CN111007658B - 一种低成本无热化日夜两用镜头及其工作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种低成本无热化日夜两用镜头及其工作方法，包括沿光线自左向右入射方向依次设置的前组A、光阑C、后组B、平行平板、像面，所述前组A包括自左向右依次设置的第一弯月负透镜，后组B包括自左向右依次设置的第一弯月正透镜、第二双凸正透镜、第三弯月负透镜、第四双凸正透镜，本发明结构简合理，体积小，低成本、无热化、日夜两用，分辨率高。

Description

一种低成本无热化日夜两用镜头及其工作方法
技术领域
本发明涉及一种低成本无热化日夜两用镜头及其工作方法。
背景技术
近几年来，随着摄像镜头的应用范围越来越广泛，人们对镜头的像素和无热化及日夜两用要求越来越高。但是现有的镜头普遍存在这样的缺点：无热化和日夜两用效果不佳，需要多装一个甚至几个镜片才能达到无热化及日夜两用的效果；孔径小，在低照度下无法满足CCD芯片的最低成像照度要求而无法清晰成像、外形尺寸较大，占用空间较多。
发明内容
本发明对上述问题进行了改进，即本发明要解决的技术问题是现有的无热化和日夜两用镜头在低照度下无法满足CCD芯片的最低成像照度要求而无法清晰成像、外形尺寸较大，占用空间较多。
本发明的具体实施方案是：一种低成本无热化日夜两用镜头，包括沿光线自左向右入射方向依次设置的前组A、光阑C、后组B、平行平板、像面，所述前组A包括自左向右依次设置的第一弯月负透镜，后 组B包括自左向右依次设置的第一弯月正透镜、第二双凸正透镜、第三弯月负透镜、第四双凸正透镜。
进一步的，所述前组A的第一弯月负透镜和后 组B的第一弯月正透镜之间的空气间隔为1.5mm～1.7mm，后 组B的第一弯月正透镜和后 组B的第二双凸正透镜之间的空气间隔为0.07mm～0.1mm，后 组B的第二双凸正透镜与后 组B的第三弯月负透镜之间的空气间隔为0.07mm～0.1mm，后 组B的第三弯月负透镜与后 组B的第四双凸正透镜之间的空气间隔为0.31mm～0.33mm。
进一步的，将光学系统的总焦距设定为f，沿光线入射方向将前组A的第一弯月负透镜 、后 组B的第一弯月正透镜、第二双凸正透镜、第三弯月负透镜、第四双凸正透镜焦距依次设置为f1、f2、f3、f4、f5，各镜片焦距关系如下：-2.1<f1/f<-1.9、2.9<f2/f<3.1、1<f3/f<1.3、-1.1<f4/f<-0.8、0.6<f5/f<1。
进一步的，所述的前组A的第一弯月负透镜、后组B的第一弯月正透镜、第三弯月负透镜和第四双凸正透镜为塑料非球面镜。
本发明还包括一种低成本无热化日夜两用镜头的工作方法，包括如权利要求4所述的一种低成本无热化日夜两用镜头，当光线入射时，光路顺序进入前组A、光阑C、后组B、平行平板，最后在像面进行成像，当光线经过前组A时，前组A的第一弯月负透镜能对光线的入射角进行收敛，当光线经过后组B时，所述第二双凸正透镜采用低折射率和高阿贝数的玻璃，第三弯月负透镜采用高折射率和低阿贝数的塑料，很好的校正了二级光谱和球差，使得后组B的镜片能进行像差平衡。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明结构简合理，体积小，低成本、无热化、日夜两用，分辨率高。
附图说明
图1为本发明实施例光学系统的结构示意图；
图2为本发明实施例20°环境可见光MTF值示意图；
图3为本发明实施例-30°环境可见光MTF值示意图；
图4为本发明实施例70°环境可见光MTF值示意图；
图5为本发明实施例可见光离焦MTF值示意图；
图6为本发明实施例红外离焦MTF值示意图；
图中：110-第一弯月负透镜； B；210-第一弯月正透镜；220-第二双凸正透镜；230-第三弯月负透镜；240-第四双凸正透镜；300-光阑；400-平行平板；500-像面。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。
如图1-6所示，一种低成本无热化日夜两用镜头，包括沿光线自左向右入射方向依次设置的前组A、光阑C300、后组B、平行平板400、IMA 像面500，所述前组A包括依次设置的第一弯月负透镜110 ，后组B包括依次设置的第一弯月正透镜210、第二双凸正透镜220、第三弯月负透镜230、第四双凸正透镜240。
本实施例中，光阑300位于前组与后组200之间。
本实施例中，所述前组A的第一弯月负透镜和后组B的第一弯月正透镜之间的空气间隔为1.5mm～1.7mm，后组B的第一弯月正透镜和后组B的第二双凸正透镜之间的空气间隔为0.07mm～0.1mm，后组B的第二双凸正透镜与后组B的第三弯月负透镜之间的空气间隔为0.07mm～0.1mm，后组B的第三弯月负透镜与后组B的第四双凸正透镜之间的空气间隔为0.31mm～0.33mm。
本实施例中，将光学系统的总焦距设定为f，沿光线入射方向将前组A的第一弯月负透镜 、后组B的第一弯月正透镜、第二双凸正透镜、第三弯月负透镜、第四双凸正透镜焦距依次设置为f1、f2、f3、f4、f5，各镜片焦距关系如下：-2.1<f1/f<-1.9、2.9<f2/f<3.1、1<f3/f<1.3、-1.1<f4/f<-0.8、0.6<f5/f<1。
如图1所示镜片自左向右所示表1、具体镜片的参数如下表：
Figure 611584DEST_PATH_IMAGE001
在本实施例中，非球面的面型方程如下：
Figure 139517DEST_PATH_IMAGE002
其中，z为非球面沿光轴方向在高度为r的位置时，距非球面顶点的距离矢高，c为非球面近轴的曲率，c=1/R,R为曲率半径，c为曲率半径的倒数，k为圆锥系数，a1为非球面第2阶系数，a2为非球面第4阶系数，a3为非球面第6阶系数，a4为非球面第8阶系数，a5为非球面第10阶系数，a6为非球面第12阶系数，a7为非球面第14阶系数，a8为非球面第16阶系数，第一弯月负透镜、第一弯月正透镜、第三弯月负透镜及第四双凸正透镜非球面镜片的非球面系数如下：
表二：第2、3、5面如下：
Figure 477089DEST_PATH_IMAGE003
表三：第6、9、10面如下：
Figure 762577DEST_PATH_IMAGE004
表四：第11、12面如下：
Figure 781480DEST_PATH_IMAGE005
本实施例中，此光学系统实现的技术指标如下：（1）焦距：EFFL=8.0mm ；（2）F 数=1.6 ；（3）视场角：2w≥50°；（4）成像圆直径大于Ф6.6；（5）工作光谱范围：430nm～850nm；（6）光学总长 TTL≤23mm，光学后截距≥6.0mm ；（7）F-Theta畸变=-20.6%；（8）该镜头适用于 600 万像素高分辨率CCD 或CMOS 摄像机。
当光线入射时，光路顺序进入前组A、光阑C300、后组B、平行平板400，最后在IMA像面500进行成像，当光线经过前组A时，前组A的一片镜片能对光线的入射角进行收敛，当光线经过后组B时，后组B的四片镜片能进行像差平衡；B220采用低折射率和高阿贝数的玻璃，B230采用高折射率和低阿贝数的塑料，很好的校正了二级光谱和球差，使得镜头系统通过材料的合理搭配，色差得到良好的校正。在镜头设计时，采用F、C、D的可见光谱，且F/#设置为1.6，通光孔径较大,在低照度时依然能快速清晰成像。通过合理分配5片镜片的光焦度，在保持小畸变同时压缩了镜头的光学总长，使光学系统结构紧凑，有利于节省使用成本。
上述本发明所公开的任一技术方案除另有声明外，如果其公开了数值范围，那么公开的数值范围均为优选的数值范围，任何本领域的技术人员应该理解：优选的数值范围仅仅是诸多可实施的数值中技术效果比较明显或具有代表性的数值。由于数值较多，无法穷举，所以本发明才公开部分数值以举例说明本发明的技术方案，并且，上述列举的数值不应构成对本发明创造保护范围的限制。
如果本文中使用了“第一”、“第二”等词语来限定零部件的话，本领域技术人员应该知晓：“第一”、“第二”的使用仅仅是为了便于描述上对零部件进行区别如没有另行声明外，上述词语并没有特殊的含义。
同时，上述本发明如果公开或涉及了互相固定连接的零部件或结构件，那么，除另有声明外，固定连接可以理解为：能够拆卸地固定连接( 例如使用螺栓或螺钉连接)，也可以理解为：不可拆卸的固定连接(例如铆接、焊接)，当然，互相固定连接也可以为一体式结构( 例如使用铸造工艺一体成形制造出来) 所取代(明显无法采用一体成形工艺除外)。
另外，上述本发明公开的任一技术方案中所应用的用于表示位置关系或形状的术语除另有声明外其含义包括与其近似、类似或接近的状态或形状。
本发明提供的任一部件既可以是由多个单独的组成部分组装而成，也可以为一体成形工艺制造出来的单独部件。
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (3)

1.一种低成本无热化日夜两用镜头，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、光阑C、后组B、平行平板、像面，所述前组A包括自左向右依次设置的第一弯月负透镜，后组B包括自左向右依次设置的第一弯月正透镜、第二双凸正透镜、第三弯月负透镜、第四双凸正透镜；
所述前组A的第一弯月负透镜和后组B的第一弯月正透镜之间的空气间隔为1.5mm～1.7mm，后组B的第一弯月正透镜和后组B的第二双凸正透镜之间的空气间隔为0.07mm～0.1mm，后组B的第二双凸正透镜与后组B的第三弯月负透镜之间的空气间隔为0.07mm～0.1mm，后组B的第三弯月负透镜与后组B的第四双凸正透镜之间的空气间隔为0.31mm～0.33mm；
将光学系统的总焦距设定为f，沿光线入射方向将前组A的第一弯月负透镜、后组B的第一弯月正透镜、第二双凸正透镜、第三弯月负透镜、第四双凸正透镜焦距依次设置为f1、f2、f3、f4、f5，各镜片焦距关系如下：-2.1<f1/f<-1.9、2.9<f2/f<3.1、1<f3/f<1.3、-1.1<f4/f<-0.8、0.6<f5/f<1。
2.根据权利要求1所述的低成本无热化日夜两用镜头，其特征在于：所述的前组A的第一弯月负透镜、后组B的第一弯月正透镜、第三弯月负透镜和第四双凸正透镜为塑料非球面镜。
3.一种低成本无热化日夜两用镜头的工作方法，包括如权利要求2所述的一种低成本无热化日夜两用镜头，其特征在于：当光线入射时，光路顺序进入前组A、光阑C、后组B、平行平板，最后在像面进行成像，当光线经过前组A时，前组A的第一弯月负透镜能对光线的入射角进行收敛，当光线经过后组B时，所述第二双凸正透镜采用低折射率和高阿贝数的玻璃，第三弯月负透镜采用高折射率和低阿贝数的塑料，很好的校正了二级光谱和球差，使得后组B的镜片能进行像差平衡。
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