CN104238075B - 一种大孔径大视场日夜共焦的高分辨率监控镜头 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种大孔径大视场日夜共焦的高分辨率监控镜头，其中：包括9片球面透镜，从物侧起依次为：负光焦度的第1透镜、负光焦度的第2透镜、正光焦度的第3透镜、正光焦度的第4透镜、负光焦度的第5透镜、正光焦度的第6透镜、正光焦度的第7透镜、负光焦度的第8透镜、正光焦度的第9透镜；其中，第5透镜与第6透镜胶合在一起；第7透镜与第8透镜胶合在一起；该镜头的有效焦距f和后工作距离BFL和满足以下条件：0.5＜f/BFL＜2；在镜头与像面直接设置有零光焦度的平板滤光片F。按照上述方案设计的监控镜头，分辨率高，孔径视场大，最大分辨率超过800万像素，能够全面满足高清日夜监控的全部需求。
Description
技术领域
本发明涉及安防监控领域，是一种大孔径大视场且日夜共焦的高分辨率监控镜头。
背景技术
安防监控市场经过几十年的发展，从最初的模拟监控发展到后来的数字监控，再到近年来的高清化网络化智能化监控。高清化的监控就需要高清的镜头，但是所谓的高清镜头也是一个不断发展变化的概念。前几年，一个百万级的镜头（比如720P的监控镜头）已经基本算得上高清镜头了，但是到了今天，我们需要的高清镜头则需要分辨率至少达到二百万像素（比如1080P的分辨率）以上，而且需要具备日夜共焦的特点。而二百万像素以下且不具备日夜共焦特性的镜头已经出现快速下滑的势头。
目前市场上已经出现了一些二百万像素以上且日夜共焦的监控镜头，但这些镜头的相对孔径一般小于1/1.8，且像面尺寸不超过1/2.5"，不能很好的满足监控镜头进一步发展的需要。
发明内容
本发明的目的是提供一种大孔径大视场且日夜共焦的高分辨率监控镜头。该监控镜头分辨率高，孔径视场大，具备日夜共焦特性。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案：该大孔径大视场日夜共焦的高分辨率监控镜头，其特征在于：包括9片球面透镜，其从物侧起依次为：具有负光焦度的第1透镜L1、具有负光焦度的第2透镜L2、具有正光焦度的第3透镜L3、具有正光焦度的第4透镜L4、具有负光焦度的第5透镜L5、具有正光焦度的第6透镜L6、具有正光焦度的第7透镜L7、具有负光焦度的第8透镜L8、具有正光焦度的第9透镜L9；其中，第5透镜L5与第6透镜L6胶合在一起，构成胶合透镜DL1；第7透镜L7与第8透镜L8胶合在一起，构成胶合透镜DL2；该镜头的有效焦距f和后工作距离BFL和满足以下条件：0.5＜f/BFL＜2；在镜头与像面直接设置有零光焦度的平板滤光片F，可以在日夜不同时间段之间进行切换。
上述9片球面透镜的焦距、折射率、表面半径分别满足下表中的条件：
其中，f1~f9为第1至第9透镜的焦距，n1~n9为第1至第9透镜的折射率，r1~r16为第1至第9透镜从物侧到像侧顺序各表面半径，其中r10为第5透镜和第6透镜共同的胶合面半径，r13为第7透镜和第8透镜共同的胶合面半径。
优选的，所述9片球面透镜在EFL =8.0mm，F数 = 1.4，像面尺寸8.0mm，TTL =53.2mm时的镜片参数：
上表中OBJ表示无限远物平面，STO表示孔径光阑，IMA表示像面，Infinity表示平面（表示曲率半径时）或无限远（表示中心厚度时）。
孔径光阑STO设置在第6透镜L6与第7透镜L7之间。
进一步，所述第3透镜L3与第4透镜L4之间，第4透镜L4与第5透镜L5之间，第5透镜L5与第6透镜L6之间，第7透镜L7与第8透镜L8之间均通过隔圈紧配；所述第1透镜L1与第2透镜L2，第2透镜L2与第3透镜L3之间直接通过光学平台或倒角配合或者通过隔圈配合。
按照上述方案设计的监控镜头，F数≤1.4,像面尺寸≥8.0mm，可见光与850nm（±20nm）红外光的最大离焦量≤0.01mm，最大分辨率超过800万像素，能够全面满足高清日夜监控的全部需求。
附图说明
图1是本发明的光学系统图（物方OBJ位于最左侧，像方IMA位于最右侧）；
图2为本发明的可见光MTF曲线图；
图3为本发明的可见光点列图；
图4为本发明的红外850（±20）nm的MTF曲线图。
图5为本发明的红外850（±20）nm的点列图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
如图1所示的监控镜头，采用9片7组式的透镜组合，从物侧到像侧依次设有：具有负光焦度的第1透镜L1；具有负光焦度的第2透镜L2；具有正光焦度的第3透镜L3；具有正光焦度的第4透镜L4；具有负光焦度的第5透镜L5；具有正光焦度的第6透镜L6；具有正光焦度的第7透镜L7；具有负光焦度的第8透镜L8；具有正光焦度的第9透镜L9。其中，第5透镜L5与第6透镜L6胶合在一起，构成胶合透镜DL1；第7透镜L7与第8透镜L8胶合在一起，构成胶合透镜DL2；孔径光阑STO优先设置在第6透镜L6与第7透镜L7之间，但并不仅限于在第6透镜L6与第7透镜L7之间，比如它也可以被设置在第4透镜L4与第5透镜L5之间。另外，在镜头与像面直接设置有零光焦度的平板滤光片F，可以在日夜不同时间段之间进行切换。
所述第3透镜L3与第4透镜L4之间，第4透镜L4与第5透镜L5之间，第5透镜L5与第6透镜L6之间，第7透镜L7与第8透镜L8之间均通过隔圈紧配；所述第1透镜L1与第2透镜L2，第2透镜L2与第3透镜L3之间直接通过光学平台或倒角配合或者通过隔圈配合。
为满足性能参数的要求，下面通过具体实施例对该镜头的透镜的结构参数作进一步的描述。
所述9片球面透镜的焦距、折射率、表面半径分别满足下表中的条件：
| f1∈（-7.5，-160） | n1∈［1.45，1.65］ | r1∈［-∞，-30）∪ （12, ∞］ | r2∈（6，10） |
| f2∈（-6.6，-16.2） | n2∈［1.7，1.85］ | r3∈ (-12，-8） | r4∈（20，200) |
| f3∈（12.5，96） | n3∈［1.73，1.81］ | r5∈（-600，-20) | r6∈（-16，-10) |
| f4∈（10，24） | n4∈［1.78，1.93］ | r7∈（12，18） | r8∈（-600，-40）∪（400,600） |
| f5∈（-6，-12） | n5∈［1.75，1.85］ | r9∈（-22，-14） | r10∈（9，16） |
| f6∈（8.5，19） | n6∈［1.45，1.55］ | r10∈（9，16） | r11∈（-18，-10） |
| f7∈（8，21） | n7∈［1.45，1.55］ | r12∈（10，26） | r13∈（-14，-6.5） |
| f8∈（-900，-9） | n8∈［1.47，1.85］ | r13∈（-14，-6.5） | r14∈（-100，-16） |
| f9∈（11，100） | n9∈［1.75，1.93］ | r15∈（10，20） | r16∈（18，300） |
其中，f1~f9为第1至第9透镜的焦距，n1~n9为第1至第9透镜的折射率，r1~r16为第1至第9透镜从物侧到像侧顺序各表面半径，其中r10为第5透镜和第6透镜共同的胶合面半径，r13为第7透镜和第8透镜共同的胶合面半径。
优选的，本发明的监控镜头在EFL =8.0mm，F数 = 1.4，像面尺寸8.0mm，TTL =53.2mm时镜片的参数见下表。其中，EFL（Effective Focal Length）指镜头中心到焦点的距离；TTL（Total Track Length）指由镜头中镜片的第一面到像面的距离。
| 镜面序号 | 曲率半径 | 中心厚度 | 折射率 |
| OBJ | Infinity | Infinity | |
| 1 | Infinity | 0.8 | 1.49 |
| 2 | 8.7063 | 3.57 | |
| 3 | -10.1223 | 5 | 1.81 |
| 4 | 94.4593 | 0.68 | |
| 5 | -69.4187 | 3.2 | 1.80 |
| 6 | -13.5709 | 0.55 | |
| 7 | 15.7512 | 2.67 | 1.85 |
| 8 | -289.3238 | 7.9 | |
| 9 | -17.3694 | 4.35 | 1.85 |
| 10 | 13.5288 | 3.0 | 1.51 |
| 11 | -15.2718 | 0.1 | |
| STO | Infinity | 0.1 | |
| 12 | 16.38633 | 2.63 | 1.53 |
| 13 | -11.5092 | 1.95 | 1.70 |
| 14 | -26.1676 | 3.0 | |
| 15 | 18.1013 | 4.95 | 1.85 |
| 16 | 63.1697 | 2.15 | |
| 17 | Infinity | 0.85 | 1.52 |
| 18 | Infinity | 5.75075 | |
| IMA | Infinity | - |
上表中OBJ表示无限远物平面，STO表示孔径光阑，IMA表示像面，Infinity表示平面（表示曲率半径时）或无限远（表示中心厚度时）。
图2为可见光部分MTF曲线图，代表了一个光学系统的综合解像力水平。图3为可见光部分点列图，表示可见光完全聚焦时像平面上的弥散斑水平。由图2和图3可知该镜头的分辨率可以达到八百万像素以上。同样，由图4和图5可见，红外的分辨率可以达到三百万像素以上。
按照上述方案设计的监控镜头，F数≤1.4,像面尺寸≥8.0mm，可见光与850nm（±20nm）红外光的最大离焦量≤0.01mm，最大分辨率超过800万像素。能够全面满足高清日夜监控的全部需求。
Claims (5)
1.一种大孔径大视场日夜共焦的高分辨率监控镜头，其特征在于：包括9片球面透镜，其从物侧起依次为：具有负光焦度的第1透镜L1、具有负光焦度的第2透镜L2、具有正光焦度的第3透镜L3、具有正光焦度的第4透镜L4、具有负光焦度的第5透镜L5、具有正光焦度的第6透镜L6、具有正光焦度的第7透镜L7、具有负光焦度的第8透镜L8、具有正光焦度的第9透镜L9；其中，第5透镜L5与第6透镜L6胶合在一起，构成胶合透镜DL1；第7透镜L7与第8透镜L8胶合在一起，构成胶合透镜DL2；该镜头的有效焦距f和后工作距离BFL和满足以下条件：0.5＜f/BFL＜2；在镜头与像面之间设置有零光焦度的平板滤光片F，可以在日夜不同时间段之间进行切换。
2.如权利要求1所述的大孔径大视场日夜共焦的高分辨率监控镜头，其特征在于：所述9片球面透镜的焦距、折射率、表面曲率半径分别满足下表中的条件：
其中，f1~f9为第1至第9透镜的焦距，n1~n9为第1至第9透镜的折射率，r1~r16为第1至第9透镜从物侧到像侧顺序各表面曲率半径，其中r10为第5透镜和第6透镜共同的胶合面曲率半径，r13为第7透镜和第8透镜共同的胶合面曲率半径。
3.如权利要求2所述的大孔径大视场日夜共焦的高分辨率监控镜头，其特征在于：所述9片球面透镜在有效焦距f =8.0mm，F数 = 1.4，像面尺寸8.0mm，TTL = 53.2mm时的镜片参数：
上表中OBJ表示无限远物平面，STO表示孔径光阑，IMA表示像面， Infinity表示平面（表示曲率半径时）或无限远（表示中心厚度时）。
4.如权利要求1所述的大孔径大视场日夜共焦的高分辨率监控镜头，其特征在于：孔径光阑STO设置在第6透镜L6与第7透镜L7之间。
5.如权利要求1所述的大孔径大视场日夜共焦的高分辨率监控镜头，其特征在于：所述第3透镜L3与第4透镜L4之间，第4透镜L4与第5透镜L5之间，第5透镜L5与第6透镜L6之间，第7透镜L7与第8透镜L8之间均通过隔圈紧配；所述第1透镜L1与第2透镜L2，第2透镜L2与第3透镜L3之间直接通过光学平台或倒角配合或者通过隔圈配合。
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