CN109061844B - 一种特大光圈大靶面高清定焦镜头 - Google Patents
一种特大光圈大靶面高清定焦镜头 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供一种特大光圈大靶面高清定焦镜头,包括沿光轴从物方至像方依次排列的具有负光焦度的第一透镜、具有负光焦度的第二透镜、具有正光焦度的第三透镜、具有正光焦度的第四透镜、具有负光焦度的第五透镜、具有正光焦度的第六透镜、具有正光焦度的第七透镜、具有负光焦度的第八透镜和具有正光焦度的第九透镜。该镜头具有较小的体积、超高分辨率、超大光圈和具有良好的市场前景。
Description
技术领域
本发明涉及镜头技术领域,尤其涉及一种特大光圈大靶面高清定焦镜头。
背景技术
星光级相机具备日夜全彩的能力,即使在亮度较低的夜晚也能呈现彩色的图像。然而由于成像芯片的限制,目前常见的星光级相机只有1080P分辨率。要想提高成像芯片的有效像素,一种办法是缩小单个像素面积,但这会导致芯片感光能力下降,对于星光级相机来说这是不可接受的。另外一种办法是扩大成像芯片的面积提高总像素,这样可以维持芯片的感光能力,但是对镜头的要求更加苛刻。
目前来说星光级镜头的最大光圈可以达到F1.0左右,对于常见的微光环境效果尚可。但是对于环境光亮极其微弱的场景其通光能力依然不能让人满意。为了满足更高的像素以及更加强大的微光成像效果,研发光圈更大,分辨力更高的成像镜头成为了新的热点。当前有少数特种镜头光圈可以达到F0.8,但其体积巨大镜头总长可达120mm以上,且应用场合通常是红外领域,对于安防监控来说,此类镜头并不具备实用价值。
发明内容
本发明提供一种特大光圈大靶面高清定焦镜头,克服了现有技术中的不足,具有较小的体积、超高分辨率、超大光圈和良好的市场前景。
为了解决上述技术问题,本发明所采取的技术方案为:
一种特大光圈大靶面高清定焦镜头,包括沿光轴从物方至像方依次排列的具有负光焦度的第一透镜、具有负光焦度的第二透镜、具有正光焦度的第三透镜、具有正光焦度的第四透镜、具有负光焦度的第五透镜、具有正光焦度的第六透镜、具有正光焦度的第七透镜、具有负光焦度的第八透镜和具有正光焦度的第九透镜,所述第二透镜、第七透镜、第八透镜和第九透镜分别为非球面透镜,所述第一透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜和第六透镜分别为球面透镜,所述第三透镜、第四透镜、第五透镜和第六透镜分别与整个镜头满足如下条件式:
2.1<∣f3/f∣<7.3;
2.6<∣f4/f∣<8.2;
1.2<∣f5/f∣<4.8;
1.6<∣f6/f∣<6.5;
其中,f为整个镜头的焦距,f3、f4、f5和f6分别对应第三透镜、第四透镜、第五透镜和第六透镜的焦距。
进一步地,所述第二透镜、第七透镜、第八透镜和第九透镜分别与整个镜头满足如下条件式:
1.5<|f2/f|<6.5;
1.7<|f7/f|<7.3;
2.9<|f8/f|<12.2;
2.1<|f9/f|<8.7;
其中,f为整个镜头的焦距,f2、f7、f8和f9分别对应第二透镜、第七透镜、第八透镜和第九透镜的焦距。
更进一步地,所述第四透镜、第五透镜和第六透镜依顺序共同胶合形成第一胶合透镜,所述第一胶合透镜与整个镜头满足如下条件式:
3.05<∣fe/f∣<13.1;
其中,f为整个镜头的焦距,fe为第一胶合透镜的焦距。
优选地,所述第一透镜为平凹透镜、凸凹透镜和双凹透镜中的一种,所述第二透镜为凹凸透镜,所述第三透镜为双凸透镜,所述第四透镜为双凸透镜、凸凹透镜和凸平透镜中的一种,所述第五透镜为双凹透镜、凸凹透镜和平凹透镜中的一种,所述第六透镜为双凸透镜,所述第七透镜为双凸透镜,所述第八透镜为凹凸透镜、双凹透镜和凹平透镜中的一种,所述第九透镜为双凸透镜、凸凹透镜和凸平透镜中的一种。
再进一步地,所述第一透镜至第九透镜满足如下条件:
f1=-29.1~-6.9 | n1=1.5~1.95 |
f2=-33~-8.1 | n2=1.43~1.72 |
f3=9.9~43.2 | n3=1.79~2.11 |
f4=12.1~53.5 | n4=1.47~2.11 |
f5=-29.1~-6.9 | n5=1.62~2.11 |
f6=8.5~35.3 | n6=1.43~1.9 |
f7=8.9~36.1 | n7=1.43~1.75 |
f8=-63.1~-15.3 | n8=1.43~1.75 |
f9=10.2~43.7 | n9=1.43~1.75 |
其中,f1至f9依顺序分别代表了第一透镜至第九透镜的透镜焦距;n1至 n9依顺序分别代表了第一透镜至第九透镜的折射率,其数值前符号“-”代表了成虚像。
优选地,所述第二透镜、第七透镜、第八透镜和第九透镜分别为塑料透镜。
优选地,所述第一透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜和第六透镜分别为玻璃透镜。
优选地,所述第一透镜与所述第二透镜直接紧靠,第三透镜至第九透镜都分别通过隔圈紧配。
本发明提供一种特大光圈大靶面高清定焦镜头,其通过合理使用玻璃镜片与塑料非球面镜片,合理布局,实现大孔径F0.7,成像质量良好,并使得光学总长小于55mm,即使在夜晚低照度下也能实现清晰明亮的监控画面,同时能够在-30~+80度环境下使用不跑焦。该镜头具有较小的体积、超高分辨率、超大光圈和具有良好的市场前景。
附图说明
图1是本发明一种特大光圈大靶面高清定焦镜头的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图,具体阐明本发明的实施方式,附图仅供参考和说明使用,不构成对本发明专利保护范围的限制。
如图1所示,一种特大光圈大靶面高清定焦镜头,包括沿光轴从物方至像方依次排列的具有负光焦度的第一透镜1、具有负光焦度的第二透镜2、具有正光焦度的第三透镜3、具有正光焦度的第四透镜4、具有负光焦度的第五透镜5、具有正光焦度的第六透镜6、具有正光焦度的第七透镜7、具有负光焦度的第八透镜8和具有正光焦度的第九透镜9,所述第三透镜3、第四透镜4、第五透镜 5和第六透镜6分别与整个镜头满足如下条件式:
2.1<∣f3/f∣<7.3;
2.6<∣f4/f∣<8.2;
1.2<∣f5/f∣<4.8;
1.6<∣f6/f∣<6.5;
其中,f为整个镜头的焦距,f3、f4、f5和f6分别对应第三透镜3、第四透镜4、第五透镜5和第六透镜6的焦距。
所述第二透镜2、第七透镜7、第八透镜8和第九透镜9分别与整个镜头满足如下条件式:
1.5<|f2/f|<6.5;
1.7<|f7/f|<7.3;
2.9<|f8/f|<12.2;
2.1<|f9/f|<8.7;
其中,f为整个镜头的焦距,f2、f7、f8和f9分别对应第二透镜2、第七透镜7、第八透镜8和第九透镜9的焦距。
所述第四透镜4、第五透镜5和第六透镜6依顺序共同胶合形成第一胶合透镜,即第五透镜胶合在第四透镜与第六透镜之间,所述第一胶合透镜与整个镜头满足如下条件式:
3.05<∣fe/f∣<13.1;
其中,f为整个镜头的焦距,fe为第一胶合透镜的焦距。
所述第一透镜1为平凹透镜、凸凹透镜和双凹透镜中的一种,所述第二透镜2为凹凸透镜,所述第三透镜3为双凸透镜,所述第四透镜4为双凸透镜、凸凹透镜和凸平透镜中的一种,所述第五透镜5为双凹透镜、凸凹透镜和平凹透镜中的一种,所述第六透镜6为双凸透镜,所述第七透镜7为双凸透镜,所述第八透镜8为凹凸透镜、双凹透镜和凹平透镜中的一种,所述第九透镜9为双凸透镜、凸凹透镜和凸平透镜中的一种。本实施例中,所述第一透镜1为凸凹透镜,所述第二透镜2为凹凸透镜,所述第三透镜3为双凸透镜,所述第四透镜4为双凸透镜,所述第五透镜5为双凹透镜,所述第六透镜6为双凸透镜,所述第七透镜7为双凸透镜,所述第八透镜8为凹凸透镜,所述第九透镜9为双凸透镜。
作为本实施例的进一步限定,所述第一透镜至第九透镜满足如下条件:
f1=-29.1~-6.9 | n1=1.5~1.95 |
f2=-33~-8.1 | n2=1.43~1.72 |
f3=9.9~43.2 | n3=1.79~2.11 |
f4=12.1~53.5 | n4=1.47~2.11 |
f5=-29.1~-6.9 | n5=1.62~2.11 |
f6=8.5~35.3 | n6=1.43~1.9 |
f7=8.9~36.1 | n7=1.43~1.75 |
f8=-63.1~-15.3 | n8=1.43~1.75 |
f9=10.2~43.7 | n9=1.43~1.75 |
其中,f1至f9依顺序分别代表了第一透镜至第九透镜的透镜焦距;n1至n9依顺序分别代表了第一透镜至第九透镜的折射率,其数值前符号“-”代表了成虚像。
本实施例中,所述第一透镜1、第三透镜3、第四透镜4、第五透镜5和第六透镜6分别为玻璃球面透镜,第三透镜3与第四透镜4之间设置有光阑34。
本实施例中,所述第二透镜、第七透镜、第八透镜和第九透镜分别为塑料非球面透镜,其各个镜面满足如下方程式:
其中,r代表径向坐标,单位与透镜长度单位相同,c为表面中心半径所对应的曲率,K为圆锥二次曲线系数,α1至α8为高次非球面系数。
本实施例中,满足上述非球面方程式的非球面系数如下所示:
S3 | S4 | S11 | S12 | S13 | S14 | S15 | S16 | |
α1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
α2 | 1.26E-04 | 3.31E-04 | -2.11E-05 | -4.12E-05 | 4.64E-04 | 2.52E-04 | -3.43E-04 | -4.53E-04 |
α3 | -4.11E-07 | 3.25E-05 | -3.21E-05 | -6.84E-05 | 1.23E-06 | 4.24E-05 | 2.13E-05 | 6.38E-05 |
α4 | -3.29E-07 | -3.57E-07 | -1.53E-07 | 5.48E-07 | -2.53E-07 | 1.62E-08 | 4.56E-07 | -5.72E-07 |
α5 | 3.27E-07 | 2.29E-09 | 1.63E-09 | 4.47E-07 | -3.11E-07 | -1.60E-08 | 6.29E-08 | 1.29E-08 |
α6 | -1.17E-09 | 4.52E-10 | 2.95E-09 | -1.24E-09 | -5.27E-08 | -6.13E-09 | -4.51E-09 | -2.13E-09 |
α7 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
α8 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
本实施例中,第一透镜至第九透镜的光学物理参数如下所示:
面序号 | 面型 | R(mm) | D(mm) | nd | K值 |
S1 | 球面 | 220.01 | 0.8 | 1.61 | |
S2 | 球面 | 8.81 | 6.17 | ||
S3 | 非球面 | -6.12 | 3.45 | 1.65 | -1.98 |
S4 | 非球面 | -17.87 | 2.3 | -12.8 | |
S5 | 球面 | 56.1 | 3.5 | 2.05 | |
S6 | 球面 | -38.9 | 7 | ||
光阑 | 平面 | PL | 2.1 | ||
S7 | 球面 | 30.06 | 3 | 2.05 | |
S8 | 球面 | -321.55 | 1.65 | 1.95 | |
S9 | 球面 | 14.56 | 3.7 | 1.62 | |
S10 | 球面 | -32.53 | 0.1 | ||
S11 | 非球面 | 14.95 | 5.3 | 1.54 | -1.8 |
S12 | 非球面 | -23.65 | 1.02 | -34.5 | |
S13 | 非球面 | -8.01 | 2.05 | 1.65 | -6.8 |
S14 | 非球面 | -14.61 | 1.9 | -15.1 | |
S15 | 非球面 | 13.02 | 4.67 | 1.54 | 2.7 |
S16 | 非球面 | -86.75 | -38.7 |
其中,R为表面中心半径大小,D为对应光学表面到下一光学表面于光轴上的距离;nd对应d光(波长为587nm)的折射率;K值为非球面圆锥二次曲线系数;S1和S2为第一透镜1的物方表面和像方表面,S3和S4为第二透镜2的物方表面和像方表面,S5和S6为第三透镜3的物方表面和像方表面,光阑为光阑所在平面;S7为第一胶合透镜的物方表面,S8为第一胶合透镜中第四透镜与第五透镜的胶合面,S9为第一胶合透镜中第五透镜与第六透镜的胶合面,S10为第一胶合透镜的像方表面;S11和S12为第七透镜7的物方表面和像方表面;S13 和S14为第八透镜8的物方表面和像方表面;S15和S16为第九透镜9的物方表面和像方表面。
所述第一透镜1与所述第二透镜2直接紧靠,第三透镜至第九透镜都分别通过隔圈紧配。
本发明采用5个玻璃球面镜片加4个塑料非球面镜片的镜头结构,能够达到F0.7特大光圈,最大1/1.8"像面,最大视场角达到120°以上,六百万像素分辨率,光学总长小于55mm。
以上所揭露的仅为本发明的较佳实施例,不能以此来限定本发明的权利保护范围,因此依本发明申请专利范围所作的等同变化,仍属本发明所涵盖的范围。
Claims (3)
1.一种特大光圈大靶面高清定焦镜头,其特征在于,包括由沿光轴从物方至像方依次排列的具有负光焦度的第一透镜、具有负光焦度的第二透镜、具有正光焦度的第三透镜、光阑、具有正光焦度的第四透镜、具有负光焦度的第五透镜、具有正光焦度的第六透镜、具有正光焦度的第七透镜、具有负光焦度的第八透镜和具有正光焦度的第九透镜组成,所述第四透镜、第五透镜和第六透镜依顺序共同胶合形成第一胶合透镜,所述第二透镜、第七透镜、第八透镜和第九透镜分别为非球面透镜,所述第一透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜和第六透镜分别为球面透镜,第一透镜至第九透镜的光学物理参数如下所示:
其中,R为表面曲率半径,D为对应光学表面到下一光学表面于光轴上的距离;nd对应d光的折射率,d光的波长为587nm;K值为非球面圆锥二次曲线系数;S1和S2为第一透镜的物方表面和像方表面,S3和S4为第二透镜的物方表面和像方表面,S5和S6为第三透镜的物方表面和像方表面,光阑为光阑所在平面;S7为第一胶合透镜的物方表面,S8为第一胶合透镜中第四透镜与第五透镜的胶合面,S9为第一胶合透镜中第五透镜与第六透镜的胶合面,S10为第一胶合透镜的像方表面;S11和S12为第七透镜的物方表面和像方表面;S13和S14为第八透镜的物方表面和像方表面;S15和S16为第九透镜的物方表面和像方表面。
2.根据权利要求1所述的一种特大光圈大靶面高清定焦镜头,其特征在于:所述第二透镜、第七透镜、第八透镜和第九透镜均为塑料透镜。
3.根据权利要求1所述的一种特大光圈大靶面高清定焦镜头,其特征在于:所述第一透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜和第六透镜均为玻璃透镜。
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