CN105242378A - 大通光低畸变变焦非球面镜头 - Google Patents

大通光低畸变变焦非球面镜头 Download PDF

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    • G02B13/001—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras
    • G02B13/0015—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras characterised by the lens design
    • G02B13/002—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras characterised by the lens design having at least one aspherical surface

Abstract

本发明涉及大通光低畸变变焦非球面镜头，所述镜头的光学系统中沿光线入射方向依次设置有镜片组前组A、镜片组变组B以及设置在镜片组前组A和镜片组变组B之间的光阑C，所述镜片组前组A沿光线入射方向依次设置有负月牙型透镜A-1、双凹塑料非球面透镜A-2和双凸透镜A-3，所述镜片组变组B沿光线入射方向依次设置有双凸塑料非球面透镜B-1、双凸透镜B-2、负月牙型透镜B-3和双凸塑料非球面透镜B-4。该镜头选用高折射、低色散的火石玻璃与较低折射率的冕牌玻璃来消色差，使用了塑料非球面，很好的校正了镜头的畸变，边缘像质还原的很真实，并且该镜头由于所用玻璃更少，也减轻了镜片装配难度，降低了生产成本。

Description

大通光低畸变变焦非球面镜头
技术领域
本发明涉及视频摄像技术领域，特别是大通光低畸变变焦非球面镜头。
背景技术
网络摄像机诞生于上世纪90年代中期，镜头作为摄像机的主要构成部分，它的性能直接影响了成像质量。早期市场上有各种各样的变焦镜头应用于安防系统中，但随着安防监控市场的迅速崛起、数码处理及网络传输速度的优化提升，对安防监控镜头的品质要求大大提高，从普通的监视需求到高清的鉴别，但是由于很多产品的光学镜片较多，增加了装配调校难度，光学性能指标较低，大多数属于低端产品，只能适配较低像素的普通摄像机，且很难实现大广角、大通光、低畸变、高分辨率、日夜共焦、耐候性以及镜片片数较少等优点；另一方面，光学镜头中较少的使用塑料非球面。
发明内容
鉴于现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种结构简单，采用三片非球面镜片，能实现通光大，畸变小，以及日夜共焦的大通光低畸变变焦非球面镜头。
为了实现上述目的，本发明的一技术方案是：大通光低畸变变焦非球面镜头，所述镜头的光学系统中沿光线入射方向依次设置有镜片组前组A、镜片组变组B以及设置在镜片组前组A和镜片组变组B之间的光阑C，所述镜片组前组A沿光线入射方向依次设置有负月牙型透镜A-1、双凹塑料非球面透镜A-2和双凸透镜A-3，所述镜片组变组B沿光线入射方向依次设置有双凸塑料非球面透镜B-1、双凸透镜B-2、负月牙型透镜B-3和双凸塑料非球面透镜B-4。
进一步的，所述镜片组前组A和镜片组变组B之间的短焦空气间隔是21.7mm，所述镜片组前组A和镜片组变组B之间的长焦空气间隔是2.1mm。
进一步的，所述镜片组前组A中的负月牙型透镜A-1和双凹塑料非球面透镜A-2之间的空气间隔是5.3mm，所述双凹塑料非球面透镜A-2和双凸透镜A-3之间的空气间隔是0.7mm。
进一步的，所述镜片组变组B中的双凸塑料非球面透镜B-1和双凸透镜B-2之间的空气间隔是0.1mm，所述双凸透镜B-2和负月牙型透镜B-3之间的空气间隔是0.1mm，所述负月牙型透镜B-3和双凸塑料非球面透镜B-4之间的空气间隔是1.1mm。
与现有技术相比较，本发明具有以下优点：选用高折射、低色散的火石玻璃与较低折射率的冕牌玻璃来消色差，使用了塑料非球面，很好的校正了镜头的畸变，边缘像质还原的很真实，在使用更少玻璃的情况下达到更好的分辨率，并且该镜头由于所用玻璃更少，也减轻了镜片装配难度，降低了生产成本。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
图1为本发明实施例的短焦时的光学系统图；
图2为本发明实施例的长焦时的光学系统图；
图3为短焦下聚焦使得可见光中心视场像质最佳情况下的MTF图；
图4为图3对应的夜视MTF图；
图5为长焦下聚焦使得可见光中心视场像质最佳情况下的MTF图；
图6为图5对应的夜视MTF图。
图1中：A—镜片组前组，A-1—负月牙透镜A-1，A-2—双凹塑料非球面透镜A-2，A-3—双凸透镜A-3，B—镜片组变组，B-1—双凸塑料非球面透镜B-1，B-2—双凸透镜B-2，B-3—负月牙型透镜B-3，B-4—双凸塑料非球面透镜B-4，C—光阑，D—像面。
具体实施方式
为了让本发明的上述特征和优点更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图，作详细说明如下。
如图1~2所示，大通光低畸变变焦非球面镜头，所述镜头的光学系统中沿光线入射方向依次设置有镜片组前组A、镜片组变组B以及设置在镜片组前组A和镜片组变组B之间的光阑C，所述镜片组前组A沿光线入射方向依次设置有负月牙型透镜A-1、双凹塑料非球面透镜A-2和双凸透镜A-3，所述镜片组变组B沿光线入射方向依次设置有双凸塑料非球面透镜B-1、双凸透镜B-2、负月牙型透镜B-3和双凸塑料非球面透镜B-4。
在本实施例中，所述镜片组前组A和镜片组变组B之间的短焦空气间隔是21.7mm，所述镜片组前组A和镜片组变组B之间的长焦空气间隔是2.1mm。
在本实施例中，所述镜片组前组A中的负月牙型透镜A-1和双凹塑料非球面透镜A-2之间的空气间隔是5.3mm，所述双凹塑料非球面透镜A-2和双凸透镜A-3之间的空气间隔是0.7mm。
在本实施例中，所述镜片组变组B中的双凸塑料非球面透镜B-1和双凸透镜B-2之间的空气间隔是0.1mm，所述双凸透镜B-2和负月牙型透镜B-3之间的空气间隔是0.1mm，所述负月牙型透镜B-3和双凸塑料非球面透镜B-4之间的空气间隔是1.1mm。
在本实施例中，在光学设计时，对镜头的光焦度进行合理分配，使镜头在480~656nm的波长范围的像差得到校正与平衡，这样的镜头不仅能在白昼的光照环境下清晰成像，在夜间极低照度环境下，通过850nm红外光补光，也能清晰成像；三片塑料非球面镜片的光焦度互补，尤其是后组采用了两片塑料非球面，保证镜头在高低温-30~60℃环境下，能够互相弥补，从而能清晰成像。镜头的畸变小，保证镜头的边缘成像的还原性更高。
在本实施例中，该大通光低畸变变焦非球面镜头达到了以下技术指标：（1）短焦焦距：f′=2.8mm；长焦焦距：f′=12mm；（2）相对孔径F=1.2~2.2；（3）视场角：2w≥38°~132°（像方像视场2η′≥Ф6.6mm）；（4）畸变：＜-4%；（5）分辨率：可与500万像素高分辨率CCD或CMOS摄像机适配；（6）光路总长∑≤50mm，光学后截距L’≥8mm；（7）适用谱线范围：480~850nm。
在本实施例中，由图3和图4可知，短焦时，可见光和红外光透过透镜后焦面的距离相差很小，在同一像面上能满足高质量的成像要求。可见光成像时，中心视场150线对处大于0.65，边缘视场150线对处大于0.38；红外0.85μm波长成像时，中心视场150线对处大于0.7，边缘视场150线对处大于0.39。可见光与红外光成像的效果几乎一致，满足日夜共焦的成像要求。
在本实施例中，由图5和图6可知，长焦时，可见光成像时，中心视场150线对处大于0.42，边缘视场150线对处大于0.3；红外0.85μm波长成像时，中心视场150线对处大于0.58，边缘视场150线对处大于0.34。可见光与红外光成像的效果几乎一致，焦面飘移很小，在同一像面能满足高质量的成像要求，满足日夜共焦的成像要求。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (4)

1.大通光低畸变变焦非球面镜头，其特征在于：所述镜头的光学系统中沿光线入射方向依次设置有镜片组前组A、镜片组变组B以及设置在镜片组前组A和镜片组变组B之间的光阑C，所述镜片组前组A沿光线入射方向依次设置有负月牙型透镜A-1、双凹塑料非球面透镜A-2和双凸透镜A-3，所述镜片组变组B沿光线入射方向依次设置有双凸塑料非球面透镜B-1、双凸透镜B-2、负月牙型透镜B-3和双凸塑料非球面透镜B-4。
2.根据权利要求1所述的大通光低畸变变焦非球面镜头，其特征在于：所述镜片组前组A和镜片组变组B之间的短焦空气间隔是21.7mm，所述镜片组前组A和镜片组变组B之间的长焦空气间隔是2.1mm。
3.根据权利要求1所述的大通光低畸变变焦非球面镜头，其特征在于：所述镜片组前组A中的负月牙型透镜A-1和双凹塑料非球面透镜A-2之间的空气间隔是5.3mm，所述双凹塑料非球面透镜A-2和双凸透镜A-3之间的空气间隔是0.7mm。
4.根据权利要求1所述的大通光低畸变变焦非球面镜头，其特征在于：所述镜片组变组B中的双凸塑料非球面透镜B-1和双凸透镜B-2之间的空气间隔是0.1mm，所述双凸透镜B-2和负月牙型透镜B-3之间的空气间隔是0.1mm，所述负月牙型透镜B-3和双凸塑料非球面透镜B-4之间的空气间隔是1.1mm。
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