CN213780524U - 一种日夜变焦大光圈监控系统摄像镜头 - Google Patents
一种日夜变焦大光圈监控系统摄像镜头 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型涉及一种日夜变焦大光圈监控系统摄像镜头，包括沿入射光路自物面至像面依次设置的前镜头组G1、光阑C、后镜头组G2、滤光片D组成，所述前镜头组G1整体为负光焦度镜头组，由三片镜片组成，沿光路依次为弯月形玻璃镜片A‑1、双凹非球面塑胶镜片A‑2、非球面塑胶镜片A‑3；所述后镜头组整体G2为正光焦度镜头组，由七片镜片组成，沿光路依次为：由玻璃镜片B‑1和玻璃镜片B‑2组成的正光焦度双胶合透镜组、弯月形塑料非球面镜片B‑3、非球面塑胶镜片B‑4、玻璃镜片B‑5和玻璃镜片B‑6组成的正光焦度双胶合透镜组、弯月形非球面塑胶镜片B‑7，该监控系统摄像镜头结构简单，成像清晰，满足日夜共焦监控使用。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种日夜变焦大光圈监控系统摄像镜头。
背景技术
现有的变焦监控镜头大多数F数等于1.6，随着智慧城市的建设，在夜间对监控摄像头在低照度环境下成像质量要求越来越高。为了满足在夜间低照度的环境的摄像需求，需要更大通光量即大光圈摄像镜头。光圈（Aperture）系数，即 F 值即是用来来表征光圈的大小的参数。公式F=f/D (f:镜头焦距 D:镜头通光孔径) 。在相同焦距下，F数越小表示镜头的通光孔径越大，通光量也越大。
随着夜间监控场景应用的增多，对监控镜头在夜间低照度暗光环境也需要保证镜头的清晰度及高温、低温环境下的成像质量。现有的变焦监控镜头在短焦端大多数F数在1.6左右，长焦端F数等于2.8左右；在夜晚低照度环境成像时会降低成像的清晰度；使用光源补光提高环境照度时在一些特殊拍摄环境下，会因为补光反射导致过曝，出现人脸或者车牌等细节不清晰。
实用新型内容
鉴于现有技术的不足，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种日夜变焦大光圈监控系统摄像镜头，变焦范围3mm~10mm，不仅结构合理，而且成像清晰，满足日夜共焦监控使用。
为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：一种日夜变焦大光圈监控系统摄像镜头，包括沿入射光路自物面至像面依次设置的前镜头组G1、光阑C、后镜头组G2、滤光片D组成，所述前镜头组G1整体为负光焦度镜头组，由三片镜片组成，沿光路依次为负光焦度弯月形玻璃镜片A-1、负光焦度双凹非球面塑胶镜片A-2、正光焦度非球面塑胶镜片A-3；所述后镜头组整体G2为正光焦度镜头组，由七片镜片组成，沿光路依次为：由玻璃镜片B-1和玻璃镜片B-2组成的正光焦度双胶合透镜组、正光焦度弯月形塑料非球面镜片B-3、负光焦度非球面塑胶镜片B-4、玻璃镜片B-5和玻璃镜片B-6组成的正光焦度双胶合透镜组、正光焦度弯月形非球面塑胶镜片B-7。
进一步的，所述前镜头组G1与光阑C之间间隔为D1，后镜头组G2与光阑C之间间隔为D2；D1与D2之间间隔满足如下关系： 1.5<D1<12.5, 0.4<D2<7.5。
进一步的，上述镜片满足如下关系式: 1.5≤n1≤1.8，1.5≤n2≤1.7，1.5≤n3≤1.7，1.4≤n4≤1.75，1.5≤n5≤1.8，1.5≤n6≤1.7，1.5≤n7≤1.7，1.4≤n8≤1.8，1.4≤n9≤1.8，1.5≤n10≤1.7，其中 n1~n10依次为弯月形玻璃镜片A-1至弯月形非球面塑胶镜片B-7的折射率。
进一步的，上述镜片满足如下关系式：-15.2≤f1≤-5.3，-20.3≤f2≤-15，15≤f3≤25.4，15≤f4≤20.8，-600≤f5≤-300，24.4≤f6≤30.3，-35.7≤f7≤-25.2，15.2≤f8≤20.5，-60.3≤f9≤-30.3，30.1≤f10≤60.3，其中 f1~f10依次为弯月形玻璃镜片A-1至弯月形非球面塑胶镜片B-7的透镜焦距。
进一步的，上述镜片的自物面至像面对应的R值满足下列关系：70≤R1≤100，5≤R2≤10，-700≤R3≤-300，5≤R4≤15，10≤R5≤20，150≤R6≤250, 5≤R8≤10，-20≤R9≤-10，R10为平面R值等于无穷大，15≤R11≤25，-250≤R12≤-150，-300≤R13≤-200，15≤R14≤30，5≤R15≤20，-10≤R16≤-3，25≤R17≤50，5≤R18≤20,5≤R19≤15。
进一步的，通过合理分配两个镜头组间的光焦度，变焦时通过电动马达运动，改变两个镜头群组的相对位置，从而达到光学变焦过程。
与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
1、在前镜头组第二片（A-2）和第三片(A-3)将传统的玻璃双胶合透镜更改为两片塑料非球面透镜，极大程度了矫正了由第一玻璃镜片汇聚光线的球差。
2、在后镜头组中B-1和B-2玻璃镜片使用不同折射率和阿贝数组合成双胶合透镜组，矫正了系统的色差，从而达到更好的像质。在系统沿光路第八和第九镜片再次使用不同折射率和阿贝数组成的双胶合镜片组，进一步矫正了系统剩余的一些色差。
3、通过两个双胶合玻璃镜片组的使用和塑料非球面镜片之间光焦度进行互补，保证了在高温和低温环境和常温一样共焦，不出现跑焦现象，保证画面的清晰度，在短焦状态下全视场MTF值在160 lp/mm>0.3,在长焦状态下全视场MTF值在180 lp/mm>0.4。
沿光路最后一片镜片使用塑胶非球面镜片在矫正系统像差的前提下，保证了系统最边缘视场主光线夹角<11°，这样保证成像画面相对照度的均匀性。
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步详细的说明。
附图说明
图1为本实用新型实施例的构造示意图。
图中：G1-前镜头组G1，C-光阑C，G2-后镜头组G2，D-滤光片D， A-1-弯月形玻璃镜片A-1， A-2-双凹非球面塑胶镜片A-2， A-3-非球面塑胶镜片A-3， B-1-玻璃镜片B-1，B-2-玻璃镜片B-2，B-3-非球面镜片B-3，B-4-非球面塑胶镜片B-4，B-5-玻璃镜片B-5，B-6-玻璃镜片B-6， B-7-非球面塑胶镜片B-7。
具体实施方式
为让本实用新型的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图，作详细说明如下。
如图1所示，一种日夜变焦大光圈监控系统摄像镜头，包括沿入射光路自物面至像面依次设置的前镜头组G1、光阑C、后镜头组G2、滤光片D组成，所述前镜头组G1整体为负光焦度镜头组，由三片镜片组成，沿光路依次为负光焦度弯月形玻璃镜片A-1、负光焦度双凹非球面塑胶镜片A-2、正光焦度非球面塑胶镜片A-3；所述后镜头组整体G2为正光焦度镜头组，由七片镜片组成，沿光路依次为：由玻璃镜片B-1和玻璃镜片B-2组成的正光焦度双胶合透镜组、正光焦度弯月形塑料非球面镜片B-3、负光焦度非球面塑胶镜片B-4、玻璃镜片B-5和玻璃镜片B-6组成的正光焦度双胶合透镜组、正光焦度弯月形非球面塑胶镜片B-7。
在本实用新型实施例中，所述前镜头组G1与光阑C之间间隔为D1，后镜头组G2与光阑C之间间隔为D2；D1与D2之间间隔满足如下关系： 1.5<D1<12.5, 0.4<D2<7.5。
在本实用新型实施例中，上述镜片满足如下关系式: 1.5≤n1≤1.8，1.5≤n2≤1.7，1.5≤n3≤1.7，1.4≤n4≤1.75，1.5≤n5≤1.8，1.5≤n6≤1.7，1.5≤n7≤1.7，1.4≤n8≤1.8，1.4≤n9≤1.8，1.5≤n10≤1.7，其中 n1~n10依次为弯月形玻璃镜片A-1至弯月形非球面塑胶镜片B-7的折射率。
在本实用新型实施例中，上述镜片满足如下关系式：-15.2≤f1≤-5.3，-20.3≤f2≤-15，15≤f3≤25.4，15≤f4≤20.8，-600≤f5≤-300，24.4≤f6≤30.3，-35.7≤f7≤-25.2，15.2≤f8≤20.5，-60.3≤f9≤-30.3，30.1≤f10≤60.3，其中 f1~f10依次为弯月形玻璃镜片A-1至弯月形非球面塑胶镜片B-7的透镜焦距。
在本实用新型实施例中，上述镜片的自物面至像面对应的R值满足下列关系：70≤R1≤100，5≤R2≤10，-700≤R3≤-300，5≤R4≤15，10≤R5≤20，150≤R6≤250, 5≤R8≤10，-20≤R9≤-10，R10为平面R值等于无穷大，15≤R11≤25，-250≤R12≤-150，-300≤R13≤-200，15≤R14≤30，5≤R15≤20，-10≤R16≤-3，25≤R17≤50，5≤R18≤20,5≤R19≤15。
在本实用新型实施例中，通过合理分配两个镜头组间的光焦度，变焦时通过电动马达运动，改变两个镜头群组的相对位置，从而达到光学变焦过程。
在本实用新型实施例能实现3mm~10mm范围变焦，监控范围短焦端能实现140°到长焦40°的视野监控。使用玻璃和塑料非球面镜片设计使得系统在短焦端F数达到1.3，长焦端F数等于2.2，极大增加了系统通光量 ，使得镜头在夜间低照度环境下不需要补光也能清晰成像，保证成像画面的亮度；使用玻璃镜片和塑胶非球面镜片组合提升了成像质量的同时降低了系统的总长（光学系统总长<50mm）适用于目前主流成像系统对镜头的长度需求。
在本实用新型实施例中，各个镜片具体参数如下：
其中塑料镜片非球面系数如下：
其中非球面透镜面型方程如下：
式中，参数c为半径所对应的曲率，r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时面形曲线为双曲线，当k系数等于-1时为抛物线，当k系数介于-1到0之间时为椭圆，当k系数等于0时为圆形，当k系数大于0时为扁圆形，α1至α8分别表示各径向坐标所对应的系数，通过以上参数可以精确设定非球面透镜的形状尺寸。
本实用新型设计变焦焦距范围在3mm~10mm,光圈F数范围：1.3~2.2，视场角范围138°~40°，光学总长<50mm。满足高温和低温环境下使用（-30°C~80°C）。
适用主流1/2.7’芯片，成像靶面>=6.6mm,分辨率>=4MP(4百万像素），支持波长范围430nm~850nm，满足日夜共焦监控使用。
本实用新型不局限于上述最佳实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可以得出其他各种形式的日夜变焦大光圈监控系统摄像镜头。凡依本实用新型申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本实用新型的涵盖范围。
Claims (5)
1.一种日夜变焦大光圈监控系统摄像镜头，其特征在于：包括沿入射光路自物面至像面依次设置的前镜头组G1、光阑C、后镜头组G2、滤光片D组成，所述前镜头组G1整体为负光焦度镜头组，由三片镜片组成，沿光路依次为弯月形玻璃镜片A-1、双凹非球面塑胶镜片A-2、非球面塑胶镜片A-3；所述后镜头组整体G2为正光焦度镜头组，由七片镜片组成，沿光路依次为：由玻璃镜片B-1和玻璃镜片B-2组成的正光焦度双胶合透镜组、弯月形塑料非球面镜片B-3、非球面塑胶镜片B-4、玻璃镜片B-5和玻璃镜片B-6组成的正光焦度双胶合透镜组、弯月形非球面塑胶镜片B-7。
2.根据权利要求1所述的一种日夜变焦大光圈监控系统摄像镜头，其特征在于：所述前镜头组G1与光阑C之间间隔为D1，后镜头组G2与光阑C之间间隔为D2；D1与D2之间间隔满足如下关系： 1.5<D1<12.5, 0.4<D2<7.5。
3.根据权利要求1所述的一种日夜变焦大光圈监控系统摄像镜头，其特征在于：上述镜片满足如下关系式: 1.5≤n1≤1.8，1.5≤n2≤1.7，1.5≤n3≤1.7，1.4≤n4≤1.75，1.5≤n5≤1.8，1.5≤n6≤1.7，1.5≤n7≤1.7，1.4≤n8≤1.8，1.4≤n9≤1.8，1.5≤n10≤1.7，其中 n1~n10依次为弯月形玻璃镜片A-1至弯月形非球面塑胶镜片B-7的折射率。
4.根据权利要求1所述的一种日夜变焦大光圈监控系统摄像镜头，其特征在于：上述镜片满足如下关系式：-15.2≤f1≤-5.3，-20.3≤f2≤-15，15≤f3≤25.4，15≤f4≤20.8，-600≤f5≤-300，24.4≤f6≤30.3，-35.7≤f7≤-25.2，15.2≤f8≤20.5，-60.3≤f9≤-30.3，30.1≤f10≤60.3，其中 f1~f10依次为弯月形玻璃镜片A-1至弯月形非球面塑胶镜片B-7的透镜焦距。
5.根据权利要求1所述的一种日夜变焦大光圈监控系统摄像镜头，其特征在于：上述镜片的自物面至像面对应的R值满足下列关系：70≤R1≤100，5≤R2≤10，-700≤R3≤-300，5≤R4≤15，10≤R5≤20，150≤R6≤250, 5≤R8≤10，-20≤R9≤-10，R10为平面R值等于无穷大，15≤R11≤25，-250≤R12≤-150，-300≤R13≤-200，15≤R14≤30，5≤R15≤20，-10≤R16≤-3，25≤R17≤50，5≤R18≤20,5≤R19≤15。
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|---|---|---|---|---|
| CN114236776A (zh) * | 2022-01-26 | 2022-03-25 | 深圳融合光学科技有限公司 | 一种波塑混合星光级8mm日夜监控镜头及其成像方法 |
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| CN114236776A (zh) * | 2022-01-26 | 2022-03-25 | 深圳融合光学科技有限公司 | 一种波塑混合星光级8mm日夜监控镜头及其成像方法 |
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