CN110727088B - 一种广角、耐高低温定焦镜头及其工作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种广角、耐高低温定焦镜头，包括沿光线自左向右入射方向依次设置的前组A、固定光阑C、后组B、平行平板，所述前组A包括依次设置的第一弯月负透镜、第二弯月负透镜、第一弯月正透镜，所述后组B包括为第一双凹负透镜，第一双凸正透镜，第二双凸正透镜；本发明还涉及一种广角、耐高低温定焦镜头的工作方法。本发明结构简单，体积小，由六片全玻璃镜片组成，无非球面，成本低，易于装配，可实现在‑50°至100°范围内清晰成像，温度漂移小，在对应芯片尺寸为1/3英寸时，光圈大，能实现像平面主光线入射角小于15°、可拍摄视场范围为140°。

Description

一种广角、耐高低温定焦镜头及其工作方法
技术领域
本发明涉及一种广角、耐高低温定焦镜头及其工作方法。
背景技术
镜头是安防摄像机的重要组成部分，安防镜头经过多年的发展，已经由早期的多镜片、装配难度高、光学指标低、视场角小等低端产品逐渐过渡到经济型高指标安防镜头，但是目前市场上大多数广角镜头正常工作的温度范围在-30°到70°。因为安防镜头的特殊性，有时在极端环境下这类镜头配合摄像机使用时，很难拥有好的成像效果。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供了一种广角、耐高低温定焦镜头及其工作方法，结构简单，体积小，由六片全玻璃镜片组成，无非球面，成本低，易于装配，可实现在-50°至100°范围内清晰成像，温度漂移小，在对应芯片尺寸为1/3英寸时，光圈大，能实现像平面主光线入射角小于15°、可拍摄视场范围为140°。
本发明的技术方案是：一种广角、耐高低温定焦镜头，包括沿光线自左向右入射方向依次设置的前组A、固定光阑 C、后组B、平行平板，所述前组A包括依次设置的第一弯月负透镜、第二弯月负透镜、第一弯月正透镜，所述后组B包括为第一双凹负透镜，第一双凸正透镜，第二双凸正透镜。
进一步的，第一双凹负透镜与第一双凸正透镜组成胶合镜。
进一步的，第一弯月负透镜和第二弯月负透镜之间的空气间隔为3.03mm，第二弯月负透镜和第一弯月正透镜之间的空气间隔为0.51mm，所述第一弯月正透镜与第一双凹负透镜之间的空气间隔为0.2mm，第一双凸正透镜与第二双凸正透镜之间的空气间隔为0.1mm。
进一步的，在平行平板设置有成像面。
进一步的，将光学系统的总焦距设定为f，将光学系统镜片总长度设定为TTL，将第一弯月负透镜的镜片焦距设定为f1，将第二弯月负透镜的镜片焦距设定为f2，将第一弯月正透镜的镜片焦距设定为f3，将第一双凹负透镜的镜片焦距设定为f4，将第一双凸正透镜的镜片焦距设定为f5，将第二双凸正透镜的镜片焦距设定为f6，各镜片焦距关系如下：0.15<f1/f2<0.35、-2.2<f2/f3<-1.1、-2.2<f3/f4<-1.1、-1.9<f4/f5<-0.8、 0.32<f5/f6<1.29，f与TTL两者满足0.1<f/TTL<0.25。
本发明提供的另一种技术方案是，一种广角、耐高低温定焦镜头的工作方法，包括所述的广角、耐高低温定焦镜头：当光线入射时，光路顺序进入前组A、固定光阑 C、后组B、平行平板，最后在成像面进行成像，当光线经过前组A时，第一弯月负透镜与第二弯月负透镜采用负光焦度结构有效压缩光学系统的视场角，利于矫正系统畸变，同时第一弯月正透镜补偿第一弯月负透镜与第二弯月负透镜产生的像散与球差；当光线经过固定光阑C时，限制了光线进入后镜组B的光通量，同时使经过后镜组B的光锥更加对称，使光学系统的慧差得以矫正；当光线经过后镜组B时， 第一双凹负透镜与第一双凸正透镜采用阿贝数差异大的材料，有效矫正系统色差。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：结构简单，体积小，由六片全玻璃镜片组成，无非球面，成本低，易于装配，可实现在-50°至100°范围内清晰成像，温度漂移小，在对应芯片尺寸为1/3英寸时，光圈大，能实现像平面主光线入射角小于15°、可拍摄视场范围为140°。
为使得本发明的上述目的、特征和优点能够更明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细说明。
附图说明
图1为光学系统的结构示意图；
图2为环境温度20°下 MTF 的值；
图3为环境温度-50°下 MTF 的值；
图4为环境温度100°下 MTF 的值；
图中：1-前组A、2-固定光阑 C、3-后组B、4-平行平板、5-成像面、101-第一弯月负透镜、102-第二弯月负透镜、103-第一弯月正透镜、301-第一双凹负透镜、302-第一双凸正透镜、303-第二双凸正透镜。
具体实施方式
如图1~4所示，一种广角、耐高低温定焦镜头，包括沿光线自左向右入射方向依次设置的前组A1、固定光阑 C2、后组B3、平行平板4，所述前组A1包括依次设置的第一弯月负透镜101、第二弯月负透镜102、第一弯月正透镜103，所述后组B3包括为第一双凹负透镜301，第一双凸正透镜302，第二双凸正透镜303。
本实施例中，第一双凹负透镜301与第一双凸正透镜302组成胶合镜。
本实施例中，第一弯月负透镜101和第二弯月负透镜102之间的空气间隔为3.03mm，第二弯月负透镜102和第一弯月正透镜103之间的空气间隔为0.51mm，所述第一弯月正透镜103与第一双凹负透镜301之间的空气间隔为0.2mm，第一双凸正透镜302与第二双凸正透镜303之间的空气间隔为0.1mm。
本实施例中，在平行平板4设置有成像面5。
本实施例中，将光学系统的总焦距设定为f，将光学系统镜片总长度设定为TTL，将第一弯月负透镜101的镜片焦距设定为f1，将第二弯月负透镜102的镜片焦距设定为f2，将第一弯月正透镜103的镜片焦距设定为f3，将第一双凹负透镜301的镜片焦距设定为f4，将第一双凸正透镜302的镜片焦距设定为f5，将第二双凸正透镜303的镜片焦距设定为f6，各镜片焦距关系如下：0.15<f1/f2<0.35、-2.2<f2/f3<-1.1、-2.2<f3/f4<-1.1、-1.9<f4/f5<-0.8、 0.32<f5/f6<1.29，f与TTL两者满足0.1<f/TTL<0.25。
表1、具体镜片参数如下表
Figure DEST_PATH_IMAGE002
本实施例中，此光学系统实现的技术指标如下：（1）焦距：EFFL=3mm ；（2）F 数=2.08；（3）视场角：2w≥140°；（4）相对照度≥ 55%；（5）成像圆直径≥Ф6.02；（6）工作光谱范围：486nm～656nm；（7）光学总长 TTL≤20mm，光学后截距≥5.8mm；（8）该镜头适用于 200万像素高分辨率CCD 或CMOS 摄像机。
一种广角、耐高低温定焦镜头的工作方法，包括所述的广角、耐高低温定焦镜头：当光线入射时，光路顺序进入前组A1、固定光阑 C2、后组B3、平行平板4，最后在成像面5进行成像，当光线经过前组A1时，第一弯月负透镜101与第二弯月负透镜102采用负光焦度结构有效压缩光学系统的视场角，利于矫正系统畸变，同时第一弯月正透镜103补偿第一弯月负透镜101与第二弯月负透镜102产生的像散与球差；当光线经过固定光阑C时，限制了光线进入后镜组B的光通量，同时使经过后镜组B的光锥更加对称，使光学系统的慧差得以矫正；当光线经过后镜组B时， 第一双凹负透镜301与第一双凸正透镜302采用阿贝数差异大的材料，有效矫正系统色差。
由图2可知环境温度20°时，该镜头满足 200 万像素高分辨率CCD 或CMOS 摄像机成像要求；由图3、图4可知在环境温度分别为-50°，100°时该镜头仍具有良好的成像性能。
上述操作流程及软硬件配置，仅作为本发明的较佳实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (5)

1.一种广角、耐高低温定焦镜头，其特征在于：包括沿光线自左向右入射方向依次设置的前组A、固定光阑 C、后组B、平行平板，所述前组A包括依次设置的第一弯月负透镜、第二弯月负透镜、第一弯月正透镜，所述后组B包括为第一双凹负透镜，第一双凸正透镜，第二双凸正透镜；将光学系统的总焦距设定为f，将光学系统镜片总长度设定为TTL，将第一弯月负透镜的镜片焦距设定为f1，将第二弯月负透镜的镜片焦距设定为f2，将第一弯月正透镜的镜片焦距设定为f3，将第一双凹负透镜的镜片焦距设定为f4，将第一双凸正透镜的镜片焦距设定为f5，将第二双凸正透镜的镜片焦距设定为f6，各镜片焦距关系如下：0.15<f1/f2<0.35、-2.2<f2/f3<-1.1、-2.2<f3/f4<-1.1、-1.9<f4/f5<-0.8、0.32<f5/f6<1.29，f与TTL两者满足0.1<f/TTL<0.25。
2.根据权利要求1所述的广角、耐高低温定焦镜头，其特征在于：第一双凹负透镜与第一双凸正透镜组成胶合镜。
3.根据权利要求2所述的广角、耐高低温定焦镜头，其特征在于：第一弯月负透镜和第二弯月负透镜之间的空气间隔为3.03mm，第二弯月负透镜和第一弯月正透镜之间的空气间隔为0.51mm，所述第一弯月正透镜与第一双凹负透镜之间的空气间隔为0.2mm，第一双凸正透镜与第二双凸正透镜之间的空气间隔为0.1mm。
4.根据权利要求3所述的广角、耐高低温定焦镜头，其特征在于：在平行平板设置有成像面。
5.一种广角、耐高低温定焦镜头的工作方法，包括如权利要求4所述的广角、耐高低温定焦镜头，其特征在于：当光线入射时，光路顺序进入前组A、固定光阑 C、后组B、平行平板，最后在成像面进行成像，当光线经过前组A时，第一弯月负透镜与第二弯月负透镜采用负光焦度结构有效压缩光学系统的视场角，利于矫正系统畸变，同时第一弯月正透镜补偿第一弯月负透镜与第二弯月负透镜产生的像散与球差；当光线经过固定光阑C时，限制了光线进入后镜组B的光通量，同时使经过后镜组B的光锥更加对称，使光学系统的慧差得以矫正；当光线经过后镜组B时， 第一双凹负透镜与第一双凸正透镜采用阿贝数差异大的材料，有效矫正系统色差。
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