CN105301739A - 一种日夜两用监控定焦镜头 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种日夜两用监控定焦镜头，共采用五片透镜，减少了使用透镜数量，且其中三片透镜为采用塑胶材质的非球面透镜，有效降低镜头重量及制造成本，提高了产品竞争力；并通过优化配置各个透镜的正负焦距，使镜头像差得到有效地校正，同时克服了塑胶材质的非球面透镜，由于其膨胀系数大，在高低温环境下容易造成焦点漂移的缺陷；采用该配置，使得本产品镜头焦点漂移控制在合里范围内，且在高低温条件下具有解析优良的特点，因此增加了镜头的使用场合及环境条件范围，提升镜头产品的品质及竞争力。

Description

一种日夜两用监控定焦镜头

【技术领域】

本发明涉及光学镜头，尤其是一种日夜两用监控定焦镜头。

【背景技术】

日夜两用定焦监控镜头，一般均使用玻璃镜片，如专利文献CN203311083U及CN203311082公开了均使用玻璃镜片的镜头，由于每一镜片均为玻璃材质，致使该镜头成本相对较高。

随着科技的发展，通过模具则可制造出更加精密且可以替代玻璃镜片的塑胶镜片，由于塑胶镜片价格相对较低，为了提高镜头的价格竞争力，降低生产成本，很多光学镜头使用了塑胶镜片，以替代玻璃镜片；然而塑胶镜片其热膨胀系数较大，使得镜头存在焦点漂移的缺陷，致使镜头的性能不稳定。

本发明即针对现有技术的不足而研究提出。

【发明内容】

本发明要解决的技术问题是提供一种日夜两用监控定焦镜头，共采用五片透镜，减少了使用透镜数量，且其中三片透镜为采用塑胶材质的非球面透镜，有效降低镜头重量及制造成本，提高了产品竞争力；并通过优化配置各个透镜的正负折射率，使镜头像差得到有效地校正，同时克服了塑胶材质的非球面透镜，由于其膨胀系数大，在高低温环境下容易造成焦点漂移的缺陷；采用该配置，使得本产品镜头焦点漂移量控制在合理范围内，且在高低温条件下具有解析优良的特点，因此增加了镜头的使用场合及环境条件范围，提升镜头产品的品质及竞争力。

为解决上述技术问题，一种日夜两用监控定焦镜头，从物面到像面依次包含具有负折射率的第一透镜，具有正折射率的第二透镜，具有正折射率的第三透镜，具有负折射率第四透镜，具有正折射率的第五透镜，滤波片和感光片。

所述第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜和第五透镜的焦距分别为f1、f2、f3、f4和f5，满足：-3＜f2/f1＜-2.6，-1.1＜f4/f5＜-0.7，-0.83＜f1/f3＜-0.55。

所述第一透镜为弯月型玻璃球面透镜。

所述第二透镜为弯月型塑胶非球面透镜。

所述第三透镜为双凸型玻璃球面透镜。

所述第四透镜为双凹型塑胶非球面透镜。

所述第五透镜为双凸型塑胶非球面透镜。

所述第一透镜朝向物面的表面为近平面，且朝向像面的表面为凹面；所述第二透镜朝向物面的表面为凹面，且朝向像面的表面为凸面。

所述第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜和第五透镜中至少有一片透镜的阿贝数满足：vd＞80。

与现有技术相比，本发明一种日夜两用监控定焦镜头，具有如下优点：

1、本发明为日夜两用监控镜头，解析可达三百万像素以上，共采用五片透镜，减少了透镜数量，且其中第二透镜、第四透镜、和第五透镜三片透镜采用塑胶非球面透镜，使镜头成本得以降低，提高了产品竞争力。

2、通过优化配置各个透镜的正负折射率，使镜头像差得到有效地校正，克服了镜头因环境温度而产生焦点漂移及高低温解析不良的问题，增加了镜头的使用场合及环境条件范围。

3、五片透镜中使用了至少一片阿贝数vd大于80的低色散透镜，保障近红外光和蓝光之间的像差平衡，提高了镜头成像品质。

【附图说明】

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明，其中：

图1为本发明镜头中各个透镜分布示意图。

图2为本发明第一种实施方式的可见光解析图。

图3为本发明第一种实施方式的近红外光解析图。

图4为本发明第一种实施方式的色差图。

图5为本发明第一种实施方式的场曲畸变图。

图6为本发明第一种实施方式在-20℃的低温条件下的MTF曲线图。

图7为本发明第一种实施方式在60℃的高温条件下的MTF曲线图。

图8为本发明第二种实施方式的可见光解析图。

图9为本发明第二种实施方式的近红外光解析图。

图10为本发明第二种实施方式的色差图。

图11为本发明第二种实施方式的场曲畸变图。

图12为本发明第二种实施方式在-20℃的低温条件下的MTF曲线图。

图13为本发明第二种实施方式在60℃的高温条件下的MTF曲线图。

图14为本发明第三种实施方式的可见光解析图。

图15为本发明第三种实施方式的近红外光解析图。

图16为本发明第三种实施方式的色差图。

图17为本发明第三种实施方式的场曲畸变图。

图18为本发明第三种实施方式在-20℃的低温条件下的MTF曲线图。

图19为本发明第三种实施方式在60℃的高温条件下的MTF曲线图。

【具体实施方式】

下面结合附图对本发明的实施方式作详细说明。

如图1所示，本发明一种日夜两用监控定焦镜头，从物面到像面依次设有第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3、第四透镜4、第五透镜5、滤光片6和感光片7。共采用五片透镜，减少了透镜数量，且第二透镜2、第四透镜4和第五透镜5均为塑胶非球面透镜，使镜头成本得以降低，提高了产品竞争力。

经过优化配置，所述第一透镜1为正折射率弯月型玻璃球面透镜，所述第二透镜2为正折射率弯月型非球面透镜，所述第三透镜3为正折射率双凸型玻璃球面透镜，所述第四透镜4为正折射率双凹型非球面透镜，所述第五透镜5为正折射率双凸型非球面透镜。

所述第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3、第四透镜4和第五透镜5的焦距分别为f1、f2、f3、f4和f5，满足：

-3＜f2/f1＜-2.6，-1.1＜f4/f5＜-0.7，-0.83＜f1/f3＜-0.55。

通过优化配置各个透镜的正负折射率，使镜头像差得到有效地校正，克服了因采用塑胶透镜其温度膨胀系数较大而致使高低温环境下容易造成焦点漂移的缺陷，如图6、图7、图12、图13、图18和图19所示，采用该配置，使得本产品镜头焦点漂移控制在合理范围内，且在高低温条件下具有解析优良的特点，因此增加了镜头的使用场合及环境条件范围，提升镜头产品的品质及竞争力。

所述第一透镜1朝向物面的表面为近平面，且朝向像面的表面为凹面；所述第二透镜2朝向物面的表面为凹面，且朝向像面的表面为凸面。

为了保障近红外光和蓝光之间的像差平衡，提高了镜头成像品质，所述第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3、第四透镜4和第五透镜5的阿贝数为vd，所述第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3、第四透镜4和第五透镜5中至少有一片透镜的阿贝数满足：vd＞80。

所述第二透镜2、第四透镜4和第五透镜5的非球面半径所对应的曲率为c，透镜表面上一点到光轴的距离为r，透镜表面的二次曲面常数为K，所述第二透镜2、第四透镜4和第五透镜5的四阶、六阶、八阶、十阶、十二阶、十四阶和十六阶的非球面系数分别为A、B、C、D、E、F、G，非球面透镜表面上一点沿光轴方向的矢高为z，满足：

$z=\frac{{\mathrm{cr}}^2}{1+\sqrt{1-(1+k)c^2{r}^2}}+{\mathrm{Ar}}^4+{\mathrm{Br}}^6+{\mathrm{Cr}}^8+{\mathrm{Dr}}^{10}+{\mathrm{Er}}^{12}+{\mathrm{Fr}}^{14}+{\mathrm{Gr}}^{16}.$

以下为本发明镜头的3个实施例的参数，镜头的通光口径为F#，视场为FOV，f为镜头的焦距，如图1所示，S1-S13为各个表面。

实施方式一

如图2至图7所示，第一种实施方式中f＝3.9mm，F#＝2.0，FOV＝110°，各个透镜的焦距如下所示：

f1	f2	f3	f4	f5	f2/f1	f4/f5	f1/f3
								-5.68	16.2	7.78	-5.09	5.97	-2.852	-0.8526	-0.7301

第一种实施方式中各个透镜表面的R值、厚度及其材料特性如下所示：

第一种实施方式中各个透镜表面参数如下所示：

K

A

B

C

D

E

F

S4

-52.9681

-9.68E-03

1.66E-03

-2.59E-04

-2.17E-06

-2.16E-06

2.52E-07

S5

-7.72

-6.82E-03

7.40E-04

-3.73E-05

-4.07E-06

1.00E-06

-4.86E-08

S8

-8.78

-3.16E-03

1.91E-04

-3.57E-05

-4.18E-06

1.53E-06

-1.01E-07

S9

0.8026

-1.92E-03

-3.42E-04

-1.20E-05

-1.78E-06

4.16E-07

-5.25E-08

S10

1.4419

7.52E-04

-5.24E-04

5.04E-05

-7.49E-07

-1.62E-07

1.46E-08

S11

-31.4

-0.01

2.26E-03

-3.08E-04

2.28E-05

7.62E-07

-7.90E-08

实施方式二

如图8至图13所示，第二种实施方式中f＝3.7mm，F#＝2.0，FOV＝110°，各个透镜的焦距如下表所示：

f1	f2	f3	f4	f5	f2/f1	f4/f5	f1/f3
								-5.68	17.01	9.77	-5.09	4.69	-2.995	-1.0853	-0.5814

第二种实施方式中各个透镜表面的R值、厚度及其材料特性如下所示：

第二种实施方式中各个透镜表面参数如下所示：

K

A

B

C

D

E

F

S4

-52.9681

-3.20E-02

1.10E-02

-2.63E-03

2.36E-05

1.31E-04

-1.99E-05

S5

-7.72

-1.46E-02

2.44E-03

-4.83E-04

6.08E-05

-3.30E-06

-1.56E-08

S8

-8.78

-3.16E-03

1.91E-04

-3.58E-05

-4.18E-06

1.53E-06

-1.01E-07

S9

0.8026

-1.92E-03

-3.42E-04

-1.20E-05

-1.78E-06

4.16E-07

-5.25E-08

S10

1.4419

-1.72E-03

-1.35E-03

3.76E-04

-1.15E-04

1.95E-05

-1.46E-06

S11

-31.4

-0.0252

7.14E-03

-1.40E-03

1.27E-04

1.32E-06

-7.62E-07

实施方式三

如图14至图19所示，第三种实施方式中f＝4.14mm，F#＝2.0，FOV＝110°，各个透镜的焦距如下表所示：

f1	f2	f3	f4	f5	f2/f1	f4/f5	f1/f3
								-5.68	14.87	6.91	-5.05	6.957	-2.618	-0.7259	-0.822

第三种实施方式中各个透镜表面的R值、厚度及其材料特性如下所示：

第三种实施方式中各个透镜表面参数如下所示：

K

A

B

C

D

E

F

S4

-52.9681

-2.87E-03

2.41E-03

-1.28E-03

3.94E-04

-6.06E-05

3.70E-06

S5

-7.72

-4.45E-04

-5.92E-04

4.71E-04

-1.19E-04

1.57E-05

-7.89E-07

S8

-8.78

-4.77E-03

3.90E-04

-4.41E-05

-5.80E-06

2.27E-06

-1.89E-07

S9

0.8026

5.11E-04

-3.53E-04

5.51E-05

3.19E-06

-4.73E-07

-7.20E-08

S10

1.4419

-1.75E-03

3.35E-04

-9.41E-05

4.55E-05

-6.16E-06

2.55E-07

S11

-31.4

-0.0118

2.81E-03

-4.16E-04

3.61E-05

-4.07E-07

-5.02E-08

Claims (8)

1.一种日夜两用监控定焦镜头，其特征在于从物面到像面依次包含具有负折射率的第一透镜(1)，具有正折射率的第二透镜(2)，具有正折射率的第三透镜(3)，具有负折射率第四透镜(4)，具有正折射率的第五透镜(5)，滤波片(6)和感光片(7)；

所述第一透镜(1)、第二透镜(2)、第三透镜(3)、第四透镜(4)和第五透镜(5)的焦距分别为f1、f2、f3、f4和f5，满足：-3＜f2/f1＜-2.6，-1.1＜f4/f5＜-0.7，-0.83＜f1/f3＜-0.55。

2.根据权利要求1所述的一种日夜两用监控镜头，其特征在于所述第一透镜(1)为弯月型玻璃球面透镜。

3.根据权利要求1所述的一种日夜两用监控镜头，其特征在于所述第二透镜(2)为弯月型塑胶非球面透镜。

4.根据权利要求1所述的一种日夜两用监控镜头，其特征在于所述第三透镜(3)为双凸型玻璃球面透镜。

5.根据权利要求1所述的一种日夜两用监控镜头，其特征在于所述第四透镜(4)为双凹型塑胶非球面透镜。

6.根据权利要求1所述的一种日夜两用监控镜头，其特征在于所述第五透镜(5)为双凸型塑胶非球面透镜。

7.根据权利要求1所述一种日夜两用监控定焦镜头，其特征在于所述第一透镜(1)朝向物面的表面为近平面，且朝向像面的表面为凹面；所述第二透镜(2)朝向物面的表面为凹面，且朝向像面的表面为凸面。

8.根据权利要求1-7任一项所述一种日夜两用监控定焦镜头，其特征在于所述第一透镜(1)、第二透镜(2)、第三透镜(3)、第四透镜(4)和第五透镜(5)中至少有一片透镜的阿贝数满足：vd＞80。