CN209656977U - 一种高清高低温共焦光学装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高清高低温共焦光学装置，本装置包括沿光线入射方向依次设置的凸凹负光焦度的第一玻璃塑胶非球面透镜L1、凹凸正光焦度的第二塑胶非球面透镜L2、双凸正光焦度的第三玻璃球面透镜L3、双凸正光焦度的第四塑胶非球面透镜L4、双凹负光焦度的第五塑胶非球面透镜L5。该镜头采用1G4P结构，降低了成本。通过合理的分配光焦度使镜头结构紧凑，进而大幅降低了公差敏感度，并合理的采用塑胶非球面镜片使得各种像差得到很好的修正，大大提升了成像质量；同时合理的控制焦距比使得装置在‑40℃～+85℃的环境条件下不离焦；且具有夜视功能。

Description

一种高清高低温共焦光学装置

技术领域

本实用新型主要针对安防监控并保证在-40℃～85℃不离焦的高清光学装置。

背景技术

目前国内的闭路监控行业(CCTV)都在朝小型化，多功能，环境适应能力强的方向发展，而且国内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。如再考虑监控摄像机的电路发热因素，设计一个大光圈且能在-40℃～85℃内焦面不偏移的光学成像装置变得十分必要。据公安机关权威统计的数据统计：接近70％的犯罪都是在夜间或光线较暗地域发生，黑暗成了罪犯的天然保护伞,为此推出具有夜视功能的高清摄像机十分必要。

实用新型内容

本实用新型主要提供了一种安防监控在-40℃～85℃不离焦的高清光学装置。

为达到以上设计要求，本实用新型提供的技术方案如下：

一种焦距为4mm的1G4P玻塑混合结构高清高低温共焦的光学装置，包括沿光线入射方向依次设置的凸凹负光焦度的第一玻璃塑胶非球面透镜L1、凹凸正光焦度的第二塑胶非球面透镜L2、双凸正光焦度的第三玻璃球面透镜L3、双凸正光焦度的第四塑胶非球面透镜L4、双凹负光焦度的第五塑胶非球面透镜L5。该装置的四片塑胶透镜的焦距、折射率及一枚玻璃透镜的曲率半径分别满足以下表1的条件：

f<sub>1</sub>＝-7.02±5％	n<sub>1</sub>＝1.535±5％
				f<sub>2</sub>＝91.06±5％	n<sub>2</sub>＝1.535±5％
f<sub>3</sub>＝9.58±5％	n<sub>3</sub>＝1.593±5％	R<sub>31</sub>＝-31.11±5％	R<sub>32</sub>＝-6.74±5％
				f<sub>4</sub>＝4.40±5％	n<sub>4</sub>＝1.535±5％
f<sub>5</sub>＝-5.21±5％	n<sub>5</sub>＝1.636±5％

表1

上表中：f₁至f₅分别依次对应所述第一塑胶非球面透镜L1至第五塑胶非球面透镜L5的焦距；所述n₁至n₅分别依次对应所述第一塑胶非球面透镜L1至第五塑胶非球面透镜L5的折射率；所述R₃₁和R₃₂对应第三玻璃球面透镜L3的曲率半径，其中，“-”表示方向为负方向。该装置的四片塑胶透镜的焦距、折射率及一枚玻璃透镜的曲率半径的偏差是由镜片的公差允许范围和加工能力决定的，通过有限次实验得到：偏差在10％以内能满足镜头良率，并在加工能力范围内，偏差高于10％以上，不能满足镜头良率。

非球面透镜L1、L2、L4、L5的非球面方程满足：

上式中，参数c为曲率半径，y为径向坐标，k为圆锥二次曲线系数，其中，所述第一塑胶非球面透镜L1包含相对的R₁₁面和R₁₂面，所述第二塑胶非球面透镜L2包含相对的R₂₁面和R₂₂面，所述第四塑胶非球面透镜L4包含相对的R₄₁面和R₄₂面，所述第五塑胶非球面透镜L5包含相对的R₅₁面和R₅₂面。其中，所述R₁₁面、R₁₂面、R₂₁面、R₂₂面、R₄₁面、R₄₂面、R₅₁面和R₅₂面的参数为：

表2

本实用新型主要通过控制4枚塑胶非球面透镜的光焦度的值，保证光学装置在低温、常温、高温环境下不离焦。

即

其中，f₁，f₂，f₄，f₅见表1。

本实用新型FNO.的值在如下范围

其中，f为系统焦距，D为入瞳直径。

本实用新型提供的光学装置有效的保证本实用新型能在-40℃～85℃的温度变化内不离焦。并且合理的采用塑胶非球面可以很好的提升边缘画质，保证很高的成像品质，且具有夜视功能。

附图说明

图1为本实用新型实施例一的透镜组装图。

图2为本实用新型实施例一的光通路示意图；

图3为本实用新型在低温20℃环境下可见光的MTF图；

图4为本实用新型在低温20℃环境下红外光的MTF图；

图5为本实用新型在常温-40℃环境下可见光的MTF图；

图6为本实用新型在高温85℃环境下可见光的MTF图。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部内容。

请参见图1和图2，本实用新型包括沿光线入射方向依次设置的凸凹负光焦度的第一玻璃塑胶非球面透镜L1、凹凸正光焦度的第二塑胶非球面透镜L2、双凸正光焦度的第三玻璃球面透镜L3、双凸正光焦度的第四塑胶非球面透镜L4、双凹负光焦度的第五塑胶非球面透镜L5；其中，所述透镜L1包含相对的R₁₁面和R₁₂面，所述透镜L2包含相对的R₂₁面和R₂₂面，所述透镜L3包含相对的R₃₁面和R₃₂面，所述透镜L4包含相对的R₄₁面和R₄₂面，所述透镜L5包含相对的R₅₁面和R₅₂面。

当该实用新型的四片塑胶透镜的焦距、折射率及一枚玻璃透镜的曲率半径分别满足以下条件：

表1

非球面透镜L1、L2、L4、L5的非球面方程满足：

上式中，参数c为曲率半径，y为径向坐标，k为圆锥二次曲线系数，其中，所述非球面透镜L1、L2、L4、L5包含相对面：R₁₁面、R₁₂面、R₂₁面、R₂₂面、R₄₁面、R₄₂面、R₅₁面、R₅₂面的参数为：

表2

当该实用新型的四片塑胶透镜的焦距、折射率及一枚玻璃透镜的曲率半径、厚度分别满足上述表1条件时，由图3、图5、图6可以看出本实用新型在20摄氏度常温、零下40℃低温、零上85℃高温等极限条件下可见光范围内的MTF曲线都没有出现严重的离焦现象，且由图2的红外光的MTF曲线，可以看出本实用新型具有夜视功能。

以上仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种高清高低温共焦光学装置，其特征在于，所述光学装置包括沿光线入射方向依次设置的凸凹负光焦度的第一玻璃塑胶非球面透镜L1、凹凸正光焦度的第二塑胶非球面透镜L2、双凸正光焦度的第三玻璃球面透镜L3、双凸正光焦度的第四塑胶非球面透镜L4和双凹负光焦度的第五塑胶非球面透镜L5，所述光学装置的四片塑胶透镜的焦距、折射率及一枚玻璃透镜的曲率半径分别满足下表条件：

f₁＝-7.02±5％ n₁＝1.535±5％ f₂＝91.06±5％ n₂＝1.535±5％ f₃＝9.58±5％ n₃＝1.593±5％ R₃₁＝-31.11±5％ R₃₂＝-6.74±5％ f₄＝4.40±5％ n₄＝1.535±5％ f₅＝-5.21±5％ n₅＝1.636±5％

上表中：f₁至f₅分别依次对应所述第一玻璃塑胶非球面透镜L1至第五塑胶非球面透镜L5的焦距；所述n₁至n₅分别依次对应所述第一玻璃塑胶非球面透镜L1至第五塑胶非球面透镜L5的折射率；所述R₃₁和R₃₂对应第三玻璃球面透镜L3的曲率半径，其中，“-”表示方向为负方向。

2.如权利要求1所述的高清高低温共焦光学装置，其特征在于：所述凸凹负光焦度的第一玻璃塑胶非球面透镜L1、凹凸正光焦度的第二塑胶非球面透镜L2、双凸正光焦度的第四塑胶非球面透镜L4和双凹负光焦度的第五塑胶非球面透镜L5的非球面方程满足：

上式中，参数c为曲率半径，y为径向坐标，k为圆锥二次曲线系数，其中，所述第一玻璃塑胶非球面透镜L1包含相对的R₁₁面和R₁₂面，所述第二塑胶非球面透镜L2包含相对的R₂₁面和R₂₂面，所述第四塑胶非球面透镜L4包含相对的R₄₁面和R₄₂面，所述第五塑胶非球面透镜L5包含相对的R₅₁面和R₅₂面。其中，所述R₁₁面、R₁₂面、R₂₁面、R₂₂面、R₄₁面、R₄₂面、R₅₁面和R₅₂面的参数满足下表：

3.如权利要求1所述的高清高低温共焦光学装置，其特征还满足:所述第一玻璃塑胶非球面透镜L1、第二塑胶非球面透镜L2、第四塑胶非球面透镜L4和第五塑胶非球面透镜L5的焦距在如下范围：

其中，f₁，f₂，f₄，f₅见所述权利要求1中的表格。

4.如权利要求1所述的高清高低温共焦光学装置，其特征还满足:FNO.的值在如下范围：

其中，f为系统焦距，D为入瞳直径。