CN218350610U

CN218350610U - 日夜两用无热化超广角镜头

Info

Publication number: CN218350610U
Application number: CN202222549206.2U
Authority: CN
Inventors: 薛雷涛; 王锦平; 殷海明; 周欧
Original assignee: Dongguan Changyi Photoelectric Co ltd
Current assignee: Dongguan Changyi Photoelectric Co ltd
Priority date: 2022-09-23
Filing date: 2022-09-23
Publication date: 2023-01-20
Anticipated expiration: 2032-09-23

Abstract

本实用新型公开了一种日夜两用无热化超广角镜头，定义透镜邻近物面一侧的表面为物侧面，透镜邻近像面一侧的表面为像侧面，沿着镜头光轴由物侧到像侧依序包括：第一透镜，为具有负光焦度的玻璃透镜；第二透镜，为具有负光焦度的玻璃透镜；第三透镜，为具有正光焦度的玻璃透镜；第四透镜，为具有正光焦度的玻璃透镜；第五透镜，为具有正光焦度的玻璃透镜；第六透镜，也是玻璃透镜。该日夜两用无热化超广角镜头，采用6片球面玻璃透镜组成，具有178°的较大视场角、高清像质，可实现24小时全天候高清监控，在高温+80℃和低温‑40℃实拍画面清晰，具有较高的性价比。

Description

日夜两用无热化超广角镜头

技术领域

本实用新型涉及光学镜头领域，特别是涉及一种日夜两用无热化超广角镜头。

背景技术

随着人们安全意识不断提高，监控镜头作为人类的“眼睛”，在机器视觉、人工智能、刑侦监控、无人驾驶等方面起到越来越重要的作用，这些都推动了安防监控领域的发展。但是，很多产品的水平角度在90°-110°之间，目前已经不能满足超宽监控范围的要求；其次，用于监控的高像素超广角镜头广泛用于室内、室外，一年365天每天24小时处于工作状态，镜头所处的环境温度变化巨大，镜头在高低温环境下会出现不同的成像后焦(后截距)，称作镜头成像的温度漂移，导致成像不清晰。

实用新型内容

基于此，本实用新型的目的在于，提供一种日夜两用无热化超广角镜头，采用6片球面玻璃组成，具有178°的较大视场角、高清像质，可实现24小时全天候高清监控，在高温+80℃和低温-40℃实拍画面清晰，具有较高的性价比。

本实用新型的目的通过以下技术方案实现：

第一透镜，所述第一透镜为具有负光焦度的玻璃透镜，所述第一透镜的物侧面为凸面，像侧面为凹面；

第二透镜，所述第二透镜为具有负光焦度的玻璃透镜，所述第二透镜的物侧面为凸面，像侧面为凹面；

第三透镜，所述第三透镜为具有正光焦度的玻璃透镜，所述第三透镜的物侧面为凸面；

第四透镜，所述第四透镜为具有正光焦度的玻璃透镜，所述第四透镜的像侧面为凸面；

第五透镜，所述第五透镜为具有正光焦度的玻璃透镜，所述第五透镜的物侧面为凸面，像侧面为凸面；

第六透镜，所述第六透镜为玻璃透镜，所述第六透镜的物侧面为凹面，像侧面为凸面；

滤光片，所述滤光片设置在所述第六透镜的像侧面；

保护玻璃，所述保护玻璃集成在图像传感器上，所述保护玻璃设置在所述滤光片的像侧面；

图像采集元件，所述图像采集元件设置在所述保护玻璃的像侧面；

所述镜头还包括孔径光阑；所述孔径光阑位于所述第三透镜和所述第四透镜之间；

所述第五透镜与所述第六透镜是胶合透镜。

进一步地，所述镜头满足如下关系式：

1.18≤|f1/f|≤1.93，

1.72≤|f2/f|≤5.23，

1.49≤|f3/f|≤5.81，

1.23≤|f4/f|≤2.68，

6.08≤|f5/f|≤15.62，

-92.16≤f6/f≤158.69；

关系式中，f为镜头的总焦距，f1为第一透镜的焦距，f2为第二透镜的焦距，f3为第三透镜的焦距，f4为第四透镜的焦距，f5为第五透镜的焦距，f6为第六透镜的焦距。

进一步地，所述第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜和第六透镜的焦距、折射率及曲率半径分别满足以下条件：

f1

-4.66～-3.63

ND1

1.76～1.86

R11

+9.97～+29.78

R12

+2.65～+2.77

f2

-16.03～-4.37

ND2

1.68～1.78

R21

+4.99～+15.22

R22

+2.40～+3.24

f3

+3.78～+15.82

ND3

1.81～1.91

R31

+3.63～+6.01

R32

-20.18～+48.10

f4

+3.34～+8.22

ND4

1.76～1.86

R41

-244.3～+546

R42

-4.06～-3.56

f5

+18.65～+42.51

ND5

1.71～1.81

R51

+8.47～+14.23

R52

-3.11～-2.43

f6

-222.2～+429.5

ND5

1.81～1.91

R61

-3.11～-2.43

R62

-35.18～-13.81

其中，f1为第一透镜的焦距，ND1为第一透镜的折射率，R11为第一透镜的物侧面曲率半径，R12为第一透镜的像侧面曲率半径；f2为第二透镜的焦距，ND2为第二透镜的折射率，R21为第二透镜的物侧面曲率半径，R22为第二透镜的像侧面曲率半径；f为第三透镜的焦距，ND3为第三透镜的折射率，R31为第三透镜的物侧面曲率半径，R32为第三透镜的像侧面曲率半径；f4为第四透镜的焦距，ND4为第四透镜的折射率，R41为第四透镜的物侧面曲率半径，R42为第四透镜的像侧面曲率半径；f5为第五透镜的焦距，ND5为第五透镜的折射率，R51为第五透镜的物侧面曲率半径，R52为第五透镜的像侧面曲率半径；f6为第六透镜的焦距，ND6为第六透镜的折射率，R61为第六透镜的物侧面曲率半径，R62为第六透镜的像侧面曲率半径；“-”号表示该表面弯向物面一侧。

进一步地，所述镜头满足如下关系式：

IC/TTL≥0.39，OBFL/TTL≥0.26，TTL≤17.94mm；

关系式中，f为镜头的总焦距，TTL为镜头的光学总长，OBFL为镜头的光学后截距，IC为镜头的全像高。

进一步地，所述第一透镜与所述第二透镜的中心轴向距离≥1.34mm。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：该日夜两用无热化超广角镜头，采用6片球面玻璃组成，不同焦距、折射率及曲率半径的组合搭配，系统的像差得到最大程度矫正，使其性能表现优异。本实用新型共采用6片透镜，各个镜片间结构紧凑，减少了隔圈部件的使用，可搭配1/2.5”的芯片，具有178°的较大视场角、高清像质，实现24小时全天候高清监控，在高温+80℃和低温-40℃实拍画面清晰，具有较高的性价比。

附图说明

图1为本实用新型实施例1的光学结构示意图；

图2为本实用新型实施例1的光路结构示意图；

图3为本实用新型实施例1的相对照度示意图；

图4为本实用新型实施例1可见光0.435-0.656μm(112lp/mm)的常温+20℃离焦曲线图；

图5为本实用新型实施例1可见光0.435-0.656μm(112lp/mm)的低温-40℃离焦曲线图；

图6为本实用新型实施例1可见光0.435-0.656μm(112lp/mm)的高温+80℃离焦曲线图；

图7为本实用新型实施例2的光学结构示意图；

图8为本实用新型实施例2的光路结构示意图；

图9为本实用新型实施例2的相对照度示意图；

图10为本实用新型实施例2可见光0.435-0.656μm(112lp/mm)的常温+20℃离焦曲线图；

图11为本实用新型实施例2可见光0.435-0.656μm(112lp/mm)的低温-40℃离焦曲线图；

图12为本实用新型实施例2可见光0.435-0.656μm(112lp/mm)的高温+80℃离焦曲线图。

附图标记：1-第一透镜；2-第二透镜；3-第三透镜；4-第四透镜；5-第五透镜；6-第六透镜；7-滤光片；8-保护玻璃；9-图像采集元件；10-孔径光阑。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。在本说明书中，第一、第二、第三等的表述仅用于将一个特征与另一个特征区分开来，而不表示对特征的任何限制。球面或非球面的形状不限于附图中示出的球面或非球面的形状。附图仅为示例而并非严格按比例绘制。

在本实用新型中，近轴区域是指光轴附近的区域。若透镜表面为凸面且未界定该凸面位置时，则表示该透镜表面至少于近轴区域为凸面；若透镜表面为凹面且未界定该凹面位置时，则表示该透镜表面至少于近轴区域为凹面；若透镜表面没有限定为凸面、凹面或平面时，则表示该透镜表面可以为凸面，也可以为凹面，也可以为平面。每个透镜最靠近被摄物体的表面称为该透镜的物侧面，每个透镜最靠近成像面的表面称为该透镜的像侧面。

除非另外限定，否则本实用新型中使用的所有用语(包括技术用语和科学用语)均具有与本申请所属领域普通技术人员的通常理解相同的含义。还应理解的是，用语(例如在常用词典中定义的用语)应被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义一致的含义，并且将不被以理想化或过度正式意义解释，除非本实用新型中明确如此限定。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本实用新型。

本实用新型提供一种日夜两用无热化超广角镜头，透镜邻近物面一侧的表面为物侧面，透镜邻近像面一侧的表面为像侧面，沿着镜头光轴由物侧到像侧依序包含：

第一透镜1，第一透镜1为具有负光焦度的玻璃透镜，第一透镜1的物侧面为凸面，像侧面为凹面；

第二透镜2，第二透镜2为具有负光焦度的玻璃透镜，第二透镜2的物侧面为凸面，像侧面为凹面；

第三透镜3，第三透镜3为具有正光焦度的玻璃透镜，第三透镜3的物侧面为凸面；

第四透镜4，第四透镜4为具有正光焦度的玻璃透镜，第四透镜4的像侧面为凸面；

第五透镜5，第五透镜5为具有正光焦度的玻璃透镜，第五透镜5的物侧面为凸面，像侧面为凸面；

第六透镜6，第六透镜6为一个玻璃透镜，第六透镜6的物侧面为凹面，像侧面为凸面；

滤光片7，滤光片7设置在第六透镜6的像侧面，滤光片7由H-K9L制成。

保护玻璃8，保护玻璃8集成在图像传感器上，保护玻璃8设置在滤光片7的像侧面；

图像采集元件9，图像采集元件9设置在保护玻璃8的像侧面；

镜头还包括孔径光阑10；孔径光阑10位于第三透镜3和第四透镜4之间；

第五透镜5和第六透镜6是胶合透镜。

本实用新型中，为了让光学系统呈现更好的性能，我们在设计过程中，要合理选择镜片材料、合理分配各个透镜的焦距和合理优化光学系统，最终让光学系统的表现的性能最优化，通常光学系统像差的存在会影响光学系统的成像品质，校正像差是优化光学系统的重点，校正像差的方法有很多种，例如，选择折射率不同和阿贝数相差较大的镜片配合使用，可以一定程度的消除色差及球差，合理分配优化各个透镜的焦距及形状也可以校正系统的像差。

本实用新型中，第一透镜1的焦距为f1，第二透镜2的焦距为f2，第三透镜3的焦距为f3，第四透镜4的焦距为f4，第五透镜5的焦距为f5，第六透镜的焦距为f6，整个镜头的总焦距为f，各个透镜的焦距与镜头的总焦距的比值满足以下条件：

1.18≤|f1/f|≤1.93；

1.72≤|f2/f|≤5.23；

1.49≤|f3/f|≤5.81；

1.23≤|f4/f|≤2.68；

6.08≤|f5/f|≤15.62；

-92.16≤f6/f≤158.69。

本实用新型中，考虑到光学系统的像差及平衡温漂的问题，各个透镜的焦距、折射率和曲率半径分别满足以下条件：

f1

-4.66～-3.63

ND1

1.76～1.86

R11

+9.97～+29.78

R12

+2.65～+2.77

f2

-16.03～-4.37

ND2

1.68～1.78

R21

+4.99～+15.22

R22

+2.40～+3.24

f3

+3.78～+15.82

ND3

1.81～1.91

R31

+3.63～+6.01

R32

-20.18～+48.10

f4

+3.34～+8.22

ND4

1.76～1.86

R41

-244.3～+546

R42

-4.06～-3.56

f5

+18.65～+42.51

ND5

1.71～1.81

R51

+8.47～+14.23

R52

-3.11～-2.43

f6

-222.2～+429.5

ND5

1.81～1.91

R61

-3.11～-2.43

R62

-35.18～-13.81

本实用新型中，f为镜头的总焦距；TTL为镜头的光学总长；OBFL为镜头的光学后截距，镜头的光学后截距为第六透镜6像侧面离像面最近的一点到像面的距离；IC为镜头的全像高；它们满足如下条件：

IC/TTL≥0.39，OBFL/TTL≥0.26，TTL≤17.94mm。

本实用新型中，第一透镜1和第二透镜2中心间距比较大，其中心轴上间隔≥1.34mm。第三透镜3、第四透镜4、第五透镜5和第六透镜6中心轴上距离比较靠近，结构紧凑。

以下根据本实用新型的上述设置给出具体实施方式来具体说明根据本实用新型的日夜两用无热化超广角镜头。主要元素符号说明如表1所示。

表1

S1	第一透镜物侧面
		S2	第一透镜像侧面
S3	第二透镜物侧面
		S4	第二透镜像侧面
S5	第三透镜物侧面
		S6	第三透镜像侧面
S7	光阑
		S8	第四透镜物侧面
S9	第四透镜像侧面
		S10	第五透镜物侧面
S11	第五透镜像侧面(第六透镜物侧面)
		S12	第六透镜像侧面
S13	滤光片物侧面
		S14	滤光片像侧面
S15	保护玻璃物侧面

实施例1

参考图1、图2所示，其分别是本实施例1的光学结构示意图和光路结构示意图。

本实施例1中，镜头系统的总焦距f＝2.82mm，光圈值F#＝2.8，镜头的总长TTL＝17.67mm，镜头的光学后截距OBFL＝4.77mm，镜头匹配1/2.5”的芯片的视场角度DFOV＝177.4°。

其中，第一透镜1和第二个透镜2采用凸面朝向物方的弯月形负光焦度的镜片，其作用是快速汇聚光线。第一透镜1、第四透镜4和第五透镜5材料的阿贝数大于46，第二透镜2、第三透镜3和第六透镜6材料的阿贝数小于28，这样的搭配可以减小色差。考虑到光学系统的像差及平衡温漂的问题，各个透镜的曲率半径、中心厚度、折射率及阿贝常数设计如表2所示。

表2给出各透镜的曲率半径(单位：mm)、各透镜的中心厚度d(单位：mm)、各透镜的折射率(ND)和阿贝常数(VD)。

表2

面序号	曲率半径R	中心厚度d	折射率ND	阿贝常数VD
					S1	16.21	0.50	1.80	46.6
S2	2.67	1.59
					S3	4.99	2.32	1.72	28.3
S4	2.71	0.39
					S5	5.56	1.47	1.84	23.8
S6	27.32	0.06
					S7	Infinity	0.08
S8	546.00	3.28	1.80	46.6
					S9	-4.00	0.04
S10	10.22	1.51	1.75	52.3
					S11	-3.03	1.64	1.84	23.8
S12	-35.18	1.39
					S13	Infinity	0.21	1.51	64.2
S14	Infinity	2.77
					S15	Infinity	0.4	1.51	64.2

在表2中，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“Infinity”代表该表面为平面；厚度代表当前表面到下一表面的中心轴向距离，折射率代表当前透镜材料对光线的偏折能力，阿贝数代表当前透镜材料对光线的色散特性；k值代表该非球面的最佳拟合圆锥系数的数值大小。

本实施例1中，镜头的总焦距为2.82mm，光圈值为2.8，镜头匹配1/2.5”的芯片的视场角度DFOV＝177.4°。

图3是实施例1可见光0.546μm的相对照度图，其相对照度大于53％，解决了大角度镜头边缘暗角问题，保证了在大角度下拍摄画面无暗角。

图4为实施例1可见光0.435-0.656μm(112/mm)的常温+20℃离焦曲线图，图5为实施例1可见光0.435-0.656μm(112/mm)的低温-40℃离焦曲线图，图6为实施例1可见光0.435-0.656μm(112/mm)的高温+80℃离焦曲线图，从图中可以看到镜头在高温+80℃和低温-40℃的离焦量均小于10μm，这样小的离焦量保证了镜头在高温+80℃和低温-40℃都可以拍摄高清画面。

实施例2

如图7、图8所示，其分别是本实施例2光学结构示意图和光路结构示意图。

本实施例2中，镜头系统的总焦距f＝2.82mm，光圈值F#＝2.8，镜头的总长TTL＝17.93mm，镜头的光学后截距OBFL＝4.77mm，镜头匹配1/2.5”的芯片的视场角度DFOV＝178.2°。

本实施例2中，第一透镜1和第二个透镜2采用凸面朝向物方的弯月形负光焦度的镜片，其作用是快速汇聚光线。第一透镜1、第四透镜4和第五透镜5材料的阿贝数大于46，第二透镜2、第三透镜3和第六透镜6材料的阿贝数小于28，这样的搭配可以减小色差。考虑到光学系统的像差及平衡温漂的问题，各个透镜的曲率半径、中心厚度、折射率及阿贝常数设计如表3所示。

表3给出各透镜的曲率半径(单位：mm)、各透镜的中心厚度d(单位：mm)、各透镜的折射率(ND)和阿贝常数(VD)。

表3

在表3中，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“Infinity”代表该表面为平面；厚度代表当前表面到下一表面的中心轴向距离，折射率代表当前透镜材料对光线的偏折能力，阿贝数代表当前透镜材料对光线的色散特性；k值代表该非球面的最佳拟合圆锥系数的数值大小。

本实施例2中，镜头的总焦距为2.82mm，光圈值为2.8，镜头匹配1/2.5”的芯片的视场角度DFOV＝178.2°。

图9是实施例2可见光0.546μm的相对照度图，其相对照度大于50％，解决了大角度镜头边缘暗角问题，保证了在大角度下拍摄画面无暗角。

图10为实施例2可见光0.435-0.656μm(112/mm)的常温+20℃离焦曲线图，图11为实施例2可见光0.435-0.656μm(112/mm)的低温-40℃离焦曲线图，图12为实施例2可见光0.435-0.656μm(112/mm)的高温+80℃离焦曲线图，从图中可以看到镜头在高温+80℃和低温-40℃的离焦量均小于10μm，这样小的离焦量保证了镜头在高温+80℃和低温-40℃都可以拍摄高清画面。

本实用新型的日夜两用无热化超广角镜头，采用6片玻璃透镜混合组合，结构简单，在达到业内同等品质下，其各透镜不敏感，镜片面型简单容易制造，其加工成本也相对市面上的低，具有很高的性价比，可实现体积小、重量轻、性能好和成本低的特点，而且本实用新型经过合理的镜片材料选择、光焦度分配和光学设计优化，可搭配1/2.5”的芯片，实现24小时全天候高清监控。

以上所述仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，则本实用新型也意图包含这些改动和变形。

Claims

1.一种日夜两用无热化超广角镜头，其特征在于：沿着镜头光轴由物侧到像侧依序设置：

所述第五透镜与所述第六透镜是胶合透镜。

2.根据权利要求1所述的日夜两用无热化超广角镜头，其特征在于：

所述镜头满足如下关系式：

1.18≤|f1/f|≤1.93，

1.72≤|f2/f|≤5.23，

1.49≤|f3/f|≤5.81，

1.23≤|f4/f|≤2.68，

6.08≤|f5/f|≤15.62，

-92.16≤f6/f≤158.69；

3.根据权利要求1所述的日夜两用无热化超广角镜头，其特征在于：所述第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜和第六透镜，依次对应的焦距取值范围分别为；-4.66～-3.63、-16.03～-4.37、+3.78～+15.82、+3.34～+8.22、+18.65～+42.51、-222.2～+429.5；

依次对应的折射率取值范围分别为；1.76～1.86、1.68～1.78、1.81～1.91、1.76～1.86、1.71～1.81、1.81～1.91；

依次对应的物侧面曲率半径取值范围分别为；+9.97～+29.78、+4.99～+15.22、+3.63～+6.01、-244.3～+546、+8.47～+14.23、-3.11～-2.43；

依次对应的像侧面曲率半径取值范围分别为；+2.65～+2.77、+2.40～+3.24、-20.18～+48.10、-4.06～-3.56、-3.11～-2.43、-35.18～-13.81；

其中，“-”号表示该表面弯向物面一侧。

4.根据权利要求1所述的日夜两用无热化超广角镜头，其特征在于：所述镜头满足如下关系式：

IC/TTL≥0.39，OBFL/TTL≥0.26，TTL≤17.94mm；

5.根据权利要求1所述的日夜两用无热化超广角镜头，其特征在于：所述镜头还包括滤光片，所述滤光片设置在所述第六透镜的像侧面。

6.根据权利要求5所述的日夜两用无热化超广角镜头，其特征在于：所述镜头还包括保护玻璃，所述保护玻璃集成在图像传感器上，所述保护玻璃设置在所述滤光片的像侧面。

7.根据权利要求6所述的日夜两用无热化超广角镜头，其特征在于：所述镜头还包括图像采集元件，所述图像采集元件设置在所述保护玻璃的像侧面。

8.根据权利要求1所述的日夜两用无热化超广角镜头，其特征在于所述镜头还包括孔径光阑，所述孔径光阑位于所述第三透镜和所述第四透镜之间。

9.根据权利要求1所述的日夜两用无热化超广角镜头，其特征在于：所述第一透镜与所述第二透镜的中心轴向距离≥1.34mm。