CN109324401A - 一种3倍经济型日夜共焦高清玻塑变焦镜头及其成像方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种3倍经济型日夜共焦高清玻塑变焦镜头及其成像方法，所述镜头的光学***包括沿入射光路自前向后依次间隔设置的光焦度为负的前组镜片A、光阑以及光焦度为正的后组镜片B，所述前组镜片A包括自前向后依次设置的弯月透镜A‑1、双凹透镜A‑2以及弯月透镜A‑3；所述后组镜片B包括第一非球面透镜B‑1、第二非球面透镜B‑2、双凸透镜B‑3和弯月透镜B‑4的密接胶合组、双凸透镜B‑5以及弯月透镜B‑6。本发明结构合理，实现高分辨率，零温漂，日夜共焦，超经济，多点变焦，能与600万及以下CCD或者CMOS适配。
Description
技术领域：
本发明涉及一种3倍经济型日夜共焦高清玻塑变焦镜头及其成像方法。
背景技术：
现有市面上有各种各样的7-22mm三倍变焦镜头应用于安防***中，但是，由于大多使用玻璃设计，镜头在像素、性能及成本上很难满足市场需求。为了提高性能及像素，故现今使用更多玻璃镜片来达到更高清的像质，但也因此大大增加了产品成本，导致产品推广难度提升。目前，在安防行业中，鲜有真正意义上的低成本、高像质、低温漂、高清多点变焦镜头。
发明内容：
本发明的目的在于针对以上不足之处，提供一种3倍经济型日夜共焦高清玻塑变焦镜头及其成像方法，不仅结构简单、合理，而且高效便捷。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种3倍经济型日夜共焦高清玻塑变焦镜头，所述镜头的光学***包括沿入射光路自前向后依次间隔设置的光焦度为负的前组镜片A、光阑以及光焦度为正的后组镜片B，所述前组镜片A包括自前向后依次设置的弯月透镜A-1、双凹透镜A-2以及弯月透镜A-3；所述后组镜片B包括第一非球面透镜B-1、第二非球面透镜B-2、双凸透镜B-3和弯月透镜B-4的密接胶合组、双凸透镜B-5以及弯月透镜B-6。
进一步的，所述弯月透镜A-1与双凹透镜A-2的空气间隔为3.11mm，所述双凹透镜A-2与弯月透镜A-3的空气间隔为0.1mm，所述弯月透镜A-3与光阑的空气间隔为12.47mm，所述光阑与第一非球面透镜B-1的空气间隔为7.31mm，所述第一非球面透镜B-1与第二非球面透镜B-2的空气间隔为1.85mm，所述第二非球面透镜B-2与双凸透镜B-3和弯月透镜B-4的密接胶合组的空气间隔为0.39mm，所述双凸透镜B-3和弯月透镜B-4的密接胶合组与双凸透镜B-5的空气间隔为3.09mm，所述双凸透镜B-5与弯月透镜B-6的空气间隔为1.43mm。
进一步的，所述镜头的光学***的焦距为f, 弯月透镜A-1、双凹透镜A-2、弯月透镜A-3、第一非球面透镜B-1、第二非球面透镜B-2、双凸透镜B-3和弯月透镜B-4的密接胶合组、双凸透镜B-5以及弯月透镜B-6对应的焦距分别为f1、f2、f3、f4、f5、f6、f7、f8；其中f1、f2、f3、f4、f5、f6、f7、f8与f满足以下比例：-9.5< <-8；-2.5<<-2；4 <<5；1.8<<2.5；-3<<-2；1.2<<2；2<<3；-2<<-1.3。
进一步的，所述f4和f5满必须满足：-1.2<<-0.6。
进一步的，所述第一非球面透镜B-1和第二非球面透镜B-2为塑料材料制造。
进一步的，所述弯月透镜B-6后侧的还设有一滤光片。
本发明采用的另一种技术方案是：一种3倍经济型日夜共焦高清玻塑变焦镜头的工作方法，采用上述的一种3倍经济型日夜共焦高清玻塑变焦镜头，工作时，光路顺序进入前组镜片A、光阑以及后组镜片B后进行成像。
与现有技术相比，本发明具有以下效果：（1）本发明通过后组镜片中两片分离非球面矫正球差及色差，两片非球面空气隙补偿高级像差，并合理计算各片非球面使高温和低温环境下焦点无偏移，并达到日夜齐焦的效果；（2）本发明利用非球面技术，提高精度并简化结构，以超低的成本实现高清摄像水平，不但在白天能达到高品质像素的同时，在光线不足或夜晚的情况下，也具有高清像质，在不同温度的恶劣环境依旧可成完善像；（3）本发明结构简单、合理，解了决现有的7-22mm变焦镜头清晰度不足、采用多镜片结构导致成本增加的问题。
附图说明：
图1是本发明实施例中短焦的光学***的结构示意图；
图2是本发明实施例中长焦的光学***的结构示意图；
图3是本发明实施例中短焦聚焦使得可见光中心视场像质最佳情况下的MTF图；
图4是本发明实施例中短焦聚焦使得可见光中心视场像质最佳情况下对应的夜视MTF图；
图5是本发明实施例中长焦聚焦使得可见光中心视场像质最佳情况下的MTF图；
图6是本发明实施例中长焦聚焦使得可见光中心视场像质最佳情况下对应的夜视MTF图。
图中：
A-前组镜片A；A-1：弯月透镜A-1；A-2：双凹透镜A-2；A-3：弯月透镜A-3；B-后组镜片B；B-1：第一非球面透镜B-1；B-2：第二非球面透镜B-2；B-3：双凸透镜B-3；B-4：弯月透镜B-4；B-5：双凸透镜B-5；B-6：弯月透镜B-6；C-滤光片；D-光阑。
具体实施方式:
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。
如图1～6所示，本发明一种3倍经济型日夜共焦高清玻塑变焦镜头，所述镜头的光学***包括沿入射光路自前向后依次间隔设置的光焦度为负的前组镜片A、光阑D以及光焦度为正的后组镜片B，所述前组镜片A包括自前向后依次设置的弯月透镜A-1、双凹透镜A-2以及弯月透镜A-3；所述后组镜片B包括第一非球面透镜B-1、第二非球面透镜B-2、双凸透镜B-3和弯月透镜B-4的密接胶合组、双凸透镜B-5以及弯月透镜B-6，所述弯月透镜B-6后侧的还设有一滤光片C。
本实施例中，所述弯月透镜A-1与双凹透镜A-2的空气间隔为3.11mm，所述双凹透镜A-2与弯月透镜A-3的空气间隔为0.1mm，所述弯月透镜A-3与光阑的空气间隔为12.47mm，所述光阑与第一非球面透镜B-1的空气间隔为7.31mm，所述第一非球面透镜B-1与第二非球面透镜B-2的空气间隔为1.85mm，所述第二非球面透镜B-2与双凸透镜B-3和弯月透镜B-4的密接胶合组的空气间隔为0.39mm，所述双凸透镜B-3和弯月透镜B-4的密接胶合组与双凸透镜B-5的空气间隔为3.09mm，所述双凸透镜B-5与弯月透镜B-6的空气间隔为1.43mm。
本实施例中，所述镜头的光学***的焦距为f, 弯月透镜A-1、双凹透镜A-2、弯月透镜A-3、第一非球面透镜B-1、第二非球面透镜B-2、双凸透镜B-3和弯月透镜B-4的密接胶合组、双凸透镜B-5以及弯月透镜B-6对应的焦距分别为f1、f2、f3、f4、f5、f6、f7、f8；其中f1、f2、f3、f4、f5、f6、f7、f8与f满足以下比例：-9.5< <-8；-2.5<<-2；4 <<5；1.8<<2.5；-3<<-2；1.2<<2；2<<3；-2<<-1.3。通过对镜头的光焦度按照以上比例进行合理分配，各镜片相对于***焦距f成一定比例，使镜头在420～850nm的波长范围的像差得到合理的校正和平衡。
本实施例中，所述f4和f5满必须满足：-1.2<<-0.6。使得镜头在能在高温及低温清晰成像，使温漂为零，在恶劣的温度条件下可高清成像，无离焦，后组两片非球面焦距光焦度比例必须满足以上条件。
本实施例中，所述第一非球面透镜B-1和第二非球面透镜B-2为塑料材料制造。
本实施例中，前组镜片A的负光焦度矫正后组镜片B的正光焦度像差，后组镜片B中的两片非球面透镜矫正所有高级像差。整个镜头保证镜头折射率和光焦度近似比例分配，保证前后组镜片的入射角大小的均衡性，以降低镜头的敏感性，提高生产的可能性。通过合理分配各镜片焦距，使成像***球差和场曲同时小，保证轴心和离轴视场像质。通过以上镜片组成的光学***，光路总长较短，则镜头的体积小；后焦大，可以多种接口的摄像机配合使用。其中第一非球面透镜B-1、第二非球面透镜B-2为两片塑料非球面，像质好，成本低；前组镜片A负光焦度，后组镜片B正光焦度，保证在高低温环境仍可正常使用。其中弯月透镜A-1、双凹透镜A-2、弯月透镜A-3构成光焦度为负的前组镜头充当整个变焦镜头的补偿组，第一非球面B-1、第二非球面B-2、双凸透镜B-3和弯月透镜B-4的密接胶合组、双凸透镜B-5、弯月透镜B-6构成的光焦度为正的后组镜头充当整个变焦镜头的变倍组，当变倍组向光阑方向移动使整个镜头焦点发生移动，实现变倍，同时补偿组也开始向光阑方向移动补偿变倍后像面移动量，实现变焦。同时保证像面位置可清晰成像。本实施例中，通过变倍和补偿组的移动，可实现焦距从7mm到22mm的变动，同时保持像面清晰成像，实现三倍变焦。
本实施例中，各镜片的参数如下表所示：
由上述镜片组成的光学***达到了如下的光学指标：
（1）短焦焦距：f=7mm；长焦焦距：f=22mm；
（2）短焦相对孔径F=1.7；长焦相对孔径F=2.8；
（3）短焦视场角：2w≥48°；长焦视场角：2w≥20°(像方像视场2η′≥Ф6.9mm)；
（4）短焦TV畸变：＜-3%；长焦TV畸变：＜-0.5%；
（5）分辨率：可与600万像素高分辨率CCD或CMOS摄像机适配；
（6）光路总长∑≤51mm，光学后截距L’≥5mm；
（7）适用谱线范围：420nm～850nm。
本实施例中，从短焦聚焦使得可见光中心视场像质最佳情况下的MTF图（图3所示）可得知，图中空间频率120lp/mm，MTF大于0.3，成像优秀。从短焦聚焦使得可见光中心视场像质最佳情况下对应的夜视MTF图（图4所示）可得知，图中空间频率120lp/mm，MTF大于0.3，成像优秀；从长焦聚焦使得可见光中心视场像质最佳情况下的MTF图（图5所示）可得知，图中空间频率120lp/mm，MTF大于0.3，成像优秀；从长焦聚焦使得可见光中心视场像质最佳情况下对应的夜视MTF图（图6所示），图中空间频率120lp/mm，MTF大于0.3，成像优秀。
本发明的优点在于：结构简单，体积小，利用塑料非球面以超低的成本实现高清摄像水平，利用变倍组和补偿组移动实现3倍变焦，合理分配光焦度，在不同温度的恶劣环境依旧可成完善像。
本发明采用的另一种技术方案是：一种3倍经济型日夜共焦高清玻塑变焦镜头的工作方法，采用上述的一种3倍经济型日夜共焦高清玻塑变焦镜头，工作时，光路顺序进入前组镜片A、光阑以及后组镜片B后进行成像。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
Claims (7)
1.一种3倍经济型日夜共焦高清玻塑变焦镜头，其特征在于：所述镜头的光学***包括沿入射光路自前向后依次间隔设置的光焦度为负的前组镜片A、光阑以及光焦度为正的后组镜片B，所述前组镜片A包括自前向后依次设置的弯月透镜A-1、双凹透镜A-2以及弯月透镜A-3；所述后组镜片B包括第一非球面透镜B-1、第二非球面透镜B-2、双凸透镜B-3和弯月透镜B-4的密接胶合组、双凸透镜B-5以及弯月透镜B-6。
2.根据权利要求1所述的一种3倍经济型日夜共焦高清玻塑变焦镜头，其特征在于：所述弯月透镜A-1与双凹透镜A-2的空气间隔为3.11mm，所述双凹透镜A-2与弯月透镜A-3的空气间隔为0.1mm，所述弯月透镜A-3与光阑的空气间隔为12.47mm，所述光阑与第一非球面透镜B-1的空气间隔为7.31mm，所述第一非球面透镜B-1与第二非球面透镜B-2的空气间隔为1.85mm，所述第二非球面透镜B-2与双凸透镜B-3和弯月透镜B-4的密接胶合组的空气间隔为0.39mm，所述双凸透镜B-3和弯月透镜B-4的密接胶合组与双凸透镜B-5的空气间隔为3.09mm，所述双凸透镜B-5与弯月透镜B-6的空气间隔为1.43mm。
3.根据权利要求1所述的一种3倍经济型日夜共焦高清玻塑变焦镜头，其特征在于：所述镜头的光学***的焦距为f, 弯月透镜A-1、双凹透镜A-2、弯月透镜A-3、第一非球面透镜B-1、第二非球面透镜B-2、双凸透镜B-3和弯月透镜B-4的密接胶合组、双凸透镜B-5以及弯月透镜B-6对应的焦距分别为f1、f2、f3、f4、f5、f6、f7、f8；其中f1、f2、f3、f4、f5、f6、f7、f8与f满足以下比例：-9.5<<-8；-2.5<<-2；4 <<5；1.8<<2.5；-3<<-2；1.2<<2；2<<3；-2<<-1.3。
4.根据权利要求3所述的一种3倍经济型日夜共焦高清玻塑变焦镜头，其特征在于：所述f4和f5满必须满足：-1.2<<-0.6。
5.根据权利要求1所述的一种3倍经济型日夜共焦高清玻塑变焦镜头，其特征在于：所述第一非球面透镜B-1和第二非球面透镜B-2为塑料材料制造。
6.根据权利要求1所述的一种3倍经济型日夜共焦高清玻塑变焦镜头，其特征在于：所述弯月透镜B-6后侧的还设有一滤光片。
7.一种3倍经济型日夜共焦高清玻塑变焦镜头的成像方法，其特征在于：包括采用如权利要求1～6任意一项所述的3倍经济型日夜共焦高清玻塑变焦镜头，工作时，光路顺序进入前组镜片A、光阑以及后组镜片B后进行成像。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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