CN108845405B - 宽光谱昼夜两用的双视场监控镜头 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种宽光谱昼夜两用的双视场监控镜头，所述镜头的光学系统中沿光线入射方向依次设有光焦度为正的第一透镜、光焦度为正的第二透镜、光焦度为负的第三透镜、光焦度为正的第四透镜、光焦度为正的第五透镜、光焦度为正的第六透镜、光焦度为负的第七透镜、光焦度为负的第八透镜以及平板玻璃，其中光焦度为正的第六透镜和光焦度为负的第七透镜构成一组胶合透镜。本发明通过合理分配光焦度，并将第六透镜与第七透镜设置成胶合镜片，不仅结构紧凑，而且使色差、球面像差得到修正，而弯月型的第八透镜进一步地矫正了场曲，使成像质量大大提升。

Description

宽光谱昼夜两用的双视场监控镜头
技术领域
本发明涉及光学成像技术领域，具体涉及一种宽光谱昼夜两用的双视场监控镜头。
背景技术
随着安防行业的发展和监控技术的成熟，对监控镜头的要求和品质不断提升，而对成本要求越来越严格，越来越多的场合需要用到不同的焦距范围以兼顾近距离和远距离的监控要求。但目前监控镜头类型基本是定焦以及连续变焦两种，定焦不能同时兼顾近距离和远距离，而连续变焦镜头一般体积重量都较大、制造成本较高，装配工艺复杂。而且夜间的监控越来越重要，夜间光谱主要偏向近红外波段，普通的监控镜头只能满足白天可见光条件下的监控要求，在近红外光谱下会产生一定的离焦量，导致成像模糊。在一些要求兼顾近距离及远距离并且要低成本的昼夜监控场合，很难选择符合要求的监控镜头。
发明内容
本发明的目的在于提供一种宽光谱昼夜两用的双视场监控镜头，解决夜间光谱主要偏向近红外波段，普通的监控镜头只能满足白天可见光条件下的监控要求，在近红外光谱下会产生一定的离焦量，导致成像模糊的问题。
为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种宽光谱昼夜两用的双视场监控镜头，所述镜头的光学系统中沿光线入射方向依次设有光焦度为正的第一透镜、光焦度为正的第二透镜、光焦度为负的第三透镜、光焦度为正的第四透镜、光焦度为正的第五透镜、光焦度为正的第六透镜、光焦度为负的第七透镜、光焦度为负的第八透镜以及平板玻璃，其中光焦度为正的第六透镜和光焦度为负的第七透镜构成一组胶合透镜。
作为优选，所述第三透镜与第四透镜之间设置有可变光圈，所述第一透镜、第二透镜及第三透镜构成固定组，所述可变光圈、第四透镜、第五透镜、胶合透镜及第八透镜组成变倍组并且可前后移动。
作为优选，所述第一透镜为光焦度为正的双凸球面透镜，并且该透镜材料的d光折射率大于1.9。
作为优选，所述第二透镜为光焦度为正的新月型球面透镜，并且该透镜材料的d光折射率大于1.9。
作为优选，所述第三透镜为光焦度为负的双凹球面透镜，并且该透镜材料的d光折射率大于1.9。
作为优选，所述第四透镜为光焦度为正的双凸球面透镜，并且该透镜材料的d光折射率大于1.6。
作为优选，所述第五透镜为光焦度为正的双凸球面透镜，并且该透镜材料的d光折射率大于1.6。
作为优选，所述胶合透镜为光焦度为正的双凸球面透镜，该胶合透镜由光焦度为正的第六透镜与光焦度为负的第七透镜胶合组成，并且第六透镜材料的d 光折射率大于1.4，第七透镜材料的d光折射率大于1.9。
作为优选，所述第八透镜为光焦度为负的新月型球面透镜，并且该透镜材料的d光折射率大于1.6。
作为优选，所述第一透镜与第二透镜之间的间隔为0.2mm，第二透镜与第三透镜之间的间隔为7.1mm，第三透镜与可变光圈之间的间隔为32mm，可变光圈与第四透镜之间的间隔为0.2mm，第四透镜与第五透镜之间的间隔为0.2mm，第五透镜与胶合透镜之间的间隔为0.2mm，胶合透镜与第八透镜之间的间隔为0.6mm，第八透镜与平板玻璃的间隔为5mm，平板玻璃到成像面的间隔为6.5mm。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明的镜头采用焦度依次为正、正、负、正、正、正、负、负的七组共八片透镜式结构，通过合理分配光焦度，并将第六透镜与第七透镜设置成胶合镜片，不仅结构紧凑，而且使色差、球面像差得到修正，而弯月型的第八透镜进一步地矫正了场曲，使成像质量大大提升。
本发明的大、小视场光谱范围486nm～900nm，采用宽光谱设计可以最大程度的减少在近红外光谱下产生的离焦量，达到昼夜合一的效果。
附图说明
图1为本发明的小视场结构图。
图2为本发明的大视场结构图。
图3为本发明的小视场传递函数图。
图4为本发明的大视场传递函数图。
图5为本发明的小视场畸变和场曲图。
图6为本发明的大视场畸变和场曲图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
针对本发明的一个实施例，一种宽光谱昼夜两用的双视场监控镜头，所述镜头的光学系统中沿光线入射方向依次设有光焦度为正的第一透镜1、光焦度为正的第二透镜2、光焦度为负的第三透镜3、光焦度为正的第四透镜4、光焦度为正的第五透镜5、光焦度为正的第六透镜6、光焦度为负的第七透镜7、光焦度为负的第八透镜8以及平板玻璃9，其中光焦度为正的第六透镜6和光焦度为负的第七透镜7构成一组胶合透镜11。
进一步地，所述第三透镜3与第四透镜4之间设置有可变光圈12，所述第一透镜1、第二透镜2及第三透镜3构成固定组，所述可变光圈12、第四透镜4、第五透镜5、胶合透镜及第八透镜8组成变倍组并且可前后移动。
图1示出了本实施例中的小视场的结构图，图2示出了本实施例中的大视场的结构图；从图中可以看出，第一透镜、第二透镜及第三透镜构成固定组无论大视场还是小视场都保持不动。可变光圈、第四透镜、第五透镜、胶合透镜及第八透镜组成变倍组，前后移动实现大、小视场的变换。第一透镜与第二透镜之间、第二透镜与第三透镜之间均通过隔圈安装在固定镜筒内。第四透镜与第五透镜之间、第五透镜与胶合透镜之间、胶合透镜与第八透镜之间均通过隔圈固定于移动镜筒内。移动镜筒再固定于固定镜筒内，通过移动镜筒的直线移动实现大、小视场的切换，图2即为变倍后的结构布局。
进一步地，该实施例中，所述第一透镜1为光焦度为正的双凸球面透镜，即该透镜的第一面和第二面均为凸面，并且该透镜材料的d光折射率大于1.9；所述第二透镜2为光焦度为正的新月型球面透镜，即该透镜的第一面为凸面，第二面均为凹面，并且该透镜材料的d光折射率大于1.9；所述第三透镜3为光焦度为负的双凹球面透镜，即该透镜的第一面和第二面均为凹面，并且该透镜材料的d光折射率大于1.9；所述第四透镜4为光焦度为正的双凸球面透镜，即该透镜的第一面和第二面均为凸面，并且该透镜材料的d光折射率大于1.6；所述第五透镜5为光焦度为正的双凸球面透镜，即该透镜的第一面和第二面均为凸面，并且该透镜材料的d光折射率大于1.6；所述胶合透镜为光焦度为正的双凸球面透镜，该胶合透镜由光焦度为正的第六透镜与光焦度为负的第七透镜胶合组成，并且第六透镜材料的d光折射率大于1.4，第七透镜材料的d光折射率大于1.9；所述第八透镜8为光焦度为负的新月型球面透镜，即该透镜的第一面为凹面，第二面为凸面，并且该透镜材料的d光折射率大于1.6。
如上述透镜的形状，参数及各透镜之间的间隔不在范围内，则会使得光学系统无法达到满意的图像质量，无法达到设计的效果。
进一步地，本实施例中，所述第一透镜1与第二透镜2之间的间隔为0.2mm，第二透镜2与第三透镜3之间的间隔为7.1mm，第三透镜3与可变光圈之间的间隔为32mm，可变光圈与第四透镜4之间的间隔为0.2mm，第四透镜4与第五透镜5之间的间隔为0.2mm，第五透镜5与胶合透镜之间的间隔为0.2mm，胶合透镜与第八透镜8之间的间隔为0.6mm，第八透镜8与平板玻璃的间隔为5mm，平板玻璃9到成像面10的间隔为6.5mm。
该镜头八片透镜的焦距、折射率及十六个面的半径分别满足以下条件：
序号 R1 R2 d Nd Vd
第一透镜 780.5 -93.3 5.45 ＞1.9 ＞35
第二透镜 42.5 90.4 2.66 ＞1.9 ＜25
第三透镜 -21.1 21.3 2 ＞1.9 ＞35
第四透镜 41.9 -85.98 2.44 ＞1.6 ＞50
第五透镜 28.5 1131 2.6 ＞1.6 ＞50
第六透镜 21.97 -14.2 7.2 ＜1.5 ＜70
第七透镜 -14.2 -17.8 6 ＞1.9 ＜25
第八透镜 -29 -531 4.6 ＞1.6 ＞50
图3及图4分别为本发明的小视场传递函数曲线图和大视场传递函数曲线图。图5和图6分别为本发明的小视场场曲及畸变曲线图和大视场场曲和畸变曲线图。
通过匹配合适的低照度COMS后，实验得出，在1×10-2LUX的照度条件下，大视场可以分辨出100米的人，300米的车辆；小视场可以分辨出300米的人， 800米的车辆。
在本说明书中所谈到的“一个实施例”、“另一个实施例”、“实施例”、“优选实施例”等，指的是结合该实施例描述的具体特征、结构或者特点包括在本申请概括性描述的至少一个实施例中。在说明书中多个地方出现同种表述不是一定指的是同一个实施例。进一步来说，结合任一实施例描述一个具体特征、结构或者特点时，所要主张的是结合其他实施例来实现这种特征、结构或者特点也落在本发明的范围内。
尽管这里参照本发明的多个解释性实施例对本发明进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开、附图和权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变形和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。

Claims (1)

1.一种宽光谱昼夜两用的双视场监控镜头，其特征在于：所述宽光谱的光谱范围为486nm～900nm；所述镜头的光学系统中沿光线入射方向依次设有光焦度为正的第一透镜（1）、光焦度为正的第二透镜（2）、光焦度为负的第三透镜（3）、光焦度为正的第四透镜（4）、光焦度为正的第五透镜（5）、光焦度为正的第六透镜（6）、光焦度为负的第七透镜（7）、光焦度为负的第八透镜（8）以及平板玻璃（9），其中光焦度为正的第六透镜（6）和光焦度为负的第七透镜（7）构成一组胶合透镜（11）；
所述第三透镜（3）与第四透镜（4）之间设置有可变光圈（12），所述第一透镜（1）、第二透镜（2）及第三透镜（3）构成固定组，所述可变光圈（12）、第四透镜（4）、第五透镜（5）、胶合透镜及第八透镜（8）组成变倍组并且可前后移动；
所述第一透镜（1）为光焦度为正的双凸球面透镜，并且该透镜材料的d光折射率大于1.9；
所述第二透镜（2）为光焦度为正的新月型球面透镜，并且该透镜材料的d光折射率大于1.9；
所述第三透镜（3）为光焦度为负的双凹球面透镜，并且该透镜材料的d光折射率大于1.9；
所述第四透镜（4）为光焦度为正的双凸球面透镜，并且该透镜材料的d光折射率大于1.6；
所述第五透镜（5）为光焦度为正的双凸球面透镜，并且该透镜材料的d光折射率大于1.6；
所述胶合透镜（11）为光焦度为正的双凸球面透镜，该胶合透镜（11）由光焦度为正的第六透镜（6）与光焦度为负的第七透镜（7）胶合组成，并且第六透镜（6）材料的d光折射率大于1.4，第七透镜（7）材料的d光折射率大于1.9；
所述第八透镜（8）为光焦度为负的新月型球面透镜，并且该透镜材料的d光折射率大于1.6；
所述第一透镜（1）与第二透镜（2）之间的间隔为0.2mm，第二透镜（2）与第三透镜（3）之间的间隔为7.1mm，第三透镜（3）与可变光圈之间的间隔为32mm，可变光圈（12）与第四透镜（4）之间的间隔为0.2mm，第四透镜（4）与第五透镜（5）之间的间隔为0.2mm，第五透镜（5）与胶合透镜之间的间隔为0.2mm，胶合透镜与第八透镜（8）之间的间隔为0.6mm，第八透镜（8）与平板玻璃（9）的间隔为5mm，平板玻璃（9）到成像面（10）的间隔为6.5mm。
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