CN209148949U - 一种日夜共焦镜头 - Google Patents

Abstract

本实用新型是公开了一种日夜共焦镜头，其从物侧至像侧依次设有：第一透镜；光阑；第二透镜；第三透镜；第四透镜；第五透镜；滤光片；保护玻璃；感光芯片。本实用新型各片透镜采用的凹、凸组合结构，通过合理地分配光焦度及选择不同色散系数的玻璃材料，实现高像素的同时，也满足了日夜共焦的要求。本实用新型光学系统均选择玻璃材质，折射率温度系数小，高低温性能稳定，实现小温漂的目标。

Description

一种日夜共焦镜头

【技术领域】

本实用新型涉及光学成像镜头系统，尤其是涉及一种日夜共焦镜头。

【背景技术】

目前车载系统所用的镜头普遍存在这样的问题：由于车载定焦镜头不便于调整后焦或者随时更换补偿玻璃，较难实现日夜共焦，为了兼顾红外模式，往往又会对可见模式清晰度造成损失，使得白天和夜晚成像效果都不理想，且多数镜头高低温环境下清晰度严重下降，温度漂移大，成像画面周边亮度不够大，相对照度低。

为了解决以上所述的问题，本实用新型做出了有益的改进。

【实用新型内容】

本实用新型要解决的技术问题是针对目前车载定焦镜头日夜共焦效果差、像素低、温度漂移大、相对照度低的问题，提供一种高像素、高照度、小温漂的日夜共焦镜头。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种日夜共焦镜头，其特征在于其从物侧至像侧依次设有：

第一透镜，第一透镜朝向物侧和朝向像侧的表面均为凹面；所述

第一透镜的焦距为负；

光阑；

第二透镜，第二透镜朝向物侧和朝向像侧的表面均为凸面；所述

第二透镜的焦距为正；

第三透镜，第三透镜朝向物侧的表面为凹面，朝向像侧的表面为凸面；所述第三透镜的焦距为正；

第四透镜，第四透镜朝向物侧和朝向像侧的表面均为凸面；所述

第四透镜的焦距为正；

第五透镜，第五透镜朝向物侧的表面为凹面，朝向像侧的表面为凸面；所述第五透镜的焦距为负；

滤光片；

保护玻璃；

感光芯片。

如上所述的一种日夜共焦镜头，其特征在于所述的第一透镜、第二透镜、第四透镜、第五透镜均为玻璃球面透镜，第三透镜为玻璃非球面透镜，非球面表面形状满足如下方程：

在公式中，参数c为半径所对应的曲率，y为径向坐标，其单位和透镜长度单位相同，k为圆锥二次曲线系数；当k系数小于-1时，透镜的面形曲线为双曲线，当k系数等于-1时，透镜的面形曲线为抛物线；当k系数介于-1到0之间时，透镜的面形曲线为椭圆，当k系数等于0时，透镜的面形曲线为圆形，当k系数大于0时，透镜的面形曲线为扁椭圆形；a₁至a₈分别表示各径向坐标所对应的系数。

如上所述的一种日夜共焦镜头，其特征在于日夜共焦镜头满足以下关系式：

|Nd₁－Nd₂|≤0.2；

Nd₃≥1.8；

Nd₅≥1.8；

其中，Nd₁为第一透镜的折射率，Nd₂为第二透镜的折射率，Nd₃为第三透镜的折射率，Nd₅为第五透镜的折射率。

如上所述的一种日夜共焦镜头，其特征在于日夜共焦镜头满足以下关系式：

lens₁＞50，lens₂＜50；lens₃＜35；

lens₄－lens₅＞20；

其中，lens₁为第一透镜的色散系数，lens₂为第二透镜的色散系数，lens₃为第三透镜的色散系数，lens₄为第四透镜的色散系数，lens₅为第五透镜的色散系数。

如上所述的一种日夜共焦镜头，其特征在于光学系统设计时选用的可见光波长及权重比例为435：486:546:587:656＝11:23:29:27:10，红外光波长及权重比例为900:920:940:960:980＝1:10:20:10:1，波长单位为nm。

与现有技术相比，本实用新型的一种日夜共焦镜头，达到了如下效果：

1、本实用新型各片透镜采用的凹、凸组合结构，通过合理地分配光焦度及选择不同色散系数的玻璃材料，实现高像素的同时，也满足了日夜共焦的要求。

2、本实用新型光学系统均选择玻璃材质，折射率温度系数小，高低温性能稳定，实现小温漂的目标。

3、本实用新型通过控制镜片曲率，选择合理折射率的材质，及优化过程中尽量少设置渐晕，实现了高相对照度，达到了74％。

3、本实用新型具有日夜共焦、像素高、温漂小、照度高的特点，适合推广应用。

【附图说明】

图1为本实用新型结构示意图。

【具体实施方式】

下面结合附图对本实用新型的实施方式作进一步说明。

如图1所示，一种日夜共焦镜头，其从物侧至像侧依次设有：

第一透镜1，第一透镜1朝向物侧和朝向像侧的表面均为凹面；所述第一透镜1的焦距为负；

光阑2；

第二透镜3，第二透镜3朝向物侧和朝向像侧的表面均为凸面；所述第二透镜3的焦距为正；

第三透镜4，第三透镜4朝向物侧的表面为凹面，朝向像侧的表面为凸面；所述第三透镜4的焦距为正；

第四透镜5，第四透镜5朝向物侧和朝向像侧的表面均为凸面；所述第四透镜5的焦距为正；

第五透镜6，第五透镜6朝向物侧的表面为凹面，朝向像侧的表面为凸面；所述第五透镜6的焦距为负；

滤光片7；设置滤光片，过滤系统所需波段，以提高成像效果；

保护玻璃8；保护感光芯片9，防止感光芯片被损坏；

感光芯片9。

本实用新型中第一透镜1物侧面为凹面，有利于校正场曲，实现整个像面均匀成像，各透镜正、负焦距的组合结构，合理分配光焦度，提高镜头的分辨率，同时使得镜头在可见和红外模式下均能清晰成像，实现可见红外共焦，第五透镜6像侧面为凸面，有利于减小轴外视场光线在像面上的入射角，提高相对照度。

如图1所示，在本实施例中，第一透镜1、第二透镜3、第四透镜5、第五透镜6均为玻璃球面透镜，第三透镜4为玻璃非球面透镜，非球面表面形状满足如下方程：

在公式中，参数c为半径所对应的曲率，y为径向坐标，其单位和透镜长度单位相同，k为圆锥二次曲线系数；当k系数小于-1时，透镜的面形曲线为双曲线，当k系数等于-1时，透镜的面形曲线为抛物线；当k系数介于-1到0之间时，透镜的面形曲线为椭圆，当k系数等于0时，透镜的面形曲线为圆形，当k系数大于0时，透镜的面形曲线为扁椭圆形；a₁至a₈分别表示各径向坐标所对应的系数。

在本实施例中，所有透镜均选择玻璃材质，由于玻璃材质的折射率温度系数小，能有效减小温度漂移量，实现-40℃～+85℃高低温环境下仍然能清晰成像，此外，采用玻璃材质的透镜，光学透过率高，物理和化学性能稳定，更适合镜片需要裸露在外的环境，能满足车载行业对镜头性耐性的高要求，使用非球面镜片，能较好地校正球差，场曲、彗差等像差，以实现高像素地目标。

如图1所示，在本实施例中，所述日夜共焦镜头满足以下关系式：

|Nd₁－Nd₂|≤0.2；

Nd₃≥1.8；

Nd₅≥1.8；

其中，Nd₁为第一透镜1的折射率，Nd₂为第二透镜2的折射率，Nd₃为第三透镜4的折射率，Nd₅为第五透镜6的折射率

在本实施例中，第一透镜1和第二透镜3承担了较大的光焦度，是的轴外光束通过前组后，光线与光轴的夹角快速减小，配合第三透镜4非球面的使用，能较好地减小轴外视场光线入射到像面上的角度，提高周边相对照度，使得整个像面亮度均匀。满足上述折射率关系式的透镜组合结构，能较好地实现光焦度分配，提高了镜头的分辨率，实现了高像素及日夜共焦的目标，。

如图1所示，在本实施例中，所述日夜共焦镜头满足以下关系式：

lens₁＞50，lens₂＜50；lens₃＜35；

lens₄－lens₅＞20；

其中，lens₁为第一透镜1的色散系数，lens₂为第二透镜3的色散系数，lens₃为第三透镜4的色散系数，lens₄为第四透镜5的色散系数，lens₅为第五透镜6的色散系数。

在本实施例中，满足上述各片透镜色散系数关系的透镜组合结构，高色散与低色散材料互相搭配，可以减小二级光谱，实现较好的色差校正能力，从而提高可见与红外波段成像清晰度，实现日夜共焦，此外。

如图1所示，在本实施例中，光学系统设计时选用的可见光波长及权重比例为435：486:546:587:656＝11:23:29:27:10，红外光波长及权重比例为900:920:940:960:980＝1:10:20:10:1，波长单位为nm。

在本实施例中，设计光学系统时采用以上可见和红外两种波段及相应的权重比例，能较好的考虑芯片对不同波长的响应水平，符合实际成像要求，实现较好的色彩还原，提高白天和夜晚所成图像的锐利度和饱和度，进一步提高日夜共焦的效果。

本实施例中，日夜共焦镜头的焦距f＝3.405mm，相对孔径FNO＝2.5，视场角FOV＝94°，镜头总长为TTL＝12.71mm，各透镜具体参数如下表所示：

在上表中，半径R与厚度的单位均为毫米。标记“*”的面表示非球面。第三透镜4详细的非球面系数如下：

Claims (5)

1.一种日夜共焦镜头，其特征在于其从物侧至像侧依次设有：

第一透镜(1)，第一透镜(1)朝向物侧和朝向像侧的表面均为凹面；所述第一透镜(1)的焦距为负；

光阑(2)；

第二透镜(3)，第二透镜(3)朝向物侧和朝向像侧的表面均为凸面；所述第二透镜(3)的焦距为正；

第三透镜(4)，第三透镜(4)朝向物侧的表面为凹面，朝向像侧的表面为凸面；所述第三透镜(4)的焦距为正；

第四透镜(5)，第四透镜(5)朝向物侧和朝向像侧的表面均为凸面；所述第四透镜(5)的焦距为正；

第五透镜(6)，第五透镜(6)朝向物侧的表面为凹面，朝向像侧的表面为凸面；所述第五透镜(6)的焦距为负；

滤光片(7)；

保护玻璃(8)；

感光芯片(9)。

2.根据权利要求1所述的一种日夜共焦镜头，其特征在于所述的第一透镜(1)、第二透镜(3)、第四透镜(5)、第五透镜(6)均为玻璃球面透镜，第三透镜(4)为玻璃非球面透镜，非球面表面形状满足如下方程：

在公式中，参数c为半径所对应的曲率，y为径向坐标，其单位和透镜长度单位相同，k为圆锥二次曲线系数；当k系数小于-1时，透镜的面形曲线为双曲线，当k系数等于-1时，透镜的面形曲线为抛物线；当k系数介于-1到0之间时，透镜的面形曲线为椭圆，当k系数等于0时，透镜的面形曲线为圆形，当k系数大于0时，透镜的面形曲线为扁椭圆形；a₁至a₈分别表示各径向坐标所对应的系数。

3.根据权利要求1所述的一种日夜共焦镜头，其特征在于所述日夜共焦镜头满足以下关系式：

|Nd₁－Nd₂|≤0.2；

Nd₃≥1.8；

Nd₅≥1.8；

其中，Nd₁为第一透镜(1)的折射率，Nd₂为第二透镜(3)的折射率，Nd₃为第三透镜(4)的折射率，Nd₅为第五透镜(6)的折射率。

4.根据权利要求1所述的一种日夜共焦镜头，其特征在于所述日夜共焦镜头满足以下关系式：

lens₁＞50，lens₂＜50；lens₃＜35；

lens₄－lens₅＞20；

其中，lens₁为第一透镜(1)的色散系数，lens₂为第二透镜(3)的色散系数，lens₃为第三透镜(4)的色散系数，lens₄为第四透镜(5)的色散系数，lens₅为第五透镜(6)的色散系数。

5.根据权利要求1所述的一种日夜共焦镜头，其特征在于光学系统设计时选用的可见光波长及权重比例为435：486:546:587:656＝11:23:29:27:10，红外光波长及权重比例为900:920:940:960:980＝1:10:20:10:1，波长单位为nm。