CN205049803U - 一种针孔光学镜头 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种针孔光学镜头，镜头中从物面到像面依次设有第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜和第五透镜，采用五片透镜结构，利于镜头整体体积最小化设计，各个透镜中采用塑胶透镜与玻璃透镜及球面透镜与非球面透镜相结合，通过优化配置各个透镜的焦距及分布，使得本实用新型镜头画面解析力达百万像素，通光口径F#≤2.5mm，并能满足1/2.7英寸的像高及温度漂移补偿的要求。因此，本实用新型镜头具有外形尺寸小、生产制造成本低、画质清晰及增加了使用环境范围。

Description

一种针孔光学镜头

【技术领域】

本实用新型涉及光学镜头，尤其是一种针孔光学镜头。

【背景技术】

针孔镜头因其小巧易于隐藏的特点，广泛应用于某些特殊监控场合，如记者暗访，公安机关查案取证，银行柜台或自动取款机监控等。所以在设计时，要尽量使镜片前端口径小，镜头总长短，以及镜头整体重量轻。如专利文献CN201464692U公开了一种百万像素的针孔镜头，其使用了5个玻璃镜片，其中有两组胶合镜片，采用这种结构的镜头其整体重量较大，成本也较高，且后截距只有2.33mm，不利于滤波片的安装和调焦，通光口径大，为4.5mm。

本实用新型即针对现有技术的不足而研究提出。

【实用新型内容】

本实用新型要解决的技术问题是提供一种针孔光学镜头，镜头中采用五片透镜结构，并采用塑胶透镜与玻璃透镜及球面透镜与非球面透镜相结合，通过优化配置各个透镜的焦距及分布，使得本实用新型镜头画面解析力达百万像素，通光口径F#≤2.5mm，并能满足1/2.7英寸的像高及温度漂移补偿的要求。因此，本实用新型镜头具有外形尺寸小、生产制造成本低、画质清晰及增加了使用环境范围。

为解决上述技术问题，本实用新型一种针孔光学镜头，从物面到像面依次设有第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、滤光片和感光片。

所述第一透镜、第二透镜和第三透镜均为塑胶非球面透镜。

所述第四透镜和第五透镜粘接为胶合透镜。

所述第一透镜、第二透镜、第三透镜均为弯月形透镜，所述第一透镜和第二透镜的凹面均朝向像面，所述第三透镜凹面朝向物面。

所述第一透镜为负焦距透镜，所述第二透镜和第三透镜为正焦距透镜，所述第一透镜、第二透镜、第三透镜、的焦距分别为f1、f2、f3，满足：

-2.8<f2/f1<-2.45，-1.8<f3/f1<-1.5。

所述第一透镜(1)、第二透镜(2)和第三透镜(3)的非球面半径所对应的曲率为c，透镜表面上一点到光轴的距离为r，透镜表面的二次曲面常数为K，所述所述第一透镜(1)、第二透镜(2)和第三透镜(3)的四阶、六阶、八阶、十阶、十二阶、十四阶和十六阶的非球面系数分别为A、B、C、D、E、F、G，非球面透镜表面上一点沿光轴方向的矢高为z，满足：

$z=\frac{{\mathrm{cr}}^2}{1+\sqrt{1-(1+k)c^2{r}^2}}+{\mathrm{Ar}}^4+{\mathrm{Br}}^6{\mathrm{Cr}}^8+{\mathrm{Dr}}^{10}+{\mathrm{Er}}^{12}+{\mathrm{Fr}}^{14}+{\mathrm{Gr}}^{16}.$

所述第四透镜(4)为双凸球面透镜，所述第五透镜(5)凹面朝向物面，第五透镜(5)为弯月形透镜,所述第四透镜为正焦距透镜，所述第五透镜为负焦距透镜，所述第四透镜(4)和第五透镜(5)的焦距分别为f4和f5，镜头光学后焦距为BFL，镜头光学总长为TTL，满足：

-0.6<f4/f5<-0.53，BFL＞5mm，0.45<BFL/TTL<0.48。

所述第四透镜(4)和第五透镜(5)为玻璃透镜。

本实用新型镜头通光口径为F#，视场为FOV，满足：

F#≦2.5mm，FOV≥96°。

与现有技术相比，本实用新型具有如下优点：

1、本实用新型镜头只采用五片透镜，利于镜头整体体积最小化设计，满足该镜头在特殊场合的环境使用要求。

2、本实用新型镜头中五片透镜，采用塑胶透镜与玻璃透镜及球面透镜与非球面透镜相结合，减轻了镜头的整体重量和降低了其生产制造成本，同时，有效克服了在高温或者低温环境中单独使用塑胶透镜导致镜头焦点漂移量大，难于保证解析品质的问题，使得本实用新型镜头性能稳定、画质良好，且满足了1/2.7英寸的像高的要求。

3、本实用新型镜头通光口径F#≤2.5mm，利于增加后焦距及滤光片的安装和调焦，且仍能保证足量的光通过，有效保证了画面亮度。

4、本实用新型镜头视场2w＞96°，畸变控制在30％以内，具有广角镜头特点，监控视野范围广。

【附图说明】

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细说明，其中：

图1为实用新型镜头中各个透镜的分布示意图。

图2为实用新型第一种实施方式的解析图。

图3为实用新型第一种实施方式的光斑图。

图4为实用新型第一种实施方式的轴上色差图。

图5为实用新型第一种实施方式的垂轴色差图。

图6为实用新型第二种实施方式的解析图。

图7为实用新型第二种实施方式的光斑图。

图8为实用新型第二种实施方式的轴上色差图。

图9为实用新型第二种实施方式的垂轴色差图。

图10为实用新型第三种实施方式的解析图。

图11为实用新型第三种实施方式的光斑图。

图12为实用新型第三种实施方式的轴上色差图。

图13为实用新型第三种实施方式的垂轴色差图。

【具体实施方式】

下面结合附图对本实用新型的实施方式作详细说明。

如图所示，本实用新型一种针孔光学镜头，从物面到像面依次设有第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3、第四透镜4、第五透镜5、滤光片6和感光片7。只采用五片透镜，利于镜头整体体积最小化设计，满足该镜头在特殊场合的环境使用要求。

所述第一透镜1、第二透镜2和第三透镜3均为塑胶非球面透镜，所述第四透镜4和第五透镜5为玻璃透镜。采用塑胶透镜与玻璃透镜及球面透镜与非球面透镜相结合，减轻了镜头的整体重量和降低了其生产制造成本，同时，有效克服了在高温或者低温环境中单独使用塑胶透镜导致镜头焦点漂移量大，难于保证解析品质的问题，使得本实用新型镜头性能稳定、画质良好，且满足了1/2.7英寸的像高的要求。

所述第四透镜4和第五透镜5粘接为胶合透镜。

所述第一透镜1和第二透镜2的凹面均朝向像面，所述第三透镜3凹面朝向物面，所述第四透镜4为双凸球面透镜，所述第五透镜5凹面朝向物面，所述第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3和第五透镜5为弯月形透镜。

所述第一透镜1和第五透镜5为负焦距透镜，所述第二透镜2、第三透镜3和第四透镜4为正焦距透镜，所述第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3、第四透镜4和第五透镜5的焦距分别为f1、f2、f3、f4和f5，镜头光学总长为BFL，镜头光学总长为TTL，满足：

-2.8<f2/f1<-2.45，-1.8<f3/f1<-1.5，-0.6<f4/f5<-0.53，BFL＞5mm，0.45<BFL/TTL<0.48。

所述第一透镜(1)、第二透镜(2)和第三透镜(3)的非球面半径所对应的曲率为c，透镜表面上一点到光轴的距离为r，透镜表面的二次曲面常数为K，所述所述第一透镜(1)、第二透镜(2)和第三透镜(3)的四阶、六阶、八阶、十阶、十二阶、十四阶和十六阶的非球面系数分别为A、B、C、D、E、F、G，非球面透镜表面上一点沿光轴方向的矢高为z，满足：

$z=\frac{{\mathrm{cr}}^2}{1+\sqrt{1-(1+k)c^2{r}^2}}+{\mathrm{Ar}}^4+{\mathrm{Br}}^6+{\mathrm{Cr}}^8{\mathrm{Dr}}^{10}+{\mathrm{Er}}^{12}+{\mathrm{Fr}}^{14}+{\mathrm{Gr}}^{16}.$

本实用新型镜头通光口径为F#，F#≤2.5mm，利于增加后焦距BFL及滤光片6的安装和调焦，且仍能保证足量的光通过，有效保证了画面亮度。视场为FOV，经过优化配置，视场FOV＞96°，畸变控制在30％以内，具有监控视野范围广的特点。

以下为本实用新型镜头的3个实施例的参数，其中f为本实用新型镜头的焦距，从物面到像面，S1为第一透镜1的第一个表面，S2为第一透镜1的第二个表面，S3为第二透镜2的第一个表面，S4为第二透镜2的第二个表面，S5为第三透镜3的第一个表面，S6为第三透镜3的第二个表面，S7为第四透镜4朝向物面的表面，S8为第四透镜4与第五透镜5胶合表面，S9为第五透镜5朝向像面的表面，S10为滤光片6的第一个表面，S11为滤光片6的第二个表面。

实施方式一

如图2至图5所示，f＝4.3mm，F#＝2.5，FOV＝110°，BFL＝5.6942，TTL＝12.278，各个透镜的焦距如下表所示：

f1	f2	f3	f4	f5	f2/f1	f3/f1	f4/f5	BFL/TTL
									-5.8197	15.3051	9.3	3.38	-6.027	-2.6299	-1.598	-0.5608	0.4637

第一种实施方式中各个透镜表面、R值、厚度及其材料如下所示：

第一种实施方式中各个透镜表面参数如下所示：

K

A

B

C

D

E

S1

-2.4452

-5.62E-03

8.20E-03

-2.21E-03

4.66E-04

7.98E-05

S2

-3.9095

0.1864

-0.1044

0.1007

-0.0604

0.0277

S3

-0.5878

-7.86E-03

5.24E-03

5.89E-04

-4.14E-04

9.09E-05

S4

-2.0732

-5.20E-03

1.40E-03

6.49E-04

2.39E-03

-9.81E-04

S5

-4.0179

-4.48E-03

0.0181

-0.0136

0.0117

-3.22E-03

S6

0.3071

5.07E-03

7.52E-04

4.18E-04

-2.64E-05

3.73E-05

实施方式二

如图6至图9所示，f＝4.3mm，F#＝2.45，FOV＝105°，BFL＝5.3142，TTL＝11.89，各个透镜的焦距如下表所示：

f1	f2	f3	f4	f5	f2/f1	f3/f1	f4/f5	BFL/TTL
									-6.2873	15.713	9.6	3.33	-5.63	-2.4992	-1.5269	-0.5915	0.4469

第二种实施方式中各个透镜表面、R值、厚度及其材料如下所示：

第二种实施方式中各个透镜表面参数如下所示：

K

A

B

C

D

E

S1

-2.4452

-5.62E-03

8.20E-03

-2.21E-03

4.66E-04

7.98E-05

S2

-3.9095

0.1864

-0.1044

0.1007

-0.0604

0.0277

S3

-0.5878

-7.86E-03

5.24E-03

5.89E-04

-4.14E-04

9.09E-05

S4

-2.0732

-5.20E-03

1.40E-03

6.49E-04

2.39E-03

-9.81E-04

S5

-4.0179

-4.48E-03

0.0181

-0.0136

0.0117

-3.22E-03

S6

0.3071

5.07E-03

7.52E-04

4.18E-04

-2.64E-05

3.73E-05

实施方式三

如图10至图13所示，f＝4.3mm，F#＝2.4，FOV＝96°，BFL＝5.842，TTL＝12.41，各个透镜的焦距如下表所示：

f1	f2	f3	f4	f5	f2/f1	f3/f1	f4/f5	BFL/TTL
									-5.8	15.71	9.89	3.41	-6.34	-2.7086	-1.7052	-0.5379	0.47

第三种实施方式中各个透镜表面、R值、厚度及其材料如下所示：

第三种实施方式中各个透镜表面参数如下所示：

K

A

B

C

D

E

S1

-2.4452

-5.62E-03

8.20E-03

-2.21E-03

4.66E-04

7.98E-05

S2

-3.9095

0.1864

-0.1044

0.1007

-0.0604

0.0277

S3

-0.5878

-7.49E-03

6.75E-03

-1.52E-03

1.42E-04

2.47E-04

S4

-2.0732

-3.22E-03

2.34E-03

2.29E-03

3.29E-03

-1.05E-03

S5

-4.0179

-3.26E-03

0.0193e

-0.0115

0.0124

-2.94E-03

S6

0.3071

5.13E-03

6.85E-04

4.34E-04

-2.25E-05

3.57E-05

Claims (5)

1.一种针孔光学镜头，其特征在于从物面到像面依次设有第一透镜(1)、第二透镜(2)、第三透镜(3)、第四透镜(4)、第五透镜(5)、滤光片(6)和感光片(7)；

所述第一透镜(1)、第二透镜(2)和第三透镜(3)均为塑胶非球面透镜；

所述第四透镜(4)和第五透镜(5)粘接为胶合透镜；

所述第一透镜(1)、第二透镜(2)、第三透镜(3)均为弯月形透镜，所述第一透镜(1)和第二透镜(2)的凹面均朝向像面，所述第三透镜(3)凹面朝向物面；

所述第一透镜(1)为负焦距透镜，所述第二透镜(2)和第三透镜(3)为正焦距透镜，所述第一透镜(1)、第二透镜(2)、第三透镜(3)的焦距分别为f1、f2、f3，满足：

-2.8<f2/f1<-2.45，-1.8<f3/f1<-1.5。

2.根据权利要求1所述一种针孔光学镜头，其特征在于所述第四透镜(4)为双凸球面透镜，所述第五透镜(5)为弯月形透镜,且所述第五透镜(5)凹面朝向物面，所述第四透镜(4)为正焦距透镜，所述第五透镜(5)为负焦距透镜，所述第四透镜(4)和第五透镜(5)的焦距分别为f4和f5，镜头光学后焦距为BFL，镜头光学总长为TTL，满足：

-0.6<f4/f5<-0.53，BFL＞5mm，0.45<BFL/TTL<0.48。

3.根据权利要求2所述一种针孔光学镜头，其特征在于所述第四透镜(4)和第五透镜(5)均为玻璃透镜。

4.根据权利要求3所述一种针孔光学镜头，其特征在于所述第一透镜(1)、第二透镜(2)和第三透镜(3)的非球面半径所对应的曲率为c，透镜表面上一点到光轴的距离为r，透镜表面的二次曲面常数为K，所述第一透镜(1)、第二透镜(2)和第三透镜(3)的四阶、六阶、八阶、十阶、十二阶、十四阶和十六阶的非球面系数分别为A、B、C、D、E、F、G，非球面透镜表面上一点沿光轴方向的矢高为z，满足：

5.按权利要求1或2或3或4所述一种针孔光学镜头，其特征在于通光口径为F#，视场为FOV，满足：F#≦2.5mm，FOV≥96°。