CN211263932U

CN211263932U - 一种广角变焦监控镜头

Info

Publication number: CN211263932U
Application number: CN201922361808.3U
Authority: CN
Inventors: 侯志军
Original assignee: Shenzhen Kaili Photoelectric Co ltd
Current assignee: Shenzhen Kaili Photoelectric Co ltd
Priority date: 2019-12-25
Filing date: 2019-12-25
Publication date: 2020-08-14
Anticipated expiration: 2029-12-25

Abstract

本实用新型公开了一种广角变焦监控镜头，属于监控镜头技术领域，包括由物侧至像侧依次排列的具有负光焦度的第一透镜组、光阑和具有正光焦度的第二透镜组；所述第一透镜组包括由物侧至像侧依次排列的具有负的光焦度的第一透镜、具有负的光焦度的第二透镜、具有正的光焦度的第三透镜；所述第二透镜组包括由物侧至像侧依次排列的具有正的光焦度的第四透镜、具有正的光焦度的第五透镜、具有负的光焦度的第六透镜和具有正的光焦度的第七透镜；所述第四透镜、第五透镜、第六透镜和第七透镜其中的至少一个透镜为非球面塑料镜片。本实用新型解决了现有监控镜头满足性能的同时导致成本增加的问题。

Description

一种广角变焦监控镜头

技术领域

本实用新型属于监控镜头技术领域，涉及一种广角变焦监控镜头。

背景技术

近年来，监控相机的需求一直在增加，尤其是大光圈，可日夜两用的变焦监控镜头需求量更大。

对于这种多功能，性能要求高的变焦镜头，目前国内外普遍采用价格较高的ED材料或模造玻璃来校正各种像差，以达到满足性能要求的目的。尤其是模造非球面镜片的使用，对改善各种像差效果非常明显。但是，无论是使用ED材料还是模造镜片，都会导致整个产品的成本急剧增加。如何研究出一种成本较低，又能满足性能要求的产品，显得非常有必要。

因此，本实用新型针对上述问题，提出了一种广角变焦监控镜头。

实用新型内容

本实用新型的目的在于：提供了一种广角变焦监控镜头，解决了现有监控镜头满足性能的同时导致成本增加的问题。

本实用新型采用的技术方案如下：

一种广角变焦监控镜头，包括由物侧至像侧依次排列的具有负光焦度的第一透镜组、光阑和具有正光焦度的第二透镜组；

所述第一透镜组包括由物侧至像侧依次排列的第一透镜、第二透镜、第三透镜，所述第一透镜为具有负的光焦度并凸向物方的弯月型镜片；所述第二透镜为具有负的光焦度的双凹型镜片；所述第三透镜为具有正的光焦度并凸向物方的弯月型镜片；

所述第二透镜组包括由物侧至像侧依次排列的第四透镜、第五透镜、第六透镜和第七透镜，所述第四透镜为具有正的光焦度并凸向物方的弯月型镜片；所述第五透镜为具有正的光焦度并凸向物方的双凸型镜片；所述第六透镜为具有负的光焦度并凹向物方的弯月型镜片；所述第七透镜为具有正的光焦度并凸向物方的双凸型镜片；

所述第四透镜、第五透镜、第六透镜和第七透镜其中的至少一个透镜为非球面塑料镜片。

进一步地，所述光阑的位置相对像面的位置固定不变。

进一步地，所述第一透镜组的焦距f_a和第二透镜组的焦距f_b满足下列条件：

进一步地，所述第六透镜的焦距f₆和所述第二透镜组的焦距f_b满足下列条件：

更进一步地，所述第五透镜的焦距f₅和所述第六透镜的焦距f₆满足下列条件：

进一步地，所述第二透镜的色散系数Vd2>55，所述第三透镜的色散系数Vd3<24。

进一步地，所述第四透镜的色散系数Vd4>50，所述第五透镜的色散系数Vd5>60，所述第六透镜的色散系数Vd6<25。

进一步地，还包括由物侧至像侧依次排列在第二透镜组之后的滤光片和图像探测器。

更进一步地，所述滤光片为红外截止滤光片或镀增透膜的白片。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

1.一种广角变焦监控镜头，采用了两组透镜组进行变焦，第一透镜组包括三个透镜，第二透镜组包括四个透镜，得到的变焦监控镜头具有大光圈、超广角和结构紧凑的优点，可有效校正光学系统中的像差，同时，采用非球面塑料镜片，比现有技术的变焦镜头成本更低，可适用于监视用的各种摄像机和数码相机。

2.本实用新型中所述光阑的位置相对像面的位置固定不变，位于第一透镜组和第二透镜组之间，方便设计和安装，可限制进入所述第二透镜组的光通量，并让经过所述第一透镜组后的光锥能更加对称，使得变焦监控镜头的慧差得以修正。

3.本实用新型中还包括滤光片，所述滤光片为红外截止滤光片或镀增透膜的白片，可同时满足白光和近红外光(850nm)的光学性能，白天使用红外截止滤光片，晚上使用镀增透膜的白片，使监控镜头实现日夜可用。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图，其中：

图1是一种广角变焦监控镜头的广角端结构图；

图2是本实用新型的望远端结构图；

图3是本实用新型实施例一中常温下广角端的球差图；

图4是本实用新型实施例一中常温下广角端的象散图；

图5是本实用新型实施例一中常温下广角端的畸变图；

图6是本实用新型实施例一中常温下广角端的Rayfan图；

图7是本实用新型实施例一中常温下望远端的球差图；

图8是本实用新型实施例一中常温下望远端的象散图；

图9是本实用新型实施例一中常温下望远端的畸变图；

图10是本实用新型实施例一中常温下望远端的Rayfan图；

图11是本实用新型实施例一中零下20度时广角端的球差图；

图12是本实用新型实施例一中零下20度时广角端的象散图；

图13是本实用新型实施例一中零下20度时广角端的畸变图；

图14是本实用新型实施例一中零下20度时广角端的Rayfan图；

图15是本实用新型实施例一中80度时广角端的球差图；

图16是本实用新型实施例一中80度时广角端的象散图；

图17是本实用新型实施例一中80度时广角端的畸变图；

图18是本实用新型实施例一中80度时广角端的Rayfan图；

图19是本实用新型实施例一中零下20度时望远端的球差图；

图20是本实用新型实施例一中零下20度时望远端的象散图；

图21是本实用新型实施例一中零下20度时望远端的畸变图；

图22是本实用新型实施例一中零下20度时望远端的Rayfan图；

图23是本实用新型实施例一中80度时望远端的球差图；

图24是本实用新型实施例一中80度时望远端的象散图；

图25是本实用新型实施例一中80度时望远端的畸变图；

图26是本实用新型实施例一中80度时望远端的Rayfan图；

图中标记：U1.第一透镜组、K.光阑、U2.第二透镜组、IR.滤光片、T.图像探测器、L1.第一透镜、L2.第二透镜、L3.第三透镜、L4.第四透镜、L5.第五透镜、L6.第六透镜、L7.第七透镜。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型，即所描述的实施例只是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处描述和附图中示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

一种广角变焦监控镜头，解决了现有监控镜头满足性能的同时导致成本增加的问题。

所述第四透镜L4、第五透镜L5、第六透镜L6和第七透镜L7其中的至少一个透镜为非球面塑料镜片。

本实用新型采用了两组透镜组进行变焦，第一透镜组包括三个透镜，第二透镜组包括四个透镜，得到的变焦监控镜头具有大光圈、超广角和结构紧凑的优点，可有效校正光学系统中的像差，同时，采用非球面塑料镜片，比现有技术的变焦镜头成本更低，可适用于监视用的各种摄像机和数码相机。

下面结合实施例和附图对本实用新型的特征和性能作进一步的详细描述。

实施例一

本实用新型的较佳实施例，提供了一种广角变焦监控镜头，如图1、图2所示，包括由物侧至像侧依次排列的具有负光焦度的第一透镜组U1、光阑K、具有正光焦度的第二透镜组U2、滤光片IR和图像探测器T；

所述第一透镜组U1包括由物侧至像侧依次排列的第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3，所述第一透镜L1为具有负的光焦度并凸向物方的弯月型镜片；所述第二透镜L2为具有负的光焦度的双凹型镜片；所述第三透镜L3为具有正的光焦度并凸向物方的弯月型镜片；

所述第二透镜组U2包括由物侧至像侧依次排列的第四透镜L4、第五透镜L5、第六透镜L6和第七透镜L7，所述第四透镜L4为具有正的光焦度并凸向物方的弯月型镜片；所述第五透镜L5为具有正的光焦度并凸向物方的双凸型镜片；所述第六透镜L6为具有负的光焦度并凹向物方的弯月型镜片；所述第七透镜L7为具有正的光焦度并凸向物方的双凸型镜片；

所述第四透镜L4、第五透镜L5、第六透镜L6和第七透镜L7其中的至少一个透镜为低成本的非球面塑料镜片。

进一步地，所述光阑K的位置相对像面的位置固定不变，位于第一透镜组和第二透镜组之间，方便设计和安装。所述光阑K位于第一透镜组U1和第二透镜组U2之间，以限制经过所述第一透镜组U1的光线进入所述第二透镜组U2的光通量，并让经过所述第一透镜组U1后的光锥能更加对称，使得变焦监控镜头的慧差得以修正。

进一步地，所述滤光片IR为红外截止滤光片或镀增透膜的白片，可同时满足白光和近红外光(850nm)的光学性能，白天使用红外截止滤光片，晚上使用镀增透膜的白片，使监控镜头实现日夜可用。滤光片IR用于滤除不需要的光线，当白天可见光较足时，滤光片IR透过400～700nm范围的可见光，红外截止滤光片可滤掉700nm以上的红外光线；当晚上可见光不足时，滤光片IR切换到另一种滤光片即镀增透膜的白片，让400～1000nm范围的光线均可以透过镜头成像。实际使用时，因可见光亮度不足，需增加近红外光光源，例如使用850nm的近红外光照明光源。为节约成本，同时保证光学性能不变，白天和晚上所用滤光片的厚度可根据使用者的需要做调整。以近红外850nm的光线为例，由于587nm～850nm的色差为0，要补偿该像差带来的影响，需要使用许多特殊的材料，这必然会导致成本增加，如果在设计时，使得从广角端到望远端的像差都是一致性的偏大或偏小，就可以通过使用不同厚度的滤光片IR来补偿像差带来的影响，从而得到较好的光学性能。

进一步地，所述第一透镜组U1的焦距f_a和第二透镜组U2的焦距f_b满足下列条件：

所述第一透镜组U1作为补偿组，所述第二透镜组U2作为变焦组，上述条件中，若超过上限，即使寻求了更高的倍率化，但第一透镜组U1的光焦度会变大，广角端的视场角FOV将变小，不能实现更大的广角；若超过下限，又不能达到高倍率化。本实施例中，

进一步地，所述第六透镜L6的焦距f₆和所述第二透镜组U2的焦距f_b满足下列条件：

所述第五透镜L5的焦距f₅和所述第六透镜L6的焦距f₆满足下列条件：

满足上述限制条件的镜头，可有效校正高低温解析的变化量。本实施例中，

进一步地，所述第二透镜L2的色散系数Vd2>55，所述第三透镜L3的色散系数Vd3<24，可有效矫正镜头的色差。本实施例中，Vd2＝64，Vd3＝17.9。

进一步地，所述第四透镜L4的色散系数Vd4>50，所述第五透镜L5的色散系数Vd5>60，所述第六透镜L6的色散系数Vd6<25，可有效矫正镜头的色差。本实施例中，Vd4＝55.8，Vd5＝81.6，Vd6＝24。

具体地，本实施例的基本透镜数据如表1所示：

表1

上述表1中，面编号将最靠近物体侧的结构要素即第一透镜L1的物面作为第一面，沿着像方向依次排列出来，曲率半径R表示了对应面的曲率半径值，单位为mm，面间隔D表示了对应面的镜片肉厚或镜片之间的间隔数值，单位为mm，其中，D6、D7和D16分别为变化量，根据实际情况设定，上述表中还给出了透镜相对于d光(波长为587.6nm)的折射率Nd和阿贝常数Vd。

本实施例中，第四透镜L4、第六透镜L6和第七透镜L7均为非球面透镜，非球面透镜的系数是以透镜表面中心为原点，光轴为x轴，透镜表面的非球面面型表达式满足以下公式：

其中，X为非球面透镜的深度，单位为mm，Y为从光轴到透镜面的距离，单位为mm，C为非球面透镜的曲率半径，

k为圆锥常数，b、c、d、e、f、g、h为非球面透镜的系数，系数具体参数如表2所示：

表2

工作过程：

按上述参数和要求得到本实施例的变焦监控镜头，在进行从图1所示的广角端向图2所示的望远端的变倍时，将第二透镜组U2沿着光轴向物方移动，从而进行变焦，将第一透镜组U1沿光轴移动进行合焦，对变倍引起的像面在光轴方向的移动进行补偿。

具体地，将本实施例的变焦监控镜头在常温下进行变焦试验，在从广角端向望远端的变焦试验时，本实施例的光学系统参数变化如表3所示：

表3

/	近轴焦距f	光圈值FNO	视角2ω	D6	D7	D16
							广角端	3.25	1.77	127°	13.59	7.05	4.72
望远端	9.68	3.2	38°	1.33	0.3	11.48

上述表3中，近轴焦距f的单位为mm，视角2ω中的ω表示半视角。

并记录上述变焦试验对焦完成后得到的广角端和望远端的相差图。图3-图6为常温下广角端的球差图、象散图、畸变图和Rayfan图，图7-图10为常温下望远端的球差图、象散图、畸变图和Rayfan图。

由于环境温度会导致镜片的温度变低或变高，再将本实施例的变焦监控镜头分别在低温-20℃和高温80℃环境下进行变焦试验，记录未对成像做调焦补偿时广角端和望远端的像差图。图11-图14为低温-20℃时广角端的球差图、象散图、畸变图和Rayfan图，图15-图18为高温80℃时广角端的球差图、象散图、畸变图和Rayfan图，图19-图22为低温-20℃时望远端的球差图、象散图、畸变图和Rayfan图，图23-图26为高温80℃时望远端的球差图、象散图、畸变图和Rayfan图。

由表3和附图3-26可看出，本实施例得到的变焦监控镜头的各种像差均得到良好的校正，可适用监视用的各种摄像机和数码相机。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型的保护范围，任何熟悉本领域的技术人员在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种广角变焦监控镜头，包括由物侧至像侧依次排列的具有负光焦度的第一透镜组U1、光阑K和具有正光焦度的第二透镜组U2，其特征在于：

2.根据权利要求1所述的一种广角变焦监控镜头，其特征在于：所述光阑K的位置相对像面的位置固定不变。

3.根据权利要求1所述的一种广角变焦监控镜头，其特征在于：所述第一透镜组U1的焦距f_a和第二透镜组U2的焦距f_b满足下列条件：

4.根据权利要求1所述的一种广角变焦监控镜头，其特征在于：所述第六透镜L6的焦距f₆和所述第二透镜组U2的焦距f_b满足下列条件：

5.根据权利要求4所述的一种广角变焦监控镜头，其特征在于：所述第五透镜L5的焦距f₅和所述第六透镜L6的焦距f₆满足下列条件：

6.根据权利要求1所述的一种广角变焦监控镜头，其特征在于：所述第二透镜L2的色散系数Vd2>55，所述第三透镜L3的色散系数Vd3<24。

7.根据权利要求1所述的一种广角变焦监控镜头，其特征在于：所述第四透镜L4的色散系数Vd4>50，所述第五透镜L5的色散系数Vd5>60，所述第六透镜L6的色散系数Vd6<25。

8.根据权利要求1所述的一种广角变焦监控镜头，其特征在于：还包括由物侧至像侧依次排列在第二透镜组U2之后的滤光片IR和图像探测器T。

9.根据权利要求8所述的一种广角变焦监控镜头，其特征在于：所述滤光片IR为红外截止滤光片或镀增透膜的白片。