CN210954464U

CN210954464U - 35mm焦距大光圈道路监控镜头

Info

Publication number: CN210954464U
Application number: CN201922237636.9U
Authority: CN
Inventors: 温晓锋; 吴乐超; 吴杭英; 刘亦崇
Original assignee: FOCTEK PHOTONICS Inc
Current assignee: FOCTEK PHOTONICS Inc
Priority date: 2019-12-13
Filing date: 2019-12-13
Publication date: 2020-07-07
Anticipated expiration: 2029-12-13

Abstract

本实用新型涉及一种35mm焦距大光圈道路监控镜头包括镜筒以及设置在所述镜筒内的镜头组，所述镜头组包括由物方到像方沿光轴方向依次设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜、光阑、第八透镜、第九透镜、第十透镜、第十一透镜、及第十二透镜。该实用新型克服了现有常使用的定焦监控镜头普遍存在焦距短、像素提高难、成像画面不够锐利、畸变大、光圈小、画面清晰度受损、成像质量差异明显、有偏色、强光下杂光明显的缺点，其采用优选光学条件的镜片的搭配，并配合光阑后置结构，具有大光圈、大靶面、高像素、高低温不离焦、超低畸变、整体画面亮度均匀性好、能满足C接口需求的优点。

Description

35mm焦距大光圈道路监控镜头

技术领域

本实用新型涉及一种35mm焦距大光圈道路监控镜头，应用在道路监控镜头制造领域。

背景技术

随着城市化进程的加快，交通安全问题成为民生关切的问题，道路监控也日趋高清化、网络化、智能化，摄像机的应用范围也越来越广泛，且必须在道路、街道、市场等流动人口较大以及事件多发地段安装功能多样的摄像机，以便对各种异常情况进行监控记录，而其中有许多地方监控的相对条件差、光线昏暗，需要低照度高清摄像机，以满足全天候24小时监控的需求。对于夜晚等低照度环境，如果摄像机采集光线不够，会造成画面很暗，影响清晰度。而摄像机低照度性能的提升，大光圈镜头是关键技术之一。

目前常使用的定焦监控镜头普遍存在焦距短、像素提高难、成像画面不够锐利、畸变大、光圈小、画面清晰度受损、成像质量差异明显、有偏色、强光下杂光明显等问题，无法满足较大范围、高像素、全天候的精确监控需求。

因此，提供一种大光圈、高像素、夜视功能和强光抑制功能佳、且能满足较大范围监控需求的35mm焦距大光圈道路监控镜头己成为当务之亟。

实用新型内容

为了克服现有常使用的定焦监控镜头普遍存在焦距短、像素提高难、成像画面不够锐利、畸变大、光圈小、画面清晰度受损、成像质量差异明显、有偏色、强光下杂光明显的缺点，本实用新型提供一种35mm焦距大光圈道路监控镜头，其采用优选光学条件的镜片的搭配，并配合光阑后置结构(即物方镜片一侧多于像方一侧镜片)，具有大光圈(F数为1.0)、大靶面(1.1”，最大像圆为φ18mm，能满足较大范围监控需求)、高像素、高低温不离焦、超低畸变(全视场畸变在-1.6％内)、整体画面亮度均匀性好(相对照度边缘>50％)、能满足C接口需求、夜视功能(大光圈且高分辨率率)和强光抑制功能(由于光圈比较大，相对照度高，可以很好地匹配芯片后端算法做到强光抑制效果)佳的优点。

本实用新型的技术方案如下：

一种35mm焦距大光圈道路监控镜头，包括镜筒以及设置在所述镜筒内的镜头组，所述镜头组包括由物方到像方沿光轴方向依次设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜、光阑、第八透镜、第九透镜、第十透镜、第十一透镜、及第十二透镜；其中，第三透镜和第四透镜为胶合镜片，第六透镜和第七透镜为胶合镜片，第八透镜、第九透镜和第十透镜为胶合镜片，第十一透镜和第十二透镜为胶合镜片；

且所述各透镜满足以下的光学条件：

1.95<n1<2.1,25<V1<30，中心厚度5-6mm；

1.6<n2<1.7,30<V2<35，中心厚度3-4mm；

1.65<n3<1.75,30<V3<35，中心厚度7-8mm；

1.5<n4<1.6,65<V4<70，中心厚度14-15mm；

1.95<n5<2.1,25<V5<30，中心厚度9-10mm；

1.5<n6<1.6,65<V6<70，中心厚度14.5-15.5mm；

1.55<n7<1.65,35<V7<40，中心厚度3-4mm；

1.5<n8<1.6,65<V8<70，中心厚度5-6mm；

1.8<n9<1.9,20<V9<25，中心厚度1-2mm；

1.8<n10<1.9,40<V10<45，中心厚度10-11mm；

1.4<n11<1.5,95<V11<100，中心厚度1-2mm；

1.95<n12<2.05,25<V12<30，中心厚度5-6mm；

其中n1-n12为第一透镜到第十二透镜的折射率，V1-V12为第一透镜到第十二透镜的阿贝系数；

所述各透镜的曲率半径如下：

本申请的35mm焦距大光圈道路监控镜头采用上述光学条件的镜片组合，在光学设计中充分考虑每组镜片的光焦度分配，大大降低了系统给的敏感性和提升镜头解像力，通过选取不同膨胀系数的玻璃(透镜)来矫正镜头的高低温成像，使得在-30-70℃的工作温度下仍有良好的成像效果。该镜头具有大光圈(目前市面上道路监控镜头的光圈大部分在1.4，少数光圈在1.2，这款镜头的光圈为1.0，相比现有镜头已经有了一个质的提升)、大靶面(能满足较大范围监控需求，现有镜头都是2/3”、1/1.8”的靶面，少数达到1”，1.1”靶面的更是很少)、高像素、高低温不离焦、夜视功能和强光抑制功能佳的优点。且该镜头采用光阑后置结构(即物方镜片一侧多于像方一侧镜片)，在满足成像要求及大光圈的前提下可以更好的减小后端镜片口径，进而可以在结构上满足C接口(面上大部分道路监控相机的接口)需求。本申请的35mm焦距大光圈道路监控镜头的具体性能请参见下表：

第一透镜为正月牙型透镜，其物方侧为凸面、像方侧为凹面；第二透镜为负月牙型透镜，其物方侧为凸面、像方侧为凹面；第三透镜为双凹型透镜，第四透镜为双凸型透镜，第五透镜为平凸型透镜，其物方侧为凸面、像方侧为平面；第六透镜为双凸型透镜，第七透镜为双凹型透镜，第八透镜为双凸型透镜，第九透镜为双凹型透镜，第十透镜为双凸型透镜，第十一透镜为双凹型透镜，第十二透镜为双凸型透镜。

优选的第一透镜到第十二透镜保证了所述镜头的大光圈、大靶面、高像素、高低温不离焦、超低畸变、整体画面亮度均匀性好、夜视功能和强光抑制功能佳的性能。

所述第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜、第八透镜、第九透镜、第十透镜、第十一透镜、第十二透镜均为球面透镜。

优选的第一透镜到第十二透镜能进一步提升所述镜头大光圈、大靶面、高像素、高低温不离焦、超低畸变、整体画面亮度均匀性好、夜视功能和强光抑制功能佳的性能。

第一透镜的通光孔半径为24mm，第二透镜的通光孔半径为22mm，第三透镜的通光孔半径为22mm，第四透镜的通光孔半径为22.5mm，第五透镜的通光孔半径为25mm，第六透镜的通光孔半径为20.5mm，第七透镜的通光孔半径为20.5mm，第八透镜的通光孔半径为10.5mm，第九透镜的通光孔半径为10.5mm，第十透镜的通光孔半径为10.5mm，第十一透镜的通光孔半径为10.5mm，第十二透镜的通光孔半径为10.5mm。

优选通光孔半径的第一透镜到第十二透镜是考虑到设计中渐晕的设置。

第一透镜与第二透镜间的空气间隔为0.1-0.15mm，第二透镜与第三透镜间的空气间隔为13-14mm，第四透镜与第五透镜间的空气间隔为3-4mm，第五透镜与第六透镜间的空气间隔为4-4.5mm，第七透镜与光阑间的空气间隔为5.5-6.5mm，光阑与第八透镜间的空气间隔为4.5-5.5mm，第十透镜与第十一透镜间的空气间隔为0.5-0.8mm。

优选的透镜间的空气间隔的设置保证了所述镜头大光圈、大靶面、高像素、高低温不离焦、超低畸变、整体画面亮度均匀性好、夜视功能和强光抑制功能佳的性能。

第十二透镜与像方靶面之间还设有窗片。

窗片是模拟芯片感光面前的分装片，加上窗片可以更好的模拟镜头的实际成像效果及光学后焦长度。

与现有技术相比，本实用新型申请具有以下优点：

1)本申请的35mm焦距大光圈道路监控镜头采用优选光学条件的镜片组合，在光学设计中充分考虑每组镜片的光焦度分配，大大降低了系统给的敏感性和提升镜头解像力，通过选取不同膨胀系数的玻璃(透镜)来矫正镜头的高低温成像，使得在-30-70℃的工作温度下仍有良好的成像效果。该镜头具有大光圈、大靶面、高像素、高低温不离焦、超低畸变、整体画面亮度均匀性好、夜视功能和强光抑制功能佳的优点；

2)该镜头采用光阑后置结构(即物方镜片一侧多于像方一侧镜片)，在满足成像要求及大光圈的前提下可以更好的减小后端镜片口径，进而可以在结构上满足C接口(面上大部分道路监控相机的接口)需求；

3)优选形状、透镜间空气间隔的第一透镜到第十二透镜保证了所述镜头大光圈、大靶面、高像素、高低温不离焦、超低畸变、整体画面亮度均匀性好、夜视功能和强光抑制功能佳的性能；

4)优选通光孔半径的第一透镜到第十二透镜是考虑到设计中渐晕的设置；

5)窗片的设置可以更好的模拟镜头的实际成像效果及光学后焦长度。

附图说明

图1是本实用新型所述的35mm焦距大光圈道路监控镜头的光学结构图；

图2是本实用新型所述的35mm焦距大光圈道路监控镜头的光路图；

图3是本实用新型所述的35mm焦距大光圈道路监控镜头镜头常温(20℃)点列图(Spt)；

图4是本实用新型所述的35mm焦距大光圈道路监控镜头镜头低温(-30℃)的点列图(Spt)；

图5是本实用新型所述的35mm焦距大光圈道路监控镜头镜头高温(70℃)的点列图(Spt)；

图6是本实用新型所述的35mm焦距大光圈道路监控镜头常温(20℃)传递函数曲线(MTF)；

图7是本实用新型所述的35mm焦距大光圈道路监控镜头低温(-30℃)传递函数曲线(MTF)；

图8是本实用新型所述的35mm焦距大光圈道路监控镜头高温(70℃)传递函数曲线(MTF)；

图9是本实用新型所述的35mm焦距大光圈道路监控镜头的场曲畸变曲线；

图10是本实用新型所述的35mm焦距大光圈道路监控镜头的相对照度曲线。

标号说明：

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、第八透镜8、第九透镜9、第十透镜10、第十一透镜11、第十二透镜12、光阑13、窗片14、像方靶面15。

具体实施方式

镜片信息：

所述第一透镜材料：豪雅玻璃TAFD40；

所述第二透镜材料：成都光明玻璃H-ZF39；

所述第三透镜材料：成都光明玻璃H-ZF11；

所述第四透镜材料：豪雅玻璃FCD515；

所述第五透镜材料：豪雅玻璃TAFD65；

所述第六透镜材料：豪雅玻璃FCD515；

所述第七透镜材料：成都光明玻璃H-F1；

所述第八透镜材料：豪雅玻璃FCD515；

所述第九透镜材料：成都光明玻璃H-ZF52；

所述第十透镜材料：成都光明玻璃H-ZLAF55D；

所述第十一透镜材料：豪雅玻璃FCD100；

所述第十二透镜材料：豪雅玻璃TAFD40。

下面结合说明书附图1-10对本实用新型的技术方案进行详细说明。

如图1-10所示，本实用新型所述的一种35mm焦距大光圈道路监控镜头，包括镜筒以及设置在所述镜筒内的镜头组，所述镜头组包括由物方到像方沿光轴方向依次设置的第一透镜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、光阑13、第八透镜8、第九透镜9、第十透镜10、第十一透镜11、及第十二透镜12；其中，第三透镜3和第四透镜4为胶合镜片，第六透镜6和第七透镜7为胶合镜片，第八透镜8、第九透镜9和第十透镜10为胶合镜片，第十一透镜11和第十二透镜12为胶合镜片；

且所述各透镜满足以下的光学条件：

1.95<n1<2.1,25<V1<30，中心厚度5-6mm；

1.6<n2<1.7,30<V2<35，中心厚度3-4mm；

1.65<n3<1.75,30<V3<35，中心厚度7-8mm；

1.5<n4<1.6,65<V4<70，中心厚度14-15mm；

1.95<n5<2.1,25<V5<30，中心厚度9-10mm；

1.5<n6<1.6,65<V6<70，中心厚度14.5-15.5mm；

1.55<n7<1.65,35<V7<40，中心厚度3-4mm；

1.5<n8<1.6,65<V8<70，中心厚度5-6mm；

1.8<n9<1.9,20<V9<25，中心厚度1-2mm；

1.8<n10<1.9,40<V10<45，中心厚度10-11mm；

1.4<n11<1.5,95<V11<100，中心厚度1-2mm；

1.95<n12<2.05,25<V12<30，中心厚度5-6mm；

其中n1-n12为第一透镜1到第十二透镜12的折射率，V1-V12为第一透镜1到第十二透镜12的阿贝系数；

所述各透镜的曲率半径如下：

第一透镜1为正月牙型透镜，其物方侧为凸面、像方侧为凹面；第二透镜2为负月牙型透镜，其物方侧为凸面、像方侧为凹面；第三透镜3为双凹型透镜，第四透镜4为双凸型透镜，第五透镜5为平凸型透镜，其物方侧为凸面、像方侧为平面；第六透镜6为双凸型透镜，第七透镜7为双凹型透镜，第八透镜8为双凸型透镜，第九透镜9为双凹型透镜，第十透镜10为双凸型透镜，第十一透镜11为双凹型透镜，第十二透镜12为双凸型透镜。

所述第一透镜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、第八透镜8、第九透镜9、第十透镜10、第十一透镜11、第十二透镜12均为球面透镜。

第一透镜1的通光孔半径为24mm，第二透镜2的通光孔半径为22mm，第三透镜3的通光孔半径为22mm，第四透镜4的通光孔半径为22.5mm，第五透镜5的通光孔半径为25mm，第六透镜6的通光孔半径为20.5mm，第七透镜7的通光孔半径为20.5mm，第八透镜8的通光孔半径为10.5mm，第九透镜9的通光孔半径为10.5mm，第十透镜10的通光孔半径为10.5mm，第十一透镜11的通光孔半径为10.5mm，第十二透镜12的通光孔半径为10.5mm。

第一透镜1与第二透镜2间的空气间隔为0.1-0.15mm，第二透镜2与第三透镜3间的空气间隔为13-14mm，第四透镜4与第五透镜5间的空气间隔为3-4mm，第五透镜5与第六透镜6间的空气间隔为4-4.5mm，第七透镜7与光阑13间的空气间隔为5.5-6.5mm，光阑13与第八透镜8间的空气间隔为4.5-5.5mm，第十透镜10与第十一透镜11间的空气间隔为0.5-0.8mm。

第十二透镜12与像方靶面15之间还设有窗片14。

附图3-10说明：

附图3-5镜头常温(20℃)点列图(Spt)中镜头常温下70％视场点列图RMS radius均小于2.8um，镜头低温(-30℃)点列图(Spt)中镜头低温温下70％视场点列图RMS radius均小于3.3um，镜头高温(70℃)点列图(Spt)中镜头高温下70％视场点列图RMS radius均小于2.8um。该指标说明镜头在常温、低温、高温均具有较小的弥散斑直径，光学镜头中弥散斑直径越小，说明该镜头成像效果越好，分辨率越高，同时也说明镜头高低温均不失焦(高温、低温光学补偿)。而现有镜头无法做到高低温不失焦，需要通过机械补偿的方式来实现高低温清晰成像。

附图6-8镜头常温(20℃)传递函数曲线(MTF)、镜头低温(-30℃)传递函数曲线(MTF)、镜头高温(70℃)传递函数曲线(MTF)中的全视场MTF在160lp/mm处均大于0.3。MTF的指标是评定一个镜头解像力的标准，MTF高频数值越高说明镜头解像力越好，目前现有镜头很难做到这么大靶面在160lp/mm可以大于0.3。且这个镜头的低温、高温成像性能均良好，而现有镜头很难做到-30℃、70℃的工作温度下还有良好的成像效果。

附图9场曲畸变曲线中镜头全视场畸变均小于2％，该指标说明镜头成像具有超低的畸变，即拍摄画面不变形，现有镜头畸变控制在5％。

附图10相对照度曲线中镜头边缘相对照度大于50％，该指标说明镜头成像的整体画面亮度均匀性较好(大于40％即可认为镜头的画面亮度均匀性良好)，而目前市面上的镜头相对照度普遍在40％。

综上所述，由附图3-10可知，本申请的35mm焦距大光圈道路监控镜头具有高低温工作环境下不失焦、成像清晰、解像力佳，且超低畸变、整体画面亮度均匀性佳的优点。

本实用新型所述的35mm焦距大光圈道路监控镜头并不只仅仅局限于上述实施例，凡是依据本实用新型原理的任何改进或替换，均应在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种35mm焦距大光圈道路监控镜头，其特征在于：所述镜头包括镜筒以及设置在所述镜筒内的镜头组，所述镜头组包括由物方到像方沿光轴方向依次设置的第一透镜(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)、光阑(13)、第八透镜(8)、第九透镜(9)、第十透镜(10)、第十一透镜(11)、及第十二透镜(12)；其中，第三透镜(3)和第四透镜(4)为胶合镜片，第六透镜(6)和第七透镜(7)为胶合镜片，第八透镜(8)、第九透镜(9)和第十透镜(10)为胶合镜片，第十一透镜(11)和第十二透镜(12)为胶合镜片；

且所述各透镜满足以下的光学条件：

1.95<n1<2.1,25<V1<30，中心厚度5-6mm；

1.6<n2<1.7,30<V2<35，中心厚度3-4mm；

1.65<n3<1.75,30<V3<35，中心厚度7-8mm；

1.5<n4<1.6,65<V4<70，中心厚度14-15mm；

1.95<n5<2.1,25<V5<30，中心厚度9-10mm；

1.5<n6<1.6,65<V6<70，中心厚度14.5-15.5mm；

1.55<n7<1.65,35<V7<40，中心厚度3-4mm；

1.5<n8<1.6,65<V8<70，中心厚度5-6mm；

1.8<n9<1.9,20<V9<25，中心厚度1-2mm；

1.8<n10<1.9,40<V10<45，中心厚度10-11mm；

1.4<n11<1.5,95<V11<100，中心厚度1-2mm；

1.95<n12<2.05,25<V12<30，中心厚度5-6mm；

其中n1-n12为第一透镜(1)到第十二透镜(12)的折射率，V1-V12为第一透镜(1)到第十二透镜(12)的阿贝系数；

所述各透镜的曲率半径如下：

2.根据权利要求1所述的35mm焦距大光圈道路监控镜头，其特征在于：第一透镜(1)为正月牙型透镜，其物方侧为凸面、像方侧为凹面；第二透镜(2)为负月牙型透镜，其物方侧为凸面、像方侧为凹面；第三透镜(3)为双凹型透镜，第四透镜(4)为双凸型透镜，第五透镜(5)为平凸型透镜，其物方侧为凸面、像方侧为平面；第六透镜(6)为双凸型透镜，第七透镜(7)为双凹型透镜，第八透镜(8)为双凸型透镜，第九透镜(9)为双凹型透镜，第十透镜(10)为双凸型透镜，第十一透镜(11)为双凹型透镜，第十二透镜(12)为双凸型透镜。

3.根据权利要求2所述的35mm焦距大光圈道路监控镜头，其特征在于：所述第一透镜(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)、第八透镜(8)、第九透镜(9)、第十透镜(10)、第十一透镜(11)、第十二透镜(12)均为球面透镜。

4.根据权利要求1所述的35mm焦距大光圈道路监控镜头，其特征在于：第一透镜(1)的通光孔半径为24mm，第二透镜(2)的通光孔半径为22mm，第三透镜(3)的通光孔半径为22mm，第四透镜(4)的通光孔半径为22.5mm，第五透镜(5)的通光孔半径为25mm，第六透镜(6)的通光孔半径为20.5mm，第七透镜(7)的通光孔半径为20.5mm，第八透镜(8)的通光孔半径为10.5mm，第九透镜(9)的通光孔半径为10.5mm，第十透镜(10)的通光孔半径为10.5mm，第十一透镜(11)的通光孔半径为10.5mm，第十二透镜(12)的通光孔半径为10.5mm。

5.根据权利要求1所述的35mm焦距大光圈道路监控镜头，其特征在于：第一透镜(1)与第二透镜(2)间的空气间隔为0.1-0.15mm，第二透镜(2)与第三透镜(3)间的空气间隔为13-14mm，第四透镜(4)与第五透镜(5)间的空气间隔为3-4mm，第五透镜(5)与第六透镜(6)间的空气间隔为4-4.5mm，第七透镜(7)与光阑(13)间的空气间隔为5.5-6.5mm，光阑(13)与第八透镜(8)间的空气间隔为4.5-5.5mm，第十透镜(10)与第十一透镜(11)间的空气间隔为0.5-0.8mm。

6.根据权利要求1所述的35mm焦距大光圈道路监控镜头，其特征在于：第十二透镜(12)与像方靶面(15)之间还设有窗片(14)。