CN221225137U

CN221225137U - 定焦镜头

Info

Publication number: CN221225137U
Application number: CN202322630467.1U
Authority: CN
Inventors: 翟林燕; 白兴安; 曾繁胜; 蔡聪聪
Original assignee: Sunny Optics Zhongshan Co Ltd
Current assignee: Sunny Optics Zhongshan Co Ltd
Priority date: 2023-09-26
Filing date: 2023-09-26
Publication date: 2024-06-25
Anticipated expiration: 2033-09-26

Abstract

本申请公开了一种定焦镜头，沿光轴从物侧至像侧依序包括：具有负光焦度的第一透镜，其物侧面为凸面，像侧面为凹面；具有负光焦度的第二透镜，其物侧面为凸面，像侧面为凹面；具有负光焦度的第三透镜，其物侧面和像侧面均为凹面；具有正光焦度的第四透镜，其物侧面为凸面；具有正光焦度的第五透镜，其物侧面和像侧面均为凸面；具有正光焦度的第六透镜，其像侧面为凸面；具有负光焦度的第七透镜，其物侧面和像侧面均为凹面；具有正光焦度的第八透镜，其物侧面为凹面，像侧面为凸面；以及具有正光焦度的第九透镜，其物侧面和像侧面均为凸面；其中，第六透镜与第七透镜为胶合透镜；第三透镜与第九透镜中的至少一个为非旋转对称自由曲面透镜。

Description

定焦镜头

技术领域

本申请涉及光学元件领域，具体地，涉及一种定焦镜头。

背景技术

随着信息技术的不断升级发展，远程视频与网络会议由于其不受时间与地点的约束，具有极高的信息交换便利性而广泛受到各界的关注。

成像镜头作为视频会议中不可缺少且十分重要的设备，其成像质量决定了视频会议画面的上限。但是，目前使用的成像镜头随着可视角度的增加，其畸变也会随之增大，导致人像高度失真。因此，如何设计一种大角度且无畸变的镜头已成为亟待解决的问题。

实用新型内容

根据本申请实施方式提供了一种定焦镜头，该定焦镜头沿光轴从物侧至像侧依序包括：具有负光焦度的第一透镜，其物侧面为凸面，像侧面为凹面；具有负光焦度的第二透镜，其物侧面为凸面，像侧面为凹面；具有负光焦度的第三透镜，其物侧面和像侧面均为凹面；具有正光焦度的第四透镜，其物侧面为凸面；具有正光焦度的第五透镜，其物侧面和像侧面均为凸面；具有正光焦度的第六透镜，其像侧面为凸面；具有负光焦度的第七透镜，其物侧面和像侧面均为凹面；具有正光焦度的第八透镜，其物侧面为凹面，像侧面为凸面；以及具有正光焦度的第九透镜，其物侧面和像侧面均为凸面；其中，第六透镜与第七透镜为胶合透镜；第三透镜与第九透镜中的至少一个为自由曲面透镜；且第二透镜的有效焦距F2与定焦镜头的总有效焦距F满足：-4.2≤F2/F≤-3.0。

在一个或多个实施方式中，第一透镜的有效焦距F1与定焦镜头的总有效焦距F满足：-8.7≤F1/F≤-4.9。

在一个或多个实施方式中，第一透镜至第九透镜的中心厚度的总和∑CT与定焦镜头的光学总长TTL满足：0.6≤∑CT/TTL≤0.7。

在一个或多个实施方式中，定焦镜头的前组透镜的组合焦距Fb与定焦镜头的后组透镜的组合焦距Fc满足：-1.7≤Fb/Fc≤-0.8；其中前组透镜包括第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜，后组透镜包括第五透镜、第六透镜、第七透镜、第八透镜和第九透镜。

在一个或多个实施方式中，第三透镜的有效焦距F3与定焦镜头的总有效焦距F满足：-2.0≤F3/F≤-1.6。

在一个或多个实施方式中，第四透镜物侧面的曲率半径R7、第四透镜像侧面的曲率半径R8以及第四透镜的有效焦距F4满足：3.2≤|(R7+R8)/F4|≤10.4。

在一个或多个实施方式中，第五透镜的有效焦距F5与定焦镜头的总有效焦距F满足：1.6≤F5/F≤1.8。

在一个或多个实施方式中，第六透镜的有效焦距F6与定焦镜头的总有效焦距F满足：2.0≤F6/F≤2.5。

在一个或多个实施方式中，第七透镜的有效焦距F7与定焦镜头的总有效焦距F满足：-1.1≤F7/F≤-0.9。

在一个或多个实施方式中，第八透镜的有效焦距F8与定焦镜头的总有效焦距F满足：3.8≤F8/F≤5.1。

在一个或多个实施方式中，第九透镜的有效焦距F9与定焦镜头的总有效焦距F满足：3.2≤F9/F≤4.2。

在一个或多个实施方式中，第一透镜物侧面的曲率半径R1与第一透镜像侧面的曲率半径R2满足：1.5≤R1/R2≤2.1。

在一个或多个实施方式中，第一透镜、第二透镜与第三透镜的组合焦距Fa与定焦镜头的总有效焦距F满足：-0.8≤Fa/F≤-0.7。

在一个或多个实施方式中，定焦镜头的前组透镜的组合焦距Fb与定焦镜头的总有效焦距F满足：-3.8≤Fb/F≤-1.9，其中前组透镜包括第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜。

在一个或多个实施方式中，定焦镜头的后组透镜的组合焦距Fc与定焦镜头的总有效焦距F满足：2.1≤Fc/F≤2.4，其中后组透镜包括第五透镜、第六透镜、第七透镜、第八透镜和第九透镜。

在一个或多个实施方式中，第六透镜的有效焦距F6与第七透镜的有效焦距F7满足：2.3≤F6+F7≤3.0。

在一个或多个实施方式中，第六透镜与第七透镜的组合焦距F67、第六透镜的中心厚度CT6以及第七透镜的中心厚度CT7满足：-1.7≤F67/(CT6+CT7)≤-1.4。

在一个或多个实施方式中，定焦镜头还包括光阑，光阑设置于第四透镜与第五透镜之间，第一透镜的物侧面至光阑于光轴上的距离DS与定焦镜头的光学总长TTL满足：1.8≤TTL/DS≤2.2。

在一个或多个实施方式中，第四透镜的像侧面至第五透镜的物侧面于光轴上的距离T45与定焦镜头的光学总长TTL满足：0≤T45/TTL≤0.1。

根据本申请实施方式提供一种大视场角、低畸变的定焦镜头，包括九枚具有光焦度的镜片，通过合理分配各镜片的光焦度以及面型设计能够在满足大视场角的同时平衡和校正光学系统的像差，并通过将至少一枚透镜设置为非旋转对称自由曲面透镜，可以增加不对称的自由度，从而可以更好地校准后畸变等像差，使得光学系统具有高成像质量；此外，通过将第六透镜与第七透镜胶合，能够有效矫正光学系统的色差和平衡光学系统的像差，提升光学系统的成像品质，还可以降低镜头的偏心敏感度，降低镜头加工和组装难度，提高镜头的组装良率。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1示出了根据本申请实施例1的定焦镜头的结构示意图；

图2示出了本申请实施例1中定焦镜头的光学畸变曲线图；

图3示出了根据本申请实施例2的定焦镜头的结构示意图；

图4示出了本申请实施例2中定焦镜头的光学畸变曲线图；

图5示出了根据本申请实施例3的定焦镜头的结构示意图；

图6示出了本申请实施例3中定焦镜头的光学畸变曲线图；

图7示出了根据本申请实施例4的定焦镜头的结构示意图；以及

图8示出了本申请实施例4中定焦镜头的光学畸变曲线图。

具体实施方式

为了更好地理解本申请，将参考附图对本申请的各个方面做出更详细的说明。应理解，这些详细说明只是对本申请的示例性实施方式的描述，而非以任何方式限制本申请的范围。在说明书全文中，相同的附图标号指代相同的元件。表述“和/或”包括相关联的所列项目中的一个或多个的任何和全部组合。

应注意，在本说明书中，第一、第二、第三等的表述仅用于将一个特征与另一个特征区分开来，而不表示对特征的任何限制。因此，在不背离本申请的教导的情况下，下文中讨论的第一镜片也可被称作第二镜片或第一透镜。

在附图中，为了便于说明，已稍微夸大了透镜的厚度、尺寸和形状。具体来讲，附图中所示的球面或非球面的形状通过示例的方式示出。即，球面或非球面的形状不限于附图中示出的球面或非球面的形状。附图仅为示例而并非严格按比例绘制。

在本文中，近轴区域是指光轴附近的区域。若透镜表面为凸面且未界定该凸面位置时，则表示该透镜表面至少于近轴区域为凸面；若透镜表面为凹面且未界定该凹面位置时，则表示该透镜表面至少于近轴区域为凹面。每个透镜最靠近被摄物体的表面称为该透镜的物侧面，每个透镜最靠近成像面的表面称为该透镜的像侧面。

还应理解的是，用语“包括”、“包括有”、“具有”、“包含”和/或“包含有”，当在本说明书中使用时表示存在所陈述的特征、元件和/或部件，但不排除存在或附加有一个或多个其它特征、元件、部件和/或它们的组合。此外，当诸如“...中的至少一个”的表述出现在所列特征的列表之后时，修饰整个所列特征，而不是修饰列表中的单独元件。此外，当描述本申请的实施方式时，使用“可”表示“本申请的一个或多个实施方式”。并且，用语“示例性的”旨在指代示例或举例说明。

除非另外限定，否则本文中使用的所有用语(包括技术用语和科学用语)均具有与本申请所属领域普通技术人员的通常理解相同的含义。还应理解的是，用语(例如在常用词典中定义的用语)应被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义一致的含义，并且将不被以理想化或过于形式化意义解释，除非本文中明确如此限定。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。以下实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。

以下对本申请的特征、原理和其他方面进行详细描述。

参考图1所示，根据本申请实施方式的定焦镜头可包括沿光轴从物侧(指光线入射的一侧)至像侧(指光线出射的一侧)依序排列的第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4、当第五透镜L5、第六透镜L6、第七透镜L7、第八透镜L8以及第九透镜L9。第一透镜L1至第九透镜L9中相邻的两个镜片之间可具有空气间隔。

根据本申请实施方式的定焦镜头，第一透镜L1可具有负光焦度，有利于减小入射光线的倾角，从而对物方大视场实现有效分担。第一透镜L1的物侧面为凸面，像侧面为凹面，有利于尽可能地收集大视场光线进入后方光学镜头。

根据本申请实施方式的定焦镜头，第二透镜L2可具有负光焦度，能够分担第一透镜L1的负光焦度，从而有利于避免因第一透镜L1光焦度过于集中而造成的光线偏折过大，降低了光学系统色差矫正的难度。第二透镜L2的物侧面为凸面，像侧面为凹面，有利于汇聚光线，使发散后的光线顺利进入后方，让光线走势平稳过渡，提升光学系统的成像品质。

根据本申请实施方式的定焦镜头，第三透镜L3可具有负光焦度，有利于收集经过第二透镜L2后射入的光线，使光线走势平稳过渡，提升光学系统的成像品质。第三透镜L3的物侧面和像侧面均为凹面，可以平衡前两枚透镜引入的正畸变。

根据本申请实施方式的定焦镜头，第四透镜L4可具有正光焦度，有利于汇聚光线的同时降低光线偏折角度，让光线走势平稳过渡。第四透镜L4可具有凸凹或双凸面型，第四透镜L4的物侧面为凸面有利于提高光学系统的照度，使得光学系统在像面处亮度得到提升，避免暗角的产生。

根据本申请实施方式的定焦镜头，第五透镜L5可具有正光焦度，有利于提高边缘视场光线汇聚能力，同时有效控制光学总长，降低光学系统体积，进而有利于光学系统的小型化。第五透镜L5的物侧面和像侧面均为凸面，可以降低第五透镜L5物侧面中心区域由于反射产生的鬼像投影在像面上的能量，从而提升光学系统的成像品质。

根据本申请实施方式的定焦镜头，第六透镜L6可具有正光焦度，有利于提高光学系统的光线汇聚能力，将更多的光束有效地传递至后方透镜，提升光学系统的成像品质。第六透镜L6可具有凹凸或双凸面型，第六透镜L6的像侧面为凸面有利于提高边缘视场光线收集能力，减小第六透镜L6自身产生的球差和像散，提升光学系统的成像品质。

根据本申请实施方式的定焦镜头，第七透镜L7可具有负光焦度，有利于增大光学系统的成像面积，同时平衡第六透镜L6产生的各类像差，提升光学系统的成像品质。第七透镜L7的物侧面和像侧面均为凹面，有利于光线走势平稳，便于对像散和场曲等像差的矫正。

在示例性实施方式中，第六透镜L6和第七透镜L7可胶合组成胶合透镜，可以有效矫正光学系统的色差、降低光学镜头的偏心敏感度，还可以平衡光学系统的像差，提升光学系统的成像品质；此外还可以降低光学镜头的组装敏感度，进而降低光学镜头的加工工艺难度，提高光学镜头的组装良率。

根据本申请实施方式的定焦镜头，第八透镜L8可具有正光焦度，有利于压制边缘视场入射于成像面的角度，将更多的光束有效地传递至成像面，提升光学系统的成像品质。第八透镜L8的物侧面为凹面，像侧面为凸面，有利于提升边缘视场的相对照度避免暗角的产生，提升光学系统的成像品质。

根据本申请实施方式的定焦镜头，第九透镜L9可具有正光焦度，有利于汇聚光线的同时降低光线偏折角度，将光学系统最大视场角主光线在像面上的入射角控制在与图像传感器相匹配的范围内。第九透镜L9的物侧面和像侧面均为凸面，有利于降低第九透镜L9自身像散和畸变对光学系统的影响，提升光学系统的成像品质。

根据本申请示例性实施方式的定焦镜头，第三透镜L3与第九透镜L9中的至少一个为非旋转对称自由曲面透镜。广角镜头中由于旋转对称镜片校正像差的局限性，随着视场角的增大，光学畸变也会随之增大，而采用非旋转对称自由曲面镜片因增加了不对称的自由度，可以更好地校正畸变等像差，实现广角低畸变的优良性能。

在示例性实施方式中，定焦镜头可包括光阑STO，光阑STO可有效收束进入光学系统的光线，减小光学系统的最大通光口径，有利于实现小型化设计。光阑STO可例如设置于第四透镜L4与第五透镜L5之间，本申请对其位置不作具体限制。

在示例性实施方式中，定焦镜头可包括用于保护感光元件的保护玻璃CG，保护玻璃CG例如可位于第九透镜L9与光学系统的成像面之间。

根据本申请示例性实施方式的定焦镜头，可满足以下条件式：-4.2≤F2/F≤-3.0，其中F2为第二透镜的有效焦距，F为定焦镜头的总有效焦距。满足该条件式能够分担光学系统第一透镜的负光焦度，从而有利于避免因第一透镜光焦度过于集中而造成的光线偏折过大，降低了光学系统色差矫正的难度。

根据本申请示例性实施方式的定焦镜头，可满足以下条件式：0.6≤∑CT/TTL≤0.7，其中∑CT为第一透镜至第九透镜的中心厚度的总和，TTL为定焦镜头的光学总长。满足该条件式可以有效压缩光学系统的总长，使得系统的结构更加紧凑，从而实现小型化设计，同时有利于光学镜头的结构设计和生产工艺。

根据本申请示例性实施方式的定焦镜头，可满足以下条件式：-1.7≤Fb/Fc≤-0.8，其中Fb为定焦镜头的前组透镜的组合焦距，Fc为定焦镜头的后组透镜的组合焦距。其中前组透镜包括第一透镜至第四透镜，后组透镜包括第五透镜至第九透镜。满足该条件式可以更好地控制定焦镜头的前组透镜与后组透镜之间的光焦度分配，减少光学系统的像差，提升光学系统的成像品质。

在示例性实施方式中，定焦镜头满足以下条件式：-8.7≤F1/F≤-4.9，其中F1为第一透镜的有效焦距，F为定焦镜头的总有效焦距。满足该条件式可以使第一透镜具有适当的负光焦度，有利于扩大光学系统的视场角。

在示例性实施方式中，定焦镜头满足以下条件式：-2.0≤F3/F≤-1.6，其中F3为第三透镜的有效焦距，F为定焦镜头的总有效焦距。满足该条件式有利于光线平稳过渡，平衡第三透镜自身产生的各类像差，提升光学系统的成像品质。

在示例性实施方式中，定焦镜头满足以下条件式：3.2≤|(R7+R8)/F4|≤10.4，其中R7为第四透镜物侧面的曲率半径，R8为第四透镜像侧面的曲率半径，F4为第四透镜的有效焦距。满足该条件式可以控制光线走势，使光学系统前方的光线尽可能地进入光学系统后方，提升照度。

在示例性实施方式中，定焦镜头满足以下条件式：1.6≤F5/F≤1.8，其中F5为第五透镜的有效焦距，F为定焦镜头的总有效焦距。满足该条件式有助于光线平稳地过度，降低光学系统的敏感程度。

在示例性实施方式中，定焦镜头满足以下条件式：2.0≤F6/F≤2.5，其中F6为第六透镜的有效焦距，F为定焦镜头的总有效焦距。满足该条件式有利于矫正光学系统的色差，提升光学系统的成像品质。

在示例性实施方式中，定焦镜头满足以下条件式：-1.1≤F7/F≤-0.9，其中F7为第七透镜的有效焦距，F为定焦镜头的总有效焦距。满足该条件式有利于矫正光学系统的色差，提升光学系统的成像品质。

在示例性实施方式中，定焦镜头满足以下条件式：3.8≤F8/F≤5.1，其中F8为第八透镜的有效焦距，F为定焦镜头的总有效焦距。满足该条件式有利于光线顺利进入后方光学系统，并可以进一步矫正前方镜片组产生的各类像差。

在示例性实施方式中，定焦镜头满足以下条件式：3.2≤F9/F≤4.2，其中F9为第九透镜的有效焦距，F为定焦镜头的总有效焦距。满足该条件式有利于平衡光学系统的像散和畸变，提升光学系统的成像品质。

在示例性实施方式中，定焦镜头满足以下条件式：1.5≤R1/R2≤2.1，其中R1为第一透镜物侧面的曲率半径，R2为第一透镜像侧面的曲率半径。满足该条件式能够使得第一透镜L1的面型不会过于平缓，从而使得第一透镜L1能够有效会聚光线，提升系统的成像质量，同时也有利于第一透镜L1有效校正系统的像差。

在示例性实施方式中，定焦镜头满足以下条件式：-0.8≤Fa/F≤-0.7，其中Fa为第一透镜、第二透镜和第三透镜的组合焦距，F为定焦镜头的总有效焦距。满足该条件式有利于汇聚大角度范围内的光线实现超广角特性，同时提升边缘视场的解像力，在较短的光学总长与良好的成像品质之间取得平衡。

在示例性实施方式中，定焦镜头满足以下条件式：-3.8≤Fb/F≤-1.9，其中Fb为定焦镜头的前组透镜的组合焦距，即第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜的组合焦距，F为定焦镜头的总有效焦距。满足该条件式使得光学系统的前组透镜具有负屈折力，有利于大角度光线束透过并射入，以实现光学系统的广角化设计，并还有利于提升光学系统的成像面的亮度。

在示例性实施方式中，定焦镜头满足以下条件式：2.1≤Fc/F≤2.4，其中Fc为定焦镜头的后组透镜的组合焦距，即第五透镜、第六透镜、第七透镜、第八透镜和第九透镜的组合焦距，F为定焦镜头的总有效焦距。满足该条件式使得光学系统的后组透镜具有正屈折力，一方面，有利于控制射出光学系统的光线的高度，以减小光学系统的高级像差以及减小后透镜组中的各个透镜的外径；另一方面，可以校正前组透镜产生的畸变，以减小对光学系统的解像力的影响，提升光学系统的成像品质。

在示例性实施方式中，定焦镜头满足以下条件式：2.3≤F6+F7≤3.0，其中F6为第六透镜的有效焦距，F7为第七透镜的有效焦距。满足该条件式可以使焦距相反的第六透镜和第七透镜组合成消色差的胶合透镜组，有利于平衡光学系统的色差，提升光学系统的成像品质。

在示例性实施方式中，定焦镜头满足以下条件式：-1.7≤F67/(CT6+CT7)≤-1.4，其中F67为第六透镜和第七透镜的组合焦距，CT6为第六透镜的中心厚度，CT7为第七透镜的中心厚度。满足该条件式可以避免第六透镜与第七透镜的中心厚度差异过大，便于第六透镜和第七透镜进行胶合，同时还可以避免因二者的中心厚度差异过大而导致第六透镜和第七透镜在高低温环境变化较大的环境下产生的冷热变形量差异较大。

在示例性实施方式中，定焦镜头满足以下条件式：1.8≤TTL/DS≤2.2，其中DS为第一透镜的物侧面至光阑STO于光轴上的距离，TTL为定焦镜头的光学总长。满足该条件式有利于缩短光学系统的总长，使得系统结构更加紧凑，从而实现小型化设计；同时使得光阑面物侧透镜组(即第一透镜至第四透镜)汇聚的光线具有足够的传递空间，便于大角度光线射入光阑面，有利于系统的广角化设计。

在示例性实施方式中，定焦镜头满足以下条件式：0≤T45/TTL≤0.1，其中T45为第四透镜的像侧面至第五透镜的物侧面于光轴上的距离，TTL为定焦镜头的光学总长。满足该条件式可以使得第四透镜与第五透镜之间的空气间隔不会过小，有利于光线在第四透镜和第五透镜处平缓过渡，从而有利于校正系统的像差，提升系统的成像质量。

在示例性实施方式中，定焦镜头中至少一枚透镜的物侧面或像侧面可以为非球面。非球面透镜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。采用非球面透镜，能够尽可能地消除在成像的时候出现的像差，从而改善成像质量。

根据本申请实施方式的定焦镜头可实现大视场角，最大视场角FOV为130°，有利于实现广角特性，从而能够获取更多的场景信息。

根据本申请实施方式的定焦镜头可实现低畸变，在满足广角特性的同时，畸变绝对值最小可做到1％，保证画面的真实性。

根据本申请实施方式的定焦镜头可实现小型化，光学系统总长TTL＜22mm。

根据本申请实施方式的定焦镜头可实现高解像力，分辨率可达到八百万像素。

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1

以下参照图1和图2描述根据本申请实施例1的定焦镜头。

如图1所示，本实施例中，定焦镜头沿光轴从物侧至像侧依次包括：第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4、光阑STO、第五透镜L5、第六透镜L6、第七透镜、第八透镜L8、第九透镜L9以及保护玻璃CG。自物体侧入射的光依序穿过各透镜以及保护玻璃CG最终成像于成像面IMA上。

在本实施例及以下各实施例的相关描述中，透镜的每个光学表面记为一面(surf)，孔径光阑STO记为一面，胶合透镜的胶合面记为一面，例如由两枚透镜胶合组成的一个双胶合透镜共有3面。

本实施例中，第一透镜L1具有负光焦度，其物侧面为凸面，像侧面为凹面；第二透镜L2具有负光焦度，其物侧面为凸面，像侧面为凹面；第三透镜L3为具有负光焦度的双凹透镜；第四透镜L4具有正光焦度，其物侧面为凸面，像侧面为凹面；第五透镜L5为具有正光焦度的双凸透镜；第六透镜L6具有正光焦度，其物侧面为凹面，像侧面为凸面；第七透镜L7为具有负光焦度的双凹透镜；第八透镜L8具有正光焦度，其物侧面为凹面，像侧面为凸面；第九透镜L9为具有正光焦度的双凸透镜。其中第六透镜L6和第七透镜L7组成双胶合透镜。

本实施例中，定焦镜头的第三透镜L3和第四透镜L4为非旋转对称自由曲面透镜。非旋转对称自由曲面透镜的面型例如可以是扩展多项式(Extended Polynominal)面型或者泽尼克边缘矢高(Zernick Fringe Sag)面型。

表1示出了本实施例的定焦镜头的各透镜的一些基本参数，包括表面类型、曲率半径、厚度、材料的折射率、阿贝数。其中，曲率半径、厚度/距离的单位均为毫米(mm)。

表1

本实施例中，定焦镜头的第八透镜L8和第九透镜L9的物侧面和像侧面均为非球面，各非球面透镜的面型可利用但不限于以下非球面公式进行限定：

其中，z为非球面沿光轴方向在高度为h的位置时，距非球面顶点的距离矢高；c为非球面的近轴曲率，c＝1/R(即，近轴曲率c为上表1中曲率半径R的倒数)；k为圆锥系数；Ai为非球面第i-th阶的修正系数。

表2示出了可用于本实施例中第八透镜L8和第九透镜L9的非球面镜面的圆锥系数(k)和高次项系数A₄、A₆、A₈、A₁₀、A₁₂和A₁₄。

面号/系数

k

A4

A6

A8

A10

A12

A14

surf15

-38.51

7.59E-03

6.99E-03

-1.74E-03

1.81E-04

-6.83E-06

0.00E+00

Surf16

-3.75

-7.65E-03

7.10E-03

4.69E-04

-2.72E-04

2.05E-05

0.00E+00

Surf17

-20.52

-5.93E-04

7.92E-04

-6.69E-05

1.49E-06

5.04E-08

0.00E+00

Surf18

-44.00

-5.88E-03

-3.86E-06

1.23E-04

-1.20E-05

3.88E-07

0.00E+00

表2

本实施例中，自由曲面透镜第三透镜L3和第四透镜L4的物侧面和像侧面的面型为泽尼克边缘矢高面。泽尼克边缘矢高面是由与偶次非球面相同的多项式加上附加的由泽尼克边缘系数定义的非球面多项式。根据本申请实施方式的泽尼克边缘矢高面的面型可利用但不限于以下泽尼克多项式公式进行限定：

其中，z为自由曲面的矢高；c为非球面的近轴曲率；k为圆锥系数；α_i为第i阶修正系数；N为级数中的泽尼克系数的序号；A_i为第i阶泽尼克边缘多项式的系数；h为径向的光线坐标，ρ为归一化的径向光线坐标；为以角度表示的光线坐标。

表3示出了可用于本实施例中第三透镜L3和第四透镜L4的泽尼克边缘矢高面的圆锥系数(k)和多项式系数A₁、A₄、A₅、A₉、A₁₂、A₁₆、A₁₇、A₂₁、A₂₅、A₂₈、A₃₂、A₃₆和A₃₇。

面号/系数

k

A1

A4

A5

A9

A12

A16

surf5

-38.96

1.90E-01

1.17E-01

-6.53E-03

-2.09E-02

1.16E-03

-8.93E-03

Surf6

-0.03

-3.47E-01

-5.88E-02

-1.65E-02

-3.52E-01

-3.45E-03

-2.75E-02

Surf7

-0.01

-1.46E-01

-3.18E-01

-1.04E-02

-2.51E-01

-6.07E-03

-1.16E-01

Surf8

22.71

5.48E+00

1.14E+01

-1.08E-01

9.34E+00

-8.62E-02

4.49E+00

面号/系数

A17

A21

A25

A28

A32

A36

A37

surf5

-9.63E-04

2.51E-05

4.59E-03

-1.82E-04

7.57E-05

-2.56E-04

7.19E-04

Surf6

-3.67E-04

-2.77E-03

1.53E-02

8.27E-04

-1.18E-03

-1.90E-03

3.26E-03

Surf7

-2.51E-04

-2.51E-03

-4.64E-02

4.16E-04

-8.44E-04

-1.06E-01

-1.94E-03

Surf8

-1.87E-03

-3.42E-02

1.33E+00

-3.48E-04

-5.73E-03

2.20E-01

1.40E-02

表3

图2示出了实施例1的定焦镜头的光学畸变曲线，其光学畸变绝对值的最大值为1.0％。根据图2可知，实施例1给出的定焦镜头可实现低畸变，同时具有良好的像差校正能力，能够实现良好的成像品质。

实施例2

以下参照图3至图4描述根据本申请实施例2的定焦镜头。在该实施例2及以下实施例中，为简洁起见，将省略部分与实施例1相似的描述。

如图3所示，本实施例中，定焦镜头沿光轴从物侧至像侧依次包括：第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4、光阑STO、第五透镜L5、第六透镜L6、第七透镜、第八透镜L8、第九透镜L9以及保护玻璃CG。自物体侧入射的光依序穿过各透镜以及保护玻璃CG最终成像于成像面IMA上。

本实施例中，第六透镜L6和第七透镜L7为双胶合透镜。

本实施例中，定焦镜头的第三透镜L3和第九透镜L9为非旋转对称自由曲面透镜。

表4示出了本实施例的定焦镜头的各透镜的一些基本参数，包括表面类型、曲率半径、厚度、材料的折射率、阿贝数。其中，曲率半径、厚度/距离的单位均为毫米(mm)。

表4

本实施例中，定焦镜头的第四透镜L4和第八透镜L8的物侧面和像侧面均为非球面，各非球面透镜的面型可利用但不限于上述实施例1中给出的公式(1)限定。

表5示出了可用于本实施例中第四透镜L4和第八透镜L8的非球面镜面的圆锥系数(k)和高次项系数A₄、A₆、A₈、A₁₀、A₁₂和A₁₄。

面号/系数

k

A4

A6

A8

A10

A12

A14

Surf7

0.00

1.24E-02

-8.19E-03

1.63E-03

-1.17E-04

-1.17E-06

0.00E+00

Surf8

-42.67

1.43E-02

4.53E-03

-1.71E-03

1.53E-03

-2.34E-04

0.00E+00

Surf15

-31.64

8.19E-03

7.07E-03

-1.75E-03

1.77E-04

-6.62E-06

0.00E+00

Surf16

-4.03

-7.45E-03

7.12E-03

4.81E-04

-2.71E-04

1.99E-05

0.00E+00

表5

本实施例中，第三透镜L3和第九透镜L9的面型为泽尼克边缘矢高面。泽尼克边缘矢高面的面型可利用上述实施例1中给出的公式(2)限定。表6示出了可用于本实施例中第三透镜L3和第九透镜L9的泽尼克边缘矢高面的圆锥系数(k)和多项式系数A₁、A₄、A₅、A₉、A₁₂、A₁₆、A₁₇、A₂₁、A₂₅、A₂₈、A₃₂、A₃₆和A₃₇。

面号/系数

k

A1

A4

A5

A9

A12

A16

surf5

-42.05

4.45E-02

9.78E-02

1.02E-02

-8.67E-03

1.53E-03

-5.49E-03

Surf6

-0.06

-3.76E-02

-1.83E-01

3.44E-03

-1.54E-01

-1.09E-03

-1.87E-02

Surf17

-19.10

5.36E-02

1.05E-01

4.02E-03

4.02E-02

-1.91E-03

-1.57E-03

Surf18

115.46

-1.26E-01

-1.61E-01

1.30E-02

-3.72E-03

-1.92E-03

2.12E-02

面号/系数

A17

A21

A25

A28

A32

A36

A37

surf5

-2.28E-03

-3.83E-04

2.51E-03

4.93E-04

-3.54E-06

-7.02E-04

2.37E-04

Surf6

-1.29E-04

-7.50E-04

2.94E-03

3.63E-04

-5.65E-05

-3.98E-03

1.70E-03

Surf17

-6.73E-03

-1.97E-03

-3.73E-03

1.07E-04

-4.17E-04

7.16E-04

-3.13E-04

Surf18

-1.73E-02

-4.80E-03

-9.93E-03

7.90E-04

-1.16E-03

-2.56E-04

-5.98E-04

表6

图4示出了实施例2的定焦镜头的光学畸变曲线，其光学畸变绝对值的最大值为2.3％。根据图4可知，实施例2给出的定焦镜头可实现低畸变，同时具有良好的像差校正能力，能够实现良好的成像品质。

实施例3

以下参照图5至图6描述根据本申请实施例3的定焦镜头。

如图5所示，本实施例中，第四透镜L4为凸凸透镜，其他透镜的光焦度、形状均与前述实施例1一致。

本实施例中，第六透镜L6和第七透镜L7为双胶合透镜。

本实施例中，定焦镜头的第九透镜L9为非旋转对称自由曲面透镜。

表7示出了本实施例的定焦镜头的各透镜的一些基本参数，包括表面类型、曲率半径、厚度、材料的折射率、阿贝数。其中，曲率半径、厚度/距离的单位均为毫米(mm)。

面号	表面类型	曲率半径	厚度	折射率	阿贝数
						surf1	球面	6.915	0.74	1.80	46.6
surf2	球面	4.053	1.73
						surf3	球面	8.320	0.85	1.92	20.9
surf4	球面	3.917	1.55
						surf5	非球面	-5.852	1.58	1.54	55.7
surf6	非球面	3.134	0.22
						surf7	非球面	2.955	3.49	1.64	23.5
surf8	非球面	-16.607	0.76
						surf9(STO)	球面	无限	0.38
surf10	球面	6.798	1.90	1.64	55.5
						surf11	球面	-3.287	0.07
surf12	球面	-11.970	1.89	1.50	81.6
						surf13	球面	-2.250	0.60	1.92	20.9
surf14	球面	45.769	0.14
						surf15	非球面	-6.324	1.08	1.54	55.7
surf16	非球面	-2.721	0.12
						surf17	泽尼克边缘矢高	7.497	1.81	1.66	20.4
surf18	泽尼克边缘矢高	-22.226	1.00
						surf19	球面	无限	0.70	1.52	64.2
Surf20	球面	无限	1.05
						IMA	球面	无限	0.00

表7

本实施例中，定焦镜头的第三透镜L3、第四透镜L4和第八透镜L8的物侧面和像侧面均为非球面，各非球面透镜的面型可利用但不限于上述实施例1中给出的公式(1)限定。表8示出了可用于本实施例中各非球面镜面的圆锥系数(k)和高次项系数A₄、A₆、A₈、A₁₀、A₁₂和A₁₄。

面号/系数

k

A4

A6

A8

A10

A12

A14

Surf5

-44.00

1.22E-02

-2.86E-03

3.43E-04

-2.28E-05

5.65E-07

0.00E+00

Surf6

0.00

4.50E-02

-2.57E-02

5.77E-03

-6.69E-04

2.83E-05

0.00E+00

Surf7

0.00

9.93E-03

-8.22E-03

1.71E-03

-1.21E-04

-3.12E-06

0.00E+00

Surf8

43.97

8.09E-03

3.91E-03

-2.35E-03

1.65E-03

-3.59E-04

0.00E+00

Surf15

-23.74

9.80E-03

7.28E-03

-1.75E-03

1.73E-04

-6.70E-06

0.00E+00

Surf16

-3.44

-5.56E-03

7.41E-03

5.12E-04

-2.69E-04

1.83E-05

0.00E+00

表8

本实施例中，第九透镜L9的面型为泽尼克边缘矢高面。泽尼克边缘矢高面的面型可利用上述实施例1中给出的公式(2)限定。表9示出了可用于本实施例中第九透镜L9的泽尼克边缘矢高面的圆锥系数(k)和多项式系数A₁、A₄、A₅、A₉、A₁₂、A₁₆、A₁₇、A₂₁、A₂₅、A₂₈、A₃₂、A₃₆和A₃₇。

表9

图6示出了实施例3的定焦镜头的光学畸变曲线，其光学畸变绝对值的最大值为1.6％。根据图6可知，实施例3给出的定焦镜头可实现低畸变，同时具有良好的像差校正能力，能够实现良好的成像品质。

实施例4

以下参照图7至图8描述根据本申请实施例4的定焦镜头。

如图7所示，本实施例中，第六透镜L6为凸凸透镜，其他透镜的光焦度、形状均与前述实施例1一致。

本实施例中，第六透镜L6和第七透镜L7为双胶合透镜。

表10示出了本实施例的定焦镜头的各透镜的一些基本参数，包括表面类型、曲率半径、厚度、材料的折射率、阿贝数。其中，曲率半径、厚度/距离的单位均为毫米(mm)。

面号	表面类型	曲率半径	厚度	折射率	阿贝数
						surf1	球面	6.919	0.86	1.80	46.6
surf2	球面	4.163	1.13
						surf3	球面	5.301	0.85	1.92	20.9
surf4	球面	2.849	2.12
						surf5	非球面	-5.956	1.49	1.54	55.7
surf6	非球面	3.246	0.28
						surf7	非球面	2.777	2.86	1.64	23.5
surf8	非球面	31.135	1.22
						surf9(STO)	球面	无限	0.15
surf10	球面	6.909	1.85	1.65	58.4
						surf11	球面	-3.490	0.43
surf12	球面	46.300	1.95	1.46	90.3
						surf13	球面	-2.400	0.60	1.92	20.9
surf14	球面	16.291	0.17
						surf15	非球面	-7.535	1.06	1.54	55.7
surf16	非球面	-3.135	0.07
						surf17	扩展多项式	6.699	2.09	1.66	20.4
surf18	扩展多项式	-16.651	1.00
						surf19	球面	无限	0.70	1.52	64.2
Surf20	球面	无限	0.80
						IMA	球面	无限	0.00

表10

本实施例中，定焦镜头的第三透镜L3、第四透镜L4和第八透镜L8的物侧面和像侧面均为非球面，各非球面透镜的面型可利用但不限于上述实施例1中给出的公式(1)限定。表11示出了可用于本实施例中各非球面镜面的圆锥系数(k)和高次项系数A₄、A₆、A₈、A₁₀、A₁₂和A₁₄。

表11

本实施例中，自由曲面透镜第九透镜L9的面型为扩展多项式面型，扩展多项式面型可利用但不限于以下扩展多项式公式进行限定：

其中，z为非球面矢高；c为非球面的近轴曲率；k为圆锥系数；N为级数中多项式系数的总数；A_i为扩展多项式的第i阶系数；E_i(x,y)为i阶扩展多项式，该多项式为在x，y方向的幂级数，第一项是x，然后是y，接着是x*x，x*y，y*y等等。

表12示出了可用于本实施例中第九透镜L9的扩展多项式面型的圆锥系数(k)和各阶扩展多项式系数。

面号/系数

k

X4Y0

X2Y2

X0Y4

X6Y0

X4Y2

X2Y4

Surf17

-25.81

-1.68E-01

-2.72E-01

-1.69E-01

9.37E-01

2.67E+00

2.65E+00

Surf18

-2.20

-1.23E+00

-2.29E+00

-1.18E+00

9.32E-01

2.38E+00

2.18E+00

面号/系数

X0Y6

X8Y0

X6Y2

X4Y4

X2Y6

X0Y8

X10Y0

Surf17

9.43E-01

-8.60E-01

-3.31E+00

-4.57E+00

-3.20E+00

-7.44E-01

2.47E-01

Surf18

5.12E-01

1.70E-01

1.08E+00

2.35E+00

2.05E+00

1.63E+00

-3.53E-01

面号/系数

X8Y2

X6Y4

X4Y6

X2Y8

X0Y10

Surf17

1.23E+00

2.15E+00

2.54E+00

6.43E-01

2.42E-01

Surf18

-1.84E+00

-4.12E+00

-3.35E+00

-4.07E+00

-1.64E+00

表12

图8示出了实施例4的定焦镜头的光学畸变曲线，其光学畸变绝对值的最大值为1.0％。根据图8可知，实施例4给出的定焦镜头可实现低畸变，同时具有良好的像差校正能力，能够实现良好的成像品质。

综上，上述实施例1至实施例4中的定焦镜头分别满足下表13中所示的条件式。

表13

根据本申请实施方式提供的定焦镜头，通过合理地设置各透镜的面型形状和光焦度分配，能够尽可能地汇聚大视场角入射光线进入光学系统中，扩大光学系统的视场角，使视场角FOV达到130°；同时能够较好地平衡光学系统的各类像差，并且能够有效校正光学系统的光学畸变，使光学畸变绝对值小于等于2.3％，且畸变绝对值最小可达到1％，减小图像的变形程度；同时可以实现小型化，光学系统总长TTL小于22mm。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的实用新型范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离实用新型构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims

1.一种定焦镜头，其特征在于，所述定焦镜头沿光轴从物侧至像侧依序包括：

具有负光焦度的第一透镜，其物侧面为凸面，像侧面为凹面；

具有负光焦度的第二透镜，其物侧面为凸面，像侧面为凹面；

具有负光焦度的第三透镜，其物侧面和像侧面均为凹面；

具有正光焦度的第四透镜，其物侧面为凸面；

具有正光焦度的第五透镜，其物侧面和像侧面均为凸面；

具有正光焦度的第六透镜，其像侧面为凸面；

具有负光焦度的第七透镜，其物侧面和像侧面均为凹面；

具有正光焦度的第八透镜，其物侧面为凹面，像侧面为凸面；以及

具有正光焦度的第九透镜，其物侧面和像侧面均为凸面；

其中，所述第六透镜与所述第七透镜为胶合透镜；

所述第三透镜与所述第九透镜中的至少一个为自由曲面透镜；

且所述第二透镜的有效焦距F2与所述定焦镜头的总有效焦距F满足：-4.2≤F2/F≤-3.0。

2.根据权利要求1所述的定焦镜头，其中，所述第一透镜的有效焦距F1与所述定焦镜头的总有效焦距F满足：-8.7≤F1/F≤-4.9。

3.根据权利要求1所述的定焦镜头，其中，所述第一透镜至所述第九透镜的中心厚度的总和∑CT与所述定焦镜头的光学总长TTL满足：0.6≤∑CT/TTL≤0.7。

4.根据权利要求1所述的定焦镜头，其中，所述定焦镜头的前组透镜的组合焦距Fb与所述定焦镜头的后组透镜的组合焦距Fc满足：-1.7≤Fb/Fc≤-0.8；其中所述前组透镜包括所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜和所述第四透镜，所述后组透镜包括所述第五透镜、所述第六透镜、所述第七透镜、所述第八透镜和所述第九透镜。

5.根据权利要求1所述的定焦镜头，其中，所述第三透镜的有效焦距F3与所述定焦镜头的总有效焦距F满足：-2.0≤F3/F≤-1.6。

6.根据权利要求1所述的定焦镜头，其中，所述第四透镜物侧面的曲率半径R7、所述第四透镜像侧面的曲率半径R8以及所述第四透镜的有效焦距F4满足：3.2≤|(R7+R8)/F4|≤10.4。

7.根据权利要求1所述的定焦镜头，其中，所述第五透镜的有效焦距F5与所述定焦镜头的总有效焦距F满足：1.6≤F5/F≤1.8。

8.根据权利要求1所述的定焦镜头，其中，所述第六透镜的有效焦距F6与所述定焦镜头的总有效焦距F满足：2.0≤F6/F≤2.5。

9.根据权利要求1所述的定焦镜头，其中，所述第七透镜的有效焦距F7与所述定焦镜头的总有效焦距F满足：-1.1≤F7/F≤-0.9。

10.根据权利要求1所述的定焦镜头，其中，所述第八透镜的有效焦距F8与所述定焦镜头的总有效焦距F满足：3.8≤F8/F≤5.1。

11.根据权利要求1所述的定焦镜头，其中，所述第九透镜的有效焦距F9与所述定焦镜头的总有效焦距F满足：3.2≤F9/F≤4.2。

12.根据权利要求1-10中任一项所述的定焦镜头，其中，所述第一透镜物侧面的曲率半径R1与所述第一透镜像侧面的曲率半径R2满足：1.5≤R1/R2≤2.1。

13.根据权利要求1-10中任一项所述的定焦镜头，其中，所述第一透镜、所述第二透镜与所述第三透镜的组合焦距Fa与所述定焦镜头的总有效焦距F满足：-0.8≤Fa/F≤-0.7。

14.根据权利要求1-10中任一项所述的定焦镜头，其中，所述定焦镜头的前组透镜的组合焦距Fb与所述定焦镜头的总有效焦距F满足：-3.8≤Fb/F≤-1.9，其中所述前组透镜包括所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜和所述第四透镜。

15.根据权利要求1-10中任一项所述的定焦镜头，其中，所述定焦镜头的后组透镜的组合焦距Fc与所述定焦镜头的总有效焦距F满足：2.1≤Fc/F≤2.4，其中所述后组透镜包括所述第五透镜、所述第六透镜、所述第七透镜、所述第八透镜和所述第九透镜。

16.根据权利要求1-10中任一项所述的定焦镜头，其中，所述第六透镜的有效焦距F6与所述第七透镜的有效焦距F7满足：2.3≤F6+F7≤3.0。

17.根据权利要求1-10中任一项所述的定焦镜头，其中，所述第六透镜与所述第七透镜的组合焦距F67、所述第六透镜的中心厚度CT6以及所述第七透镜的中心厚度CT7满足：-1.7≤F67/(CT6+CT7)≤-1.4。

18.根据权利要求1-10中任一项所述的定焦镜头，其中，所述定焦镜头还包括光阑，所述光阑设置于所述第四透镜与所述第五透镜之间，

所述第一透镜的物侧面至所述光阑于所述光轴上的距离DS与所述定焦镜头的光学总长TTL满足：1.8≤TTL/DS≤2.2。

19.根据权利要求1-10中任一项所述的定焦镜头，其中，所述第四透镜的像侧面至所述第五透镜的物侧面于所述光轴上的距离T45与所述定焦镜头的光学总长TTL满足：0≤T45/TTL≤0.1。