CN109358407B - 3.8mm超经济型低敏感度高阶非球面光学***及其成像方法 - Google Patents

3.8mm超经济型低敏感度高阶非球面光学***及其成像方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种3.8mm超经济型低敏感度高阶非球面光学***，镜头的光学***沿光线自左向右入射方向依次设有第一非球面透镜A‑1、双凸透镜A‑2、光阑D、第二非球面透镜B‑1、第三非球面透镜B‑2；其中第一非球面透镜A‑1和双凸透镜A‑2构成光焦度为正的前组镜头，第二非球面透镜B‑1、第三非球面透镜B‑2构成光焦度为正的后组镜头。实现高分辨率、零温漂、日夜共焦、超经济，能与600万及以下CCD或者CMOS适配。

Description

3.8mm超经济型低敏感度高阶非球面光学***及其成像方法
技术领域
本发明涉及一种3.8mm超经济型低敏感度高阶非球面光学***及其成像方法。
背景技术
现有市面上有各种各样的3.8mm定焦镜头应用于安防***中，但是，由于使用玻璃设计的镜头在像素及性能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，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、低温漂定焦镜头。
发明内容
本发明的目的是针对以上不足之处，提供了一种结构简单的3.8mm超经济型低敏感度高阶非球面光学***及其成像方法。
本发明的技术方案是，一种3.8mm超经济型低敏感度高阶非球面光学***，所述镜头的光学***沿光线自左向右入射方向依次设有第一非球面透镜A-1、双凸透镜A-2、光阑D、第二非球面透镜B-1、第三非球面透镜B-2；其中第一非球面透镜A-1和双凸透镜A-2构成光焦度为正的前组镜头，第二非球面透镜B-1、第三非球面透镜B-2构成光焦度为正的后组镜头。
进一步的，所述光学***的焦距为f,第一非球面透镜A-1、双凸透镜A-2、第二非球面透镜B-1、第三非球面透镜B-2焦距分别为f1、f2、f3、f4，其中f1、f2、f3、f4与f满足以下比例：
Figure GDA0004126338070000011
Figure GDA0004126338070000012
进一步的，f3和f4必须满足：
Figure GDA0004126338070000013
进一步的，所述第三非球面透镜B-2后侧还设有一滤光片C。
进一步的，所述第一非球面透镜A-1、第二非球面透镜B-1、第三非球面透镜B-2均为塑料材料制造。
进一步的，所述第一非球面透镜A-1与双凸透镜A-2的空气间隔为5.06mm，所述双凸透镜A-2与光阑D的空气间隔为0.1mm，所述光阑D与第二非球面透镜B-1空气间隔为2.55mm，所述第二非球面透镜B-1与第三非球面透镜B-2的空气间隔为0.11mm。
一种3.8mm超经济型低敏感度高阶非球面光学***的成像方法，按以下步骤进行：光线自左向右依次经第一非球面透镜A-1、双凸透镜A-2、第二非球面透镜B-1、第三非球面透镜B-2后成像。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明通过前组一片及后组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；本发明结构透镜少，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。
附图说明
下面结合附图对本发明专利进一步说明。
图1为本发明的光学***示意图；
图2为聚焦使得可见光中心视场像质最佳情况下的MTF图；
图3为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：第一非球面透镜A-1，双凸透镜A-2，第二非球面透镜B-1，第三非球面透镜B-2，光阑D，滤光片C。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。
如图1～3所示，一种3.8mm超经济型低敏感度高阶非球面光学***，所述镜头的光学***沿光线自左向右入射方向依次设有第一非球面透镜A-1、双凸透镜A-2、光阑D、第二非球面透镜B-1、第三非球面透镜B-2；其中第一非球面透镜A-1和双凸透镜A-2构成光焦度为正的前组镜头，第二非球面透镜B-1、第三非球面透镜B-2构成光焦度为正的后组镜头。
在本实施例中，所述光学***的焦距为f,第一非球面透镜A-1、双凸透镜A-2、第二非球面透镜B-1、第三非球面透镜B-2焦距分别为f1、f2、f3、f4，其中f1、f2、f3、f4与f满足以下比例：
Figure GDA0004126338070000031
Figure GDA0004126338070000032
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。
在本实施例中，f3和f4必须满足：
Figure GDA0004126338070000033
使得镜头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。
在本实施例中，所述第三非球面透镜B-2后侧还设有一滤光片C。
在本实施例中，所述第一非球面透镜A-1、第二非球面透镜B-1、第三非球面透镜B-2均为塑料材料制造。
在本实施例中，所述第一非球面透镜A-1与双凸透镜A-2的空气间隔为5.06mm，所述双凸透镜A-2与光阑D的空气间隔为0.1mm，所述光阑D与第二非球面透镜B-1空气间隔为2.55mm，所述第二非球面透镜B-1与第三非球面透镜B-2的空气间隔为0.11mm。
一种3.8mm超经济型低敏感度高阶非球面光学***的成像方法，按以下步骤进行：光线自左向右依次经第一非球面透镜A-1、双凸透镜A-2、第二非球面透镜B-1、第三非球面透镜B-2后成像。
在本实施例中，由上述镜片组构成的光学***达到了如下的光学指标：
焦距：f＝3.8mm；
相对孔径F＝2.0；
视场角：2w≥110°(像方像视场2η′≥Ф6.6mm)；
TV畸变：＜-8％；
分辨率：可与600万像素高分辨率CCD或CMOS摄像机适配；
光路总长∑≤22mm，光学后截距L’≥5mm；
适用谱线范围：420nm～850nm。
在本实施例中，各镜片的参数如下表所示：
Figure GDA0004126338070000041
在本实施例中，前组负光焦度矫正后组正光焦度像差，前组一片非球面和后组两片非球面矫正所有高级像差。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A-1、第二非球面透镜B-1、第三非球面透镜B-2为三片塑料非球面，像质好，成本低；前组镜片负光焦度，后组镜片正光焦度，保证在高低温环境仍可正常使用；结构简单，体积小，以超低的成本实现高清摄像水平，在不同温度的恶劣环境依旧可成完善像。
上列较佳实施例，对本发明的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种3.8mm超经济型低敏感度高阶非球面光学***，其特征在于：镜头的光学***沿光线自左向右入射方向依次由第一非球面透镜A-1、双凸透镜A-2、光阑D、第二非球面透镜B-1、第三非球面透镜B-2组成；且第一非球面透镜A-1具有负光焦度，第二非球面透镜B-1具有正光焦度，第三非球面透镜B-2具有负光焦度；其中第一非球面透镜A-1和双凸透镜A-2构成光焦度为正的前组镜头，第二非球面透镜B-1、第三非球面透镜B-2构成光焦度为正的后组镜头；所述光学***的焦距为f,第一非球面透镜A-1、双凸透镜A-2、第二非球面透镜B-1、第三非球面透镜B-2焦距分别为f1、f2、f3、f4，其中f1、f2、f3、f4与f满足以下比例：
Figure FDA0004126338060000011
2.根据权利要求1所述的3.8mm超经济型低敏感度高阶非球面光学***，其特征在于：f3和f4必须满足：
Figure FDA0004126338060000012
3.根据权利要求1所述的3.8mm超经济型低敏感度高阶非球面光学***，其特征在于：所述第三非球面透镜B-2后侧还设有一滤光片C。
4.根据权利要求1所述的3.8mm超经济型低敏感度高阶非球面光学***，其特征在于：所述第一非球面透镜A-1、第二非球面透镜B-1、第三非球面透镜B-2均为塑料材料制造。
5.根据权利要求1所述的3.8mm超经济型低敏感度高阶非球面光学***，其特征在于：所述第一非球面透镜A-1与双凸透镜A-2的空气间隔为5.06mm，所述双凸透镜A-2与光阑D的空气间隔为0.1mm，所述光阑D与第二非球面透镜B-1空气间隔为2.55mm，所述第二非球面透镜B-1与第三非球面透镜B-2的空气间隔为0.11mm。
6.一种3.8mm超经济型低敏感度高阶非球面光学***的成像方法，其特征在于，采用如权利要求1-5任一项所述的3.8mm超经济型低敏感度高阶非球面光学***，并按以下步骤进行：光线自左向右依次经第一非球面透镜A-1、双凸透镜A-2、第二非球面透镜B-1、第三非球面透镜B-2后成像。
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