CN218332133U - 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、第七透镜和第八透镜；第一透镜、第六透镜、第七透镜以及第八透镜的光焦度依次为负、正、负、正；第二透镜的光焦度与第三透镜的光焦度相反；第四透镜和第五透镜胶合设置形成光焦度为正的胶合透镜；第一透镜为凸凹透镜，第二透镜为凹凸透镜；第三透镜为凸凹透镜；第四透镜的物侧面为凸面；第五透镜的像侧面为凸面；第六透镜为凸凸透镜；第七透镜的物侧面为凹面，第八透镜的物侧面为凸面；并且

1.47≤n4≤1.79，1.48≤n5≤1.74，26.40≤v4≤69.60，29.70≤v5≤57.30；‑0.020≤dPgF4≤0.040，‑0.019≤dPgF5≤0.032。如此保证实现大光圈、红外共焦性能良好的中长焦镜头。

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

随着社会的不断发展，镜头的种类也衍变的越来越广。中长焦镜头由于可以拍摄到更远距离的物体，近几年在车载雷达、自动驾驶、监控等领域得到广泛应用。随着人们对镜头成像质量要求的提高，由于小光圈镜头不能充分满足低照度环境的拍摄需求，大光圈已经成为摄影镜头产品的趋势。目前市面上已经出现了一系列的大光圈镜头，但大光圈中长焦镜头较少，且能同时满足大光圈、红外共焦的镜头少之甚少。

鉴于此，本实用新型要设计一款能同时满足大光圈、红外共焦的中长焦镜头来弥补市场空白。

实用新型内容

本实用新型提供了一种定焦镜头，具体为一种大光圈、红外共焦性能良好的中长焦镜头。

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、第七透镜和第八透镜；

所述第一透镜为负光焦度透镜；所述第二透镜的光焦度与所述第三透镜的光焦度相反；所述第四透镜和所述第五透镜胶合设置形成胶合透镜，所述胶合透镜为正光焦度透镜；所述第六透镜为正光焦度透镜；所述第七透镜为负光焦度透镜，所述第八透镜为正光焦度透镜；

所述第一透镜的物侧面为凸面，像侧面为凹面；所述第二透镜的物侧面为凹面，像侧面为凸面；所述第三透镜的物侧面为凸面，像侧面为凹面；所述第四透镜的物侧面为凸面；所述第五透镜的像侧面为凸面；所述第六透镜的物侧面为凸面，像侧面为凸面；所述第七透镜的物侧面为凹面，所述第八透镜的物侧面为凸面；

所述第四透镜的光焦度为

折射率为n4，阿贝常数为v4，异常色散系数为dPgF4；所述第五透镜的光焦度为

折射率为n5，阿贝常数为v5，异常色散系数为dPgF5；所述定焦镜头的光焦度为

其中，

1.47≤n4≤1.79，1.48≤n5≤1.74，26.40≤v4≤69.60，29.70≤v5≤57.30；

-0.020≤dPgF4≤0.040，-0.019≤dPgF5≤0.032。

可选的，所述第二透镜为正光焦度透镜，所述第三透镜为负光焦度透镜；

或者，所述第二透镜为负光焦度透镜，所述第三透镜为正光焦度透镜。

可选的，所述第四透镜为负光焦度透镜或者正光焦度透镜，所述第五透镜为正光焦度透镜或者负光焦度透镜。

可选的，所述第四透镜的像侧面为凹面，所述第五透镜的物侧面为凸面；

或者，所述第四透镜的像侧面为凸面，所述第五透镜的物侧面为凹面。

可选的，所述第七透镜的像侧面为凸面或者凹面，所述第八透镜的像侧面为凸面或者凹面。

可选的，所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜、所述第六透镜、所述第七透镜和所述第八透镜均为塑胶非球面透镜；所述第四透镜和所述第五透镜均为玻璃球面透镜。

可选的，所述第一透镜的光焦度为

所述第二透镜的光焦度为

所述第三透镜的光焦度为

所述第六透镜的光焦度为

所述第七透镜的光焦度为

所述第八透镜的光焦度为

其中：

可选的，所述第一透镜的折射率为n1，阿贝常数为v1；所述第二透镜的折射率为n2，阿贝常数为v2；所述第三透镜的折射率为n3，阿贝常数为v3；所述第六透镜的折射率为n6，阿贝常数为v6；所述第七透镜的折射率为n7，阿贝常数为v7；所述第八透镜的折射率为n8，阿贝常数为v8；其中：

1.51≤n1≤1.60，49.19≤v1≤58.91；1.51≤n2≤1.59，53.04≤v2≤57.36；

1.49≤n3≤1.69，15.30≤v3≤59.70；1.51≤n6≤1.63，46.22≤v6≤67.58；

1.61≤n7≤1.65，18.67≤v7≤31.03；1.52≤n8≤1.55；46.56≤v8≤59.04。

可选的，所述定焦镜头的成像面上最大成像圆半径为IC，所述第一透镜物侧面至像面在所述光轴上的距离为THL，其中：

0.155≤IC/THL。

可选的，所述定焦镜头的光圈数FNo.≤1.22，总长TTL≤22.4mm，红外离焦量L≤7μm。

本实用新型实施例的定焦镜头，通过八枚镜片实现定焦镜头功能，同时通过限制各个透镜的光焦度搭配方式和透镜物侧面和像侧面的形状，实现光圈数FNo.≤1.22，满足大光圈性能；同时通过设置第四透镜和第五透镜校核设置，通过限制胶合透镜的光焦度以及第四透镜和第五透镜的折射率、阿贝常数和异常色散系数，实现红外850nm离焦量＜7μm，满足红外共焦性能；并且定焦镜头的间距满足中长焦镜头的定义，且实现总长TTL≤22.4mm，满足小体积性能。

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一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一提供的一种定焦镜头的球差曲线示意图；

图3是本实用新型实施例一提供的一种定焦镜头的场曲畸变示意图；

图4是本实用新型实施例一提供的一种定焦镜头的垂轴色差示意图；

图5是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是本实用新型实施例二提供的一种定焦镜头的球差曲线示意图；

图7是本实用新型实施例二提供的一种定焦镜头的场曲畸变示意图；

图8是本实用新型实施例二提供的一种定焦镜头的垂轴色差示意图；

图9是本实用新型实施例三提供的一种定焦镜头的结构示意图；

图10是本实用新型实施例三提供的一种定焦镜头的球差曲线示意图；

图11是本实用新型实施例三提供的一种定焦镜头的场曲畸变示意图；

图12是本实用新型实施例三提供的一种定焦镜头的垂轴色差示意图。

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。

实施例一

图1是本实用新型实施例一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、第七透镜170和第八透镜180；第一透镜110为负光焦度透镜；第二透镜120的光焦度与第三透镜130的光焦度相反；第四透镜140和第五透镜150胶合设置形成胶合透镜，胶合透镜为正光焦度透镜；第六透镜160为正光焦度透镜；第七透镜170为负光焦度透镜，第八透镜180为正光焦度透镜；第一透镜110的物侧面为凸面，像侧面为凹面；第二透镜120的物侧面为凹面，像侧面为凸面；第三透镜130的物侧面为凸面，像侧面为凹面；第四透镜140的物侧面为凸面；第五透镜150的像侧面为凸面；第六透镜160的物侧面为凸面，像侧面为凸面；第七透镜170的物侧面为凹面，第八透镜180的物侧面为凸面；第四透镜140的光焦度为

折射率为n4，阿贝常数为v4，异常色散系数为dPgF4；第五透镜150的光焦度为

折射率为n5，阿贝常数为v5，异常色散系数为dPgF5；定焦镜头的光焦度为

其中，

1.47≤n4≤1.79，1.48≤n5≤1.74，26.40≤v4≤69.60，29.70≤v5≤57.30；-0.020≤dPgF4≤0.040，-0.019≤dPgF5≤0.032。

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)。在本实施例提供的定焦镜头中，设置第一透镜110为负光焦度透镜，用于控制入瞳位置处于合理位置，进而减小镜头前端口径；设置第四透镜140和第五透镜150胶合设置形成的胶合透镜为正光焦度透镜，如此可以聚焦光束，并且矫正轴外像差，包括场曲、慧差和像散等。设置第二透镜120与第三透镜130的光焦度相反，并进一步设置第六透镜160为正光焦度透镜，第七透镜170为负光焦度透镜，第八透镜180为正光焦度透镜，通过控制整个定焦镜头的光焦度按照一定比例分配，保证前后镜片的入射角大小的均衡性，以降低镜片的敏感性，有利于减小畸变，提高镜头的稳定性。

进一步的，像侧面可以理解为透镜中靠近像面一侧的表面，像侧面为凹面可以理解为像侧面朝向像面一侧凹陷，也就是朝向物侧面一侧凸起。进一步的，第一透镜110的物侧面为凸面，像侧面为凹面；第二透镜120的物侧面为凹面，像侧面为凸面；第三透镜130的物侧面为凸面，像侧面为凹面；第四透镜140的物侧面为凸面；第五透镜150的像侧面为凸面；第六透镜160的物侧面为凸面，像侧面为凸面；第七透镜170的物侧面为凹面，第八透镜180的物侧面为凸面。通过合理设置各个透镜的面型，结合上述各个透镜的光焦度正负搭配方式，有利于定焦镜头大光圈性能的实现。并且各个镜片的形状按照上述方式搭配有利于单色像差的校正，同时还可以保证整个定焦镜头结构紧凑，定焦镜头集成度高。

进一步的，第四透镜140和第五透镜150胶合设置，胶合透镜可用于最大限度地减少色差或者消除色差，在定焦镜头中使用胶合透镜能够改善像质、减少光能量的反射损失，从而提升镜头成像的清晰度。另外，胶合透镜的使用还可以简化镜头制造过程中的装配程序，提升装备效率。示例性的，可以通过将第四透镜140的像方表面与第五透镜150的物方表面胶合，即第四透镜140和第五透镜150胶合设置。通过引入第四透镜140和第五透镜150组成的胶合透镜，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。镜片的胶合省略了两镜片之间的空气间隔，使得光学系统整体紧凑，满足系统小型化需求。并且，镜片的胶合会降低镜片单元在组装过程中产生的倾斜/偏芯等公差敏感度问题。进一步的，第四透镜140和第五透镜150可以通过垫片承靠，或者可以通过胶水粘接实现胶合，本实用新型对胶合透镜的具体设置方式不进行限定。

进一步的，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。阿贝常数是用以表示透明介质色散能力的指数，介质色散越严重，阿贝常数越小；反之，介质的色散越轻微，阿贝常数越大。具体的，本实用新型实施例中，设置第四透镜140的光焦度

以及第五透镜150的光焦度

与定焦镜头的光焦度

满足

同时第四透镜140的折射率n4、阿贝常数v4以及异常色散系数dPgF4满足1.47≤n4≤1.79、26.40≤v4≤69.60以及-0.020≤dPgF4≤0.040；第五透镜150的折射率n5、阿贝常数v5以及异常色散系数dPgF5满足1.48≤n5≤1.74、29.70≤v5≤57.30以及-0.019≤dPgF5≤0.032，如此有利于实现本方案中定焦镜头红外共焦的性能。

综上，本实用新型实施例的定焦镜头，通过八枚镜片实现定焦镜头功能，同时通过限制各个透镜的光焦度搭配方式和透镜物侧面和像侧面的形状，实现光圈数FNo.≤1.22，满足大光圈性能；同时通过设置第四透镜和第五透镜校核设置，通过限制胶合透镜的光焦度以及第四透镜和第五透镜的折射率、阿贝常数和异常色散系数，实现红外850nm离焦量＜7μm，满足红外共焦性能；并且定焦镜头的间距满足中长焦镜头的定义，且实现总长TTL≤22.4mm，满足小体积性能。

在上述实施例的基础上，第二透镜为正光焦度透镜，第三透镜为负光焦度透镜；或者，第二透镜为负光焦度透镜，第三透镜为正光焦度透镜。

示例性的，第二透镜120和第三透镜130的光焦度相反，具体可以为第二透镜120为正光焦度透镜，第三透镜130为负光焦度透镜；或者，第二透镜120为负光焦度透镜，第三透镜130为正光焦度透镜。本实施例以第二透镜120为负光焦度透镜，第三透镜130为正光焦度透镜为例进行说明，第二透镜120为正光焦度透镜，第三透镜130为负光焦度透镜的情形在后续实施例中进行说明。通过设置第二透镜120为正光焦度透镜，用于降低光线高度并聚焦光束，可以校正轴向色差并达到大光圈的目的，设置第三透镜130为负光焦度透镜，与第二透镜120的光焦度配合，保证定焦镜头整体大光圈性能的实现。

在上述实施例的基础上，第四透镜140为负光焦度透镜或者正光焦度透镜，第五透镜150为正光焦度透镜或者负光焦度透镜。

示例性的，第四透镜140和第五透镜150胶合设置形成的胶合透镜为正光焦度透镜，在此基础上，第四透镜140可以为负光焦度透镜或者正光焦度透镜，第五透镜150为正光焦度透镜或者负光焦度透镜。例如第四透镜140为负光焦度透镜，第五透镜150为正光焦度透镜；或者，第四透镜140为正光焦度透镜，第五透镜150为正光焦度透镜；或者，第四透镜140为正光焦度透镜，第五透镜150为负光焦度透镜。本实用新型实施例对第四透镜140和第五透镜150的光焦度具体类型不进行限定，只需保证第四透镜140和第五透镜150胶合设置形成的胶合透镜为正光焦度透镜即可，保证消除色差影响，减小公差敏感度。

在上述实施例的基础上，第四透镜140的像侧面为凹面，第五透镜150的物侧面为凸面；或者，第四透镜140的像侧面为凸面，第五透镜150的物侧面为凹面。

示例性的，第四透镜140的像侧面为凹面，即第四透镜140的像侧面朝向像面一侧凹陷，朝向物面一侧凸起；第五透镜150的物侧面为凸面，即第五透镜140的物侧面朝向物面一侧凸起，朝向像面一侧凹陷(图中未示出，后续实施例中说明)，如此便于第四透镜140与第四透镜150胶合设置形成胶合透镜。又举例来说，第四透镜140的像侧面为凸面，即第四透镜140的像侧面朝向像面一侧凸起，朝向物面一侧凹陷；第五透镜140的物侧面为凹面，即第五透镜140的物侧面朝向物面一侧凹陷，朝向像面一侧凸起(如图1所示)，如此便于第四透镜140与第四透镜150胶合设置形成胶合透镜。

在上述实施例的基础上，第七透镜170的像侧面为凸面或者凹面，第八透镜180的像侧面为凸面或者凹面。

示例性的，第七透镜170的像侧面为凸面或者凹面，即第七透镜170的像侧面朝向像面一侧凸起，朝向物面一侧凹陷；或者第七透镜170的像侧面朝向像面一侧凹陷，朝向物面一侧凸起。第八透镜180的像侧面为凸面或者凹面，即第八透镜180的物侧面朝向物面一侧凸起，朝向像面一侧凹陷；或者第八透镜180的物侧面朝向物面一侧凹陷，朝向像面一侧凸起，如此便于第四透镜140与第四透镜150胶合设置形成胶合透镜。图1仅以第七透镜170的像侧面为凸面，第八透镜180的像侧面为凸面为例进行说明。通过合理设置各个透镜的面型，结合各个透镜的光焦度正负搭配方式，有利于定焦镜头大光圈性能的实现。

在上述实施例的基础上，第一透镜110、第二透镜120、第三透镜130、第六透镜160、第七透镜170和第八透镜180均为塑胶非球面透镜；第四透镜140和第五透镜150均为玻璃球面透镜。

具体的，非球面透镜的特点是从镜片中心到镜片周边，曲率是连续变化的。与从镜片中心到镜片周边具有恒定曲率的球面镜片不同，非球面镜片具有更佳的曲率半径特性，具有改善歪曲像差及改善像散像差的优点。采用非球面镜片后，能够尽可能地消除在成像的时候出现的像差，从而提升镜头的成像质量。例如，第一透镜110、第二透镜120、第三透镜130、第六透镜160、第七透镜170和第八透镜180均为非球面透镜，以矫正系统的轴外点像差，优化畸变、CRA等光学性能，提升成像质量；同时，第一透镜110、第二透镜120、第三透镜130、第六透镜160、第七透镜170和第八透镜180均为塑胶非球面透镜均为塑胶非球面透镜，有利于降低非球面透镜的加工工艺，并且非球面透镜的成本较低。

进一步的，球面透镜的特点是从镜片中心到镜片周边具有恒定曲率，保证透镜的设置方式简单。进一步的，由于玻璃材质的镜片热膨胀系数较小，稳定性良好，因此设置第四透镜140和第五透镜150均为玻璃球面透镜，可以平衡高低温，当定焦镜头所使用的环境温度变化较大时，有利于保持定焦镜头的焦距稳定，例如保证定焦镜头在较高温度以及较低温度下均具备稳定的光学性能。

进一步的，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。由于塑胶材质的透镜成本远低于玻璃材质的透镜成本，本实用新型实施例提供的定焦镜头中，采用了玻璃透镜与塑胶透镜混合搭配的方式，可使得在确保定焦镜头的光学性能的同时能够有效地控制定焦镜头的成本；同时各透镜材质具有互相补偿作用，可保证在高低温环境下仍可正常使用。

在上述实施例的基础上，第一透镜110的光焦度为

第二透镜120的光焦度为

第三透镜130的光焦度为

第六透镜160的光焦度为

第七透镜170的光焦度为

第八透镜180的光焦度为

其中：

通过合理设置各个透镜的光焦度在整个光学系统中的占比，一方面对实现大光圈性能具有促进作用，另一方面有利于保证系统公差平衡，降低组装敏感度。

在上述实施例的基础上，第一透镜110的折射率为n1，阿贝常数为v1；第二透镜120的折射率为n2，阿贝常数为v2；第三透镜130的折射率为n3，阿贝常数为v3；第六透镜160的折射率为n6，阿贝常数为v6；第七透镜170的折射率为n7，阿贝常数为v7；第八透镜180的折射率为n8，阿贝常数为v8；其中：1.51≤n1≤1.60，49.19≤v1≤58.91；1.51≤n2≤1.59，53.04≤v2≤57.36；1.49≤n3≤1.69，15.30≤v3≤59.70；1.51≤n6≤1.63，46.22≤v6≤67.58；1.61≤n7≤1.65，18.67≤v7≤31.03；1.52≤n8≤1.55；46.56≤v8≤59.04。通过上述不同镜片间的折射率和阿贝常数搭配，有利于矫正定焦镜头的球差、场曲、像差、慧差，从而保证本实用新型实施例中的定焦镜头具有较高的像质和较好的性能。

在上述实施例的基础上，定焦镜头的成像面上最大成像圆半径为IC，第一透镜110物侧面至像面在光轴上的距离为THL，其中：0.155≤IC/THL。通过设置上述比值关系，可有效控制定焦镜头的总长，缩短定焦镜头体积，有利于实现定焦镜头的小型化设计。

在上述实施例的基础上，本实用新型实施例提供的定焦镜头还可以包括光阑(图中未示出)，通过设置光阑可以调节光束的传播方向，有利于提高成像质量，并且光阑位于定焦镜头的中间可以保证定焦镜头的前后口径最小化。

在上述实施例的基础上，继续参考图1所示，定焦镜头还可以包括滤光片190，滤光片190可以设置在第八透镜180与像面之间的光路中。滤光片180可以滤除干扰光，提升定焦镜头的成像效果。

在上述实施例的基础上，本实用新型实施例提供的定焦镜头的光圈数FNo.≤1.22，总长TTL≤22.4mm，红外离焦量L≤7μm。如此满足定焦镜头大光圈、红外共焦以及小体积性能。

作为一种可行的实施方式，下面对定焦镜头中各个透镜的具体参数进行说明。

表1定焦镜头中各个透镜的参数设计值

进一步的，定焦镜头中非球面透镜的面型可以满足以下面型公式：

其中，Z为非球面的矢高，c为顶点处的基本曲率，k为圆锥曲线常数，r为垂直光轴方向的径向坐标，a_i为高次项系数，a_ir²ⁱ为非球面的高次项。

作为一种可行的实施方式，下面对定焦镜头中各个透镜的光学物体参数进行说明。

表2定焦镜头中各个透镜的光学物体参数

上述表2中，面序号根据各个透镜的表面顺序来进行编号，“1”代表第一透镜的物方表面，“2”代表第一透镜的像方表面，依次类推。“STO”代表所述镜头的光阑；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，折射率代表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；阿贝常数代表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值代表该非球面的圆锥系数。

接下来以一种可行的实施方式，对各个非球面透镜的非球面数据进行说明。

表3定焦镜头中非球面系数的设计值

其中，“-2.425601E-03”表示-2.425601*10^-3。

本实施例的光学系统达到了如下的技术指标：

对角视场角：69.18°；

光学总长：22.32mm；

焦距：f＝5.98mm；

光圈：Fno.＝1.20；

850mm离焦：6.8μm。

图2是本实用新型实施例一提供的一种定焦镜头的球差曲线示意图，具体为波长光线分别为0.436μm、0.486μm、0.588μm、0.656μm和0.850μm的球差曲线示意图。图中纵轴为无量纲量，表示的是归一化入瞳半径，横坐标表示从图像传感器表面到各个波长轴上焦点的距离。所有波长的横坐标值均在±0.05mm这个范围内，且曲线相对集中，表明该光学系统轴向色差矫正良好。红外850nm轴向像差较小，具有红外共焦功能。

图3是本实用新型实施例一提供的一种定焦镜头的场曲畸变示意图，图中左侧坐标系中，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；由图可以看出，本实施例提供的镜头主波长为587nm，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，水平坐标表示光学畸变的大小，单位为％；垂直坐标表示归一化像高，没有单位。从图中可以得出，本实施例视场角69.18°。

图4是本实用新型实施例一提供的一种定焦镜头的垂轴色差示意图，图中垂直方向表示视场角的归一化，0表示在光轴上，垂直方向顶点表示最大的视场半径；水平方向为以0.587μm为基准子午范围的偏移量，单位微米(μm)。图中曲线表示垂直方向最大波长与最小波长的差值，单位微米(μm)，由图可以看出，最大波长与最小波长垂轴色差差值可控制在(-3μm，2μm)范围内，说明该定焦镜头在宽光谱下的色差得到了较好的控制，可以满足宽光谱应用需求。

综上所述，本实用新型实施例提供的定焦镜头，通过八枚镜片实现定焦镜头功能，同时通过限制各个透镜的光焦度搭配方式和透镜物侧面和像侧面的形状，实现光圈数FNo.≤1.22，满足大光圈性能；同时通过设置第四透镜和第五透镜校核设置，通过限制胶合透镜的光焦度以及第四透镜和第五透镜的折射率、阿贝常数和异常色散系数，实现红外850nm离焦量＜7μm，满足红外共焦性能；并且定焦镜头的间距满足中长焦镜头的定义，且实现总长TTL≤22.4mm，满足小体积性能。

实施例二

图5是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，本实用新型实施例二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、第七透镜170和第八透镜180；第一透镜110为负光焦度透镜；第二透镜120的光焦度与第三透镜130的光焦度相反；第四透镜140和第五透镜150胶合设置形成胶合透镜，胶合透镜为正光焦度透镜；第六透镜160为正光焦度透镜；第七透镜170为负光焦度透镜，第八透镜180为正光焦度透镜；第一透镜110的物侧面为凸面，像侧面为凹面；第二透镜120的物侧面为凹面，像侧面为凸面；第三透镜130的物侧面为凸面，像侧面为凹面；第四透镜140的物侧面为凸面；第五透镜150的像侧面为凸面；第六透镜160的物侧面为凸面，像侧面为凸面；第七透镜170的物侧面为凹面，第八透镜180的物侧面为凸面；第四透镜140的光焦度为

折射率为n4，阿贝常数为v4，异常色散系数为dPgF4；第五透镜150的光焦度为

折射率为n5，阿贝常数为v5，异常色散系数为dPgF5；定焦镜头的光焦度为

其中，

1.47≤n4≤1.79，1.48≤n5≤1.74，26.40≤v4≤69.60，29.70≤v5≤57.30；-0.020≤dPgF4≤0.040，-0.019≤dPgF5≤0.032。

本实施例与实施例一的区别在于，第二透镜120为正光焦度透镜，第三透镜130为负光焦度透镜。并且，第四透镜140的像侧面为凹面，第五透镜150的物侧面为凸面。其余各个透镜的光焦度及面型与实施例一相同，这里不再赘述。

作为另一种可行的实施方式，下面对定焦镜头中的具体参数进行说明。

表4定焦镜头中各个透镜的参数设计值

进一步的，定焦镜头中非球面透镜的面型可以满足以下面型公式：

其中，Z为非球面的矢高，c为顶点处的基本曲率，k为圆锥曲线常数，r为垂直光轴方向的径向坐标，a_i为高次项系数，a_ir²ⁱ为非球面的高次项。

作为一种可行的实施方式，下面对定焦镜头中各个透镜的光学物体参数进行说明。

表5定焦镜头中各个透镜的光学物体参数

上述表5中，面序号根据各个透镜的表面顺序来进行编号，“1”代表第一透镜的物方表面，“2”代表第一透镜的像方表面，依次类推。“STO”代表所述镜头的光阑；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，折射率代表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；阿贝常数代表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值代表该非球面的圆锥系数。

接下来以一种可行的实施方式，对各个非球面透镜的非球面数据进行说明。

表6定焦镜头中非球面系数的设计值

其中，“-2.710224E-03”表示-2.710224*10^-3。

本实施例的光学系统达到了如下的技术指标：

对角视场角：69.18°；

光学总长：22.38mm；

焦距：f＝5.99mm；

光圈：Fno.＝1.21；

850mm离焦：6μm。

图6是本实用新型实施例二提供的一种定焦镜头的球差曲线示意图，具体为波长光线分别为0.436μm、0.486μm、0.588μm、0.656μm和0.850μm的球差曲线示意图。图中纵轴为无量纲量，表示的是归一化入瞳半径，横坐标表示从图像传感器表面到各个波长轴上焦点的距离。所有波长的横坐标值均在±0.05mm这个范围内，且曲线相对集中，表明该光学系统轴向色差矫正良好。红外850nm轴向像差较小，具有红外共焦功能。

图7是本实用新型实施例二提供的一种定焦镜头的场曲畸变示意图，图中左侧坐标系中，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；由图可以看出，本实施例提供的镜头主波长为587nm，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，水平坐标表示光学畸变的大小，单位为％；垂直坐标表示归一化像高，没有单位。从图中可以得出，本实施例视场角69.18°。

图8是本实用新型实施例二提供的一种定焦镜头的垂轴色差示意图，图中垂直方向表示视场角的归一化，0表示在光轴上，垂直方向顶点表示最大的视场半径；水平方向为以0.587μm为基准子午范围的偏移量，单位微米(μm)。图中曲线表示垂直方向最大波长与最小波长的差值，单位微米(μm)，由图可以看出，最大波长与最小波长垂轴色差差值可控制在(-6μm，4μm)范围内，说明该定焦镜头在宽光谱下的色差得到了较好的控制，可以满足宽光谱应用需求。

综上所述，本实用新型实施例提供的定焦镜头，通过八枚镜片实现定焦镜头功能，同时通过限制各个透镜的光焦度搭配方式和透镜物侧面和像侧面的形状，实现光圈数FNo.≤1.22，满足大光圈性能；同时通过设置第四透镜和第五透镜校核设置，通过限制胶合透镜的光焦度以及第四透镜和第五透镜的折射率、阿贝常数和异常色散系数，实现红外850nm离焦量＜7μm，满足红外共焦性能；并且定焦镜头的间距满足中长焦镜头的定义，且实现总长TTL≤22.4mm，满足小体积性能。

实施例三

图9是本实用新型实施例三提供的一种定焦镜头的结构示意图，如图9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、第七透镜170和第八透镜180；第一透镜110为负光焦度透镜；第二透镜120的光焦度与第三透镜130的光焦度相反；第四透镜140和第五透镜150胶合设置形成胶合透镜，胶合透镜为正光焦度透镜；第六透镜160为正光焦度透镜；第七透镜170为负光焦度透镜，第八透镜180为正光焦度透镜；第一透镜110的物侧面为凸面，像侧面为凹面；第二透镜120的物侧面为凹面，像侧面为凸面；第三透镜130的物侧面为凸面，像侧面为凹面；第四透镜140的物侧面为凸面；第五透镜150的像侧面为凸面；第六透镜160的物侧面为凸面，像侧面为凸面；第七透镜170的物侧面为凹面，第八透镜180的物侧面为凸面；第四透镜140的光焦度为

折射率为n4，阿贝常数为v4，异常色散系数为dPgF4；第五透镜150的光焦度为

折射率为n5，阿贝常数为v5，异常色散系数为dPgF5；定焦镜头的光焦度为

其中，

1.47≤n4≤1.79，1.48≤n5≤1.74，26.40≤v4≤69.60，29.70≤v5≤57.30；-0.020≤dPgF4≤0.040，-0.019≤dPgF5≤0.032。

本实施例与实施例一的区别在于，第七透镜170的像侧面为凹面，其余各个透镜的光焦度及面型与实施例一相同，这里不再赘述。

作为另一种可行的实施方式，下面对定焦镜头中的具体参数进行说明。

表7定焦镜头中各个透镜的参数设计值

进一步的，定焦镜头中非球面透镜的面型可以满足以下面型公式：

其中，Z为非球面的矢高，c为顶点处的基本曲率，k为圆锥曲线常数，r为垂直光轴方向的径向坐标，a_i为高次项系数，a_ir²ⁱ为非球面的高次项。

作为一种可行的实施方式，下面对定焦镜头中各个透镜的光学物体参数进行说明。

表8定焦镜头中各个透镜的光学物体参数

上述表8中，面序号根据各个透镜的表面顺序来进行编号，“1”代表第一透镜的物方表面，“2”代表第一透镜的像方表面，依次类推。“STO”代表所述镜头的光阑；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，折射率代表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；阿贝常数代表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值代表该非球面的圆锥系数。

接下来以一种可行的实施方式，对各个非球面透镜的非球面数据进行说明。

表9定焦镜头中非球面系数的设计值

其中，“-2.205406E-03”表示-2.205406*10^-3。

本实施例的光学系统达到了如下的技术指标：

对角视场角：69.18°；

光学总长：21.24mm；

焦距：f＝6.09mm；

光圈：Fno.＝1.20；

850mm离焦：5.8μm。。

图10是本实用新型实施例三提供的一种定焦镜头的球差曲线示意图，具体为波长光线分别为0.436μm、0.486μm、0.588μm、0.656μm和0.850μm的球差曲线示意图。图中纵轴为无量纲量，表示的是归一化入瞳半径，横坐标表示从图像传感器表面到各个波长轴上焦点的距离。所有波长的横坐标值均在±0.05mm这个范围内，且曲线相对集中，表明该光学系统轴向色差矫正良好。红外850nm轴向像差较小，具有红外共焦功能。

图11是本实用新型实施例三提供的一种定焦镜头的场曲畸变示意图，图中左侧坐标系中，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；由图可以看出，本实施例提供的镜头主波长为587nm，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，水平坐标表示光学畸变的大小，单位为％；垂直坐标表示归一化像高，没有单位。从图中可以得出，本实施例视场角69.18°。

图12是本实用新型实施例三提供的一种定焦镜头的垂轴色差示意图，图中垂直方向表示视场角的归一化，0表示在光轴上，垂直方向顶点表示最大的视场半径；水平方向为以0.587μm为基准子午范围的偏移量，单位微米(μm)。图中曲线表示垂直方向最大波长与最小波长的差值，单位微米(μm)，由图可以看出，最大波长与最小波长垂轴色差差值可控制在(-2μm，2μm)范围内，说明该定焦镜头在宽光谱下的色差得到了较好的控制，可以满足宽光谱应用需求。

综上所述，本实用新型实施例提供的定焦镜头，通过八枚镜片实现定焦镜头功能，同时通过限制各个透镜的光焦度搭配方式和透镜物侧面和像侧面的形状，实现光圈数FNo.≤1.22，满足大光圈性能；同时通过设置第四透镜和第五透镜校核设置，通过限制胶合透镜的光焦度以及第四透镜和第五透镜的折射率、阿贝常数和异常色散系数，实现红外850nm离焦量＜7μm，满足红外共焦性能；并且定焦镜头的间距满足中长焦镜头的定义，且实现总长TTL≤22.4mm，满足小体积性能。

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、第五透镜、第六透镜、第七透镜和第八透镜；

所述第一透镜为负光焦度透镜；所述第二透镜的光焦度与所述第三透镜的光焦度相反；所述第四透镜和所述第五透镜胶合设置形成胶合透镜，所述胶合透镜为正光焦度透镜；所述第六透镜为正光焦度透镜；所述第七透镜为负光焦度透镜，所述第八透镜为正光焦度透镜；

所述第一透镜的物侧面为凸面，像侧面为凹面；所述第二透镜的物侧面为凹面，像侧面为凸面；所述第三透镜的物侧面为凸面，像侧面为凹面；所述第四透镜的物侧面为凸面；所述第五透镜的像侧面为凸面；所述第六透镜的物侧面为凸面，像侧面为凸面；所述第七透镜的物侧面为凹面，所述第八透镜的物侧面为凸面；

所述第四透镜的光焦度为

折射率为n4，阿贝常数为v4，异常色散系数为dPgF4；所述第五透镜的光焦度为

折射率为n5，阿贝常数为v5，异常色散系数为dPgF5；所述定焦镜头的光焦度为

其中，

1.47≤n4≤1.79，1.48≤n5≤1.74，26.40≤v4≤69.60，29.70≤v5≤57.30；

-0.020≤dPgF4≤0.040，-0.019≤dPgF5≤0.032。

2.根据权利要求1所述的定焦镜头，其特征在于，所述第二透镜为正光焦度透镜，所述第三透镜为负光焦度透镜；

或者，所述第二透镜为负光焦度透镜，所述第三透镜为正光焦度透镜。

3.根据权利要求1所述的定焦镜头，其特征在于，所述第四透镜为负光焦度透镜或者正光焦度透镜，所述第五透镜为正光焦度透镜或者负光焦度透镜。

4.根据权利要求1所述的定焦镜头，其特征在于，所述第四透镜的像侧面为凹面，所述第五透镜的物侧面为凸面；

或者，所述第四透镜的像侧面为凸面，所述第五透镜的物侧面为凹面。

5.根据权利要求1所述的定焦镜头，其特征在于，所述第七透镜的像侧面为凸面或者凹面，所述第八透镜的像侧面为凸面或者凹面。

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、所述第二透镜、所述第三透镜、所述第六透镜、所述第七透镜和所述第八透镜均为塑胶非球面透镜；所述第四透镜和所述第五透镜均为玻璃球面透镜。

7.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

所述第二透镜的光焦度为

所述第三透镜的光焦度为

所述第六透镜的光焦度为

所述第七透镜的光焦度为

所述第八透镜的光焦度为

其中：

8.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，阿贝常数为v1；所述第二透镜的折射率为n2，阿贝常数为v2；所述第三透镜的折射率为n3，阿贝常数为v3；所述第六透镜的折射率为n6，阿贝常数为v6；所述第七透镜的折射率为n7，阿贝常数为v7；所述第八透镜的折射率为n8，阿贝常数为v8；其中：

1.51≤n1≤1.60，49.19≤v1≤58.91；1.51≤n2≤1.59，53.04≤v2≤57.36；

1.49≤n3≤1.69，15.30≤v3≤59.70；1.51≤n6≤1.63，46.22≤v6≤67.58；

1.61≤n7≤1.65，18.67≤v7≤31.03；1.52≤n8≤1.55；46.56≤v8≤59.04。

9.根据权利要求1所述定焦镜头，其特征在于，所述定焦镜头的成像面上最大成像圆半径为IC，所述第一透镜物侧面至像面在所述光轴上的距离为THL，其中：

0.155≤IC/THL。

10.根据权利要求1所述的定焦镜头，其特征在于，所述定焦镜头的光圈数FNo.≤1.22，总长TTL≤22.4mm，红外离焦量L≤7μm。

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