CN107797259A - 一种5.2mm超清4K定焦镜头 - Google Patents

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杨樟洪
张世忠
辛历东
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Abstract

本发明涉及一种5.2mm超清4K定焦镜头，包括沿光线入射依次设置的负光焦度的前组镜片和正光焦度的后组镜片，所述前组镜片包括依次设置的负弯月透镜A‑1、双凹透镜A‑2、双凸透镜A‑3以及正弯月透镜A‑4；所述后组镜片包括依次设置的由双凹透镜B‑1和双凸透镜B‑2密接的胶合组、双凸透镜B‑3。该镜头结构设计合理，采用两组光学元件，且光焦度一正一负，具有超高清、光学结构精简、重量轻的优点，同时通过合理分配每一片镜片的光焦度，使该系统具有高分辨率，低温漂，日夜共焦等特性，可与4K CCD或者CMOS适配。

Description

一种5.2mm超清4K定焦镜头
技术领域：
本发明涉及一种5.2mm超清4K定焦镜头。
背景技术：
早期市场上有各种各样的定焦高清镜头应用于安防系统中，但是，由于结构精度的限制，很多系统在结构选择以及材料选择上并不合理,使得成像结果不尽如人意。随着加工精度的提升，使用更合理的光学结构，更合理的镜片材料来达到更高清的像质。目前，在安防行业中，鲜有真正意义上的4K超清，低温漂定焦镜头。
发明内容：
本发明的目的在于针对以上不足之处，提供一种设计合理、成像优、低温漂的5.2mm超清4K定焦镜头。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种5.2mm超清4K定焦镜头，包括沿光线入射依次设置的负光焦度的前组镜片和正光焦度的后组镜片，所述前组镜片包括依次设置的负弯月透镜A-1、双凹透镜A-2、双凸透镜A-3以及正弯月透镜A-4；所述后组镜片包括依次设置的由双凹透镜B-1和双凸透镜B-2密接的胶合组、双凸透镜B-3。
进一步的，所述前组镜片和后组镜片之间的空气间隔为。
进一步的，所述负弯月透镜A-1和双凹透镜A-2之间的空气间隔为，所述双凹透镜A-2和双凸透镜A-3之间的空气间隔为，所述双凸透镜A-3和正弯月透镜A-4之间的空气间隔为；所述由双凹透镜B-1和双凸透镜B-2密接的胶合组与双凸透镜B-3之间的空气间隔为。
进一步的，所述双凸透镜B-3的后侧设置有滤光片。
与现有技术相比，本发明具有以下效果：
（1）该镜头合理分配各片焦距，使成像系统球差和场曲同时小，保证轴心和离轴视场像质；
（2）从完成的技术指标可知，光路总长较短，则镜头的体积小、后焦大，可以多种接口的摄像机配合使用；
（3）使用易加工、化学性能稳定材料，加工成本低；
（4）前组镜片为负光焦度、后组镜片为正光焦度，两者相配合保证在高低温环境仍可正常使用；
（5）选用高折射、低色散的火石玻璃与高折射率高色散的冕牌玻璃来消色差以及消像散；
（6）该系统通过精确分配光焦度，使夜视，高低温全齐焦。
附图说明：
图1是本发明实施例的光学结构示意图；
图2是本发明实施例中在可见光下的MTF函数值；
图3是本发明实施例中在夜视下的MTF函数值；
图4是本发明实施例中在-40低温下的MTF函数值；
图5是本发明实施例中在80高温下的MTF函数值。
具体实施方式:
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。
如图1所示，本发明一种5.2mm超清4K定焦镜头，包括沿光线入射依次设置的负光焦度的前组镜片和正光焦度的后组镜片，所述前组镜片包括依次设置的负弯月透镜A-1、双凹透镜A-2、双凸透镜A-3以及正弯月透镜A-4；所述后组镜片包括依次设置的由双凹透镜B-1和双凸透镜B-2密接的胶合组、双凸透镜B-3。
本实施例中，所述前组镜片和后组镜片之间的空气间隔为。
本实施例中，所述负弯月透镜A-1和双凹透镜A-2之间的空气间隔为，所述双凹透镜A-2和双凸透镜A-3之间的空气间隔为，所述双凸透镜A-3和正弯月透镜A-4之间的空气间隔为；所述由双凹透镜B-1和双凸透镜B-2密接的胶合组与双凸透镜B-3之间的空气间隔为。
本实施例中，所述双凸透镜B-3的后侧设置有滤光片。
本实施例中，在光学设计时，令负弯月透镜A-1、双凹透镜A-2、双凸透镜A-3、正弯月透镜A-4、双凹透镜B-1、双凸透镜B-2以及双凸透镜B-3对应的焦距分别为f1、f2、f3、f4、f5、f6、f7；对镜头的光焦度进行合理分配，各透镜相对于系统焦距f成一定比例，使镜头在400～850nm的波长范围的像差得到合理的校正和平衡，比例满足：
-3<f1/f<-2；
-2<f2/f<-1；
1<f3/f<1.5；
3.5<f4/f<4.2；
-1<f5/f<0；
0.8<f6/f<1.2；
1.5<f7/f<2。
为使得镜头在能在高温及低温清晰成像，使温漂为零，在恶劣的温度条件下可高清成像，无离焦，后组镜片中胶合组的光焦度比例必须满足：0.9<f5/f6<1.1。
本实施例中，前组镜片的负光焦度矫正3阶象差以及5阶球差，后组镜片中的胶合组矫正色差。整个镜头保证镜头折射率和光焦度近似比例分配，保证前、后组镜片的入射角大小的均衡性，以降低镜头的敏感性，提高生产的可能性。同时保证前、后组镜片光焦度的反向性，以提高整个镜头使用的广泛性，具体各镜片的参数如下表：
本实施例中，该光学系统可实现的技术指标如下：
焦距：f′=5.2mm；
相对孔径F=1.8；
视场角：2w≥82°(像方像视场2η′≥Ф7.4mm)；
畸变：＜-4.5%；
分辨率：可与800万像素高分辨率CCD或CMOS摄像机适配；
光路总长∑≤22.4mm，光学后截距L’≥5mm；
适用谱线范围：400nm～850nm。
本实施例中，从附图2和附图3可知，可见光和红外光透过镜头后焦面的距离相差很小，在同一像面上能同时满足两种波段成像要求。可见光成像时，中心视场120线对处大于0.65，边缘视场120线对处大于0.5；红外0.85μm波长成像时，中心视场120线对处大于0.5，边缘视场120线对处大于0.3。真正实现日夜共焦。
本实施例中，由附图4和附图5可知，极度高温和低温下，成像MTF也能保证中心120线对大于0.5，边缘120线对大于0.3，真正实现不同恶劣温度下，零温漂镜头，即高低温共焦镜头。
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)

1.一种5.2mm超清4K定焦镜头，其特征在于：包括沿光线入射依次设置的负光焦度的前组镜片和正光焦度的后组镜片，所述前组镜片包括依次设置的负弯月透镜A-1、双凹透镜A-2、双凸透镜A-3以及正弯月透镜A-4；所述后组镜片包括依次设置的由双凹透镜B-1和双凸透镜B-2密接的胶合组、双凸透镜B-3。
2.根据权利要求1所述的一种5.2mm超清4K定焦镜头，其特征在于：所述前组镜片和后组镜片之间的空气间隔为1mm。
3.根据权利要求1所述的一种5.2mm超清4K定焦镜头，其特征在于：所述负弯月透镜A-1和双凹透镜A-2之间的空气间隔为2.2mm，所述双凹透镜A-2和双凸透镜A-3之间的空气间隔为0.65mm，所述双凸透镜A-3和正弯月透镜A-4之间的空气间隔为0.1mm；所述由双凹透镜B-1和双凸透镜B-2密接的胶合组与双凸透镜B-3之间的空气间隔为0.1mm。
4.根据权利要求1所述的一种5.2mm超清4K定焦镜头，其特征在于：所述双凸透镜B-3的后侧设置有滤光片。
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