TWI672521B - 小型低成本四百萬像素無熱化定焦鏡頭 - Google Patents

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Abstract

本發明屬於光學器件技術領域，尤其涉及一種小型低成 本四百萬像素無熱化定焦鏡頭，包括從物方到像方依次排列的第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡和第五透鏡，所述第一透鏡為雙凹負光焦度塑膠非球面透鏡，所述第二透鏡為凹凸正光焦度塑膠非球面透鏡，所述第三透鏡為雙凸正光焦度玻璃球面透鏡，所述第四透鏡為雙凹負光焦度塑膠非球面透鏡，所述第五透鏡為雙凸正光焦度塑膠非球面透鏡。相對於現有技術，本發明採用1個玻璃球面鏡片加4個塑膠非球面鏡片的玻塑結合的光學結構，充分發揮玻璃鏡片易於加工、塑膠鏡片成本低的優勢，搭配四百萬像素、1/2.7英寸的晶片，能使可見光與紅外光下均達到四百萬像素的解析度，既降低了成本又保證了性能。

Description

小型低成本四百萬像素無熱化定焦鏡頭
本發明是有關於一種光學器件技術領域，且特別是有關於一種小型低成本四百萬像素無熱化定焦鏡頭。
隨著資料傳輸和儲存技術的發展，在監控領域，擁有高清或全高清像素的監控攝影機逐漸佔據市場，高清攝影機晶片有1280*720的像素即720p，全高清攝影機晶片有1920*1080的像素即1080p，還存在一些四百萬像素像素要求；同時，晶片的尺寸大小不一，主流大小為1/3英寸或1/2.7英寸。晶片的規格決定了鏡頭的設計要求，四百萬像素、1/2.7英寸的晶片足夠能實現更理想的像質，但目前此類鏡頭還存在像質不良的問題，解析度有待提高，提高解析度的方法包括增加鏡片數量，或者使用較少的鏡片縮小通光孔徑，但會造成成本的增加或者通光量的不足，故存在性能與成本難以平衡的問題。
有鑑於此，確有必要提供一種小型低成本四百萬像素無熱化定焦鏡頭，其採用1G+4P(一片玻璃鏡片+4片塑膠鏡片)玻塑結合的光學結構，搭配四百萬像素、1/2.7英寸的晶片，能使可見光與紅外光下均達到四百萬像素的解析度，既降低了成本又保 證了性能。
本發明的目的在於：針對現有技術的不足，而提供一種小型低成本四百萬像素無熱化定焦鏡頭，其採用1G+4P(一片玻璃鏡片+4片塑膠鏡片)玻塑結合的光學結構，搭配四百萬像素、1/2.7英寸的晶片，能使可見光與紅外光下均達到四百萬像素的解析度，既降低了成本又保證了性能。
為了達到上述目的，本發明採用如下技術方案：本發明提供一種小型低成本四百萬像素無熱化定焦鏡頭，包括從物方到像方依次排列的第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡和第五透鏡，所述第一透鏡為雙凹負光焦度塑膠非球面透鏡，所述第二透鏡為凹凸正光焦度塑膠非球面透鏡，所述第三透鏡為雙凸正光焦度玻璃球面透鏡，所述第四透鏡為雙凹負光焦度塑膠非球面透鏡，所述第五透鏡為雙凸正光焦度塑膠非球面透鏡；所述第三透鏡和所述第五透鏡的焦距與整個四百萬像素無熱化定焦鏡頭的焦距的比值滿足以下條件：1.94<|f3/f|<2.35；0.97<|f5/f|<1.53；其中，f是整個四百萬像素無熱化定焦鏡頭的焦距；f3是所述第三透鏡的焦距；f5是所述第五透鏡的焦距。
作為本發明小型低成本四百萬像素無熱化定焦鏡頭的一 種改進，所述第一透鏡至所述第五透鏡的焦距、折射率和曲率半徑滿足以下條件：
上表中，“f”為焦距，“n”為折射率，“R”為曲率半徑，“-”號表示方向為負；其中，f1至f5分別對應於所述第一透鏡至所述第五透鏡的焦距；n1至n5分別對應於所述第一透鏡至所述第五透鏡的折射率；R1、R3、R5、R7和R9分別對應於所述第一透鏡至所述第五透鏡的靠近物方的一面的曲率半徑，R2、R4、R6、R8和R10分別對應於所述第一透鏡至所述第五透鏡的遠離物方的一面的曲率半徑。
作為本發明小型低成本四百萬像素無熱化定焦鏡頭的一種改進，所述第一透鏡、所述第二透鏡、所述第四透鏡和所述第五透鏡滿足如下公式：
其中：z為所述非球面透鏡沿光軸方向在高度為y的位置時，距所述非球面透鏡頂點的距離矢高，c=1/R，R表示所述非球面透鏡面型中心的曲率半徑，k表示圓錐係數，參數A、B、C、 D、E、F為高次非球面係數。
作為本發明小型低成本四百萬像素無熱化定焦鏡頭的一種改進，所述第一透鏡與所述第二透鏡通過soma緊配，soma為遮光片。
作為本發明小型低成本四百萬像素無熱化定焦鏡頭的一種改進，所述第二透鏡與所述第三透鏡通過隔圈緊配。
作為本發明小型低成本四百萬像素無熱化定焦鏡頭的一種改進，所述第三透鏡與所述第四透鏡通過隔圈緊配。
作為本發明小型低成本四百萬像素無熱化定焦鏡頭的一種改進，所述第四透鏡與所述第五透鏡通過遮光片緊配。
相對於現有技術，本發明具有如下的優點：
第一，本發明的第一透鏡、第二透鏡、第四透鏡和第五透鏡採用了塑膠鏡片，做到了低成本和高性能，塑膠鏡片的成本遠低於玻璃球面鏡片，故而降低了成本；又由於本發明的第一透鏡、第二透鏡、第四透鏡和第五透鏡均採用了非球面鏡片，相比傳統的球面鏡片提高了性能。
第二，本發明採用1個玻璃球面鏡片加4個塑膠非球面鏡片的玻塑結合的光學結構，充分發揮玻璃鏡片易於加工、塑膠鏡片成本低的優勢，搭配四百萬像素、1/2.7英寸的晶片，能使可見光與紅外光下均達到四百萬像素的解析度，既降低了成本又保證了性能。
第三，本發明的可見光可達到百萬級像素，通過合理使 用玻璃及光學塑膠組合，成像品質良好，並使得在可見光成像清晰的情況下無需調焦即可對紅外光也清晰成像，而且使得紅外成像亦能達到百萬像素，即使在夜晚低照度下也能實現清晰明亮的監控畫面，實現日夜共焦功能。同時具備溫度補償功能和被動無熱化功能，能夠達到在-30~+80℃環境下使用不失焦。
1‧‧‧第一透鏡
2‧‧‧第二透鏡
3‧‧‧第三透鏡
4‧‧‧第四透鏡
5‧‧‧第五透鏡
圖1為本發明的光學結構示意圖。
圖2為本發明的組裝結構圖。
以下將結合具體實施例對本發明及其有益效果作進一步詳細的說明，但是，本發明的具體實施方式並不局限於此。
如圖1和圖2所示，本發明提供的一種小型低成本四百萬像素無熱化定焦鏡頭，包括從物方到像方依次排列的第一透鏡1、第二透鏡2、第三透鏡3、第四透鏡4和第五透鏡5，第一透鏡1為雙凹負光焦度塑膠非球面透鏡，第二透鏡2為凹凸正光焦度塑膠非球面透鏡，第三透鏡3為雙凸正光焦度玻璃球面透鏡，第四透鏡4為雙凹負光焦度塑膠非球面透鏡，第五透鏡5為雙凸正光焦度塑膠非球面透鏡；第三透鏡3和第五透鏡5的焦距與整個四百萬像素無熱 化定焦鏡頭的焦距的比值滿足以下條件：1.94<|f3/f|<2.35；0.97<|f5/f|<1.53；其中，f是整個四百萬像素無熱化定焦鏡頭的焦距；f3是第三透鏡3的焦距；f5是第五透鏡5的焦距，以達到小型化、高性能的目的。
第一透鏡1至第五透鏡5的焦距、折射率和曲率半徑滿足以下條件：
上表中，“f”為焦距，“n”為折射率，“R”為曲率半徑，“-”號表示方向為負；其中，f1至f5分別對應於第一透鏡1至第五透鏡5的焦距；n1至n5分別對應於第一透鏡1至第五透鏡5的折射率；R1、R3、R5、R7和R9分別對應於第一透鏡1至第五透鏡5的靠近物方的一面的曲率半徑，R2、R4、R6、R8和R10分別對應於第一透鏡1至第五透鏡5的遠離物方的一面的曲率半徑。
第一透鏡1、第二透鏡2、第四透鏡4和第五透鏡5滿足如下公式：
其中：z為非球面透鏡沿光軸方向在高度為y的位置時，距非球面透鏡頂點的距離矢高，c=1/R，R表示非球面透鏡面型中心的曲率半徑，k表示圓錐係數，參數A、B、C、D、E、F為高次非球面係數。
第一透鏡1與第二透鏡2通過遮光片緊配。
第二透鏡2與第三透鏡3通過隔圈緊配。
第三透鏡3與第四透鏡4通過隔圈緊配。
第四透鏡4與第五透鏡5通過遮光片緊配。
實施例1
如圖1和2所示，本實施例提供了一種小型低成本四百萬像素無熱化定焦鏡頭，包括從物方到像方依次排列的第一透鏡1、第二透鏡2、第三透鏡3、第四透鏡4和第五透鏡5，第一透鏡1為雙凹負光焦度塑膠非球面透鏡，第二透鏡2為凹凸正光焦度塑膠非球面透鏡，第三透鏡3為雙凸正光焦度玻璃球面透鏡，第四透鏡4為雙凹負光焦度塑膠非球面透鏡，第五透鏡5為雙凸正光焦度塑膠非球面透鏡；第一透鏡1與第二透鏡2通過遮光片緊配。第二透鏡2與第三透鏡3通過隔圈緊配。第三透鏡3與第四透鏡4通過隔圈緊配。第四透鏡4與第五透鏡5通過遮光片緊配。
本實施例中，各透鏡的面型、曲率半徑R、鏡片厚度、鏡片間距、鏡片折射率nd和K值分別滿足以下條件(表1)：
表1中，“R”為曲率半徑，“-”號表示方向為負，“PL”表示平面，上表同一面序號既有折射率資料nd，又有資料D。資料D表示該透鏡軸心線處的厚度，同一面序號只有資料D而沒有折射率資料nd的資料D表示該透鏡到下一透鏡面的間距。面序號1和2分別對應第一透鏡1的朝向物方的面和朝向像方的面；面序號3和4分別對應第二透鏡2的朝向物方的面和朝向像方的面；面序號5和6分別對應第三透鏡3的朝向物方的面和朝向像方的面；面序號7和8分別對應第四透鏡4的朝向物方的面和朝向像方的面；面序號9和10分別對應第五透鏡5的朝向物方的面和朝向像方的面。
表1中面序號為1、2、3、4、7、8、9和10的面為非球面，非球面鏡片滿足如下公式：
其中：z為非球面透鏡沿光軸方向在高度為y的位置時，距非球面透鏡頂點的距離矢高，c=1/R，R表示非球面透鏡面型中心的曲率半徑，k表示圓錐係數，參數A、B、C、D、E、F為高次非球面係數。
本實施例中非球面面型參數見表2：
總之，本發明具有如下的優點：
第一，本發明的第一透鏡1、第二透鏡2、第四透鏡4和第五透鏡5採用了塑膠鏡片，做到了低成本和高性能，塑膠鏡片的成本遠低於玻璃球面鏡片，故而降低了成本；又由於本發明的第一透鏡1、第二透鏡2、第四透鏡4和第五透鏡5均採用了非球面鏡片，相比傳統的球面鏡片提高了性能。
第二，本發明採用1個玻璃球面鏡片加4個塑膠非球面鏡片的玻塑結合的光學結構，充分發揮玻璃鏡片易於加工、塑膠 鏡片成本低的優勢，搭配四百萬像素、1/2.7英寸的晶片，能使可見光與紅外光下均達到四百萬像素的解析度，既降低了成本又保證了性能。
第三，本發明的可見光可達到百萬級像素，通過合理使用玻璃及光學塑膠組合，成像品質良好，並使得在可見光成像清晰的情況下無需調焦即可對紅外光也清晰成像，而且使得紅外成像亦能達到百萬像素，即使在夜晚低照度下也能實現清晰明亮的監控畫面，實現日夜共焦功能。同時具備溫度補償功能和被動無熱化功能，能夠達到在-30~+80℃環境下使用不失焦。
根據上述說明書的揭示和教導，本發明所屬領域的技術人員還可以對上述實施方式進行適當的變更和修改。因此，本發明並不局限於上面揭示和描述的具體實施方式，對本發明的一些修改和變更也應當落入本發明的權利要求的保護範圍內。此外，儘管本說明書中使用了一些特定的術語，但這些術語只是為了方便說明，並不對本發明構成任何限制。

Claims (6)

  1. 一種小型低成本四百萬像素無熱化定焦鏡頭，包括：從物方到像方依次排列的第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡和第五透鏡，所述第一透鏡為雙凹負光焦度塑膠非球面透鏡，所述第二透鏡為凹凸正光焦度塑膠非球面透鏡，所述第三透鏡為雙凸正光焦度玻璃球面透鏡，所述第四透鏡為雙凹負光焦度塑膠非球面透鏡，所述第五透鏡為雙凸正光焦度塑膠非球面透鏡；所述第三透鏡和所述第五透鏡的焦距與整個四百萬像素無熱化定焦鏡頭的焦距的比值滿足以下條件：1.94<|f3/f|<2.35；0.97<|f5/f|<1.53；其中，f是整個四百萬像素無熱化定焦鏡頭的焦距；f3是所述第三透鏡的焦距；f5是所述第五透鏡的焦距；其中所述第一透鏡至所述第五透鏡的焦距、折射率和曲率半徑滿足以下條件： 上表中，“f”為焦距，“n”為折射率，“R”為曲率半徑，“-”號表示方向為負； 其中，f1至f5分別對應於所述第一透鏡至所述第五透鏡的焦距；n1至n5分別對應於所述第一透鏡至所述第五透鏡的折射率；R1、R3、R5、R7和R9分別對應於所述第一透鏡至所述第五透鏡的靠近物方的一面的曲率半徑，R2、R4、R6、R8和R10分別對應於所述第一透鏡至所述第五透鏡的遠離物方的一面的曲率半徑。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的小型低成本四百萬像素無熱化定焦鏡頭，所述第一透鏡、所述第二透鏡、所述第四透鏡和所述第五透鏡滿足如下公式： 其中：z為 所述非球面透鏡沿光軸方向在高度為y的位置時，距所述非球面透鏡頂點的距離矢高，c=1/R，R表示所述非球面透鏡面型中心的曲率半徑，k表示圓錐係數，參數A、B、C、D、E、F為高次非球面係數。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的小型低成本四百萬像素無熱化定焦鏡頭，所述第一透鏡與所述第二透鏡通過遮光片緊配。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的小型低成本四百萬像素無熱化定焦鏡頭，所述第二透鏡與所述第三透鏡通過隔圈緊配。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的小型低成本四百萬像素無熱化定焦鏡頭，所述第三透鏡與所述第四透鏡通過隔圈緊配。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的小型低成本四百萬像素無熱化定焦鏡頭，所述第四透鏡與所述第五透鏡通過遮光片緊配。
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