CN109298509B - 3.9mm高清玻塑针孔镜头及其成像方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种3.9mm高清玻塑针孔镜头，所述镜头的光学系统沿光线自左向右入射方向依次设有第一非球面透镜A‑1、第二非球面透镜B‑1、第三非球面透镜B‑2、第四非球面透镜B‑3、双凸透镜B‑4和弯月透镜B‑5的密接胶合组；其中第一非球面透镜A‑1构成光焦度为负的前组镜头，第二非球面透镜B‑1、第三非球面透镜B‑2、第四非球面透镜B‑3、双凸透镜B‑4和弯月透镜B‑5的密接胶合组构成光焦度为正的后组镜头。实现高分辨率、零温漂、结构极小，能与500万及以下CCD或者CMOS适配。

Description

3.9mm高清玻塑针孔镜头及其成像方法
技术领域
本发明涉及一种3.9mm高清玻塑针孔镜头及其成像方法。
背景技术
现有安防市场上有各种各样的结构极小的针孔镜头，但是，由于结构极小如针孔，玻璃的结构受到很大限制，球差慧差很难得到很好矫正，必须使用更多玻璃及胶合片设计才可使镜头在像素及性能得到提高。这样就导致针孔镜头很难真正做到结构极小如针孔的市场需求，很难实现针孔监控的真正意义。为了提高性能及像素，并做到监控小型化目标，不使用非球面技术，很难通过玻璃材料选择及设计做到真正意义上的针孔镜头。同时由于结构小，导致玻璃镜片加工工艺变差，大大增加加工成本。目前市面上鲜有真正意义上的低成本、高像质的针孔镜头。
发明内容
本发明的目的是针对以上不足之处，提供了一种结构简单的3.9mm高清玻塑针孔镜头及其成像方法。
本发明的技术方案是，一种3.9mm高清玻塑针孔镜头，所述镜头的光学系统沿光线自左向右入射方向依次设有第一非球面透镜A-1、第二非球面透镜B-1、第三非球面透镜B-2、第四非球面透镜B-3、双凸透镜B-4和弯月透镜B-5的密接胶合组；其中第一非球面透镜A-1构成光焦度为负的前组镜头，第二非球面透镜B-1、第三非球面透镜B-2、第四非球面透镜B-3、双凸透镜B-4和弯月透镜B-5的密接胶合组构成光焦度为正的后组镜头。
进一步的，所述光学系统的焦距为f，第一非球面透镜A-1、第二非球面透镜B-1、第三非球面透镜B-2、第四非球面透镜B-3、双凸透镜B-4和弯月透镜B-5的密接胶合组焦距分别为f1、f2、f3、f4、f5，其中f1、f2、f3、f4、f5与f满足以下比例：
Figure GDA0004097165520000011
Figure GDA0004097165520000012
进一步的，f3和f4必须满足：
Figure GDA0004097165520000021
进一步的，所述双凸透镜B-4和弯月透镜B-5的密接胶合组后侧还设有一滤光片C。
进一步的，所述第一非球面透镜A-1、第二非球面透镜B-1、第三非球面透镜B-2、第四非球面透镜B-3均为塑料材料制造。
进一步的，所述第一非球面透镜A-1与第二非球面透镜B-1的空气间隔为1.03mm，所述第二非球面透镜B-1和第三非球面透镜B-2的空气间隔为0.17mm，所述第三非球面透镜B-2与第四非球面透镜B-3的空气间隔为0.1mm，所述第四非球面透镜B-3与双凸透镜B-4和弯月透镜B-5的密接胶合组的空气间隔为0.1mm。
一种3.9mm高清玻塑针孔镜头的成像方法，按以下步骤进行：光线自左向右依次经第一非球面透镜A-1、第二非球面透镜B-1、第三非球面透镜B-2、第四非球面透镜B-3、双凸透镜B-4和弯月透镜B-5的密接胶合组后成像。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明通过四片分离非球面矫正球差及慧差、高级像差，并合理计算各片非球面使高温和低温环境下焦点无偏移。本发明结构透镜少，以超低的成本实现高清摄像水平，第一片使用非球面大大缩小镜片结构大小，使镜头结构更加紧凑。合理分配光焦度，在不同温度的恶劣环境依旧可成完善像。
附图说明
下面结合附图对本发明专利进一步说明。
图1为本发明的光学系统示意图；
图2为聚焦使得可见光中心视场像质最佳情况下的MTF图。
图中：第一非球面透镜A-1，第二非球面透镜B-1，第三非球面透镜B-2，第四非球面透镜B-3，双凸透镜B-4，弯月透镜B-5，滤光片C。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。
如图1～2所示，一种3.9mm高清玻塑针孔镜头，所述镜头的光学系统沿光线自左向右入射方向依次设有第一非球面透镜A-1、第二非球面透镜B-1、第三非球面透镜B-2、第四非球面透镜B-3、双凸透镜B-4和弯月透镜B-5的密接胶合组；其中第一非球面透镜A-1构成光焦度为负的前组镜头，第二非球面透镜B-1、第三非球面透镜B-2、第四非球面透镜B-3、双凸透镜B-4和弯月透镜B-5的密接胶合组构成光焦度为正的后组镜头。
在本实施例中，所述光学系统的焦距为f，第一非球面透镜A-1、第二非球面透镜B-1、第三非球面透镜B-2、第四非球面透镜B-3、双凸透镜B-4和弯月透镜B-5的密接胶合组焦距分别为f1、f2、f3、f4、f5，其中f1、f2、f3、f4、f5与f满足以下比例：
Figure GDA0004097165520000031
Figure GDA0004097165520000032
通过对镜头的光焦度按照以上比例进行合理分配，各镜片相对于系统焦距f成一定比例，使镜头在420～700nm的波长范围的像差得到合理的校正和平衡。
在本实施例中，f3和f4必须满足：
Figure GDA0004097165520000033
使得镜头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，后组第三和第四非球面透镜焦距光焦度比例必须满足以上条件。
在本实施例中，所述双凸透镜B-4和弯月透镜B-5的密接胶合组后侧还设有一滤光片C。
在本实施例中，所述第一非球面透镜A-1、第二非球面透镜B-1、第三非球面透镜B-2、第四非球面透镜B-3均为塑料材料制造。
在本实施例中，所述第一非球面透镜A-1与第二非球面透镜B-1的空气间隔为1.03mm，所述第二非球面透镜B-1和第三非球面透镜B-2的空气间隔为0.17mm，所述第三非球面透镜B-2与第四非球面透镜B-3的空气间隔为0.1mm，所述第四非球面透镜B-3与双凸透镜B-4和弯月透镜B-5的密接胶合组的空气间隔为0.1mm。
一种3.9mm高清玻塑针孔镜头的成像方法，按以下步骤进行：光线自左向右依次经第一非球面透镜A-1、第二非球面透镜B-1、第三非球面透镜B-2、第四非球面透镜B-3、双凸透镜B-4和弯月透镜B-5的密接胶合组后成像。
在本实施例中，由上述镜片组构成的光学系统达到了如下的光学指标：
焦距：f＝3.9mm；
相对孔径F＝2.5；
视场角：2w≥110°(像方像视场2η′≥Ф6.9mm)；
TV畸变：＜-10％；
分辨率：可与500万像素高分辨率CCD或CMOS摄像机适配；
光路总长∑≤14mm，光学后截距L’≥5mm；
适用谱线范围：420nm～700nm。
在本实施例中，各镜片的参数如下表所示：
Figure GDA0004097165520000041
在本实施例中，前组负光焦度矫正后组正光焦度像差，四片非球面矫正所有高级像差及球差、慧差。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。通过合理分配各镜片焦距，使成像系统球差和场曲同时小，保证轴心和离轴视场像质。通过以上镜片组成的光学系统，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。第一片使用非球面大大缩小了镜头结构，使镜头像差更小，结构更紧凑。其中第一非球面透镜A-1、第二非球面透镜B-1、第三非球面透镜B-2、第四非球面透镜B-3为四片塑料非球面，使得该系统像质好，成本低；前组镜片负光焦度，后组镜片正光焦度，保证在高低温环境仍可正常使用；结构简单，体积小，以超低的成本实现高清摄像水平，非球面光焦度的合理分配，在不同温度的恶劣环境依旧可成完善像。
上列较佳实施例，对本发明的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种3.9mm高清玻塑针孔镜头，其特征在于：所述镜头的光学系统沿光线自左向右入射方向依次由第一非球面透镜A-1、第二非球面透镜B-1、第三非球面透镜B-2、第四非球面透镜B-3、双凸透镜B-4和弯月透镜B-5组成，双凸透镜B-4和弯月透镜B-5组成密接胶合组；其中第一非球面透镜A-1构成光焦度为负的前组镜头，由第二非球面透镜B-1、第三非球面透镜B-2、第四非球面透镜B-3、密接胶合组组成的后组镜头的光焦度为正；所述第一非球面透镜A-1与第二非球面透镜B-1的空气间隔为1.03mm，所述第二非球面透镜B-1和第三非球面透镜B-2的空气间隔为0.17mm，所述第三非球面透镜B-2与第四非球面透镜B-3的空气间隔为0.1mm，所述第四非球面透镜B-3与密接胶合组的空气间隔为0.1mm。
2.根据权利要求1所述的3.9mm高清玻塑针孔镜头，其特征在于：所述光学系统的焦距为f，第一非球面透镜A-1、第二非球面透镜B-1、第三非球面透镜B-2、第四非球面透镜B-3、双凸透镜B-4和弯月透镜B-5的密接胶合组焦距分别为f1、f2、f3、f4、f5，其中f1、f2、f3、f4、f5与f满足以下比例：
Figure FDA0004097165500000011
Figure FDA0004097165500000012
3.根据权利要求2所述的3.9mm高清玻塑针孔镜头，其特征在于：f3和f4必须满足：
Figure FDA0004097165500000013
4.根据权利要求1所述的3.9mm高清玻塑针孔镜头，其特征在于：所述双凸透镜B-4和弯月透镜B-5的密接胶合组后侧还设有一滤光片C。
5.根据权利要求1所述的3.9mm高清玻塑针孔镜头，其特征在于：所述第一非球面透镜A-1、第二非球面透镜B-1、第三非球面透镜B-2、第四非球面透镜B-3均为塑料材料制造。
6.一种采用如权利要求1-5任一项所述的3.9mm高清玻塑针孔镜头的成像方法，其特征在于，按以下步骤进行：光线自左向右依次经第一非球面透镜A-1、第二非球面透镜B-1、第三非球面透镜B-2、第四非球面透镜B-3、双凸透镜B-4和弯月透镜B-5的密接胶合组后成像。
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