CN114114620A

CN114114620A - 一种高清日夜高低温共焦光学镜头

Info

Publication number: CN114114620A
Application number: CN202111376439.0A
Authority: CN
Inventors: 孟涵
Original assignee: Jiangxi Phoenix Optical Technology Co ltd
Current assignee: Jiangxi Phoenix Optical Technology Co ltd
Priority date: 2021-11-19
Filing date: 2021-11-19
Publication date: 2022-03-01
Anticipated expiration: 2041-11-19
Also published as: CN114114620B

Abstract

本发明公开了一种高清日夜高低温共焦光学镜头，包括沿光线入射方向依次设置的凸凹正光焦度的第一透镜、凸凹正光焦度的第二透镜、凸凹负光焦度的第三透镜、凹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、双凹负光焦度的第七透镜、双凸正光焦度的第八透镜和双凸正光焦度的第九透镜，第二透镜和第三透镜组成第一胶合透镜组，第四透镜和第五透镜组成第二胶合透镜组，第六透镜、第七透镜和第八透镜组成第三胶合透镜组。该镜头可实现日夜共焦，在‑40℃～+85℃的环境条件下不离焦，环境适应能力强，且解像力高，结构紧凑。

Description

一种高清日夜高低温共焦光学镜头

技术领域

本发明属于光学镜头技术领域，具体涉及一种高清日夜高低温共焦光学镜头。

背景技术

目前闭路监控行业(CCTV)趋向于小型化、多功能、环境适应能力强的方向发展，且在行业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。且还需考虑监控摄像机的电路发热因素。因此，设计一个高清日夜共焦且能在宽温度范围内焦面不偏移的光学成像装置变得十分必要。此外，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，提高摄像机解像力，在低照度下实现画面“亮、净、彩”的高清成像十分必要。

发明内容

本发明的目的在于针对上述问题，提出一种高清日夜高低温共焦光学镜头，该镜头可实现日夜共焦，在-40℃～+85℃的环境条件下不离焦，环境适应能力强，且解像力高，结构紧凑。

为实现上述目的，本发明所采取的技术方案为：

本发明提出的一种高清日夜高低温共焦光学镜头，包括沿光线入射方向依次设置的凸凹正光焦度的第一透镜L1、凸凹正光焦度的第二透镜L2、凸凹负光焦度的第三透镜L3、凹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、双凹负光焦度的第七透镜L7、双凸正光焦度的第八透镜L8和双凸正光焦度的第九透镜L9，第二透镜L2和第三透镜L3组成第一胶合透镜组，第四透镜L4和第五透镜L5组成第二胶合透镜组，第六透镜L6、第七透镜L7和第八透镜L8组成第三胶合透镜组；

且沿光线入射方向依次设置的各透镜，焦距依次对应为19.65±5％、13.18±5％、-8.38±5％、10.77±5％、-9.52±5％、15.7±5％、-6.32±5％、9±5％、16.06±5％；折射率依次对应为2.0±5％、1.84±5％、2.0±5％、1.64±5％、1.87±5％、1.75±5％、1.55±5％、1.85±5％、1.92±5％；物侧面曲率半径依次对应为12.9±5％、7.67±5％、17.56±5％、-20.4±5％、-3.66±5％、-16.26±5％、-5±5％、25.56±5％、18.79±5％；像侧面曲率半径依次对应为44.33±5％、17.56±5％、3.79±5％、-3.66±5％、12.95±5％、-5±5％、25.56±5％、-6.5±5％、-90.91±5％，其中，“-”表示方向为负方向。

优选地，各透镜均为玻璃球面透镜。

优选地，高清日夜高低温共焦光学镜头满足如下条件：

其中，f为镜头焦距，D为入瞳直径。

优选地，高清日夜高低温共焦光学镜头满足如下条件：

其中，TTL为镜头的光学总长，EFL为镜头焦距值。

优选地，高清日夜高低温共焦光学镜头还包括光阑STO，光阑STO位于第三透镜L3和第四透镜L4之间。

优选地，第九透镜L9的像侧还设有保护玻璃L10。

优选地，高清日夜高低温共焦光学镜头的工作波段为可见光波段435nm～656nm和红外波段820nm～870nm。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：该镜头采用全玻9G的类双高斯结构并通过合理分配光焦度，使得各种像差得到很好的修正，畸变小，可实现日夜共焦，可达4K解像力，且镜头结构紧凑、公差敏感度大幅降低、镜头稳定性和整体透过率增加，在-40℃～+85℃的环境条件下不离焦，具有良好的环境适应能力。

附图说明

图1为本发明的光学镜头结构示意图；

图2为本发明的光学镜头光通路示意图；

图3为本发明的光学镜头在20℃环境下可见光的MTF图；

图4为本发明的光学镜头在20℃环境下红外光的MTF图；

图5为本发明的光学镜头在20℃环境下可见光的离焦图；

图6为本发明的光学镜头在常温-40℃环境下的离焦图；

图7为本发明的光学镜头在高温85℃环境下的离焦图；

图8为本发明的光学镜头的场曲和畸变图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

需要说明的是，除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是在于限制本申请。

如图1-8所示，一种高清日夜高低温共焦光学镜头，包括沿光线入射方向依次设置的凸凹正光焦度的第一透镜L1、凸凹正光焦度的第二透镜L2、凸凹负光焦度的第三透镜L3、凹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、双凹负光焦度的第七透镜L7、双凸正光焦度的第八透镜L8和双凸正光焦度的第九透镜L9，第二透镜L2和第三透镜L3组成第一胶合透镜组，第四透镜L4和第五透镜L5组成第二胶合透镜组，第六透镜L6、第七透镜L7和第八透镜L8组成第三胶合透镜组；

图1中，R11、R21、R31、R41、R51、R61、R71、R81和R91依次对应为第一透镜L1至第九透镜L9的物侧面；R12、R22、R32、R42、R52、R62、R72、R82和R92依次对应为第一透镜L1至第九透镜L9的像侧面，且R22和R31、R42和R51、R62和R71、R72和R81均为胶合面。

本实施例中，各透镜的光学参数取值如下表1。

表1

f<sub>1</sub>＝19.65	n<sub>1</sub>＝2.0	R<sub>11</sub>＝12.9	R<sub>12</sub>＝44.33
				f<sub>2</sub>＝13.18	n<sub>2</sub>＝1.84	R<sub>21</sub>＝7.67	R<sub>22</sub>＝17.56
f<sub>3</sub>＝-8.38	n<sub>3</sub>＝2.0	R<sub>31</sub>＝17.56	R<sub>32</sub>＝3.79
				f<sub>4</sub>＝10.77	n<sub>4</sub>＝1.64	R<sub>41</sub>＝-20.4	R<sub>42</sub>＝-3.66
f<sub>5</sub>＝-9.52	n<sub>5</sub>＝1.87	R<sub>51</sub>＝-3.66	R<sub>52</sub>＝12.95
				f<sub>6</sub>＝15.7	n<sub>6</sub>＝1.75	R<sub>61</sub>＝-16.26	R<sub>62</sub>＝-5
f<sub>7</sub>＝-6.32	n<sub>7</sub>＝1.55	R<sub>71</sub>＝-5	R<sub>72</sub>＝25.56
				f<sub>8</sub>＝9	n<sub>8</sub>＝1.85	R<sub>81</sub>＝25.56	R<sub>82</sub>＝-6.5
f<sub>9</sub>＝16.06	n<sub>9</sub>＝1.92	R<sub>91</sub>＝18.79	R<sub>92</sub>＝-90.91

表1中，f₁-f₉依次对应为第一透镜L1至第九透镜L9的焦距；n₁-n₉依次对应为第一透镜L1至第九透镜L9的折射率；R₁₁、R₂₁、R₃₁、R₄₁、R₅₁、R₆₁、R₇₁、R₈₁和R₉₁依次对应为第一透镜L1至第九透镜L9的物侧面曲率半径；R₁₂、R₂₂、R₃₂、R₄₂、R₅₂、R₆₂、R₇₂、R₈₂和R₉₂依次对应为第一透镜L1至第九透镜L9的像侧面曲率半径，其中，“-”表示方向为负方向。

该镜头采用类双高斯结构并通过合理分配光焦度，使得各种像差得到很好的修正，畸变小，可实现日夜共焦，可达4K解像力，且镜头结构紧凑、公差敏感度大幅降低、镜头稳定性和整体透过率增加，在-40℃～+85℃的环境条件下不离焦，具有良好的环境适应能力。

在一实施例中，各透镜均为玻璃球面透镜。可进一步增加镜头稳定性和镜头整体透过率，保证成像性能。

在一实施例中，为保证采光能力，提高像质，高清日夜高低温共焦光学镜头满足如下条件：

其中，f为镜头焦距，D为入瞳直径。

在一实施例中，为进一步实现小型化，高清日夜高低温共焦光学镜头满足如下条件：

其中，TTL为镜头的光学总长，f为镜头焦距。

在一实施例中，高清日夜高低温共焦光学镜头还包括光阑STO，光阑STO位于第三透镜L3和第四透镜L4之间。光阑STO用于调节光通量，实现高质量成像。

在一实施例中，第九透镜L9的像侧还设有保护玻璃L10。保护玻璃L10用于保护感光芯片。

在一实施例中，高清日夜高低温共焦光学镜头的工作波段为可见光波段435nm～656nm和红外波段820nm～870nm。

本实施例镜头满足的主要参数如下：镜头焦距f＝14mm，镜头的光学总长TTL＝30mm，视场角FOV＝17.3°，像高4.65mm。根据上述数据，由图3所示，该镜头在可见光环境下，MTF曲线接近衍射极限，且比较集中；由图4所示，该镜头红外光环境下，中心视场MTF在200lp/mm大于0.3，满足成像要求。由图5、6、7所示，-40℃低温、85℃高温极限条件下的MTF曲线，与20℃常温MTF曲线相比较，都没有出现严重的离焦现象，离焦量分别对应为3.5um和4um。由图8所示，该镜头畸变小于4.3％、场曲在±0.03mm范围内。因此，该镜头可有效矫正像差，提高成像质量。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请描述较为具体和详细的实施例，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

1.一种高清日夜高低温共焦光学镜头，其特征在于：所述高清日夜高低温共焦光学镜头包括沿光线入射方向依次设置的凸凹正光焦度的第一透镜L1、凸凹正光焦度的第二透镜L2、凸凹负光焦度的第三透镜L3、凹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、双凹负光焦度的第七透镜L7、双凸正光焦度的第八透镜L8和双凸正光焦度的第九透镜L9，所述第二透镜L2和第三透镜L3组成第一胶合透镜组，所述第四透镜L4和第五透镜L5组成第二胶合透镜组，所述第六透镜L6、第七透镜L7和第八透镜L8组成第三胶合透镜组；

且沿光线入射方向依次设置的各所述透镜，焦距依次对应为19.65±5％、13.18±5％、-8.38±5％、10.77±5％、-9.52±5％、15.7±5％、-6.32±5％、9±5％、16.06±5％；折射率依次对应为2.0±5％、1.84±5％、2.0±5％、1.64±5％、1.87±5％、1.75±5％、1.55±5％、1.85±5％、1.92±5％；物侧面曲率半径依次对应为12.9±5％、7.67±5％、17.56±5％、-20.4±5％、-3.66±5％、-16.26±5％、-5±5％、25.56±5％、18.79±5％；像侧面曲率半径依次对应为44.33±5％、17.56±5％、3.79±5％、-3.66±5％、12.95±5％、-5±5％、25.56±5％、-6.5±5％、-90.91±5％，其中，“-”表示方向为负方向。

2.如权利要求1所述的高清日夜高低温共焦光学镜头，其特征在于：各所述透镜均为玻璃球面透镜。

3.如权利要求1所述的高清日夜高低温共焦光学镜头，其特征在于：所述高清日夜高低温共焦光学镜头满足如下条件：

其中，f为镜头焦距，D为入瞳直径。

4.如权利要求1所述的高清日夜高低温共焦光学镜头，其特征在于：所述高清日夜高低温共焦光学镜头满足如下条件：

其中，TTL为镜头的光学总长，f为镜头焦距。

5.如权利要求1所述的高清日夜高低温共焦光学镜头，其特征在于：所述高清日夜高低温共焦光学镜头还包括光阑STO，所述光阑STO位于所述第三透镜L3和第四透镜L4之间。

6.如权利要求1所述的高清日夜高低温共焦光学镜头，其特征在于：所述第九透镜L9的像侧还设有保护玻璃L10。

7.如权利要求1所述的高清日夜高低温共焦光学镜头，其特征在于：所述高清日夜高低温共焦光学镜头的工作波段为可见光波段435nm～656nm和红外波段820nm～870nm。