CN112346230A - 高分辨率大靶面4-10mm日夜变焦监控镜头及成像方法 - Google Patents

高分辨率大靶面4-10mm日夜变焦监控镜头及成像方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种高分辨率大靶面4‑10mm日夜变焦监控镜头及成像方法，包括沿着光线入射方向依次设置的具有负光焦度的前透镜组、孔径光阑、具有正光焦度的后透镜组、滤光片，前透镜组与孔径光阑之间的间隔为D1，后透镜组与孔径光阑之间的间隔为D2，D1与D2之间的间隔满足1.5<D1<11、0.1<D2<6，本镜头结构简单、镜片数量少、易于生产，成本低高分辨率、大靶面、玻塑混合日夜变焦监控。

Description

高分辨率大靶面4-10mm日夜变焦监控镜头及成像方法
技术领域
本发明涉及一种高分辨率大靶面4-10mm日夜变焦监控镜头及成像方法。
背景技术
随着监控场景应用的增多，对监控镜头的分辨率，高强度、适用温度范围广要求越来越高。为了满足大靶面、高分辨率大多采用全玻璃镜片，镜片数量多、结构复杂、玻璃镜片加工周期长从而导致镜头成本高、生产良率低。
发明内容
本发明的目的是提供一种高分辨率大靶面4-10mm日夜变焦监控镜头及成像方法。
本发明的技术方案是，一种高分辨率大靶面4-10mm日夜变焦监控镜头，包括沿着光线入射方向依次设置的具有负光焦度的前透镜组、孔径光阑、具有正光焦度的后透镜组、滤光片；所述前透镜组包括依次设置的负光焦度的弯月形玻璃镜片A-1、负光焦度的双凹非球面塑胶镜片A-2、正光焦度的非球面塑胶镜片A-3；所述后透镜组包括依次设置的正光焦度的双凸形玻璃镜片B-1与正光焦度的弯月形玻璃镜片B-2构成的胶合组、正光焦度的双凸形非球面塑胶镜片B-3、负光焦度的双凹形非球面塑胶镜片B-4、正光焦的弯月形非球面塑胶镜片B-5。
进一步的，所述前透镜组与孔径光阑之间的间隔为D1，后透镜组与孔径光阑之间的间隔为D2，D1与D2之间的间隔满足1.5<D1<11、0.1<D2<6。
进一步的，上述8个镜片沿着光线入射方向依次的折射率(n1-n8)满足如下关系式:1.4≤n1≤1.8、1.5≤n2≤1.7、1.5≤n3≤1.7、1.4≤n4≤1.75、1.5≤n5≤1.8、1.5≤n6≤1.7、1.5≤n7≤1.7、1.5≤n8≤1.7。
进一步的，上述8个镜片沿着光线入射方向依次的透镜焦距(f1-f8)满足如下关系式：-26.3≤f1≤-6.9、-26.8≤f2≤-5、10≤f3≤50.4、5.3≤f4≤40.3、20≤f5≤60、6.4≤f6≤20.3、-35.7≤f7≤-2.8、4.6≤f8≤20.3。
进一步的，上述8个镜片沿着光线入射方向依次的曲率半径R值(R1-R16)满足如下关系式：50mm≤R1≤100mm、4mm≤R2≤10mm、-30mm≤R3≤-4mm、4mm≤R4≤30mm、5mm≤R5≤20mm、5.5mm≤R6≤150mm、4mm≤R8≤10mm、-10mm≤R9≤-4mm、-20mm≤R10≤-4mm、5mm≤R11≤20mm、-20mm≤R12≤-4mm、-15mm≤R13≤-3mm、5mm≤R14≤30mm、4mm≤R15≤20mm、5mm≤R16≤30mm。
一种高分辨率大靶面4-10mm日夜变焦监控镜头的成像方法，其特征在于：光线依次经过前透镜组、孔径光阑、后透镜组、滤光片后进行成像。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本镜头结构简单、镜片数量少、易于生产，成本低高分辨率、大靶面、玻塑混合日夜变焦监控。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的阐述。
附图说明
图1是本镜头的光学结构示意图。
图中：G1-前透镜组；A-1-弯月形玻璃镜片A-1；A-2-双凹非球面塑胶镜片A-2；A-3-非球面塑胶镜片A-3；G2-后透镜组；B-1-双凸形玻璃镜片B-1；B-2-正光焦度的弯月形玻璃镜片B-2；B-3-双凸形非球面塑胶镜片B-3；B-4-双凹形非球面塑胶镜片B-4；B-5-弯月形非球面塑胶镜片B-5；C-孔径光阑；D-滤光片。
具体实施方式
如图1所示，一种高分辨率大靶面4-10mm日夜变焦监控镜头，包括沿着光线入射方向依次设置的具有负光焦度的前透镜组G1、孔径光阑C、具有正光焦度的后透镜组G2、滤光片D；所述前透镜组包括依次设置的负光焦度的弯月形玻璃镜片A-1、负光焦度的双凹非球面塑胶镜片A-2、正光焦度的非球面塑胶镜片A-3；所述后透镜组包括依次设置的正光焦度的双凸形玻璃镜片B-1与正光焦度的弯月形玻璃镜片B-2构成的胶合组、正光焦度的双凸形非球面塑胶镜片B-3、负光焦度的双凹形非球面塑胶镜片B-4、正光焦的弯月形非球面塑胶镜片B-5。
在本实施例中，所述前透镜组与孔径光阑之间的间隔为D1，后透镜组与孔径光阑之间的间隔为D2，D1与D2之间的间隔满足1.5<D1<11、0.1<D2<6。
在本实施例中，上述8个镜片沿着光线入射方向依次的折射率(n1-n8)满足如下关系式:1.4≤n1≤1.8、1.5≤n2≤1.7、1.5≤n3≤1.7、1.4≤n4≤1.75、1.5≤n5≤1.8、1.5≤n6≤1.7、1.5≤n7≤1.7、1.5≤n8≤1.7。
在本实施例中，上述8个镜片沿着光线入射方向依次的透镜焦距(f1-f8)满足如下关系式：-26.3≤f1≤-6.9、-26.8≤f2≤-5、10≤f3≤50.4、5.3≤f4≤40.3、20≤f5≤60、6.4≤f6≤20.3、-35.7≤f7≤-2.8、4.6≤f8≤20.3。
在本实施例中，上述8个镜片沿着光线入射方向依次的曲率半径R值(R1-R16)满足如下关系式：50mm≤R1≤100mm、4mm≤R2≤10mm、-30mm≤R3≤-4mm、4mm≤R4≤30mm、5mm≤R5≤20mm、5.5mm≤R6≤150mm、4mm≤R8≤10mm、-10mm≤R9≤-4mm、-20mm≤R10≤-4mm、5mm≤R11≤20mm、-20mm≤R12≤-4mm、-15mm≤R13≤-3mm、5mm≤R14≤30mm、4mm≤R15≤20mm、5mm≤R16≤30mm。
一种高分辨率大靶面4-10mm日夜变焦监控镜头的成像方法，其特征在于：光线依次经过前透镜组、孔径光阑、后透镜组、滤光片后进行成像。
在本实施例中，第二片、第三片镜片使用塑料非球面透镜，将传统的玻璃双胶合透镜更改为两片塑料非球面透镜，极大程度了矫正了由第一玻璃镜片汇聚光线的球差，第四片、第五片镜片使用胶合结构，极大的矫正了系统的色差，从而达到更好的像质，第四片镜片优选使用低折射率，超高阿贝数玻璃材料，；第五片镜片采用高折射率、高阿贝数玻璃材料、第六、七、八片镜片使用塑料非球面透镜，矫正了系统剩余的一些高级像差和畸变，在矫正系统像差的前提下，保证了系统最边缘视场主光线夹角＜13°。
在本实施例中，本镜头的变焦焦距范围在4.3mm-9.8mm，光圈F范围：1.6-2.7，视场角范围134°-51°，总长＜51mm，满足高温和低温环境下使用(-30℃-80℃)。
在本实施例中，本镜头的成像范围不小于9.2mm，分辨率不小于4MP(4百万像素)，支持波长范围430nm～850nm，满足日夜共焦监控使用。
在本实施例中，各个镜片光学参数如下表：
面序号 面型 半径R 厚度 nd k值
1 球面 68.4 0.89 1.73
2 球面 8.6 5.14
3 非球面 -12.5 2.03 1.53 -11.2
4 非球面 22.8 0.29 -0.4
5 非球面 12.9 2.91 1.64 -12.9
6 非球面 135.8 1.94 60.3
光阑 平面 infinity 0.25
8 球面 8.2 5.02 1.43
9 球面 -8.2 0.87 1.62
10 球面 -14.7 0.25
11 非球面 11.7 5.32 1.53 -8.2
12 非球面 -7.3 0.15 -32.5
13 非球面 -4.9 1.28 1.64 -14.0
14 非球面 20.3 1.06 -82.7
15 非球面 5.4 1.71 1.64 -7.6
16 非球面 10.6 9.35 -12.3
其中非球面透镜面型方程如下：
Figure BDA0002807587330000031
式中，参数c为半径所对应的曲率，r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系数小于-1时面形曲线为双曲线，当k系数等于-1时为抛物线，当k系数介于-1到0之间时为椭圆，当k系数等于0时为圆形，当k系数大于0时为扁圆形，α1至α8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非球面透镜的形状尺寸。
面序号 A2参数 A3参数 A4参数 A5参数 A6参数
3 1.77E-04 -1.26E-05 2.26E-07 -1.34E-09 -1.67E-12
4 6.30E-04 -1.63E-07 -6.62E-07 1.95E-08 -1.81E-10
5 3.88E-04 1.61E-06 -2.68E-07 3.70E-09 -5.84E-11
6 -1.77E-04 2.52E-06 8.57E-08 -7.97E-09 8.01E-11
11 -1.09E-06 -4.92E-05 1.98E-06 -1.20E-07 2.78E-09
12 -2.18E-03 -3.23E-06 4.35E-06 -1.90E-07 3.73E-09
13 2.51E-03 -1.87E-04 6.31E-06 -7.02E-08 1.37E-09
14 5.99E-03 -2.55E-04 1.36E-05 -7.91E-07 2.17E-08
15 3.89E-04 5.42E-06 -5.28E-06 4.53E-07 -1.36E-08
16 -1.13E-03 8.51E-05 -9.52E-06 5.48E-07 -1.33E-08
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (6)

1.一种高分辨率大靶面4-10mm日夜变焦监控镜头，其特征在于：包括沿着光线入射方向依次设置的具有负光焦度的前透镜组、孔径光阑、具有正光焦度的后透镜组、滤光片；所述前透镜组包括依次设置的负光焦度的弯月形玻璃镜片A-1、负光焦度的双凹非球面塑胶镜片A-2、正光焦度的非球面塑胶镜片A-3；所述后透镜组包括依次设置的正光焦度的双凸形玻璃镜片B-1与正光焦度的弯月形玻璃镜片B-2构成的胶合组、正光焦度的双凸形非球面塑胶镜片B-3、负光焦度的双凹形非球面塑胶镜片B-4、正光焦的弯月形非球面塑胶镜片B-5。
2.根据权利要求1所述的高分辨率大靶面4-10mm日夜变焦监控镜头，其特征在于：所述前透镜组与孔径光阑之间的间隔为D1，后透镜组与孔径光阑之间的间隔为D2，D1与D2之间的间隔满足1.5<D1<11、 0.1<D2<6。
3.根据权利要求1所述的高分辨率大靶面4-10mm日夜变焦监控镜头，其特征在于：上述8个镜片沿着光线入射方向依次的折射率(n1-n8)满足如下关系式: 1.4≤n1≤1.8、1.5≤n2≤1.7、1.5≤n3≤1.7、1.4≤n4≤1.75、1.5≤n5≤1.8、1.5≤n6≤1.7、1.5≤n7≤1.7、1.5≤n8≤1.7。
4.根据权利要求1所述的高分辨率大靶面4-10mm日夜变焦监控镜头，其特征在于：上述8个镜片沿着光线入射方向依次的透镜焦距(f1-f8)满足如下关系式：-26.3≤f1≤-6.9、-26.8≤f2≤-5、10≤f3≤50.4、5.3≤f4≤40.3、20≤f5≤60、6.4≤f6≤20.3、-35.7≤f7≤-2.8、4.6≤f8≤20.3。
5.根据权利要求1所述的高分辨率大靶面4-10mm日夜变焦监控镜头，其特征在于：上述8个镜片沿着光线入射方向依次的曲率半径R值(R1-R16)满足如下关系式：50mm≤R1≤100mm、4mm≤R2≤10mm、-30mm≤R3≤-4mm、4mm≤R4≤30mm、5mm≤R5≤20mm、5.5mm≤R6≤150mm、4mm≤R8≤10mm、-10mm≤R9≤-4mm、-20mm≤R10≤-4mm、5mm≤R11≤20mm、-20mm≤R12≤-4mm、-15mm≤R13≤-3mm、5mm≤R14≤30mm、4mm≤R15≤20mm、5mm≤R16≤30mm。
6.一种高分辨率大靶面4-10mm日夜变焦监控镜头的成像方法，其特征在于：光线依次经过前透镜组、孔径光阑、后透镜组、滤光片后进行成像。
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