CN216285930U

CN216285930U - 一种定焦镜头

Info

Publication number: CN216285930U
Application number: CN202122842671.0U
Authority: CN
Inventors: 姚晨; 何剑炜; 张磊
Original assignee: Dongguan Yutong Optical Technology Co Ltd
Current assignee: Dongguan Yutong Optical Technology Co Ltd
Priority date: 2021-11-18
Filing date: 2021-11-18
Publication date: 2022-04-12
Anticipated expiration: 2031-11-18

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、第五透镜和第六透镜，第一透镜具有正光焦度，第二透镜具有正光焦度或负光焦度，第三透镜具有负光焦度，第四透镜具有正光焦度，第五透镜具有负光焦度或正光焦度，第六透镜具有正光焦度；第一透镜、第三透镜和第四透镜为玻璃球面透镜，第二透镜、第五透镜和第六透镜为塑料非球面透镜。本实用新型提供的定焦镜头，仅采用6枚透镜，透镜数量较少，同时通过合理搭配该6枚透镜的光焦度，并采用玻塑混合搭配的方式，在低成本的前提下，较好的校正像差，实现了成本低、大孔径、满足红外共焦、兼顾近摄距的高清定焦镜头。

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

随着技术的发展，镜头所应用的领域越来越广泛。其中，长焦镜头具有很强的摄远能力，能够拍到远处较小物体的细节，因此广泛被应用于消防，监控，车载等需要长距离监控的场合。

目前市面上的长焦镜头，受限于加工能力，往往存在通光孔径小，成像质量不高，红外成像偏弱且不兼顾近摄距等问题，为了补正上述不足，往往会使用更多的镜片，使得镜头体积增大，成本上升。

实用新型内容

本实用新型提供一种定焦镜头，以实现具备成本低、大孔径，且满足红外共焦、兼顾近摄距的高清定焦镜头。

第一方面，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、第五透镜和第六透镜；

所述第一透镜具有正光焦度，所述第二透镜具有正光焦度或负光焦度，所述第三透镜具有负光焦度，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，所述第六透镜具有正光焦度；

所述第一透镜、所述第三透镜和所述第四透镜为玻璃球面透镜，所述第二透镜、所述第五透镜和所述第六透镜为塑料非球面透镜。

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。

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。

可选的，所述第三透镜和所述第四透镜组成胶合透镜组。

可选的，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，所述定焦镜头的光焦度为φ，其中：

0.023≤φ1/φ≤2.970；-1.648≤φ2/φ≤2.029；

-5.196≤φ3/φ≤-0.054；0.012≤φ4/φ≤3.883；

-1.863≤φ5/φ≤2.256；-0.945≤φ6/φ≤2.691。

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，其中：

10.05≤v1/n1≤70.20；8.23≤v2/n2≤62.55；5.68≤v3/n3≤68.72；

11.34≤v4/n4≤75.86；6.75≤v5/n5≤50.24；7.43≤v6/n6≤52.45。

可选的，所述定焦镜头的光圈数为F，所述定焦镜头的焦距为f，其中，F/f≥0.06。

可选的，所述第六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，0.1≤BFL/TTL≤0.35。

可选的，所述定焦镜头的视场角为FOV，所述定焦镜头的入瞳孔径为NP，其中，2.5≤FOV/NP≤12。

可选的，所述定焦镜头还包括光阑；

所述光阑位于所述第二透镜与所述第三透镜之间的光路中。

本实用新型实施例提供的定焦镜头，仅采用6枚透镜，透镜数量较少，同时通过合理搭配该6枚透镜的光焦度，并采用玻塑混合搭配的方式，在低成本的前提下，较好的校正像差，从而实现成本低、大孔径、满足红外共焦、兼顾近摄距的高清定焦镜头。

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物距无穷远的球差曲线图；

图3为本实用新型实施例一提供的定焦镜头物距无穷远的光线光扇图；

图4为本实用新型实施例一提供的定焦镜头物距无穷远的点列图；

图5为本实用新型实施例一提供的定焦镜头物距无穷远的场曲畸变图；

图6为本实用新型实施例一提供的定焦镜头近摄距的球差曲线图；

图7为本实用新型实施例一提供的定焦镜头近摄距的光线光扇图；

图8为本实用新型实施例一提供的定焦镜头近摄距的点列图；

图9为本实用新型实施例一提供的定焦镜头近摄距的场曲畸变图；

图10为本实用新型实施例二提供的定焦镜头的结构示意图；

图11为本实用新型实施例二提供的定焦镜头物距无穷远的球差曲线图；

图12为本实用新型实施例二提供的定焦镜头物距无穷远的光线光扇图；

图13为本实用新型实施例二提供的定焦镜头物距无穷远的点列图；

图14为本实用新型实施例二提供的定焦镜头物距无穷远的场曲畸变图；

图15为本实用新型实施例二提供的定焦镜头近摄距的球差曲线图；

图16为本实用新型实施例二提供的定焦镜头近摄距的光线光扇图；

图17为本实用新型实施例二提供的定焦镜头近摄距的点列图；

图18为本实用新型实施例二提供的定焦镜头近摄距的场曲畸变图；

图19为本实用新型实施例三提供的定焦镜头的结构示意图；

图20为本实用新型实施例三提供的定焦镜头物距无穷远的球差曲线图；

图21为本实用新型实施例三提供的定焦镜头物距无穷远的光线光扇图；

图22为本实用新型实施例三提供的定焦镜头物距无穷远的点列图；

图23为本实用新型实施例三提供的定焦镜头物距无穷远的场曲畸变图；

图24为本实用新型实施例三提供的定焦镜头近摄距的球差曲线图；

图25为本实用新型实施例三提供的定焦镜头近摄距的光线光扇图；

图26为本实用新型实施例三提供的定焦镜头近摄距的点列图；

图27为本实用新型实施例三提供的定焦镜头近摄距的场曲畸变图。

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。第一透镜110具有正光焦度，第二透镜120具有正光焦度或负光焦度，第三透镜130具有负光焦度，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具有正光焦度。第一透镜110、第三透镜130和第四透镜140为玻璃球面透镜，第二透镜120、第五透镜150和第六透镜160为塑料非球面透镜。

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具有正光焦度，第二透镜120具有正光焦度或负光焦度，第三透镜130具有负光焦度，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。

作为一种可行的实施方式，第一透镜110、第三透镜130和第四透镜140为玻璃球面透镜，第二透镜120、第五透镜150和第六透镜160为塑料非球面透镜。

其中，非球面透镜起到矫正所有高级像差的作用。由于塑料材质的透镜成本远低于玻璃材质的透镜成本，本实施例提供的定焦镜头中，通过设置3片塑料非球面透镜，像质好，成本低。且因两类材质具有互相补偿作用，可保证定焦镜头在高低温环境下仍可正常使用。

需要注意的是，以上塑料非球面透镜的材质可为本领域技术人员可知的各种塑料，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，本实施例对此不赘述也不作限定。

综上所述，本实用新型实施例提供的定焦镜头，仅采用6枚透镜，透镜数量较少，同时通过合理搭配该6枚透镜的光焦度，并采用玻塑混合搭配的方式，在低成本的前提下，较好的校正像差，从而实现成本低、大孔径、满足红外共焦、兼顾近摄距的高清定焦镜头。

作为一种可行的实施方式，如图1所示，第三透镜130和第四透镜140组成胶合透镜组。

其中，通过设置第三透镜130和第四透镜140组成胶合透镜组，可有效减小第三透镜130和第四透镜140之间的空气间隔，从而减小镜头总长。此外，胶合透镜组可最大限度地减少色差或消除色差，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，胶合透镜组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。

作为一种可行的实施方式，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，定焦镜头的光焦度为φ，其中：0.023≤φ1/φ≤2.970；-1.648≤φ2/φ≤2.029；-5.196≤φ3/φ≤-0.054；0.012≤φ4/φ≤3.883；-1.863≤φ5/φ≤2.256；-0.945≤φ6/φ≤2.691。

其中，通过合理分配第一透镜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的光焦度，使其相互配合，有利于像差的矫正，从而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，其中：10.05≤v1/n1≤70.20；8.23≤v2/n2≤62.55；5.68≤v3/n3≤68.72；11.34≤v4/n4≤75.86；6.75≤v5/n5≤50.24；7.43≤v6/n6≤52.45。

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孔径。

作为一种可行的实施方式，定焦镜头的光圈数为F，定焦镜头的焦距为f，其中，F/f≥0.06。

其中，通过设置定焦镜头的光圈数F和焦距f满足F/f≥0.06，可满足在大光圈时高清且畸变小的成像需求。

作为一种可行的实施方式，第六透镜160的像侧面的光轴中心至像面的距离为BFL，第一透镜110的物侧面的光轴中心至像面的距离为TTL，其中，0.1≤BFL/TTL≤0.35。

其中，第六透镜160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110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光学总长，通过合理设置定焦镜头的后焦与定焦镜头的光学总长之间的关系，可以保证整个定焦镜头结构紧凑，定焦镜头集成度高。

作为一种可行的实施方式，定焦镜头的视场角为FOV，定焦镜头的入瞳孔径为NP，其中，2.5≤FOV/NP≤12。

其中，入瞳孔径为孔径光阑对其前面的光学系统所成像的直径，入瞳孔径可根据透镜光圈开口的大小获取。同时，定焦镜头入瞳孔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孔径得到的值)，入瞳孔径越大，则光圈越大，光圈数越小；相反，入瞳孔径越小，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视场角FOV和入瞳孔径NP满足2.5≤FOV/NP≤12，可合理约束定焦镜头的视场角FOV和入瞳孔径NP，保证较大孔径和视场角的同时，满足高清成像要求。

作为一种可行的实施方式，如图1所示，本实用新型实施例提供的定焦镜头还包括光阑170，光阑170位于第二透镜120与第三透镜130之间的光路中。

其中，通过设置光阑170位于第二透镜120与第三透镜130之间的光路中，可以调节光束的传播方向，有利于提高成像质量。

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中的光学物理参数对应图1所示的定焦镜头。

其中，第一透镜110具有正光焦度，第二透镜120具有正光焦度，第三透镜130具有负光焦度，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。

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1代表第一透镜110的物侧面，面序号2代表第一透镜110的像侧面，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，其中“Infinity”和“PL”代表该表面为平面；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)；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；K值代表该非球面的最佳拟合圆锥系数的数值大小；STO代表光阑。

其非球面表面形状方程Z满足：

其中，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定焦镜头中各透镜非球面系数的设计值

其中，6.06E-04表示面序号为3的系数A为6.06*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：

光圈：1.59；

焦距：16.2mm；

光学畸变：0.18％；

红外离焦：5.6μm；

近摄距：0.4m。

进一步的，图2为本实用新型实施例一提供的定焦镜头物距无穷远的球差曲线图，如图2所示，该定焦镜头在不同波长(0.436μm、0.486μm、0.546μm、0.587μm、0.656μm和0.850μm)下的球差均在0.03mm以内，不同波长曲线相对较集中，说明该定焦镜头在物距无穷远处的轴向像差很小，从而可知，本实用新型实施例提供的定焦镜头在物距无穷远处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物距无穷远的光线光扇图，如图3所示，不同波长光线(0.436μm、0.486μm、0.546μm、0.587μm、0.656μm和0.850μm)在该定焦镜头的不同视场角下的成像范围均在30μm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在物距无穷远处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物距无穷远的点列图，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、0.486μm、0.546μm、0.587μm、0.656μm和0.850μm)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、0.486μm、0.546μm、0.587μm、0.656μm和0.850μm)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0.981mm、2.613mm、3.126mm、3.496mm、3.625mm和3.673mm，表明各视场的RMS半径均小于4μm，也即说明了该定焦镜头物距无穷远处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物距无穷远的场曲畸变图，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在物距无穷远处从波长为436nm的光到850nm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物距无穷远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6为本实用新型实施例一提供的定焦镜头近摄距的球差曲线图，如图6所示，该定焦镜头在不同波长(0.436μm、0.486μm、0.546μm、0.587μm、0.656μm和0.850μm)下的球差均在0.045mm以内，不同波长曲线相对较集中，说明该定焦镜头在近摄距的轴向像差很小，从而可知，本实用新型实施例提供的定焦镜头在近摄距处能够较好地校正像差。

图7为本实用新型实施例一提供的定焦镜头近摄距的光线光扇图，如图7所示，不同波长光线(0.436μm、0.486μm、0.546μm、0.587μm、0.656μm和0.850μm)在该定焦镜头的不同视场角下的成像范围均在30μm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在近摄距处较好地校正了光学系统的像差。

图8为本实用新型实施例一提供的定焦镜头近摄距的点列图，如图8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、0.486μm、0.546μm、0.587μm、0.656μm和0.850μm)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、0.486μm、0.546μm、0.587μm、0.656μm和0.850μm)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1.844mm、2.742mm、3.652mm、4.041mm、4.295mm和4.803mm，表明各视场的RMS半径均小于5μm，也即说明了该定焦镜头近摄距处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9为本实用新型实施例一提供的定焦镜头近摄距的场曲畸变图，如图9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9可以看出，本实施例提供的定焦镜头在近摄距处从波长为436nm的光到850nm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9可以看出，本实施例提供的定焦镜头近摄距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10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10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和第六透镜160，其中，光阑170设置于第二透镜120与第三透镜130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具有正光焦度，第二透镜120具有负光焦度，第三透镜130具有负光焦度，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具有正光焦度。

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定焦镜头中各透镜非球面系数的设计值

序号	A	B	C
				3	4.80E-04	3.43E-06	5.19E-10
4	1.13E-03	9.98E-06	4.92E-07
				9	9.37E-05	2.20E-07	1.87E-06
10	-4.27E-04	-3.09E-05	1.03E-06
				11	-1.31E-03	4.42E-05	-3.14E-06
12	-4.68E-04	-3.92E-05	-9.99E-07

其中，4.80E-04表示面序号为3的系数A为4.80*10^-4，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：1.59；

焦距：16.3mm；

光学畸变：0.19％；

红外离焦：2.3μm；

近摄距：0.3m。

进一步的，图11为本实用新型实施例二提供的定焦镜头物距无穷远的球差曲线图，如图11所示，该定焦镜头在不同波长(0.436μm、0.486μm、0.546μm、0.587μm、0.656μm和0.850μm)下的球差均在0.025mm以内，不同波长曲线相对较集中，说明该定焦镜头在物距无穷远处的轴向像差很小，从而可知，本实用新型实施例提供的定焦镜头在物距无穷远处能够较好地校正像差。

图12为本实用新型实施例二提供的定焦镜头物距无穷远的光线光扇图，如图12所示，不同波长光线(0.436μm、0.486μm、0.546μm、0.587μm、0.656μm和0.850μm)在该定焦镜头的不同视场角下的成像范围均在30μm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在物距无穷远处较好地校正了光学系统的像差。

图13为本实用新型实施例二提供的定焦镜头物距无穷远的点列图，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13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、0.486μm、0.546μm、0.587μm、0.656μm和0.850μm)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、0.486μm、0.546μm、0.587μm、0.656μm和0.850μm)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1.909mm、2.136mm、2.938mm、3.591mm、3.997mm和4.606mm，表明各视场的RMS半径均小于5μm，也即说明了该定焦镜头物距无穷远处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14为本实用新型实施例二提供的定焦镜头物距无穷远的场曲畸变图，如图14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14可以看出，本实施例提供的定焦镜头在物距无穷远处从波长为436nm的光到850nm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14可以看出，本实施例提供的定焦镜头物距无穷远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为本实用新型实施例二提供的定焦镜头近摄距的球差曲线图，如图15所示，该定焦镜头在不同波长(0.436μm、0.486μm、0.546μm、0.587μm、0.656μm和0.850μm)下的球差均在0.045mm以内，不同波长曲线相对较集中，说明该定焦镜头在近摄距的轴向像差很小，从而可知，本实用新型实施例提供的定焦镜头在近摄距处能够较好地校正像差。

图16为本实用新型实施例二提供的定焦镜头近摄距的光线光扇图，如图16所示，不同波长光线(0.436μm、0.486μm、0.546μm、0.587μm、0.656μm和0.850μm)在该定焦镜头的不同视场角下的成像范围均在30μm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在近摄距处较好地校正了光学系统的像差。

图17为本实用新型实施例二提供的定焦镜头近摄距的点列图，如图17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、0.486μm、0.546μm、0.587μm、0.656μm和0.850μm)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、0.486μm、0.546μm、0.587μm、0.656μm和0.850μm)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2.106mm、4.138mm、5.068mm、5.296mm、5.513mm和5.610mm，表明各视场的RMS半径均小于6μm，也即说明了该定焦镜头近摄距处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18为本实用新型实施例二提供的定焦镜头近摄距的场曲畸变图，如图18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18可以看出，本实施例提供的定焦镜头在近摄距处从波长为436nm的光到850nm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18可以看出，本实施例提供的定焦镜头近摄距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19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19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和第六透镜160，其中，光阑170设置于第二透镜120与第三透镜130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定焦镜头中各透镜非球面系数的设计值

序号	A	B	C
				3	4.68E-04	4.04E-06	-1.39E-07
4	1.35E-03	1.37E-05	-2.47E-08
				9	-2.71E-04	-3.28E-05	3.00E-06
10	-3.75E-04	-2.06E-05	3.81E-07
				11	-1.01E-03	5.05E-05	-2.31E-06
12	6.53E-04	-4.10E-05	-8.31E-07

其中，4.68E-04表示面序号为3的系数A为4.68*10^-4，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：1.39；

焦距：16.3mm；

光学畸变：0.21％；

红外离焦：-2.0μm；

近摄距：0.3m。

进一步的，图20为本实用新型实施例三提供的定焦镜头物距无穷远的球差曲线图，如图20所示，该定焦镜头在不同波长(0.436μm、0.486μm、0.546μm、0.587μm、0.656μm和0.850μm)下的球差均在0.02mm以内，不同波长曲线相对较集中，说明该定焦镜头在物距无穷远处的轴向像差很小，从而可知，本实用新型实施例提供的定焦镜头在物距无穷远处能够较好地校正像差。

图21为本实用新型实施例三提供的定焦镜头物距无穷远的光线光扇图，如图21所示，不同波长光线(0.436μm、0.486μm、0.546μm、0.587μm、0.656μm和0.850μm)在该定焦镜头的不同视场角下的成像范围均在30μm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在物距无穷远处较好地校正了光学系统的像差。

图22为本实用新型实施例三提供的定焦镜头物距无穷远的点列图，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22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、0.486μm、0.546μm、0.587μm、0.656μm和0.850μm)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、0.486μm、0.546μm、0.587μm、0.656μm和0.850μm)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1.414mm、2.159mm、3.292mm、4.422mm、4.831mm和4.624mm，表明各视场的RMS半径均小于5μm，也即说明了该定焦镜头物距无穷远处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23为本实用新型实施例三提供的定焦镜头物距无穷远的场曲畸变图，如图23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23可以看出，本实施例提供的定焦镜头在物距无穷远处从波长为436nm的光到850nm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23可以看出，本实施例提供的定焦镜头物距无穷远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24为本实用新型实施例三提供的定焦镜头近摄距的球差曲线图，如图24所示，该定焦镜头在不同波长(0.436μm、0.486μm、0.546μm、0.587μm、0.656μm和0.850μm)下的球差均在0.055mm以内，不同波长曲线相对较集中，说明该定焦镜头在近摄距的轴向像差很小，从而可知，本实用新型实施例提供的定焦镜头在近摄距处能够较好地校正像差。

图25为本实用新型实施例三提供的定焦镜头近摄距的光线光扇图，如图25所示，不同波长光线(0.436μm、0.486μm、0.546μm、0.587μm、0.656μm和0.850μm)在该定焦镜头的不同视场角下的成像范围均在30μm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在近摄距处较好地校正了光学系统的像差。

图26为本实用新型实施例三提供的定焦镜头近摄距的点列图，如图26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、0.486μm、0.546μm、0.587μm、0.656μm和0.850μm)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、0.486μm、0.546μm、0.587μm、0.656μm和0.850μm)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2.950mm、5.087mm、5.519mm、5.263mm、4.783mm和4.952mm，表明各视场的RMS半径均小于6μm，也即说明了该定焦镜头近摄距处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27为本实用新型实施例三提供的定焦镜头近摄距的场曲畸变图，如图27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27可以看出，本实施例提供的定焦镜头在近摄距处从波长为436nm的光到850nm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27可以看出，本实施例提供的定焦镜头近摄距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。

综上所述，本实用新型实施例提供了一种兼顾近摄距的16mm高清定焦镜头，其中仅采用6枚透镜，透镜数量较少，同时通过合理搭配该6枚透镜的光焦度，并采用玻塑混合搭配的方式，在低成本的前提下，较好的校正像差，实现了小畸变、大孔径且拥有红外共焦功能的4K高清长焦光学镜头，该镜头在成本较低的情况下光圈可达到1.4，能支持近摄距0.3m使用，且在-40℃～80℃环境下使用满足成像要求。

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、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、第五透镜和第六透镜；

2.根据权利要求1所述的定焦镜头，其特征在于，

所述第二透镜具有正光焦度，所述第五透镜具有负光焦度。

3.根据权利要求1所述的定焦镜头，其特征在于，

所述第二透镜具有负光焦度，所述第五透镜具有正光焦度。

4.根据权利要求1所述的定焦镜头，其特征在于，

所述第三透镜和所述第四透镜组成胶合透镜组。

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，所述定焦镜头的光焦度为φ，其中：

0.023≤φ1/φ≤2.970；-1.648≤φ2/φ≤2.029；

-5.196≤φ3/φ≤-0.054；0.012≤φ4/φ≤3.883；

-1.863≤φ5/φ≤2.256；-0.945≤φ6/φ≤2.691。

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，其中：

10.05≤v1/n1≤70.20；8.23≤v2/n2≤62.55；5.68≤v3/n3≤68.72；

11.34≤v4/n4≤75.86；6.75≤v5/n5≤50.24；7.43≤v6/n6≤52.45。

7.根据权利要求1所述的定焦镜头，其特征在于，

所述定焦镜头的光圈数为F，所述定焦镜头的焦距为f，其中，F/f≥0.06。

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，0.1≤BFL/TTL≤0.35。

9.根据权利要求1所述的定焦镜头，其特征在于，

所述定焦镜头的视场角为FOV，所述定焦镜头的入瞳孔径为NP，其中，2.5≤FOV/NP≤12。

10.根据权利要求1所述的定焦镜头，其特征在于，

所述定焦镜头还包括光阑；

所述光阑位于所述第二透镜与所述第三透镜之间的光路中。