CN113031203A - 一种大光圈大靶面长焦高低温共焦光学装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种大光圈大靶面长焦高低温共焦光学装置，本装置包括沿光线入射方向依次设置的凸凹负光焦度的第一玻璃球面透镜L1、双凹负光焦度的第二玻璃球面透镜L2与双凸正光焦度的第三玻璃球面透镜L3胶合形成的第一胶合镜片J1、双凸正光焦度的第四玻璃球面透镜L4、凸凹负光焦度的第五塑胶非球面透镜L5、双凹负光焦度的第六玻璃球面透镜L6与双凸正光焦度的第七玻璃球面透镜L7胶合形成的第二胶合镜片J2、双凸正光焦度的第八玻璃球面透镜L8、凸凹负光焦度的第九塑胶非球面透镜L9；该镜头采用7G2P结构，降低了成本。

Description

一种大光圈大靶面长焦高低温共焦光学装置
技术领域
本发明主要针对安防监控并保证在-40℃～85℃不离焦的大光圈大靶面长焦高低温共焦光学装置。
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℃内焦面不偏移的光学成像装置变得十分必要。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
本发明主要针对安防监控并保证在-40℃～85℃不离焦的大光圈大靶面长焦高低温共焦光学装置。
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12mm的7G2P玻塑混合结构高低温共焦的光学装置，包括沿光线入射方向依次设置的凸凹负光焦度的第一玻璃球面透镜L1、双凹负光焦度的第二玻璃球面透镜L2与双凸正光焦度的第三玻璃球面透镜L3胶合形成的第一胶合镜片J1、双凸正光焦度的第四玻璃球面透镜L4、凸凹负光焦度的第五塑胶非球面透镜L5、双凹负光焦度的第六玻璃球面透镜L6与双凸正光焦度的第七玻璃球面透镜L7胶合形成的第二胶合镜片J2、双凸正光焦度的第八玻璃球面透镜L8、凸凹负光焦度的第九塑胶非球面透镜L9；所述光学装置的九片透镜的焦距、折射率及七枚玻璃透镜的曲率半径分别满足以下条件：
f<sub>1</sub>＝-23.3±5％ n<sub>1</sub>＝1.6±5％ R<sub>11</sub>＝133±5％ R<sub>12</sub>＝12±5％
f<sub>2</sub>＝-10.2±5％ n<sub>2</sub>＝1.85±5％ R<sub>21</sub>＝-13±5％ R<sub>22</sub>＝29±5％
f<sub>3</sub>＝15.9±5％ n<sub>3</sub>＝1.74±5％ R<sub>31</sub>＝29±5％ R<sub>32</sub>＝-18±5％
f<sub>4</sub>＝24.8±5％ n<sub>4</sub>＝1.52±5％ R<sub>41</sub>＝32±5％ R<sub>42</sub>＝-107±5％
f<sub>5</sub>＝56.2±5％ n<sub>5</sub>＝2.0±5％ R<sub>51</sub>＝22±5％ R<sub>52</sub>＝54±5％
f<sub>6</sub>＝-9.8±5％ n<sub>6</sub>＝1.64±5％ R<sub>61</sub>＝-22±5％ R<sub>62</sub>＝14±5％
f<sub>7</sub>＝14.3±5％ n<sub>7</sub>＝1.85±5％ R<sub>71</sub>＝14±5％ R<sub>72</sub>＝-18±5％
f<sub>8</sub>＝17.3±5％ n<sub>8</sub>＝1.59±5％ R<sub>81</sub>＝13±5％ R<sub>82</sub>＝-35±5％
f<sub>9</sub>＝-38.4±5％ n<sub>9</sub>＝1.57±5％ R<sub>91</sub>＝43±5％ R<sub>92</sub>＝16±5％
表1
上表中：f1-f9分别依次对应所述第一玻璃球面透镜L1-第九塑胶非球面透镜L9的焦距；所述n1-n9分别依次对应所述第一玻璃球面透镜L1-第九塑胶非球面透镜L9的折射率；所述R11和R12对应所述第一玻璃球面透镜L1的曲率半径，所述R21和R22对应第二玻璃球面透镜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对应第四玻璃球面透镜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，所述R61和R62对应第六玻璃球面透镜L6的曲率半径，所述R71和R72对应第七玻璃球面透镜L7的曲率半径，所述R81和R82对应第八玻璃球面透镜L8的曲率半径，所述R91和R92对应第九塑胶非球面透镜L9的曲率半径，其中，“-”表示方向为负方向。
塑胶非球面透镜L5、L9的非球面方程满足：
Figure BDA0002309353940000031
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，所述第五塑胶非球面透镜L5包含相对的R51面和R52面，第九塑胶非球面透镜L9包含相对的R91面和R92面的参数如下：
Figure BDA0002309353940000032
表2
本发明通过光阑像方的2枚塑胶非球面透镜的光焦度与三枚球面透镜的光焦度的和值在如下范围
Figure BDA0002309353940000033
其中，f5，f6，f7，f8，f9见表1。
本发明的FNO.的值在如下范围
Figure BDA0002309353940000041
其中，f为系统焦距，D为入瞳直径。
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为本发明在常温-40℃环境下的MTF图；
图5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和图2，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玻璃球面透镜L1、双凹负光焦度的第二玻璃球面透镜L2与双凸正光焦度的第三玻璃球面透镜L3胶合形成的第一胶合镜片J1、双凸正光焦度的第四玻璃球面透镜L4、凸凹负光焦度的第五塑胶非球面透镜L5、双凹负光焦度的第六玻璃球面透镜L6与双凸正光焦度的第七玻璃球面透镜L7胶合形成的第二胶合镜片J2、双凸正光焦度的第八玻璃球面透镜L8、凸凹负光焦度的第九塑胶非球面透镜L9；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，所述透镜L6包含相对的R61面和R62面，所述透镜L7包含相对的R71面和R72面，所述透镜L8包含相对的R81面和R82面，所述透镜L9包含相对的R91面和R92面。其中，编号1-7分别对应透镜L1-L4的各个镜面，8表示光阑STOP，9-19分别对应透镜L5-L10的各个镜面，20表示像面。
1.当该发明的的九片透镜的焦距、折射率及七枚玻璃透镜的曲率半径分别满足以下条件：
f<sub>1</sub>＝-23.3±5％ n<sub>1</sub>＝1.6±5％ R<sub>11</sub>＝133±5％ R<sub>12</sub>＝12±5％
f<sub>2</sub>＝-10.2±5％ n<sub>2</sub>＝1.85±5％ R<sub>21</sub>＝-13±5％ R<sub>22</sub>＝29±5％
f<sub>3</sub>＝15.9±5％ n<sub>3</sub>＝1.74±5％ R<sub>31</sub>＝29±5％ R<sub>32</sub>＝-18±5％
f<sub>4</sub>＝24.8±5％ n<sub>4</sub>＝1.52±5％ R<sub>41</sub>＝32±5％ R<sub>42</sub>＝-107±5％
f<sub>5</sub>＝56.2±5％ n<sub>5</sub>＝2.0±5％ R<sub>51</sub>＝22±5％ R<sub>52</sub>＝54±5％
f<sub>6</sub>＝-9.8±5％ n<sub>6</sub>＝1.64±5％ R<sub>61</sub>＝-22±5％ R<sub>62</sub>＝14±5％
f<sub>7</sub>＝14.3±5％ n<sub>7</sub>＝1.85±5％ R<sub>71</sub>＝14±5％ R<sub>72</sub>＝-18±5％
f<sub>8</sub>＝17.3±5％ n<sub>8</sub>＝1.59±5％ R<sub>81</sub>＝13±5％ R<sub>82</sub>＝-35±5％
f<sub>9</sub>＝-38.4±5％ n<sub>9</sub>＝1.57±5％ R<sub>91</sub>＝43±5％ R<sub>92</sub>＝16±5％
表1
塑胶非球面透镜L5、L9的非球面方程满足：
Figure BDA0002309353940000051
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，所述第五塑胶非球面透镜L5包含相对的R51面和R52面，第九塑胶非球面透镜L9包含相对的R91面和R92面的参数如下：
Figure BDA0002309353940000061
表2
当该发明的九片透镜的焦距、折射率及九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3、图4、图5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。
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)

1.一种大光圈大靶面长焦高低温共焦光学装置，其特征在于，所述装置包括沿光线入射方向依次设置的凸凹负光焦度的第一玻璃球面透镜L1、双凹负光焦度的第二玻璃球面透镜L2与双凸正光焦度的第三玻璃球面透镜L3胶合形成的第一胶合镜片J1、双凸正光焦度的第四玻璃球面透镜L4、凸凹负光焦度的第五塑胶非球面透镜L5、双凹负光焦度的第六玻璃球面透镜L6与双凸正光焦度的第七玻璃球面透镜L7胶合形成的第二胶合镜片J2、双凸正光焦度的第八玻璃球面透镜L8、凸凹负光焦度的第九塑胶非球面透镜L9；所述光学装置的九片透镜的焦距、折射率及七枚玻璃透镜的曲率半径分别满足以下条件：
f<sub>1</sub>＝-23.3±5％ n<sub>1</sub>＝1.6±5％ R<sub>11</sub>＝133±5％ R<sub>12</sub>＝12±5％ f<sub>2</sub>＝-10.2±5％ n<sub>2</sub>＝1.85±5％ R<sub>21</sub>＝-13±5％ R<sub>22</sub>＝29±5％ f<sub>3</sub>＝15.9±5％ n<sub>3</sub>＝1.74±5％ R<sub>31</sub>＝29±5％ R<sub>32</sub>＝-18±5％ f<sub>4</sub>＝24.8±5％ n<sub>4</sub>＝1.52±5％ R<sub>41</sub>＝32±5％ R<sub>42</sub>＝-127±5％ f<sub>5</sub>＝56.2±5％ n<sub>5</sub>＝2.0±5％ R<sub>51</sub>＝22±5％ R<sub>52</sub>＝54±5％ f<sub>6</sub>＝-9.8±5％ n<sub>6</sub>＝1.64±5％ R<sub>61</sub>＝-22±5％ R<sub>62</sub>＝14±5％ f<sub>7</sub>＝14.3±5％ n<sub>7</sub>＝1.85±5％ R<sub>71</sub>＝14±5％ R<sub>72</sub>＝-18±5％ f<sub>8</sub>＝17.3±5％ n<sub>8</sub>＝1.59±5％ R<sub>81</sub>＝13±5％ R<sub>82</sub>＝-36±5％ f<sub>9</sub>＝-38.4±5％ n<sub>9</sub>＝1.57±5％ R<sub>91</sub>＝43±5％ R<sub>92</sub>＝16±5％
上表中：f1-f9分别依次对应所述第一玻璃球面透镜L1-第九塑胶非球面透镜L9的焦距；所述n1-n9分别依次对应所述第一玻璃球面透镜L1-第九塑胶非球面透镜L9的折射率；所述R11和R12对应所述第一玻璃球面透镜L1的曲率半径，所述R21和R22对应第二玻璃球面透镜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对应第四玻璃球面透镜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，所述R61和R62对应第六玻璃球面透镜L6的曲率半径，所述R71和R72对应第七玻璃球面透镜L7的曲率半径，所述R81和R82对应第八玻璃球面透镜L8的曲率半径，所述R91和R92对应第九塑胶非球面透镜L9的曲率半径，其中，“-”表示方向为负方向。
2.如权利要求1所述的光学装置，其特征在于：所述凸凹负光焦度的第五塑胶非球面透镜L5，凸凹负光焦度的第九塑胶非球面透镜L9的非球面方程满足：
Figure FDA0002309353930000021
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，所述第五塑胶非球面透镜L5包含相对的R51面和R52面，第九塑胶非球面透镜L9包含相对的R91面和R92面的参数如下：
Figure FDA0002309353930000022
3.如权利要求1所述的光学装置，其特征在于，还满足:光阑像方的2枚塑胶非球面透镜的光焦度与三枚球面透镜的光焦度的和值在如下范围:
Figure FDA0002309353930000031
4.如权利要求1所述的一种大光圈大靶面长焦高低温共焦光学装置，其特征在于，还满足:FNO.的值在如下范围
Figure FDA0002309353930000032
其中，f为系统焦距，D为入瞳直径。
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