CN110376709A - 一种定焦成像镜头 - Google Patents

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倪显见
邓弘
王振华
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Abstract

本发明涉及一种定焦成像镜头，沿着光轴由物侧至像侧依序包括第一凹透镜、第一凸透镜。第一凹透镜与第一凸透镜之间沿着光轴由物侧至像侧依次设有第一胶合透镜组与第二胶合透镜组；且镜头满足下述表达式：0.64<f123/f<4.0；1<f345/f<4.24；0.15<f/fB<2；式中：f123为第一凹透镜与第一胶合透镜组的组合前焦距；f为整个镜头装置的前焦距；f345为第二胶合透镜组与第一凸透镜的组合前焦距；fB为整个系统的后焦距。本发明在不改变原有镜头尺寸、焦距、有效孔径、解像能力等性能的基础上，拥有相对于现有标准镜头较长的后焦距，以此来适用于单镜头多传感器摄像装置的使用。

Description

一种定焦成像镜头
技术领域
本发明涉及一种镜头，尤其一种定焦成像镜头。
背景技术
在安防监控行业，尤其是在道路上固定的执法抓拍摄相机是以高清、智能化为发展趋势。目前市面上的监控相机，除了传统单目相机以外，各种各样的多目相机、全景相机也在兴起；应用范围也不仅局限于安防领域，比如测量、工业、手持设备等等，都有大量应用。其中多目相机的优势是明显的，多个镜头组合可以有更大的视角，更好的空间角分辨力等等。因此，多目摄像机的应用必定会越来广。
在多目摄像机中，多目镜头成像会存在空间偏差，这需要后端有相应的算法处理，进行图像拼接，一方面增加了算法程序开发的工作量和难度，同时增加了机器终端的计算开销。另一方面，图像经过拼接会产生尺寸变化。而单镜头，由于作为进光孔的镜头只有一个， 多个传感器共用一个镜头的成像，原则上来说各个传感器上的成像是一样的，减少了图像拼接的各种算法开销，更易于实现，但是以现有高清安防摄像头的设计标准，镜头后焦一般为12.5mm~13.00mm，标准化的后焦设计有助于产品的集成和设计以及镜头的通用性。但是随着相机智能化的发展，多目相机方案开始兴起，目前的镜头后焦限制了单镜头多传感器的应用方案，而实际上，在增大镜头后焦距的同时，不可避免地会降低镜头的其它性能参数。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种在不改变原有镜头尺寸、焦距、有效孔径、解像能力等性能的基础上增大后焦距的定焦成像镜头。
为解决上述问题，本发明所述的一种定焦成像镜头，沿着光轴由物侧至像侧依序包括第一凹透镜、第一凸透镜，其特征在于：所述第一凹透镜与所述第一凸透镜之间沿着光轴由物侧至像侧依次设有第一胶合透镜组与第二胶合透镜组；且镜头满足下述表达式：
0.64 < f123/f < 4.0；
1 < f345/f < 4.24；
0.15 < f/fB < 2；
式中：f123为所述第一凹透镜与所述第一胶合透镜组的组合前焦距；f为整个镜头装置的前焦距；f345为所述第二胶合透镜组与所述第一凸透镜的组合前焦距；fB为整个系统的后焦距。
所述第一凹透镜的物侧面Ⅰ的曲率为-21mm~-20mm，其像侧面Ⅰ的曲率为36mm~37mm；该第一凹透镜的材料折射率为1.65~1.67。
所述第一凸透镜的物侧面Ⅱ的曲率为42mm~43mm，其像侧面Ⅱ为平面；该第一凸透镜的材料折射率为1.63~1.65。
所述第一胶合透镜组包括第二凸透镜与第一弯月透镜；所述第二凸透镜与所述第一弯月透镜之间设有胶合面Ⅰ。
所述第二凸透镜的材料折射率为1.77~1.79。
所述第二胶合透镜组包括第三凸透镜与第二弯月透镜；所述第三凸透镜与所述第二弯月透镜之间设有胶合面Ⅱ。
所述第三凸透镜的材料折射率为1.8~1.83。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
本发明在现有高清CCTV（Closed Circuit Television）镜头基础上，通过优化设计，在不改变原有镜头尺寸、焦距、有效孔径、解像能力等性能的基础上，通过适当减小相对通光孔径来增大镜头有效分辨率，通过优化后端镜片的曲率增大后焦距，从而拥有相对于现有标准镜头较长的后焦距，以此来适用于单镜头多传感器摄像装置的使用。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
图1为本发明的结构示意图。
图中：S12—第一凹透镜；S34—第二凸透镜；S45—第一弯月透镜；S67—第三凸透镜；S78—第二弯月透镜；S91—第一凸透镜；1—物侧面Ⅰ；2—像侧面Ⅰ；3—物侧面Ⅲ；4—胶合面Ⅰ；5—像侧面Ⅲ；6—物侧面Ⅳ；7—胶合面Ⅱ；8—像侧面Ⅳ；9—物侧面Ⅱ；10—像侧面Ⅱ。
具体实施方式
如图1所示，一种定焦成像镜头，沿着光轴由物侧至像侧依序包括第一凹透镜S12、第一凸透镜S91。第一凹透镜S12与第一凸透镜S91之间沿着光轴由物侧至像侧依次设有第一胶合透镜组与第二胶合透镜组；且镜头满足下述表达式：
0.64 < f123/f < 4.0；
1 < f345/f < 4.24；
0.15 < f/fB < 2；
式中：f123为第一凹透镜S12与第一胶合透镜组的组合前焦距；f为整个镜头装置的前焦距；f345为第二胶合透镜组与第一凸透镜S91的组合前焦距；fB为整个系统的后焦距。
其中：第一凹透镜S12的物侧面Ⅰ1的曲率为-21mm~-20mm，其像侧面Ⅰ2的曲率为36mm~37mm；该第一凹透镜S12的材料折射率为1.65~1.67。
第一凸透镜S91的物侧面Ⅱ9的曲率为42mm~43mm，其像侧面Ⅱ10为平面；该第一凸透镜S91的材料折射率为1.63~1.65。
第一胶合透镜组包括第二凸透镜S34与第一弯月透镜S45。第二凸透镜S34与第一弯月透镜S45之间设有胶合面Ⅰ4。
第二凸透镜S34的材料折射率为1.77~1.79。
第二胶合透镜组包括第三凸透镜S67与第二弯月透镜S78。第三凸透镜S67与第二弯月透镜S78之间设有胶合面Ⅱ7。
第三凸透镜S67的材料折射率为1.8~1.83。
实施例 在一种设计方案中，可以实现镜头前焦距25mm、后焦距为40mm、有效通光孔径F/#为1.8，成像分辨力大于145lp/mm，可满足1/1.8英寸靶面图像传感器。其中，物侧面Ⅰ1和像侧面Ⅰ2组成第一凹透镜S12，中心厚度为1.6mm，其中物侧面Ⅰ1的曲率为-20.14mm的球面，像侧面Ⅰ2的曲率为36.5mm的球面。物侧面Ⅲ3和胶合面Ⅰ4组成第二凸透镜S34，中心厚度为14.2mm，其中物侧面Ⅲ3为曲率98.1mm的球面，胶合面Ⅰ4为曲率-16.2mm的球面。胶合面Ⅰ4和像侧面Ⅲ5组成第一弯月透镜S45，中心厚度为5mm，像侧面Ⅲ5为曲率-33.1mm的球面；物侧面Ⅲ3、胶合面Ⅰ4和像侧面Ⅲ5共同组合成第一胶合透镜组。物侧面Ⅳ6和胶合面Ⅱ7组成第三凸透镜S67，中心厚度为10.8mm，其中物侧面Ⅳ6为曲率66.1mm的球面，胶合面Ⅱ7为曲率-27.8mm的球面，胶合面Ⅱ7和像侧面Ⅳ8组成第二弯月透镜S78，中心厚度为1.6mm，像侧面Ⅳ8为曲率-105.9mm的球面。物侧面Ⅳ6、胶合面Ⅱ7和像侧面Ⅳ8共同组合成第二胶合透镜组。物侧面Ⅱ9和像侧面Ⅱ10组成第一凸透镜S91，中心厚度为5.9mm，其中物侧面Ⅱ9是曲率为42.2mm的球面，像侧面Ⅱ10为平面。
镜头中的透镜不限于玻璃或者其它光学材料，物侧面Ⅰ1和像侧面Ⅰ2组成的第一凹透镜S12，折射率范围为1.65~1.67；物侧面Ⅲ3和胶合面Ⅰ4组成的第二凸透镜S34，折射率范围1.77~1.79；物侧面Ⅳ6和胶合面Ⅱ7组成的第三凸透镜S67，折射率范围1.8~1.83；物侧面Ⅱ9和像侧面Ⅱ10组成的第一凸透镜S91，折射率范围是1.63~1.65，镜头成像光谱范围400nm~1100nm，设计优化主光线光谱为486.13nm、587.56nm和656.27nm。
在具体实施过程中，透镜系统的各个曲面的曲率半径R、各个曲面之间的中心厚度Tc、孔半径满足表1 所列的条件：
表1
由表1可知，物侧面Ⅰ1与像侧面Ⅰ2的中心厚度为1.6mm，像侧面Ⅰ2与物侧面Ⅲ3的中心厚度为9.71mm，物侧面Ⅲ3与胶合面Ⅰ4的中心厚度为14.19mm，胶合面Ⅰ4与像侧面Ⅲ5的中心厚度为5mm，像侧面Ⅲ5与物侧面Ⅳ6的中心厚度为16.05mm，物侧面Ⅳ6与胶合面Ⅱ7的中心厚度为10.83mm，胶合面Ⅱ7与像侧面Ⅳ8的中心厚度为1.6mm，像侧面Ⅳ8与物侧面Ⅱ9的中心厚度为0.1mm，物侧面Ⅱ9与像侧面Ⅱ10的中心厚度为5.9mm。
透镜系统的各个透镜的材料所对应波长的折射率满足表2所列的条件：
表2
镜头后接口采用标准接口，兼容市面上的主流相机接口。同时，镜头后接头附近带有机械后焦调节螺纹用于调节后焦距进行对焦。所有镜片镀增透膜，增加光通率。

Claims (7)

1.一种定焦成像镜头，沿着光轴由物侧至像侧依序包括第一凹透镜（S12）、第一凸透镜（S91），其特征在于：所述第一凹透镜（S12）与所述第一凸透镜（S91）之间沿着光轴由物侧至像侧依次设有第一胶合透镜组与第二胶合透镜组；且镜头满足下述表达式：
0.64 < f123/f < 4.0；
1 < f345/f < 4.24；
0.15 < f/fB < 2；
式中：f123为所述第一凹透镜（S12）与所述第一胶合透镜组的组合前焦距；f为整个镜头装置的前焦距；f345为所述第二胶合透镜组与所述第一凸透镜（S91）的组合前焦距；fB为整个系统的后焦距。
2.如权利要求1所述的一种定焦成像镜头，其特征在于：所述第一凹透镜（S12）的物侧面Ⅰ（1）的曲率为-21mm~-20mm，其像侧面Ⅰ（2）的曲率为36mm~37mm；该第一凹透镜（S12）的材料折射率为1.65~1.67。
3.如权利要求1所述的一种定焦成像镜头，其特征在于：所述第一凸透镜（S91）的物侧面Ⅱ（9）的曲率为42mm~43mm，其像侧面Ⅱ（10）为平面；该第一凸透镜（S91）的材料折射率为1.63~1.65。
4.如权利要求1所述的一种定焦成像镜头，其特征在于：所述第一胶合透镜组包括第二凸透镜（S34）与第一弯月透镜（S45）；所述第二凸透镜（S34）与所述第一弯月透镜（S45）之间设有胶合面Ⅰ（4）。
5.如权利要求4所述的一种定焦成像镜头，其特征在于：所述第二凸透镜（S34）的材料折射率为1.77~1.79。
6.如权利要求1所述的一种定焦成像镜头，其特征在于：所述第二胶合透镜组包括第三凸透镜（S67）与第二弯月透镜（S78）；所述第三凸透镜（S67）与所述第二弯月透镜（S78）之间设有胶合面Ⅱ（7）。
7.如权利要求6所述的一种定焦成像镜头，其特征在于：所述第三凸透镜（S67）的材料折射率为1.8~1.83。
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