CN112285877A - 一种大光圈镜头 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种大光圈成像镜头，包括沿光线入射方向依次设置的凸凹负光焦度的第一透镜、凹凸正光焦度的第二透镜、凸凹负光焦度的第三透镜、双凸正光焦度的第四透镜，凹凸负光焦度的第五透镜，凹凸正光焦度的第六透镜；该镜头采用负，正，负，正，负，正，5组6片式结构，实现F1.4的大光圈，及1/2.7"的大靶面，通过合理分配光焦度，最大程度降低了公差敏感度，使得镜片以及相关结构件的加工比较容易；通过多片塑料镜片的使用，使得制造成本大幅度降低，即使在夜晚低照度下也能实现清晰明亮的画面；同时在‑30℃～70℃的高低温环境下，镜头不离焦,并且成像质量依然优良。

Description

一种大光圈镜头
技术领域
本发明属于监控镜头技术领域，尤其涉及一种大光圈镜头。
背景技术
21世纪以来，科技不断进步，安防行业领域不断扩大，视频监控、出入口控制、入侵报警、防爆安检等十几个大类不断涌现。其中视频监控发展迅猛，为中国的安防做出了巨大的贡献。
定焦镜头作为安防镜头的主力军，要求也越来越严格。市场上可见的6mm定焦镜头，基本都是两个玻璃镜片加三个塑胶镜片的结构形式，效果最终呈现两三百万的像质，且光圈最大F2.0。本发明使用4片塑胶镜片和一个双胶合透镜，成像效果大幅提升，镜头光圈也大幅提高，达到F1.4水平，并且在夜晚低照度下依然呈现清晰明亮的画面，同时在-30℃～70℃的高低温环境下，镜头不离焦，且成像质量依然良好。
发明内容
本发明的目的是提供一种大光圈的监控镜头，低照度时也能清晰成像。
一种大光圈的监控镜头，包含沿光线入射方向的凸凹负光焦度的第一透镜L1、凹凸正光焦度的第二透镜L2、凸凹负光焦度的第三透镜L3、双凸正光焦度的第四透镜L4，凹凸负光焦度的第五透镜L5，凹凸正光焦度的第六透镜L6。透镜的焦距、折射率和阿贝数满足以下条件：
-15≤f1≤-11；1.5≤n1≤1.7；
50≤f2≤60；1.5≤n2≤1.7；
-100≤f3≤-90；1.5≤n3≤1.7；
3≤f4≤6；1.5≤n4≤1.7；4≤R7≤6；-4≤R8≤-6
-8≤f5≤-6；1.6≤n5≤1.8；-17≤R9≤-13
15≤f6≤18；1.5≤n6≤1.7；
其中，“f”是焦距，“n”是折射率，“R”是曲率半径，“-”号表示方向为负，下标代表透镜的序号。
如上所述的一种低成本大孔径的成像镜头，第四透镜第一面充当光阑。
如上所述的一种低成本大孔径的成像镜头，最后一片和像面之间有一个滤光片C，像面即是CCD面或者CMOS面，滤光片C是一个低通和IR截止滤光片。但即使不用滤光片镜头也是能工作的。
如上所述的一种低成本大孔径的成像镜头，满足如下关系：
0.33<|tanθf|<0.35
其中θ是所述镜头的物方视场角，f是所述镜头的焦距。
上述条件表示视场角与焦距的比值。如果|tanθf|小于等于上述条件的下限，那么像差就易矫正，但是视场角就会变小。如果|tanθ/f|超过上述条件的上限，视场角会变大，但是像差就难矫正了。即就是说当比值符合上述条件时，镜头有大视场角并且像差易矫正。
如上所述的一种低成本大孔径成像镜头，满足如下关系：
3.2<TTL/f<4
其中TTL是所述镜头的光学总长。
上述条件表示光学总长与焦距的比值。如果比值超过上述条件的上限，球差和慧差易矫正，但是很难实现大视场角和小尺寸。同样的，如果比值低于上述条件的下限，大视场角和小尺寸较易实现，但是球差和慧差难矫正。
如上所述的一种低成本大孔径成像镜头，第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3和第六透镜L6分别为塑胶非球面镜片。其非球面形状均满足方程：
Figure BDA0002140186630000031
上式中，参数c为半径所对应的曲率，y为径向坐标(其单位和透镜长度单位相同)，k为圆锥二次曲线系数。当k＜-1时面形曲线为双曲线，等于k＝-1时为抛物线，-1＜k＜0时为椭圆，k＝0时k＞0为圆形，时为扁圆形。α4至α12分别表示各径向坐标所对应的系数，通过以上参数可以精确设定透镜前后两面非球面的面型尺寸。其非球面相关参数列于下表：
Figure BDA0002140186630000032
如上所述的大光圈监控镜头，通过使用4片塑胶镜片和一个双胶合透镜，成像效果大幅提升，镜头光圈也大幅提高，达到F1.4水平，并且在夜晚低照度下依然呈现清晰明亮的画面，同时在-30℃～70℃的高低温环境下，镜头不离焦，且成像质量依然良好。
附图说明
图1a和图1b为本发明的光学系统图；
图2为本发明的离焦曲线图；
图3为本发明在低温-30℃环境下的MTF图；
图4为本发明在常温20℃环境下的MTF图；
图5为本发明在高温70℃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。
如图1a、图1b和图2所示，本发明提供了一种大光圈的监控镜头，包含沿光线入射方向的凸凹负光焦度的第一透镜L1、凹凸正光焦度的第二透镜L2、凸凹负光焦度的第三透镜L3、双凸正光焦度的第四透镜L4，凹凸负光焦度的第五透镜L5，凹凸正光焦度的第六透镜L6。透镜的焦距、折射率和阿贝数满足以下条件：
-15≤f1≤-11；1.5≤n1≤1.7；
50≤f2≤60；1.5≤n2≤1.7；
-100≤f3≤-90；1.5≤n3≤1.7；
3≤f4≤6；1.5≤n4≤1.7；4≤R7≤6；-4≤R8≤-6
-8≤f5≤-6；1.6≤n5≤1.8；-17≤R9≤-13
15≤f6≤18；1.5≤n6≤1.7；
其中，“f”是焦距，“n”是折射率，“R”是曲率半径，“-”号表示方向为负，下标代表透镜的序号，其中，S1和S2指第一透镜L1的前后表面，S3和S4指第二透镜L2的前后表面，S5和S6指第三透镜L3的前后表面，S7和S8指第四透镜L4的前后表面，S8和S9指第五透镜L5的前后表面，(其中S8为双胶合面)，S10和S11指第六透镜L6的前后表面。
如上所述的成像镜头，所述第一透镜至所述第二透镜的轴向距离为3.21mm,所述第二透镜至所述第三透镜的轴向距离为0.10mm,所述第三透镜至所述第四透镜即光阑的轴向距离为0.15mm，所述第五透镜至所述第六透镜的轴向距离为0.10mm。
如上所述的一种低成本大孔径的成像镜头，最后一片和像面之间有一个滤光片C，像面即是CCD面或者CMOS面，滤光片C是一个低通和IR截止滤光片。但即使不用滤光片镜头也是能工作的。
如上所述的一种低成本大孔径的成像镜头，满足如下关系：
0.39<|tanθf|<0.4
其中θ是所述镜头的物方视场角，f是所述镜头的焦距。
上述条件表示视场角与焦距的比值。如果|tanθ/f|小于等于上述条件的下限，那么像差就易矫正，但是视场角就会变小。如果|tanθ/f|超过上述条件的上限，视场角会变大，但是像差就难矫正了。即就是说当比值符合上述条件时，镜头有大视场角并且像差易矫正。
如上所述的一种低成本大孔径成像镜头，满足如下关系：
3.2<TTL/f<4.2
其中TTL是所述镜头的光学总长。
上述条件表示光学总长与焦距的比值。如果比值超过上述条件的上限，球差和慧差易矫正，但是很难实现大视场角和小尺寸。同样的，如果比值低于上述条件的下限，大视场角和小尺寸较易实现，但是球差和慧差难矫正。
如上所述的一种低成本大孔径成像镜头，第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、第六透镜L6分别为塑胶非球面镜片。其非球面形状均满足方程：
Figure BDA0002140186630000061
上式中，参数c为半径所对应的曲率，y为径向坐标(其单位和透镜长度单位相同)，k为圆锥二次曲线系数。当k＜-1时面形曲线为双曲线，等于k＝-1时为抛物线，-1＜k＜0时为椭圆，k＝0时k＞0为圆形，时为扁圆形。α4至α12分别表示各径向坐标所对应的系数，通过以上参数可以精确设定透镜前后两面非球面的面型尺寸。其非球面相关参数列于下表：
Figure BDA0002140186630000062
Figure BDA0002140186630000071
如上所述的一种大光圈监控镜头，通过使用4片塑胶镜片和一个双胶合透镜，成像效果大幅提升，镜头光圈也大幅提高，达到F1.4水平，并且在夜晚低照度下依然呈现清晰明亮的画面，如图3至图5所示，本发明在-30℃～70℃的高低温环境下，镜头不离焦,并且成像质量依然良好。
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 (10)

1.一种大光圈监控镜头，其特征在于：所述监控镜头包含沿光线入射方向的凸凹负光焦度的第一透镜、凹凸正光焦度的第二透镜、凸凹负光焦度的第三透镜、双凸正光焦度的第四透镜，凹凸负光焦度的第五透镜，凹凸正光焦度的第六透镜，其中，
所述各个透镜的焦距、折射率和阿贝数满足以下条件：
-15≤f1≤-11；1.5≤n1≤1.7；
50≤f2≤60；1.5≤n2≤1.7；
-100≤f3≤-90；1.5≤n3≤1.7；
3≤f4≤6；1.5≤n4≤1.7；4≤R7≤6；-4≤R8≤-6；
-8≤f5≤-6；1.6≤n5≤1.8；-17≤R9≤-13；
15≤f6≤18；1.5≤n6≤1.7；
其中，“f”是焦距，“n”是折射率，“R”是曲率半径，“-”号表示方向为负，下标代表透镜的序号。
2.如权利要求1所述的监控镜头，其特征在于：所述监控镜头满足如下关系：
0.33<|tanθ/f|<0.35
其中θ是所述镜头的物方视场角，f是所述镜头的焦距。
3.如权利要求1所述的监控镜头，其特征在于：所述监控镜头满足如下关系：
3.2<TTL/f<4
其中TTL是所述镜头的光学总长。
4.如权利要求1所述的监控镜头，其特征在于：所述监控镜头至少有一个非球面镜片。
5.如权利要求1所述的监控镜头，其特征在于：所述监控镜头第一透镜是非球面镜片。
6.如权利要求1所述的监控镜头，其特征在于：所述监控镜头第一透镜、第二透镜、第三透镜、第六透镜分别为塑胶非球面镜片。
7.如权利要求1所述的监控镜头，其特征在于：所述监控镜头第四透镜的第一面是光阑。
8.如权利要求1所述的监控镜头，其特征在于：所述监控镜头有一个双胶合透镜。
9.如权利要求1所述的监控镜头，其特征在于：所述监控镜头的第四透镜和第五透镜是双胶合透镜。
10.如权利要求1所述的监控镜头，其特征在于：所述监控镜头的第二透镜和第三透镜是弯月形透镜。
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