CN117270160B - 一种日夜监控镜头 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种日夜监控镜头，日夜监控镜头中共有八片具有屈折力的透镜，沿光轴由物侧至像侧依次包括具有负屈折力的第一透镜，物侧面为凸面，像侧面为凹面；具有负屈折力的第二透镜，物侧面为凹面，像侧面为凹面；具有正屈折力的第三透镜，物侧面为凸面，像侧面为凸面；具有正屈折力的第四透镜，物侧面为凹面，像侧面为凸面；光阑；具有正屈折力的第五透镜，物侧面为凸面，像侧面为凸面；具有负屈折力的第六透镜，物侧面为凹面，像侧面为凹面；具有正屈折力的第七透镜，物侧面为凸面，像侧面为凸面；具有正屈折力的第八透镜，物侧面为凸面，像侧面为凹面。本发明有助于实现日夜监控镜头具有大视场角的同时，提升日夜监控镜头的分辨率。

Description

一种日夜监控镜头

技术领域

本发明涉及镜头技术领域，尤其涉及一种日夜监控镜头。

背景技术

日夜监控镜头是机器视觉系统中必不可少的部件，直接影响成像质量的优劣。其中安防监控是一个重要的应用领域，将日夜监控镜头应用于安防技术领域，以提供全天候全方位的安全监控，给人们的人身和财产安全带来了很大保障。随着科技技术的迅猛发展，人们对安防监控镜头有了更高的技术要求。

公开号为CN116149017A的中国专利公开了一种小型监控镜头，包括沿入射光路依次设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜以及第四透镜；第一透镜为弯月负透镜，物侧面为凸面，像侧面为凹面；第二透镜为双凸正透镜；第三透镜为双凸正透镜；第五透镜为弯月负透镜，物侧面为凹面，像侧面为凸面；其中第二透镜为玻璃球面透镜，第一、第三及第四透镜均为塑胶非球面透镜，采用1G3P的光学结构，使得镜头高清成像的同时，通光能力强，能够更好地适应多种环境亮度条件，上述小型监控镜头虽然结构简单，但是容易导致镜头视角缩小并且镜头相差难以校正，因此，提供一种日夜监控镜头，能够在实现日夜监控镜头具有大视场角的同时提升日夜监控镜头的分辨率，是非常有必要的。

发明内容

有鉴于此，本发明提出了一种日夜监控镜头，能够在实现日夜监控镜头具有大视场角的同时，提升日夜监控镜头的分辨率。

本发明提供了一种日夜监控镜头，所述日夜监控镜头中共有八片具有屈折力的透镜，沿光轴由物侧到像侧依次包括：

具有负屈折力的第一透镜，所述第一透镜的物侧面近光轴处为凸面，所述第一透镜的像侧面近光轴处为凹面；

具有负屈折力的第二透镜，所述第二透镜的物侧面近光轴处为凹面，所述第二透镜的像侧面近光轴处为凹面；

具有正屈折力的第三透镜，所述第三透镜的物侧面近光轴处为凸面，所述第三透镜的像侧面近光轴处为凸面；

具有正屈折力的第四透镜，所述第四透镜的物侧面近光轴处为凹面，所述第四透镜的像侧面近光轴处为凸面；

光阑；

具有正屈折力的第五透镜，所述第五透镜的物侧面近光轴处为凸面，所述第五透镜的像侧面近光轴处为凸面；

具有负屈折力的第六透镜，所述第六透镜的物侧面近光轴处为凹面，所述第六透镜的像侧面近光轴处为凹面；

具有正屈折力的第七透镜，所述第七透镜的物侧面近光轴处为凸面，所述第七透镜的像侧面近光轴处为凸面；

具有正屈折力的第八透镜，所述第八透镜的物侧面近光轴处为凸面，所述第八透镜的像侧面近光轴处为凹面；

所述日夜监控镜头满足以下条件：

-9≤f1/f≤-8；

-3≤f2/f≤-2；

2≤f5/f≤3；以及

30≤f8/f≤35；

其中，f为所述日夜监控镜头的总焦距，f1为所述第一透镜的焦距，f2为所述第二透镜的焦距，f5为所述第五透镜的焦距，f8为所述第八透镜的焦距。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述日夜监控镜头满足以下条件：

1.6≤(R1+R2)/(R1-R2)≤1.65；

其中，R1为第一透镜物侧面的曲率半径，R2为第一透镜像侧面的曲率半径。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述日夜监控镜头满足以下条件：

-5.0≤(R14+R15)/(R14-R15)≤-4.0；

其中，R14为第八透镜物侧面的曲率半径，R15为第八透镜像侧面的曲率半径。

更进一步优选的，所述日夜监控镜头满足以下条件：

2.0<Fno<2.6；

FOV>180°；

其中，Fno为所述日夜监控镜头的光阑数，FOV为所述日夜监控镜头的全视场角度。

更进一步优选的，所述第一透镜和所述第二透镜采用相同的材料。

更进一步优选的，所述日夜监控镜头满足以下条件：

1.70<N<1.80；

45<V<55；

其中，N为所述第一透镜和所述第二透镜的折射率，V为所述第一透镜和所述第二透镜的阿贝数。

更进一步优选的，所述第三透镜与所述第四透镜组成第一胶合透镜，所述第六透镜与所述第七透镜组成第二胶合透镜。

更进一步优选的，所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜、所述第四透镜、所述第五透镜、所述第六透镜、所述第七透镜以及所述第八透镜均为球面透镜。

本发明提供的一种日夜监控镜头相对于现有技术具有以下有益效果：

(1)通过对日夜监控镜头中八片透镜的屈折力进行合理的配置，即将第一透镜设置为具有负屈折力，有利于使大角度的入射光线进入到日夜监控镜头，扩大日夜监控镜头的视场角范围，第二透镜具有负屈折力，能够使得经由第一透镜的入射光线更加平缓地进入日夜监控镜头，当光线进入具有正屈折力和双凸面设计的第三透镜时，使得入射光线平缓过渡，以提高日夜监控镜头的相对照度，而具有正屈折力的第四透镜和第五透镜，则能够有利于矫正日夜监控镜头的像散，配合具有负屈折力的第六透镜，能够有利于矫正日夜监控镜头的彗差，第七透镜具有正屈折力，能够平衡光线经由第六透镜产生的难以校正的像差，促进日夜监控镜头的像差平衡，第八透镜具有正屈折力，能够有效校正日夜监控镜头的像散，提高日夜监控镜头的成像质量，同时有利于日夜监控镜头的小型化设计；

(2)当日夜监控镜头满足关系式-9≤f1/f≤-8、-3≤f2/f≤-2、2≤f5/f≤3以及30≤f8/f≤35时，有助于扩大日夜监控镜头的视场角和提升日夜监控镜头像差的修正效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的日夜监控镜头的结构示意图；

图2为本发明中日夜监控镜头的传递函数曲线示意图；

图3为本发明中日夜监控镜头的场曲图；

图4为本发明中日夜监控镜头的镜头点阵图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施方式，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，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方式，都属于本发明保护的范围。

除非另作定义，本发明中使用的技术用语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也相应地改变。

请参阅图1，本申请实施例公开一种日夜监控镜头，日夜监控镜头中共有六片具有屈折力的透镜，日夜监控镜头沿光轴由物侧至像侧依次为第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4、第五透镜L5、第六透镜L6、第七透镜L7、第八透镜L8以及平板玻璃PL。成像时，光线由第一透镜L1的物侧依次进入第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4、第五透镜L5、第六透镜L6、第七透镜L7、第八透镜L8以及平板玻璃PL，并最终成像于日夜监控镜头的成像面上。

通过设置日夜监控镜头的第一透镜L1具有负屈折力，并使得第一透镜L1的物侧面、像侧面于近光轴处分别为凸面和凹面，以缩短日夜监控镜头的焦距，有利于使大角度的入射光线进入到日夜监控镜头，扩大日夜监控镜头的视场角范围，从而获得大视场角的特征；第二透镜L2具有负屈折力，能够使得经由第一透镜L1的入射光线更加平缓地进入日夜监控镜头，结合第二透镜L2的物侧面于近光轴处为凹面，有利于校正轴外像差，以降低日夜监控镜头的解像力变化敏感度，增强日夜监控镜头的成像效果稳定性，从而提高日夜监控镜头的成像质量；当光线进入具有正屈折力的第三透镜L3，由于第三透镜L3的物侧面、像侧面于近光轴处均为凸面的设计，可以对第一透镜L1、第二透镜L2收集的光线进行压缩，使得入射光线平缓过渡，以提高日夜监控镜头的相对照度，并使得中心和边缘视场光线均得到有效会聚，从而校正边缘像差，提高日夜监控镜头的解像能力，进一步提高日夜监控镜头的成像质量；第四透镜L4的物侧面、像侧面于近光轴处分别为凹面和凸面，以使第三透镜L3的像侧面和第四透镜L4的物侧面胶合在一起构成第一胶合透镜，能够在减小日夜监控镜头体积的同时有效校正色差；同样地，具有正屈折力和双凸面设置的第五透镜L5，可以使得入射至第五透镜L5的光线平缓过渡，以提高日夜监控镜头的相对照度提高日夜监控镜头的解像能力；第五透镜L5和第六透镜L6分别具有正屈折力和负屈折力，一正一负的配合，能够有利于矫正日夜监控镜头的场曲，第七透镜L7具有正屈折力，能够平衡光线经由第六透镜L6产生的难以校正的像差，促进日夜监控镜头的像差平衡，结合第七透镜L7的物侧面、像侧面于近光轴处均为凸面的设置，能够使得入射光线的过渡更加平缓，提高日夜监控镜头的相对照度，同时，有效校正日夜监控镜头产生的像差，减小畸变，从而提高日夜监控镜头的成像清晰度，提高日夜监控镜头的成像质量，并且第六透镜L6的像侧面和第七透镜L7的物侧面胶合在一起构成第二胶合透镜，能够在减小日夜监控镜头体积的同时有效校正色差；第八透镜L8具有正屈折力，能够有效校正日夜监控镜头的像散，提高日夜监控镜头的成像质量，同时有利于日夜监控镜头的小型化设计。

在本实施例中，第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4、第五透镜L5、第六透镜L6、第七透镜L7以及第八透镜L8均为球面透镜。由于球面透镜是旋转对称的光学元件，其曲率半径与几何中心的距离不变，透镜参数在整个表面上是恒定的，球面透镜在加工制造方面具有较为经济的成本优势，故而降低了日夜监控镜头的成本，同时由于球面透镜参数较为统一，也降低了日夜监控镜头的组装难度。

在本实施例中，日夜监控镜头还包括光阑ST，光阑ST可为孔径光阑和/或视场光阑，例如光阑ST可为孔径光阑或者光阑ST可为视场光阑。通过将光阑ST设置在第四透镜L4的像侧面与第五透镜L5的物侧面之间，能够使出射光瞳远离成像面，能够减小日夜监控镜头的有效直径。

在本实施例中，第一透镜L1和第二透镜L2采用相同的材料，第一透镜L1和第二透镜L2的折射率均大于1.7且小于1.8，同时第一透镜L1和第二透镜L2的阿贝数均大于45且小于55，使得日夜监控镜头能够在不同的环境下都能够保持清晰成像，从而提高成像质量。

在本发明实施例中，日夜监控镜头满足以下关系等式：

-9≤f1/f≤-8；

-3≤f2/f≤-2；

2≤f5/f≤3；

30≤f8/f≤35；

其中，f为日夜监控镜头的总焦距，f1为第一透镜L1的焦距，f2为第二透镜L2的焦距，f5为第五透镜L5的焦距，f8为第八透镜L8的焦距。当第一透镜L1焦距、第二透镜L2焦距、第五透镜L5焦距以及第八透镜L8焦距分别与日夜监控镜头总焦距f之比满足上述等式时，有助于改善日夜监控镜头像差的修正效果，从而提升日夜监控镜头的成像品质。

对于日夜监控镜头中各透镜的曲率半径，日夜监控镜头满足以下关系等式：

1.6≤(R1+R2)/(R1-R2)≤1.65；

-5.0≤(R14+R15)/(R14-R15)≤-4.0；

其中，R1为第一透镜L1物侧面的曲率半径，R2为第一透镜L1像侧面的曲率半径，R14为第八透镜L8物侧面的曲率半径，R15为第八透镜L8像侧面的曲率半径。满足上述关系等式时，能够合理配置第一透镜L1和第八透镜L8的物侧面与像侧面于光轴处的曲率半径之间的关系，有利于合理配置第一透镜L1和第八透镜L8的形状，从而合理分配第一透镜L1和第八透镜L8在日夜监控镜头中承担的光学偏折角，使得光线能够在第一透镜L1和第八透镜L8平缓过渡，降低日夜监控镜头的像差敏感度，同时也有利于第一透镜L1和第八透镜L8有效改善轴外视场的像散和像差，进而有利于提升日夜监控镜头的成像质量。

对于日夜监控镜头中各透镜的光阑数和视场角，日夜监控镜头满足以下关系等式：

2.0<Fno<2.6；

FOV>180°；

其中，Fno为日夜监控镜头的光阑数，FOV为日夜监控镜头的全视场角度。

在本发明的实施例中，各个透镜具体参数如表1所示。

表1示出了日夜监控镜头的各透镜的曲率半径、厚度、折射率、阿贝数以及焦距，其中，曲率半径、厚度以及焦距的单位均为毫米(mm)。

表1

其中，面号1对应的透镜面和面号2对应的透镜面分别为第一透镜L1的物侧面和像侧面，面号3对应的透镜面和面号4对应的透镜面分别为第二透镜L2的物侧面和像侧面，面号5对应的透镜面为第三透镜L3的物侧面，面号6对应的透镜面为第三透镜L3和第四透镜L4的结合面，面号7对应的透镜面为第四透镜L4的像侧面，面号9对应的透镜面和面号10对应的透镜面分别为第五透镜L5的物侧面和像侧面，面号11对应的透镜面为第六透镜L6的物侧面，面号12对应的透镜面为第六透镜L6和第七透镜L7的结合面，面号13对应的透镜面为第七透镜L7的像侧面，面号14对应的透镜面和面号15对应的透镜面为第八透镜L8的物侧面和像侧面，面号16对应的透镜面和面号17对应的透镜面为平板玻璃PL的物侧面和像侧面。

与表1匹配的日夜监控镜头总体参数如下：

日夜监控镜头的半视场角α≧90度；

f1/f＝-8.41；

f2/f＝-2.66；

f5/f＝2.68；

f8/f＝32.5；

(R1+R2)/(R1-R2)＝1.63；

(R14+R15)/(R14-R15)＝-4.49。

图2为车载监控镜头的传递函数曲线示意图，其表示各视场下不同空间频率的镜头成像调制度，横轴表示空间频率(单位：lp/mm)，纵轴表示MTF值。在MTF函数中，中心视场MTF值在100lp/mm处大于0.5，边缘视场MTF值在100lp/mm处均大于0.3，具有较好的光学成像质量。

如图3所示，图3为车载监控镜头的场曲图，场曲图中子午曲线T从左至右依次对应波长为0.4861um、0.5876um、0.9400um的光线，从场曲图中的曲线可以看出，无论是子午曲线T还是弧矢曲线S都处于±0.05mm以内，即车载监控镜头具有较小的光学畸变的场曲特性。

参照图4，图中为车载监控镜头的镜头点阵图，表示成像画面上不同视场条件下的光斑spot点，图中示意为在归一化的不同视场条件前提下，三种不同波长光线(0.4861um、0.5876um、0.9400um)分别在某一视场条件下屏幕上的点光斑成像示意图。

以上所述仅为本发明的较佳实施方式而已，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 (8)

1.一种日夜监控镜头，其特征在于，所述日夜监控镜头中共有八片具有屈折力的透镜，沿光轴由物侧到像侧依次包括：

具有负屈折力的第一透镜，所述第一透镜的物侧面近光轴处为凸面，所述第一透镜的像侧面近光轴处为凹面；

具有负屈折力的第二透镜，所述第二透镜的物侧面近光轴处为凹面，所述第二透镜的像侧面近光轴处为凹面；

具有正屈折力的第三透镜，所述第三透镜的物侧面近光轴处为凸面，所述第三透镜的像侧面近光轴处为凸面；

具有正屈折力的第四透镜，所述第四透镜的物侧面近光轴处为凹面，所述第四透镜的像侧面近光轴处为凸面；

光阑；

具有正屈折力的第五透镜，所述第五透镜的物侧面近光轴处为凸面，所述第五透镜的像侧面近光轴处为凸面；

具有负屈折力的第六透镜，所述第六透镜的物侧面近光轴处为凹面，所述第六透镜的像侧面近光轴处为凹面；

具有正屈折力的第七透镜，所述第七透镜的物侧面近光轴处为凸面，所述第七透镜的像侧面近光轴处为凸面；

具有正屈折力的第八透镜，所述第八透镜的物侧面近光轴处为凸面，所述第八透镜的像侧面近光轴处为凹面；

所述日夜监控镜头满足以下条件：

-9≤f1/f≤-8；

-3≤f2/f≤-2；

2≤f5/f≤3；以及

30≤f8/f≤35；

其中，f为所述日夜监控镜头的总焦距，f1为所述第一透镜的焦距，f2为所述第二透镜的焦距，f5为所述第五透镜的焦距，f8为所述第八透镜的焦距。

2.如权利要求1所述的日夜监控镜头，其特征在于，所述日夜监控镜头满足以下条件：

1.6≤(R1+R2)/(R1-R2)≤1.65；

其中，R1为第一透镜物侧面的曲率半径，R2为第一透镜像侧面的曲率半径。

3.如权利要求1所述的日夜监控镜头，其特征在于，所述日夜监控镜头满足以下条件：

-5.0≤(R14+R15)/(R14-R15)≤-4.0；

其中，R14为第八透镜物侧面的曲率半径，R15为第八透镜像侧面的曲率半径。

4.如权利要求1所述的日夜监控镜头，其特征在于，所述日夜监控镜头满足以下条件：

2.0<Fno<2.6；

FOV>180°；

其中，Fno为所述日夜监控镜头的光阑数，FOV为所述日夜监控镜头的全视场角度。

5.如权利要求1所述的日夜监控镜头，其特征在于，所述第一透镜和所述第二透镜采用相同的材料。

6.如权利要求5所述的日夜监控镜头，其特征在于，所述日夜监控镜头满足以下条件：

1.70<N<1.80；

45<V<55；

其中，N为所述第一透镜和所述第二透镜的折射率，V为所述第一透镜和所述第二透镜的阿贝数。

7.如权利要求1所述的日夜监控镜头，其特征在于，所述第三透镜与所述第四透镜组成第一胶合透镜，所述第六透镜与所述第七透镜组成第二胶合透镜。

8.如权利要求1所述的日夜监控镜头，其特征在于，所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜、所述第四透镜、所述第五透镜、所述第六透镜、所述第七透镜以及所述第八透镜均为球面透镜。