CN114002819B - 一种大孔径高清昼夜两用定焦光学镜头 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种大孔径高清昼夜两用定焦光学镜头，包括沿光线入射光路自左向右依次间隔设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜、光阑、第四透镜、第五透镜以及第六透镜；所述第一透镜为弯月负透镜，第二透镜为弯月负透镜，第三透镜为双凸正透镜，第四透镜为双凸正透镜，第五透镜为弯月负透镜，第六透镜为双凸正透镜。其结构合理，视场较大，孔径相较于当前主流产品得到了提升，在暗光、黑夜环境具有更优异的性能。此外，本发明的工作温度最低温≤‑30℃，最高温≥80℃，足以应对多种极端复杂气候条件，为客户提供稳定、高质量的安防解决方案。

Description

一种大孔径高清昼夜两用定焦光学镜头
技术领域
本发明涉及一种大孔径高清昼夜两用定焦光学镜头。
背景技术
安防镜头在维护社会秩序、保护公民生命财产安全方面发挥着不可或缺的作用。随着社会各界对安全防范的需求逐渐提升，客户对安防镜头的要求往往已经不再只是高解析力，更要求其拥有大视场、大孔径、高稳定性，以期能以较低成本获得全天候、全时段、无盲区的安防监控网络。
发明内容
鉴于现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种大孔径高清昼夜两用定焦光学镜头。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种大孔径高清昼夜两用定焦光学镜头，包括沿光线入射光路自左向右依次间隔设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜、光阑、第四透镜、第五透镜以及第六透镜；所述第一透镜为弯月负透镜，第二透镜为弯月负透镜，第三透镜为双凸正透镜，第四透镜为双凸正透镜，第五透镜为弯月负透镜，第六透镜为双凸正透镜。
优选的，所述第一透镜与第二透镜之间的空气间隔为1.5～2.7mm，所述第二透镜与第三透镜的空气间隔为1.9～3.3mm，所述第三透镜与光阑之间的空气间隔为0.01～0.2mm，所述光阑与第四透镜之间的空气间隔为0.01～0.7mm，所述第四透镜与第五透镜之间的空气间隔为0.01～0.7mm，所述第五透镜与第六透镜之间的空气间隔为0.1～0.37mm。
优选的，光学系统的焦距为f，所述第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜的焦距分别为f1、f2、f3、f4，f5、f6，其中f1、f2、f3、f4、f5、f6与f满足以下比例：-3.34<f1/f<-2.13，-4.16<f2/f<-2.65，4.69<f3/f<6.88，2.14<f4/f<3.94，-3.15<f5/f<-1.63，1.07<f6/f<2.46。
优选的，所述第一透镜满足关系式：Nd≥1.5，Vd≥50；所述第二透镜满足关系式：Nd≥1.5，Vd≥50；所述第三透镜满足关系式：Nd≥1.5，Vd≤50；所述第四透镜满足关系式：Nd≥1.5，Vd≥50；所述第五透镜满足关系式：Nd≥1.5，Vd≤50；所述第六透镜满足关系式：Nd≥1.5，Vd≥50；其中Nd为折射率，Vd为阿贝常数。
优选的，第二透镜、第三透镜、第五透镜、第六透镜为非球面透镜。
优选的，光学系统的工作温度最低温≤-30℃，最高温≥80℃。
优选的，光学系统的工作波长覆盖了可见光与近红外波段。
优选的，光学系统的光学总长度TTL与光学系统的焦距F之间满足：TTL/F≤10。
优选的，光学系统的F数<1.65。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：其结构合理，视场较大，孔径相较于当前主流产品得到了提升，在暗光、黑夜环境具有更优异的性能。此外，本发明的工作温度最低温≤-30℃，最高温≥80℃，足以应对多种极端复杂气候条件，为客户提供稳定、高质量的安防解决方案。
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。
附图说明
图1是本发明实施例的光学结构示意图。
图2是本发明实施例的可见光MTF曲线图。
图3是本发明实施例的轴向色差曲线图。
图4是本发明实施例的横向像差图。
图中：L1-第一透镜；L2-第二透镜；L3-第三透镜；STO-光阑；L4-第四透镜；L5-第五透镜；L6-第六透镜；L7-滤光片；L8-保护玻璃；IMG-成像面。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
如图1～4所示，本实施例提供了一种大孔径高清昼夜两用定焦光学镜头，包括沿光线入射光路自左向右依次间隔设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜、光阑、第四透镜、第五透镜以及第六透镜；所述第一透镜为弯月负透镜，其物侧面为凸面，像侧面为凹面；该凸面朝向外侧的弯月形透镜可以尽量收集大视场的光线，使其进入光学系统。第二透镜为弯月负透镜，其物侧面为凸面，像侧面为凹面；该透镜具有负的光焦度，可以使大视场光线的入射角度进一步降低，有利于减小主光线角度CRA。第三透镜为双凸正透镜，其物侧面与像侧面均为凸面。第四透镜为双凸正透镜，其物侧面和像侧面均为凸面。第五透镜为弯月负透镜，其物侧面为凸面，像侧面为凹面。第六透镜为双凸正透镜，其物侧面和像侧面均为凸面。第一透镜、第四透镜为球面透镜，均由玻璃材质制成；第二透镜、第三透镜、第五透镜和第六透镜为非球面透镜，均由塑胶材料制成。
在本发明实施例中，所述第一透镜与第二透镜之间的空气间隔为1.5～2.7mm，所述第二透镜与第三透镜的空气间隔为1.9～3.3mm，所述第三透镜与光阑之间的空气间隔为0.01～0.2mm，所述光阑与第四透镜之间的空气间隔为0.01～0.7mm，所述第四透镜与第五透镜之间的空气间隔为0.01～0.7mm，所述第五透镜与第六透镜之间的空气间隔为0.1～0.37mm。
在本发明实施例中，所述第一透镜与第二透镜之间的空气间隔为1.0mm，所述第四透镜与第五透镜之间的空气间隔为0.1mm。
在本发明实施例中，所述第二透镜的折射率Nd为1.535，所述第四透镜的折射率Nd为1.593。
在本发明实施例中，光学系统的焦距为f，所述第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜的焦距分别为f1、f2、f3、f4，f5、f6，其中f1、f2、f3、f4、f5、f6与f满足以下比例：-3.34<f1/f<-2.13，-4.16<f2/f<-2.65，4.69<f3/f<6.88，2.14<f4/f<3.94，-3.15<f5/f<-1.63，1.07<f6/f<2.46。
在本发明实施例中，所述第一透镜满足关系式：Nd≥1.5，Vd≥50；所述第二透镜满足关系式：Nd≥1.5，Vd≥50；所述第三透镜满足关系式：Nd≥1.5，Vd≤50；所述第四透镜满足关系式：Nd≥1.5，Vd≥50；所述第五透镜满足关系式：Nd≥1.5，Vd≤50；所述第六透镜满足关系式：Nd≥1.5，Vd≥50；其中Nd为折射率，Vd为阿贝常数。
在本发明实施例中，第二透镜、第三透镜、第五透镜、第六透镜为非球面透镜。非球面曲线方程表达式为：
Figure BDA0003376334110000041
其中，Z为非球面沿光轴方向在高度为h的位置时，距非球面顶点的离矢高；c为非球面的近轴曲率；k为圆锥常数；α1、α2、α3、α4、α5、α6、α7、α8均为高次项系数。
在本发明实施例中，光学系统的工作温度最低温≤-30℃，最高温≥80℃。
在本发明实施例中，光学系统的工作波长覆盖了可见光与近红外波段。
在本发明实施例中，光学系统的光学总长度TTL与光学系统的焦距F之间满足：TTL/F≤10。
在本发明实施例中，光学系统的F数<1.65。
在本发明实施例中，所述第六透镜的后侧设有滤光片，所述滤光片的后侧设有保护玻璃。
在本发明实施例中，光线自左向右依次经第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜、滤光片和保护玻璃后成像。
在本发明实施例中，光学系统的各透镜的曲率半径R、厚度d、折射率Nd以及阿贝数Vd如下表：
Figure BDA0003376334110000051
Figure BDA0003376334110000061
在本发明实施例中，光学系统的各非球面透镜的非球面系数如下表：
Figure BDA0003376334110000062
/>
在本发明实施例中，此光学系统实现的技术指标如下：
(1)焦距：EFFL＝2.4mm；(2)光圈F＝1.6；(3)视场角：2w≥156°；(4)成像圆直径大于φ7mm；(5)工作波段：可见光及近红外；(6)光学总长TTL≤22.4mm，光学后截距BFL≥5.5mm；(7)该镜头适用于四百万及以上像素的CCD或CMOS摄像机。
由图2可以看出，该光学系统在可见光波段的MTF表现良好，边缘视场在空间频率120lp/mm处，其MTF子午与弧矢曲线平均值约0.45，中心视场在空间频率155lp/mm处，其MTF值大于0.7，足以满足四百万传感器解像力需求。图3和图4为该光学系统的轴向色差曲线图与横向色差图。由图3可以看出，该光学系统的最大轴向色差为0.046mm，由图4看出，该光学系统的横向色差在合理范围内，表明横向色差得到良好地矫正。综上可以看出，本发明相较于当前市场竞品拥有更大的视场角与孔径以及更广的工作波段，对复杂照明条件适应性好；工作温度跨度广，对复杂气候环境适应性佳；采用2G4P结构，结构稳定性优异。镜组装配敏感度低、良率高、成本低，适合大规模生产。此外，该光学系统具有优良的成像质量，完全满足四百万及以上像素摄像要求。
本系统具有以下效果：
(1)采用2G4P的设计结构，相较于全玻璃设计，结构更加简单，尺寸与质量更小，结构稳定性可靠性俱佳；公差敏感度更低，易于装配，成本更低，更适合大规模高良率生产；
(2)在确保大视场的同时，获取了更大的通光口径，保证了系统进光量的充足，能够适应多种复杂环境；
(3)工作温度范围跨度大，能够应对多种极端复杂气候条件；
(4)工作波长覆盖可见光与近红外波段，能够应对暗光及黑夜环境；
(5)通过合理的玻璃材料搭配以及镜片光焦度分配，整个光学系统的轴向色差与横向色差得到了很好地校正，合理的面型设计也使得整个光学系统的高级像差得到有效校正，同时每个镜面的光线入射角小，系统总体成像质量优良。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (1)

1.一种大孔径高清昼夜两用定焦光学镜头，其特征在于：光学镜头由沿光线入射光路自左向右依次间隔设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜、光阑、第四透镜、第五透镜以及第六透镜组成；所述第一透镜为凸面朝向物面的弯月负透镜，第二透镜为凸面朝向物面的弯月负透镜，第三透镜为双凸正透镜，第四透镜为双凸正透镜，第五透镜为凸面朝向物面的弯月负透镜，第六透镜为双凸正透镜；所述第一透镜与第二透镜之间的空气间隔为1.5～2.7mm，所述第二透镜与第三透镜的空气间隔为1.9～3.3mm，所述第三透镜与光阑之间的空气间隔为0.01～0.2mm，所述光阑与第四透镜之间的空气间隔为0.01～0.7mm，所述第四透镜与第五透镜之间的空气间隔为0.01～0.7mm，所述第五透镜与第六透镜之间的空气间隔为0.1～0.37mm；光学系统的焦距为f，所述第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜的焦距分别为f1、f2、f3、f4，f5、f6，其中f1、f2、f3、f4、f5、f6与f满足以下比例：-3.34<f1/f<-2.13，-4.16<f2/f<-2.65，4.69<f3/f<6.88，2.14<f4/f<3.94，-3.15<f5/f<-1.63，1.07<f6/f<2.46；所述第一透镜满足关系式：Nd≥1.5，Vd≥50；所述第二透镜满足关系式：Nd≥1.5，Vd≥50；所述第三透镜满足关系式：Nd≥1.5，Vd≤50；所述第四透镜满足关系式：Nd≥1.5，Vd≥50；所述第五透镜满足关系式：Nd≥1.5，Vd≤50；所述第六透镜满足关系式：Nd≥1.5，Vd≥50；其中Nd为折射率，Vd为阿贝常数；第二透镜、第三透镜、第五透镜、第六透镜为非球面透镜；光学系统的工作温度最低温≤-30℃，最高温≥80℃；光学系统的工作波长覆盖了可见光与近红外波段；光学系统的光学总长度TTL与光学系统的焦距F之间满足：TTL/F≤10；光学系统的F数<1.65。
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