CN216013795U

CN216013795U - 一种定焦镜头

Info

Publication number: CN216013795U
Application number: CN202122405991.XU
Authority: CN
Inventors: 李泽民; 姚晨; 何剑炜
Original assignee: Dongguan Yutong Optical Technology Co Ltd
Current assignee: Dongguan Yutong Optical Technology Co Ltd
Priority date: 2021-09-30
Filing date: 2021-09-30
Publication date: 2022-03-11
Anticipated expiration: 2031-09-30

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，第一透镜具有负光焦度，第三透镜和第四透镜具有正光焦度，第二透镜、第五透镜、第六透镜和第七透镜具有光焦度，其中，0.010≤|φ1/φ|≤0.120，0.000≤|φ2/φ|≤0.350，0.014≤|φ3/φ|≤0.250，0.012≤|φ4/φ|≤0.143，0.020≤|φ5/φ|≤0.278，0.040≤|φ6/φ|≤0.560，0.008≤|φ7/φ|≤0.109，本实用新型实施例提供的定焦镜头，实现了具备长焦、低成本、大光圈和大靶面的高清镜头。

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

随着监控设施的不断普及，安防监控镜头的应用领域越来越广泛，对于远距离的拍摄，长焦镜头就显现出了它的优势。

目前市面上使用的定焦监控镜头普遍存在以下缺点：焦距小、成本高、畸变大、光圈小、成像靶面小、画面税利度低，从而导致的成像效果不佳。

实用新型内容

本实用新型提供一种定焦镜头，以实现具备长焦、低成本、大光圈、大靶面的高清定焦镜头来解决上述问题。

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；

所述第一透镜具有负光焦度，所述第二透镜具有负光焦度或正光焦度，所述第三透镜具有正光焦度，所述第四透镜具有正光焦度，所述第五透镜具有负光焦度或正光焦度，所述第六透镜具有负光焦度或正光焦度，所述第七透镜具有负光焦度或正光焦度；

所述第一透镜的光焦度为φ1，所述第二透镜的光焦度为φ2，所述第三透镜的光焦度为φ3，所述第四透镜的光焦度为φ4，所述第五透镜的光焦度为φ5，所述第六透镜的光焦度为φ6，所述第七透镜的光焦度为φ7，所述定焦镜头的光焦度为φ，其中：

0.010≤|φ1/φ|≤0.120；

0.000≤|φ2/φ|≤0.350；

0.014≤|φ3/φ|≤0.250；

0.012≤|φ4/φ|≤0.143；

0.020≤|φ5/φ|≤0.278；

0.040≤|φ6/φ|≤0.560；

0.008≤|φ7/φ|≤0.109。

可选的，所述第二透镜具有负光焦度，所述第五透镜具有负光焦度，所述第六透镜具有正光焦度，所述第七透镜具有负光焦度。

可选的，所述第二透镜具有正光焦度，所述第五透镜具有负光焦度，所述第六透镜具有正光焦度，所述第七透镜具有负光焦度。

可选的，所述第二透镜具有负光焦度，所述第五透镜具有正光焦度，所述第六透镜具有负光焦度，所述第七透镜具有正光焦度。

可选的，所述第一透镜的折射率为n1，色散系数为v1；所述第二透镜的折射率为n2，色散系数为v2；所述第三透镜的折射率为n3，色散系数为v3；所述第四透镜的折射率为n4，色散系数为v4；所述第五透镜的折射率为n5，色散系数为v5；所述第六透镜的折射率为n6，色散系数为v6；所述第七透镜的折射率为n7，色散系数为v7；其中：

1.43≤n1≤2.01；32.0≤v1≤90.0；

1.40≤n2≤1.85；19.0≤v2≤83.0；

1.43≤n3≤1.78；65.0≤v3≤95.0；

1.40≤n4≤1.65；68.0≤v4≤96.0；

1.45≤n5≤1.81；17.8≤v5≤89.6；

1.43≤n6≤1.70；19.0≤v6≤78.8；

1.52≤n7≤2.01；17.0≤v7≤82.5。

可选的，所述定焦镜头的光圈数F和所述定焦镜头的入瞳直径EP满足0.05≤F/EP≤0.85。

可选的，所述定焦镜头的像面直径IC与所述定焦镜头的光学总长TTL满足0.06≤IC/TTL≤0.9。

可选的，所述定焦镜头的视场角FOV与所述定焦镜头的焦距f满足FOV/f≥2.0。

可选的，所述定焦镜头还包括光阑；

所述光阑位于所述第三透镜与所述第四透镜之间的光路中。

可选的，所述定焦镜头的视场角FOV满足FOV＞60°。

本实用新型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、各透镜的光焦度与定焦镜头的光焦度之间的相对关系，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，并对在大光圈时像差进行矫正，保证定焦镜头具有较高的解像力，从而实现长焦、大光圈、大靶面且满足4K高清成像要求的低成本光学镜头，该定焦镜头在成本较低的情况下可支持靶面1/1.8英寸，光圈数可达到F1.0，且在-40℃～80℃环境下能满足成像要求，满足远距离的监控需求。

附图说明

图1为本实用新型实施例一提供的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定焦镜头的球差曲线图；

图3为本实用新型实施例一提供的定焦镜头的光线光扇图；

图4为本实用新型实施例一提供的定焦镜头的点列图；

图5为本实用新型实施例一提供的定焦镜头的场曲畸变图；

图6为本实用新型实施例二提供的定焦镜头的结构示意图；

图7为本实用新型实施例二提供的定焦镜头的球差曲线图；

图8为本实用新型实施例二提供的定焦镜头的光线光扇图；

图9为本实用新型实施例二提供的定焦镜头的点列图；

图10为本实用新型实施例二提供的定焦镜头的场曲畸变图；

图11为本实用新型实施例三提供的定焦镜头的结构示意图；

图12为本实用新型实施例三提供的定焦镜头的球差曲线图；

图13为本实用新型实施例三提供的定焦镜头的光线光扇图；

图14为本实用新型实施例三提供的定焦镜头的点列图；

图15为本实用新型实施例三提供的定焦镜头的场曲畸变图；

图16为本实用新型实施例四提供的定焦镜头的结构示意图；

图17为本实用新型实施例四提供的定焦镜头的球差曲线图；

图18为本实用新型实施例四提供的定焦镜头的光线光扇图；

图19为本实用新型实施例四提供的定焦镜头的点列图；

图20为本实用新型实施例四提供的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。

实施例一

图1为本实用新型实施例一提供的定焦镜头的结构示意图，如图1所示，本实用新型实施例一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具有负光焦度，第二透镜120具有负光焦度或正光焦度，第三透镜130具有正光焦度，第四透镜140具有正光焦度，第五透镜150具有负光焦度或正光焦度，第六透镜160具有负光焦度或正光焦度，第七透镜170具有负光焦度或正光焦度。第一透镜110的光焦度为φ1，第二透镜120的光焦度为φ2，第三透镜130的光焦度为φ3，第四透镜140的光焦度为φ4，第五透镜150的光焦度为φ5，第六透镜160的光焦度为φ6，第七透镜170的光焦度为φ7，定焦镜头的光焦度为φ，其中，0.010≤|φ1/φ|≤0.120；0.000≤|φ2/φ|≤0.350；0.014≤|φ3/φ|≤0.250；0.012≤|φ4/φ|≤0.143；0.020≤|φ5/φ|≤0.278；0.040≤|φ6/φ|≤0.560；0.008≤|φ7/φ|≤0.109。

其中，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110具有负光焦度，第二透镜120具有负光焦度或正光焦度，第三透镜130具有正光焦度，第四透镜140具有正光焦度，第五透镜150具有负光焦度或正光焦度，第六透镜160具有负光焦度或正光焦度，第七透镜170具有负光焦度或正光焦度，使得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。

进一步的，通过设置第一透镜110的光焦度φ1，第二透镜120的光焦度φ2，第三透镜130的光焦度φ3，第四透镜140的光焦度φ4，第五透镜150的光焦度φ5，第六透镜160的光焦度φ6，第七透镜170的光焦度φ7，定焦镜头的光焦度φ满足0.010≤|φ1/φ|≤0.120；0.000≤|φ2/φ|≤0.350；0.014≤|φ3/φ|≤0.250；0.012≤|φ4/φ|≤0.143；0.020≤|φ5/φ|≤0.278；0.040≤|φ6/φ|≤0.560；0.008≤|φ7/φ|≤0.109，以合理分配各镜片的光焦度，有利于在大光圈时像差的矫正，保证该镜头具有较高的解像力。

作为一种可行的实施方式，第一透镜110的折射率为n1，色散系数为v1；第二透镜120的折射率为n2，色散系数为v2；第三透镜130的折射率为n3，色散系数为v3；第四透镜140的折射率为n4，色散系数为v4；第五透镜150的折射率为n5，色散系数为v5；第六透镜160的折射率为n6，色散系数为v6；第七透镜170的折射率为n7，色散系数为v7；其中，1.43≤n1≤2.01；32.0≤v1≤90.0；

1.40≤n2≤1.85；19.0≤v2≤83.0；1.43≤n3≤1.78；65.0≤v3≤95.0；1.40≤n4≤1.65；68.0≤v4≤96.0；1.45≤n5≤1.81；17.8≤v5≤89.6；1.43≤n6≤1.70；19.0≤v6≤78.8；1.52≤n7≤2.01；17.0≤v7≤82.5。

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。色散系数是用以表示透明介质色散能力的指数，介质色散越严重，色散系数越小；反之，介质的色散越轻微，色散系数越大。如此，通过搭配设置定焦镜头中各透镜的折射率和阿贝数，有利于实现定焦镜头的小型化设计；同时，有利于实现较高的像素分辨率与较大的光圈。

作为一种可行的实施方式，定焦镜头的光圈数F和定焦镜头的入瞳直径EP满足0.05≤F/EP≤0.85。

其中，入瞳直径为孔径光阑对其前面的光学系统所成像的直径，入瞳直径可根据透镜光圈开口的大小获取。同时，定焦镜头入瞳直径又决定了定焦镜头的光圈数(光圈数为定焦镜头的焦距除以定焦镜头的入瞳直径得到的值)，入瞳直径越大，则光圈越大，光圈数越小；相反，入瞳直径越小，则光圈越小，光圈数越大。而光圈的作用在于决定定焦镜头的进光量，调节进入定焦镜头里面的光线的多少，光圈数越小，光圈越大，而进光量也就越多；反之，光圈数越大，光圈越小，而进光量也就越少。

在本实施例中，通过设置定焦镜头的光圈数F和定焦镜头的入瞳直径EP满足0.05≤F/EP≤0.85，可合理约束定焦镜头的光圈数和入瞳直径，有利于实现定焦镜头的大光圈特性和长焦特性。

作为一种可行的实施方式，定焦镜头的像面直径IC与定焦镜头的光学总长TTL满足0.06≤IC/TTL≤0.9。

其中，定焦镜头的有效像面直径为IC(Image circle)，第一透镜110的物侧面的光轴中心至像面的距离为光学总长TTL，在本实施例中，通过合理设置定焦镜头的像面直径IC与定焦镜头的光学总长TTL之间的关系，满足了像面需求的同时，降低了光学镜头的镜头总长，实现了定焦镜头的小型化，有利于后期的装配。

作为一种可行的实施方式，定焦镜头的视场角FOV与定焦镜头的焦距f满足FOV/f≥2.0。

其中，通过合理设置定焦镜头的视场角FOV与焦距f之间的关系，满足较短焦距需求的同时，实现较大视场角的特性，以实现较广范围的监控，满足安防监控的视场需求。

继续参考图1，作为一种可行的实施方式，本实用新型实施例提供的定焦镜头还包括光阑180，通过增设光阑180可以调节光束的传播方向，有利于提高成像质量。光阑180可以位于第三透镜130与第四透镜140之间的光路中，但本实用新型实施例对光阑180的具体设置位置不进行限定。

作为一种可行的实施方式，定焦镜头的视场角FOV满足FOV>60°，本实用新型实施例提供的定焦镜头为一种较大视场角定焦镜头，满足安防监控的视场需求。

示例性的，表1以一种可行的实施方式，详细说明了本实用新型实施例一提供的定焦镜头中各个透镜的具体光学物理参数，表1中的定焦镜头对应图1所述的定焦镜头。

其中，第一透镜110具有负光焦度，第二透镜120具有负光焦度，第三透镜130具有正光焦度，第四透镜140具有正光焦度，第五透镜150具有负光焦度，第六透镜160具有正光焦度，第七透镜170具有负光焦度。

表1定焦镜头的光学物理参数的设计值

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110的物侧面和像侧面，面序号为3和4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)。PL代表该表面为平面，Infinity代表曲率半径为无穷大。材料(nd)代表折射率，即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；材料(vd)代表阿贝数，即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。STO代表光阑。

其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。

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一中各透镜的非球面系数。

表2定焦镜头中各透镜的非球面系数

序号

A

B

C

D

E

F

1

-1.51E-03

-2.42E-05

1.26E-06

-6.89E-09

-3.69E-10

5.52E-12

2

-7.91E-04

-3.44E-05

9.89E-07

9.50E-08

-4.80E-09

6.15E-11

3

-1.76E-04

8.38E-06

-7.55E-07

4.82E-08

-1.56E-09

1.19E-11

4

1.33E-04

-3.64E-06

2.89E-07

-1.48E-08

3.73E-10

-3.81E-12

10

-2.33E-05

-1.96E-06

3.05E-08

3.83E-09

-1.58E-10

6.44E-13

11

-4.33E-04

-5.46E-06

3.90E-08

8.90E-09

-3.70E-11

1.53E-13

12

5.65E-04

-5.63E-05

1.71E-06

-2.33E-08

-9.25E-10

2.23E-11

13

-5.92E-04

4.63E-05

-2.07E-06

3.39E-08

-1.03E-11

-1.01E-11

14

-1.02E-03

-2.67E-05

2.20E-06

-2.35E-07

1.22E-08

-1.91E-10

15

-1.02E-03

4.16E-05

-4.29E-06

2.89E-07

-6.70E-09

5.59E-11

其中，-1.51E-03表示面序号为1的系数A为-1.51*10^-3，依此类推。

本实施例一的定焦镜头达到了如下的技术指标：

光圈：1.0；

焦距：8mm；

像面直径：Φ8.8mm；

光学畸变：-13.2％。

进一步的，图2为本实用新型实施例一提供的定焦镜头的球差曲线图，如图2所示，该定焦镜头在不同波长(0.436μm、0.487μm、0.546μm、0.587μm和0.656μm)下的球差均在0.035mm以内，不同波长曲线相对较集中，说明该鱼眼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3为本实用新型实施例一提供的定焦镜头的光线光扇图，如图3所示，不同波长光线(0.436μm、0.487μm、0.546μm、0.587μm和0.656μm)在该定焦镜头的不同视场角下的成像范围均在20μm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。

图4为本实用新型实施例一提供的定焦镜头的点列图，其中，点列图是现代光学设计中最常用的评价方法之一。点列图是指由一点光源发出的许多光线经光学系统后，因像差使其与像面的交点不再集中于同一点，而形成了一个散布在一定范围的弥散图形。如图4所示，本实用新型实施例提供的定焦镜头，不同波长的光线(0.436μm、0.487μm、0.546μm、0.587μm和0.656μm)在各个视场下的弥散图形比较集中，分布也比较均匀，没有出现某个视场下的弥散图形随波长而上下分离得很开的现象，说明无明显紫边。同时，不同波长的光线(0.436μm、0.487μm、0.546μm、0.587μm和0.656μm)在该定焦镜头的各视场位置处的均方根半径值(RMS半径)分别为1.044mm、1.720mm、2.048mm、2.570mm、2.535mm和2.872mm，表明各视场的RMS半径均小于3μm，也即说明了该定焦镜头在全视场下具有较低的色差和像差，解决了各波段成像的紫边问题，能够实现高分辨率的成像。

图5为本实用新型实施例一提供的定焦镜头的场曲畸变图，如图5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5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；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5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。

实施例二

图6为本实用新型实施例二提供的定焦镜头的结构示意图，如图6所示，本实用新型实施例二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，其中，光阑180设置于第三透镜130与第四透镜140之间的光路中。

示例性的，表3以一种可行的实施方式，详细说明了本实用新型实施例二提供的定焦镜头中各个透镜的具体光学物理参数。

其中，第一透镜110具有负光焦度，第二透镜120具有正光焦度，第三透镜130具有正光焦度，第四透镜140具有正光焦度，第五透镜150具有负光焦度，第六透镜160具有正光焦度，第七透镜170具有负光焦度。

表3定焦镜头的光学物理参数的设计值

其非球面表面形状方程Z满足：

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二中各透镜的非球面系数。

表4定焦镜头中各透镜的非球面系数

序号

A

B

C

D

E

F

1

-1.32E-03

-4.03E-05

1.23E-06

-1.31E-09

-2.69E-10

2.44E-12

2

-6.65E-04

-7.69E-05

2.16E-06

6.41E-08

-3.62E-09

5.50E-11

3

4.80E-04

1.48E-05

-1.41E-06

3.38E-08

-5.81E-10

4.97E-12

4

4.63E-04

-2.69E-06

-2.54E-08

-1.75E-08

5.15E-10

-4.82E-12

10

-4.00E-05

-7.55E-06

1.01E-07

8.60E-09

-2.37E-10

3.40E-13

11

-8.22E-04

4.18E-06

2.70E-07

2.76E-08

3.96E-10

-8.27E-11

12

6.19E-04

-5.58E-05

2.83E-06

1.44E-08

-5.80E-10

1.29E-11

13

3.05E-04

4.42E-05

-1.46E-06

8.23E-08

1.13E-09

6.67E-11

14

-9.66E-04

1.16E-05

1.32E-06

-2.39E-07

1.68E-08

-4.24E-10

15

3.07E-04

2.51E-05

-3.51E-06

3.21E-07

-5.79E-09

-8.65E-11

其中，-1.32E-03表示面序号为1的系数A为-1.32*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：

光圈：1.1；

焦距：8mm；

像面直径：Φ8.8mm；

光学畸变：-13.3％。

进一步的，图7为本实用新型实施例二提供的定焦镜头的球差曲线图，如图7所示，该定焦镜头在不同波长(0.436μm、0.487μm、0.546μm、0.587μm和0.656μm)下的球差均在0.03mm以内，不同波长曲线相对较集中，说明该鱼眼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定焦镜头的光线光扇图，如图8所示，不同波长光线(0.436μm、0.487μm、0.546μm、0.587μm和0.656μm)在该定焦镜头的不同视场角下的成像范围均在20μm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。

图9为本实用新型实施例二提供的定焦镜头的点列图，其中，点列图是现代光学设计中最常用的评价方法之一。点列图是指由一点光源发出的许多光线经光学系统后，因像差使其与像面的交点不再集中于同一点，而形成了一个散布在一定范围的弥散图形。如图9所示，本实用新型实施例提供的定焦镜头，不同波长的光线(0.436μm、0.487μm、0.546μm、0.587μm和0.656μm)在各个视场下的弥散图形比较集中，分布也比较均匀，没有出现某个视场下的弥散图形随波长而上下分离得很开的现象，说明无明显紫边。同时，不同波长的光线(0.436μm、0.487μm、0.546μm、0.587μm和0.656μm)在该定焦镜头的各视场位置处的均方根半径值(RMS半径)分别为1.801mm、1.946mm、2.153mm、2.425mm、2.313mm和2.601mm，表明各视场的RMS半径均小于3μm，也即说明了该定焦镜头在全视场下具有较低的色差和像差，解决了各波段成像的紫边问题，能够实现高分辨率的成像。

图10为本实用新型实施例二提供的定焦镜头的场曲畸变图，如图10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10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；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10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。

实施例三

图11为本实用新型实施例三提供的定焦镜头的结构示意图，如图11所示，本实用新型实施例三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，其中，光阑180设置于第三透镜130与第四透镜140之间的光路中。

示例性的，表5以一种可行的实施方式，详细说明了本实用新型实施例三提供的定焦镜头中各个透镜的具体光学物理参数。

表5定焦镜头的光学物理参数的设计值

其非球面表面形状方程Z满足：

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三中各透镜的非球面系数。

表6定焦镜头中各透镜的非球面系数

序号

A

B

C

D

E

F

1

-1.49E-03

-2.40E-05

1.25E-06

-6.72E-09

-3.61E-10

5.97E-12

2

-8.07E-04

-3.60E-05

8.82E-07

9.17E-08

-4.82E-09

6.45E-11

3

-2.75E-04

4.85E-06

-8.10E-07

4.47E-08

-1.69E-09

1.85E-11

4

1.13E-04

-3.84E-06

2.91E-07

-1.45E-08

3.82E-10

-3.76E-12

10

-1.53E-05

-1.56E-06

5.13E-08

4.35E-09

-1.53E-10

1.14E-12

11

-4.10E-04

-3.24E-06

1.31E-07

1.24E-08

6.96E-11

2.32E-12

12

6.10E-04

-5.44E-05

1.79E-06

-2.04E-08

-8.78E-10

1.98E-11

13

-6.52E-04

4.53E-05

-2.01E-06

3.68E-08

-7.40E-11

-1.77E-11

14

-1.08E-03

-2.67E-05

2.27E-06

-2.25E-07

1.25E-08

-2.04E-10

15

-1.29E-03

4.54E-05

-4.02E-06

2.88E-07

-6.91E-09

9.08E-11

其中，-1.49E-03表示面序号为1的系数A为-1.49*10^-3，依此类推。

本实施例三的定焦镜头达到了如下的技术指标：

光圈：1.0；

焦距：8mm；

像面直径：Φ8.8mm；

光学畸变：-13.3％。

进一步的，图12为本实用新型实施例三提供的定焦镜头的球差曲线图，如图12所示，该定焦镜头在不同波长(0.436μm、0.487μm、0.546μm、0.587μm和0.656μm)下的球差均在0.03mm以内，不同波长曲线相对较集中，说明该鱼眼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13为本实用新型实施例三提供的定焦镜头的光线光扇图，如图13所示，不同波长光线(0.436μm、0.487μm、0.546μm、0.587μm和0.656μm)在该定焦镜头的不同视场角下的成像范围均在20μm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。

图14为本实用新型实施例三提供的定焦镜头的点列图，其中，点列图是现代光学设计中最常用的评价方法之一。点列图是指由一点光源发出的许多光线经光学系统后，因像差使其与像面的交点不再集中于同一点，而形成了一个散布在一定范围的弥散图形。如图14所示，本实用新型实施例提供的定焦镜头，不同波长的光线(0.436μm、0.487μm、0.546μm、0.587μm和0.656μm)在各个视场下的弥散图形比较集中，分布也比较均匀，没有出现某个视场下的弥散图形随波长而上下分离得很开的现象，说明无明显紫边。同时，不同波长的光线(0.436μm、0.487μm、0.546μm、0.587μm和0.656μm)在该定焦镜头的各视场位置处的均方根半径值(RMS半径)分别为1.563mm、1.835mm、2.180mm、2.389mm、1.687mm和1.751mm，表明各视场的RMS半径均小于2.5μm，也即说明了该定焦镜头在全视场下具有较低的色差和像差，解决了各波段成像的紫边问题，能够实现高分辨率的成像。

图15为本实用新型实施例三提供的定焦镜头的场曲畸变图，如图15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15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；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15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。

实施例四

图16为本实用新型实施例四提供的定焦镜头的结构示意图，如图16所示，本实用新型实施例四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，其中，光阑180设置于第三透镜130与第四透镜140之间的光路中。

示例性的，表7以一种可行的实施方式，详细说明了本实用新型实施例四提供的定焦镜头中各个透镜的具体光学物理参数。

其中，第一透镜110具有负光焦度，第二透镜120具有负光焦度，第三透镜130具有正光焦度，第四透镜140具有正光焦度，第五透镜150具有正光焦度，第六透镜160具有负光焦度，第七透镜170具有正光焦度。

表7定焦镜头的光学物理参数的设计值

面序号	表面类型	曲率半径	厚度	材料(nd)	材料(vd)	K系数
							1	非球面	8.07	2.41	2.00	80.0	-0.03
2	非球面	5.23	4.78			-0.01
							3	非球面	-7.26	1.21	1.50	65.9	-0.09
4	非球面	10.92	0.20			-0.38
							5	球面	13.33	3.06	1.58	75.0
6	球面	-28.02	0.04
							STO	PL	Infinity	0.05
8	球面	12.10	3.89	1.46	72.0
							9	球面	-14.57	0.08
10	非球面	8.32	3.39	1.67	80.0	-0.23
							11	非球面	-56.82	0.34			28.84
12	非球面	-22.71	0.99	1.50	23.0	-4.14
							13	非球面	10.30	0.33			-0.96
14	非球面	18.49	1.67	1.93	69.4	4.15
							15	非球面	-549.14	4.05			-8.22E+4

其非球面表面形状方程Z满足：

示例性的，表8以一种可行的实施方式详细说明了本实施例四中各透镜的非球面系数。

表8定焦镜头中各透镜的非球面系数

其中，-1.08E-04表示面序号为1的系数A为-1.08*10^-4，依此类推。

本实施例四的定焦镜头达到了如下的技术指标：

光圈：1.1；

焦距：8mm；

像面直径：Φ9.0mm；

光学畸变：-13.3％。

进一步的，图17为本实用新型实施例四提供的定焦镜头的球差曲线图，如图17所示，该定焦镜头在不同波长(0.436μm、0.487μm、0.546μm、0.587μm和0.656μm)下的球差均在0.02mm以内，不同波长曲线相对较集中，说明该鱼眼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18为本实用新型实施例四提供的定焦镜头的光线光扇图，如图18所示，不同波长光线(0.436μm、0.487μm、0.546μm、0.587μm和0.656μm)在该定焦镜头的不同视场角下的成像范围均在20μm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。

图19为本实用新型实施例四提供的定焦镜头的点列图，其中，点列图是现代光学设计中最常用的评价方法之一。点列图是指由一点光源发出的许多光线经光学系统后，因像差使其与像面的交点不再集中于同一点，而形成了一个散布在一定范围的弥散图形。如图19所示，本实用新型实施例提供的定焦镜头，不同波长的光线(0.436μm、0.487μm、0.546μm、0.587μm和0.656μm)在各个视场下的弥散图形比较集中，分布也比较均匀，没有出现某个视场下的弥散图形随波长而上下分离得很开的现象，说明无明显紫边。同时，不同波长的光线(0.436μm、0.487μm、0.546μm、0.587μm和0.656μm)在该定焦镜头的各视场位置处的均方根半径值(RMS半径)分别为2.041mm、1.960mm、2.017mm、1.957mm、1.893mm和2.334mm，表明各视场的RMS半径均小于2.5μm，也即说明了该定焦镜头在全视场下具有较低的色差和像差，解决了各波段成像的紫边问题，能够实现高分辨率的成像。

图20为本实用新型实施例四提供的定焦镜头的场曲畸变图，如图20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20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；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20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。

为了更加清楚的对上述实施例进行说明，表9详细说明了本实用新型实施例一至四提供的定焦镜头中各个透镜的具体光学物理参数以及其他可行的光学物理参数。

表9定焦镜头的光学物理参数的设计值

其中，第一透镜的光焦度为φ1，第二透镜的光焦度为φ2，第三透镜的光焦度为φ3，第四透镜的光焦度为φ4，第五透镜的光焦度为φ5，第六透镜的光焦度为φ6，第七透镜的光焦度为φ7，定焦镜头的光焦度为φ。第一透镜的折射率为n1，色散系数为v1；第二透镜的折射率为n2，色散系数为v2；第三透镜的折射率为n3，色散系数为v3；第四透镜的折射率为n4，色散系数为v4；第五透镜的折射率为n5，色散系数为v5；第六透镜的折射率为n6，色散系数为v6；第七透镜的折射率为n7，色散系数为v7。

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、相互组合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

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；

0.010≤|φ1/φ|≤0.120；

0.000≤|φ2/φ|≤0.350；

0.014≤|φ3/φ|≤0.250；

0.012≤|φ4/φ|≤0.143；

0.020≤|φ5/φ|≤0.278；

0.040≤|φ6/φ|≤0.560；

0.008≤|φ7/φ|≤0.109。

2.根据权利要求1所述的定焦镜头，其特征在于，

所述第二透镜具有负光焦度，所述第五透镜具有负光焦度，所述第六透镜具有正光焦度，所述第七透镜具有负光焦度。

3.根据权利要求1所述的定焦镜头，其特征在于，

所述第二透镜具有正光焦度，所述第五透镜具有负光焦度，所述第六透镜具有正光焦度，所述第七透镜具有负光焦度。

4.根据权利要求1所述的定焦镜头，其特征在于，

所述第二透镜具有负光焦度，所述第五透镜具有正光焦度，所述第六透镜具有负光焦度，所述第七透镜具有正光焦度。

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n1，色散系数为v1；所述第二透镜的折射率为n2，色散系数为v2；所述第三透镜的折射率为n3，色散系数为v3；所述第四透镜的折射率为n4，色散系数为v4；所述第五透镜的折射率为n5，色散系数为v5；所述第六透镜的折射率为n6，色散系数为v6；所述第七透镜的折射率为n7，色散系数为v7；其中：

1.43≤n1≤2.01；32.0≤v1≤90.0；

1.40≤n2≤1.85；19.0≤v2≤83.0；

1.43≤n3≤1.78；65.0≤v3≤95.0；

1.40≤n4≤1.65；68.0≤v4≤96.0；

1.45≤n5≤1.81；17.8≤v5≤89.6；

1.43≤n6≤1.70；19.0≤v6≤78.8；

1.52≤n7≤2.01；17.0≤v7≤82.5。

6.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F和所述定焦镜头的入瞳直径EP满足0.05≤F/EP≤0.85。

7.根据权利要求1所述的定焦镜头，其特征在于，

所述定焦镜头的像面直径IC与所述定焦镜头的光学总长TTL满足0.06≤IC/TTL≤0.9。

8.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FOV与所述定焦镜头的焦距f满足FOV/f≥2.0。

9.根据权利要求1所述的定焦镜头，其特征在于，

所述定焦镜头还包括光阑；

所述光阑位于所述第三透镜与所述第四透镜之间的光路中。

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FOV满足FOV＞60°。