CN107797260A - 4mm日夜两用超高清4K经济型定焦镜头 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种4mm日夜两用超高清4K经济型定焦镜头，包括沿光线入射方向依次设置的前组A、光阑以及的后组B，所述前组A包含双凹型透镜A1、负月牙型透镜A2以及双凸型透镜A3，所述后组B包含双凸型透镜B1与负月牙型透镜B2。本发明结构设计简单、合理，对镜头的光焦度进行合理分配，使高温和低温环境下焦点无偏移，并降低系统各镜片入射角，降低镜头敏感度，保证镜头在480～850nm的波长范围的像差得到合理的校正与平衡，使得镜头不仅能在白昼的光照环境下达到超高清4K像素的要求，在夜间或较低照度环境下，也能保证图像的高清效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种4mm日夜两用超高清4K经济型定焦镜头。
背景技术
目前市场上有各种各样的监控镜头应用于安防系统中，由于这些产品的光学性能指标均普遍不高，且大多数属于中低端产品，很少有真正意义上的4K像素镜头。同时目前市场上的产品为了达到4K的光学性能指标，设计时至少需要6~7片以上的球面玻璃，这就使得4K像素镜头的成本居高不下，也会导致企业在市场上的竞争力下降，因此市场对于同时具有超高清和低成本优势的镜头有很大的需求。
发明内容
鉴于现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种4mm日夜两用超高清4K经济型定焦镜头，不仅结构设计合理，而且高效便捷。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种4mm日夜两用超高清4K经济型定焦镜头，包括沿光线入射方向依次设置的前组A、光阑以及的后组B，所述前组A包含双凹型透镜A1、负月牙型透镜A2以及双凸型透镜A3，所述后组B包含双凸型透镜B1与负月牙型透镜B2。
优选的，所述双凹型透镜A1和双凸透镜型A3均为玻璃球面镜片，所述负月牙型透镜A2、双凸型透镜B1以及负月牙型透镜B2均为塑料非球面镜片。
优选的，所述前组A为负光焦度，所述后组B为正光焦度。
优选的，所述双凹型透镜A1的两面曲率半径分别为-45mm和3.3mm，所述负月牙型透镜A2的两面曲率半径分别为10mm和9.6mm，所述双凸透镜型A3的两面曲率半径分别为7.8mm和-6.04mm；所述双凸型透镜B1的两面曲率半径分别为8.7mm和-3.5mm，所述负月牙型透镜B2的两面曲率半径分别为-2.4mm和-5.7mm。
优选的，所述双凹型透镜A1与负月牙型透镜A2之间的空气间隔是3.5mm，所述负月牙型透镜A2与双凸型透镜A3之间的空气间隔是0.7mm，所述双凸型透镜A3与双凸型透镜B1之间的空气间隔是3.4mm，所述双凸型透镜B1与负月牙型透镜B2之间的空气间隔是0.15mm。
优选的，还包括主镜筒，所述双凹型透镜A1、负月牙型透镜A2、双凸型透镜A3、双凸型透镜B1以及负月牙型透镜B2依次设置在主镜筒内，所述双凹型透镜A1与负月牙型透镜A2之间设置有AB隔圈，所述双凸型透镜A3与双凸型透镜B1之间设置有DE隔圈。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明结构设计简单、合理，对镜头的光焦度进行合理分配，使高温和低温环境下焦点无偏移，并降低系统各镜片入射角，降低镜头敏感度，保证镜头在480～850nm的波长范围的像差得到合理的校正与平衡，使得镜头不仅能在白昼的光照环境下达到超高清4K像素的要求，在夜间或较低照度环境下，也能保证图像的高清效果。
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。
附图说明
图1为本发明实施例的光学结构图。
图2为本发明实施例的机械构造示意图。
图3为本发明实施例可见光下的MTF图。
图4为本发明实施例夜视下的MTF图。
图5为本发明实施例高温80℃时的MTF图。
图6为本发明实施例低温-40℃时的MTF图。
图中：
A-前组A，A1-双凹型透镜A1，A2-负月牙型透镜A2，A3-双凸型透镜A3；
B-后组B，B1-双凸型透镜B1，B2-负月牙型透镜B2；
1-主镜筒，2-AB隔圈，3-DE隔圈。
具体实施方式
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图，作详细说明如下。
如图1~6所示，一种4mm日夜两用超高清4K经济型定焦镜头，包括沿光线入射方向依次设置的前组A、光阑以及的后组B，所述前组A包含双凹型透镜A1、负月牙型透镜A2以及双凸型透镜A3，所述后组B包含双凸型透镜B1与负月牙型透镜B2。
在本发明实施例中，所述双凹型透镜A1和双凸透镜型A3均为玻璃球面镜片，所述负月牙型透镜A2、双凸型透镜B1以及负月牙型透镜B2均为塑料非球面镜片。
在本发明实施例中，所述前组A为负光焦度，所述后组B为正光焦度。
在本发明实施例中，所述双凹型透镜A1的两面曲率半径分别为-45mm和3.3mm，所述负月牙型透镜A2的两面曲率半径分别为10mm和9.6mm，所述双凸透镜型A3的两面曲率半径分别为7.8mm和-6.04mm；所述双凸型透镜B1的两面曲率半径分别为8.7mm和-3.5mm，所述负月牙型透镜B2的两面曲率半径分别为-2.4mm和-5.7mm。
在本发明实施例中，所述双凹型透镜A1与负月牙型透镜A2之间的空气间隔是3.5mm，所述负月牙型透镜A2与双凸型透镜A3之间的空气间隔是0.7mm，所述双凸型透镜A3与双凸型透镜B1之间的空气间隔是3.4mm，所述双凸型透镜B1与负月牙型透镜B2之间的空气间隔是0.15mm。
在本发明实施例中，还包括主镜筒1，所述双凹型透镜A1、负月牙型透镜A2、双凸型透镜A3、双凸型透镜B1以及负月牙型透镜B2依次设置在主镜筒1内，所述双凹型透镜A1与负月牙型透镜A2之间设置有AB隔圈2，所述双凸型透镜A3与双凸型透镜B1之间设置有DE隔圈3。
在本发明实施例中，所述双凹型透镜A1、负月牙型透镜A2、双凸透镜型A3对应焦距分别为f1、f2、f3，所述双凸型透镜B1与负月牙型透镜B2对应焦距分别为f4、f5，镜头中各镜片相对于该镜头焦距f需成一定比例，具体如下：
在本发明实施例中，同时为满足该镜头在高温80℃及低温-40℃的使用环境，即使镜头在恶劣的温度条件下能实现高清无离焦成像，所述后组B的两片塑料非球面的光焦度比例必须满足如下要求：
。
在本发明实施例中，该发明可实现的技术指标如下：
在本发明实施例中，光学元件参数如下表：
在本发明实施例中，从附图3和附图4可知，该产品设计的可见光和红外光的MTF不仅整体非常高而且透过镜头后焦面的距离相差很小，即在同一像面上能同时满足两种波段成像要求，也就是该镜头达到日夜完美共焦的效果。
在本发明实施例中，从附图5和附图6可知，在极限高温80℃和低温-40℃条件下，本发明镜头的成像MTF也能保证中心120线对大于0.5，边缘120线对大于0.3，真正实现了镜头在不同恶劣温度下零温漂效果，即在极限高温和低温下镜头画面清晰度与常温对比不会出现明显变化。
在本发明实施例中，主镜筒1作为承载镜片与隔圈的套筒，是保证镜头性能的重要部件，其材质为塑料PC+30%玻纤，通过高精度模具注塑成型，其内部各台阶内径需要严格按照图纸公差加工外，各台阶之间的同轴度也是确保成像品质的重要因素，即主镜筒1与隔圈和镜片接触的竖直面要有精确的垂直度与同轴度来保证镜片装配的稳定性，使其与镜片配合紧密，保证镜片光轴的一致性；同时由于该镜头的光学镜片结构为中间小两头大的模式，因此所述主镜筒1采用了两头组装的结构设计，所述负月牙型透镜A2与双凸型透镜A3之间设计了内制隔圈，内制隔圈与所述主镜筒1一起注塑成型；所述主镜筒1左边通过热熔将前组A固定于主镜筒1内，所述主镜筒1右边通过点胶将后组B固定于主镜筒1中；此外所述主镜筒1设计了M12X0.5-4h的螺纹接口方式，满足市场上主流客户摄像机的接口匹配。
在本发明实施例中，AB隔圈2的主要功能是保证双凹型透镜A1与负月牙型透镜A2的空气间隔及其光轴装配，所述AB隔圈2内部采用内勾式设计，不仅减少了光路中的反光面，而且使得无效光被拦截和吸收，同时所述AB隔圈2与双凹型透镜A1和负月牙型透镜A2的承靠设计成平面接触，会使得结构更稳定，组装时镜片不易倾斜。
在本发明实施例中，在设计时，采用了2G3P的设计方案，对镜头的光焦度进行合理分配，镜头的后组使用双非球面矫正球差和高级像差，并且前组非球面补偿高级像差，同时对镜头的光焦度进行合理分配，使高温和低温环境下焦点无偏移，并降低系统各镜片入射角，降低镜头敏感度，保证镜头在480～850nm的波长范围的像差得到合理的校正与平衡，使得镜头不仅能在白昼的光照环境下清晰成像，在夜间或较低照度环境下，通过红外补光，也能清晰成像。
在本发明实施例中，该系统合理分配各片焦距，使成像系统球差和场曲同时小，保证轴心和离轴视场像质；从完成的技术指标可知，光路总长较短，则镜头的体积小，光学后焦大，则可以多种接口的摄像机配合使用；使用易注塑加工、化学性能稳定的塑料镜片材料来降低镜头成本，同时选用高折射、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；前组A负光焦度，后组B正光焦度，设计了温度补偿，保证在极限温度环境下仍可正常使用而不失焦；该系统通过控制非球面面型及高阶系数大幅提高成像质量。
本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可以得出其他各种形式的4mm日夜两用超高清4K经济型定焦镜头。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 (6)
1.一种4mm日夜两用超高清4K经济型定焦镜头，其特征在于：包括沿光线入射方向依次设置的前组A、光阑以及的后组B，所述前组A包含双凹型透镜A1、负月牙型透镜A2以及双凸型透镜A3，所述后组B包含双凸型透镜B1与负月牙型透镜B2。
2.根据权利要求1所述的4mm日夜两用超高清4K经济型定焦镜头，其特征在于：所述双凹型透镜A1和双凸透镜型A3均为玻璃球面镜片，所述负月牙型透镜A2、双凸型透镜B1以及负月牙型透镜B2均为塑料非球面镜片。
3.根据权利要求1所述的4mm日夜两用超高清4K经济型定焦镜头，其特征在于：所述前组A为负光焦度，所述后组B为正光焦度。
4.根据权利要求1所述的4mm日夜两用超高清4K经济型定焦镜头，其特征在于：所述双凹型透镜A1的两面曲率半径分别为-45mm和3.3mm，所述负月牙型透镜A2的两面曲率半径分别为10mm和9.6mm，所述双凸透镜型A3的两面曲率半径分别为7.8mm和-6.04mm；所述双凸型透镜B1的两面曲率半径分别为8.7mm和-3.5mm，所述负月牙型透镜B2的两面曲率半径分别为-2.4mm和-5.7mm。
5.根据权利要求1所述的4mm日夜两用超高清4K经济型定焦镜头，其特征在于：所述双凹型透镜A1与负月牙型透镜A2之间的空气间隔是3.5mm，所述负月牙型透镜A2与双凸型透镜A3之间的空气间隔是0.7mm，所述双凸型透镜A3与双凸型透镜B1之间的空气间隔是3.4mm，所述双凸型透镜B1与负月牙型透镜B2之间的空气间隔是0.15mm。
6.根据权利要求1所述的4mm日夜两用超高清4K经济型定焦镜头，其特征在于：还包括主镜筒，所述双凹型透镜A1、负月牙型透镜A2、双凸型透镜A3、双凸型透镜B1以及负月牙型透镜B2依次设置在主镜筒内，所述双凹型透镜A1与负月牙型透镜A2之间设置有AB隔圈，所述双凸型透镜A3与双凸型透镜B1之间设置有DE隔圈。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111487752A (zh) * | 2020-03-31 | 2020-08-04 | 福建福光股份有限公司 | 一种6mm星光级日夜两用超高清玻塑混合定焦镜头 |
| CN116381890A (zh) * | 2023-06-01 | 2023-07-04 | 江西联益光学有限公司 | 一种安防镜头及其组装调整方法 |
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2017
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