CN112285879A - 一种低成本大孔径成像镜头 - Google Patents

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CN112285879A CN201910666147.7A CN201910666147A CN112285879A CN 112285879 A CN112285879 A CN 112285879A CN 201910666147 A CN201910666147 A CN 201910666147A CN 112285879 A CN112285879 A CN 112285879A
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曹杏
高屹东
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Abstract

本发明涉及一种低成本大孔径成像镜头，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、凹凸正光焦度的第三透镜、双凸正光焦度的第四透镜，凸凹负光焦度的第五透镜，双凸正光焦度的第六透镜；该镜头采用负，正，正，正，负，正，6组6片式结构，实现F1.6的大光圈，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,并且成像质量依然良好。

Description

一种低成本大孔径成像镜头
技术领域
本发明属于镜头技术领域，尤其涉及一种低成本大孔径成像镜头。
背景技术
近年来，安防行业迅速发展，监控镜头作为安防业主力军更是发展迅速。定焦镜头一直凭借着其高画质、大光圈、像质稳定等优点走在行业的前端。随着安防行业对镜头像质和成本越来越严格的要求，监控镜头从最开始的全玻到后面的玻塑混合转变，发展迅猛。
6mm定焦镜头市面上现在很多，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，且因为两片玻璃镜片的使用使得镜头价格较昂贵。本发明通过使用5片塑胶镜片，大大的提升了镜头光圈，达到F1.6水平，同时玻璃镜片的减少使得成本更低，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,并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孔径的定焦监控镜头，通过玻璃镜片的减少来降低镜头成本。
一种低成本大孔径的成像镜头，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、凹凸正光焦度的第三透镜L3、双凸正光焦度第四透镜L4、凸凹负光焦度的第五透镜L5和双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：
Figure BDA0002140190840000021
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，光阑T放置在第三透镜L3和第四透镜L4之间。
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<|tanθ/f|<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，满足如下关系：
0.5<R1/f<1.5
其中R1是所述镜头第一透镜L1的第一面的半径。
上述条件表示镜头第一面的半径和焦距的比值。如果比值低于上述条件的下限，球差和畸变较易矫正，但是难实现大视场角和小尺寸。如果比值超过上述条件的上限，大视场角和小尺寸易实现，但是球差和畸变难矫正。
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L4、第五透镜L5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 BDA0002140190840000031
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α16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 BDA0002140190840000032
Figure BDA0002140190840000041
如上所述的一种低成本大孔径成像镜头，通过使用5片塑胶镜片，大大的提升了镜头光圈，达到F1.6水平，同时玻璃镜片的减少使得成本更低，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,并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，本发明提供了一种低成本大孔径的成像镜头，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、凹凸正光焦度的第三透镜L3、双凸正光焦度第四透镜L4、凸凹负光焦度的第五透镜L5和双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：
Figure BDA0002140190840000051
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，S9和S10指第五透镜L5的前后表面，S11和S12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5.27mm,所述第二透镜至所述第三透镜的轴向距离为2.53mm,所述第三透镜至所述第四透镜的轴向距离为0.44mm，所述第四透镜至所述光阑的轴向距离为0.16mm,所述光阑至所述第四透镜的轴向距离为0.1mm，所述第四透镜至所述第五透镜的轴向距离为0.1mm,所述第五透镜至所述第六透镜的轴向距离为0.56mm。
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<|tanθ/f|<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，满足如下关系：
0.5<R1/f<1.5
其中R1是所述镜头第一透镜L1的第一面的半径。
上述条件表示镜头第一面的半径和焦距的比值。如果比值低于上述条件的下限，球差和畸变较易矫正，但是难实现大视场角和小尺寸。如果比值超过上述条件的上限，大视场角和小尺寸易实现，但是球差和畸变难矫正。
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L4、第五透镜L5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 BDA0002140190840000071
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α16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 BDA0002140190840000072
Figure BDA0002140190840000081
如上所述的一种低成本大孔径成像镜头，通过使用5片塑胶镜片，大大的提升了镜头光圈，达到F1.6水平，同时玻璃镜片的减少使得成本更低，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 (11)

1.一种低成本大孔径成像镜头，其特征在于：所述成像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、凹凸正光焦度的第三透镜、双凸正光焦度第四透镜、凸凹负光焦度的第五透镜和双凸正光焦度的第六透镜。
2.如权利要求1所述的成像镜头，其特征在于：所述成像镜头满足如下关系：
0.39<|tanθ/f|<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。
3.如权利要求1所述的成像镜头，其特征在于：所述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。
4.如权利要求1所述的成像镜头，其特征在于：所述成像镜头满足如下关系：
0.5<R1/f<1.5
其中R1是所述镜头第一透镜的第一面的半径。
5.如权利要求1所述的成像镜头，其特征在于：所述成像镜头至少有一个非球面镜片。
6.如权利要求1所述的成像镜头，其特征在于：所述成像镜头第一透镜是非球面镜片。
7.如权利要求1所述的成像镜头，其特征在于：所述成像镜头第一透镜、第二透镜、第三透镜、第五透镜和第六透镜分别为塑胶非球面镜片。
8.如权利要求1所述的成像镜头，其特征在于：所述成像镜头第三透镜、第四透镜之间设有光阑。
9.如权利要求1所述的成像镜头，其特征在于：所述成像镜头的第二透镜是弯月形。
10.如权利要求1所述的成像镜头，其特征在于：所述成像镜头的第三透镜是弯月形。
11.如权利要求1所述的成像镜头，其特征在于：所述各透镜满足：的焦距、折射率和阿贝数满足以下条件：
-11≤f1≤-9；1.5≤n1≤1.7；
15≤f2≤18；1.5≤n2≤1.7；
45≤f3≤49；1.5≤n3≤1.7；
9≤f4≤10；1.4≤n4≤1.6；7≤R7≤8；-10≤R8≤-8；
-7≤f5≤-5；1.5≤n5≤1.7；
5≤f6≤6；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。
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