CN111679415B - 3.2-7.2mm经济款玻塑混合高清微型变焦镜头 - Google Patents
3.2-7.2mm经济款玻塑混合高清微型变焦镜头 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种3.2‑7.2mm经济款玻塑混合高清微型变焦镜头，其特征在于：所述镜头的光学系统中沿光线输入至输出方向依次设有前组A、后组B，前组A为负光焦度，后组B为正光焦度，且前、后组之间位置随焦距的变化而变化；所述前组A依次包括：第一凸凹透镜A‑1、第一双凹透镜A‑2、第二凸凹透镜A‑3；后组B包括依次包括：第一双凸透镜B‑1、第一双凸透镜B‑2、第二双凹透镜B‑3以及第二双凸透镜B‑4；本发明解决了镜头低成本与高品质无法共存的矛盾，推动安防镜头向高品质低成本的发展，提升产品市场竞争力，扩大摄像镜头的应用范围。
Description
技术领域：
本发明涉及一种3.2-7.2mm经济款玻塑混合高清微型变焦镜头。
背景技术：
目前光学镜头市场上有各种各样的变焦镜头，其焦距大都分布在2.8-12mm为主，且镜头的整体外形结构都定型，镜头成本也较高，不适合运用于一些中短焦距和对镜头外形尺寸有严格要求的摄像机上。
发明内容：
本发明的目的即在于提供一种3.2-7.2mm经济款玻塑混合高清微型变焦镜头，该3.2-7.2mm经济款玻塑混合高清微型变焦镜头在不损失镜头品质情况下,降低镜头成本和减小镜头结构外形。
本发明3.2-7.2mm经济款玻塑混合高清微型变焦镜头，其特征在于：所述镜头的光学系统中沿光线输入至输出方向依次设有前组A、后组B，前组A为负光焦度，后组B为正光焦度，且前、后组之间位置随焦距的变化而变化；所述前组A依次包括：第一凸凹透镜A-1、第一双凹透镜A-2、第二凸凹透镜A-3；后组B包括依次包括：第一双凸透镜B-1、第二双凸透镜B-2、第二双凹透镜B-3以及第二双凸透镜B-4；
第一凸凹透镜A-1的物侧面和像侧面的半径分别为34.32mm和4.62mm，第一双凹透镜A-2物侧面和像侧面的半径分别为-22.32mm和7.54mm，第二凸凹透镜A-3物侧面和像侧面的半径分别为6.37mm和14.00mm；
其中前组A的第一凸凹透镜A-1与第一双凹透镜A-2之间的空气间隔为3.53mm，第一双凹透镜A-2与第二凸凹透镜A-3之间的空气间隔为0.17mm；
第一双凸透镜B-1的物侧面和像侧面的半径分别为8.57mm和-12.77mm，第二双凸透镜B-2的物侧面和像侧面的半径分别为7.42mm和-7.34mm，第二双凹透镜B-3的物侧面和像侧面的半径分别为-4.23mm和12.00mm，第二双凸透镜B-4的物侧面和像侧面的半径分别为5.38mm和-38.83mm；
其中后组B第一双凸透镜B-1与第二双凸透镜B-2之间的空气间隔为0.1mm，第二双凸透镜B-2与第二双凹透镜B-3之间的空气间隔为0.19mm，第二双凹透镜B-3与第二双凸透镜B-4之间的空气间隔为1.26mm。
进一步的，上述第一凸凹透镜A-1与第一双凹透镜A-2之间设置有间第一隔纸，后组B所述第一双凸透镜B-1与第二双凸透镜B-2之间设置有第一隔圈，第二双凸透镜B-2与第二双凹透镜B-3之间设置有间第二隔纸，第二双凹透镜B-3与第二双凸透镜B-4之间设置有第二隔圈和第三间隔纸。
进一步的，在光学系统的最右边设置有光线传感器，并在光线传感器的光线入射那侧设置有保护玻璃。
进一步的，上述镜头的技术指标如下：焦距：f′=3.2mm(W)~7.2mm(T)；相对孔径F=1.8(W)~F2.8(T)；视场角：2w≥132°(W) ,2w≥53°(T)(像方像视场2η′≥Ф6.6mm)；畸变：＜-13%(W), ＜-1.8%(T)；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:∑≤28.8mm，光学后截距L’≥5mm；适用谱线范围：480nm～850nm。
进一步的，上述光学元件参数如下表：
式中，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=1/R，R表示镜面的近轴曲率半径；K为圆锥系数；A、B、C、D为高次非球面系数。
非球面系数数据如下：
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：解决了镜头低成本与高品质无法共存的矛盾，推动安防镜头向高品质低成本的发展，提升产品市场竞争力，扩大摄像镜头的应用范围；在保证成像品质优、温漂小以及日夜共焦等性能情况下，实现了更低成本，同时满足体积更小、重量更轻、结构更精简的优势；使镜头不但在白天能达到高品质像素，同时在夜晚较暗的情况下也具有高清像质，还能在极限温度的恶劣环境下保证成像品质。
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。
附图说明：
图1是本发明光学系统的示意图；
图2是本发明镜头的半剖面图；
图3是本发明镜头的爆炸图；
图4是本发明镜头的立体图；
图5是本发明镜头安装镜片的剖面图。
具体实施方式：
本发明3.2-7.2mm经济款玻塑混合高清微型变焦镜头，所述镜头的光学系统中沿光线输入至输出方向依次设有前组A、后组B，前组A为负光焦度，后组B为正光焦度，且前、后组之间位置随焦距的变化而变化；所述前组A依次包括：第一凸凹透镜A-1、第一双凹透镜A-2、第二凸凹透镜A-3；后组B包括依次包括：第一双凸透镜B-1、第二双凸透镜B-2、第二双凹透镜B-3以及第二双凸透镜B-4；
第一凸凹透镜A-1的物侧面和像侧面的半径分别为34.32mm和4.62mm，第一双凹透镜A-2物侧面和像侧面的半径分别为-22.32mm和7.54mm，第二凸凹透镜A-3物侧面和像侧面的半径分别为6.37mm和14.00mm；
其中前组A的第一凸凹透镜A-1与第一双凹透镜A-2之间的空气间隔为3.53mm，第一双凹透镜A-2与第二凸凹透镜A-3之间的空气间隔为0.17mm；
第一双凸透镜B-1的物侧面和像侧面的半径分别为8.57mm和-12.77mm，第二双凸透镜B-2的物侧面和像侧面的半径分别为7.42mm和-7.34mm，第二双凹透镜B-3的物侧面和像侧面的半径分别为-4.23mm和12.00mm，第二双凸透镜B-4的物侧面和像侧面的半径分别为5.38mm和-38.83mm；
其中后组B第一双凸透镜B-1与第二双凸透镜B-2之间的空气间隔为0.1mm，第二双凸透镜B-2与第二双凹透镜B-3之间的空气间隔为0.19mm，第二双凹透镜B-3与第二双凸透镜B-4之间的空气间隔为1.26mm。
进一步的，上述第一凸凹透镜A-1与第一双凹透镜A-2之间设置有间第一隔纸，后组B所述第一双凸透镜B-1与第二双凸透镜B-2之间设置有第一隔圈，第二双凸透镜B-2与第二双凹透镜B-3之间设置有间第二隔纸，第二双凹透镜B-3与第二双凸透镜B-4之间设置有第二隔圈和第三间隔纸。
进一步的，在光学系统的最右边设置有光线传感器，并在光线传感器的光线入射那侧设置有保护玻璃。
进一步的，上述镜头的技术指标如下：焦距：f′=3.2mm(W)~7.2mm(T)；相对孔径F=1.8(W)~F2.8(T)；视场角：2w≥132°(W) ,2w≥53°(T)(像方像视场2η′≥Ф6.6mm)；畸变：＜-13%(W), ＜-1.8%(T)；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:∑≤28.8mm，光学后截距L’≥5mm；适用谱线范围：480nm～850nm。
进一步的，上述光学元件参数如下表：
式中，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=1/R，R表示镜面的近轴曲率半径；K为圆锥系数；A、B、C、D为高次非球面系数。
非球面系数数据如下：
镜头的机械结构系统包括主镜筒1、前镜座2、前凸轮3、后镜座4、后凸轮5及电机减速箱6，其中前镜座2、后镜座4分别设在主镜筒1的前部和后部体内，前凸轮3和后凸轮5分别套设在主镜筒1的前部和后部外围，在前镜座2、后镜座4上分别设有凸块7，主镜筒1上设有避让凸块7的直线导轨槽8，所述前凸轮和后凸轮体内设有与凸块7配合的螺旋槽道9，在前凸轮和后凸轮转动时，驱动前镜座、后镜座沿轴向移动，前凸轮3和后凸轮5的转动由电机减速箱6驱动位于其上的齿轮10来实现。
在本实施例中，所述主镜筒为塑料材质，主镜筒作为承载前、后镜座及前、后凸轮的核心部件，其性能及精度高低直接决定了前组A与后组B的光学同轴，即会直接影响了此镜头的性能，需采用特定牌号塑料，并通过高精度模具一次注塑成型，通过高精度模具注塑成型：具有尺寸精度高、批次一致性和稳定性好、成型效率高、重量轻等优点；主镜筒内部与前、后镜座单边0.005mm~0.01mm的过盈配合，使镜座能够平稳顺畅的在镜筒中滑动；主镜筒外表面与前、后凸轮内表面配合，主镜筒与前、后凸轮之间采用单侧0.005mm~0.01mm的间隙配合，使前、后凸轮能够以主镜筒为轴，绕着主镜筒高精度旋转；该镜筒还设计了∅14接口，以满足客户摄像机的使用要求。
在本实施例中，所述前、后镜座均为塑料材质，它们的主要作用是承载光学系统的镜片及隔圈、间隔纸，保证各光学部件能够精确在其固定位置，并使个部件之间满足特定精度要求；该镜筒使用特定牌号塑料，通过高精度模具一次注塑成型，以保证前/后镜座内每一台阶内径档之间的同轴度在0.01mm以内，且内径公差要求0.005mm以内。
在本实施例中，所述电机减速箱根据镜头聚焦精度需求，设计了特定减速比。电机减速箱的主要作用是带动前/后凸轮转动，为镜头的聚焦提供了动力和精度需求。
在本实施例中，本镜头光路总长较短，则镜头的体积小，可满足多种接口的摄像机；使用五片塑料非球面，像质好，成本低；通过精确分配光焦度，使夜视、高低温全齐焦，保证在高低温等恶劣环境仍可正常使用；
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：解决了镜头低成本与高品质无法共存的矛盾，推动安防镜头向高品质低成本的发展，提升产品市场竞争力，扩大摄像镜头的应用范围；在保证成像品质优、温漂小以及日夜共焦等性能情况下，实现了更低成本，同时满足体积更小、重量更轻、结构更精简的优势；使镜头不但在白天能达到高品质像素，同时在夜晚较暗的情况下也具有高清像质，还能在极限温度的恶劣环境下保证成像品质。
Claims (4)
1.一种焦距3.2-7.2mm经济款玻塑混合高清微型变焦镜头，其特征在于：所述镜头的光学系统中沿光线输入至输出方向自左向右依次由前组A和后组B构成，前组A为负光焦度，后组B为正光焦度，且前、后组之间位置随焦距的变化而变化；所述前组A由第一凸凹透镜A-1、第一双凹透镜A-2和第二凸凹透镜A-3组成；后组B由第一双凸透镜B-1、第二双凸透镜B-2、第二双凹透镜B-3和第二双凸透镜B-4组成；
第一凸凹透镜A-1的物侧面和像侧面的半径分别为34.32mm和4.62mm，第一双凹透镜A-2物侧面和像侧面的半径分别为-22.32mm和7.54mm，第二凸凹透镜A-3物侧面和像侧面的半径分别为6.37mm和14.00mm；
其中前组A的第一凸凹透镜A-1与第一双凹透镜A-2之间的空气间隔为3.53mm，第一双凹透镜A-2与第二凸凹透镜A-3之间的空气间隔为0.17mm；
第一双凸透镜B-1的物侧面和像侧面的半径分别为8.57mm和-12.77mm，第二双凸透镜B-2的物侧面和像侧面的半径分别为7.42mm和-7.34mm，第二双凹透镜B-3的物侧面和像侧面的半径分别为-4.23mm和12.00mm，第二双凸透镜B-4的物侧面和像侧面的半径分别为5.38mm和-38.83mm；
其中后组B第一双凸透镜B-1与第二双凸透镜B-2之间的空气间隔为0.1mm，第二双凸透镜B-2与第二双凹透镜B-3之间的空气间隔为0.19mm，第二双凹透镜B-3与第二双凸透镜B-4之间的空气间隔为1.26mm。
2.根据权利要求1所述的焦距3.2-7.2mm经济款玻塑混合高清微型变焦镜头，其特征在于：第一凸凹透镜A-1与第一双凹透镜A-2之间设置有第一隔纸，后组B所述第一双凸透镜B-1与第二双凸透镜B-2之间设置有第一隔圈，第二双凸透镜B-2与第二双凹透镜B-3之间设置有第二隔纸，第二双凹透镜B-3与第二双凸透镜B-4之间设置有第二隔圈和第三间隔纸。
3.根据权利要求1所述的焦距3.2-7.2mm经济款玻塑混合高清微型变焦镜头，其特征在于：在光学系统的最右边设置有光线传感器，并在光线传感器的光线入射那侧设置有保护玻璃。
4.根据权利要求1所述的焦距3.2-7.2mm经济款玻塑混合高清微型变焦镜头，其特征在于：所述镜头的技术指标如下：焦距：f′=3.2mm(W)~7.2mm(T)；相对孔径F=1.8(W)~F2.8(T)；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:∑≤28.8mm，适用谱线范围：480nm～850nm。
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