CN113552699A

CN113552699A - 一种3mm大孔径日夜共焦镜头及其成像方法

Info

Publication number: CN113552699A
Application number: CN202110852087.5A
Authority: CN
Inventors: 罗杰; 胡青平; 黄锦煖; 戴敏林
Original assignee: Fujian Forecam Tiantong Optics Co Ltd
Current assignee: Fujian Forecam Tiantong Optics Co Ltd
Priority date: 2021-07-27
Filing date: 2021-07-27
Publication date: 2021-10-26
Anticipated expiration: 2041-07-27
Also published as: CN113552699B

Abstract

本发明涉及一种3mm大孔径日夜共焦镜头及其成像方法，所述镜头的光学系统包括沿光路方向依次设置的前镜组、光阑和后镜组；所述前组沿入射光路依次设有弯月负透镜L1、弯月负透镜L2和双凸正透镜L3，所述后组沿入射光路依次设有弯月正透镜L4、由双凸正透镜L5和弯月负透镜L6密接而成的胶合组、双凸正透镜L7。本发明3mm大孔径日夜共焦镜头能更好校正紫边色差，具有优良的成像质量，实现结构简单、日夜两用的功能，完全满足八百万像素摄像要求，适用于4K像素CCD或CMOS摄像机。

Description

一种3mm大孔径日夜共焦镜头及其成像方法

技术领域

本发明涉及一种3mm大孔径日夜共焦镜头及其成像方法。

背景技术

现代社会对安全防范的要求越来越高，安防光学镜头也由标清向高清发展，由单一可见光成像向可见光与红外共焦成像发展，百万像素、日夜两用的变焦安防镜头将成为未来市场的主体要求。常见的日夜两用镜头通过切换厚度不同的滤光片以达到共焦目的。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种具有优良的成像质量的3mm大孔径日夜共焦镜头及其成像方法，实现结构简单、日夜两用的功能，完全满足八百万像素摄像要求。

本发明采用以下方案实现：一种3mm大孔径日夜共焦镜头，所述镜头的光学系统包括沿光路方向依次设置的前镜组、光阑和后镜组；所述前组沿入射光路依次设有弯月负透镜L1、弯月负透镜L2和双凸正透镜L3，所述后组沿入射光路依次设有弯月正透镜L4、由双凸正透镜L5和弯月负透镜L6密接而成的胶合组、双凸正透镜L7。

进一步的，前组和后组中的所有透镜均采用玻璃材质且均为球面透镜，双凸正透镜L7后侧设置有保护玻璃。

进一步的，所述弯月负透镜L1与弯月负透镜L2之间的空气间隔为2.1~2.5mm，所述弯月负透镜L2与双凸正透镜L3之间的空气间隔为0.9~1.3mm，所述双凸正透镜L3与光阑之间的空气间隔为1.7~1.9mm，所述光阑与弯月正透镜L4之间的空气间隔为0~1mm，弯月正透镜L4与胶合组之间的空气间隔为0~1mm，胶合组与第七透镜L7之间的空气间隔为0~1.5mm。

进一步的，所述弯月负透镜L1、弯月负透镜L2、双凸正透镜L3、弯月正透镜L4、双凸正透镜L5、弯月负透镜L6、双凸正透镜L7的焦距依次为f₁、f₂、f₃、f₄，f₅，f₆，f₇，镜头光学系统的焦距为f，其中f₁、f₂、f₃、f₄，f₅，f₆，f₇与f满足以下比例：-2.3< f₁/f<-2.0，-2.5< f₂/f<-2.3，1.9< f₃/f<2.2，5.2< f₄/f<6.3，1.6< f₅/f<1.8，-3.5< f₆/f<-3.0，4.0< f₇/f<4.1。

进一步的，所述弯月负透镜L1的折射率N_d和阿贝常数V_d满足关系式：N_d≥1.5，V_d≥50；所述弯月负透镜L2的折射率N_d和阿贝常数V_d满足关系式：N_d≥1.5，V_d≥50；所述双凸正透镜L3的折射率N_d和阿贝常数V_d满足关系式：N_d≥1.8，V_d≤40；所述弯月正透镜L4的折射率N_d和阿贝常数V_d满足关系式：N_d≥1.5，V_d≥50；所述双凸正透镜L5的折射率N_d和阿贝常数V_d满足关系式：N_d≥1.5，V_d≥50；所述弯月负透镜L6的折射率N_d和阿贝常数V_d满足关系式：N_d≥1.8，V_d≤40；所述双凸正透镜L7的折射率N_d和阿贝常数V_d满足关系式：N_d≥1.5，V_d≤50。

进一步的，所述光学系统的光学总长度TTL与光学系统的焦距f满足：TTL/f≤13。

本发明另一技术方案：一种如上所述3mm大孔径日夜共焦镜头的成像方法，光线自左向右依次经弯月负透镜L1、弯月负透镜L2、双凸正透镜L3、弯月正透镜L4、双凸正透镜L5、弯月负透镜L6、双凸正透镜L7和保护玻璃后成像。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明3mm大孔径日夜共焦镜头能更好校正紫边色差，具有优良的成像质量，实现结构简单、日夜两用的功能，完全满足八百万像素摄像要求，适用于4K像素CCD或CMOS摄像机。

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下将通过具体实施例和相关附图，对本发明作进一步详细说明。

附图说明

图1是本发明实施例光学系统结构图；

图2是本发明实施例镜头在可见光波段的MTF图；

图3是本发明实施例镜头轴向色差曲线图；

图4是本发明实施例镜头色散焦移图；

图中标号说明：1-弯月负透镜L1；2-弯月负透镜L2；3-双凸正透镜L3；4-光阑；5-弯月正透镜L4；6-双凸正透镜L5；7-弯月负透镜L6；8-双凸正透镜L7；9-保护玻璃；10-成像面。

具体实施方式

如图1~4所示，一种3mm大孔径日夜共焦镜头，所述镜头的光学系统包括沿光路方向依次设置的前镜组、光阑和后镜组；所述前组沿入射光路依次设有弯月负透镜L1、弯月负透镜L2和双凸正透镜L3，弯月负透镜L1物侧面为凸面，像侧面为凹面；弯月负透镜L2物侧面和像侧面均为凹面；所述后组沿入射光路依次设有弯月正透镜L4、由双凸正透镜L5和弯月负透镜L6密接而成的胶合组、双凸正透镜L7，双凸正透镜L7后侧设置有保护玻璃9；弯月正透镜L4物侧面为凹面，像侧面为凸面；弯月负透镜L6物侧面为凹面，像侧面为凸面。

在本实施例中，前组和后组中的所有透镜均采用玻璃材质且均为球面透镜。

在本实施例中，所述弯月负透镜L1与弯月负透镜L2之间的空气间隔为2.1~2.5mm，优选2.43mm；所述弯月负透镜L2与双凸正透镜L3之间的空气间隔为0.9~1.3mm，优选1.05mm；所述双凸正透镜L3与光阑之间的空气间隔为1.7~1.9mm，优选1.82mm；所述光阑与弯月正透镜L4之间的空气间隔为0~1mm，优选0.07mm；弯月正透镜L4与胶合组之间的空气间隔为0~1mm，胶合组与第七透镜L7之间的空气间隔为0~1.5mm，优选0.10mm。

在本实施例中，所述弯月负透镜L1、弯月负透镜L2、双凸正透镜L3、弯月正透镜L4、双凸正透镜L5、弯月负透镜L6、双凸正透镜L7的焦距依次为f₁、f₂、f₃、f₄，f₅，f₆，f₇，镜头光学系统的焦距为f，其中f₁、f₂、f₃、f₄，f₅，f₆，f₇与f满足以下比例：-2.3< f₁/f<-2.0，-2.5< f₂/f<-2.3，1.9< f₃/f<2.2，5.2< f₄/f<6.3，1.6< f₅/f<1.8，-3.5< f₆/f<-3.0，4.0< f₇/f<4.1。

在本实施例中，所述弯月负透镜L1的折射率N_d和阿贝常数V_d满足关系式：N_d≥1.5，V_d≥50；所述弯月负透镜L2的折射率N_d和阿贝常数V_d满足关系式：N_d≥1.5，V_d≥50；所述双凸正透镜L3的折射率N_d和阿贝常数V_d满足关系式：N_d≥1.8，V_d≤40；所述弯月正透镜L4的折射率N_d和阿贝常数V_d满足关系式：N_d≥1.5，V_d≥50；所述双凸正透镜L5的折射率N_d和阿贝常数V_d满足关系式：N_d≥1.5，V_d≥50；所述弯月负透镜L6的折射率N_d和阿贝常数V_d满足关系式：N_d≥1.8，V_d≤40；所述双凸正透镜L7的折射率N_d和阿贝常数V_d满足关系式：N_d≥1.5，V_d≤50。

在本实施例中，所述光学系统的光学总长度TTL与光学系统的焦距f满足：TTL/f≤13。

本发明镜头光学系统中各个镜片的具体参数见下表：

由上述镜片组成的光学系统达到了如下的光学指标：

（1）焦距：EFFL=3.00mm；

（2）光圈F=1.80；

（3）视场角：2w≥157°；

（4）|TV畸变|＜20%；

（5）成像圆直径大于φ6.8；

（6）工作波段：420~650nm；

（7）光学总长TTL≤23mm，光学后截距BFL≥3mm；

（8）该镜头适用于八百万像素CCD或CMOS摄像机。

由图2可以看出，该光学系统在可见光波段的MTF表现良好，边缘视场在空间频率120pl/mm处，其MTF值大于0.3，中心视场在空间频率120pl/mm处，其MTF值大于0.6，可以达到4K解像力需求。图3和图4为该光学系统的轴向色差曲线图与色散焦移图。由图3可以看出，该光学系统将420nm波段的蓝光也纳入评价体系中，能更好校正紫边色差，从而达到提高像质的目的。由图4可以看出，在420~650nm波段内，横向色差为3.5um，小于两个像元大小。综上可以看出，该光学系统具有优良的成像质量，完全满足八百万像素摄像要求。

一种如上所述3mm大孔径日夜共焦镜头的成像方法，光线自左向右依次经弯月负透镜L1、弯月负透镜L2、双凸正透镜L3、弯月正透镜L4、双凸正透镜L5、弯月负透镜L6、双凸正透镜L7和保护玻璃后在像面上成像。

上述本发明所公开的任一技术方案除另有声明外，如果其公开了数值范围，那么公开的数值范围均为优选的数值范围，任何本领域的技术人员应该理解：优选的数值范围仅仅是诸多可实施的数值中技术效果比较明显或具有代表性的数值。由于数值较多，无法穷举，所以本发明才公开部分数值以举例说明本发明的技术方案，并且，上述列举的数值不应构成对本发明创造保护范围的限制。

本发明如果公开或涉及了互相固定连接的零部件或结构件，那么，除另有声明外，固定连接可以理解为：能够拆卸地固定连接( 例如使用螺栓或螺钉连接)，也可以理解为：不可拆卸的固定连接(例如铆接、焊接)，当然，互相固定连接也可以为一体式结构( 例如使用铸造工艺一体成形制造出来) 所取代(明显无法采用一体成形工艺除外)。

另外，上述本发明公开的任一技术方案中所应用的用于表示位置关系或形状的术语除另有声明外其含义包括与其近似、类似或接近的状态或形状。

本发明提供的任一部件既可以是由多个单独的组成部分组装而成，也可以为一体成形工艺制造出来的单独部件。

最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims

1.一种3mm大孔径日夜共焦镜头，其特征在于：所述镜头的光学系统包括沿光路方向依次设置的前镜组、光阑和后镜组；所述前组沿入射光路依次设有弯月负透镜L1、弯月负透镜L2和双凸正透镜L3，所述后组沿入射光路依次设有弯月正透镜L4、由双凸正透镜L5和弯月负透镜L6密接而成的胶合组、双凸正透镜L7。

2.根据权利要求1所述的3mm大孔径日夜共焦镜头，其特征在于：前组和后组中的所有透镜均采用玻璃材质且均为球面透镜，双凸正透镜L7后侧设置有保护玻璃。

3.根据权利要求1所述的3mm大孔径日夜共焦镜头，其特征在于：所述弯月负透镜L1与弯月负透镜L2之间的空气间隔为2.1~2.5mm，所述弯月负透镜L2与双凸正透镜L3之间的空气间隔为0.9~1.3mm，所述双凸正透镜L3与光阑之间的空气间隔为1.7~1.9mm，所述光阑与弯月正透镜L4之间的空气间隔为0~1mm，弯月正透镜L4与胶合组之间的空气间隔为0~1mm，胶合组与第七透镜L7之间的空气间隔为0~1.5mm。

4.根据权利要求1所述的3mm大孔径日夜共焦镜头，其特征在于：所述弯月负透镜L1、弯月负透镜L2、双凸正透镜L3、弯月正透镜L4、双凸正透镜L5、弯月负透镜L6、双凸正透镜L7的焦距依次为f₁、f₂、f₃、f₄，f₅，f₆，f₇，镜头光学系统的焦距为f，其中f₁、f₂、f₃、f₄，f₅，f₆，f₇与f满足以下比例：-2.3< f₁/f<-2.0，-2.5< f₂/f<-2.3，1.9< f₃/f<2.2，5.2< f₄/f<6.3，1.6< f₅/f<1.8，-3.5< f₆/f<-3.0，4.0< f₇/f<4.1。

5.根据权利要求1所述的3mm大孔径日夜共焦镜头，其特征在于：所述弯月负透镜L1的折射率N_d和阿贝常数V_d满足关系式：N_d≥1.5，V_d≥50；所述弯月负透镜L2的折射率N_d和阿贝常数V_d满足关系式：N_d≥1.5，V_d≥50；所述双凸正透镜L3的折射率N_d和阿贝常数V_d满足关系式：N_d≥1.8，V_d≤40；所述弯月正透镜L4的折射率N_d和阿贝常数V_d满足关系式：N_d≥1.5，V_d≥50；所述双凸正透镜L5的折射率N_d和阿贝常数V_d满足关系式：N_d≥1.5，V_d≥50；所述弯月负透镜L6的折射率N_d和阿贝常数V_d满足关系式：N_d≥1.8，V_d≤40；所述双凸正透镜L7的折射率N_d和阿贝常数V_d满足关系式：N_d≥1.5，V_d≤50。

6.根据权利要求1所述的3mm大孔径日夜共焦镜头，其特征在于：所述光学系统的光学总长度TTL与光学系统的焦距f满足：TTL/f≤13。

7.一种如权利要求2所述3mm大孔径日夜共焦镜头的成像方法，其特征在于：光线自左向右依次经弯月负透镜L1、弯月负透镜L2、双凸正透镜L3、弯月正透镜L4、双凸正透镜L5、弯月负透镜L6、双凸正透镜L7和保护玻璃后成像。