CN108897120A - 600万像素无热化全彩高清小型镜头 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种600万像素无热化全彩高清小型镜头，适用于安防监控、车牌识别、智能家居等领域，该镜头包括主镜筒以及沿光线入射方向依次设置于主镜筒内的前镜组、光栏和后镜组，所述前镜组包括沿光线入射方向依次排列设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜以及第四透镜，第一透镜的第二个面为凹面，第二透镜、第三透镜和第四透镜的总焦距范围为25～80mm，后镜组的焦距范围为7～12mm，该镜头在星光的环境条件下依旧能够提供清晰、低噪点的彩色画面，该镜头的视场角达120°±10％，相对孔径D/f’为1:1.2±10％，适用摄像机像面1/2.7inch以上，满足绝大部分安防场景的使用。
Description
技术领域
本发明涉及镜头领域，特别涉及一种600万像素无热化全彩高清小型镜头，适用于安防监控、车牌识别、智能家居等领域。
背景技术
随着智能安防监控市场的蓬勃发展，市面上现有的安防产品种类越来越丰富。人们可选择的范围也日益增多，要求也越来越高。加上政府推动实施的“平安社会”、“平安城市”和“3111工程”等重大项目，都有力地促进了安防产品的快速增长。
目前市面上常规小型镜头的相对孔径D/f’通常在1.6-2.2左右，还无法保证在星光(照度0.0001Lux)的环境下，即使是有白光补偿的环境下，依旧能够保证有足够清晰、低噪点的彩色画面。这个是由于镜头的相对孔径D/f’决定的，也即是镜头的相对孔径F#决定。这种镜头在夜间无光的环境下，由于通光量不足，夜间的图像的噪点及亮度急剧下降。即使是有白光灯补偿，也因为灯的亮度及灯的发散角度问题，引起整个画面像质不均衡、模糊、噪点多的问题。这使得公安人员常常在采集夜间犯罪现场画面时候，由于影像模糊而无法追踪到犯罪嫌疑人的情况。目前暂无一种能够在星光(照度0.0001Lux)的环境下还能够提供彩色高清画面的镜头。
发明内容
本发明的目的在于提供一种600万像素无热化全彩高清小型镜头，该镜头在星光的环境条件下依旧能够提供清晰、低噪点的彩色画面，该镜头的视场角达120°±10％，相对孔径D/f’为1:1.2±10％，适用摄像机像面1/2.7inch以上，满足绝大部分安防场景的使用。
本发明是这样实现的：一种600万像素无热化全彩高清小型镜头，其特征在于：该镜头包括主镜筒以及沿光线入射方向依次设置于主镜筒内的前镜组、光栏和后镜组，所述前镜组包括沿光线入射方向依次排列设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜以及第四透镜，所述第一透镜的第二个面为凹面，所述第二透镜、第三透镜和第四透镜的总焦距范围为25～80mm，所述后镜组的焦距范围为7～12mm。
进一步的，所述第一透镜为正月牙型透镜，所述第二透镜为双凹型透镜，所述第三透镜为负月牙型透镜，所述第四透镜为双凸型透镜，所述后镜组包括沿光线入射方向依次排列设置的第五透镜、第六透镜、第七透镜、第八透镜和第九透镜，所述第六透镜和第七透镜组成密接的胶合组，所述第五透镜为负月牙型透镜，所述第六透镜为平凹型透镜，所述第七透镜为双凸型透镜，所述第八透镜为双凸型透镜，所述第九透镜为双凸型透镜。
进一步的，所述前镜组的各个透镜需满足以下光学条件：
1.45<n1<1.1.55，66<v1<95；
1.5<n2<1.7，45<v2<61；
1.75<n3<1.85，40<v3<55；
1.85<n4<1.95，28<v4<38；
其中n1-n4依次为第一透镜-第四透镜的折射率，v1-v4依次为第一透镜-第四透镜的阿贝系数；
所述前镜组的各个透镜需满足以下光学条件：
1.7<n6<1.84,20<v6<29；
1.88<n7<1.95,33<v7<36.5；
1.76<n8<1.78,36.5<v8<49；
1.63<n9<1.75,50<v9<59；
1.7<n10<1.84,35<v10<42；
其中n6-n10依次为第六透镜-第十透镜的折射率，v6-v10依次为第六透镜-第十透镜的阿贝系数。
进一步的，所述第一透镜和第二透镜之间的空气间隔为3～3.2mm；所述第二透镜和第三透镜之间的空气间隔为0.8～0.9mm；所述第三透镜和第四透镜之间的空气间隔为0.1～0.2mm；所述第四透镜和光栏之间的空气间隔为1.9～2.1mm；所述第四透镜和第五透镜之间的空气间隔为3.2～3.5mm；所述第五透镜和第六透镜之间的空气间隔为1.1～1.35mm；所述第七透镜和第八透镜之间的空气间隔为0.1～0.2mm；所述第八透镜和第九透镜之间的空气间隔为0.1～0.2mm。
进一步的，所述小型镜头还包括前压圈、第一机械隔圈、第二机械隔圈、第三机械隔圈、第四机械隔圈以及第五机械隔圈，所述前压圈固定安装于主镜筒的前端筒口外并对第一透镜的前端位置起限位作用，所述第一机械隔圈固定安装于主镜筒的筒体内且位于第三透镜和第四透镜之间以限定两者的空气间隔，所述第二机械隔圈固定安装于主镜筒的筒体内且位于第四透镜和第五透镜之间以限定两者的空气间隔，所述第三机械隔圈固定安装于主镜筒的筒体内且位于第五透镜和第六透镜之间以限定两者的空气间隔，所述第四机械隔圈固定安装于主镜筒的筒体内且位于第七透镜和第八透镜之间以限定两者的空气间隔，所述第五机械隔圈固定安装于主镜筒的筒体内且位于第八透镜和第九透镜之间以限定两者的空气间隔。
较之现有技术而言，本发明具有以下优点：
(1)本发明提供的600万像素无热化全彩高清小型镜头，该镜头在星光的环境条件下依旧能够提供清晰、低噪点的彩色画面，该镜头的视场角达120°±10％，相对孔径D/f’为1:1.2±10％，适用摄像机像面1/2.7inch以上，能满足绝大部分安防场景的使用；
(2)本发明提供的600万像素无热化全彩高清小型镜头，全视场MTF优于220LP/mm>0.3，弥散斑70％视场优于2.0um，90％优于2.2um；
(3)本发明提供的600万像素无热化全彩高清小型镜头，通过透镜各种材质的搭配，来平衡各种线性膨胀系数镜片的材质，补偿系统的后焦距变化，使得系统能够达到在-30℃～60℃这个大温度范围内，依旧满足高清图像而不失焦，保证系统能够达到无热化的效果；
(4)本发明提供的600万像素无热化全彩高清小型镜头，第一透镜的第二个面设计成凹面，以便使得光学系统光线能够最大程度的接收后汇聚，设计第二个面承担了系统最大的负场曲像差；第二透镜形状为双凹型透镜，两面承担了较大程度的负场曲像差及系统中最大的球差，满足无热化的需要；第三透镜为负弯月型透镜，第三片镜片第一个面为凹面，承担了系统较大程度的正场曲像差，用于补偿第一个镜片与第二个镜片产生的负场曲像差，有效提升了系统的像质，并缩小系统的整体外形，第一面和第二面分别具有一定程度的正负像散像差，两者进行有效的平衡；第四透镜是双凸型透镜，承担了较大程度的正场曲，两面分别承担有一定程度的正场曲像差，第一个面承担了一定程度的正像散像差；第五透镜为负弯月型透镜，透镜形状弯向光阑位置，第二面承担了一定程度的正场曲像差，用于平衡系统第一与第二透镜引入的负场曲像差，有效减少系统的畸变；第六透镜为平凹透镜与第七透镜(双凸透镜)组成密接的胶合组，承担了系统中的最大程度的横向色差，有效平衡了系统的整体色差，提升系统的分辨率；第八透镜与第九透镜都是双凸型透镜，用于最终平衡系统的场曲及其余像差，第九透镜第一个面较弯，具有较大的正场曲像差，用于平衡系统中的场曲，第二个面曲率较大，有效减小系统的主光线入射角度，提升系统边缘的照度；
(5)本发明提供的600万像素无热化全彩高清小型镜头，通过有效合理的使用镜片的像差平衡，使整体系统的像差控制在一个非常合理的范围，整体残留的最大场曲像差控制在一个可以接受的范围之内。
附图说明
下面参照附图结合实施例对本发明作进一步说明：
图1是本发明600万像素无热化全彩高清小型镜头的结构示意图；
图2是本发明600万像素无热化全彩高清小型镜头的光路图；
图3是本发明600万像素无热化全彩高清小型镜头的seidel像差分布图；
图4是本发明600万像素无热化全彩高清小型镜头在-30℃时的MTF曲线图；
图5是本发明600万像素无热化全彩高清小型镜头在20℃时的MTF曲线图；
图6是本发明600万像素无热化全彩高清小型镜头在60℃时的MTF曲线图；
图7是本发明600万像素无热化全彩高清小型镜头在-30℃时的斑点图；
图8是本发明600万像素无热化全彩高清小型镜头在20℃时的斑点图；
图9是本发明600万像素无热化全彩高清小型镜头在60℃时的斑点图。
图中符号说明：1、前压圈，3、主镜筒，A-1、第一透镜，A-2、第二透镜，A-3、第三透镜，A-4、第四透镜，B、光栏，C-1、第五透镜，C-2、第六透镜，C-3、第七透镜，C-4、第八透镜，C-5、第九透镜，G1、第一机械隔圈，G2、第二机械隔圈，G3、第三机械隔圈，G4、第四机械隔圈，G5、第五机械隔圈。
具体实施方式
下面结合说明书附图和具体实施例对本发明内容进行详细说明：
如图1－图2所示，为本发明提供的一种600万像素无热化全彩高清小型镜头，其特征在于：该镜头包括主镜筒3以及沿光线入射方向依次设置于主镜筒3内的前镜组、光栏B和后镜组，所述前镜组包括沿光线入射方向依次排列设置的第一透镜A-1、第二透镜A-2、第三透镜A-3以及第四透镜A-4，所述第一透镜A-1的第二个面为凹面，所述第二透镜A-2、第三透镜A-3和第四透镜A-4的总焦距范围为25～80mm，所述后镜组的焦距范围为7～12mm。
进一步的，所述第一透镜A-1为正月牙型透镜，所述第二透镜A-2为双凹型透镜，所述第三透镜A-3为负月牙型透镜，所述第四透镜A-4为双凸型透镜，所述后镜组包括沿光线入射方向依次排列设置的第五透镜C-1、第六透镜C-2、第七透镜C-3、第八透镜C-4和第九透镜C-5，所述第六透镜C-2和第七透镜C-3组成密接的胶合组，所述第五透镜C-1为负月牙型透镜，所述第六透镜C-2为平凹型透镜，所述第七透镜C-3为双凸型透镜，所述第八透镜C-4为双凸型透镜，所述第九透镜C-5为双凸型透镜。
进一步的，所述前镜组的各个透镜需满足以下光学条件：
1.45<n1<1.1.55，66<v1<95；
1.5<n2<1.7，45<v2<61；
1.75<n3<1.85，40<v3<55；
1.85<n4<1.95，28<v4<38；
其中n1-n4依次为第一透镜-第四透镜的折射率，v1-v4依次为第一透镜-第四透镜的阿贝系数；
所述前镜组的各个透镜需满足以下光学条件：
1.7<n6<1.84,20<v6<29；
1.88<n7<1.95,33<v7<36.5；
1.76<n8<1.78,36.5<v8<49；
1.63<n9<1.75,50<v9<59；
1.7<n10<1.84,35<v10<42；
其中n6-n10依次为第六透镜29-第十透镜33的折射率，v6-v10依次为第六透镜29-第十透镜33的阿贝系数。
进一步的，所述第一透镜A-1和第二透镜A-2之间的空气间隔为3～3.2mm；所述第二透镜A-2和第三透镜A-3之间的空气间隔为0.8～0.9mm；所述第三透镜A-3和第四透镜A-4之间的空气间隔为0.1～0.2mm；所述第四透镜A-4和光栏B之间的空气间隔为1.9～2.1mm；所述第四透镜A-4和第五透镜C-1之间的空气间隔为3.2～3.5mm；所述第五透镜C-1和第六透镜C-2之间的空气间隔为1.1～1.35mm；所述第七透镜C-3和第八透镜C-4之间的空气间隔为0.1～0.2mm；所述第八透镜C-4和第九透镜C-5之间的空气间隔为0.1～0.2mm。
进一步的，所述小型镜头还包括前压圈1、第一机械隔圈G1、第二机械隔圈G2、第三机械隔圈G3、第四机械隔圈G4以及第五机械隔圈G5，所述前压圈1固定安装于主镜筒3的前端筒口外并对第一透镜A-1的前端位置起限位作用，所述第一机械隔圈G1固定安装于主镜筒3的筒体内且位于第三透镜A-3和第四透镜A-4之间以限定两者的空气间隔，所述第二机械隔圈G2固定安装于主镜筒3的筒体内且位于第四透镜A-4和第五透镜C-1之间以限定两者的空气间隔，所述第三机械隔圈G3固定安装于主镜筒3的筒体内且位于第五透镜C-1和第六透镜C-2之间以限定两者的空气间隔，所述第四机械隔圈G4固定安装于主镜筒3的筒体内且位于第七透镜C-3和第八透镜C-4之间以限定两者的空气间隔，所述第五机械隔圈G5固定安装于主镜筒3的筒体内且位于第八透镜C-4和第九透镜C-5之间以限定两者的空气间隔。
本发明相对孔径F#<1.2，能够保证在星光(照度0.0001Lux)的环境条件下依旧保证具有低噪点的画面，视场角度>120°，满足绝大部分安防场景的使用。由于镜头的相对孔径D/f’很小。镜头的焦深dof相对于其他大相对孔径D/f’镜头而言偏小很多。如图3所示为本发明的seidel像差分布图，从图中可以看出：光学系统的初级像差校正良好，系统的公差容忍度好。现有的镜头，外界环境温度变化(-30℃-60℃)容易引起图像虚焦，极大影响镜头的使用范围。如图4-6所示，分别为本发明在-30℃、20℃和60℃时的MTF曲线图，如图7-9所示为本发明在-30℃、20℃和60℃时的斑点图，从图中可以看出本发明引入无热化设计后，有效解决了设计使用中不同地域、不同温度对系统的影响；全视场MTF优于220LP/mm>0.3，弥散斑70％视场优于2.0um，90％优于2.2um，有效满足600万像素需求。为有效消除色差影响，本发明设计光谱范围420-850nm内进行消色差设计；本发明外形长度φ20(最大外径)*32.3(长)mm。本发明日夜两用切换采用补偿滤光片设计。
上述具体实施方式只是对本发明的技术方案进行详细解释，本发明并不只仅仅局限于上述实施例，凡是依据本发明原理的任何改进或替换，均应在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种600万像素无热化全彩高清小型镜头，其特征在于：该镜头包括主镜筒(3)以及沿光线入射方向依次设置于主镜筒(3)内的前镜组、光栏(B)和后镜组，所述前镜组包括沿光线入射方向依次排列设置的第一透镜(A-1)、第二透镜(A-2)、第三透镜(A-3)以及第四透镜(A-4)，所述第一透镜(A-1)的第二个面为凹面，所述第二透镜(A-2)、第三透镜(A-3)和第四透镜(A-4)的总焦距范围为25～80mm，所述后镜组的焦距范围为7～12mm。
2.根据权利要求1所述的600万像素无热化全彩高清小型镜头，其特征在于：所述第一透镜(A-1)为正月牙型透镜，所述第二透镜(A-2)为双凹型透镜，所述第三透镜(A-3)为负月牙型透镜，所述第四透镜(A-4)为双凸型透镜，所述后镜组包括沿光线入射方向依次排列设置的第五透镜(C-1)、第六透镜(C-2)、第七透镜(C-3)、第八透镜(C-4)和第九透镜(C-5)，所述第六透镜(C-2)和第七透镜(C-3)组成密接的胶合组，所述第五透镜(C-1)为负月牙型透镜，所述第六透镜(C-2)为平凹型透镜，所述第七透镜(C-3)为双凸型透镜，所述第八透镜(C-4)为双凸型透镜，所述第九透镜(C-5)为双凸型透镜。
3.根据权利要求2所述的600万像素无热化全彩高清小型镜头，其特征在于：所述前镜组的各个透镜需满足以下光学条件：
1.45<n1<1.1.55，66<v1<95；
1.5<n2<1.7，45<v2<61；
1.75<n3<1.85，40<v3<55；
1.85<n4<1.95，28<v4<38；
其中n1-n4依次为第一透镜-第四透镜的折射率，v1-v4依次为第一透镜-第四透镜的阿贝系数；
所述前镜组的各个透镜需满足以下光学条件：
1.7<n6<1.84,20<v6<29；
1.88<n7<1.95,33<v7<36.5；
1.76<n8<1.78,36.5<v8<49；
1.63<n9<1.75,50<v9<59；
1.7<n10<1.84,35<v10<42；
其中n6-n10依次为第六透镜(29)-第十透镜(33)的折射率，v6-v10依次为第六透镜(29)-第十透镜(33)的阿贝系数。
4.根据权利要求2所述的600万像素无热化全彩高清小型镜头，其特征在于：所述第一透镜(A-1)和第二透镜(A-2)之间的空气间隔为3～3.2mm；所述第二透镜(A-2)和第三透镜(A-3)之间的空气间隔为0.8～0.9mm；所述第三透镜(A-3)和第四透镜(A-4)之间的空气间隔为0.1～0.2mm；所述第四透镜(A-4)和光栏(B)之间的空气间隔为1.9～2.1mm；所述第四透镜(A-4)和第五透镜(C-1)之间的空气间隔为3.2～3.5mm；所述第五透镜(C-1)和第六透镜(C-2)之间的空气间隔为1.1～1.35mm；所述第七透镜(C-3)和第八透镜(C-4)之间的空气间隔为0.1～0.2mm；所述第八透镜(C-4)和第九透镜(C-5)之间的空气间隔为0.1～0.2mm。
5.根据权利要求2所述的600万像素无热化全彩高清小型镜头，其特征在于：所述小型镜头还包括前压圈(1)、第一机械隔圈(G1)、第二机械隔圈(G2)、第三机械隔圈(G3)、第四机械隔圈(G4)以及第五机械隔圈(G5)，所述前压圈(1)固定安装于主镜筒(3)的前端筒口外并对第一透镜(A-1)的前端位置起限位作用，所述第一机械隔圈(G1)固定安装于主镜筒(3)的筒体内且位于第三透镜(A-3)和第四透镜(A-4)之间以限定两者的空气间隔，所述第二机械隔圈(G2)固定安装于主镜筒(3)的筒体内且位于第四透镜(A-4)和第五透镜(C-1)之间以限定两者的空气间隔，所述第三机械隔圈(G3)固定安装于主镜筒(3)的筒体内且位于第五透镜(C-1)和第六透镜(C-2)之间以限定两者的空气间隔，所述第四机械隔圈(G4)固定安装于主镜筒(3)的筒体内且位于第七透镜(C-3)和第八透镜(C-4)之间以限定两者的空气间隔，所述第五机械隔圈(G5)固定安装于主镜筒(3)的筒体内且位于第八透镜(C-4)和第九透镜(C-5)之间以限定两者的空气间隔。
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| CN111999864A (zh) * | 2020-08-18 | 2020-11-27 | 江西联创电子有限公司 | 光学成像镜头及成像设备 |
| CN111999864B (zh) * | 2020-08-18 | 2022-07-05 | 江西联创电子有限公司 | 光学成像镜头及成像设备 |
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