CN218272887U - 一种定焦镜头和车载摄像头 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种定焦镜头，该定焦镜头包括：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、第四透镜和第五透镜；第一透镜具有负的光焦度，第二透镜具有正的光焦度，第三透镜具有正的光焦度，第四透镜具有正的光焦度，第五透镜具有负的光焦度；其中，第一透镜的光学口径D与定焦镜头的光学系统总长TTL满足：0.1≤D/TTL≤0.5。本实用新型的技术方案在实现大视场角范围的同时，满足小型化、小口径的要求。

Description

一种定焦镜头和车载摄像头

技术领域

本实用新型涉及光学镜头技术领域，尤其涉及一种定焦镜头和车载摄像头。

背景技术

随着科学技术的不断进步以及社会的不断发展，近年来，光学成像镜头也得到了迅猛发展，被广泛应用在智能手机、平板电脑、视频会议、行车记录、安防监控等各个领域，因此，对光学成像镜头的要求也越来越高。其中，应用于行车记录中的光学镜头，对行车安全有重要的作用。

但是，目前的用于行车记录的光学镜头还存在诸多不足，如何进一步提高光学镜头的性能，成为当前亟待解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型提供了一种定焦镜头和车载摄像头，以在实现大视场角范围的同时，满足小型化、小口径的要求。

根据本实用新型的一方面，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、第四透镜和第五透镜；

所述第一透镜具有负的光焦度，所述第二透镜具有正的光焦度，所述第三透镜具有正的光焦度，所述第四透镜具有正的光焦度，所述第五透镜具有负的光焦度；

其中，所述第一透镜的光学口径D与所述定焦镜头的光学系统总长TTL满足：0.1≤D/TTL≤0.5。

可选的，所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜、所述第四透镜和所述第五透镜均为玻璃球面透镜。

可选的，所述第一透镜、所述第二透镜、所述第四透镜和所述第五透镜均为玻璃球面透镜；所述第三透镜为玻璃非球面透镜。

可选的，所述第四透镜与所述第五透镜为胶合透镜。

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，所述定焦镜头的光焦度为φ；

其中，-1.5≤φ1/φ≤0，0.1≤φ2/φ≤0.8，0.1≤φ3/φ≤0.7，0.5≤φ4/φ≤1.2，-1.2≤φ5/φ≤0。

可选的，所述第四透镜的折射率为n4，所述第五透镜的折射率为n5；其中，0.85≤n4/n5≤1.15。

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。

可选的，所述第四透镜的阿贝常数Vd4的取值范围为：31＜Vd4＜50。

可选的，所述定焦镜头的成像面的有效成像区域的对角像高为ImgH；其中，2.2≤TTL/ImgH≤3.2。

根据本实用新型的另一方面，提供了一种车载摄像头，包括：上述的焦镜头。

本实用新型的技术方案，通过沿光轴从物面到像面依次设置负光焦度的第一透镜、正光焦度的第二透镜、正光焦度的第三透镜、正光焦度的第四透镜和负光焦度的第五透镜，即仅采用五枚透镜，且各透镜的光焦度合理安排，能够达到满足大视场角范围、高成像质量、以及小型化的要求；同时，通过将第一透镜的光学口径D与定焦镜头的光学系统总长TTL设置为满足0.1≤D/TTL≤0.5，从而能够在实现小型化的同时，满足小口径的要求。

应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本实用新型的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本实用新型的范围。本实用新型的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

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为与图1对应的一种定焦镜头的场曲、畸变的示意图；

图3为与图1对应的一种定焦镜头的垂轴像差的示意图；

图4为与图1对应的一种定焦镜头的Ray Fan的示意图；

图5是本实用新型实施例提供的另一种定焦镜头的结构示意图；

图6为与图5对应的一种定焦镜头的场曲、畸变的示意图；

图7为与图5对应的一种定焦镜头的垂轴像差的示意图；

图8为与图5对应的一种定焦镜头的Ray Fan的示意图；

图9是本实用新型实施例提供的再一种定焦镜头的结构示意图；

图10为与图9对应的一种定焦镜头的场曲、畸变的示意图；

图11为与图9对应的一种定焦镜头的垂轴像差的示意图；

图12为与图9对应的一种定焦镜头的Ray Fan的示意图；

图13是本实用新型实施例提供的还一种定焦镜头的结构示意图；

图14为与图13对应的一种定焦镜头的场曲、畸变的示意图；

图15为与图13对应的一种定焦镜头的垂轴像差的示意图；

图16为与图13对应的一种定焦镜头的Ray Fan的示意图；

图17是本实用新型实施例提供的又一种定焦镜头的结构示意图；

图18为与图17对应的一种定焦镜头的场曲、畸变的示意图；

图19为与图17对应的一种定焦镜头的垂轴像差的示意图；

图20为与图17对应的一种定焦镜头的Ray Fan的示意图；

图21是本实用新型实施例提供的又一种定焦镜头的结构示意图；

图22为与图21对应的一种定焦镜头的场曲、畸变的示意图；

图23为与图21对应的一种定焦镜头的垂轴像差的示意图；

图24为与图21对应的一种定焦镜头的Ray Fan的示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列单元的系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些产品或设备固有的其它单元。

本实用新型实施例提供一种定焦镜头，该定焦镜头能够应用于车载摄像头中，例如行车记录仪，满足大视场角、小型化、小口径、以及高成像质量的要求。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，如图1所示，该定焦镜头包括：沿光轴从物面到像面依次排列的第一透镜10、第二透镜20、第三透镜30、第四透镜40和第五透镜50；第一透镜10具有负的光焦度，第二透镜20具有正的光焦度，第三透镜30具有正的光焦度，第四透镜40具有正的光焦度，第五透镜50具有负的光焦度；其中，第一透镜10的光学口径D与定焦镜头的光学系统总长TTL满足：0.1≤D/TTL≤0.5。

具体的，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)。在本实施例提供的中长焦镜头中，可以将各个透镜固定于一个镜筒(图1中未示出)内。本实用新型实施例中通过仅采用五枚透镜，并合理分配各透镜的光焦度，且将最靠近物方的第一透镜10设置为具有负的光焦度，能够控制光学系统的光线入射角，使得并矫正场曲，使得定焦镜头具有小型化特点的同时，满足较大的视场角和较高的成像质量的要求；同时，将第一透镜10的光学口径D与定焦镜头的光学系统总长TTL设置为满足0.1≤D/TTL≤0.5，能够使得定焦镜头具有小口径，光学结构紧凑，满足小型化的需求，从而在将该定焦镜头应用于车载摄像头中时，能够使得车载摄像头具有较小的尺寸，较高的成像质量，以及较大的视场角。

可选的，第一透镜10、第二透镜20、第三透镜30、第四透镜40和第五透镜50均为玻璃球面透镜。

其中，通过使定焦镜头的第一透镜10、第二透镜20、第三透镜30、第四透镜40和第五透镜50均采用玻璃材质的球面透镜，相比于塑料材质的透镜，无需采用模具注塑成型，从而无需考虑模具的开发成本，进而有利于定焦镜头的低成本；同时，由于玻璃透镜具有良好的温度特性，因此当本实用新型实施例中定焦镜头的第一透镜10、第二透镜20、第三透镜30、第四透镜40和第五透镜50均采用玻璃材质的球面透镜时，可以保证该定焦镜头具有稳定的高低温性能，例如可在-40℃～85℃的温度范围内均具有较高的成像质量。

在其它可选的实施例中，第一透镜10、第二透镜20、第四透镜40和第五透镜50均为玻璃球面透镜；而第三透镜30为玻璃非球面透镜。

其中，球面透镜是指从透镜的中心到边缘具有恒定的曲率，而非球面透镜则是从中心心到边缘之曲率连续发生变化，非球面透镜的光线能够汇聚到同一点，使得一片非球面透镜可以代替多片球面透镜，修正球面透镜在准直和聚焦系统中所带来的球差。如此，通过将第三透镜30设置玻璃非球面透镜，能够对像差进行校正，保证定焦镜头的光学性能，满足高成像质量的要求。同时，由于第一透镜10、第二透镜20、第三透镜30、第四透镜40和第五透镜50均采用玻璃材质的透镜，同样可以保证定焦镜头具有稳定的高低温性能，例如可在-40℃～85℃的温度范围内均具有较高的成像质量。

在一示例性的实施例中，第三透镜30的非球面满足：

其中，Z表示非球面Z向的轴向矢高；y表示非球面上的点到光轴的距离；c表示拟合球面的曲率，数值上为曲率半径的倒数；K表示拟合圆锥系数；a₁、a₂、a₃、a₄、a₅、a₆分别表示非球面多项式的2阶、4阶、6阶、8阶、10阶、12阶系数。

可选的，第四透镜40与第五透镜50为胶合透镜。

其中，胶合透镜可用于最大限度地减少色差或者消除色差。在光学系统中使用胶合透镜能够改善像质、减少光能量的反射损失，从而提升光学系统成像的清晰度。另外，胶合透镜的使用还可以简化光学系统制造过程中的装配程序，提升装备效率。在本实用新型实施例中通过将第四透镜40的像方表面与和第五透镜50的物方表面胶合，即第四透镜40和第五透镜50胶合设置。通过将第四透镜40和第五透镜50组成胶合透镜，可有助于消除色差影响，减小公差敏感度；同时，胶合透镜还可以平衡光学系统的整体色差。透镜的胶合省略了两透镜之间的空气间隔，使得光学系统整体紧凑，满足系统小型化需求。并且，透镜的胶合会降低透镜在组装过程中产生的倾斜/偏芯等公差敏感度问题。示例性的，第四透镜40和第五透镜50可以通过垫片承靠，或者可以通过胶水粘接实现胶合，本实用新型实施例对第四透镜40和第五透镜50胶合方式不做具体限定。

可选的，当第一透镜10的光焦度为φ1，第二透镜20的光焦度为φ2，第三透镜30的光焦度为φ3，第四透镜40的光焦度为φ4，第五透镜50的光焦度为φ5，定焦镜头的光焦度为φ时，-1.5≤φ1/φ≤0，0.1≤φ2/φ≤0.8，0.1≤φ3/φ≤0.7，0.5≤φ4/φ≤1.2，-1.2≤φ5/φ≤0。

如此，通过合理设置第一透镜10、第二透镜20、第三透镜30、第四透镜40和第五透镜50的光焦度，使得本实用新型实施例的定焦镜头具有大视场角、小型化、小口径特点的同时，能够在-40℃～85℃的温度范围内均具有稳定的光学性能，且能够具有较高的相对照度，从而具有较高的分辨率，满足高成像质量的要求。

可选的，当第四透镜40的折射率为n4，第五透镜50的折射率为n5时，0.85≤n4/n5≤1.15。

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。通过搭配设置第四透镜和第五透镜的折射率，能够在实现定焦镜头的小型化设计的同时，有利于实现较高的像素分辨率，同时能够降低镜头组装公差。

可选的，第四透镜40的阿贝常数Vd4的取值范围为：31＜Vd4＜50。

其中，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。通过合理设置第四透镜40的阿贝数，能够改善色散现象，提高成像清晰度，满足高分辨率的成像需求。

在一可选的实施例中，当第一透镜10的折射率为n1，第二透镜20的折射率为n2，第三透镜30的折射率为n3，第四透镜40的折射率为n4，第五透镜50的折射率为n5时，各透镜的折射率满足：1.56＜n1＜1.75,1.92＜n2＜2.05，1.57＜n3＜2.05，1.72＜n4＜1.96，1.84＜n5＜2。

可选的，定焦镜头的成像面的有效成像区域的对角像高为ImgH；其中，2.2≤TTL/ImgH≤3.2。如此，在能够满足小型化的同时，确保在较大视场角范围内均能够成像，满足高质量的成像要求。

可选的，在上述实施例的基础上，定焦镜头还可以包括光阑60，该光阑60位于第二透镜20与第三透镜30之间的光路中。

其中，通过增设光阑60可以调节光束的传播方向，有利于提高成像质量，且通过将光阑60设置在合适的位置处，有助于提高相对照度，并减小主光线夹角。

本本实用新型实施，通过沿光轴从物面到像面依次设置负光焦度的第一透镜、正光焦度的第二透镜、正光焦度的第三透镜、正光焦度的第四透镜和负光焦度的第五透镜，即仅采用五枚透镜，且各透镜的光焦度合理安排，能够达到满足大视场角范围、高成像质量、以及小型化的要求；同时，通过将第一透镜的光学口径D与定焦镜头的光学系统总长TTL设置为满足0.1≤D/TTL≤0.5，从而能够在实现小型化的同时，满足小口径的要求；此外，本实用新型实施例的定焦镜头具有稳定的高低温性能，能够在-40℃～85℃的温度范围内均具有较高的成像质量。

作为可行的实施例，下面对定焦镜头中各个透镜设计参数进行示例性的说明。

在一示例性的实施例中，表1为与图1对应的定焦镜头中各透镜的具体参数。

表1定焦镜头中各透镜的一种参数设计

	实施例一	下限	上限
				φ1/φ	-0.78	-1.5	0
φ2/φ	0.52	0.1	0.8
				φ3/φ	0.18	0.1	0.7
φ4/φ	0.99	0.5	1.2
				φ5/φ	-0.55	-1.2	0
TTL/ImgH	2.35	2.2	3.2
				D/TTL	0.43	0.1	0.5

本实施例中，通过合理设置各透镜以及定焦镜头的光焦度，使得第一透镜10的光学口径D与定焦镜头的光学系统总长TTL的比值D/TTL仅为0.43，且能够使定焦镜头的光学系统总长TTL与定焦镜头的成像面的有效成像区域的对角像高ImgH的比值TTL/ImgH为2.35，从而使得该定焦镜头满足小型化、小口径的前提下，能够在较大的视场角范围内均具有较高的成像质量。

表2为与表1对应的一种定焦镜头中各透镜的表面类型、曲率半径、厚度和材料的设计参数。

表2定焦镜头中各透镜的一种设计参数

面序号	面类型	曲率半径/mm	厚度/mm	折射率	阿贝数
						OBJ	物面	Infinity	Infinity
S1	球面	15.96	1.10	1.72	38.3
						S2	球面	2.23	0.80
S3	球面	7.61	3.30	2.0	25.4
						S4	球面	-15.94	-0.001
S5	光阑	Infinity	0.23
						S6	球面	-3.95	2.51	2.0	25.4
S7	球面	-4.17	0.10
						S8	球面	8.34	1.67	1.75	49.9
S9	球面	-2.72	0.57	1.95	17.7
						S10	球面	-6.61	0.6
S11	球面	Infinity	0.7	1.52	64.2
						S12	球面	Infinity	3.47

参考图1，本实施例提供的光学系统包括沿光轴从物面到像面依次排列的具有负光焦度的第一透镜10、具有正光焦度的第二透镜20、具有正光焦度的第三透镜30、具有正光焦度的第四透镜40和具有负光焦度的第五透镜50，且各透镜均为玻璃球面透镜；此外，第二透镜20与第三透镜30之间的光路中还设置有光阑60，以及在像面与第五透镜50之间还可设置平板玻璃70，该平板玻璃70具有滤光和保护的作用。表2示出了本实施例提供的光学系统中各透镜的表面类型、曲率直径、厚度及材料等光学物理参数。其中，面序号根据各个透镜的表面顺序来进行编号，例如，“OBJ”代表物面，“S1”代表第一透镜10朝向物方的表面，“S2”代表第一透镜10朝向像方的表面，“S3”代表第二透镜20朝向物方的表面，“S4”代表第二透镜20朝向像方的表面，依次类推，“S11”代表平板玻璃70朝向物方的表面，“S12”代表平板玻璃70朝向像方的表面；曲率半径代表透镜表面的弯曲程度，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，厚度的单位均为毫米(mm)；折射率和阿贝数表示不同透镜所采用的材料特性。

图2为与图1对应的一种定焦镜头的场曲、畸变的示意图；图3为与图1对应的一种定焦镜头的垂轴像差的示意图；图4为与图1对应的一种定焦镜头的Ray Fan的示意图；由图2～图4可知，本实施例在满足小体积、小口径的前提下，能够具有稳定的高低温性能，在-40℃～85℃的温度范围内均具有较高的成像质量。

在另一示例性的实施例中，图5是本实用新型实施例提供的另一种定焦镜头的结构示意图，表3为与图5对应的定焦镜头中各透镜的具体参数。

表3定焦镜头中各透镜的另一种参数设计

	实施例二	下限	上限
				φ1/φ	-0.64	-1.5	0
φ2/φ	0.33	0.1	0.8
				φ3/φ	0.19	0.1	0.7
φ4/φ	1.07	0.5	1.2
				φ5/φ	-0.54	-1.2	0
TTL/ImgH	2.35	2.2	3.2
				D/TTL	0.44	0.1	0.5

本实施例中，通过合理设置各透镜以及定焦镜头的光焦度，使得第一透镜10的光学口径D与定焦镜头的光学系统总长TTL的比值D/TTL仅为0.44，且能够使定焦镜头的光学系统总长TTL与定焦镜头的成像面的有效成像区域的对角像高ImgH的比值TTL/ImgH为2.35，从而使得该定焦镜头满足小型化、小口径的前提下，能够在较大的视场角范围内均具有较高的成像质量。

表4为与表3对应的一种定焦镜头中各透镜的表面类型、曲率半径、厚度和材料的设计参数。

表4定焦镜头中各透镜的另一种设计参数

面序号	面类型	曲率半径/mm	厚度/mm	折射率	阿贝数
						OBJ	物面	Infinity	Infinity
S1	球面	7.74	0.79	1.72	38.3
						S2	球面	2.18	1.73
S3	球面	6.69	2.05	1.96	17.5
						S4	球面	28	0.14
S5	光阑	Infinity	0.22
						S6	球面	-4.32	2.36	2.0	25.4
S7	球面	-4.27	0.09
						S8	球面	7.96	1.75	1.76	49.9
S9	球面	-2.45	1.1	1.95	17.9
						S10	球面	-4.78	0.6
S11	球面	Infinity	0.7	1.52	64.2
						S12	球面	Infinity	3.5

参考图5，本实施例提供的光学系统包括沿光轴从物面到像面依次排列的具有负光焦度的第一透镜10、具有正光焦度的第二透镜20、具有正光焦度的第三透镜30、具有正光焦度的第四透镜40和具有负光焦度的第五透镜50，且各透镜均为玻璃球面透镜；此外，第二透镜20与第三透镜30之间的光路中还设置有光阑60，以及在像面与第五透镜50之间还可设置平板玻璃70，该平板玻璃70具有滤光和保护的作用。表4示出了本实施例提供的光学系统中各透镜的表面类型、曲率直径、厚度及材料等光学物理参数。其中，面序号根据各个透镜的表面顺序来进行编号，例如，“OBJ”代表物面，“S1”代表第一透镜10朝向物方的表面，“S2”代表第一透镜10朝向像方的表面，“S3”代表第二透镜20朝向物方的表面，“S4”代表第二透镜20朝向像方的表面，依次类推，“S11”代表平板玻璃70朝向物方的表面，“S12”代表平板玻璃70朝向像方的表面；曲率半径代表透镜表面的弯曲程度，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，厚度的单位均为毫米(mm)；折射率和阿贝数表示不同透镜所采用的材料特性。

图6为与图5对应的一种定焦镜头的场曲、畸变的示意图；图7为与图5对应的一种定焦镜头的垂轴像差的示意图；图8为与图5对应的一种定焦镜头的Ray Fan的示意图；由图6～图8可知，本实施例在满足小体积、小口径的前提下，能够具有稳定的高低温性能，在-40℃～85℃的温度范围内均具有较高的成像质量。

作为一示例性的实施例，图9是本实用新型实施例提供的再一种定焦镜头的结构示意图，表5为与图9对应的定焦镜头中各透镜的具体参数。

表5定焦镜头中各透镜的再一种参数设计

	实施例三	下限	上限
				φ1/φ	-0.74	-1.5	0
φ2/φ	0.45	0.1	0.8
				φ3/φ	0.21	0.1	0.7
φ4/φ	0.96	0.5	1.2
				φ5/φ	-0.52	-1.2	0
TTL/ImgH	2.28	2.2	3.2
				D/TTL	0.46	0.1	0.5

本实施例中，通过合理设置各透镜以及定焦镜头的光焦度，使得第一透镜10的光学口径D与定焦镜头的光学系统总长TTL的比值D/TTL仅为0.46，且能够使定焦镜头的光学系统总长TTL与定焦镜头的成像面的有效成像区域的对角像高ImgH的比值TTL/ImgH为2.28，从而使得该定焦镜头满足小型化、小口径的前提下，能够在较大的视场角范围内均具有较高的成像质量。

表6为与表5对应的一种定焦镜头中各透镜的表面类型、曲率半径、厚度和材料的设计参数。

表6定焦镜头中各透镜的再一种设计参数

面序号	面类型	半径/mm	厚度/mm	折射率	阿贝数
						OBJ	物面	Infinity	Infinity
S1	球面	9.69	0.83	1.72	2.84
						S2	球面	2.09	0.87
S3	球面	9.14	2.86	1.96	17.5
						S4	球面	-15.99	0.008
S5	光阑	Infinity	0.22
						S6	球面	-4.11	2.80	1.90	31.3
S7	球面	-4.08	0.10
						S8	球面	8.95	1.79	1.76	49.9
S9	球面	-2.75	0.7	1.95	17.9
						S10	球面	-6.52	0.6
S11	球面	Infinity	0.7	1.52	64.2
						S12	球面	Infinity	3.59

参考图9，本实施例提供的光学系统包括沿光轴从物面到像面依次排列的具有负光焦度的第一透镜10、具有正光焦度的第二透镜20、具有正光焦度的第三透镜30、具有正光焦度的第四透镜40和具有负光焦度的第五透镜50，且各透镜均为玻璃球面透镜；此外，第二透镜20与第三透镜30之间的光路中还设置有光阑60，以及在像面与第五透镜50之间还可设置平板玻璃70，该平板玻璃70具有滤光和保护的作用。表4示出了本实施例提供的光学系统中各透镜的表面类型、曲率直径、厚度及材料等光学物理参数。其中，面序号根据各个透镜的表面顺序来进行编号，例如，“OBJ”代表物面，“S1”代表第一透镜10朝向物方的表面，“S2”代表第一透镜10朝向像方的表面，“S3”代表第二透镜20朝向物方的表面，“S4”代表第二透镜20朝向像方的表面，依次类推，“S11”代表平板玻璃70朝向物方的表面，“S12”代表平板玻璃70朝向像方的表面；曲率半径代表透镜表面的弯曲程度，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，厚度的单位均为毫米(mm)；折射率和阿贝数表示不同透镜所采用的材料特性。

图10为与图9对应的一种定焦镜头的场曲、畸变的示意图；图11为与图9对应的一种定焦镜头的垂轴像差的示意图；图12为与图9对应的一种定焦镜头的Ray Fan的示意图；由图10～图12可知，本实施例在满足小体积、小口径的前提下，能够具有稳定的高低温性能，在-40℃～85℃的温度范围内均具有较高的成像质量。

作为一示例性的实施例，图13是本实用新型实施例提供的还一种定焦镜头的结构示意图，表7为与图13对应的定焦镜头中各透镜的具体参数。

表7定焦镜头中各透镜的还一种参数设计

	实施例四	下限	上限
				φ1/φ	-0.69	-1.5	0
φ2/φ	0.14	0.1	0.8
				φ3/φ	0.67	0.1	0.7
φ4/φ	0.91	0.5	1.2
				φ5/φ	-0.79	-1.2	0
TTL/ImgH	3.14	2.2	3.2
				D/TTL	0.39	0.1	0.5

本实施例中，通过合理设置各透镜以及定焦镜头的光焦度，使得第一透镜10的光学口径D与定焦镜头的光学系统总长TTL的比值D/TTL仅为0.39，且能够使定焦镜头的光学系统总长TTL与定焦镜头的成像面的有效成像区域的对角像高ImgH的比值TTL/ImgH为3.14，从而使得该定焦镜头满足小型化、小口径的前提下，能够在较大的视场角范围内均具有较高的成像质量。

表8为与表7对应的一种定焦镜头中各透镜的表面类型、曲率半径、厚度和材料的设计参数。

表8定焦镜头中各透镜的还一种设计参数

面序号	面类型	半径/mm	厚度/mm	折射率	阿贝数
						OBJ	物面	Infinity	2000
S1	球面	8.70	1.10	1.61	58.9
						S2	球面	2.10	1.04
S3	球面	23.51	1.97	2.00	25.5
						S4	球面	Infinity	0.10
S5	光阑	Infinity	1.28
						S6	非球面	-14.03	2.16	1.62	66
S7	非球面	-2.69	0.06
						S8	球面	15.23	2.40	1.9	37.1
S9	球面	-3.94	0.82	1.92	20.9
						S10	球面	Infinity	0.30
S11	球面	Infinity	0.60	1.52	64.2
						S12	球面	Infinity	3.65

参考图13，本实施例提供的光学系统包括沿光轴从物面到像面依次排列的具有负光焦度的第一透镜10、具有正光焦度的第二透镜20、具有正光焦度的第三透镜30、具有正光焦度的第四透镜40和具有负光焦度的第五透镜50，且第一透镜10、第二透镜20、第四透镜40和第五透镜50均为玻璃球面透镜，第三透镜30为玻璃非球面透镜；此外，第二透镜20与第三透镜30之间的光路中还设置有光阑60，以及在像面与第五透镜50之间还可设置平板玻璃70，该平板玻璃70具有滤光和保护的作用。表4示出了本实施例提供的光学系统中各透镜的表面类型、曲率直径、厚度及材料等光学物理参数。其中，面序号根据各个透镜的表面顺序来进行编号，例如，“OBJ”代表物面，“S1”代表第一透镜10朝向物方的表面，“S2”代表第一透镜10朝向像方的表面，“S3”代表第二透镜20朝向物方的表面，“S4”代表第二透镜20朝向像方的表面，依次类推，“S11”代表平板玻璃70朝向物方的表面，“S12”代表平板玻璃70朝向像方的表面；曲率半径代表透镜表面的弯曲程度，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，厚度的单位均为毫米(mm)；折射率和阿贝数表示不同透镜所采用的材料特性。

其中，第三透镜30的非球面满足：

其中，Z表示非球面Z向的轴向矢高；y表示非球面上的点到光轴的距离；c表示拟合球面的曲率，数值上为曲率半径的倒数；K表示拟合圆锥系数；a₁、a₂、a₃、a₄、a₅、a₆分别表示非球面多项式的2阶、4阶、6阶、8阶、10阶、12阶系数。

作为一种可行的实施例，与表8对应的第三透镜的非球面面型参数如表9所示。

表9一种定焦镜头中第三透镜的非球面面型参数

表面	S6	S7
			K	44.42	0.3
a<sub>2</sub>	-1.110E-02	1.746E-03
			a<sub>3</sub>	2.050E-03	6.227E-04
a<sub>4</sub>	-3.462E-03	-1.600E-04
			a<sub>5</sub>	1.406E-03	2.810E-05
a<sub>6</sub>	-3.486E-04	0

其中，-1.110E-02表示-1.110*10^-2。

图14为与图13对应的一种定焦镜头的场曲、畸变的示意图；图15为与图13对应的一种定焦镜头的垂轴像差的示意图；图16为与图13对应的一种定焦镜头的Ray Fan的示意图；由图14～图16可知，本实施例在满足小体积、小口径的前提下，能够具有稳定的高低温性能，在-40℃～85℃的温度范围内均具有较高的成像质量。

在又一示例性的实施例中，图17是本实用新型实施例提供的又一种定焦镜头的结构示意图，表10为与图17对应的定焦镜头中各透镜的具体参数。

表10定焦镜头中各透镜的又一种参数设计

	实施例五	下限	上限
				φ1/φ	-0.67	-1.5	0
φ2/φ	0.14	0.1	0.8
				φ3/φ	0.69	0.1	0.7
φ4/φ	0.93	0.5	1.2
				φ5/φ	-0.81	-1.2	0
TTL/ImgH	3.14	2.2	3.2
				D/TTL	0.39	0.1	0.5

本实施例中，通过合理设置各透镜以及定焦镜头的光焦度，使得第一透镜10的光学口径D与定焦镜头的光学系统总长TTL的比值D/TTL仅为0.39，且能够使定焦镜头的光学系统总长TTL与定焦镜头的成像面的有效成像区域的对角像高ImgH的比值TTL/ImgH为3.14，从而使得该定焦镜头满足小型化、小口径的前提下，能够在较大的视场角范围内均具有较高的成像质量。

表11为与表10对应的一种定焦镜头中各透镜的表面类型、曲率半径、厚度和材料的设计参数。

表11定焦镜头中各透镜的又一种设计参数

面序号	面类型	半径/mm	厚度/mm	折射率	阿贝数
						OBJ	物面	Infinity	2000
S1	球面	14.68	1.09	1.57	56
						S2	球面	2.34	0.99
S3	球面	11.36	1.83	1.98	25.5
						S4	球面	77.63	0.12
S5	光阑	Infinity	1.19
						S6	非球面	-12	2.47	1.7	63.6
S7	非球面	-2.87	0.17
						S8	球面	25.85	1.98	1.95	32.3
S9	球面	-3.89	0.48	1.92	18.9
						S10	球面	Infinity	0.3
S11	球面	Infinity	0.6	1.52	64.2
						S12	球面	Infinity	4.3

参考图17，本实施例提供的光学系统包括沿光轴从物面到像面依次排列的具有负光焦度的第一透镜10、具有正光焦度的第二透镜20、具有正光焦度的第三透镜30、具有正光焦度的第四透镜40和具有负光焦度的第五透镜50，且第一透镜10、第二透镜20、第四透镜40和第五透镜50均为玻璃球面透镜，第三透镜30为玻璃非球面透镜；此外，第二透镜20与第三透镜30之间的光路中还设置有光阑60，以及在像面与第五透镜50之间还可设置平板玻璃70，该平板玻璃70具有滤光和保护的作用。表4示出了本实施例提供的光学系统中各透镜的表面类型、曲率直径、厚度及材料等光学物理参数。其中，面序号根据各个透镜的表面顺序来进行编号，例如，“OBJ”代表物面，“S1”代表第一透镜10朝向物方的表面，“S2”代表第一透镜10朝向像方的表面，“S3”代表第二透镜20朝向物方的表面，“S4”代表第二透镜20朝向像方的表面，依次类推，“S11”代表平板玻璃70朝向物方的表面，“S12”代表平板玻璃70朝向像方的表面；曲率半径代表透镜表面的弯曲程度，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，厚度的单位均为毫米(mm)；折射率和阿贝数表示不同透镜所采用的材料特性。

其中，第三透镜30的非球面满足：

其中，Z表示非球面Z向的轴向矢高；y表示非球面上的点到光轴的距离；c表示拟合球面的曲率，数值上为曲率半径的倒数；K表示拟合圆锥系数；a₁、a₂、a₃、a₄、a₅、a₆分别表示非球面多项式的2阶、4阶、6阶、8阶、10阶、12阶系数。

作为一种可行的实施例，与表11对应的第三透镜的非球面面型参数如表12所示。

表12另一种定焦镜头中第三透镜的非球面面型参数

表面	S6	S7
			K	35.68	0.33
a<sub>2</sub>	-1.200E-02	1.682E-03
			a<sub>3</sub>	3.745E-03	4.664E-04
a<sub>4</sub>	-4.876E-03	-1.170E-04
			a<sub>5</sub>	2.032E-03	2.289E-05
a<sub>6</sub>	-4.329E-04	0.000E+00

其中，-1.200E-02表示-1.200*10^-2。

图18为与图17对应的一种定焦镜头的场曲、畸变的示意图；图19为与图17对应的一种定焦镜头的垂轴像差的示意图；图20为与图17对应的一种定焦镜头的Ray Fan的示意图；由图18～图20可知，本实施例在满足小体积、小口径的前提下，能够具有稳定的高低温性能，在-40℃～85℃的温度范围内均具有较高的成像质量。

作为一示例性的实施例，图21是本实用新型实施例提供的又一种定焦镜头的结构示意图，表13为与图21对应的定焦镜头中各透镜的具体参数。

表13定焦镜头中各透镜的又一种参数设计

	实施例六	下限	上限
				φ1/φ	-0.67	-1.5	0
φ2/φ	0.14	0.1	0.8
				φ3/φ	0.67	0.1	0.7
φ4/φ	1.07	0.5	1.2
				φ5/φ	-0.95	-1.2	0
TTL/ImgH	3.14	2.2	3.2
				D/TTL	0.36	0.1	0.5

本实施例中，通过合理设置各透镜以及定焦镜头的光焦度，使得第一透镜10的光学口径D与定焦镜头的光学系统总长TTL的比值D/TTL仅为0.36，且能够使定焦镜头的光学系统总长TTL与定焦镜头的成像面的有效成像区域的对角像高ImgH的比值TTL/ImgH为3.14，从而使得该定焦镜头满足小型化、小口径的前提下，能够在较大的视场角范围内均具有较高的成像质量。

表14为与表13对应的一种定焦镜头中各透镜的表面类型、曲率半径、厚度和材料的设计参数。

表14定焦镜头中各透镜的又一种设计参数

面序号	面类型	半径/mm	厚度/mm	折射率	阿贝数
						OBJ	物面	Infinity	2000
S1	球面	9.04	1.09	1.57	56
						S2	球面	2.16	1.18
S3	球面	51.64	1.6	2	25.5
						S4	球面	-42	0.5
S5	光阑	Infinity	1.17
						S6	非球面	-11.87	2.02	1.61	63.8
S7	非球面	-2.55	0.17
						S8	球面	23.91	1.91	1.9	37.4
S9	球面	-3.04	0.48	1.85	23.8
						S10	球面	113.68	0.3
S11	球面	Infinity	0.6	1.52	64.2
						S12	球面	Infinity	4.06

参考图21，本实施例提供的光学系统包括沿光轴从物面到像面依次排列的具有负光焦度的第一透镜10、具有正光焦度的第二透镜20、具有正光焦度的第三透镜30、具有正光焦度的第四透镜40和具有负光焦度的第五透镜50，且第一透镜10、第二透镜20、第四透镜40和第五透镜50均为玻璃球面透镜，第三透镜30为玻璃非球面透镜；此外，第二透镜20与第三透镜30之间的光路中还设置有光阑60，以及在像面与第五透镜50之间还可设置平板玻璃70，该平板玻璃70具有滤光和保护的作用。表4示出了本实施例提供的光学系统中各透镜的表面类型、曲率直径、厚度及材料等光学物理参数。其中，面序号根据各个透镜的表面顺序来进行编号，例如，“OBJ”代表物面，“S1”代表第一透镜10朝向物方的表面，“S2”代表第一透镜10朝向像方的表面，“S3”代表第二透镜20朝向物方的表面，“S4”代表第二透镜20朝向像方的表面，依次类推，“S11”代表平板玻璃70朝向物方的表面，“S12”代表平板玻璃70朝向像方的表面；曲率半径代表透镜表面的弯曲程度，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，厚度的单位均为毫米(mm)；折射率和阿贝数表示不同透镜所采用的材料特性。

其中，第三透镜30的非球面满足：

其中，Z表示非球面Z向的轴向矢高；y表示非球面上的点到光轴的距离；c表示拟合球面的曲率，数值上为曲率半径的倒数；K表示拟合圆锥系数；a₁、a₂、a₃、a₄、a₅、a₆分别表示非球面多项式的2阶、4阶、6阶、8阶、10阶、12阶系数。

作为一种可行的实施例，与表14对应的第三透镜的非球面面型参数如表15所示。

表15又一种定焦镜头中第三透镜的非球面面型参数

表面	S6	S7
			K	25	0.27
a<sub>2</sub>	-1.460E-02	4.652E-03
			a<sub>3</sub>	1.070E-03	1.668E-03
a<sub>4</sub>	-4.053E-03	-4.970E-04
			a<sub>5</sub>	2.077E-03	7.011E-05
a<sub>6</sub>	-5.980E-04	0

其中，-1.460E-02表示-1.460*10^-2。

图22为与图21对应的一种定焦镜头的场曲、畸变的示意图；图23为与图21对应的一种定焦镜头的垂轴像差的示意图；图24为与图21对应的一种定焦镜头的Ray Fan的示意图；由图18～图20可知，本实施例在满足小体积、小口径的前提下，能够具有稳定的高低温性能，在-40℃～85℃的温度范围内均具有较高的成像质量。

基于同一实用新型构思，本实用新型实施例还提供一种车载摄像头，该车载摄像头包括本实用新型任意实施例提供的定焦镜头。因此，本实用新型实施例提供的车载摄像头具备本实用新型实施例提供的定焦镜头的技术特征，能够达到本实用新型实施例提供的定焦镜头的有益效果，相同之处可参照上述对本实用新型实施例提供的定焦镜头的描述，在此不再赘述。

应该理解，可以使用上面所示的各种形式的结构，重新排序、增加或删除模块、单元等结构。例如，本实用新型中记载的各结构可以并行地存在也可以存在某些或全部，只要能够实现本实用新型的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。

上述具体实施方式，并不构成对本实用新型保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本实用新型的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型保护范围之内。

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、第四透镜和第五透镜；

所述第一透镜具有负的光焦度，所述第二透镜具有正的光焦度，所述第三透镜具有正的光焦度，所述第四透镜具有正的光焦度，所述第五透镜具有负的光焦度；

其中，所述第一透镜的光学口径D与所述定焦镜头的光学系统总长TTL满足：0.1≤D/TTL≤0.5。

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、所述第四透镜和所述第五透镜均为玻璃球面透镜。

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、所述第二透镜、所述第四透镜和所述第五透镜均为玻璃球面透镜；所述第三透镜为玻璃非球面透镜。

4.根据权利要求1所述的定焦镜头，其特征在于，所述第四透镜与所述第五透镜为胶合透镜。

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，所述定焦镜头的光焦度为φ；

其中，-1.5≤φ1/φ≤0，0.1≤φ2/φ≤0.8，0.1≤φ3/φ≤0.7，0.5≤φ4/φ≤1.2，-1.2≤φ5/φ≤0。

6.根据权利要求1所述的定焦镜头，其特征在于，所述第四透镜的折射率为n4，所述第五透镜的折射率为n5；其中，0.85≤n4/n5≤1.15。

7.根据权利要求1所述的定焦镜头，其特征在于，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。

8.根据权利要求1所述的定焦镜头，其特征在于，所述第四透镜的阿贝常数Vd4的取值范围为：31＜Vd4＜50。

9.根据权利要求1所述的定焦镜头，其特征在于，所述定焦镜头的成像面的有效成像区域的对角像高为ImgH；其中，2.2≤TTL/ImgH≤3.2。

10.一种车载摄像头，其特征在于，包括：权利要求1-9任一项所述的定焦镜头。

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