CN216285935U - 一种4k广角拼接镜头 - Google Patents

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刘青天
上官秋和
张军光
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Abstract

本实用新型公开了一种4K广角拼接镜头,其包括第一透镜至第四透镜、光阑、第五透镜至第十透镜,第一透镜至第十透镜各自包括一物侧面以及一像侧面;第一透镜具负屈光率,第二透镜具负屈光率,第三透镜具正屈光率,第四透镜具正屈光率,第五透镜具负屈光率,第六透镜具正屈光率,第七透镜具正屈光率,第八透镜具负屈光率,第九透镜具正屈光率,第十透镜具正屈光率,该拼接镜头具有屈光率的透镜只有上述十片。本实用新型沿物侧至像侧方向采用十片透镜,并通过对各个透镜的屈光率以及面型的排列设计,使镜头具备4K高像质的特点,日夜共焦好,白天和夜晚均可实现高清画质,且镜头控制轴外色差,色彩的还原性高,蓝紫边现象不明显。

Description

一种4K广角拼接镜头
技术领域
本实用新型涉及镜头技术领域,具体涉及一种4K广角拼接镜头
背景技术
随着监控系统在各个应用领域的不断拓展与延伸,需要进行监控的场景和范围越来越大,由最初的商铺、街道等小范围监控场景发展到广场、机场、高层建筑等大范围场景,而大多数普通监控相机的视角范围达不到这个需求,所以全景拼接技术随之出现,全景拼接技术是利用多个拼接镜头拍摄画面,并对产生的画面进行拼接,使之形成完整的全景图片或视频。
现有用于全景拼接技术中的拼接镜头还存在许多不足,如镜头的分辨率不高,日夜共焦性差,无法满足夜晚使用需求;镜头的色差大,特别到边缘区域,色差难管控,容易造成紫边;镜头的使用温度范围较窄,高低温容易失焦;一般拼接镜头的CRA较大,与传感器不匹配,容易造成偏色或者边缘照度偏低。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种4K广角拼接镜头,以至少解决上述问题的其一。
为实现上述目的,本实用新型采用以下技术方案:
一种4K广角拼接镜头,从物侧至像侧沿一光轴依次包括第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、光阑、第五透镜、第六透镜、第七透镜、第八透镜、第九透镜及第十透镜,所述第一透镜至第十透镜各自包括一朝向物侧且使成像光线通过的物侧面以及一朝向像侧且使成像光线通过的像侧面;
所述第一透镜具负屈光率,所述第一透镜的物侧面为凸面、像侧面为凹面;
所述第二透镜具负屈光率,所述第二透镜的物侧面为凹面、像侧面为凹面;
所述第三透镜具正屈光率,所述第三透镜的物侧面为凸面、像侧面为凸面;
所述第四透镜具正屈光率,所述第四透镜的物侧面为凸面、像侧面为凸面;
所述第五透镜具负屈光率,所述第五透镜的物侧面为凹面、像侧面为凹面;
所述第六透镜具正屈光率,所述第六透镜的物侧面为凸面、像侧面为凸面;
所述第七透镜具正屈光率,所述第七透镜的物侧面为凸面、像侧面为凸面;
所述第八透镜具负屈光率,所述第八透镜的物侧面为凹面、像侧面为凸面;
所述第九透镜具正屈光率,所述第九透镜的物侧面为凸面、像侧面为凹面;
所述第十透镜具正屈光率,所述第十透镜的物侧面为凸面、像侧面为凹面;
该拼接镜头具有屈光率的透镜只有上述十片。
优选地,该镜头符合下列条件式:Nd1>1.7,Nd2>1.85,其中,Nd1为第一透镜的折射率,Nd2为第二透镜的折射率。
优选地,该镜头符合下列条件式:-0.6<f1/f2<-1.3,其中,f1为第一透镜焦距值,f2为第二透镜的焦距值。
优选地,该镜头符合下列条件式:-1.5<f2/f<-2.5,其中,f2为第二透镜的焦距值,f为拼接镜头的焦距值。
优选地,该镜头符合下列条件式:Nd4≥1.9,其中,Nd4为第四透镜的折射率。
优选地,所述第六透镜采用折射率温度系数dn/dt为负值的材料。
优选地,所述第五透镜的像侧面与所述第六透镜的物侧面相互胶合,并符合下列条件式:Vd5≤30,Vd6≥65,且|Vd6-Vd5|>35,其中,Vd5为第五透镜的色散系数,Vd6为第六透镜的色散系数。
优选地,所述第七透镜的像侧面与所述第八透镜的物侧面相互胶合,并符合下列条件式:Vd7≥65,Vd8≤21,且|Vd7-Vd8|>43,其中,Vd7为第七透镜的色散系数,Vd8为第八透镜的色散系数。
优选地,所述第七透镜采用折射率温度系数dn/dt为负值的材料。
优选地,该镜头符合下列条件式:BFL/IMH>0.4,其中,BFL为该拼接镜头的光学后焦,IMH为该拼接镜头的靶面大小。
采用上述技术方案后,本实用新型与背景技术相比,具有如下优点:
1、本实用新型沿物侧至像侧方向采用十片透镜,并通过对各个透镜的屈光率以及面型的排列设计,使镜头具备4K高像质的特点,日夜共焦好,白天和夜晚均可实现高清画质,且镜头控制轴外色差,色彩的还原性高,蓝紫边现象不明显。
2、本实用新型不均仅可以在-40℃~80℃环境中使用时,镜头能够保持稳定的高清画质,镜头的使用温度范围大,而且能有效平衡温飘,实现无热化,在高低温环境工作时的温漂量小,不易失焦。
3、本实用新型采用光阑前四后六的结构,并通过设定BFL/IMH的比值,不仅可以缩小镜头的长度,利于组装,而且可以减小CRA,使得镜头CRA与传感器差异小,光线平稳过渡到像面,能量利用率高。
附图说明
图1实施例一的光学结构图;
图2为实施例一中镜头在可见光下常温25℃的MTF曲线图;
图3为实施例一中镜头在红外光下常温25℃的MTF曲线图;
图4为实施例一中镜头在可见光下低温-40℃的MTF曲线图;
图5为实施例一中镜头在可见光下高温80℃的MTF曲线图;
图6为实施例一中镜头在可见光下的横向色差图;
图7实施例二的光学结构图;
图8为实施例二中镜头在可见光下常温25℃的MTF曲线图;
图9为实施例二中镜头在红外光下常温25℃的MTF曲线图;
图10为实施例二中镜头在可见光下低温-40℃的MTF曲线图;
图11为实施例二中镜头在可见光下高温80℃的MTF曲线图;
图12为实施例二中镜头在可见光下的横向色差图;
图13实施例三的光学结构图;
图14为实施例三中镜头在可见光下常温25℃的MTF曲线图;
图15为实施例三中镜头在红外光下常温25℃的MTF曲线图;
图16为实施例三中镜头在可见光下低温-40℃的MTF曲线图;
图17为实施例三中镜头在可见光下高温80℃的MTF曲线图;
图18为实施例三中镜头在可见光下的横向色差图。
附图标记说明:
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、光阑11、滤光片12、保护片13。
具体实施方式
为进一步说明各实施例,本实用新型提供有附图。这些附图为本实用新型揭露内容的一部分,其主要用以说明实施例,并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容,本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本实用新型的优点。图中的组件并未按比例绘制,而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。
现结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步说明。
在本说明书中所说的「透镜具有正屈光率(或负屈光率)」,是指该透镜以高斯光学理论计算出来的近轴屈光率为正(或为负)。所说的「透镜的物侧面(或像侧面)」定义为成像光线通过透镜表面的特定范围。透镜的面形凹凸判断可依该领域中通常知识者的判断方式,即通过曲率半径(简写为R值)的正负号来判断透镜面形的凹凸。R值可常见被使用于光学设计软件中,例如Zemax或CodeV。R值亦常见于光学设计软件的透镜资料表(lensdatasheet)中。以物侧面来说,当R值为正时,判定为物侧面为凸面;当R值为负时,判定物侧面为凹面。反之,以像侧面来说,当R值为正时,判定像侧面为凹面;当R值为负时,判定像侧面为凸面。
本实用新型公开了一种4K广角拼接镜头,从物侧至像侧沿一光轴依次包括第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、光阑、第五透镜、第六透镜、第七透镜、第八透镜、第九透镜及第十透镜,所述第一透镜至第十透镜各自包括一朝向物侧且使成像光线通过的物侧面以及一朝向像侧且使成像光线通过的像侧面;
所述第一透镜具负屈光率,所述第一透镜的物侧面为凸面、像侧面为凹面;
所述第二透镜具负屈光率,所述第二透镜的物侧面为凹面、像侧面为凹面;
所述第三透镜具正屈光率,所述第三透镜的物侧面为凸面、像侧面为凸面;
所述第四透镜具正屈光率,所述第四透镜的物侧面为凸面、像侧面为凸面;
所述第五透镜具负屈光率,所述第五透镜的物侧面为凹面、像侧面为凹面;
所述第六透镜具正屈光率,所述第六透镜的物侧面为凸面、像侧面为凸面;
所述第七透镜具正屈光率,所述第七透镜的物侧面为凸面、像侧面为凸面;
所述第八透镜具负屈光率,所述第八透镜的物侧面为凹面、像侧面为凸面;
所述第九透镜具正屈光率,所述第九透镜的物侧面为凸面、像侧面为凹面;
所述第十透镜具正屈光率,所述第十透镜的物侧面为凸面、像侧面为凹面;
该拼接镜头具有屈光率的透镜只有上述十片。
优选地,该镜头符合下列条件式:Nd1>1.7,Nd2>1.85,其中,Nd1为第一透镜的折射率,Nd2为第二透镜的折射率,第一透镜采用高折射率,有利于减小镜头外径,第二透镜采用高折射率,有利于减小中心视场边缘光线的转折角度,降低中心视场的敏感度。
优选地,该镜头符合下列条件式:-0.6<f1/f2<-1.3,其中,f1为第一透镜焦距值,f2为第二透镜的焦距值,这一设定值有利于平衡光焦度。
优选地,该镜头符合下列条件式:-1.5<f2/f<-2.5,其中,f2为第二透镜的焦距值,f为拼接镜头的焦距值,这一设定值可以提高镜头的分辨率。
优选地,该镜头符合下列条件式:Nd4≥1.9,其中,Nd4为第四透镜的折射率,第四透镜采用高折射率,有利于镜头提高分辨率。
优选地,所述第六透镜和第七透镜均采用折射率温度系数dn/dt为负值的材料,即材料的折射率随着温度的升高而降低,且dn/dT<-2*10E-6,这类型材料如:H-ZPK5/H-FK61等,第六透镜和第七透镜可以有效地平衡温飘,实现无热化,使镜头在-40℃~85℃温度区间使用时,仍能清晰成像。
优选地,所述第五透镜的像侧面与所述第六透镜的物侧面相互胶合,并符合下列条件式:Vd5≤30,Vd6≥65,且|Vd6-Vd5|>35,其中,Vd5为第五透镜的色散系数,Vd6为第六透镜的色散系数。
优选地,所述第七透镜的像侧面与所述第八透镜的物侧面相互胶合,并符合下列条件式:Vd7≥65,Vd8≤21,且|Vd7-Vd8|>43,其中,Vd7为第七透镜的色散系数,Vd8为第八透镜的色散系数。
上述胶合透镜采用高低色散材料的结合,不仅有利于校正色差,优化像质,提升红外共焦性,而且胶合组合可以减小公差敏感度,也可以残留部分色差以平衡光学系统的色差,还可以降低镜片因在组立过程中产生的倾斜/偏芯等公差敏感度问题。
优选地,该镜头符合下列条件式:BFL/IMH>0.4,其中,BFL为该拼接镜头的光学后焦,IMH为该拼接镜头的靶面大小,这一设定方式有利于减小CRA,缩小镜头长度,利于组装,更好与传感器匹配,使光线平稳过渡到像面,提高能量利用率。
下面将以具体实施例对本实用新型的拼接镜头进行详细说明。
实施例一
参考图1所示,本实施例公开了一种4K广角拼接镜头,从物侧A1至像侧A2沿一光轴依次包括第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3、第四透镜4、光阑11、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及第十透镜10,所述第一透镜1至第十透镜10各自包括一朝向物侧A1且使成像光线通过的物侧面以及一朝向像侧A2且使成像光线通过的像侧面;
所述第一透镜1具负屈光率,所述第一透镜1的物侧面为凸面、像侧面为凹面;
所述第二透镜2具负屈光率,所述第二透镜2的物侧面为凹面、像侧面为凹面;
所述第三透镜3具正屈光率,所述第三透镜3的物侧面为凸面、像侧面为凸面;
所述第四透镜4具正屈光率,所述第四透镜4的物侧面为凸面、像侧面为凸面;
所述第五透镜5具负屈光率,所述第五透镜5的物侧面为凹面、像侧面为凹面;
所述第六透镜6具正屈光率,所述第六透镜6的物侧面为凸面、像侧面为凸面;
所述第七透镜7具正屈光率,所述第七透镜7的物侧面为凸面、像侧面为凸面;
所述第八透镜8具负屈光率,所述第八透镜8的物侧面为凹面、像侧面为凸面;
所述第九透镜9具正屈光率,所述第九透镜9的物侧面为凸面、像侧面为凹面;
所述第十透镜10具正屈光率,所述第十透镜10的物侧面为凸面、像侧面为凹面;
该拼接镜头具有屈光率的透镜只有上述十片,所述第五透镜5的像侧面与所述第六透镜6的物侧面相互胶合,所述第七透镜7的像侧面与所述第八透镜8的物侧面相互胶合,所述第六透镜6和第七透镜7均采用折射率温度系数dn/dt为负值的材料。
本具体实施例的详细光学数据如表1所示。
表1实施例一的详细光学数据
Figure BDA0003388559610000071
Figure BDA0003388559610000081
本具体实施例中,镜头在可见光下常温25℃的MTF曲线图请参阅图2,从图中可以看出,该款镜头的空间频率达200lp/mm时,全视场传递函数图像仍大于0.3;镜头在红外光下常温25℃的MTF曲线图请参阅图3,从图中可以看出,该款镜头的空间频率达200lp/mm时,全视场传递函数图像仍大于0.3;从图2和图3可以看出,该镜头在可见光和红外光下的分辨率高,日夜共焦性好,可以满足夜晚使用的需求;镜头在可见光下低温-40℃的MTF曲线图请参阅图4,从图中可以看出,该款镜头的空间频率达200lp/mm时,全视场传递函数图像仍大于0.25;镜头在可见光下高温80℃的MTF曲线图请参阅图5,从图中可以看出,该款镜头的空间频率达200lp/mm时,全视场传递函数图像仍0.3,从图2至图5可以看出,镜头的分辨率高,成像质量好,在-40℃~80℃仍可保持稳定的高清画质。镜头在可见光下的横向色差图请参阅图6,从图中可以看出,latercolor小于5um,图像的成像色彩还原性好,镜头的色差小,蓝紫边现象不明显。
实施例二
配合图7至图12所示,本实施例与实施例一的各个透镜的面型凹凸和屈光率大致相同,各透镜表面的曲率半径、透镜厚度等光学参数有所不同。
本具体实施例的详细光学数据如表2所示。
表2实施例二的详细光学数据
表面 曲率半径 厚度 折射率 色散系数 焦距
0 被摄物面 Infinity Infinity
1 第一透镜 94.312 0.75 1.74 49.24 -6.94
2 4.898 3.38
3 第二透镜 -9.503 0.99 1.92 20.88 -7.53
4 28.367 0.50
5 第三透镜 Infinity 2.80 1.85 23.79 13.20
-11.290 0.12
6 第四透镜 13.869 2.98 2.00 25.44 10.55
7 -41.022 3.18
8 光阑 Infinity 0.31
9 第五透镜 -19.311 0.73 1.69 31.16 -8.42
10 第六透镜 8.507 2.15 1.59 68.35 9.20
11 -13.876 0.11
12 第七透镜 18.601 3.17 1.59 68.35 7.74
14 第八透镜 -5.730 2.23 1.92 20.88 -12.84
-13.045 0.15
15 第九透镜 18.290 1.88 1.70 55.53 40.50
16 49.389 0.12
17 第十透镜 12.380 2.22 1.69 49.23 31.91
18 25.856 1.20
20 滤光片 Infinity 0.30 1.52 64.21 Infinity
21 Infinity 2.23
22 保护片 Infinity 0.50 1.52 64.21 Infinity
23 Infinity 1.00
24 像面 Infinity
本具体实施例中,镜头在可见光下常温25℃的MTF曲线图请参阅图8,从图中可以看出,该款镜头的空间频率达200lp/mm时,全视场传递函数图像几乎都大于0.3;镜头在红外光下常温25℃的MTF曲线图请参阅图9,从图中可以看出,该款镜头的空间频率达200lp/mm时,全视场传递函数图像几乎都大于0.3;从图8和图9可以看出,该镜头在可见光和红外光下的分辨率高,日夜共焦性好,可以满足夜晚使用的需求;镜头在可见光下低温-40℃的MTF曲线图请参阅图10,从图中可以看出,该款镜头的空间频率达200lp/mm时,全视场传递函数图像仍大于0.25;镜头在可见光下高温80℃的MTF曲线图请参阅图11,从图中可以看出,该款镜头的空间频率达200lp/mm时,全视场传递函数图像仍0.3,从图8至图11可以看出,镜头的分辨率高,成像质量好,在-40℃~80℃仍可保持稳定的高清画质。镜头在可见光下的横向色差图请参阅图12,从图中可以看出,latercolor小于5um,图像的成像色彩还原性好,镜头的色差小,蓝紫边现象不明显。
实施例三
配合图13至图18所示,本实施例与实施例一的各个透镜的面型凹凸和屈光率大致相同,各透镜表面的曲率半径、透镜厚度等光学参数有所不同。
本具体实施例的详细光学数据如表3所示。
表3实施例三的详细光学数据
表面 曲率半径 厚度 折射率 色散系数 焦距
0 被摄物面 Infinity Infinity
1 第一透镜 98.846 0.75 1.72 50.29 -7.13
2 4.890 3.33
3 第二透镜 -9.513 0.98 1.92 20.88 -7.26
4 24.676 0.53
5 第三透镜 115.152 2.91 1.85 23.79 12.41
-11.554 0.12
6 第四透镜 14.312 2.96 2.00 25.44 10.67
7 -39.070 3.09
8 光阑 Infinity 0.31
9 第五透镜 -19.478 0.72 1.69 31.16 -7.97
10 第六透镜 7.843 2.22 1.59 68.35 8.78
11 -13.973 0.09
12 第七透镜 19.005 3.14 1.59 68.35 7.79
14 第八透镜 -5.747 2.43 1.92 20.88 -13.43
-12.778 0.11
15 第九透镜 19.434 1.86 1.70 55.53 37.65
16 71.138 0.11
17 第十透镜 11.551 2.18 1.68 55.56 36.01
18 20.173 1.20
20 滤光片 Infinity 0.30 1.52 64.21 Infinity
21 Infinity 2.16
22 保护片 Infinity 0.50 1.52 64.21 Infinity
23 Infinity 1.00
24 像面 Infinity
本具体实施例中,镜头在可见光下常温25℃的MTF曲线图请参阅图14,从图中可以看出,该款镜头的空间频率达200lp/mm时,全视场传递函数图像仍大于0.3;镜头在红外光下常温25℃的MTF曲线图请参阅图15,从图中可以看出,该款镜头的空间频率达200lp/mm时,全视场传递函数图像仍大于0.3;从图14和图15可以看出,该镜头在可见光和红外光下的分辨率高,日夜共焦性好,可以满足夜晚使用的需求;镜头在可见光下低温-40℃的MTF曲线图请参阅图16,从图中可以看出,该款镜头的空间频率达200lp/mm时,全视场传递函数图像仍大于0.3;镜头在可见光下高温80℃的MTF曲线图请参阅图17,从图中可以看出,该款镜头的空间频率达200lp/mm时,全视场传递函数图像仍0.3,从图14至图17可以看出,镜头的分辨率高,成像质量好,在-40℃~80℃仍可保持稳定的高清画质。镜头在可见光下的横向色差图请参阅图18,从图中可以看出,latercolor小于5um,图像的成像色彩还原性好,镜头的色差小,蓝紫边现象不明显。
以上所述,仅为本实用新型较佳的具体实施方式,但本实用新型的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此,本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种4K广角拼接镜头,其特征在于,从物侧至像侧沿一光轴依次包括第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、光阑、第五透镜、第六透镜、第七透镜、第八透镜、第九透镜及第十透镜,所述第一透镜至第十透镜各自包括一朝向物侧且使成像光线通过的物侧面以及一朝向像侧且使成像光线通过的像侧面;
所述第一透镜具负屈光率,所述第一透镜的物侧面为凸面、像侧面为凹面;
所述第二透镜具负屈光率,所述第二透镜的物侧面为凹面、像侧面为凹面;
所述第三透镜具正屈光率,所述第三透镜的物侧面为凸面、像侧面为凸面;
所述第四透镜具正屈光率,所述第四透镜的物侧面为凸面、像侧面为凸面;
所述第五透镜具负屈光率,所述第五透镜的物侧面为凹面、像侧面为凹面;
所述第六透镜具正屈光率,所述第六透镜的物侧面为凸面、像侧面为凸面;
所述第七透镜具正屈光率,所述第七透镜的物侧面为凸面、像侧面为凸面;
所述第八透镜具负屈光率,所述第八透镜的物侧面为凹面、像侧面为凸面;
所述第九透镜具正屈光率,所述第九透镜的物侧面为凸面、像侧面为凹面;
所述第十透镜具正屈光率,所述第十透镜的物侧面为凸面、像侧面为凹面;
该拼接镜头具有屈光率的透镜只有上述十片。
2.如权利要求1所述的一种4K广角拼接镜头,其特征在于,符合下列条件式:Nd1>1.7,其中,Nd1为第一透镜的折射率。
3.如权利要求1所述的一种4K广角拼接镜头,其特征在于,符合下列条件式:-0.6<f1/f2<-1.3,其中,f1为第一透镜焦距值,f2为第二透镜的焦距值。
4.如权利要求1所述的一种4K广角拼接镜头,其特征在于,符合下列条件式:-1.5<f2/f<-2.5,其中,f2为第二透镜的焦距值,f为拼接镜头的焦距值。
5.如权利要求1所述的一种4K广角拼接镜头,其特征在于,符合下列条件式:Nd4≥1.9,其中,Nd4为第四透镜的折射率。
6.如权利要求1所述的一种4K广角拼接镜头,其特征在于,所述第六透镜采用折射率温度系数dn/dt为负值的材料。
7.如权利要求1所述的一种4K广角拼接镜头,其特征在于,所述第五透镜的像侧面与所述第六透镜的物侧面相互胶合,并符合下列条件式:Vd5≤30,Vd6≥65,且|Vd6-Vd5|>35,其中,Vd5为第五透镜的色散系数,Vd6为第六透镜的色散系数。
8.如权利要求1所述的一种4K广角拼接镜头,其特征在于,所述第七透镜的像侧面与所述第八透镜的物侧面相互胶合,并符合下列条件式:Vd7≥65,Vd8≤21,且|Vd7-Vd8|>43,其中,Vd7为第七透镜的色散系数,Vd8为第八透镜的色散系数。
9.如权利要求1所述的一种4K广角拼接镜头,其特征在于,所述第七透镜采用折射率温度系数dn/dt为负值的材料。
10.如权利要求1所述的一种4K广角拼接镜头,其特征在于,符合下列条件式:BFL/IMH>0.4,其中,BFL为该拼接镜头的光学后焦,IMH为该拼接镜头的靶面大小。
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