CN112305718A - 一种定焦镜头 - Google Patents

Abstract

本发明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、第二透镜和第五透镜均为负光焦度透镜，第三透镜、第四透镜和第六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，定焦镜头的焦距为f，满足：1.5<|f1/f|<3；2<|f2/f|<4；2<|f3/f|<5；1<|f4/f|<4；1<|f5/f|<4；1<|f6/f|<4。本发明提供的定焦镜头满足成本低、体积小、超广角大光圈、低照度条件下的高清成像的要求。

Description

一种定焦镜头

技术领域

本发明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

市场上，随着安防监控设施的日益普及，对安防监控镜头的要求越来越高。目前，大光圈镜头往往在光学总长和成本上难以控制，并且往往因为总长过长难以与常见的微型安防镜头进行互换，影响其适用性。

同时，市场上对镜头小型化，成本低廉化的镜头需求越来越强烈，因此需要开发一款小型化、低成本，同时具备相同光学性能的光学镜头。

发明内容

本发明提供一种定焦镜头，以降低镜头成本，缩小镜头体积，满足成本低、超广角大光圈、低照度条件下的高清成像的要求。

本发明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、所述第二透镜和所述第五透镜均为负光焦度透镜，所述第三透镜、所述第四透镜和所述第六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，所述定焦镜头的焦距为f，满足：

1.5<|f1/f|<3；2<|f2/f|<4；2<|f3/f|<5；1<|f4/f|<4；1<|f5/f|<4；1<|f6/f|<4。

可选的，所述第一透镜、所述第二透镜、所述第四透镜、所述第五透镜和所述第六透镜均为塑胶非球面透镜；所述第三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；

其中，1.50<n1<1.60，50<v1<60；

1.50<n2<1.60，50<v2<60；

1.70<n3<2.00，20<v3<50；

1.50<n4<1.60，50<v4<60；

1.55<n5<1.70，20<v5<45；

1.50<n6<1.60，50<v6<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凸面；

所述第三透镜的物侧面为凸面，所述第三透镜的像侧面为凸面；

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凹面，所述第一透镜的像侧面为凸面；

所述第六透镜的物侧面为凸面，所述第六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三透镜和所述第四透镜之间的光路中。

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＜0.6；

透镜靠近所述像面一侧的表面为像侧面，所述第六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°。

本发明实施例提供的定焦镜头，采用6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、第五透镜和第六透镜，光焦度组合方式为负、负、正、正、负、正。通过合理设置定焦镜头中的透镜数量、各透镜的光焦度的组合关系，达到降低镜头成本、缩小镜头体积，满足成本低、超广角大光圈、低照度条件下的高清成像的要求。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种定焦镜头的结构示意图；

图2为本发明实施例一提供的一种定焦镜头的光扇图；

图3为本发明实施例一提供的一种定焦镜头的轴向色差图；

图4为本发明实施例一提供的一种定焦镜头的场曲畸变图；

图5为本发明实施例二提供的一种定焦镜头的结构示意图；

图6为本发明实施例二提供的一种定焦镜头的光线光扇图；

图7为本发明实施例二提供的一种定焦镜头的轴向色差图；

图8为本发明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发明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发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

图1为本发明实施例提供的一种定焦镜头的结构示意图。如图1所示，本发明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、第二透镜130和第五透镜150均为负光焦度透镜，第三透镜130、第四透镜140、和第六透镜160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，定焦镜头的焦距为f，满足：

1.5<|f1/f|<3；2<|f2/f|<4；2<|f3/f|<5；1<|f4/f|<4；1<|f5/f|<4；1<|f6/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***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***(即透镜组)。

具体的，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为负光焦度透镜，具有控制光学***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，第四透镜140为正光焦度透镜，第五透镜150为负光焦度透镜以及第六透镜160为正光焦度透镜，第四透镜140、第五透镜150和第六透镜160具有矫正轴外像差的作用，其中轴外像差包括场曲、慧差、像散等像差。其中，第五透镜150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|<3以及设置第二透镜120的焦距f2和定焦镜头的焦距f满足2<|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的焦距与定焦镜头焦距f之比会极大地影响高低温条件下是否虚焦，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，使第三透镜130起到收束光线降低光线高度的同时校正球差等作用；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|<4、设置第五透镜150与定焦镜头的焦距f满足1<|f5/f|<4，以及设置第六透镜160的焦距f6与定焦镜头的焦距满足1<|f6/f|<4。通过合理设置各个镜头与定焦镜头的焦距关系，使整个光学***的球差和场曲同时减小，保证轴上和离轴视场像质，确保光学***的的高清成像的要求。

本发明实施例提供的定焦镜头，采用6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、光焦度组合方式为负、负、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，达到降低镜头成本、缩小镜头体积，满足成本低、易加工、小型化以及超广角大光圈、低照度条件下的高清成像的要求。

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

示例性的，利用非球面透镜可以起到矫正所有高级像差的作用以及考虑到塑料材质的透镜成本远低于玻璃材质的透镜成本，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，这种设置既满足了镜头像素高，也达到降低镜头成本的要求。由于第三透镜130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，设置第三透镜130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。

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三透镜130和第四透镜140之间的光路中，调节第四透镜140前端的光束的传播方向，调整光束进入第四透镜140的入射角，有利于提高定焦镜头的成像质量。

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，本发明实施例对此不赘述也不作限定。

本发明实施例提供的定焦镜头中，通过设置5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。

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的像侧面为凸面；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的物侧面为凹面，第五透镜150的像侧面为凸面；第六透镜160的物侧面为凸面，第六透镜160的像侧面为凸面。

示例性的，通过设定第一透镜110至第六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，双凸负光焦度非球面透镜的第二透镜120，双凸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，凹凸负光焦度非球面透镜的第五透镜150，双凸正光焦度非球面透镜的第六透镜160，得到特定组合的光学***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。

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示出了本发明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六透镜的曲率半径和厚度满足以下条件：

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＝6～15	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＝2.0～12.0	T4＝0.05～3.0
			5	R5＝5.0～20.0	T5＝0.8～4.0
6	R6＝-20.0～-5.0	T6＝0.05～3.0
			7	R7＝2.0～5.0	T7＝0.8～4.0
8	R8＝-3.0～-25.0	T8＝0.05～3.0
			9	R9＝-1.0～-5.0	T9＝0.8～4.0
10	R10＝-2.0～-50.0	T10＝0.05～3.0
			11	R11＝1.0～10.0	T11＝0.8～4.0
12	R12＝-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依顺序分别代表了第一透镜至第六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六透镜靠近像面一侧表面中心的曲率半径；T1、T3、T5、T7、T8、T10、T12、T14依顺序分别代表了第一透镜至第六透镜的中心厚度；T2、T4、T6、T8、T10依顺序分别代表了第一透镜至第八透镜的空气间隔。

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六透镜的曲率半径，有助于缩短光路总长，保证镜头整体的体积较小。设置第一透镜至第六透镜的中心厚度，以及第一透镜至第六透镜的空气间隔，通过以上镜片组成的光学***，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***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；

其中，1.50<n1<1.60，50<v1<60；1.50<n2<1.60，50<v2<60；

1.70<n3<2.00，20<v3<50；1.50<n4<1.60，50<v4<60；

1.55<n5<1.70，20<v5<45；1.50<n6<1.60，50<v6<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|<3，1.50<n1<1.60，50<v1<60；2<|f2/f|<40，1.50<n2<1.60，50<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|<5，1.70<n3<2.00，20<v3<50，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。

设置第四透镜和第六透镜满足：1<|f4/f|<4，1.50<n4<1.60，50<v4<60；1<|f6/f|<4，1.50<n6<1.60，50<v6<60，通过以上比例设置，可以有效矫正场曲、像散、球差、慧差等像差。

第五透镜作为整个镜头中负光焦度最大的元件，设置第五透镜满足：1<|f5/f|<4，1.55<n5<1.70，20<v5<45，它的存在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。

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。

做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。通过合理设置定焦镜头的镜头参数，使定焦镜头的光圈数F≤1.2的前提下满足体积小、视场大、高低温不跑焦的特性。

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，有效控制镜头的体积。

可选的，定焦镜头的总长为TTL，满足：TTL≤17mm。具体的，可以控制镜头总长度在17mm以内，有效控制体积的目的，实现镜头小型化。

可选的，定焦镜头的视场角为FOV，其中：FOV≥150°。具体的，通过对定焦镜头的参数优化，可得到视场角满足FOV≥150°的超大视野范围监控的目的。

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＜0.6；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＜0.6；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，可以保证整个定焦镜头结构紧凑，定焦镜头集成度高，便于安装和实用，达到小型化要求，适用于低照度条件下的监控需求。

本发明实施例提供的定焦镜头，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，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***性能的同时保证镜片成本低、易加工。在确保镜头在光圈F数≤1.2的前提下，视场角大于150°，光学***总长TTL同光学***焦距f的比满足：TTL/f＜8.5，且光学***总长TTL小于17mm，并可以在-40～80℃环境下使用保证解像力满足成像要求。该定焦镜头保证了视野的开阔性，满足超大通光量，小型化，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，本发明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、第二透镜130和第五透镜150均为负光焦度透镜，第三透镜130、第四透镜140、和第六透镜160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，定焦镜头的焦距为f，满足：

1.5<|f1/f|<3；2<|f2/f|<4；2<|f3/f|<5；1<|f4/f|<4；1<|f5/f|<4；1<|f6/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

面序号	表面类型	曲率半径	厚度	材料(nd)
					S1	非球面	8.1	0.9	1.54/56.0
S2	非球面	1.9	2.7
					S3	非球面	-5.8	0.8	1.54/55.7
S4	非球面	11.5	0.1
					S5	球面	20.3	3.2	1.95/17.9
光阑面S6	球面	-12.2	0.1
					S7	非球面	3.9	2.0	1.54/55.7
S8	非球面	-4.4	0.2
					S9	非球面	-1.5	0.8	1.67/19.3
S10	非球面	-6.4	0.1
					S11	非球面	2.3	2.6	1.54/56.0
S12	非平面	-3.8	1.3
					S13	球面	无限	0.7	1.52/64.2
S14	球面	无限	1.6

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、第四透镜140、第五透镜150和第六透镜160均为塑胶非球面透镜；第三透镜130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。

本发明实施例一提供的定焦镜头还包括光阑(图中未示出)；光阑设置在第三透镜130和第四透镜140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。光阑可以位于第三透镜130和第四透镜140之间的光路中，但本发明实施例对光阑的具***置设置不进行限定。

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，-7.25E-04表示面序号为1的系数A为-7.25*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＝1.9mm；

光圈数：F＝1.1；

视场角：2w≥150°；

适用谱线范围：436～656nm；

分辨率：可与200万像素高分辨率CCD或CMOS摄像机适配。

进一步，图2为本发明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***的像差。

图3为本发明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，本发明实施例提供的定焦镜头能够较好地校正像差。

图4为本发明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，本发明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质差距较小；像质较高，满足超大通光量、高低温、低照度下的成像性能要求。

综上所述，本发明实施例一提供的定焦镜头，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，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***性能的同时保证镜片成本低、易加工。在确保镜头在光圈数F≤1.2的前提下，视场角大于150°，光学***总长TTL小于17mm，适用谱线范围436～656nm，可与200万像素高分辨率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。该定焦镜头保证了视野的开阔性，满足超大通光量，小型化，适用于低照度条件下的监控需求。

实施例二

图5为本发明实施例二提供的一种定焦镜头的结构示意图，如图5所示，本发明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和第六透镜260；第一透镜210、第二透镜230和第五透镜250均为负光焦度透镜，第三透镜230、第四透镜240、和第六透镜260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，定焦镜头的焦距为f，满足：

1.5<|f1/f|<3；2<|f2/f|<4；2<|f3/f|<5；1<|f4/f|<4；1<|f5/f|<4；1<|f6/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	35.1	0.8	1.54/55.7
S2	非球面	2.4	2.3
					S3	非球面	-6.1	0.8	1.54/55.7
S4	非球面	5.0	0.1
					S5	非球面	6.9	4.1	1.90/31.4
S6	非球面	-8.5	0.1
					光阑S7	球面	4.3	1.9	1.54/55.7
S8	球面	-4.2	0.2
					S9	非球面	-1.7	0.8	1.66/20.3
S10	非球面	-18.8	0.1
					S11	非球面	2.7	2.1	1.54/55.7
S12	非平面	-4.0	1.3
					S13	球面	无限	0.7	1.52/64.2
S14	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、第四透镜240、第五透镜250和第六透镜260均为塑胶非球面透镜；第三透镜230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。

本发明实施例一提供的定焦镜头还包括光阑(图中未示出)；光阑设置在第三透镜230和第四透镜240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。光阑可以位于第三透镜230和第四透镜240之间的光路中，但本发明实施例对光阑的具***置设置不进行限定。

第一透镜210、第二透镜220、第四透镜240、第五透镜250和第六透镜260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，5.61E-04表示面序号为1的系数A为5.61*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：

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200万像素高分辨率CCD或CMOS摄像机适配。

进一步，图6为本发明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***的像差。

图7为本发明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，本发明实施例提供的定焦镜头能够较好地校正像差。

图8为本发明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，本发明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质差距较小；像质较高，满足超大通、高低温、低照度下的成像性能要求。

综上所述，本发明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，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***性能的同时保证镜片成本低、易加工。在确保镜头在光圈数F≤1.2的前提下，视场角大于150°，光学***总长TTL同光学***焦距f的比满足TTL/f＜8.5，且光学***总长TTL小于17mm，适用谱线范围436～656nm，可与200万像素高分辨率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。该定焦镜头保证了视野的开阔性，满足超大通光量，小型化，适用于低照度条件下的监控需求。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明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发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明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、第五透镜和第六透镜；

所述第一透镜、所述第二透镜和所述第五透镜均为负光焦度透镜，所述第三透镜、所述第四透镜和所述第六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，所述定焦镜头的焦距为f，满足：

1.5<|f1/f|<3；2<|f2/f|<4；2<|f3/f|<5；1<|f4/f|<4；1<|f5/f|<4；1<|f6/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、所述第四透镜、所述第五透镜和所述第六透镜均为塑胶非球面透镜；所述第三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；

其中，1.50<n1<1.60，50<v1<60；

1.50<n2<1.60，50<v2<60；

1.70<n3<2.00，20<v3<50；

1.50<n4<1.60，50<v4<60；

1.55<n5<1.70，20<v5<45；

1.50<n6<1.60，50<v6<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凸面；

所述第三透镜的物侧面为凸面，所述第三透镜的像侧面为凸面；

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凹面，所述第一透镜的像侧面为凸面；

所述第六透镜的物侧面为凸面，所述第六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三透镜和所述第四透镜之间的光路中。

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＜0.6；

透镜靠近所述像面一侧的表面为像侧面，所述第六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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