CN106597648A - 一种超大光圈高清定焦镜头 - Google Patents
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Abstract
本发明属于光学器件技术领域，尤其涉及一种超大光圈高清定焦镜头，包括从物方到像方依次排列的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜和第八透镜，第一透镜为平凹负光焦度玻璃球面透镜，第二透镜为凹凸负光焦度塑料非球面透镜，第三透镜为双凸正光焦度玻璃球面透镜，第四透镜为双凸正光焦度玻璃球面透镜，第五透镜为双凹负光焦度玻璃球面透镜，第六透镜为双凸正光焦度玻璃球面透镜，第七透镜为凹凸正光焦度塑料非球面透镜，第八透镜为凸凹正光焦度塑料非球面透镜；本发明提供的超大光圈高清定焦镜头具有更大的光圈、更小的体积、更高的像素，从而实现真正的星光级相机，进而带动安防产业的发展，市场前景广阔。
Description
技术领域
本发明属于光学器件技术领域，尤其涉及一种超大光圈高清定焦镜头。
背景技术
如何提高夜间及微光条件下的监控质量是安防行业一大难题。现有的解决方案是在摄像机上加装红外补光灯，当环境亮度较低时红外补光灯开启，同时摄像机切换到红外模式。目前这种工作模式是最为常见的模式，其优点是解决方案较为简单容易实现。然而摄像机在红外模式下工作时画面是黑白的，色彩信息全部丢失，红外补光灯作用范围有限，在有效范围之外依然是漆黑一片，同时由于红外灯产生大量的热量将大幅缩短摄像机的寿命。这种模式已经逐渐无法适应社会对高质量监控的需求了。
随着电子技术的发展出现了一种对光线具有高灵敏度的成像芯片，较普通芯片而言其显著提升了信噪比。若搭配大光圈的镜头将大大提升微光条件下的图像亮度，使得夜间实现彩色画面监控成为了可能，在安防行业这一概念称为星光级相机。
然而目前市面上常见的大光圈镜头其最大光圈不过F1.4，解析度不超过三百万像素，对于星光级摄像机来说依然捉襟见肘。极少数最大光圈可以达到F1.2的镜头通常也是体积巨大，光学总长达到50mm以上，同时解析度不超过二百万像素，价格昂贵实用性较差。
有鉴于此，确有必要提供一种超大光圈高清定焦镜头，其具有更大的光圈、更小的体积、更高的像素，从而实现真正的星光级相机，进而带动安防产业的发展，市场前景广阔。
发明内容
本发明的目的在于：针对现有技术的不足，而提供一种超大光圈高清定焦镜头，其具有更大的光圈、更小的体积、更高的像素，从而实现真正的星光级相机，进而带动安防产业的发展，市场前景广阔。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种超大光圈高清定焦镜头，包括从物方到像方依次排列的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜和第八透镜，所述第一透镜为平凹负光焦度玻璃球面透镜，所述第二透镜为凹凸负光焦度塑料非球面透镜，所述第三透镜为双凸正光焦度玻璃球面透镜，所述第四透镜为双凸正光焦度玻璃球面透镜，所述第五透镜为双凹负光焦度玻璃球面透镜，所述第六透镜为双凸正光焦度玻璃球面透镜，所述第七透镜为凹凸正光焦度塑料非球面透镜，所述第八透镜为凸凹正光焦度塑料非球面透镜；
所述第三透镜、所述第四透镜、所述第五透镜和所述第六透镜的焦距与整个镜头的焦距的比值满足以下条件：
1＜|f3/f|＜3；
1＜|f4/f|＜3；
0.3＜|f5/f|＜1.5；
0.5＜|f6/f|＜2；
其中，f是整个镜头的焦距；f3是所述第三透镜的焦距；f4是所述第四透镜的焦距；f5是所述第五透镜的焦距；f6是所述第六透镜的焦距。
作为本发明超大光圈高清定焦镜头的一种改进，所述第二透镜、所述第七透镜和所述第八透镜的焦距与整个镜头的焦距的比值满足以下条件：
5＜|f2/f|＜30；
10＜|f7/f|＜30；
1.5＜|f8/f|＜5；
其中，f是整个镜头的焦距；f2是所述第二透镜的焦距；f7是所述第七透镜的焦距；f8是所述第八透镜的焦距。
作为本发明超大光圈高清定焦镜头的一种改进，所述第四透镜、所述第五透镜和所述第六透镜通过光学胶粘合为一组透镜，并且该组透镜的焦距fe与整个镜头的焦距f的比值满足以下条件：4＜|fe/f|＜10。
作为本发明超大光圈高清定焦镜头的一种改进，所述第一透镜与所述第二透镜直接承靠。
作为本发明超大光圈高清定焦镜头的一种改进，所述第二透镜和所述第三透镜通过隔圈紧配，所述第三透镜和所述第四透镜通过隔圈紧配，所述第六透镜和所述第七透镜通过隔圈紧配，所述第七透镜和所述第八透镜通过隔圈紧配。
作为本发明超大光圈高清定焦镜头的一种改进，所述第一透镜至所述第八透镜的焦距、折射率和曲率半径满足以下条件：
上表中，“f”为焦距，“n”为折射率，“R”为曲率半径，“-”号表示方向为负；
其中，f1至f8分别对应于所述第一透镜至所述第八透镜的焦距；n1至n8分别对应于所述第一透镜至所述第八透镜的折射率；R1、R3、R5、R7、R9、R11、R13和R15分别对应于所述第一透镜至所述第八透镜的靠近物方的一面的曲率半径，R2、R4、R6、R8、R10、R12、R14和R16分别对应于所述第一透镜至所述第八透镜的远离物方的一面的曲率半径。
作为本发明超大光圈高清定焦镜头的一种改进，所述镜头的总长小于32mm。
相对于现有技术，本发明具有如下的优点：
第一，本发明的第二透镜、第七透镜和第八透镜采用了塑料镜片，做到了低成本和高性能，塑料镜片的成本远低于玻璃球面镜片，故而降低了成本；又由于本发明的第二透镜、第七透镜和第八透镜均采用了非球面镜片，相比传统的球面镜片提高了性能。
第二，本发明采用5个玻璃球面镜片加3个塑料非球面镜片的结构，通过合理使用玻璃球面镜片与塑料非球面镜片的组合能够达到F0.98大光圈，在微光条件下也能成清晰明亮的像，成像质量良好，即使在夜晚低照度下也能实现清晰明亮的监控画面，最大1/2.5"像面，六百万像素分辨率，光学总长小于32mm，体积较小。本发明结合了普通定焦镜头体积小分辨率高和传统大光圈镜头通光量更大的优点。由于采用了玻塑混合的结构大大降低了成本与生产难度使得本发明与以往的镜头比更具优势。
第三，本发明通过合理优化，可以实现温度补偿功能，即在-30°～+80°的环境下使用不跑焦。
总之，本发明提供的超大光圈高清定焦镜头具有更大的光圈、更小的体积、更高的像素，从而实现真正的星光级相机，进而带动安防产业的发展，市场前景广阔。
附图说明
图1为本发明的光学结构示意图。
图2为本发明的组装结构图。
具体实施方式
以下将结合具体实施例对本发明及其有益效果作进一步详细的说明，但是，本发明的具体实施方式并不局限于此。
如图1和图2所示，本发明提供的一种超大光圈高清定焦镜头，包括从物方到像方依次排列的第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3、第四透镜4、第五透镜5、第六透镜6、第七透镜7和第八透镜8，第一透镜1为平凹负光焦度玻璃球面透镜，第二透镜2为凹凸负光焦度塑料非球面透镜，第三透镜3为双凸正光焦度玻璃球面透镜，第四透镜4为双凸正光焦度玻璃球面透镜，第五透镜5为双凹负光焦度玻璃球面透镜，第六透镜6为双凸正光焦度玻璃球面透镜，第七透镜7为凹凸正光焦度塑料非球面透镜，第八透镜8为凸凹正光焦度塑料非球面透镜；
第三透镜3、第四透镜4、第五透镜5和第六透镜6的焦距与整个镜头的焦距的比值满足以下条件：
1＜|f3/f|＜3；
1＜|f4/f|＜3；
0.3＜|f5/f|＜1.5；
0.5＜|f6/f|＜2；
其中，f是整个镜头的焦距；f3是第三透镜3的焦距；f4是第四透镜4的焦距；f5是第五透镜5的焦距；f6是第六透镜6的焦距。第三透镜3、第四透镜4、第五透镜5和第六透镜6的焦距与整个镜头的焦距的比值满足以上条件时，可以实现小型化、高性能。
第二透镜2、第七透镜7和第八透镜8的焦距与整个镜头的焦距的比值满足以下条件：
5＜|f2/f|＜30；
10＜|f7/f|＜30；
1.5＜|f8/f|＜5；
其中，f是整个镜头的焦距；f2是第二透镜2的焦距；f7是第七透镜7的焦距；f8是第八透镜8的焦距。
第二透镜2、第七透镜7和第八透镜8的焦距与整个镜头的焦距的比值满足以上条件时，可以实现高低温共焦。
第四透镜4、第五透镜5和第六透镜6通过光学胶粘合为一组透镜，并且该组透镜的焦距与整个镜头的焦距的比值满足以下条件：4＜|fe/f|＜10。由于第四透镜4、第五透镜5和第六透镜6通过光学胶粘合为一组透镜，因此本发明实际上是6组8片的定焦镜头。第四透镜4、第五透镜5和第六透镜6通过光学胶粘合的方式可以降低装配难度，减小体积。
第一透镜1与第二透镜2直接承靠。第二透镜2和第三透镜3通过隔圈紧配，第三透镜3和第四透镜4通过隔圈紧配，第六透镜6和第七透镜7通过隔圈紧配，第七透镜7和第八透镜8通过隔圈紧配。
第一透镜1至第八透镜8的焦距、折射率和曲率半径满足以下条件：
上表中，“f”为焦距，“n”为折射率，“R”为曲率半径，“-”号表示方向为负；
其中，f1至f8分别对应于第一透镜1至第八透镜8的焦距；n1至n8分别对应于第一透镜1至第八透镜8的折射率；R1、R3、R5、R7、R9、R11、R13和R15分别对应于第一透镜1至第八透镜8的靠近物方的一面的曲率半径，R2、R4、R6、R8、R10、R12、R14和R16分别对应于第一透镜1至第八透镜8的远离物方的一面的曲率半径。
镜头的总长小于32mm。
实施例1
如图1和图2所示，本实施例提供了一种超大光圈高清定焦镜头，包括从物方到像方依次排列的第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3、第四透镜4、第五透镜5、第六透镜6、第七透镜7和第八透镜8，第一透镜1为平凹负光焦度玻璃球面透镜，第二透镜2为凹凸负光焦度塑料非球面透镜，第三透镜3为双凸正光焦度玻璃球面透镜，第四透镜4为双凸正光焦度玻璃球面透镜，第五透镜5为双凹负光焦度玻璃球面透镜，第六透镜6为双凸正光焦度玻璃球面透镜，第七透镜7为凹凸正光焦度塑料非球面透镜，第八透镜8为凸凹正光焦度塑料非球面透镜。
各透镜的面型、曲率半径R、镜片厚度、镜片间距、镜片折射率nd和K值分别满足以下条件(表1)：
表1：各透镜的物理参数
表1中，“R”为曲率半径，“-”号表示方向为负，“PL”表示平面，上表同一面序号既有折射率数据nd，又有数据D的，数据D表示该透镜轴心线处的厚度，同一面序号只有数据D而没有折射率数据nd的，数据D表示该透镜到下一透镜面的间距。面序号1和2分别对应第一透镜1的朝向物方的面和朝向像方的面；面序号3和4分别对应第二透镜2的朝向物方的面和朝向像方的面；面序号5和6分别对应第三透镜3的朝向物方的面和朝向像方的面；面序号7和8分别对应第四透镜4的朝向物方的面和朝向像方的面；面序号9和10分别对应第五透镜5的朝向物方的面和朝向像方的面，面序号11和12分别对应第六透镜6的朝向物方的面和朝向像方的面，面序号13和14分别对应第七透镜7的朝向物方的面和朝向像方的面，面序号15和16分别对应第八透镜8的朝向物方的面和朝向像方的面。
表1中面序号为3、4、13、14、15和16的面为非球面，非球面镜片满足如下公式：
其中：其中c＝1/R，k为表1中的K值。
本实施例中非球面面型参数见表2：
表2：第3、4、13、14、15和16表面的非球面参数。
| 面序号：3 | 面序号：4 | 面序号：13 | 面序号：14 | 面序号：15 | 面序号：16 | |
| α1参数 | -6.258E-003 | 2.365E-004 | -5.184E-003 | -2.254E-004 | -9.241E-003 | 8.594E-003 |
| α2参数 | -5.121E-004 | -8.241E-004 | 8.241E-004 | 2.584E-003 | -8.241E-005 | 7.241E-004 |
| α3参数 | -5.241E-004 | 2.541E-006 | 5.271E-004 | 4.284E-004 | -8.574E-004 | 2.247E-005 |
| α4参数 | -9.274E-005 | -4.274E-006 | 2.574E-005 | -2.674E-006 | -9.274E-007 | 3.274E-006 |
| α5参数 | -6.274E-008 | 8.584E-007 | 5.274E-006 | -5.274E-006 | -3.274E-007 | -2.274E-008 |
| α6参数 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| α7参数 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| α8参数 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
总之，本发明具有如下的优点：
第一，本发明的第二透镜2、第七透镜7和第八透镜8采用了塑料镜片，做到了低成本和高性能，塑料镜片的成本远低于玻璃球面镜片，故而降低了成本；又由于本发明的第二透镜2、第七透镜7和第八透镜8均采用了非球面镜片，相比传统的球面镜片提高了性能。
第二，本发明采用5个玻璃球面镜片加3个塑料非球面镜片的结构，通过合理使用玻璃球面镜片与塑料非球面镜片的组合能够达到F0.98大光圈，在微光条件下也能成清晰明亮的像，成像质量良好，即使在夜晚低照度下也能实现清晰明亮的监控画面，最大1/2.5″像面，六百万像素分辨率，光学总长小于32mm，体积较小。本发明结合了普通定焦镜头体积小分辨率高和传统大光圈镜头通光量更大的优点。由于采用了玻塑混合的结构大大降低了成本与生产难度使得本发明与以往的镜头比更具优势。
第三，本发明通过合理优化，可以实现温度补偿功能，即在-30°～+80°的环境下使用不跑焦。
总之，本发明提供的超大光圈高清定焦镜头具有更大的光圈、更小的体积、更高的像素，从而实现真正的星光级相机，进而带动安防产业的发展，市场前景广阔。
根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。
Claims (7)
1.一种超大光圈高清定焦镜头，其特征在于：包括从物方到像方依次排列的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜和第八透镜，所述第一透镜为平凹负光焦度玻璃球面透镜，所述第二透镜为凹凸负光焦度塑料非球面透镜，所述第三透镜为双凸正光焦度玻璃球面透镜，所述第四透镜为双凸正光焦度玻璃球面透镜，所述第五透镜为双凹负光焦度玻璃球面透镜，所述第六透镜为双凸正光焦度玻璃球面透镜，所述第七透镜为凹凸正光焦度塑料非球面透镜，所述第八透镜为凸凹正光焦度塑料非球面透镜；
所述第三透镜、所述第四透镜、所述第五透镜和所述第六透镜的焦距与整个镜头的焦距的比值满足以下条件：
1＜|f3/f|＜3；
1＜|f4/f|＜3；
0.3＜|f5/f|＜1.5；
0.5＜|f6/f|＜2；
其中，f是整个镜头的焦距；f3是所述第三透镜的焦距；f4是所述第四透镜的焦距；f5是所述第五透镜的焦距；f6是所述第六透镜的焦距。
2.根据权利要求1所述的超大光圈高清定焦镜头，其特征在于：所述第二透镜、所述第七透镜和所述第八透镜的焦距与整个镜头的焦距的比值满足以下条件：
5＜|f2/f|＜30；
10＜|f7/f|＜30；
1.5＜|f8/f|＜5；
其中，f是整个镜头的焦距；f2是所述第二透镜的焦距；f7是所述第七透镜的焦距；f8是所述第八透镜的焦距。
3.根据权利要求1所述的超大光圈高清定焦镜头，其特征在于：所述第四透镜、所述第五透镜和所述第六透镜通过光学胶粘合为一组透镜，并且该组透镜的焦距fe与整个镜头的焦距f的比值满足以下条件：4＜|fe/f|＜10。
4.根据权利要求3所述的超大光圈高清定焦镜头，其特征在于：所述第一透镜与所述第二透镜直接承靠。
5.根据权利要求3所述的超大光圈高清定焦镜头，其特征在于：所述第二透镜和所述第三透镜通过隔圈紧配，所述第三透镜和所述第四透镜通过隔圈紧配，所述第六透镜和所述第七透镜通过隔圈紧配，所述第七透镜和所述第八透镜通过隔圈紧配。
6.根据权利要求1所述的超大光圈高清定焦镜头，其特征在于：所述第一透镜至所述第八透镜的焦距、折射率和曲率半径满足以下条件：
上表中，“f”为焦距，“n”为折射率，“R”为曲率半径，“-”号表示方向为负；
其中，f1至f8分别对应于所述第一透镜至所述第八透镜的焦距；n1至n8分别对应于所述第一透镜至所述第八透镜的折射率；R1、R3、R5、R7、R9、R11、R13和R15分别对应于所述第一透镜至所述第八透镜的靠近物方的一面的曲率半径，R2、R4、R6、R8、R10、R12、R14和R16分别对应于所述第一透镜至所述第八透镜的远离物方的一面的曲率半径。
7.根据权利要求1所述的超大光圈高清定焦镜头，其特征在于：所述镜头的总长小于32mm。
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