CN207264008U - 一种大光圈4k定焦镜头 - Google Patents

一种大光圈4k定焦镜头 Download PDF

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Abstract

本实用新型提供一种大光圈4K定焦镜头，包括沿光轴从物方至像方依次排列的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜和第八透镜,所述第一透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜和第八透镜为玻璃透镜，所述第二透镜、第六透镜和第七透镜为塑料非球面透镜。本实用新型使用5片玻璃球面透镜和3片塑料非球面透镜的8片光学结构，能够实现可见光和红外光同时达到4K分辨率，F1.4最大光圈，1/1.8"的像面最大160度的视场角以及光学总长小于30mm等指标。

Description

一种大光圈4K定焦镜头
技术领域
本实用新型涉及镜头技术领域，尤其涉及一种大光圈4K定焦镜头。
背景技术
安防监控中由于物体大小不同，远近不同，以及镜头放大率不同往往需要将画面放大以更好的识别。然而传统全高清摄像机像素只有2百万像素，若需要将监控画面放大则会因为像素较低使得画面放大后细节模糊不清。因此近年来安防领域逐渐兴起了4K超高清的概念，凭借超高像素，4K安防摄像机即使将画面放大也能保持比较高的解析度，有利于更好地识别目标。同时安防监控需要全天侯不间断进行，不但在白天能呈现良好的画面在微光以及夜晚环境下也需要能呈现清晰明亮的图像。而图像亮度由两个因素决定，一个是镜头光圈大小，一个是图像传感器的感光能力。以目前的科技水平来说图像传感器的感光能力取决与单个像素面积，单个像素面积越大其受光能力越好往往微光条件下图像亮度就越高。因此出现了一种1/1.8"的大像面4K图像传感器，相比较于目前常见的1/2.5"4K图像传感器其显著增大了单个像素面积，拥有更好的受光能力。
然而目前市面上能达到1/1.8"4K的广角定焦镜头还很少，有些特种镜头或许可以达到1/1.8"4K的指标但是往往价格太高或者不具备红外共焦的能力。因此开发一款大光圈的1/1.8"4K的广角定焦镜头就显得很有必要。对于传统玻璃球面镜片而言，其矫正像差的能力有限，同时价格较高。若需要设计一款4K超高清，大光圈的广角定焦镜头则需要较多的镜片，无疑使得镜头的生产成本大大提高，不利于市场推广。
实用新型内容
本实用新型提供一种大光圈4K定焦镜头，克服了现有技术中存在不足的技术问题。
为了解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案为：
一种大光圈4K定焦镜头，包括沿光轴从物方至像方依次排列的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜和第八透镜,所述第一透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜和第八透镜为玻璃透镜，所述第二透镜、第六透镜和第七透镜为塑料非球面透镜。
进一步地，所述第二透镜、第六透镜和第七透镜分别与整个镜头满足如下条件式：
2<∣f2/f∣<6；
0.8<∣f6/f∣<4；
0.8<∣f7/f∣<5；
0.4<∣f6/f7∣<4.5；
其中，f为整个镜头的焦距，f2、f6和f7分别对应第二透镜、第六透镜和第七透镜的焦距。
更进一步地，所述第四透镜与第五透镜胶合形成胶合透镜，所述胶合透镜与整个镜头满足如下条件式：
3.5<∣fe/f∣<80，其中，fe为胶合透镜的焦距。
优选地，所述第一透镜是凸凹负光焦度透镜，所述第二透镜是凹凸负光焦度透镜，所述第三透镜是凸平正光焦度透镜，所述第四透镜是双凸正光焦度透镜，所述第五透镜是双凹负光焦度透镜，第六透镜是双凸正光焦度透镜，第七透镜是双凹负光焦度透镜，第八透镜是双凸正光焦度透镜。
优选地，所述第一透镜是凸凹负光焦度透镜，所述第二透镜是凹凸负光焦度透镜，所述第三透镜是双凸正光焦度透镜，所述第四透镜是双凸正光焦度透镜，所述第五透镜是双凹负光焦度透镜，所述第六透镜是双凸正光焦度透镜，所述第七透镜是双凹负光焦度透镜，所述第八透镜是双凸正光焦度透镜。
优选地，所述第一透镜是凸凹负光焦度透镜，所述第二透镜是凹凸负光焦度透镜，所述第三透镜是双凸正光焦度透镜，所述第四透镜是双凸正光焦度透镜，所述第五透镜是双凹负光焦度透镜，所述第六透镜是双凸正光焦度透镜，所述第七透镜是双凹负光焦度透镜，所述第八透镜是凸凹正光焦度透镜。
本实用新型提供一种大光圈4K定焦镜头，包括沿光轴从物方至像方依次排列的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜和第八透镜,其特征在于：所述第一透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜和第八透镜为玻璃透镜，所述第二透镜、第六透镜和第七透镜为塑料非球面透镜。
非球面具有较高的矫正像差能力，使用非球面镜片的镜头通常能够减少镜片数量，简化镜头结构。塑料非球面镜片具备良好的矫正像差的能力，同时价格较低。采用塑料非球面镜片与玻璃镜片混合的方式来设计制造镜头可以获得成像画质优秀，价格较为合理的产品。本实用新型通过使用5片玻璃球面透镜和3片塑料非球面透镜组合形成8片式光学结构，并合理选择合适的透镜和布局透镜的相对位置，能够实现可见光与红外光同时达到4K分辨率，F1.4的最大光圈，1/1.8"的像面最大160度的视场角以及光学总长小于30mm等指标，且成本较低、市场前景广泛。
附图说明
图1是本实用新型一种大光圈4K定焦镜头的第一实施例结构示意图；
图2是本实用新型一种大光圈4K定焦镜头的第二实施例结构示意图；
图3是本实用新型一种大光圈4K定焦镜头的第三实施例结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图，具体阐明本实用新型的实施方式，附图仅供参考和说明使用，不构成对本实用新型专利保护范围的限制。
如图1至3所示，一种大光圈4K定焦镜头，包括沿光轴从物方至像方依次排列的第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3、第四透镜4、第五透镜5、第六透镜6、第七透镜7和第八透镜8,所述第一透镜1、第三透镜3、第四透镜4、第五透镜5和第八透镜8为玻璃透镜，所述第二透镜2、第六透镜6和第七透镜7为塑料非球面透镜。
进一步，所述第二透镜2、第六透镜6和第七透镜7分别与整个镜头满足如下条件式：
2<∣f2/f∣<6；
0.8<∣f6/f∣<4；
0.8<∣f7/f∣<5；
0.4<∣f6/f7∣<4.5；
其中，f为整个镜头的焦距，f2、f6和f7分别对应第二透镜、第六透镜和第七透镜的焦距。
更进一步地，所述第四透镜4与第五透镜5胶合形成胶合透镜，所述胶合透镜与整个镜头满足如下条件式：3.5<∣fe/f∣<80，其中，fe为胶合透镜的焦距。
实施例一：请参看图1，所述第一透镜1是凸凹负光焦度透镜，所述第二透镜2是凹凸负光焦度透镜，所述第三透镜3是凸平正光焦度透镜，所述第四透镜4是双凸正光焦度透镜，所述第五透镜5是双凹负光焦度透镜，第六透镜6是双凸正光焦度透镜，第七透镜7是双凹负光焦度透镜，第八透镜8是双凸正光焦度透镜。
第一透镜至第八透镜各个参数如下表所示：
f1＝-13.5～-4.5 n1＝1.43～1.85 R1＝15～500 R2＝3.1～6.1
f2＝-31.5～-10.1 n2＝1.47～1.68 R3＝-8.9～-3.1 R4＝-50～-4.5
f3＝6.5～20.5 n3＝1.7～2.1 R5＝5～50 R6＝PL
f4＝3.3～15.5 n4＝1.43～1.7 R7＝5.5～19.7 R8＝-9.2～-3
f5＝-13.5～-3.2 n5＝1.43～1.8 R9＝-9.2～-3 R10＝5～50
f6＝5.1～18.3 n6＝1.46～1.65 R11＝5.6～19.2 R12＝-4.5～-18.5
f7＝-25.3～-7.1 n7＝1.5～1.75 R13＝-25.3～-9.6 R14＝9.6～30.2
f8＝6.5～22.1 n8＝1.43～1.7 R15＝5.3～21.5 R16＝-∞～-15
其中，f1至f8依顺序分别代表了第一透镜至第八透镜的透镜焦距；n1至n8依顺序分别代表了第一透镜至第八透镜的折射率；R1、R3、R5、R7、R9、R11、R13、R15依顺序分别代表了第一透镜至第八透镜朝向物方一侧表面中心的曲率半径，R2、R4、R6、R8、R10、R12、R14、R16依顺序分别代表了第一透镜至第八透镜朝向像方一侧表面中心的曲率半径，“-”代表方向为负。
因为第二透镜、第六透镜和第七透镜为非球面透镜，所以其各自透镜镜面形状满足如下方程式：
其中，r代表径向坐标，单位与透镜长度单位相同，c为表面中心半径所对应的曲率，k为圆锥二次曲线系数，α1至α8为高次非球面系数。
实施例一中满足上述非球面方程式的非球面系数如下表所示：
本实施例中，第一透镜至第八透镜的光学物理参数如下表所示：
面序号 面型 R D nd K值
S1 球面 33.13 0.55 1.63
S2 球面 4.502 4.05
S3 非球面 -4.671 3 1.66 -0.535
S4 非球面 -8.911 0.1 -1.293
S5 球面 10.645 1.7 1.95
S6 球面 PL 0
光阑 平面 PL 4.4
S7 球面 8.014 3.6 1.43
S8 球面 -5.211
S9 球面 -5.211 0.6 1.65
S10 球面 27.43 0.1
S11 非球面 11.121 1.75 1.55 0.335
S12 非球面 -8.571 0.05 -19.553
S13 非球面 -16.533 0.93 1.65 -6.101
S14 非球面 21.55 0.1 -30.572
S15 球面 8.573 1.97 1.6
S16 球面 -220.23
其中，R为表面中心半径大小，D为对应光学表面到下一光学表面于光轴上的距离；nd对应d光(波长为587nm)的折射率；S1和S2为第一透镜1的物方表面和像方表面，S3和S4为第二透镜2的物方表面和像方表面，S5和S6为第三透镜3的物方表面和像方表面，光阑为光阑所在平面；S7和S8为第四透镜4的物方表面和像方表面；S9和S10为第五透镜5的物方表面和像方表面；S11和S12为第六透镜6的物方表面和像方表面；S13和S14为第七透镜7的物方表面和像方表面；S15和S16为第八透镜8的物方表面和像方表面。
实施例二：请参看图2，与实施例一相比，透镜的数量和类型基本相同，但是具体的透镜参数以及布局有所不同。
所述第一透镜1是凸凹负光焦度透镜，所述第二透镜2是凹凸负光焦度透镜，所述第三透镜3是双凸正光焦度透镜，所述第四透镜4是双凸正光焦度透镜，所述第五透镜5是双凹负光焦度透镜，所述第六透镜6是双凸正光焦度透镜，所述第七透镜7是双凹负光焦度透镜，所述第八透镜8是双凸正光焦度透镜。
第一透镜至第八透镜折射率、焦距以及曲率半径参数如下表所示：
f1＝-11.5～-4.5 n1＝1.43～1.85 R1＝15～200 R2＝3.1～8.9
f2＝-21.5～-10.1 n2＝1.47～1.68 R3＝-8.9～-3.1 R4＝-40～-4.5
f3＝6.5～13.5 n3＝1.7～2.1 R5＝5～50 R6＝-400～-10
f4＝6.5～15.5 n4＝1.43～1.7 R7＝5.5～35 R8＝-9.2～-3
f5＝-10～-3 n5＝1.43～1.8 R9＝-9.2～-3 R10＝5～80
f6＝5.1～12.3 n6＝1.46～1.65 R11＝5.6～19.2 R12＝-18.5～-4.5
f7＝-20.3～-7.5 n7＝1.5～1.75 R13＝-70～-9.6 R14＝5～35
f8＝10～21 n8＝1.43～1.7 R15＝5.3～16.5 R16＝-∞～-10
实施例二中满足上述非球面方程式的非球面系数如下表所示：
S3 S4 S11 S12 S13 S14
α1 0 0 0 0 0 0
α2 3.11E-03 6.75E-04 1.48E-03 -2.98E-03 -7.04E-03 -3.16E-03
α3 5.47E-05 1.59E-05 -5.38E-05 3.37E-04 7.78E-04 4.13E-04
α4 -1.94E-06 -2.09E-06 5.80E-06 -4.83E-06 -2.05E-05 -2.37E-05
α5 5.07E-07 4.22E-07 -5.20E-08 -7.63E-08 -7.09E-07 -5.32E-07
α6 -3.96E-08 -1.19E-08 -2.87E-09 6.32E-08 1.44E-07 6.53E-08
α7 1.34E-09 2.56E-10 9.17E-10 -2.09E-09 -6.20E-09 -1.98E-09
α8 0 0 0 0 0 0
本实施例中，第一透镜至第八透镜的光学物理参数如下表所示：
实施例三：请参看图3，与实施例一相比，透镜的数量和类型基本相同，但是具体的透镜参数以及布局有所不同。
所述第一透镜1是凸凹负光焦度透镜，所述第二透镜2是凹凸负光焦度透镜，所述第三透镜3是双凸正光焦度透镜，所述第四透镜4是双凸正光焦度透镜，所述第五透镜5是双凹负光焦度透镜，所述第六透镜6是双凸正光焦度透镜，所述第七透镜7是双凹负光焦度透镜，所述第八透镜8是凸凹正光焦度透镜。
第一透镜至第八透镜各个参数如下表所示：
f1＝-11.5～-4.5 n1＝1.43～1.85 R1＝50～∞ R2＝3.1～9
f2＝-21.5～-12 n2＝1.47～1.68 R3＝-8.9～-3.1 R4＝-40～-4.5
f3＝6.5～15 n3＝1.7～2.1 R5＝5～50 R6＝-40～-10
f4＝6.5～15.5 n4＝1.43～1.7 R7＝5.5～19.7 R8＝-9.2～-3
f5＝-10～-3 n5＝1.43～1.8 R9＝-9.2～-3 R10＝3.5～35
f6＝6～12 n6＝1.46～1.65 R11＝5.6～19.2 R12＝-18.5～-4.5
f7＝-25～-7.5 n7＝1.5～1.75 R13＝-30～-5.6 R14＝7～255
f8＝10～30 n8＝1.43～1.7 R15＝5.3～16.5 R16＝15～500
实施例三中满足上述非球面方程式的非球面系数如下表所示：
本实施例中，第一透镜至第八透镜的光学物理参数如下表所示：
面序号 面型 R D nd K值
S1 球面 322 0.58 1.69
S2 球面 6.76 3
S3 非球面 -5.28 1.65 1.66 -0.47
S4 非球面 -10.43 0.07 -10.02
S5 球面 23 2.65 1.9
S6 球面 -14.65 0.01
光阑 平面 PL 0.08
S7 球面 8.87 5 1.43
S8 球面 -7.03
S9 球面 -7.03 0.6 1.65
S10 球面 7.03 3.23
S11 非球面 6.74 2.67 1.55 1.58
S12 非球面 -11.5 0.6 1.13
S13 非球面 -7.52 0.65 1.65 -18.2
S14 非球面 168.7 0.8 106.88
S15 球面 8.13 1.745 1.55
S16 球面 39.48
以上三个实施例的透镜具有相同的紧固方式如下：第一透镜与第二透镜直接紧靠，第二透镜与第三透镜隔圈紧配，第三透镜与第四透镜通过隔圈紧配，第四透镜和第五透镜通过胶合形成胶合透镜，第五透镜和第六透镜通过隔圈紧配，所述第六透镜和第七透镜直接紧靠，所述第七透镜和第八透镜通过隔圈紧靠。
以上所揭露的仅为本实用新型的较佳实施例，不能以此来限定本实用新型的权利保护范围，因此依本实用新型申请专利范围所作的等同变化，仍属本实用新型所涵盖的范围。

Claims (6)

1.一种大光圈4K定焦镜头，包括沿光轴从物方至像方依次排列的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜和第八透镜,其特征在于：所述第一透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜和第八透镜为玻璃透镜，所述第二透镜、第六透镜和第七透镜为塑料非球面透镜。
2.根据权利要求1所述的一种大光圈4K定焦镜头，其特征在于：所述第二透镜、第六透镜和第七透镜分别与整个镜头满足如下条件式：
2<∣f2/f∣<6；
0.8<∣f6/f∣<4；
0.8<∣f7/f∣<5；
0.4<∣f6/f7∣<4.5；
其中，f为整个镜头的焦距，f2、f6和f7分别对应第二透镜、第六透镜和第七透镜的焦距。
3.根据权利要求2所述的一种大光圈4K定焦镜头，其特征在于：所述第四透镜与第五透镜胶合形成胶合透镜，所述胶合透镜与整个镜头满足如下条件式：
3.5<∣fe/f∣<80，其中，fe为胶合透镜的焦距。
4.根据权利要求1至3任一项所述的一种大光圈4K定焦镜头，其特征在于：所述第一透镜是凸凹负光焦度透镜，所述第二透镜是凹凸负光焦度透镜，所述第三透镜是凸平正光焦度透镜，所述第四透镜是双凸正光焦度透镜，所述第五透镜是双凹负光焦度透镜，第六透镜是双凸正光焦度透镜，第七透镜是双凹负光焦度透镜，第八透镜是双凸正光焦度透镜。
5.根据权利要求1至3任一项所述的一种大光圈4K定焦镜头，其特征在于：所述第一透镜是凸凹负光焦度透镜，所述第二透镜是凹凸负光焦度透镜，所述第三透镜是双凸正光焦度透镜，所述第四透镜是双凸正光焦度透镜，所述第五透镜是双凹负光焦度透镜，所述第六透镜是双凸正光焦度透镜，所述第七透镜是双凹负光焦度透镜，所述第八透镜是双凸正光焦度透镜。
6.根据权利要求1至3任一项所述的一种大光圈4K定焦镜头，其特征在于：所述第一透镜是凸凹负光焦度透镜，所述第二透镜是凹凸负光焦度透镜，所述第三透镜是双凸正光焦度透镜，所述第四透镜是双凸正光焦度透镜，所述第五透镜是双凹负光焦度透镜，所述第六透镜是双凸正光焦度透镜，所述第七透镜是双凹负光焦度透镜，所述第八透镜是凸凹正光焦度透镜。
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CB03 Change of inventor or designer information
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Inventor after: Zhang Pinguang

Inventor after: He Jianwei

Inventor after: Liu Guanlu

Inventor after: Mao Caiying

Inventor before: He Jianwei

Inventor before: Liu Guanlu