透镜，所述第六透镜为双凹透镜，所述第七透镜为双凸透镜。

本实用新型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负光焦度的第一透镜、负光焦度的第二透镜、正光焦度的第三透镜、正光焦度的第四透镜、正光焦度的第五透镜、负光焦度的第六透镜以及正光焦度的第七透镜；其中第四透镜为玻璃非球面透镜；第一透镜、第二透镜、第三透镜、第五透镜、第六透镜以及第七透镜均为塑料非球面透镜；该定焦镜头满足：IC/TTL>0.4；其中，IC表示定焦镜头的像面直径，TTL表示定焦镜头的光学总长。通过采用六片塑料非球面透镜和一片玻璃非球面透镜的玻塑混合的光学结构，塑料非球面透镜具有较小的质量和较低的成本，且具有良好的消像差能力；中间第四透镜采用玻璃非球面透镜，温度形变小，有利于实现高低温红外共焦，通过设置IC/TTL>0.4，保证镜头具有长度短、像面大的特点，可以在靶面达到1/1.8英寸的前提下，实现可见光成像清晰的状态下红外成像不离焦，同时达到4K分辨率要求，既降低了成本，又保证了性能。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的一种定焦镜头的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的定焦镜头在可见光下的调制传递函数MTF曲线示意图；

图3是本实用新型实施例提供的定焦镜头在红外光下的MTF曲线示意图；

图4是本实用新型实施例提供的定焦镜头的色差曲线示意图；

图5是本实用新型实施例提供的定焦镜头的球差曲线示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型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实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。

在本实用新型实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本实用新型。需要注意的是，本实用新型实施例所描述的“上”、“下”、“左”、“右”等方位词是以附图所示的角度来进行描述的，不应理解为对本实用新型实施例的限定。此外在上下文中，还需要理解的是，当提到一个元件被形成在另一个元件“上”或“下”时，其不仅能够直接形成在另一个元件“上”或者“下”，也可以通过中间元件间接形成在另一元件“上”或者“下”。术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

图1所示为本实用新型实施例提供的一种定焦镜头的结构示意图。参考图1，该定焦镜头包括沿光轴从物方到像方依次排列的负光焦度的第一透镜10、负光焦度的第二透镜20、正光焦度的第三透镜30、正光焦度的第四透镜40、正光焦度的第五透镜50、负光焦度的第六透镜60以及正光焦度的第七透镜70；其中第四透镜40为玻璃非球面透镜；第一透镜10、第二透镜20、第三透镜30、第五透镜50、第六透镜60以及第七透镜70均为塑料非球面透镜；该定焦镜头满足：IC/TTL>0.4；其中，IC表示定焦镜头的像面直径，TTL表示定焦镜头的光学总长。

可以理解的是，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以及形状，例如设置负光焦度的第一透镜10和第二透镜20，且第一透镜10受光面较大，用于光线的接收，以增大视场角；通过设置中间位置处第四透镜40为玻璃非球面透镜，玻璃材料随温度变化形变小，有利于实现高低温共焦；所有透镜表面均为非球面，可以有效平衡像差，大部分透镜为塑料非球面透镜，且塑料透镜成本低，容易成型，可以使镜头在可见和红外波段实现日夜共焦功能，成像靶面达到1/1.8英寸，可以匹配4K成像芯片，具有可见光与红外共焦的功能。

本实施例的技术方案，通过采用六片塑料非球面透镜和一片玻璃非球面透镜的玻塑混合的光学结构，塑料非球面透镜具有较小的质量和较低的成本，且具有良好的消像差能力；中间第四透镜采用玻璃非球面透镜，温度形变小，有利于实现高低温红外共焦，通过设置IC/TTL>0.4，保证镜头具有长度短、像面大的特点，可以在成像靶面达到1/1.8英寸的前提下，实现可见光成像清晰的状态下红外成像不离焦，同时达到4K分辨率要求，既降低了成本，又保证了性能。

在上述技术方案的基础上，可选的，继续参考图1，本实用新型实施例提供的定焦镜头还包括光阑80，设置于第三透镜30与第四透镜40之间。光阑80可以调节视场大小，遮挡远轴光线，避免远轴光线影响成像质量，提高像质。

可选的，第一透镜10为弯月型透镜，第二透镜20为弯月型透镜，第三透镜30为双凸透镜，第四透镜40为双凸透镜，第五透镜50为双凹透镜，第六透镜60为双凹透镜，第七透镜70为双凸透镜。

可以理解的是，在具体实施时，具体透镜形状的可以根据光焦度的设计选择，以上仅是一个具体的示例，不是对本实用新型实施例的限制。

可选的，第一透镜10的焦距与定焦镜头的焦距满足：

0.5<|f1/f|<2；

其中，f1表示第一透镜10的焦距，f表示定焦镜头的焦距。

可以理解的是，本实施例中，第一透镜10采用负光焦度透镜，这种设置适合大视场角的镜头，设计0.5<|f1/f|<2有利于收集进入镜头的光线，为了更好地收敛光线，第一透镜10靠近像面一侧表面的曲率半径适合比较小，可选的，本实施例中，设计第一透镜10靠近像面一侧表面的曲率半径小于4mm。

可选的，第二透镜20的焦距与定焦镜头的焦距满足：

2.0<|f2/f|<5.5；

其中，f2表示第二透镜20的焦距，f表示定焦镜头的焦距。

可以理解的是，本实施例中，第二透镜20采用负光焦度透镜，设计2.0<|f2/f|<5.5有利于校正成像过程中的轴外像差及场曲。

可选的，第三透镜30的折射率大于1.65。

可以理解的是，本实施例中，第三透镜30采用正光焦度透镜，设计第三透镜30的折射率大于1.65，可以降低光线进入下一透镜的入射角，从而减小成像过程中的高级像差的产生，达到降低镜头敏感度的作用。

可选的，第四透镜40的焦距与定焦镜头的焦距满足：

|f4/f|>2.0；

其中，f4表示第四透镜40的焦距，f表示定焦镜头的焦距；第四透镜40的阿贝数大于65。

可以理解的是，本实施例中，第四透镜40采用正光焦度透镜，设计|f4/f|>2.0，可以有效校正成像过程中的轴上色差，为了更好地达到这一效果，第四透镜40采用玻璃透镜，其阿贝数大于65。

可选的，第五透镜50的焦距与定焦镜头的焦距满足：

1.5<|f5/f|<3.5；

其中，f5表示第五透镜50的焦距，f表示定焦镜头的焦距。

可以理解的是，本实施例中，第五透镜50采用正光焦度透镜，设计1.5<|f5/f|<3.5，可以有效增大镜头的通光数F，本实施例中F可达1.6。

可选的，第六透镜60的焦距与定焦镜头的焦距满足：

|f6/f|>0.5；

其中，f6表示第六透镜60的焦距，f表示定焦镜头的焦距；第六透镜60的折射率大于1.6。

可以理解的是，本实施例中，第六透镜60采用负光焦度透镜，设计|f6/f|>0.5，折射率大于1.6，可以有效校正成像过程中的慧差，

可选的，第六透镜60的焦距与第七透镜70的焦距满足：

0.5<|f6/f7|<2.0；

其中，f6表示第六透镜60的焦距，f7表示第七透镜70的焦距。

可以理解的是，本实施例中，第七透镜70采用正光焦度透镜，设计0.5<|f6/f7|<2.0，第六透镜60和第七透镜70配合可以补偿镜头的高低温效果。

可选的，在某一实施例中，第一透镜10至第七透镜70满足以下参数：

表1各透镜参数

其中，f1～f7表示第一透镜至第七透镜的焦距，单位为mm，n1～n7表示第一透镜至第七透镜的折射率，R1、R4、R7、R10、R12、R14、R16依顺序分别表示第一透镜至第七透镜朝向物方一侧表面中心的曲率半径，R2、R5、R8、R11、R13、R15、R17依顺序分别表示第一透镜至第七透镜朝向像方一侧表面中心的曲率半径，单位为mm，“-”表示方向为负。

示例性的，表2所示为本实用新型实施例提供的一种定焦镜头的具体实施例的参数设计值：

表2折射透镜组中透镜的一种设计值

其中，面序号3和面序号6表示镜头设计时的虚拟面，面序号1表示第一透镜10靠近物方的前表面，依次类推，PL表示该表面为平面；R表示球面半径，正表示球面中心靠近像面一侧，负表示球面中心靠近物面一侧；D表示当前表面到下一个表面的在光轴上距离；nd表示透镜的折射率；k表示非球面的圆锥系数。

可选的，第一透镜10至第七透镜70的面型满足公式：

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，

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

表3所示为上述实施例种各非球面的偶次项系数：

表3各非球面参数

其中，表3中面序号与表2中对应，6.0962283E-05表示6.0962283×10^-5。

本实施例提供的定焦镜头，在可见光和红外状态下，均可达到4K像素分辨率，即使在夜晚低照度环境下也可获得清晰画面。

示例性的，图2所示为本实用新型实施例提供的定焦镜头在可见光下的调制传递函数MTF曲线示意图，图3所示为本实用新型实施例提供的定焦镜头红外光下的MTF曲线示意图，图4所示为本实用新型实施例提供的定焦镜头的色差曲线示意图，图5所示为本实用新型实施例提供的定焦镜头的球差曲线示意图。其中图2所示的MTF曲线在可见光波长为436nm～656nm条件下得到，图3所示的MTF曲线在红外光波长为850nm条件下得到，本实施例提供的定焦镜头对于可见光与红外光均满足4K分辨率的条件。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型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实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型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，包括沿光轴从物方到像方依次排列的负光焦度的第一透镜、负光焦度的第二透镜、正光焦度的第三透镜、正光焦度的第四透镜、正光焦度的第五透镜、负光焦度的第六透镜以及正光焦度的第七透镜；

其中所述第四透镜为玻璃非球面透镜；

所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜、所述第五透镜、所述第六透镜以及所述第七透镜均为塑料非球面透镜；

所述定焦镜头满足：

IC/TTL>0.4；

其中，IC表示所述定焦镜头的像面直径，TTL表示所述定焦镜头的光学总长。

2.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与所述定焦镜头的焦距满足：

0.5<|f1/f|<2；

其中，f1表示所述第一透镜的焦距，f表示所述定焦镜头的焦距。

3.根据权利要求1所述的定焦镜头，其特征在于，所述第二透镜的焦距与所述定焦镜头的焦距满足：

2.0<|f2/f|<5.5；

其中，f2表示所述第二透镜的焦距，f表示所述定焦镜头的焦距。

4.根据权利要求1所述的定焦镜头，其特征在于，所述第三透镜的折射率大于1.65。

5.根据权利要求1所述的定焦镜头，其特征在于，所述第四透镜的焦距与所述定焦镜头的焦距满足：

|f4/f|>2.0；

其中，f4表示所述第四透镜的焦距，f表示所述定焦镜头的焦距；

所述第四透镜的阿贝数大于65。

6.根据权利要求1所述的定焦镜头，其特征在于，所述第五透镜的焦距与所述定焦镜头的焦距满足：

1.5<|f5/f|<3.5；

其中，f5表示所述第五透镜的焦距，f表示所述定焦镜头的焦距。

7.根据权利要求1所述的定焦镜头，其特征在于，所述第六透镜的焦距与所述定焦镜头的焦距满足：

|f6/f|>0.5；

其中，f6表示所述第六透镜的焦距，f表示所述定焦镜头的焦距；

所述第六透镜的折射率大于1.6。

8.根据权利要求1所述的定焦镜头，其特征在于，所述第六透镜的焦距与所述第七透镜的焦距满足：

0.5<|f6/f7|<2.0；

其中，f6表示所述第六透镜的焦距，f7表示所述第七透镜的焦距。

9.根据权利要求1所述的定焦镜头，其特征在于，还包括光阑，设置于所述第三透镜与所述第四透镜之间。

10.根据权利要求1～9任一所述的定焦镜头，其特征在于，所述第一透镜为弯月型透镜，所述第二透镜为弯月型透镜，所述第三透镜为双凸透镜，所述第四透镜为双凸透镜，所述第五透镜为双凹透镜，所述第六透镜为双凹透镜，所述第七透镜为双凸透镜。

Images