一种定焦镜头的制作方法

1.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：

2.安防镜头产品一般要求具备大视场角以及大光圈的特点，便于提升监控视场以及监控像质。现有技术中的安防镜头，一般镜头中镜片数量较多，镜头设置方式复杂，成本较高。


技术实现要素：

3.本实用新型提供了一种定焦镜头，以满足安防镜头的需求。
4.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、第三透镜和第四透镜；
5.所述第一透镜的像侧面为凹面，且所述第一透镜的像侧面侧矢高sag12满足1.83≤sag12≤2.44；
6.所述第二透镜为正光焦度透镜，且所述第二透镜的光焦度与定焦镜头的光焦度满足
7.所述第三透镜的像侧面矢高sag32满足1.09≤|sag32|≤2.56。
8.可选的，所述第三透镜和所述第四透镜胶合设置。
9.可选的，所述第一透镜为负光焦度透镜，所述第三透镜和所述第四透镜形成胶合透镜，所述胶合透镜为正光焦度透镜。
10.可选的，所述第一透镜的光焦度与定焦镜头的光焦度满足
11.所述第三透镜的光焦度与定焦镜头的光焦度满足
12.所述第四透镜的光焦度与定焦镜头的光焦度满足
13.可选的，所述第一透镜的折射率为n1，阿贝数为v1；所述第二透镜的折射率为n2，阿贝数为v2；所述第三透镜的折射率为n3，阿贝数为v3；所述第四透镜的折射率为n4，阿贝数为v4；其中：
14.1.50≤n1≤1.75；37.0≤v1≤61.0；
15.1.62≤n2≤1.80；35.0≤v2≤61.0；
16.1.49≤n3≤1.67；52.0≤v3≤59.0；
17.1.50≤n4≤1.69；18.9≤v4≤58.2。
18.可选的，所述第三透镜以及所述第四透镜的折射率和阿贝数满足以下条件：
19.min(n3，n4)/max(n3，n4)≤0.98；min(v3，v4)/max(v3，v4)≤0.5；
20.其中，min(n3，n4)表示所述第三透镜与所述第四透镜中折射率数值较小的值；max(n3，n4)表示所述第三透镜与所述第四透镜中折射率数值较大的值；min(v3，v4)表示所述
第三透镜与所述第四透镜中阿贝数数值较小的值；max(v3，v4)表示所述第三透镜与所述第四透镜中阿贝数数值较大的值。
21.可选的，所述第一透镜的物侧面为凸面或者凹面，所述第二透镜的像侧面为凸面，所述第三透镜物侧面为凸面，所述第四透镜像侧面为凸面。
22.可选的，所述定焦镜头还包括光阑；
23.所述光阑设置于所述第一透镜与所述第二透镜之间的光路中；或者，所述光阑设置于所述第二透镜与所述第三透镜之间的光路中。
24.可选的，所述第一透镜包括塑胶非球面透镜，所述第二透镜包括玻璃球面透镜，所述第三透镜包括塑胶非球面透镜，所述第四透镜包括塑胶非球面透镜。
25.可选的，所述定焦镜头的后焦bfl与所述定焦镜头的总长ttl满足如下条件：bfl/ttl≥0.2。
26.本实用新型实施例的定焦镜头，通过四枚镜片实现定焦镜头功能，定焦镜头设置方式简单；进一步通过设置第一透镜的像侧面为凹面且像侧面侧矢高sag12满足1.83≤sag12≤2.44，如此可以偏折大视场光线使其平缓过渡，达到大视场的目的；通过设置第二透镜光焦度与定焦镜头的光焦度满足可以实现大光圈的目的；设置第三透镜像面侧的矢高sag32满足1.09≤|sag32|≤2.56，如此可以校正边缘光线的像差。本实用新型实施例提供的定焦镜头，实现大光圈fno.≤2.1、广角视场角≥140
°
，且成像质量良好的光学系统。
27.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
28.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。
29.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；
30.图2是本实用新型实施例一提供的一种定焦镜头的轴向像差示意图；
31.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；
32.图4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；
33.图5是本实用新型实施例二提供的一种定焦镜头的轴向像差示意图；
34.图6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；
35.图7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；
36.图8是本实用新型实施例三提供的一种定焦镜头的轴向像差示意图；
37.图9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。
具体实施方式
38.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。
39.实施例一
40.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和第四透镜140；第一透镜110的像侧面为凹面，且第一透镜110的像侧面侧矢高sag12满足1.83≤sag12≤2.44；第二透镜120为正光焦度透镜，且第二透镜120的光焦度与定焦镜头的光焦度满足第三透镜130的像侧面矢高sag32满足1.09≤|sag32|≤2.56。
41.其中，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，像侧面矢高sag可以理解为像侧面中的中心点(光轴经过的点)与边缘点在光轴方向上的距离。设置第一透镜110的像侧面为凹面，保证第一透镜110的像侧面可以校正定焦镜头的畸变，提升定焦镜头的成像效果；进一步设置第一透镜110的像侧面矢高sag12满足1.83≤sag12≤2.44，较大的矢高量可以偏折大视场光线使其平缓过渡，达到大视场的目的。
42.进一步的，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；并且进一步设置第二透镜120的光焦度与定焦镜头的光焦度满足通过合理的设置第二透镜120的光焦度数值，保证实现一种通光量大的定焦成像镜头。
43.进一步的，第三透镜130的像侧面矢高sag32满足1.09≤|sag32|≤2.56，可以通过第三透镜130的像侧面校正边缘光线的像差，提升定焦镜头的成像质量。
44.进一步的，本实用新型实施例提供的额定焦镜头中仅包括四枚镜片，镜片数量少，有利于降低镜头的成本。
45.综上所述，本实用新型实施例的定焦镜头，通过四枚镜片实现定焦镜头功能，定焦镜头设置方式简单；进一步通过设置第一透镜的像侧面为凹面且像侧面侧矢高sag12满足1.83≤sag12≤2.44，如此可以偏折大视场光线使其平缓过渡，达到大视场的目的；通过设置第二透镜光焦度与定焦镜头的光焦度满足可以实现大光圈的目的；设置第三透镜像面侧的矢高sag32满足1.09≤|sag32|≤2.56，如此可以校正边缘光线的像差。本实用新型实施例提供的定焦镜头，实现大光圈fno.≤2.1、广角视场角≥140
°
，且成像质量良好的光学系统。
46.在上述实施例的基础上，第三透镜130和第四透镜140胶合设置。
47.具体的，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，可以通过将第三透镜130的像方表面与第四透镜140的物方表面胶合，即第三透镜130和第四透镜140胶合设置。通过引入有第三透镜130和第四透镜140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，第三透镜130和第四透镜140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。
48.进一步的，第三透镜130与第四透镜140胶合设置，第三透镜130的像侧面与第四透镜140的物侧面形状匹配。举例来说，第三透镜130的像侧面可以为凸面，即朝向像面一侧凸起，第四透镜140的物侧面可以为凹面，即朝向物面一侧凹陷，朝向像面一侧凸起，如此便于第三透镜130与第四透镜140胶合设置形成胶合透镜。又举例来说，第三透镜130的像侧面可以为凹面，即朝向像面一侧凹陷，朝向像面一侧凸起，第四透镜140的物侧面可以为凸面，即朝向物面一侧凸起，朝向像面一侧凹陷，如此便于第三透镜130与第四透镜140胶合设置形成胶合透镜。
49.在上述实施例的基础上，第一透镜110为负光焦度透镜，第三透镜130和第四透镜140形成胶合透镜，胶合透镜为正光焦度透镜。
50.具体的，在广角镜头中控制第一透镜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；设置第三透镜130和第四透镜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。并且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，提高镜头的稳定性。本实施例一通过合理配置各个透镜的光焦度，有利于减小畸变。
51.在上述实施例的基础上，第一透镜110的光焦度与定焦镜头的光焦度满足第三透镜130的光焦度与定焦镜头的光焦度满足第四透镜140的光焦度与定焦镜头的光焦度满足通过合理设置第一透镜110、第三透镜130和第四透镜140的光焦度数值与光学系统的光焦度的比值，可以更好的校正镜头色差，保证定焦镜头的成像质量良好。
52.在上述实施例的基础上，第一透镜110的折射率为n1，阿贝数为v1；第二透镜120的折射率为n2，阿贝数为v2；第三透镜130的折射率为n3，阿贝数为v3；第四透镜140的折射率为n4，阿贝数为v4；其中：1.50≤n1≤1.75；37.0≤v1≤61.0；1.62≤n2≤1.80；35.0≤v2≤61.0；1.49≤n3≤1.67；52.0≤v3≤59.0；1.50≤n4≤1.69；18.9≤v4≤58.2。
53.具体的，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。如此，通过每个透镜的折射率与阿贝数的差异化搭配可以校正定焦镜头的色差，提升成像质量。
54.在上述实施例的基础上，第三透镜130以及第四透镜140的折射率和阿贝数满足以下条件：
55.min(n3，n4)/max(n3，n4)≤0.98；min(v3，v4)/max(v3，v4)≤0.5；
56.其中，min(n3，n4)表示第三透镜与第四透镜中折射率数值较小的值；max(n3，n4)表示第三透镜与第四透镜中折射率数值较大的值；min(v3，v4)表示第三透镜与第四透镜中阿贝数数值较小的值；max(v3，v4)表示第三透镜与第四透镜中阿贝数数值较大的值。
57.具体的，当第三透镜130和第四透镜140的折射率和阿贝数差异越大时，定焦镜头对像素和色差的校正效果越好。本实用新型中合理设置第三透镜130和第四透镜140中较小折射率值与较大折射率值之间的比值，以及较小阿贝数与较大阿贝数之间的比值，保证可以较好的校正定焦镜头的像素和色差，提升成像质量。
58.在上述实施例的基础上，第一透镜110的物侧面为凸面或者凹面，第二透镜120的像侧面为凸面，第三透镜130的物侧面为凸面，第四透镜140的像侧面为凸面。
59.具体的，第一透镜110的物侧面为凸面或者凹面，即第一透镜110的物侧面朝向物方凸起，或者朝向物方凹陷；第二透镜120的像侧面为凸面，即第二透镜120的像侧面朝向像方凸起；第三透镜130的物侧面为凸面，即第三透镜130的物侧面朝向物方凸起；第四透镜140的像侧面为凸面，即第四透镜140的像侧面朝向像方凸起。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。
60.在上述实施例的基础上，继续参考图1所示，本实用新型实施例提供的定焦镜头还可以包括光阑150，光阑150设置于第一透镜110与第二透镜120之间的光路中(如图1所述)；或者，光阑1设置于第二透镜与第三透镜之间的光路中(图中未示出)。
61.具体的，定焦镜头中还可以包括光阑150，通过设置光阑150可以调节光束的传播方向，有利于提高成像质量。并且该定焦镜头中光阑150可以位于第一透镜110与第二透镜120之间的光路，或者，光阑150可以位于第二透镜120与第三透镜130之间的光路中，即光阑150位于接近第二透镜120的前表面或后表面处，光阑150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。
62.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160，滤光片160可以设置在第四透镜140与像面之间的光路中。滤光片160可以滤除干扰光，提升定焦镜头的成像效果。
63.在上述实施例的基础上，第一透镜110包括塑胶非球面透镜，第二透镜120包括玻璃球面透镜，第三透镜130包括塑胶非球面透镜，第四透镜140包括塑胶非球面透镜。
64.其中，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、第三透镜130和第四透镜140均采用非球面镜片，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、第三透镜130和第四透镜140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。
65.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，因此设置第二透镜120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-40℃～85℃具备稳定的光学性能。
66.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。
67.在上述实施例的基础上，定焦镜头的后焦bfl与定焦镜头的总长ttl满足如下条件：bfl/ttl≥0.2。如此能够保证定焦镜头后端到图像传感器之间有足够的空间保证滤光片切换器有足够的安装空间和调焦空间，可以确保镜头安装时不会与底座和外壳干涉，保证定焦镜头的装备工艺简单。
68.作为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。
69.表1定焦镜头中第一透镜的像侧面矢高、第三透镜像侧面矢高、各个镜头的光焦度、折射率、阿贝数以及后焦与总长的比值设计值
[0070][0071]
表2定焦镜头中各个透镜的面类型、曲率半径、厚度、折射率、阿贝数、非球面的圆锥系数以及半口径的设计值
[0072][0073]
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。
[0074]
其中，非球面圆锥系数k可用以下非球面公式进行限定，也即第一透镜、第三透镜和第四透镜的非球面满足以下公式：
[0075][0076]
其中，z为非球面z向的轴向矢高；r为非球面的高度；c为曲率即曲率半径的倒数；k为圆锥系数；a～g为非球面多项式的4阶、6阶、8阶、10阶、12阶、14阶、16阶项系数。
[0077]
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。
[0078]
表3定焦镜头中非球面系数的设计值
[0079][0080]
其中，“2.7635e-03”表示2.7635*10-3
。
[0081]
本实施例的光学系统达到了如下的技术指标：
[0082]
焦距：f＝3.04mm；
[0083]
光圈：fno.＝2.0；
[0084]
视场角：fov＝140
°
。
[0085]
图2是本实用新型实施例一提供的一种定焦镜头的轴向像差示意图，具体为波长光线分别为0.436μm、0.486μm、0.546μm、0.588μm、0.656μm和0.850μm的轴向像差曲线示意图。图中表示计算的是从像面到环带边缘光线“聚焦”位置的距离或从像面到与环带边缘光线与光轴相交位置的距离。仅对轴上视场不同区域环带子午光线进行计算。图中顶部表示最大入瞳半径，纵轴为无量纲量，因为图中最大入瞳半径始终被归一化为1。图中横轴是以mm表示的从像面到光线与光轴相交点的距离。从图2可以看到850nm近红外与可见光中心波长546nm的轴向色差偏移较少，轴向像差控制在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，可满足镜头日夜共焦的性能。
[0086]
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3可以看出本实施例提供的镜头在波长为546nm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3可以看出，本实施例提供的镜头符合安防广角镜头的普遍水准。
[0087]
综上所述，本实用新型实施例提供的定焦镜头，通过合理设置不同镜片的面型、光焦度、折射率、阿贝数、胶合方式、透镜类型以及后焦参数，保证实现大光圈fno.≤2.1、广角视场角≥140
°
、日夜共焦以及成像质量良好的光学系统。
[0088]
实施例二
[0089]
图4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4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和第四透镜140；第一透镜110的像侧面为凹面，且第一透镜110的像侧面侧矢高sag12满足1.83≤sag12≤2.44；第二透镜120为正光焦度透镜，且第二透镜120的光焦度与定焦镜头的光焦度满足第三透镜130的像侧面矢高sag32满足1.09≤|sag32|≤2.56。
[0090]
其中，各个透镜的材质与面型与实施例一相同，这里不再赘述。
[0091]
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。
[0092]
表4定焦镜头中第一透镜的像侧面矢高、第三透镜像侧面矢高、各个镜头的光焦度、折射率、阿贝数以及后焦与总长的比值设计值
[0093][0094]
表5定焦镜头中各个透镜的面类型、曲率半径、厚度、折射率、阿贝数、非球面的圆锥系数以及半口径的设计值
[0095][0096]
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。
[0097]
其中，非球面圆锥系数k可用以下非球面公式进行限定，也即第一透镜、第三透镜和第四透镜的非球面满足以下公式：
[0098][0099]
其中，z为非球面z向的轴向矢高；r为非球面的高度；c为曲率即曲率半径的倒数；k为圆锥系数；a～g为非球面多项式的4阶、6阶、8阶、10阶、12阶、14阶、16阶项系数。
[0100]
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。
[0101]
表6定焦镜头中非球面系数的设计值
[0102][0103]
其中，“2.1189e-03”表示2.1189*10-3
。
[0104]
本实施例的光学系统达到了如下的技术指标：
[0105]
焦距：f＝3.15mm；
[0106]
光圈：fno.＝1.98；
[0107]
视场角：fov＝144
°
。
[0108]
图5是本实用新型实施例二提供的一种定焦镜头的轴向像差示意图，具体为波长光线分别为0.436μm、0.486μm、0.546μm、0.588μm、0.656μm和0.850μm的轴向像差曲线示意图。图中表示计算的是从像面到环带边缘光线“聚焦”位置的距离或从像面到与环带边缘光线与光轴相交位置的距离。仅对轴上视场不同区域环带子午光线进行计算。图中顶部表示最大入瞳半径，纵轴为无量纲量，因为图中最大入瞳半径始终被归一化为1。图中横轴是以mm表示的从像面到光线与光轴相交点的距离。从图5可以看到850nm近红外与可见光中心波长546nm的轴向色差偏移较少，轴向像差控制在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，可满足镜头日夜共焦的性能。
[0109]
图6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6可以看出本实施例提供的镜头在波长为546nm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3可以看出，本实施例提供的镜头符合安防广角镜头的普遍水准。
[0110]
综上所述，本实用新型实施例提供的定焦镜头，通过合理设置不同镜片的面型、光焦度、折射率、阿贝数、胶合方式、透镜类型以及后焦参数，保证实现大光圈fno.≤2.1、广角视场角≥140
°
、日夜共焦以及成像质量良好的光学系统。
[0111]
实施例三
[0112]
图7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7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和第四透镜140；第一透镜110的像侧面为凹面，且第一透镜110的像侧面侧矢高sag12满足1.83≤sag12≤2.44；第二透镜120为正光焦度透镜，且第二透镜120的光焦度与定焦镜头的光焦度满足第三透镜130的像侧面矢高sag32满足1.09≤|sag32|≤2.56。
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其中，各个透镜的材质与面型与实施例一和实施例二相同，这里不再赘述。
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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。
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表7定焦镜头中第一透镜的像侧面矢高、第三透镜像侧面矢高、各个镜头的光焦度、折射率、阿贝数以及后焦与总长的比值设计值。
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表8定焦镜头中各个透镜的面类型、曲率半径、厚度、折射率、阿贝数、非球面的圆锥系数以及半口径的设计值
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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。
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其中，非球面圆锥系数k可用以下非球面公式进行限定，也即第一透镜、第三透镜和第四透镜的非球面满足以下公式：
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其中，z为非球面z向的轴向矢高；r为非球面的高度；c为曲率即曲率半径的倒数；k为圆锥系数；a～g为非球面多项式的4阶、6阶、8阶、10阶、12阶、14阶、16阶项系数。
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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。
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表9定焦镜头中非球面系数的设计值
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其中，“1.3443e-03”表示1.3443*10-3
。
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本实施例的光学系统达到了如下的技术指标：
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焦距：f＝3.14mm；
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光圈：fno.＝2.0；
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视场角：fov＝140
°
。
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图8是本实用新型实施例三提供的一种定焦镜头的轴向像差示意图，具体为波长光线分别为0.436μm、0.486μm、0.546μm、0.588μm、0.656μm和0.850μm的轴向像差曲线示意图。图中表示计算的是从像面到环带边缘光线“聚焦”位置的距离或从像面到与环带边缘光线与光轴相交位置的距离。仅对轴上视场不同区域环带子午光线进行计算。图中顶部表示最大入瞳半径，纵轴为无量纲量，因为图中最大入瞳半径始终被归一化为1。图中横轴是以mm表示的从像面到光线与光轴相交点的距离。从图5可以看到850nm近红外与可见光中心波长546nm的轴向色差偏移较少，轴向像差控制在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，可满足镜头日夜共焦的性能。
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图9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6可以看出本实施例提供的镜头在波长为546nm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3可以看出，本实施例提供的镜头符合安防广角镜头的普遍水准。
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综上所述，本实用新型实施例提供的定焦镜头，通过合理设置不同镜片的面型、光焦度、折射率、阿贝数、胶合方式、透镜类型以及后焦参数，保证实现大光圈fno.≤2.1、广角视场角≥140
°
、日夜共焦以及成像质量良好的光学系统。
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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。