CN111929867A - 一种日夜高低温共焦光学镜头 - Google Patents

一种日夜高低温共焦光学镜头 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种日夜高低温共焦光学镜头，本镜头包括沿光线入射方向依次设置的双凹负光焦度的第一玻璃球面透镜L1、凹凸负焦度的第二塑胶非球面透镜L2、双凸正光焦度的第三玻璃球面透镜L3、双凸正光焦度的第四塑胶非球面透镜L4、凹凸负光焦度的第五塑胶非球面透镜L5，该镜头采用2G3P结构，结构简单，成本较低；通过合理分配光焦度使镜头结构紧凑，进而大幅降低了公差敏感度；合理采用塑胶非球面镜片使得各种像差得到很好的修正，大大提升了成像质量；合理分配焦距比使得装置在‑40℃～+80℃的环境条件下不离焦，成像质量良好，并使得在红外波长830nm‑870nm范围不离焦。

Description

一种日夜高低温共焦光学镜头
技术领域
本发明涉及一种光学镜头，尤其涉及一种低成本、日夜两用要求及在-40℃～80℃不离焦等优点的光学镜头，该镜头主要适用于安防监控领域。
背景技术
随着科技的发展，模具厂商加工技术的精密化，再加上塑胶镜片价格相对较低，光学厂商为了降低生产成本，开始陆续使用塑胶镜片代替玻璃镜片。现有的日夜两用安防镜头，多使用全玻璃镜片，或玻塑镜片混合的结构，来达到镜头性能要求，但使用塑胶镜片容易带来高低温焦点热漂移的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种安防监控在-40℃～80℃不离焦日夜高低温共焦光学镜头，共采用五片透镜，结构简单，生产成本低，提高了产品竞争力。
为达到以上设计要求，本发明提供的技术方案如下：
一种焦距为8mm的2G3P玻塑混合结构日夜高低温共焦的光学镜头，镜头包括沿光线入射方向依次设置的双凹负光焦度的第一玻璃球面透镜L1、凹凸负焦度的第二塑胶非球面透镜L2、双凸正光焦度的第三玻璃球面透镜L3、双凸正光焦度的第四塑胶非球面透镜L4、凹凸负光焦度的第五塑胶非球面透镜L5。该镜头的五片透镜的焦距、折射率、曲率半径分别满足以下表1的条件：
f<sub>1</sub>＝-10.81±5％ n<sub>1</sub>＝1.54±5％ R<sub>11</sub>＝-29.82±5％ R<sub>12</sub>＝12.64±5％
f<sub>2</sub>＝-63.51±5％ n<sub>2</sub>＝1.56±5％ R<sub>11</sub>＝-5.42±5％ R<sub>12</sub>＝-5.1±5％
f<sub>3</sub>＝8.51±5％ n<sub>3</sub>＝1.73±5％ R<sub>31</sub>＝10.41±5％ R<sub>32</sub>＝-6.73±5％
f<sub>4</sub>＝5.36±5％ n<sub>4</sub>＝1.56±5％ R<sub>41</sub>＝19.98±5％ R<sub>42</sub>＝-4.32±5％
f<sub>5</sub>＝-8.65±5％ n<sub>5</sub>＝1.64±5％ R<sub>11</sub>＝-2.15±5％ R<sub>12</sub>＝-5.37±5％
表1
上表中：f1-f5分别依次对应所述第一玻璃球面透镜L1-第五塑胶非球面透镜L5的焦距；所述n1-n5分别依次对应所述第一玻璃球面透镜L1-第五塑胶非球面透镜L5的折射率；所述R11和R12对应第一玻璃球面透镜L1的曲率半径，所述R21和R22对应第二塑胶非球面透镜L2的曲率半径，所述R31和R32对应第三玻璃球面透镜L3的曲率半径，所述R41和R42对应第四塑胶非球面透镜L4的曲率半径，所述R51和R52对应第五塑胶非球面透镜L5的曲率半径，其中，“-”表示方向为负方向。
非球面透镜L2、L4、L5的非球面方程满足：
Figure BDA0002615391910000021
上式中，参数c为曲率半径，y为径向坐标，k为圆锥二次曲线系数，其中，所述第二塑胶非球面透镜L2包含相对的R21面和R22面，所述第四塑胶非球面透镜L4包含相对的R41面和R42面，所述第五塑胶非球面透镜L5包含相对的R51面和R52面，其中，所述R21面、R22面、R41面和R42面、R51面、R52面的参数如下：
Figure BDA0002615391910000031
表2
本发明主要通过控制三枚塑胶非球面透镜的光焦度中两枚负透镜的光焦度的和与一枚正透镜的光焦度相加的值在如下范围：
Figure BDA0002615391910000032
其中，f2，f4，f5见表1。
本发明FNO.的值在如下范围：
Figure BDA0002615391910000033
其中，f为系统焦距，D为入瞳直径。
本发明提供的光学装置有效的保证本发明能在-40℃～80℃的温度变化内不离焦。并且合理的采用塑胶非球面可以很好的提升边缘画质，保证很高的成像品质，且在夜晚弱光下也可成清晰地像。
附图说明
图1为本发明实施例一的透镜组装图。
图2为本发明实施例一的光通路示意图；
图3为本发明在低温20℃环境下的MTF图；
图4为本发明在红外波段830nm-870nm环境下的MTF图；
图5为本发明在常温-40℃环境下的MTF图；
图6为本发明在高温80℃环境下的MTF图。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容。
请参见图1和图2，本发明镜头包括沿光线入射方向依次设置的双凹负光焦度的第一玻璃球面透镜L1、凹凸负焦度的第二塑胶非球面透镜L2、双凸正光焦度的第三玻璃球面透镜L3、双凸正光焦度的第四塑胶非球面透镜L4、凹凸负光焦度的第五塑胶非球面透镜L5；其中，所述透镜L1包含相对的R11面和R12面，所述透镜L2包含相对的R21面和R22面，所述透镜L3包含相对的R31面和R32面，所述透镜L4包含相对的R41面和R42面，所述透镜L5包含相对的R51面和R52面。
当该发明的五片透镜的焦距、折射率、曲率半径分别满足以下条件：
f<sub>1</sub>＝-10.81±5％ n<sub>1</sub>＝1.54±5％ R<sub>11</sub>＝-29.82±5％ R<sub>12</sub>＝12.64±5％
f<sub>2</sub>＝-63.51±5％ n<sub>2</sub>＝1.56±5％ R<sub>11</sub>＝-5.42±5％ R<sub>12</sub>＝-5.1±5％
f<sub>3</sub>＝8.51±5％ n<sub>3</sub>＝1.73±5％ R<sub>31</sub>＝10.41±5％ R<sub>32</sub>＝-6.73±5％
f<sub>4</sub>＝5.36±5％ n<sub>4</sub>＝1.56±5％ R<sub>41</sub>＝19.98±5％ R<sub>42</sub>＝-4.32±5％
f<sub>5</sub>＝-8.65±5％ n<sub>5</sub>＝1.64±5％ R<sub>11</sub>＝-2.15±5％ R<sub>12</sub>＝-5.37±5％
表1
非球面透镜L2、L4、L5的非球面方程满足：
Figure BDA0002615391910000051
上式中，参数c为曲率半径，y为径向坐标，k为圆锥二次曲线系数，其中，所述非球面透镜L2、L4、L5包含相对面：R21面、R22面、R41面、R42面、R51面和R52面的参数为：
Figure BDA0002615391910000052
表2
当该发明的五片透镜的焦距、折射率及曲率半径分别满足上述表1条件时，由图4、图5、图6可以看出本设在20摄氏度常温、零下40℃低温、零上80℃高温等极限条件下MTF曲线都没有出现严重的离焦现象。
以上仅为本发明的较佳实施例，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 (5)

1.一种日夜高低温共焦光学镜头，其特征在于，所述光学镜头包括沿光线入射方向依次设置的双凹负光焦度的第一玻璃球面透镜L1、凹凸负焦度的第二塑胶非球面透镜L2、双凸正光焦度的第三玻璃球面透镜L3、双凸正光焦度的第四塑胶非球面透镜L4、凹凸负光焦度的第五塑胶非球面透镜L5。
2.如权利要求1所述的日夜高低温共焦光学镜头，其特征在于：所述五片透镜的焦距、折射率、表面半径分别满足以下条件：
f<sub>1</sub>＝-10.81±5％ n<sub>1</sub>＝1.54±5％ R<sub>11</sub>＝-29.82±5％ R<sub>12</sub>＝12.64±5％ f<sub>2</sub>＝-63.51±5％ n<sub>2</sub>＝1.56±5％ R<sub>11</sub>＝-5.42±5％ R<sub>12</sub>＝-5.1±5％ f<sub>3</sub>＝8.51±5％ n<sub>3</sub>＝1.73±5％ R<sub>31</sub>＝10.41±5％ R<sub>32</sub>＝-6.73±5％ f<sub>4</sub>＝5.36±5％ n<sub>4</sub>＝1.56±5％ R<sub>41</sub>＝19.98±5％ R<sub>42</sub>＝-4.32±5％ f<sub>5</sub>＝-8.65±5％ n<sub>5</sub>＝1.64±5％ R<sub>11</sub>＝-2.15±5％ R<sub>12</sub>＝-5.37±5％
上表中：f1-f5分别依次对应所述第一玻璃球面透镜L1-第五塑胶非球面透镜L5的焦距；所述n1-n5分别依次对应所述第一玻璃球面透镜L1-第五塑胶非球面透镜L5的折射率；所述R11和R12对应第一玻璃球面透镜L1的曲率半径，所述R21和R22对应第二塑胶非球面透镜L2的曲率半径，所述R31和R32对应第三玻璃球面透镜L3的曲率半径，所述R41和R42对应第四塑胶非球面透镜L4的曲率半径，所述R51和R52对应第五塑胶非球面透镜L5的曲率半径，其中，“-”表示方向为负方向。
3.如权利要求1所述的日夜高低温共焦光学镜头，其特征在于：所述凹凸正光焦度的第二塑胶非球面透镜L2、双凸正光焦度的第四塑胶非球面透镜L4、凹凸负光焦度的第五塑胶非球面透镜L5的非球面方程满足：
Figure FDA0002615391900000021
上式中，参数c为曲率半径，y为径向坐标，k为圆锥二次曲线系数，其中，所述第二塑胶非球面透镜L2包含相对的R21面和R22面，所述第四塑胶非球面透镜L4包含相对的R41面和R42面，所述第五塑胶非球面透镜L5包含相对的R51面和R52面，其中，所述R21面、R22面、R41面和R42面、R51面、R52面的参数如下：
Figure FDA0002615391900000022
4.如权利要求1所述的日夜高低温共焦光学镜头，其特征还在于：满足:三枚塑胶非球面透镜的光焦度中两枚负透镜的光焦度的和与一枚正透镜的光焦度相加的值在如下范围：
Figure FDA0002615391900000023
其中，f2，f4，f5见表1。
5.如权利要求1所述的日夜高低温共焦光学镜头，其特征在于：还满足:FNO.的值在如下范围：
Figure FDA0002615391900000031
其中，f为系统焦距，D为入瞳直径。
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