CN103336353A - 一种二组元光学补偿监控镜头 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种二组元光学补偿监控镜头，包括总光焦度为正的变倍组和总光焦度为负的补偿组，通过改变变倍组和补偿组的相对位置来进行变焦；所述补偿组包括从物方一侧顺序排列的凸凹负光焦度的第一透镜、双凹负光焦度的第二透镜、凸平正光焦度的第三透镜，第二透镜与第三透镜通过光学胶粘合；所述变倍组包括从物方一侧顺序排列的双凸正光焦度的第四透镜、凹平负光焦度的第五透镜、双凸正光焦度的第六透镜、双凹负光焦度的第七透镜、双凸正光焦度的第八透镜、凹凸负光焦度的第九透镜。通过合理设置各透镜的结构参数，使结构紧凑、成像清晰，同时镜头的可用焦段广。
Description
技术领域
本发明涉及光学镜头领域，特别是指一种二组元光学补偿监控镜头。
背景技术
越来越多的场合需要用到不同焦距段的镜头以兼顾近距离和远距离的监控，且监控镜头的发展方向越来越趋向于小型化和高清化，然而，传统监控镜头镜片较多、体积较大、结构复杂，且变焦镜头焦段还比较单一，比如中国专利CN200510072593.3公开了一种视场角为2W=64°-16°的变焦镜头，该变焦镜头依次包括正屈光度的第一透镜组、负屈光度的第二透镜组、正屈光度的第三透镜组、正屈光度的第四透镜组及正屈光度的第五透镜组；该镜头包括12片透镜，且包括非球面透镜，结构比较复杂、成本高，且该镜头只具备长焦。另一方面，夜间的监控也越来越重要，普通的监控镜头主要是针对白天可见光条件设计的，只能在可见光条件下监视，然而在有的监控场合，晚上只能配备人眼不可见的红外光，由于红外光与可见光的波长不同，而普通的镜头在设计上没有考虑红外光，它们所成像的像面位置会发生偏移，出现红外离焦，表现出来的现象就是在红外光条件下成像模糊、成像质量差。此外，高纬度地区季节更替温差较大，普通的透镜因为温度的变化亦容易产生折射率的变化而产生成像偏移。
发明内容
本发明的目的是提供一种结构简单、成像质量好、可用焦段广的二组元光学补偿监控镜头。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种二组元光学补偿监控镜头，包括总光焦度为正的变倍组和总光焦度为负的补偿组，通过改变变倍组和补偿组的相对位置来进行变焦；所述补偿组包括从物方一侧顺序排列的凸凹负光焦度的第一透镜、双凹负光焦度的第二透镜、凸平正光焦度的第三透镜，第二透镜与第三透镜通过光学胶粘合；所述变倍组包括从物方一侧顺序排列的双凸正光焦度的第四透镜、凹平负光焦度的第五透镜、双凸正光焦度的第六透镜、双凹负光焦度的第七透镜、双凸正光焦度的第八透镜、凹凸负光焦度的第九透镜；该镜头的九片透镜的焦距、折射率及共十八个面的曲率半径分别满足以下条件：
| -75.31≤f1≤-79.96 | 1.69≤n1≤1.76 | 16.893≤R1≤18.42 | 12.26≤R2≤13.49 |
| -14.31≤f2≤-15.59 | 1.6≤n2≤1.65 | -14.771≤R3≤-15.632 | 23.657≤R4≤25.112 |
| 28.111≤f3≤30.412 | 1.81≤n3≤1.85 | 23.657≤R5≤25.112 | R6=∞ |
| 9.369≤f4≤10.414 | 1.67≤n4≤1.71 | 10.883≤R7≤11.656 | -14.878≤R8≤-15.631 |
| -14.368≤f5≤-15.121 | 1.81≤n5≤1.85 | -12.121≤R9≤-13.32 | -833.112≤R10≤∞ |
| 6.132≤f6≤7.243 | 1.6≤n6≤1.65 | 7.632≤R11≤8.315 | -7.632≤R12≤-8.315 |
| -5.663≤f7≤-6.597 | 1.48≤n7≤1.52 | -7.632≤R13≤-8.315 | 5.053≤R14≤5.649 |
| 8.103≤f8≤9.221 | 1.55≤n8≤1.61 | 8.419≤R15≤9.136 | -8.219≤R16≤-9.136 |
| -10.271≤f9≤-11.341 | 1.77≤n9≤1.8 | -5.55≤R17≤-6.32 | -19.156≤R18≤-21.231 |
上表中，“f”为焦距，“n”为折射率，“R”为曲率半径，“-”号表示方向为负。
进一步，所述变倍组的第六透镜与第七透镜通过光学胶粘合。
进一步，所述变倍组的第四透镜与第五透镜直接紧靠装配，第五透镜与第六透镜通过隔圈紧配，第七透镜与第八透镜通过隔圈紧配，第八透镜与第九透镜直接紧靠装配。
进一步，所述补偿组的第一透镜与第二透镜通过隔圈紧配。
本发明的二组元光学补偿监控镜头采用总光焦度为正的变倍组与总光焦度为负的补偿组结构，通过合理设置各透镜的结构和参数，不仅减少了镜头的透镜数量，同时镜片胶合方式也减少了装配步骤及由此产生的装配公差，实现了结构的紧凑和成像的清晰；该镜头的视场角范围2W=65°-17°，焦距变倍比范围为2-6倍，焦距范围为6-22mm，焦距涵盖了中短焦到长焦，可用焦段广；还实现了可见光成像与红外光成像共焦，使得该光学补偿变焦镜头无需另外调节镜头的聚焦即可分别在白天可见光照明和晚上红外光照射的条件下清晰显示监控目标。
附图说明
图1为本发明的二组元光学补偿监控镜头的各透镜的组装图。
图2为图1的二组元光学补偿监控镜头的光学***图。
图3为第一实施例提供的光学补偿镜头在视场角为62°时的球面像差特性曲线图。
图4为第一实施例提供的光学补偿镜头在视场角为62°时的色差特性曲线图。
图5为第一实施例提供的光学补偿镜头在视场角为62°时的场曲特性曲线图。
图6为第一实施例提供的光学补偿镜头在视场角为16°时的球面像差特性曲线图。
图7为第一实施例提供的光学补偿镜头在视场角为16°时的色差特性曲线图。
图8为第一实施例提供的光学补偿镜头在视场角为16°时的场曲特性曲线图。
图9为第二实施例提供的光学补偿镜头在视场角为60°时的球面像差特性曲线图。
图10为第二实施例提供的光学补偿镜头在视场角为60°时的色差特性曲线图。
图11为第二实施例提供的光学补偿镜头在视场角为60°时的场曲特性曲线图。
图12为第二实施例提供的光学补偿镜头在视场角为17°时的球面像差特性曲线图。
图13为第二实施例提供的光学补偿镜头在视场角为17°时的色差特性曲线图。
图14为第二实施例提供的光学补偿镜头在视场角为17°时的场曲特性曲线图。
具体实施方式
为了使本发明的技术方案能更清晰地表示出来，下面结合附图对本发明作进一步说明。
参考图1和图2所示的一种二组元光学补偿监控镜头，包括总光焦度为正的变倍组和总光焦度为负的补偿组，通过改变变倍组和补偿组的相对位置来进行变焦，该镜头的焦距变倍比范围为2-6倍，焦距范围为6-22mm，视场角范围2W=65°-17°。
所述补偿组包括从物方一侧顺序排列的凸凹负光焦度的第一透镜L1、双凹负光焦度的第二透镜L2、凸平正光焦度的第三透镜L3，第一透镜L1与第二透镜L2通过隔圈紧配，第二透镜L2与第三透镜L3通过光学胶粘合。
所述变倍组包括从物方一侧顺序排列的双凸正光焦度的第四透镜L4、凹平负光焦度的第五透镜L5、双凸正光焦度的第六透镜L6、双凹负光焦度的第七透镜L7、双凸正光焦度的第八透镜L8、凹凸负光焦度的第九透镜L9；第四透镜L4与第五透镜L5直接紧靠装配，第五透镜L5与第六透镜L6通过隔圈紧配，第六透镜L6与第七透镜L7通过光学胶粘合，第七透镜L7与第八透镜L8通过隔圈紧配，第八透镜L8与第九透镜L9直接紧靠装配。
实施例一：
该镜头的九片透镜共十八个面的曲率半径、镜片厚度、镜片间距以及镜片折射率分别满足以下条件时：
| 面序号 | R | D | n |
| 1 | 16.933 | 1.139 | 1.69 |
| 2 | 12.598 | 3.698 | |
| 3 | -14.936 | 0.783 | 1.61 |
| 4 | 24.984 | 1.919 | 1.84 |
| 5 | PL | 23.04～2.68可变 | |
| 光阑 | PL | 可变 | |
| 7 | 10.933 | 2.341 | 1.69 |
| 8 | -15.211 | 0.144 | |
| 9 | -12.310 | 0.815 | 1.85 |
| 10 | -833.112 | -0.101 | |
| 11 | 7.812 | 3.181 | 1.61 |
| 12 | -7.724 | 0.943 | 1.52 |
| 13 | 5.153 | 0.574 | |
| 14 | 8.876 | 2.351 | 1.55 |
| 15 | -8.365 | 0.314 |
| 16 | -5.848 | 0.958 | 1.77 |
| 17 | -19.709 |
上表中，“n”为折射率，“R”为曲率半径，“-”号表示方向为负，“PL”表示平面；两片透镜胶合的胶合面记为一个面，上表同一面序号既有折射率数据n和数据D的，数据D表示该透镜轴心线处的厚度，同一面序号只有数据D而没有折射率数据n的，数据D表示该透镜面到下一透镜面的间距。
图3至图5为该二组元光学补偿监控镜头在视场角为62°时分别测得的球面像差、色差和场曲特性曲线，从图中可以看出，球面像差控制在正负0.05mm以内，色差控制在正负5μm以内，而场曲控制在正负0.05mm以内；而图6至图8为该二组元光学补偿监控镜头在视场角为16°时分别测得的球面像差、色差和场曲特性曲线，从图中可以看出，球面像差控制在正负0.1mm以内，色差控制在正负2μm以内，而场曲控制在正负0.1mm以内；由此可见，本发明第一实施例所提供的二组元光学补偿监控镜头的球面像差、色差和场曲都能被控制在较小的范围内。
实施例二：
该镜头的九片透镜共十八个面的曲率半径、镜片厚度、镜片间距以及镜片折射率分别满足以下条件时：
| 面序号 | R | D | n |
| 1 | 18.243 | 2 | 1.76 |
| 2 | 13.243 | 4.48 | |
| 3 | -15.288 | 0.7 | 1.61 |
| 4 | 23.897 | 1.92 | 1.85 |
| 5 | PL | 23.04～2.68可变 | |
| 光阑 | PL | 可变 | |
| 7 | 11.068 | 2.31 | 1.69 |
| 8 | -15.208 | 0.1 | |
| 9 | -12.425 | 0.7 | 1.85 |
| 10 | PL | 0.1 | |
| 11 | 7.781 | 3.34 | 1.61 |
| 12 | -7.781 | 1.03 | 1.52 |
| 13 | 5.268 | 0.91 | |
| 14 | 8.752 | 2.48 | 1.55 |
| 15 | -8.752 | 0.29 | |
| 16 | -5.782 | 0.7 | 1.78 |
| 17 | -20.601 |
上表中，“n”为折射率，“R”为曲率半径，“-”号表示方向为负，“PL”表示平面；两片透镜胶合的胶合面记为一个面，上表同一面序号既有折射率数据n和数据D的，数据D表示该透镜轴心线处的厚度，同一面序号只有数据D而没有折射率数据n的，数据D表示该透镜面到下一透镜面的间距。
图9至图11为该二组元光学补偿监控镜头在视场角为60°时分别测得的球面像差、色差和场曲特性曲线，从图中可以看出，球面像差控制在正负0.05mm以内，色差控制在正负2μm以内，而场曲控制在正负0.05mm以内；而图12至图14为该二组元光学补偿监控镜头在视场角为17°时分别测得的球面像差、色差和场曲特性曲线，从图中可以看出，球面像差控制在正负0.1mm以内，色差控制在正负5μm以内，而场曲控制在正负0.1mm以内；由此可见，本发明第二实施例所提供的二组元光学补偿监控镜头的球面像差、色差和场曲都能被控制在较小的范围内。
以上实施例只是在于说明而不是限制本发明，故凡依本发明专利申请范围所述的方法所做的等效变化或修饰，均包括于本发明专利申请范围内。
Claims (4)
1.一种二组元光学补偿监控镜头，其特征在于：包括总光焦度为正的变倍组和总光焦度为负的补偿组，通过改变变倍组和补偿组的相对位置来进行变焦；所述补偿组包括从物方一侧顺序排列的凸凹负光焦度的第一透镜、双凹负光焦度的第二透镜、凸平正光焦度的第三透镜，第二透镜与第三透镜通过光学胶粘合；所述变倍组包括从物方一侧顺序排列的双凸正光焦度的第四透镜、凹平负光焦度的第五透镜、双凸正光焦度的第六透镜、双凹负光焦度的第七透镜、双凸正光焦度的第八透镜、凹凸负光焦度的第九透镜；该镜头的九片透镜的焦距、折射率及共十八个面的曲率半径分别满足以下条件：
上表中，“f”为焦距，“n”为折射率，“R”为曲率半径，“-”号表示方向为负。
2.根据权利要求1所述的一种二组元光学补偿监控镜头，其特征在于：所述变倍组的第六透镜与第七透镜通过光学胶粘合。
3.根据权利要求2所述的一种二组元光学补偿监控镜头，其特征在于：所述变倍组的第四透镜与第五透镜直接紧靠装配，第五透镜与第六透镜通过隔圈紧配，第七透镜与第八透镜通过隔圈紧配，第八透镜与第九透镜直接紧靠装配。
4.根据权利要求1所述的一种二组元光学补偿监控镜头，其特征在于：所述补偿组的第一透镜与第二透镜通过隔圈紧配。
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