CN212111956U

CN212111956U - 一种小型门禁镜头

Info

Publication number: CN212111956U
Application number: CN202021031511.7U
Authority: CN
Inventors: 韩妮; 刘创标; 米士隆
Original assignee: Dongguan Yutong Optical Technology Co Ltd
Current assignee: Dongguan Yutong Optical Technology Co Ltd
Priority date: 2020-06-08
Filing date: 2020-06-08
Publication date: 2020-12-08
Anticipated expiration: 2030-06-08

Abstract

本实用新型实施例公开了一种小型门禁镜头。该小型门禁镜头包括沿光轴从物方到像方依次排列的第一透镜、光阑、第二透镜、第三透镜和第四透镜；第一透镜和第三透镜具有正光焦度；第二透镜和第四透镜具有负光焦度；各透镜和门禁镜头的焦距满足关系式：1.5<|f1/f|<4.0；0.5<|f2/f|<3.0；0.5<|f3/f|<3.0；1.5<|f4/f|。本实用新型实施例可实现系统长度短、有效像面大、成本低和畸变小的特点，还可实现全视场下的光学畸变小于2％，保证高低温状态下的成像质量，符合在‑30～70℃环境下使用的成像要求。

Description

一种小型门禁镜头

技术领域

本实用新型实施例涉及光学成像技术领域，尤其涉及一种小型门禁镜头。

背景技术

门禁镜头是门禁系统的重要组成部分，是用于设置在门户位置进行取像的光学设备。门禁镜头的质量直接决定门禁系统的工作效率。

近年来，门禁系统越来越多的进入了我们的视野，为我们的人身安全及财产安全带来了极大的保障。随着门禁市场的扩张，对门禁镜头提出了更多的要求，镜头总长要求越来越短，光学畸变要求越来越小，高低温要求越来越严格。而目前现有的光学结构很难满足门禁系统发展的需求。

实用新型内容

本实用新型提供一种小型门禁镜头，以满足系统长度短、有效像面大、成本低以及畸变小的门禁镜头需求。

本实用新型实施例提供了一种小型门禁镜头，包括沿光轴从物方到像方依次排列的第一透镜、光阑、第二透镜、第三透镜和第四透镜；所述第一透镜和所述第三透镜具有正光焦度；所述第二透镜和所述第四透镜具有负光焦度；

所述门禁镜头的焦距为f，所述第一透镜的焦距为f1，所述第二透镜的焦距为f2，所述第三透镜的焦距为f3，所述第四透镜的焦距为f4，各透镜和所述门禁镜头的焦距满足关系式：

1.5<|f1/f|<4.0；

0.5<|f2/f|<3.0；

0.5<|f3/f|<3.0；

1.5<|f4/f|。

可选地，所述第一透镜为玻璃球面透镜，所述第二透镜、所述第三透镜和所述第四透镜为塑胶非球面透镜。

可选地，所述第一透镜的阿贝数满足Vd1>55。

可选地，所述门禁镜头的有效像面IC和所述门禁镜头的光学总长TTL满足：IC/TTL>0.7。

可选地，所述门禁镜头的光学总长TTL和所述门禁镜头的焦距f满足：1<TTL/f<2。

可选地，所述门禁镜头在全视场下的光学畸变小于2％。

本实用新型实施例提供的门禁镜头，可实现系统长度短、有效像面大、成本低和畸变小的特点。其中，采用玻璃球面镜片与塑胶非球面镜片混合的1G3P结构，即采用一枚玻璃镜片与数枚塑胶镜片组合的方法，光学总长和有效像面的关系可达到IC/TTL>0.7，光学总长和镜头焦距光学可达到1<TTL/f<2，满足了门禁系统小型化及大像面的要求。此外，本实用新型实施例提供的门禁镜头，还可实现全视场下的光学畸变小于2％，保证高低温状态下的成像质量，符合在-30～70℃环境下使用的成像要求。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的一种小型门禁镜头的结构示意图；

图2是图1所示门禁镜头的场曲图；

图3是图1所示门禁镜头的畸变曲线图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

图1是本实用新型实施例提供的一种小型门禁镜头的结构示意图，参考图1，该门禁镜头包括沿光轴从物方到像方依次排列的第一透镜11、光阑10、第二透镜12、第三透镜13和第四透镜14；第一透镜11和第三透镜13具有正光焦度；第二透镜12和第四透镜14具有负光焦度；

门禁镜头的焦距为f，第一透镜11的焦距为f1，第二透镜12的焦距为f2，第三透镜13的焦距为f3，第四透镜14的焦距为f4，各透镜和门禁镜头的焦距满足关系式：1.5<|f1/f|<4.0；0.5<|f2/f|<3.0；0.5<|f3/f|<3.0；1.5<|f4/f|。

在本实施例中，该小型门禁镜头实质为在门户位置进行取向的光学设备，其可设置于门禁系统中，用来进行门禁位置的安防和监控。其中，可以理解的是，透镜的光焦度等于像方光束汇聚度与物方光束汇聚度之差，它表征光学系统偏折光线的能力。光焦度的绝对值越大，对光线的弯折能力越强，光焦度的绝对值越小，对光线的弯折能力越弱。光焦度为正数时，光线的屈折是汇聚性的；光焦度为负数时，光线的屈折是发散性的。光焦度可以适用于表征一个透镜的某一个折射面(即透镜的一个表面)，可以适用于表征某一个透镜或镜组，也可以适用于表征多个透镜共同组成的系统(即组群或镜组)。

在该门禁镜头中，将第一透镜11的光焦度设置为正，同时设置第一透镜11的焦距f1满足1.5<|f1/f|<4.0，能够保证第一透镜11对光束的汇聚能力，实现大的物方视场角。而设置第二透镜12的光焦度为负，并设置第二透镜12的焦距f2满足0.5<|f2/f|<3.0，可利用第二透镜12对轴上像差例如球差进行校正，保证成像质量；对于第三透镜13，设置光焦度为正，且焦距f3满足0.5<|f3/f|<3.0，可实现场曲、像散的校正；对于第四透镜14，设置光焦度为负，且焦距f4满足1.5<|f4/f|，则可对成像中的畸变等残余像差进行补正。此外，需要说明的是，通过设置各透镜的焦距范围，可确保第二透镜12、第三透镜13和第四透镜14在该限定的光焦度的基础上，设置采用塑胶材质进行制备，并配合采用非球面的表面形状来实现校正像差的功能，有助于实现门禁镜头的轻量化，降低制造成本。

在上述实施例的基础上，具体地，可设置第一透镜11为玻璃球面透镜，第二透镜12、第三透镜13和第四透镜14均为塑胶非球面透镜。其中，将第二透镜12、第三透镜13和第四透镜14均设置采用塑胶非球面透镜，可以减少门禁镜头的重量，同时降低透镜的制作难度，降低成本。而将第一透镜11设置采用玻璃球面透镜，可以降低透镜性能对温度的敏感度，降低高低温状态下门禁镜头的成像差异，使整个门禁镜头满足高低温状态下的像质要求。

进一步地，可设置第一透镜11的阿贝数Vd1满足Vd1>55。此时，通过限定第一透镜1的阿贝数的下限值，可以限制该透镜的色散能力，保证不同波长的光线通过第一透镜11时色散程度较低，从而降低不同波长的光线的成像差异，降低成像色差。

在上述实施例的基础上，可进一步设置门禁镜头的有效像面IC和门禁镜头的光学总长TTL满足：IC/TTL>0.7。此时，门禁镜头的光学总成和像面视场可以获得较好的平衡，从而使门禁镜头兼顾小型化和大像面的结构和成像要求，满足市场需求。

可选地，还可设置门禁镜头的光学总长TTL和门禁镜头的焦距f满足：1<TTL/f<2。此时，门禁镜头的焦距f以及第一透镜11至第四透镜14在光轴上的长度能够得到合理控制，从而不仅能实现门禁镜头的小型化，同时也能保证光线可以较好地汇聚于光学镜头的成像面上，保证成像质量。

在上述实施例的基础上，通过合理配置各透镜的焦距，利用各透镜对像差的校正，可以设置门禁镜头在全视场下的光学畸变小于2％。此时，门禁镜头不仅可以符合市场的小型化和大像面要求，还能够降低成像过程中的畸变像差，从而改善成像质量，保证门禁镜头的工作性能。

下面以具体实施例对上述的变焦镜头进行说明。如图1所示，该门禁镜头包括沿光轴从物方到像方依次排列的第一透镜11、光阑10、第二透镜12、第三透镜13和第四透镜14；第一透镜11和第三透镜13具有正光焦度；第二透镜12和第四透镜14具有负光焦度；

其中，在该具体实施例中，第一透镜11至第四透镜14的各个设计值如下表1所示。

表1为所述低成本小型门禁镜头的一种设计值(f＝5.59mm；光圈F2.0)

面序号	面型	曲率半径(mm)	厚度(mm)	折射率	阿贝数	K值
							S1	标准面	7.14	0.90	1.52	64.2
S2	标准面	-15.16	0.06
							光阑	PL	Infinity	0.96
S4	非球面	5.30	0.77	1.64	23.5	-30.72
							S5	非球面	2.28	0.22			-2.01
S6	非球面	7.39	1.82	1.54	55.8	4.61
							S7	非球面	-2.92	1.31			-1.51
S8	非球面	2.14	0.79	1.54	55.7	-1.07
							S9	非球面	1.45	1.75			-0.79

表1中的面序号根据各个透镜的表面顺序来进行编号，其中“S2”代表第一透镜的前表面，“S3”代表第一透镜的后表面，依次类推；曲率半径代表镜片表面的弯曲程度，正值代表该表面弯向像面一侧，负值代表该表面弯向物面一侧，其中“PL”代表该表面为平面，曲率半径为无穷大；厚度代表当前表面到下一表面的中心轴向距离，折射率代表当前表面到下一表面之间的材料对光线的偏折能力，空格代表当前位置为空气，折射率为1；阿贝数代表当前表面到下一表面之间的材料对光线的色散特性，空格代表当前位置为空气；K值代表该非球面的最佳拟合圆锥系数的数值大小。

非球面圆锥系数可用以下非球面公式进行限定，但不仅限于以下表示方法：

其中，z为非球面Z向的轴向矢高；r为非球面的高度；c为拟合球面的曲率，数值上为曲率半径的倒数；k为拟合圆锥系数；A-F为非球面多项式的4阶、6阶、8阶、10阶、12阶、14阶、16阶项系数。

该具体实施例中非球面面型参数见表2：

表2为所述门禁镜头中非球面系数的一种设计值

面序号

A

B

C

D

E

F

G

S4

-1.14E-2

-2.71E-2

3.34E-2

-3.02E-2

1.55E-2

-4.19E-3

4.25E-4

S5

-5.09E-2

1.86E-2

-1.58E-2

6.36E-3

-3.36E-4

-1.39E-3

4.82E-4

S6

-3.05E-2

4.82E-2

-6.63E-2

5.47E-2

-2.56E-2

5.61E-3

-3.28E-4

S7

-2.64E-2

1.51E-2

-7.74E-3

3.15E-3

-6.21E-4

4.23E-5

5.13E-6

S8

-7.74E-2

7.6E-3

8.6E-4

-3.55E-4

4.44E-5

-2.65E-6

7.63E-8

S9

-0.108

1.91E-2

-2.97E-3

2.75E-4

-1.5E-5

3.87E-7

-8.16E-9

该具体实施例中，第一透镜11至第四透镜14的焦距以及门禁镜头的光学总长TTL和有效像面IC参数见表3：

表3为所述门禁镜头中各透镜焦距、光学总长以及有效像面的设计值

f1＝9.5mm
	f2＝-6.9mm
f3＝4.2mm
	f4＝-14.1mm
TTL＝8.69mm
	IC/TTL＝0.73

由表3可知，该具体实施例提供的门禁镜头中，第一透镜11的光焦度为正，第二透镜12的光焦度为负，第三透镜13的光焦度为正，第四透镜14的光焦度为负。其中，第一透镜11实质为玻璃球面透镜，第二透镜12、第三透镜13和第四透镜14实质为塑胶非球面透镜。

图2是图1所示门禁镜头的场曲图，图3是图1所示门禁镜头的畸变曲线图。由图2可知，该实施例中提供的门禁镜头成像时场曲均较小，场曲获得了较好地校正。由图3可知，该实施例中提供的门禁镜头的畸变也获得了较好地校正。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整、相互结合和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims

1.一种小型门禁镜头，其特征在于，包括沿光轴从物方到像方依次排列的第一透镜、光阑、第二透镜、第三透镜和第四透镜；所述第一透镜和所述第三透镜具有正光焦度；所述第二透镜和所述第四透镜具有负光焦度；

1.5<|f1/f|<4.0；

0.5<|f2/f|<3.0；

0.5<|f3/f|<3.0；

1.5<|f4/f|。

2.根据权利要求1所述的门禁镜头，其特征在于，所述第一透镜为玻璃球面透镜，所述第二透镜、所述第三透镜和所述第四透镜为塑胶非球面透镜。

3.根据权利要求1所述的门禁镜头，其特征在于，所述第一透镜的阿贝数满足Vd1>55。

4.根据权利要求1所述的门禁镜头，其特征在于，所述门禁镜头的有效像面IC和所述门禁镜头的光学总长TTL满足：IC/TTL>0.7。

5.根据权利要求1所述的门禁镜头，其特征在于，所述门禁镜头的光学总长TTL和所述门禁镜头的焦距f满足：1<TTL/f<2。

6.根据权利要求1所述的门禁镜头，其特征在于，所述门禁镜头在全视场下的光学畸变小于2％。