CN117970611B - 一种定焦镜头及成像装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种定焦镜头及成像装置，属于光学领域。一种定焦镜头，所述定焦镜头从物面侧到像面侧依次由正光焦度的第一固定透镜群、负光焦度的聚焦透镜群和正光焦度的第二固定透镜群组成；所述定焦镜头满足以下条件：FNO＜2.1；8.5＜TTL/f＜17.5；0.04＜DS/f＜0.5；其中，FNO为所述定焦镜头的光圈数，f为所述定焦镜头的焦距，TTL为所述定焦镜头的光学总长，DS为所述光阑与其物面侧透镜之间的间距。本发明能够实现定焦镜头在较大光圈的条件下，仍然具有较高的成像质量。
Description
技术领域
本发明属于光学领域，特别是涉及一种定焦镜头及成像装置。
背景技术
镜头是摄像机等设备中的很重要的一个光学器件，定焦镜头是指只有一个固定焦距的镜头；相较于变焦镜头，定焦镜头具有结构简单、光圈较大等优点，在安防监控等领域有着广泛的应用。目前安防监控领域对成像质量的要求越来越高，现有的定焦镜头在大光圈条件下的成像质量难以满足需求。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种定焦镜头及成像装置。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
本发明的第一方面公开了一种定焦镜头，所述定焦镜头从物面侧到像面侧依次由正光焦度的第一固定透镜群、负光焦度的聚焦透镜群和正光焦度的第二固定透镜群组成；
所述第一固定透镜群从物面侧到像面侧依次由负光焦度的第一透镜、负光焦度的第二透镜、负光焦度的第三透镜、负光焦度的第四透镜、正光焦度的第五透镜、负光焦度的第六透镜和正光焦度的第七透镜组成；
所述聚焦透镜群由负光焦度的第八透镜和正光焦度的第九透镜组成；
所述第二固定透镜群从物面侧到像面侧依次由负光焦度的第十透镜、正光焦度的第十一透镜、负光焦度的第十二透镜、正光焦度的第十三透镜、负光焦度的第十四透镜和正光焦度的第十五透镜；
所述定焦镜头满足以下条件：
FNO＜2.1；
8.5＜TTL/f＜17.5；
0.04＜DS/f＜0.5；
其中，FNO为所述定焦镜头的光圈数，f为所述定焦镜头的焦距，TTL为所述定焦镜头的光学总长，DS为所述光阑与其物面侧透镜之间的间距。
进一步地，所述第一固定透镜群和第二固定透镜群中均至少包括一片非球面透镜。
进一步地，所述第八透镜和第九透镜互相胶合形成一片胶合透镜。
进一步地，所述第十透镜和第十一透镜互相胶合形成一片胶合透镜，所述第十二透镜、第十三透镜和第十四透镜胶合形成一片胶合透镜。
进一步地，所述定焦镜头满足以下条件：
-0.8＜R011/f01＜-0.3
其中，R011为第一透镜物面侧的曲率半径，f01为第一透镜的焦距。
进一步地，所述定焦镜头满足以下条件：
-2.8＜f08/f＜-1.9
其中，f08为第八透镜的焦距。
进一步地，所述定焦镜头满足以下条件：
3.8＜f09/f＜5.9
其中，f09为第九透镜的焦距。
进一步地，所述定焦镜头满足以下条件：
P3＜0.5mm；
其中，P3为第二固定透镜群中镜片之间的空气间隙之和。
进一步地，所述定焦镜头满足以下条件：
-0.5＜（R21+R22）/f02＜-0.4；
其中，R21为第二透镜物面侧的曲率半径，R22为第二透镜像面侧的曲率半径，f02为第二透镜的焦距。
本发明的第二方面公开了一种成像装置，包括：
如本发明的第一方面所述的定焦镜头；
及成像元件，被配置为接收由所述定焦镜头形成的图像。
本发明的有益效果是：
（1）本发明通过结构与参数的限定，能够实现定焦镜头在较大光圈的条件下，仍然具有较高的成像质量，同时定焦镜头的体积也较小，便于携带；
（2）本发明通过对R011/f01的值的限定，扩大了定焦镜头的视场角，以及提高了成像的稳定性；
（3）本发明通过在第一固定透镜群和第二固定透镜群中使用非球面透镜，有利于减小定焦镜头的体积。
附图说明
图1为本发明中第一种定焦镜头的结构示意图；
图2为本发明中第一种定焦镜头的彗差图；
图3为本发明中第一种定焦镜头的像差图；
图4为本发明中第二种定焦镜头的结构示意图；
图5为本发明中第二种定焦镜头的彗差图；
图6为本发明中第二种定焦镜头的像差图；
图7为本发明中第三种定焦镜头的结构示意图；
图8为本发明中第三种定焦镜头的彗差图；
图9为本发明中第三种定焦镜头的像差图；
图中，a1-第一透镜，a2-第二透镜，a3-第三透镜，a4-第四透镜，a5-第五透镜，a6-第六透镜，a7-第七透镜，a8-第八透镜，a9-第九透镜，a10-第十透镜，a11-第十一透镜，a12-第十二透镜，a13-第十三透镜，a14-第十四透镜，a15-第十五透镜，STO-光阑，G1-第一固定透镜群，G2-聚焦透镜群，G3-第二固定透镜群。
具体实施方式
下面将结合实施例，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参阅图1至图9，本发明提供一种定焦镜头及成像装置：
实施例一
如图1所示，所述定焦镜头从物面侧到像面侧依次由正光焦度的第一固定透镜群G1、负光焦度的聚焦透镜群G2和正光焦度的第二固定透镜群G3组成。
所述第一固定透镜群G1从物面侧到像面侧依次由负光焦度的第一透镜a1、负光焦度的第二透镜a2、负光焦度的第三透镜a3、负光焦度的第四透镜a4、正光焦度的第五透镜a5、负光焦度的第六透镜a6和正光焦度的第七透镜a7组成。
所述聚焦透镜群G2从物面侧到像面侧依次由负光焦度的第八透镜a8和正光焦度的第九透镜a9组成。
所述第二固定透镜群G3从物面侧到像面侧依次由负光焦度的第十透镜a10、正光焦度的第十一透镜a11、负光焦度的第十二透镜a12、正光焦度的第十三透镜a13、负光焦度的第十四透镜a14和正光焦度的第十五透镜a15。
所述定焦镜头满足以下条件：
FNO＜2.1；
8.5＜TTL/f＜17.5；
0.04＜DS/f＜0.5；
其中，FNO为所述定焦镜头的光圈数，f为所述定焦镜头的焦距，TTL为所述定焦镜头的光学总长，DS为所述光阑STO与其物面侧透镜之间的间距。
本实施例中，通过上述结构与参数的限定，能够实现定焦镜头在较大光圈的条件下，仍然具有较高的成像质量，同时定焦镜头的体积也较小，便于携带。同时，通过DS/f的限定，使得定焦镜头的相对孔径在合适的范围内，减小了定焦镜头的光学总长，增加了定焦镜头的进光量，以及增加了定焦镜头的亮度。
所述第八透镜a8和第九透镜a9互相胶合形成一片胶合透镜。
所述第十透镜a10和第十一透镜a11互相胶合形成一片胶合透镜，所述第十二透镜a12、第十三透镜a13和第十四透镜a14胶合形成一片胶合透镜。
通过胶合透镜的使用，减少了透镜之间的反射和散射，可以形式更宽广的视野，同时具有更好的环境适应能力。
所述第一固定透镜群G1和第二固定透镜群G3中均至少包括一片非球面透镜。非球面透镜的使用，减少了定焦镜头内透镜的数量，进而减小了定焦镜头的体积。
所述定焦镜头满足以下条件：
-0.8＜R011/f01＜-0.3
其中，R011为第一透镜a1物面侧的曲率半径，f01为第一透镜a1的焦距。
通过将R011/f01的值配置在上述范围，有利于使更大角度的光线稳定地进入该定焦镜头，从而扩大了定焦镜头的视场角，以及提高了成像的稳定性。
所述定焦镜头满足以下条件：
-2.8＜f08/f＜-1.9
其中，f08为第八透镜a8的焦距。
所述定焦镜头满足以下条件：
3.8＜f09/f＜5.9
其中，f09为第九透镜a9的焦距。
通过将f08/f、f09/f的值配置在上述范围，有利于平衡各类像差，提高成像质量。
所述定焦镜头满足以下条件：
P3＜0.5mm；
其中，P3为第二固定透镜群G3中镜片之间的空气间隙之和。本实施例中，P3＜0.5mm，使得定焦镜头的结构更紧凑，减小了镜头的体积。
所述定焦镜头满足以下条件：
-0.5＜（R21+R22）/f02＜-0.4；
其中，R21为第二透镜a2物面侧的曲率半径，R22为第二透镜a2像面侧的曲率半径，f02为第二透镜a2的焦距。
通过合理搭配并控制（R21+R22）/f02的值，可有效地控制光线的走势，减缓第二透镜a2的入射光线与出射光线的偏折角度，使光线平缓进入该定焦镜头的后方，降低了公差敏感度。
实施例二
图1至图3所示，所述定焦镜头从物面侧到像面侧依次由正光焦度的第一固定透镜群G1、负光焦度的聚焦透镜群G2和正光焦度的第二固定透镜群G3组成。
所述第一固定透镜群G1从物面侧到像面侧依次由负光焦度的第一透镜a1、负光焦度的第二透镜a2、负光焦度的第三透镜a3、负光焦度的第四透镜a4、正光焦度的第五透镜a5、负光焦度的第六透镜a6和正光焦度的第七透镜a7组成。
所述聚焦透镜群G2从物面侧到像面侧依次由负光焦度的第八透镜a8和正光焦度的第九透镜a9组成。
所述第二固定透镜群G3从物面侧到像面侧依次由负光焦度的第十透镜a10、正光焦度的第十一透镜a11、负光焦度的第十二透镜a12、正光焦度的第十三透镜a13、负光焦度的第十四透镜a14和正光焦度的第十五透镜a15。
将本实施例的定焦镜头的基本透镜数据示于表1中，将非球面系数示于表2和表3中。
在面编号栏中示出了将物侧的面设为第1面而随着朝向像侧逐一增加了编号时的面编号；在表面类型栏示出了某一透镜的表面类型；在曲率半径栏示出了某一透镜在的曲率半径，曲率半径为正时表明表面向物侧方向弯曲，曲率半径为负时表明表面向像侧方向弯曲；在中心厚度栏中示出了各面与在其像侧相邻的面的光轴上的面间隔；在折射率栏示出了某一透镜的折射率；在阿贝数栏示出了某一透镜的阿贝数。
在表2和表3中，K为圆锥系数；在表1至表3中，E为科学计数号，例如E-05表示10-5。
表1
表2
表3
表2和表3中的S5、S6、S11、S12、S14、S15、S26、S27等为面编号。
本实施例中，定焦镜头的焦距为13.30mm，FNO为1.26，半角为41.38°，TTL为210.00mm，STP到IMG为113.18mm，其中，FNO为定焦镜头的光圈数，TTL为定焦镜头的光学总长。
TTL/f=210.00mm/13.30mm=15.79；
8.5＜TTL/f＜17.5；
其中，f为所述定焦镜头的焦距。
DS/f=DS=5.91mm/13.30mm=0.44；
0.04＜DS/f＜0.5；
其中，DS为所述光阑STO与其物面侧透镜之间的间距。
实施例三
图4至图6所示，所述定焦镜头从物面侧到像面侧依次由正光焦度的第一固定透镜群G1、负光焦度的聚焦透镜群G2和正光焦度的第二固定透镜群G3组成。
所述第一固定透镜群G1从物面侧到像面侧依次由负光焦度的第一透镜a1、负光焦度的第二透镜a2、负光焦度的第三透镜a3、负光焦度的第四透镜a4、正光焦度的第五透镜a5、负光焦度的第六透镜a6和正光焦度的第七透镜a7组成。
所述聚焦透镜群G2从物面侧到像面侧依次由负光焦度的第八透镜a8和正光焦度的第九透镜a9组成。
所述第二固定透镜群G3从物面侧到像面侧依次由负光焦度的第十透镜a10、正光焦度的第十一透镜a11、负光焦度的第十二透镜a12、正光焦度的第十三透镜a13、负光焦度的第十四透镜a14和正光焦度的第十五透镜a15。
将本实施例的定焦镜头的基本透镜数据示于表4中，将非球面系数示于表5和表6中。
在面编号栏中示出了将物侧的面设为第1面而随着朝向像侧逐一增加了编号时的面编号；在表面类型栏示出了某一透镜的表面类型；在曲率半径栏示出了某一透镜在的曲率半径，曲率半径为正时表明表面向物侧方向弯曲，曲率半径为负时表明表面向像侧方向弯曲；在中心厚度栏中示出了各面与在其像侧相邻的面的光轴上的面间隔；在折射率栏示出了某一透镜的折射率；在阿贝数栏示出了某一透镜的阿贝数。
在表5和表6中，K为圆锥系数；在表4至表6中，E为科学计数号，例如E-05表示10-5。
表4
表5
表6
表5和表6中的S5、S6、S11、S12、S14、S15、S26、S27等为面编号。
本实施例中，定焦镜头的焦距为15.31mm，FNO为2.05，半角为34.48°，TTL为261.85mm，STP到IMG为119.87mm，其中，FNO为定焦镜头的光圈数，TTL为定焦镜头的光学总长。
TTL/f=261.85mm/15.31mm=17.1；
8.5＜TTL/f＜17.5；
其中，f为所述定焦镜头的焦距。
DS/f=0.69mm/15.31mm=0.05；
0.04＜DS/f＜0.5；
其中，DS为所述光阑STO与其物面侧透镜之间的间距。
实施例四
图7至图9所示，所述定焦镜头从物面侧到像面侧依次由正光焦度的第一固定透镜群G1、负光焦度的聚焦透镜群G2和正光焦度的第二固定透镜群G3组成。
所述第一固定透镜群G1从物面侧到像面侧依次由负光焦度的第一透镜a1、负光焦度的第二透镜a2、负光焦度的第三透镜a3、负光焦度的第四透镜a4、正光焦度的第五透镜a5、负光焦度的第六透镜a6和正光焦度的第七透镜a7组成。
所述聚焦透镜群G2从物面侧到像面侧依次由负光焦度的第八透镜a8和正光焦度的第九透镜a9组成。
所述第二固定透镜群G3从物面侧到像面侧依次由负光焦度的第十透镜a10、正光焦度的第十一透镜a11、负光焦度的第十二透镜a12、正光焦度的第十三透镜a13、负光焦度的第十四透镜a14和正光焦度的第十五透镜a15。
将本实施例的定焦镜头的基本透镜数据示于表7中，将非球面系数示于表8和表9中。
在面编号栏中示出了将物侧的面设为第1面而随着朝向像侧逐一增加了编号时的面编号；在表面类型栏示出了某一透镜的表面类型；在曲率半径栏示出了某一透镜在的曲率半径，曲率半径为正时表明表面向物侧方向弯曲，曲率半径为负时表明表面向像侧方向弯曲；在中心厚度栏中示出了各面与在其像侧相邻的面的光轴上的面间隔；在折射率栏示出了某一透镜的折射率；在阿贝数栏示出了某一透镜的阿贝数。
在表8和表9中，K为圆锥系数；在表7至表9中，E为科学计数号，例如E-05表示10-5。
表7
表8
表9
表8和表9中的S5、S6、S11、S12、S14、S15、S26、S27等为面编号。
本实施例中，定焦镜头的焦距为20.00mm，FNO为2.06，半角为34.48°，TTL为180.00mm，STP到IMG为111.90mm，其中，FNO为定焦镜头的光圈数，TTL为定焦镜头的光学总长。
TTL/f=180.00mm/20.00mm=9；
8.5＜TTL/f＜17.5；
其中，f为所述定焦镜头的焦距。
DS/f=1.16mm/20.00mm=0.06；
0.04＜DS/f＜0.5；
其中，DS为所述光阑STO与其物面侧透镜之间的间距。
实施例五
一种成像装置，包括：如上述任意一种实施例所描述的定焦镜头，及成像元件，被配置为接收由定焦镜头形成的图像。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。
Claims (10)
1.一种定焦镜头，其特征在于，所述定焦镜头从物面侧到像面侧依次由正光焦度的第一固定透镜群、负光焦度的聚焦透镜群和正光焦度的第二固定透镜群组成；
所述第一固定透镜群从物面侧到像面侧依次由负光焦度的第一透镜、负光焦度的第二透镜、负光焦度的第三透镜、负光焦度的第四透镜、正光焦度的第五透镜、负光焦度的第六透镜和正光焦度的第七透镜组成；
所述聚焦透镜群由负光焦度的第八透镜和正光焦度的第九透镜组成；
所述第二固定透镜群从物面侧到像面侧依次由负光焦度的第十透镜、正光焦度的第十一透镜、负光焦度的第十二透镜、正光焦度的第十三透镜、负光焦度的第十四透镜和正光焦度的第十五透镜；
所述定焦镜头满足以下条件：
FNO＜2.1；
8.5＜TTL/f＜17.5；
0.04＜DS/f＜0.5；
其中，FNO为所述定焦镜头的光圈数，f为所述定焦镜头的焦距，TTL为所述定焦镜头的光学总长，DS为光阑与其物面侧透镜之间的间距。
2.根据权利要求1所述的一种定焦镜头，其特征在于，所述第一固定透镜群和第二固定透镜群中均至少包括一片非球面透镜。
3.根据权利要求1所述的一种定焦镜头，其特征在于，所述第八透镜和第九透镜互相胶合形成一片胶合透镜。
4.根据权利要求1所述的一种定焦镜头，其特征在于，所述第十透镜和第十一透镜互相胶合形成一片胶合透镜，所述第十二透镜、第十三透镜和第十四透镜胶合形成一片胶合透镜。
5.根据权利要求1所述的一种定焦镜头，其特征在于，所述定焦镜头满足以下条件：
-0.8＜R011/f01＜-0.3
其中，R011为第一透镜物面侧的曲率半径，f01为第一透镜的焦距。
6.根据权利要求1所述的一种定焦镜头，其特征在于，所述定焦镜头满足以下条件：
-2.8＜f08/f＜-1.9
其中，f08为第八透镜的焦距。
7.根据权利要求1所述的一种定焦镜头，其特征在于，所述定焦镜头满足以下条件：
3.8＜f09/f＜5.9
其中，f09为第九透镜的焦距。
8.根据权利要求1所述的一种定焦镜头，其特征在于，所述定焦镜头满足以下条件：
P3＜0.5mm；
其中，P3为第二固定透镜群中镜片之间的空气间隙之和。
9.根据权利要求1所述的一种定焦镜头，其特征在于，所述定焦镜头满足以下条件：
-0.5＜（R21+R22）/f02＜-0.4；
其中，R21为第二透镜物面侧的曲率半径，R22为第二透镜像面侧的曲率半径，f02为第二透镜的焦距。
10.一种成像装置，其特征在于，包括：
如权利要求1至9中任何一项所述的定焦镜头；
及成像元件，被配置为接收由所述定焦镜头形成的图像。
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2024
- 2024-03-29 CN CN202410373686.2A patent/CN117970611B/zh active Active
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