CN111999865A - 一种大光圈小型高低温共焦成像系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种大光圈小型高低温共焦成像系统，本系统包括沿光线入射方向依次设置的凸凹负光焦度的第一塑胶非球面透镜L1、凹凸负光焦度的第二塑胶非球面透镜L2、凸凹正光焦度的第三塑胶非球面透镜L3、凸凹负光焦度的第四玻璃球球面透镜L4与双凸正光焦度的第五玻璃球球面透镜L5胶合成胶合镜片J1、双凸正光焦度的第六塑胶非球面透镜L6、双凹负光焦度的第七塑胶非球面透镜L7；该镜头采用2G5P结构，降低了成本。并通过合理的分配光焦度使镜头结构紧凑，系统总长小于30mm；并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；在孔径方面做到了F0.95的大光圈；同时合理的控制焦距比使得系统在‑40℃～+85℃的环境条件下不离焦。

Description

一种大光圈小型高低温共焦成像系统
技术领域
本发明主要针对安防监控并保证在-40℃～85℃不离焦的大光圈小型成像系统。
背景技术
目前国内的闭路监控行业(CCTV)都在朝小型化，多功能，环境适应能力强的方向发展，而且国内竞争非常激烈的形式下，定焦镜头已经不能满足不同地域客户的需求，例如我国东北的市场就要求设计出的置于室外并一年四季都不离焦的监控装置，我国东北在冬天温度经常在零下30℃，而到夏天最高也会达到31℃左右。如再考虑监控摄像机的电路发热因素，设计一个大光圈且能在-40℃～85℃内焦面不偏移的成像系统变得十分必要。据公安机关权威统计的数据统计：接近70％的犯罪都是在夜间或光线较暗地域发生，黑暗成了罪犯的天然保护伞,鉴于现有摄像机红外补光下色彩缺失、细节不清晰和亮度不足，不难发现当下的前端摄像机弱光线下成像质量已然成为安防大数据发展的短板，为此推出在低照度下可以实现画面“亮、净、彩”的大光圈摄像机十分必要。
发明内容
本发明主要提供了一种安防监控在-40℃～85℃不离焦的大光圈成像系统。
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8.7mm的2G5P玻塑混合结构高低温共焦的成像系统，包括沿光线入射方向依次设置的凸凹负光焦度的第一塑胶非球面透镜L1、凹凸负光焦度的第二塑胶非球面透镜L2、凸凹正光焦度的第三塑胶非球面透镜L3、凸凹负光焦度的第四玻璃球球面透镜L4与双凸正光焦度的第五玻璃球球面透镜L5胶合成胶合镜片J1、双凸正光焦度的第六塑胶非球面透镜L6、双凹负光焦度的第七塑胶非球面透镜L7；所述成像系统的七片透镜的焦距、折射率及两枚玻璃透镜的曲率半径分别满足以下条件：
f<sub>1</sub>＝-25±5％ n<sub>1</sub>＝1.535±0.1
f<sub>2</sub>＝-200±5％ n<sub>2</sub>＝1.64±0.1
f<sub>3</sub>＝32±5％ n<sub>3</sub>＝1.535±0.1
f<sub>4</sub>＝-20±5％ n<sub>4</sub>＝1.85±0.1 R<sub>41</sub>＝37.4±5％ R<sub>42</sub>＝11.6±5％
f<sub>5</sub>＝9±5％ n<sub>5</sub>＝1.73±0.1 R<sub>51</sub>＝11.6±5％ R<sub>52</sub>＝-11.6±5％
f<sub>6</sub>＝11±5％ n<sub>6</sub>＝1.535±0.1
f<sub>7</sub>＝-12±5％ n<sub>7</sub>＝1.64±0.1
表1
上表中：f1-f7分别依次对应所述第一塑胶非球面透镜L1-第七塑胶非球面透镜L7的焦距；所述n1-n7分别依次对应所述第一塑胶非球面透镜L1-第七塑胶非球面透镜L7的折射率；所述R41和R42对应第四玻璃球球面透镜L4的曲率半径，所述R51和R52对应第五玻璃球球面透镜L5的曲率半径，其中，“-”表示方向为负方向。
非球面透镜L1、L2、L3、L6、L7的非球面方程满足
Figure BDA0002675779210000021
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，所述第一塑胶非球面透镜L1包含相对的R11面和R12面，所述第二塑胶非球面透镜L2包含相对的R11面和R22面，所述第三塑胶非球面透镜L3包含相对的R31面和R32面，所述第六塑胶非球面透镜L6包含相对的R61面和R62面，所述第七塑胶非球面透镜L7包含相对的R71面和R72面，其中，所述R11面、R12面、R21面、R22面、R31面、R32面、R61面、R62面、R71面和R72面的参数如下：
Figure BDA0002675779210000031
Figure BDA0002675779210000032
表2
本发明主要通过控制五枚塑胶非球面透镜的光焦度中两枚正透镜的光焦度的和与三枚负透镜的光焦度和相加的值。
即
Figure BDA0002675779210000041
其中，f1，f2，f3，f4，f5，见表1.
本发明FNO.的值在如下范围
Figure BDA0002675779210000042
其中，f为系统焦距，D为入瞳直径。
本发明提供的成像系统有效的保证本发明能在-40℃～85℃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。大光圈使镜头在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为本发明在低温20℃环境下的MTF图；
图3为本发明在常温-40℃环境下的MTF图；
图4为本发明在高温85℃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，本发明包括沿光线入射方向依次设置的凸凹负光焦度的第一塑胶非球面透镜L1、凹凸负光焦度的第二塑胶非球面透镜L2、凸凹正光焦度的第三塑胶非球面透镜L3、凸凹负光焦度的第四玻璃球球面透镜L4与双凸正光焦度的第五玻璃球球面透镜L5胶合成胶合镜片J1、双凸正光焦度的第六塑胶非球面透镜L6、双凹负光焦度的第七塑胶非球面透镜L7。
该成像系统的七片透镜的焦距、折射率及两枚玻璃透镜的曲率半径分别满足以下条件：
f<sub>1</sub>＝-25±5％ n<sub>1</sub>＝1.535±0.1
f<sub>2</sub>＝-200±5％ n<sub>2</sub>＝1.64±0.1
f<sub>3</sub>＝32±5％ n<sub>3</sub>＝1.535±0.1
f<sub>4</sub>＝-20±5％ n<sub>4</sub>＝1.85±0.1 R<sub>41</sub>＝37.4±5％ R<sub>42</sub>＝11.6±5％
f<sub>5</sub>＝9±5％ n<sub>5</sub>＝1.73±0.1 R<sub>51</sub>＝11.6±5％ R<sub>52</sub>＝-11.6±5％
f<sub>6</sub>＝11±5％ n<sub>6</sub>＝1.535±0.1
f<sub>7</sub>＝-12±5％ n<sub>7</sub>＝1.64±0.1
表1
非球面透镜L1、L2、L3、L6、L7的非球面方程满足
Figure BDA0002675779210000051
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，所述第一塑胶非球面透镜L1包含相对的R11面和R12面，所述第二塑胶非球面透镜L2包含相对的R11面和R22面，所述第三塑胶非球面透镜L3包含相对的R31面和R32面，所述第六塑胶非球面透镜L6包含相对的R61面和R62面，所述第七塑胶非球面透镜L7包含相对的R71面和R72面，其中，所述R11面、R12面、R21面、R22面、R31面、R32面、R61面、R62面、R71面和R72面的参数如下：
Figure BDA0002675779210000062
表2
当该发明的七片透镜的焦距、折射率及两枚玻璃透镜的曲率半径、厚度分别满足上述表1条件时，由图2、图3、图4可以看出本设在20摄氏度常温、零下40℃低温、零上85℃高温等极限条件下MTF曲线都没有出现严重的离焦现象，当该发明的五枚塑胶非球面镜片满足表2条件时，能有效改善系统的成像质量，并且大大缩短系统总长，使总长在30mm以内，有效节省装配空间。
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 (4)

1.一种大光圈小型高低温共焦成像系统，其特征在于，所述成像系统包括沿光线入射方向依次设置的凸凹负光焦度的第一塑胶非球面透镜L1、凹凸负光焦度的第二塑胶非球面透镜L2、凸凹正光焦度的第三塑胶非球面透镜L3、凸凹负光焦度的第四玻璃球球面透镜L4与双凸正光焦度的第五玻璃球球面透镜L5胶合成胶合镜片J1、双凸正光焦度的第六塑胶非球面透镜L6、双凹负光焦度的第七塑胶非球面透镜L7；所述成像系统的七片透镜的焦距、折射率及两枚玻璃透镜的曲率半径分别满足以下条件：
f<sub>1</sub>＝-25±5％ n<sub>1</sub>＝1.535±0.1 f<sub>2</sub>＝-200±5％ n<sub>2</sub>＝1.64±0.1 f<sub>3</sub>＝32±5％ n<sub>3</sub>＝1.535±0.1 f<sub>4</sub>＝-20±5％ n<sub>4</sub>＝1.85±0.1 R<sub>41</sub>＝37.4±5％ R<sub>42</sub>＝11.6±5％ f<sub>5</sub>＝9±5％ n<sub>5</sub>＝1.73±0.1 R<sub>51</sub>＝11.6±5％ R<sub>52</sub>＝-11.6±5％ f<sub>6</sub>＝11±5％ n<sub>6</sub>＝1.535±0.1 f<sub>7</sub>＝-12±5％ n<sub>7</sub>＝1.64±0.1
上表中：f1-f7分别依次对应所述第一塑胶非球面透镜L1-第七塑胶非球面透镜L7的焦距；所述n1-n7分别依次对应所述第一塑胶非球面透镜L1-第七塑胶非球面透镜L7的折射率；所述R41和R42对应第四玻璃球球面透镜L4的曲率半径，所述R51和R52对应第五玻璃球球面透镜L5的曲率半径，其中，“-”表示方向为负方向。
2.如权利要求1所述的大光圈小型高低温共焦成像系统，其特征在于：所述凸凹负光焦度的第一塑胶非球面透镜L1、凹凸负光焦度的第二塑胶非球面透镜L2、凸凹正光焦度的第三塑胶非球面透镜L3、双凸正光焦度的第六塑胶非球面透镜L6、双凹负光焦度的第七塑胶非球面透镜L7的非球面方程满足：
Figure FDA0002675779200000021
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，所述第一塑胶非球面透镜L1包含相对的R11面和R12面，所述第二塑胶非球面透镜L2包含相对的R11面和R22面，所述第三塑胶非球面透镜L3包含相对的R31面和R32面，所述第六塑胶非球面透镜L6包含相对的R61面和R62面，所述第七塑胶非球面透镜L7包含相对的R71面和R72面，其中，所述R11面、R12面、R21面、R22面、R31面、R32面、R61面、R62面、R71面和R72面的参数如下：
Figure FDA0002675779200000022
Figure FDA0002675779200000031
3.如权利要求1所述的大光圈小型高低温共焦成像系统，其特征在于:所述三枚塑胶非球面透镜的光焦度中两枚正透镜的光焦度的和与所述一枚负透镜的光焦度相加的值在如下范围
Figure FDA0002675779200000032
4.如权利要求1所述的大光圈小型高低温共焦成像系统，其特征在于，还满足:FNO.的值在如下范围
Figure FDA0002675779200000033
其中，f为系统焦距，D为入瞳直径。
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US20090052059A1 (en) * 2007-08-23 2009-02-26 Hon Hai Precision Industry Co., Ltd. Wide-angle lens module and endoscope
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