CN219842588U - 一种广角大光圈定焦监控镜头 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种广角大光圈定焦监控镜头,包括从物侧至像侧依次排列的第一透镜、第二透镜、第三透镜以及第四透镜,所述第一透镜和所述第二透镜之间设置有光圈,所述第一透镜和所述所述第四透镜均为负光焦度的透镜,所述第二透镜和所述第三透镜均为正光焦度的透镜;所述第一透镜靠近所述物侧的一面为凸面,所述第一透镜的另一面为凹面,所述第二透镜的两面均为凸面,所述第三透镜的两面均为凸面,所述第四透镜的两面均为凹面。本申请通过四组透镜组成,可满足镜头成像质量,保证高低温‑40~80°,并有效控制了镜头成本。
Description
技术领域
本实用新型涉及监控镜头技术领域,特别是涉及一种广角大光圈定焦监控镜头。
背景技术
近年来,随着安防监控设施的日益普及,监控镜头需求一直在增加,尤其是广角,高低温、大光圈的定焦监控镜头需求量更大。目前市面上镜头为保证高低温和大光圈要求,通常采用多片玻璃镜片,镜头成本难以有效控制。如何研究出一种成本较低,又能满足性能要求的产品,显得非常有必要。因此,本实用新型针对上述问题,提出了一种广角大光圈定焦监控镜头。
实用新型内容
针对目前市面上镜头为保证高低温和大光圈要求,通常采用多片玻璃镜片,镜头成本难以有效控制的技术问题,为了解决上述问题而提供一种广角大光圈定焦监控镜头,满足镜头成像质量,保证高低温-40~80℃,并有效的控制了镜头成本。
本实用新型通过以下技术方案来实现上述目的:
本申请公开了一种广角大光圈定焦监控镜头,包括从物侧至像侧依次排列的第一透镜、第二透镜、第三透镜以及第四透镜,所述第一透镜和所述第二透镜之间设置有光圈,所述第一透镜和所述第四透镜均为负光焦度的透镜,所述第二透镜和所述第三透镜均为正光焦度的透镜;所述第一透镜靠近所述物侧的一面为凸面,所述第一透镜的另一面为凹面,所述第二透镜的两面均为凸面,所述第三透镜的两面均为凸面,所述第四透镜的两面均为凹面。
优选地,所述第一透镜、所述第三透镜和所述第四透镜均为塑胶非球面透镜,所述第二透镜为玻璃球面透镜。
优选地,所述光圈Fno.<1.6。
优选地,所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜以及所述第四透镜的焦距分别满足以下条件:
0.5<∣f1/f12∣<1;
0.8<∣f2/f12∣<1.2;
0.2<∣f3/f34∣<0.5;
0.3<∣f4/f34∣<0.6;
其中,f1为第一透镜L1焦距,f2为第二透镜L2焦距,f3为第三透镜L3焦距,f4为第四透镜L4焦距,f12为第一透镜L1和第二透镜L2组合焦距,f34为第三透镜L3和第四透镜L4组合焦距。
优选地,所述第二透镜的焦距满足以下条件:
2<∣f2/f∣<3;
其中,f2为第二透镜L2焦距,f为镜头光学系统焦距。
优选地,所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜以及所述第四透镜色散系数满足以下条件:
∣Vd1∣>50;
50<∣Vd2∣<65;
30<∣Vd3-Vd4∣<40;
其中,Vd1:第一透镜L1色散系数,Vd2:第二透镜L2色散系数,Vd3:第三透镜L3色散系数,Vd4:第四透镜L4色散系数。
优选地,所述第三透镜和所述第四透镜的折射率满足以下条件:
0.08<∣Nd3-Nd4∣<0.2;
其中,Nd3:第三透镜L3折射率,Nd4:第四透镜L4折射率。
与现有技术相比,本申请的有益效果在于:
本申请采用四片透镜结构,第一透镜、第三透镜、第四透镜均为塑胶非球面透镜,第二透镜为玻璃球面透镜,得到的定焦监控镜头具有广角、大光圈、结构紧凑、高低温-40~80℃的优点,可有效校正光学系统中的像差,同时,还比现有技术的定焦镜头成本更低,可适用于安防监控设备。
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性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本实用新型中定焦监控镜头的结构示意图。
图2是本实用新型中定焦监控镜头的常温下球差示意图。
图3是本实用新型中定焦监控镜头的常温下像散示意图。
图4是本实用新型中定焦监控镜头的常温下畸变示意图。
图5是本实用新型中定焦监控镜头的常温下Rayfan示意图。
图6是本实用新型中定焦监控镜头在80度时球差示意图。
图7是本实用新型中定焦监控镜头在80度时像散示意图。
图8是本实用新型中定焦监控镜头在80度时畸变示意图。
图9是本实用新型中定焦监控镜头在80度时Rayfan示意图。
附图标记说明如下:
1为第一透镜,2为光圈,3为第二透镜,4为第三透镜,5为第四透镜,6为滤光片,7为保护玻璃。
具体实施方式
以下结合附图1-9,对本实用新型的技术方案作进一步阐释:
如图1-图9所示,本申请公开了一种广角大光圈定焦监控镜头,包括从物侧至像侧依次排列的第一透镜1、第二透镜3、第三透镜4以及第四透镜5,所述第一透镜1和所述第二透镜3之间设置有光圈2,所述第一透镜1和所述第四透镜5均为负光焦度的透镜,所述第二透镜3和所述第三透镜4均为正光焦度的透镜;所述第一透镜1靠近所述物侧的一面为凸面,所述第一透镜1的另一面为凹面,所述第二透镜3的两面均为凸面,所述第三透镜4的两面均为凸面,所述第四透镜5的两面均为凹面。也就是说,本申请大光圈定焦监控镜头由4片镜片组成,第一透镜和第二透镜之间设置光圈,并且第一和第四透镜均为负光焦度镜片,第二和第三透镜均为正光焦度镜片,第一透镜L1、第三透镜L3、第四透镜L4均为塑胶非球面透镜,第二透镜L2为玻璃球面透镜,得到的定焦监控镜头具有广角、大光圈、结构紧凑、高低温-40~80℃的优点,可有效校正光学系统中的像差。需要注意的是,所述光圈Fno.<1.6满足星光镜头要求,Fno.为光圈系数。
滤光片6位于第四透镜5与图像探测器之间,在滤光片6的后侧布置有保护玻璃7,主要用于滤除不需要的光线。当白天可见光较足时,滤光片透过400~700nm范围的可见光,而滤掉700nm以外的红外光线。当晚上可见光不足时,滤光片切换到另一种滤光片,让400~1000nm范围的光线均可以透过镜头成像。实际使用时,因可见光亮度不足,需增加近红外光光源,例如使用850nm的近红外光照明光源。为节约成本,同时保证光学性能不变。本发明白天和晚上所用滤光片厚度根据使用者的需要可以做调整,采用日夜滤波片切换ICR。具体实现方式为:以近红外850nm为例,要光学设计做到587nm到850nm的色差为0需要使用许多特殊的材料,这必然导致成本的增加。如果在设计时让此像差控制在一定范围,就可以通过使用不同滤光片的厚度补偿此像差带来的影响。从而得到较好的光学性能。
在一些实施例中,所述第一透镜1、所述第二透镜3、所述第三透镜4以及所述第四透镜5的焦距分别满足以下条件:
0.5<∣f1/f12∣<1;
0.8<∣f2/f12∣<1.2;
0.2<∣f3/f34∣<0.5;
0.3<∣f4/f34∣<0.6;
其中,f1为第一透镜L1焦距,f2为第二透镜L2焦距,f3为第三透镜L3焦距,f4为第四透镜L4焦距,f12为第一透镜L1和第二透镜L2组合焦距,f34为第三透镜L3和第四透镜L4组合焦距。需要注意的是,在本申请实施例中,∣f1/f12∣=0.65,∣f2/f12∣=0.93,∣f3/f34∣=0.33,∣f4/f34∣=0.39。
在一些实施例中,所述第二透镜3的焦距满足以下条件:
2<∣f2/f∣<3;
其中,f2为第二透镜L2焦距,f为镜头光学系统焦距;透镜的焦距由透镜的前、后两个表面的结构决定,透镜的焦距反映了透镜的前、后两个表面组合后的整体情况,为透镜的一个结构参数,满足上述限制条件的镜头,可有效校正高低温解析的变化量。需要注意的是,本实施例中∣f2/f∣=2.36。
在一些实施例中,所述第一透镜1、所述第二透镜3、所述第三透镜4以及所述第四透镜5色散系数满足以下条件:
∣Vd1∣>50;
50<∣Vd2∣<65;
30<∣Vd3-Vd4∣<40;
其中,Vd1:第一透镜L1色散系数,Vd2:第二透镜L2色散系数,Vd3:第三透镜L3色散系数,Vd4:第四透镜L4色散系数。需要注意的是,在本申请实施例中,满足上述限制条件的镜头,可有效矫正镜头的色差,Vd1=55.7,Vd2=60.4,∣Vd3-Vd4∣=34.2。
在一些实施例中,所述第三透镜4和所述第四透镜5的折射率满足以下条件:
0.08<∣Nd3-Nd4∣<0.2;
其中,Nd3:第三透镜L3折射率,Nd4:第四透镜L4折射率。需要注意的是,为满足上述限制条件的镜头,可有效矫正镜头的色差,本实施例中∣Nd3-Nd4∣=0.11。
具体地,本实施例的基本透镜数据如表1:
表1﹕
上述表中,面编号将最靠近物体侧的结构要素即第一透镜L1的物面作为第一面,沿着像方向依次排列出来,曲率半径R表示了对应面的曲率半径值,单位为mm,面间隔D表示了对应面的镜片肉厚或镜片之间的间隔数值,单位为mm,上述表中还给出了透镜相对于d光(波长为587.6nm)的折射率Nd和阿贝常数Vd。
所述第一透镜1、所述第三透镜3和所述第四透镜4均为塑胶非球面透镜,所述第二透镜3为玻璃球面透镜。本实施例中第一透镜L1、第三透镜L3、第四透镜L4均为非球面透镜,非球面透镜的系数是以透镜表面中心为原点,光轴为x轴,透镜表面的非球面面型表达式满足以下公式:
其中,X为非球面透镜的深度,单位为mm,Y为从光轴到透镜面的距离,单位为mm,C为非球面透镜的曲率半径,C=1/R,k为圆锥常数,b、c、d、e、f、g、h为非球面透镜的系数,系数具体参数如表2所示:
表2﹕
具体地,本实施例的光学系统参数如表3所示:
表3:
f | FNO. | 2ω | TTL |
3.83 | 1.6 | 109° | 22.3 |
上述表中,近轴焦距f的单位为mm,FNO.为镜头光圈值,视角2ω中的ω表示半视角。光学总长TTL的单位为mm;
将本实施例的定焦监控镜头在常温下进行试验,记录的相差图。图2-图5为常温下的球差图、象散图、畸变图和Rayfan图。
由于环境温度会导致镜片的温度变低或变高,再将本实施例的定焦监控镜头在高温80℃环境下进行试验,记录像差图。图6-图9为高温80℃时广角端的球差图、象散图、畸变图和Rayfan图。由表3和附图2-9可看出,本实施例的定焦监控镜头的各种像差均得到良好的校正,可适用于安防监控设备。
本实用新型提供一种广角大光圈定焦监控镜头,采用了四片透镜结构,第一透镜L1、第三透镜L3、第四透镜L4均为塑胶非球面透镜,第二透镜L2为玻璃球面透镜,得到的定焦监控镜头具有广角、大光圈、结构紧凑、高低温-40~80℃、日夜可用的优点,可有效校正光学系统中的像差,同时,还比现有技术的定焦镜头成本更低,可适用于安防监控设备。
以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解,本实用新型不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理,在不脱离本实用新型精神和范围的前提下,本实用新型还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。
Claims (7)
1.一种广角大光圈定焦监控镜头,其特征在于,包括从物侧至像侧依次排列的第一透镜、第二透镜、第三透镜以及第四透镜,所述第一透镜和所述第二透镜之间设置有光圈,所述第一透镜和所述第四透镜均为负光焦度的透镜,所述第二透镜和所述第三透镜均为正光焦度的透镜;所述第一透镜靠近所述物侧的一面为凸面,所述第一透镜的另一面为凹面,所述第二透镜的两面均为凸面,所述第三透镜的两面均为凸面,所述第四透镜的两面均为凹面。
2.如权利要求1所述的广角大光圈定焦监控镜头,其特征在于,所述第一透镜、所述第三透镜和所述第四透镜均为塑胶非球面透镜,所述第二透镜为玻璃球面透镜。
3.如权利要求1所述的广角大光圈定焦监控镜头,其特征在于,所述光圈Fno.<1.6。
4.如权利要求1所述的广角大光圈定焦监控镜头,其特征在于,所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜以及所述第四透镜的焦距分别满足以下条件:
0.5<∣f1/f12∣<1;
0.8<∣f2/f12∣<1.2;
0.2<∣f3/f34∣<0.5;
0.3<∣f4/f34∣<0.6;
其中,f1为第一透镜L1焦距,f2为第二透镜L2焦距,f3为第三透镜L3焦距,f4为第四透镜L4焦距,f12为第一透镜L1和第二透镜L2组合焦距,f34为第三透镜L3和第四透镜L4组合焦距。
5.如权利要求4所述的广角大光圈定焦监控镜头,其特征在于,所述第二透镜的焦距满足以下条件:
2<∣f2/f∣<3;
其中,f2为第二透镜L2焦距,f为镜头光学系统焦距。
6.如权利要求1所述的广角大光圈定焦监控镜头,其特征在于,所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜以及所述第四透镜色散系数满足以下条件:
∣Vd1∣>50;
50<∣Vd2∣<65;
30<∣Vd3-Vd4∣<40;
其中,Vd1:第一透镜L1色散系数,Vd2:第二透镜L2色散系数,Vd3:第三透镜L3色散系数,Vd4:第四透镜L4色散系数。
7.如权利要求1所述的广角大光圈定焦监控镜头,其特征在于,所述第三透镜和所述第四透镜的折射率满足以下条件:
0.08<∣Nd3-Nd4∣<0.2;
其中,Nd3:第三透镜L3折射率,Nd4:第四透镜L4折射率。
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