CN218675477U

CN218675477U - 定焦镜头和监控设备

Info

Publication number: CN218675477U
Application number: CN202223048551.4U
Authority: CN
Inventors: 于存胜; 王晓; 欧俊星; 张良; 肖明志; 王浩
Original assignee: Zhongshan United Optoelectronic Research Institute Co Ltd
Current assignee: Zhongshan United Optoelectronic Research Institute Co Ltd
Priority date: 2022-11-16
Filing date: 2022-11-16
Publication date: 2023-03-21
Anticipated expiration: 2032-11-16

Abstract

本实用新型公开一种定焦镜头和监控设备，定焦镜头包括光焦度为负的第一凸凹透镜、光焦度为负的第二双凹透镜、光焦度为负的第三凸凹透镜、光焦度为正的第四双凸透镜、光焦度为正的第五双凸透镜、光焦度为负的第六双凹透镜、光焦度为正的第七双凸透镜。通过七个透镜的光焦度以及形状的合理设置，使得定焦镜头能够很好地控制光线走势，在引入更多的光线的同时使结构更加紧凑，定焦镜头的总长控制在22.5mm以内，且光圈值F满足0.8≤F≤1.1，支持1/2.5英寸的像面，所述定焦镜头在弱光下也可清晰成像，通过合理设定焦距比使得镜头在‑40℃～+85℃的环境条件下不离焦，工作性能更加稳定，视场角可达140°±5％，以提供一种大光圈、大角度、小型高低温的定焦镜头。

Description

定焦镜头和监控设备

技术领域

本实用新型涉及光学技术领域，尤其涉及定焦镜头和监控设备。

背景技术

目前闭路监控行业都在朝小型化、多功能、环境适应能力强的方向发展。但是，现有技术主要存在如下缺陷：因不同地域环境复杂，不能适应温差大的环境，容易造成离焦影响拍摄效果。并且监控摄像机长时间工作时，自身存在电路发热，高温情况下影响镜头的聚焦。在夜间或光线较暗地域，现有摄像机容易产生红外补光下色彩缺失、细节不清晰和亮度不足，成像质量差。拍摄角度小，视野范围窄，采集的数据信息不充分。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是提出一种定焦镜头和监控设备，旨在提供一种大光圈、大角度、小型高低温的定焦镜头。

为实现上述目的，本实用新型提出的一种定焦镜头，所述定焦镜头具有沿光轴方向呈相对设置的物侧和像侧，所述定焦镜头包括自物侧至像侧依次设置的光焦度为负的第一凸凹透镜、光焦度为负的第二双凹透镜、光焦度为负的第三凸凹透镜、光焦度为正的第四双凸透镜、光焦度为正的第五双凸透镜、光焦度为负的第六双凹透镜、光焦度为正的第七双凸透镜，所述第一凸凹透镜、所述第二双凹透镜、所述第三凸凹透镜、所述第六双凹透镜的凹面朝向像侧设置，且所述第一凸凹透镜、所述第二双凹透镜、所述第三凸凹透镜、所述第五双凸透镜、所述第六双凹透镜和所述第七双凸透镜均为非球面透镜；

所述定焦镜头的光学总长TTL≤22.5mm，所述定焦镜头的光圈数为F，且0.8≤F≤1.1，视场角FOV＝140°±5％。

可选地，所述定焦镜头还满足以下条件：

其中，所述定焦镜头的光焦度为

所述第一凸凹透镜的光焦度为

所述第二双凹透镜的光焦度为

所述第三凸凹透镜的光焦度为

所述第四双凸透镜的光焦度为

所述第五双凸透镜的光焦度为

所述第六双凹透镜的光焦度为

所述第七双凸透镜的光焦度为

可选地，所述定焦镜头还满足以下条件：

1.50≤n1≤1.60，50.0≤v1≤65.0；

1.50≤n2≤1.75，20.0≤v2≤65.0；

1.50≤n3≤1.70，18.0≤v3≤25.0；

1.49≤n4≤1.70，60.0≤v4≤75.0；

1.50≤n5≤1.60，50.0≤v5≤75.0；

1.60≤n6≤1.75，15.0≤v6≤25.0；

1.50≤n7≤1.60，50.0≤v7≤60.0；

其中，所述第一凸凹透镜的折射率为n1，色散系数为v1，所述第二双凹透镜的折射率为n2，色散系数为v2，所述第三凸凹透镜的折射率为n3，色散系数为v3，所述第四双凸透镜的折射率为n4，色散系数为v4，所述第五双凸透镜的折射率为n5，色散系数为v5，所述第六双凹透镜的折射率为n6，色散系数为v6，所述第七双凸透镜的折射率为n7，色散系数为v7。

可选地，所述第一凸凹透镜、所述第二双凹透镜、所述第三凸凹透镜、所述第五双凸透镜、所述第六双凹透镜和所述第七双凸透镜均为塑胶透镜；

所述第四双凸透镜为玻璃透镜。

可选地，所述定焦镜头的总焦距为f，所述定焦镜头的入瞳直径为d，且0.8≤f/d≤1.1。

可选地，所述定焦镜头的后焦为BFL，所述定焦镜头的光学总长为TTL，其中，BFL/TTL≥0.1。

可选地，所述第一凸凹透镜的直径为D1，所述定焦镜头的光学总长为TTL，其中，D1/TTL<0.7。

可选地，所述定焦镜头的像面直径IC满足：IC≤7.3mm。

可选地，所述定焦镜头自物侧到像侧依次还包括光阑、保护玻璃和感光芯片，所述光阑设于所述第二双凹透镜和所述第三凸凹透镜之间，所述保护玻璃和所述感光芯片设于所述第七双凸透镜靠近像侧的一侧。

本实用新型还提供一种监控设备，所述监控设备包括上述的定焦镜头。

本实用新型提供的技术方案中，自物侧至像侧依次设置有光焦度为负的第一凸凹透镜、光焦度为负的第二双凹透镜、光焦度为负的第三凸凹透镜、光焦度为正的第四双凸透镜、光焦度为正的第五双凸透镜、光焦度为负的第六双凹透镜、光焦度为正的第七双凸透镜，通过第一凸凹透镜具有的大口径，对同等焦距情况下可收集更多的光信息，达到弱光下清晰成像的效果，通过所述第四双凸透镜承担了系统较大的光焦度，改变光束的传播方向，更有利于光束在像面上成像，通过七个透镜的光焦度以及形状的合理设置，使得所述定焦镜头能够很好地控制光线走势，在引入更多的光线的同时使结构更加紧凑，使得所述定焦镜头的总长控制在22.5mm以内，并通过合理布置非球面透镜使得各种像差得到校正，提升了边缘画质，成像质量高。且光圈值F满足0.8≤F≤1.1，支持1/2.5英寸的像面，所述定焦镜头在弱光下也可清晰成像，且通过合理设定焦距比使得镜头在-40℃～+85℃的环境条件下不离焦，工作性能更加稳定，视场角可达140°±5％，视野更广阔，获得数据信息更加充分，以提供一种大光圈、大角度、小型高低温的定焦镜头。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型提供的定焦镜头的结构示意图；

图2为图1中的定焦镜头的球差曲线示意图；

图3为图1中的定焦镜头的光线光扇示意图；

图4为图1中的定焦镜头的场区畸变/场曲示意图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				1	第一凸凹透镜	6	第六双凹透镜
2	第二双凹透镜	7	第七双凸透镜
				3	第三凸凹透镜	8	光阑
4	第四双凸透镜	9	保护玻璃
				5	第五双凸透镜	10	感光芯片

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

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的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

需要说明，若本实用新型实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本实用新型实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案、或B方案、或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

为了解决上述问题，本实用新型提供一种定焦镜头，图1至图4为本实用新型提供的定焦镜头的具体实施例。

请参阅图1，所述定焦镜头具有沿光轴方向呈相对设置的物侧和像侧，所述定焦镜头包括自物侧至像侧依次设置的光焦度为负的第一凸凹透镜1、光焦度为负的第二双凹透镜2、光焦度为负的第三凸凹透镜3、光焦度为正的第四双凸透镜4、光焦度为正的第五双凸透镜5、光焦度为负的第六双凹透镜6、光焦度为正的第七双凸透镜7，所述第一凸凹透镜、所述第二双凹透镜2、所述第三凸凹透镜3、所述第六双凹透镜6的凹面朝向像侧设置，且所述第一凸凹透镜、所述第二双凹透镜2、所述第三凸凹透镜3、所述第五双凸透镜5、所述第六双凹透镜6和所述第七双凸透镜7均为非球面透镜；所述定焦镜头的光学总长TTL≤22.5mm，所述定焦镜头的光圈数为F，且0.8≤F≤1.1，视场角FOV＝140°±5％。

本实用新型提供的技术方案中，自物侧至像侧依次设置有光焦度为负的第一凸凹透镜1、光焦度为负的第二双凹透镜2、光焦度为负的第三凸凹透镜3、光焦度为正的第四双凸透镜4、光焦度为正的第五双凸透镜5、光焦度为负的第六双凹透镜6、光焦度为正的第七双凸透镜7，通过第一凸凹透镜具有的大口径，对同等焦距情况下可收集更多的光信息，达到弱光下清晰成像的效果，通过所述第四双凸透镜4承担了系统较大的光焦度，改变光束的传播方向，更有利于光束在像面上成像，通过七个透镜的光焦度以及形状的合理设置，使得所述定焦镜头能够很好地控制光线走势，在引入更多的光线的同时使结构更加紧凑，使得所述定焦镜头的总长控制在22.5mm以内，并通过合理布置非球面透镜使得各种像差得到校正，提升了边缘画质，成像质量高。且光圈值F满足0.8≤F≤1.1，支持1/2.5英寸的像面，所述定焦镜头在弱光下也可清晰成像，且通过合理设定焦距比使得镜头在-40℃～+85℃的环境条件下不离焦，工作性能更加稳定，视场角可达140°±5％，视野更广阔，获得数据信息更加充分，以提供一种大光圈、大角度、小型高低温的定焦镜头。

具体地，在本实施例中，所述定焦镜头还满足以下条件：

其中，所述定焦镜头的光焦度为

所述第一凸凹透镜1的光焦度为

所述第二双凹透镜2的光焦度为

所述第三凸凹透镜3的光焦度为

所述第四双凸透镜4的光焦度为

所述第五双凸透镜5的光焦度为

所述第六双凹透镜6的光焦度为

所述第七双凸透镜7的光焦度为

光焦度等于像方光束会聚度与物方光束会聚度之差，它表征光学系统偏折光线的能力。通过合理的设置七个透镜的光焦度的比值范围的约束限制，使各个镜片上的球差，慧差，像散等相互补偿抵消，以达到清晰成像的效果。

具体地，在光学透镜中，光的色散会导致不理想的色差，从而导致被观察物体周围的模糊或模糊效果或“色边”，为了使得所述定焦镜头能够有较好的成像品质，在本实施例中，所述定焦镜头还满足以下条件：1.50≤n1≤1.60，50.0≤v1≤65.0；1.50≤n2≤1.75，20.0≤v2≤65.0；1.50≤n3≤1.70，18.0≤v3≤25.0；1.49≤n4≤1.70，60.0≤v4≤75.0；1.50≤n5≤1.60，50.0≤v5≤75.0；1.60≤n6≤1.75，15.0≤v6≤25.0；1.50≤n7≤1.60，50.0≤v7≤60.0；其中，所述第一凸凹透镜1的折射率为n1，色散系数为v1，所述第二双凹透镜2的折射率为n2，色散系数为v2，所述第三凸凹透镜3的折射率为n3，色散系数为v3，所述第四双凸透镜4的折射率为n4，色散系数为v4，所述第五双凸透镜5的折射率为n5，色散系数为v5，所述第六双凹透镜6的折射率为n6，色散系数为v6，所述第七双凸透镜7的折射率为n7，色散系数为v7。色散系数是用来衡量透明介质的光线色散程度。阿贝数就是用以表示透明介质色散能力的指数，色散系数(阿贝数)越大，色散越不明显，镜片的成像品质越好，在本实施例中的各透镜将色散系数控制在较高值，使得所述定焦镜头的色散不明显，镜头的成像品质好。

具体地，因树脂镜头的抗冲击能力较强，重量较轻，同时成本也低，在本实施例中，所述第一凸凹透镜1、所述第二双凹透镜2、所述第三凸凹透镜3、所述第五双凸透镜5、所述第六双凹透镜6和所述第七双凸透镜7均为塑胶透镜。通过采用塑料非球面透镜有效地控制成本，且通过非球面透镜可以很好的矫正镜头色差，在保证镜头紫边控制情况下，同时矫正高倍位置的球差和正弦差。

但是因塑胶材料受环境温度影响的化学特性较为不稳定，其折射率相较全玻璃镜头较弱，导致画面还原度上差于全玻璃镜头，为了保证所述视讯镜头受温度变化的稳定性，在本实施例中，所述第四双凸透镜4为玻璃透镜。因玻璃透镜不容易受热胀冷缩的影响出现跑焦现象，因此玻璃透镜可以很好的抵抗镜头受热变形的问题，长时间保持镜头的高精度。所述定焦镜头采用玻塑混合材质，不仅节省成本，抗冲击能力也较强，还保证了系统的稳定性和高低温的适用性。

具体地，在本实施例中，所述定焦镜头的总焦距为f，所述定焦镜头的入瞳直径为d，且0.8≤f/d≤1.1。当f与d满足上述关系时，所述定焦镜头具有超大光圈的特性，使得在低照度的环境能有较大的光通量，仍然能有优良的成像效果，能够满足明暗环境的成像需求。

具体地，在本实施例中，所述定焦镜头的后焦为BFL，所述定焦镜头的光学总长为TTL，其中，BFL/TTL≥0.1。如此，当所述定焦镜头的后焦BFL与所述定焦镜头的光学总长TTL满足上述关系时，能够保证成像传感器和平板滤光片有足够的安装空间。

具体地，在本实施例中，所述第一凸凹透镜的直径为D1，所述定焦镜头的光学总长为TTL，其中，D1/TTL<0.7。当D1和TTL满足上述关系时，能够避免所述定焦镜头的口径过大，满足最终产品的安装空间要求。

具体地，在本实施例中，所述定焦镜头的像面直径IC满足：IC≤7.3mm。

进一步地，在本实施例中，所述定焦镜头自物侧到像侧依次还包括光阑8、保护玻璃9和感光芯片10，所述光阑8设于所述第二双凹透镜2和所述第三凸凹透镜3之间，所述保护玻璃9和所述感光芯片10设于所述第七双凸透镜7靠近像侧的一侧。因所述光阑8用以根据实际情况调节光通量，可以提高成像质量。所述保护玻璃9可为感光芯片10IMAGE提供有效保护，所述保护玻璃9可以设置为滤光片，滤光片可有效滤掉非工作波段的杂光，以减小光噪声，为后续的光电模块处理部分减小困难，从而提高成像质量。可以理解的是，所述感光芯片10朝向所述物侧的表面为成像面。

具体地，所述成像面可以理解为所述感光芯片10朝向所述物侧的表面，即可以为CCD或者CMOS等摄像元件的表面，可以理解的是，携带被摄物体信息的光线能够依次经过所述第一凸凹透镜1、所述第二双凹透镜2、所述第三凸凹透镜3、所述第四双凸透镜4、所述第五双凸透镜5、所述第六双凹透镜6和所述第七双凸透镜7并最终成像于所述成像面上。

具体地，在本实施例中，所述定焦镜头的参数如下所示：

本实施例的定焦镜头的焦距f＝3.3mm，光圈值F＝1.09，像面直径6.9mm，对角视场角140°。

具体地，本实施例中，镜片的材质折射率，曲率半径，厚度间隔如下表1所示：

表1

具体地，在本实施例中，所述第一凸凹透镜1、所述第二双凹透镜2、所述第三凸凹透镜3、所述第五双凸透镜5、所述第六双凹透镜6和所述第七双凸透镜7均为非球面透镜，非球面镜片的特点是：从镜片中心到镜片周边，曲率是连续变化的，与从镜片中心到镜片周边具有恒定曲率的球面镜片不同，非球面镜片具有更佳的曲率半径特性，具有改善歪曲像差及改善像散像差的优点，采用非球面镜片后，能够尽可能地消除在成像的时候出现的像差，从而提升镜头的成像质量，而采用玻璃材质的镜片，可减小温度对镜头光学性能的影响。

进一步地，在本实施例中，非球面透镜的非球面表面形状满足以下条件：

其中，其中，z表示非球面Z向的轴向矢高；y表示非球面的高度；c表示拟合球面的曲率，数值上为曲率半径的倒数，k表示圆锥系数，A、B、C、D、E、F分别表示高次非球面系数，通过以上参数即可设定透镜物侧面和像侧面非球面的形状尺寸。

表2非球面镜片对应的圆锥系数和非球面系数：

图2为本实用新型提供的一种定焦镜头一实施例的球差曲线示意图，图3为本实用新型提供的一种定焦镜头一实施例的光线光扇示意图，图4为本实用新型提供的一种定焦镜头一实施例的场区畸变/场曲示意图。

由上述图可知，本实施例中的所述定焦镜头的球面像差、场曲以及畸变均能够获得良好的校正。

综上所述，所述定焦镜头的光圈值F满足0.8≤F≤1.1，支持1/2.5英寸的像面，且在-40℃～+85℃的环境条件下不离焦，视场角可达140°±5％。

本实用新型还提供一种监控设备，所述监控设备包括上述技术方案所述的定焦镜头，该定焦镜头的具体结构参照上述实施例，由于本定焦镜头的定焦镜头采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的实用新型构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims

1.一种定焦镜头，其特征在于，所述定焦镜头具有沿光轴方向呈相对设置的物侧和像侧，所述定焦镜头包括自物侧至像侧依次设置的光焦度为负的第一凸凹透镜、光焦度为负的第二双凹透镜、光焦度为负的第三凸凹透镜、光焦度为正的第四双凸透镜、光焦度为正的第五双凸透镜、光焦度为负的第六双凹透镜、光焦度为正的第七双凸透镜，所述第一凸凹透镜、所述第二双凹透镜、所述第三凸凹透镜、所述第六双凹透镜的凹面朝向像侧设置，且所述第一凸凹透镜、所述第二双凹透镜、所述第三凸凹透镜、所述第五双凸透镜、所述第六双凹透镜和所述第七双凸透镜均为非球面透镜；

2.如权利要求1所述的定焦镜头，其特征在于，所述定焦镜头还满足以下条件：