CN213633971U - 一种定焦镜头 - Google Patents

Abstract

本实用新型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、第六透镜和第七透镜；第一透镜、第二透镜和第六透镜均为负光焦度透镜，第三透镜、第四透镜、第五透镜和第七透镜均为正光焦度透镜；其中，第一透镜的焦距为f1，第二透镜的焦距为f2，第三透镜的焦距为f3，第四透镜的焦距为f4，第五透镜的焦距为f5，第六透镜的焦距为f6，第七透镜的焦距为f7，定焦镜头的焦距为f，满足：1.5<|f1/f|<4；1.5<|f2/f|<4；2<|f3/f|<5；1<|f4/f|<5；1<|f5/f|<5；0.5<|f6/f|<4；0.5<|f7/f|<4。本实用新型提供的定焦镜头满足体积小、成本低、超大通光量，低照度条件下的监控需求。

Description

一种定焦镜头

技术领域

本实用新型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

随着安防监控设施的日益普及，监控设备对监控环境及画面要求越来越高，监控设备需要提供更大通光量的监控画面。

对于夜间及微光条件下，安防监控领域通常采用红外补光的方式来达到成像目的。但是红外补光的成像范围较小，色彩失真严重。为了达到更好的夜间成像效果，微光相机的需求日益增加。目前，市场上常见的高像质大光圈镜头多为F1.4，较少镜头能达到F1.2的大光圈，更少有能达到F1.0的超大光圈镜头。而且，现有的镜头通常总长为22.5mm左右，镜头中多采用玻璃球面或玻璃非球面透镜，制造难度较大，生产成本较高。基于以上市场现状，有必要开发一款低成本、超大光圈、小型化的定焦镜头，以便在夜间具有更好的成像效果。

实用新型内容

本实用新型提供一种定焦镜头，以降低镜头成本，缩小镜头体积，提供一种低成本、超大光圈、小型化的定焦镜头，

本实用新型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、第六透镜和第七透镜；

所述第一透镜、所述第二透镜和所述第六透镜均为负光焦度透镜，所述第三透镜、所述第四透镜、所述第五透镜和所述第七透镜均为正光焦度透镜；

其中，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，所述定焦镜头的焦距为f，满足：

1.5<|f1/f|<4；1.5<|f2/f|<4；2<|f3/f|<5；

1<|f4/f|<5；1<|f5/f|<5；0.5<|f6/f|<4；0.5<|f7/f|<4。

可选的，所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜、所述第五透镜、所述第六透镜和所述第七透镜均为塑胶非球面透镜；所述第四透镜为玻璃球面透镜。

可选的，所述第一透镜的折射率为n1，所述第二透镜的折射率为n2，所述第三透镜的折射率为n3，所述第四透镜的折射率为n4，所述第五透镜的折射率为n5，所述第六透镜的折射率为n6，所述第七透镜的折射率为n7；

所述第一透镜的阿贝率为v1，所述第二透镜的阿贝率为v2，所述第三透镜的阿贝率为v3，所述第四透镜的阿贝率为v4，所述第五透镜的阿贝率为v5，所述第六透镜的阿贝率为v6，所述第七透镜的阿贝率为v7；

其中，1.40<n1<1.60，50<v1<70；

1.40<n2<1.70，20<v2<60；

1.40<n3<1.70，20<v3<60；

1.65<n4<1.95，20<v4<50；

1.40<n5<1.60，50<v5<60；

1.50<n6<1.70，20<v6<45；

1.40<n7<1.60，50<v7<60。

可选的，透镜靠近所述物面一侧的表面为物侧面，透镜靠近所述像面一侧的表面为像侧面；

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凹面；

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；

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，所述第一透镜的像侧面为凸面；

所述第六透镜的物侧面为凹面，所述第六透镜的像侧面为凸面；

所述第七透镜的物侧面为凸面，所述第七透镜的像侧面为凸面。

可选的，所述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，所述第一透镜的最大同光口径为D1，所述定焦镜头的总长为TTL，其中，D1/TTL＜0.55；

透镜靠近所述像面一侧的表面为像侧面，所述第七透镜的像侧面的光轴中心至像面的距离为BFL，其中，BFL/TTL＞0.15。

可选的，所述定焦镜头的焦距为f，所述定焦镜头的总长为TTL，TTL/f＜ 8.5。

可选的，所述定焦镜头的总长为TTL，满足：TTL≤17mm。

可选的，所述定焦镜头的光圈数为F，其中：F≤1.2。

可选的，所述定焦镜头的视场角为FOV，其中：FOV≥150°。

本实用新型实施例提供的定焦镜头，采用7个透镜组合，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、第六透镜和第七透镜，光焦度组合方式为负、负、正、正、正、负、正。通过设置透镜数量、各透镜的光焦度的组合关，保证了镜头的视野开阔性，满足超大通光量、小型化、低成本，适用于低照度条件下的监控需求。

附图说明

图1为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为本实用新型实施例一提供的一种定焦镜头的光扇图；

图3为本实用新型实施例一提供的一种定焦镜头的轴向色差图；

图4为本实用新型实施例一提供的一种定焦镜头的场曲畸变图；

图5为本实用新型实施例二提供的一种定焦镜头的结构示意图；

图6为本实用新型实施例二提供的一种定焦镜头的光线光扇图；

图7为本实用新型实施例二提供的一种定焦镜头的轴向色差图；

图8为本实用新型实施例二提供的一种定焦镜头的场曲畸变图。

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。

图1为本实用新型实施例提供的一种定焦镜头的结构示意图。如图1所示，本实用新型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110、第二透镜120、第三透镜130、第四透镜140、第五透镜150、第六透镜160和第七透镜170；第一透镜110、第二透镜130和第六透镜150均为负光焦度透镜，第三透镜130、第四透镜140、第五透镜150、和第七透镜170均为正光焦度透镜；其中，第一透镜110的焦距为f1，第二透镜120的焦距为f2，第三透镜130的焦距为f3，第四透镜140的焦距为f4，第五透镜150的焦距为 f5，第六透镜160的焦距为f6，第七透镜170的焦距为f7，定焦镜头的焦距为 f，满足：

1.5<|f1/f|<4；1.5<|f2/f|<4；2<|f3/f|<5；

1<|f4/f|<5；1<|f5/f|<5；0.5<|f6/f|<4；0.5<|f7/f|<4。

示例性的，光焦度等于像面光束汇聚度与像面光束汇聚度之差，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)。

具体的，可以将第一透镜110至第七透镜170固定在一个镜筒(图1中未示出)内，设置第一透镜110为负光焦度透镜，具有控制光学系统光线入射角并且矫正场曲的作用；第二透镜120为负光焦度透镜，具有矫正轴外像差的作用；第三透镜130第四透镜140均为正光焦度透镜，具有聚焦第三透镜130前端的光束的作用。其中，第一透镜110和第二透镜120作为前组负光焦度组矫正后组正光焦度第三透镜130的像差，起到高低温环境下定焦镜头不跑焦的关键作用。进一步，第五透镜150为正光焦度透镜，第六透镜160为负光焦度透镜以及第七透镜170为正光焦度透镜，第四透镜140、第五透镜150和第六透镜160组合共同矫正轴外像差，其中，轴外像差包括场曲、慧差、像散等像差。第六透镜160作为整个镜头中负光焦度最大的元件，它的存在主要是为了矫正倍率色差和轴向色差，以保证高低温的平衡。

具体的，设置第一透镜110的焦距f1与定焦镜头的焦距f满足1.5<|f1/f|<4，以及设置第二透镜120的焦距f2和定焦镜头的焦距f满足1.5<|f2/f|<4，使第一镜头110和120共同校正镜头的像差；第三镜头130起到收束光线降低光线高度的同时校正球差、倍率色差和轴向色差，因此，设置第三透镜130的焦距f3 与定焦镜头的焦距f满足2<|f3/f|<5，可以较好的平衡像差；第四透镜140是整个镜头中汇聚轴上光线的主要元件，其焦距f4与整个镜头的焦距之比会极大地影响高低环境下是否虚焦点，设置第四透镜140的焦距f4与定焦镜头的焦距f 满足1<|f4/f|<5、第五透镜150与定焦镜头的焦距f满足1<|f5/f|<5、第六透镜160的焦距f6与定焦镜头的焦距f满足0.5<|f6/f|<4以及第七透镜170的焦距f7与定焦镜头的焦距f满足0.5<|f7/f|<4，整个镜头保证该光学系统的折射率和光焦度近似比例分配，保证前后组透镜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。通过合理分配各镜片焦距，使成像系统球差和场曲同时小，保证了轴上和离轴视场像质，确保光学系统的高清成像的要求。

本实用新型实施例提供的定焦镜头，采用7个透镜组合，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、第六透镜和第七透镜，光焦度组合方式为负、负、正、正、正、负、正，通过合理设置定焦镜头中的透镜数量、各透镜的光焦度的相对关系以及各个透镜的焦距与定焦镜头的焦距的关系，使成像系统球差和场曲同时小，保证了轴上和离轴视场像质，确保光学系统的高清成像的要求。

可选的，继续参考图1，第一透镜110、第二透镜120、第三透镜130、第五透镜150、第六透镜160和第七透镜170均为塑胶非球面透镜；第四透镜140 为玻璃球面透镜。

示例性的，设置第一透镜110、第二透镜120、第四透镜140、第五透镜150 和第六透镜160均为塑胶非球面透镜，其中，非球面透镜具有矫正所有高级像差的作用，同时塑胶材质的透镜成本远低于玻璃材质的透镜成本，既满足了镜头像素高，也达到降低镜头成本的要求。由于第四透镜140是整个镜头中汇聚轴上光线的主要元件，存在一定的热效应，考虑到玻璃材质相对塑料材质在高低温环境下性能稳定，设置第四透镜140为玻璃球面透镜，在兼顾成本的同时保证在-40～80℃环境下高低温变化时不跑焦，有效提高定焦镜头的稳定性。

需要注意的是，以上塑胶非球面透镜的材质可为本领域技术人员可知的各种塑胶，玻璃球面透镜的材质为本领域技术人员可知的各种类型的玻璃，本实用新型实施例对此不赘述也不作限定。

本实用新型实施例提供的定焦镜头中，通过设置6片塑胶非球面透镜和1 片玻璃球面透镜的组合，具有像质高、成本低的优势。且因两类材质具有互相补偿作用，可使定焦镜头在-40～80℃环境下仍能保证解像力满足成像要求，仍可正常使用。

进一步，通过合理设置透镜的曲率半径、中心厚度、折射率、阿贝数等，使其小型化，满足超广角大光圈、小型化、低照度条件下的高清成像的监控要求。

作为一种可行的实施方式，表1示出了本实用新型实施例提供的定焦镜头中各透镜的曲率半径和厚度的光学物理参数。设置第一透镜至所述第七透镜的曲率半径和中心厚度满足以下条件：

表1定焦镜头的光学物理参数

面序号	曲率半径	中心厚度
			1	R1＝-50～50	T1＝0.8～4.0
2	R2＝1.0～6.0	T2＝0.05～3.0
			3	R3＝-5.0～-10.0	T3＝0.8～4.0
4	R4＝1.0～6.0	T4＝0.05～3.0
			5	R5＝1.0～10.0	T5＝0.8～4.0
6	R6＝2.0～12.0	T6＝0.05～3.0
			7	R7＝5.0～20.0	T7＝0.8～4.0
8	R8＝-20.0～-5.0	T8＝0.05～3.0
			9	R9＝2.0～5.0	T9＝0.8～4.0
10	R10＝-3.0～-25.0	T10＝0.05～3.0
			11	R11＝-1.0～-5.0	T11＝0.8～4.0
12	R12＝-2.0～-50.0	T12＝0.05～3.0
			13	R13＝1.0～10.0	T13＝0.8～4.0
14	R14＝-1.0～-10.0

表1中，“R”为曲率半径，“T”为中心厚度，“-”代表负方向。其中，R1、R3、 R5、R7、R9、R11、R13依顺序分别代表了第一透镜至第七透镜靠近像面一侧表面中心的曲率半径；R2、R4、R6、R8、R10、R12依顺序分别代表了第一透镜至第七透镜靠近像面一侧表面中心的曲率半径；T1、T3、T5、T7、T9、T11、 T13依顺序分别代表了第一透镜至第七透镜的中心厚度；T2、T4、T6、T8、T10 依顺序分别代表了第一透镜至第七透镜的空气间隔。

具体的，曲率半径、中心厚度和空气间隔的单位均为毫米(mm)，通过设置第一透镜至第七透镜的曲率半径，有助于缩短光路总长，保证镜头整体的体积较小。设置第一透镜至第七透镜的中心厚度，以及第一透镜至第七透镜的空气间隔，通过以上镜片组成的光学系统，光路总长较短，从而有效减少定焦镜头整体的体积，实现控制光学系统的整体体积的目的。

可选的，第一透镜的折射率为n1，第二透镜的折射率为n2，第三透镜的折射率为n3，第四透镜的折射率为n4，第五透镜的折射率为n5，第六透镜的折射率为n6，第七透镜的折射率为n7；第一透镜的阿贝率为v1，第二透镜的阿贝率为v2，第三透镜的阿贝率为v3，第四透镜的阿贝率为v4，第五透镜的阿贝率为v5，第六透镜的阿贝率为v6，第七透镜的阿贝率为v7；

其中，1.40<n1<1.60，50<v1<70；1.40<n2<1.70，20<v2<60；

1.40<n3<1.70，20<v3<60；1.65<n4<1.95，20<v4<50；

1.40<n5<1.60，50<v5<60；1.50<n6<1.70，20<v6<45；

1.40<n7<1.60，50<v7<60。

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。

具体的，可以设置第一透镜和第二透镜满足：1.5<|f1/f|<4，1.40<n1<1.60， 50<v1<70；第二透镜满足：1.5<|f2/f|<4，1.40<n2<1.70，20<v2<60。通过此参数范围设置，以使第一透镜和第二透镜具有校正镜头的球差、场曲、像散和慧差的作用。

设置第三透镜满足：2<|f3/f|<5，1.40<n3<1.70，20<v3<60，通过此参数范围设置，结合焦距与整个定焦镜头的比值，可有效促进像差得到平衡，起到收束光线降低光线高度的同时校正球差、倍率色差和轴向色差的作用。

第四透镜是整个镜头中汇聚轴上光线的主要元件，其焦距与整个镜头之比会极大地影响高低温是否虚焦，设置第四透镜满足以下范围：1<|f4/f|<5， 1.65<n4<1.95，20<v4<50，可以较好的避免虚焦。

第六透镜作为整个镜头中负光焦度最大的元件，设置第六透镜满足： 0.5<|f6/f|<4，1.50<n6<1.70，20<v6<45，它的存在有效矫正了倍率色差和轴向色差，保证在-40～80℃环境下定焦镜头的平衡，起到稳定镜头性能的作用。

进一步，设置第五透镜满足：1<|f5/f|<5，1.40<n5<1.60，50<v5<60。第七透镜满足：0.5<|f7/f|<4，1.40<n7<1.60，50<v7<60。第五透镜和第七透镜的光焦度比例设置在以下范围可以有效矫正场曲、像散、球差、慧差等像差。

如此，通过合理设置定焦镜头中各透镜的焦距、折射率和阿贝数，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，并有利于实现较高的像素分辨率，以及提高定焦镜头的视场角等。

可选的，继续参照图1，定焦镜头还包括光阑(图中未示出)；光阑设置在第三透镜130和第四透镜140之间的光路中。

具体的，通过将光阑设置在第四透镜140和第五透镜150之间的光路中，调节第五透镜150前端的光束的传播方向，调整光束进入第五透镜150的入射角，有利于提高定焦镜头的成像质量。

作为一种可行的实施方式，继续参照图1，透镜靠近像面一侧的表面为物侧面，透镜靠近像面一侧的表面为像侧面，第一透镜110的物侧面为凸面，第一透镜110的像侧面为凹面；第二透镜120的物侧面为凹面，120第二透镜的像侧面为凹面；第三透镜130的物侧面为凸面，第三透镜130的像侧面为凹面；第四透镜140的物侧面为凸面，第四透镜140的像侧面为凸面；第五透镜150 的物侧面为凸面，第五透镜150的像侧面为凸面；第六透镜160的物侧面为凹面，第六透镜160的像侧面为凸面；第七透镜170的物侧面为凸面，第七透镜 170的像侧面为凸面。

示例性的，通过设定第一透镜110至第七透镜的物侧面和像侧面的形状特性，可以得到具有凸凹负光焦度非球面透镜的第一透镜110，双凹负光焦度非球面透镜的第二透镜120，凸凹正光焦度球面透镜的第三透镜130，双凸正光焦度非球面透镜的第四透镜140，双凸正光焦度非球面透镜的第五透镜150，凹凸负光焦度非球面透镜的第六透镜160，双凸正光焦度非球面透镜的第七透镜170 得到特定组合的光学系统结构。其中，第一透镜110采用该形状可以有效的减小光学总长，缩小镜头体积。

作为一种可行的实施例方式，定焦镜头的光圈数为F，其中：F≤1.2。光圈数F为镜头的焦距与镜头的通光孔直径的比值，镜头的通光孔直径为光圈，其中，光圈数F越大，则镜头的光圈越小，通光量越小；圈数F越大小，则镜头的光圈越大，通光量越大。通过合理设置定焦镜头的镜头参数，定焦镜头的光圈数满足F≤1.2，该镜头具有大光圈超大通光量的特性，满足低照度条件下成像应用的要求。例如，在夜间及微光条件下进行监控，可以得到清晰的成像效果。

可选的，定焦镜头的视场角为FOV，其中：FOV≥150°。具体的，在满足光圈数F≤1.2的成像前提下，通过对定焦镜头焦距等参数的有效组合，可满足视场角FOV≥150°的超大视野范围的监控的要求。

可选的，定焦镜头的焦距为f，定焦镜头的总长为TTL，TTL/f＜8.5。通过合理的镜头搭配和参数优化可以使定焦镜头的焦距与定焦镜头的总长满足 TTL/f＜8.5，达到有效控制镜头的体积的目的。

可选的，定焦镜头的总长为TTL，满足：TTL≤17mm。具体的，可以达到控制镜头的总长度在17mm以内的目的，实现镜头体积小型化。

可选的，第一透镜的最大同光口径为D1，定焦镜头的总长为TTL，其中 D1/TTL＜0.55；透镜靠近像面一侧的表面为像侧面，第八透镜的像侧面的光轴中心至像面的距离为BFL，其中，BFL/TTL＞0.15。

进一步的，为了确保镜头安装时不会与底座和外壳干涉，设置第一透镜的最大同光口径为D1和定焦镜头的总长为TTL，满足参数D1/TTL＜0.55；同时，定义透镜靠近像面一侧的表面为像侧面以及第八透镜的像侧面的光轴中心至像面的距离为BFL，满足BFL/TTL＞0.15，通过设置，使镜头的总长度小于17mm，保证整个定焦镜头结构紧凑，便于安装和实用，达到小型化要求。

本实用新型实施例提供的定焦镜头，采用1片玻璃球面透镜和6片塑胶非球面透镜混合的方法，镜头的总长度小于17mm，通过合理分配各透镜的光焦度、面型、阿贝数、中心厚度等，确保光学系统性能的同时保证镜片体积小、成本低、易加工，满足在-40～80℃环境下使用保证解像力满足成像要求。在确保镜头在光圈F数≤1.2的前提下，视场角大于150°，具有大光圈超大通光量，保证了视野的开阔性，适用于低照度条件下的监控需求。

下面参照附图进一步描述可适用于上述实施方式的定焦镜头的具体实施例。

实施例一

继续参照图1，本实用新型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110、第二透镜120、第三透镜130、第四透镜140、第五透镜150、和第六透镜160和第七透镜170；第一透镜110、第二透镜130 和第六透镜160均为负光焦度透镜，第三透镜130、第四透镜140、第五透镜 150和第七透镜170均为正光焦度透镜；其中，第一透镜110的焦距为f1，第二透镜120的焦距为f2，第三透镜130的焦距为f3，第四透镜140的焦距为f4，第五透镜150的焦距为f5，第六透镜160的焦距为f6，第七透镜170的焦距为 f7，定焦镜头的焦距为f，满足：

1.5<|f1/f|<4；1.5<|f2/f|<4；2<|f3/f|<5；

1<|f4/f|<5；1<|f5/f|<5；0.5<|f6/f|<4；0.5<|f7/f|<4。

表2示出了实施例一提供的定焦镜头中各透镜的表面类型、曲率半径、厚度及材料的光学物理参数。

表2定焦镜头的光学物理参数

表2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S1 和S2的面分别为第一透镜110的物侧面和像侧面，面序号为S3和S4的面分别为第二透镜120的物侧面和像侧面，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)。

在上述实施的基础上，可选的，继续参考图1，第一透镜110、第二透镜120、第三透镜130、第五透镜150、第六透镜160和第七透镜170均为塑胶非球面透镜；第四透镜140为玻璃球面透镜。在兼顾低成本的同时保证在-40～80℃环境下高低温变化时不跑焦，有效提高定焦镜头的稳定性。

本实用新型实施例一提供的定焦镜头还包括光阑(图中未示出)；光阑设置在第四透镜140和第五透镜150之间的光路中。通过增设光阑可以调节光束的传播方向，有利于提高成像质量。光阑可以位于第四透镜140和第五透镜150 之间的光路中，但本实用新型实施例对光阑的具体位置设置不进行限定。

第一透镜110、第二透镜120、第三透镜130、第五透镜150、第六透镜160 和第七透镜170的非球面透镜形状方程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3以一种可行的实施方式详细说明了本实施例一中各透镜的非球面系数。

表3定焦镜头中非球面系数

其中，-3.06E-03表示面序号为1的系数A为-3.06*10^-4，依此类推。

本实施例一的定焦镜头达到了如下的技术指标：

焦距：f＝2.1mm；

光圈数：F＝1.1；

视场角：2w≥150°；

适用谱线范围：436～656nm；

分辨率：可与400万像素高分辨率CCD或CMOS摄像机适配。

进一步，图2为本实用新型实施例一提供的一种定焦镜头的光扇图。如图 2所示，不同波长光线(0.436μm、0.486μm、0.546μm、0.588μm和0.656μm) 在该定焦镜头的不同视场角下的成像范围均在50μm以内且曲线非常集中，说明了该定焦镜头在不同视场区域的像差较小，成像清晰，较好地校正了光学系统的像差。可适用谱线范围在436～656nm，优选的，适用在587.56nm的波长，具有更高的成像清晰度。

图3为本实用新型实施例提供的一种定焦镜头的轴向色差图。如图3所示，该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0.05mm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，本实用新型实施例提供的定焦镜头能够较好地校正像差。

图4为本实用新型实施例一提供的一种定焦镜头的场曲畸变图。如图4所示，具有两个坐标系，其中，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4左侧坐标系可以看出，本实施例提供的定焦镜头对波长0.436μm到 0.656μm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4右侧坐标系可以看出，本实施例提供的鱼眼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。

结合图2、图3和图4所示，本实用新型实施例提供的定焦镜头轴向像差小；场曲较小、畸变小，即在成像时，中心的像质和周边的像素差距较小；同时，光圈数F为1.1，视场角达到150°，具有大光圈超大通光量，适应于低照度条件的监控要求。

综上所述，本实用新型实施例一提供的定焦镜头，采用1片玻璃球面透镜和6片塑胶非球面透镜混合的方法，镜头的总长度小于17mm，通过合理分配各透镜的光焦度、面型、阿贝数、中心厚度等，确保光学系统性能的同时保证镜片体积小、成本低、易加工，适用谱线范围436～656nm，可与400万像素高分辨率CCD或CMOS摄像机适配，满足在-40～80℃环境下使用保证解像力满足成像要求。在确保镜头在光圈数F≤1.2的前提下，视场角大于150°，具有大光圈超大通光量，保证了视野的开阔性，适用于低照度条件下的监控需求。

实施例二

图5为本实用新型实施例二提供的一种定焦镜头的结构示意图，如图5所示，本实用新型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210、第二透镜220、第三透镜230、第四透镜240、第五透镜250、第六透镜260和第七透镜270；第一透镜210、第二透镜230和第六透镜260均为负光焦度透镜，第三透镜230、第四透镜240、第五透镜250和第七透镜270 均为正光焦度透镜；其中，第一透镜210的焦距为f1，第二透镜220的焦距为 f2，第三透镜230的焦距为f3，第四透镜240的焦距为f4，第五透镜250的焦距为f5，第六透镜260的焦距为f6，第七透镜270的焦距为f7，定焦镜头的焦距为f，满足：

1.5<|f1/f|<4；1.5<|f2/f|<4；2<|f3/f|<5；

1<|f4/f|<5；1<|f5/f|<5；0.5<|f6/f|<4；0.5<|f7/f|<4。

表4示出了实施例二提供的定焦镜头中各透镜的表面类型、曲率半径、厚度及材料等光学物理参数。

表4定焦镜头的光学物理参数

面序号	表面类型	曲率半径	厚度	材料(nd)
					S1	非球面	25.1	0.8	1.54/55.7
S2	非球面	3.2	2.2
					S3	非球面	-6.3	0.8	1.54/55.7
S4	非球面	-3.6	0.07
					S5	非球面	4.0	1.7	1.66/20.4
S6	非球面	8.7	0.1
					光阑S7	球面	15.7	2.3	1.81/41.0
S8	球面	-6.6	0.07
					S9	非球面	4.2	2.1	1.54/55.7
S10	非球面	-4.4	0.2
					S11	非球面	-1.7	0.8	1.63/23.2
S12	非平面	-6.9	0.07
					S13	非球面	4.1	2.1	1.54/55.7
S14	非球面	-4.3	1.3
					S15	球面	无限	0.7	1.52/64.2
S16	球面	无限	1.8

表4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S1 和S2的面分别为第一透镜210的物侧面和像侧面，面序号为S3和S4的面分别为第二透镜220的物侧面和像侧面，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)。

在上述实施的基础上，继续参考图1，可选的，第一透镜210、第二透镜 220、第三透镜230、第五透镜250、第六透镜260和第七透镜270均为塑胶非球面透镜；第四透镜240为玻璃球面透镜。在兼顾成本的同时保证在-40～80℃环境下高低温变化时不跑焦，有效提高定焦镜头的稳定性。

本实用新型实施例一提供的定焦镜头还包括光阑(图中未示出)；光阑设置在第四透镜240和第五透镜250之间的光路中。通过增设光阑可以调节光束的传播方向，有利于提高成像质量。光阑可以位于第四透镜240和第五透镜250 之间的光路中，但本实用新型实施例对光阑的具体位置设置不进行限定。

第一透镜210、第二透镜220、第三透镜230、第五透镜250、第六透镜260 和第七透镜270的非球面透镜表面形状方程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5以一种可行的实施方式详细说明了本实施例二中各透镜的非球面系数。

表5定焦镜头中非球面系数

其中，3.84E-03表示面序号为1的系数A为3.84*10^-3，依此类推。

本实施例二的定焦镜头达到了如下的技术指标：

焦距：f＝2.2mm

光圈数：F＝1.1；

视场角：2w≥150°；

适用谱线范围：436～656nm；

分辨率：可与400万像素高分辨率CCD或CMOS摄像机适配。

进一步，图6为本实用新型实施例二提供的一种定焦镜头的光线光扇图，如图6所示，不同波长光线(0.436μm、0.486μm、0.548μm、0.588μm和0.656μm) 在该定焦镜头的不同视场角下的成像范围均在50μm以内且曲线非常集中，保证了不同视场区域的像差较小，也即说明了该定焦镜头较好地校正了光学系统的像差。可适用谱线范围在436～656nm，优选的，适用在587.56nm的波长，具有更高的成像清晰度。

图7为本实用新型实施例二提供的一种定焦镜头的轴向色差图。如图7所示，该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0.05mm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，本实用新型实施例提供的定焦镜头能够较好地校正像差。

图8为本实用新型实施例二提供的一种定焦镜头的场曲畸变图，如图8所示，具有两个坐标系，其中，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8左侧坐标系可以看出，本实施例提供的定焦镜头对波长0.436μm到 0.656μm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8右侧坐标系可以看出，本实施例提供的鱼眼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

结合图6、图7和图8所示，本实用新型实施例提供的定焦镜头轴向像差小；场曲较小、畸变小，即在成像时，中心的像质和周边的像素差距较小；同时，光圈数F为1.1，视场角达到150°，具有大光圈超大通光量，适应于低照度条件的监控要求。

综上所述，本实用新型实施例二提供的定焦镜头，采用1片玻璃球面透镜和5片塑胶非球面透镜混合的方法，光学系统总长TTL小于17mm，通过合理分配各透镜的光焦度、面型、阿贝数、中心厚度等，确保光学系统性能的同时保证镜片成本低、易加工，适用谱线范围436～656nm，可与400万像素高分辨率CCD或CMOS摄像机适配，并可以在-40～80℃环境下使用保证解像力满足低照度下的成像要求。在确保镜头在光圈数F≤1.2的前提下，视场角大于150°，该定焦镜头保证了视野的开阔性，满足超大通光量，适用于低照度条件下的监控需求。

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、第六透镜和第七透镜；

所述第一透镜、所述第二透镜和所述第六透镜均为负光焦度透镜，所述第三透镜、所述第四透镜、所述第五透镜和所述第七透镜均为正光焦度透镜；

其中，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，所述定焦镜头的焦距为f，满足：

1.5<|f1/f|<4；1.5<|f2/f|<4；2<|f3/f|<5；

1<|f4/f|<5；1<|f5/f|<5；0.5<|f6/f|<4；0.5<|f7/f|<4。

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、所述第二透镜、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塑胶非球面透镜；所述第四透镜为玻璃球面透镜。

3.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n1，所述第二透镜的折射率为n2，所述第三透镜的折射率为n3，所述第四透镜的折射率为n4，所述第五透镜的折射率为n5，所述第六透镜的折射率为n6，所述第七透镜的折射率为n7；

所述第一透镜的阿贝率为v1，所述第二透镜的阿贝率为v2，所述第三透镜的阿贝率为v3，所述第四透镜的阿贝率为v4，所述第五透镜的阿贝率为v5，所述第六透镜的阿贝率为v6，所述第七透镜的阿贝率为v7；

其中，1.40<n1<1.60，50<v1<70；

1.40<n2<1.70，20<v2<60；

1.40<n3<1.70，20<v3<60；

1.65<n4<1.95，20<v4<50；

1.40<n5<1.60，50<v5<60；

1.50<n6<1.70，20<v6<45；

1.40<n7<1.60，50<v7<60。

4.根据权利要求1所述的定焦镜头，其特征在于，透镜靠近所述物面一侧的表面为物侧面，透镜靠近所述像面一侧的表面为像侧面；

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凹面；

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；

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，所述第一透镜的像侧面为凸面；

所述第六透镜的物侧面为凹面，所述第六透镜的像侧面为凸面；

所述第七透镜的物侧面为凸面，所述第七透镜的像侧面为凸面。

5.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所述的定焦镜头，其特征在于，所述第一透镜的最大同光口径为D1，所述定焦镜头的总长为TTL，其中，D1/TTL＜0.55；

透镜靠近所述像面一侧的表面为像侧面，所述第七透镜的像侧面的光轴中心至像面的距离为BFL，其中，BFL/TTL＞0.15。

7.根据权利要求1所述的定焦镜头，其特征在于，所述定焦镜头的焦距为f，所述定焦镜头的总长为TTL，TTL/f＜8.5。

8.根据权利要求7所述的定焦镜头，其特征在于，所述定焦镜头的总长为TTL，满足：TTL≤17mm。

9.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≤1.2。

10.根据权利要求1所述的定焦镜头，其特征在于，所述定焦镜头的视场角为FOV，其中：FOV≥150°。

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