专利名称：一种广角高分辨率安防监控镜头的制作方法
技术领域：
ー种广角高分辨率安防监控镜头
技术领域：
本发明涉及一种广角高分辨率安防监控镜头系统，尤其适合于对镜头工作距离要求较高且有较宽的使用温度条件的安防监控相机及行车记录器影像系统。
背景技木随着今年安防监控市场的迅速崛起、数码处理及网络传输速度的优化提升，对安防监控镜头的品质要求大大提高，从普通的监视需求到高清的鉴别。目前安防监控镜头一般采用4片至8片镜片组成，如中国专利号为200910099703的广角安防监控镜头，就采用4片玻璃和2片塑料镜片组成，但是这种广角安防监控镜头尺寸较大，高低温高湿度环境中受限制，不能满足客户要求小尺寸和高性能的要求。 为此，企业开发的广角安防监控镜头采用塑料非球面技木，以减轻重量、成本和减小变形量，但其通光性能较弱，工作距离BFL也较短，且温度补偿特性不佳，无法满足在-60°C、85°C的温度范围内保持较完美的成像清晰度。
发明内容本发明目的是克服了现有技术中的不足而提供一种成本适中、重量轻、尺寸小、高解像及长的工作距离和宽的工作温度范围的广角安防监控镜头。为了解决上述存在的技术问题，本发明采用下列技术方案一种广角高分辨率安防监控镜头，从朝向物的一侧开始起依次设有具有负的光焦度并凸向物方的弯月形的第一透镜元件I ;具有负的光焦度的球面或非球面镜片的第二透镜元件2 ；在第二透镜元件2后面设有光阑元件4 ；具有正的光焦度的球面或非球面镜片并用于校正场曲的第三透镜元件3 ；由第四透镜元件5和第五透镜元件6接合组成的具有正光焦度的透镜组件，其中具有正光焦度的第四透镜元件5在前，具有负光焦度的第五透镜元件6在后；其特征在于，2. 8彡BFL/EFL彡2. 3，其中BFL为所述广角安防监控镜头的第五透镜元件像方侧最外点至成像面的距离，EFL为所述广角高清安防监控镜头的焦距值。如上所述的ー种广角高分辨率安防监控镜头，其特征在于所述的第一透镜元件I满足下面的条件公式Nd彡I. 68，Vd彡52，其中Nd表示第一透镜元件材料的d光折射率，Vd表示第一透镜元件材料的d光阿贝常数，d光是波长为588nm的可见光，且第一透镜单元朝向物的一面为用于控制系统畸变大小的凸面。如上所述的ー种广角高分辨率安防监控镜头，其特征在于所述的第三透镜元件3满足下面的条件公式Nd彡I. 85，Vd彡45，其中Nd表示第三透镜元件材料的d光折射率，Vd表示第三透镜元件材料的d光阿贝常数，d光是波长为588nm的可见光，且第三透镜单元3的厚度大于 4mm η如上所述的ー种广角高分辨率安防监控镜头，其特征在于TTL/EFL彡8. 5，其中TTL为所述镜头的第一透镜单元物方侧最外点至成像面的距离，EFL为所述镜头的焦距值。如上所述的ー种广角高分辨率安防监控镜头，其特征在于所述的第二透镜元件和第五透镜元件满足下面的条件公式3. 5 ^ F2/F5 > 2. 8，其中F2表示第二透镜元件的焦距值，F5表示第五透镜元件的焦距值。如上所述的ー种广角高分辨率安防监控镜头，其特征在于所述的第三透镜元件和第四透镜元件满足下面的条件公式 -I. 5彡F2/F3彡-2. 2，其中F2表示第二透镜元件的焦距值，F3表示第三透镜元件的焦距值。如上所述的ー种广角高分辨率安防监控镜头，其特征在于镜头的光阑元件4的FNO彡2. 1，FNO表示光圈大小的值。如上所述的ー种广角高分辨率安防监控镜头，其特征在于第一透镜元件的最大通光口径和对应的成像像高、视场角满足下述条件公式D*H/F0V < O. 26，其中FOV表示广角安防监控镜头的最大视场角，D表示最大FOV所对应的第一透镜元件朝向物方凸面的最大通光口径，H表示最大FOV所对应的成像像高。如上所述的ー种广角高分辨率安防监控镜头，其特征在于所述第四透镜元件与第五透镜元件采用胶水进行粘接接合形成ー个透镜组件，两个透镜元件的接合面的凸面朝向像方侧；而且第四透镜单元与第五透镜单元接合面满足下述条件公式R > Φ/2，其中R为接合面的中心曲率半径，Φ为接合面的光线有效口径。如上所述的ー种广角高分辨率安防监控镜头，其特征在于第四透镜单元与第五透镜单元接合面满足下述条件公式Θ <43°，其中Θ为接合面上的任一点的切线与光轴的夹角。本发明与现有技术相比有如下优点本发明解决了上述问题，它包括五个透镜元件及光阑，由物侧至像侧为具有负光焦度且凸面朝向物方的第一透镜元件、具有负光焦度的第二透镜元件、正有正光焦度的第三透镜元件、以及具有正光焦度的接合透镜组件组成。光阑位于第二透镜元件和第三透镜之间，且除第一、第五透镜元件外，其余2枚透镜元件中至少有I枚为非球面镜片。通过如此配置，便能够用最小的镜片数量达到令人满意的光学特性、较宽视场角、较大的光圈值和较小的画像畸变。
图I为本发明的结构示意图。物方处于最左侧位置、像方处于最右侧位置。图2为本发明的轴向色差曲线图图3为本发明的垂轴色差曲线图图4为本发明的像散和畸变曲线图图5为本发明的MTF曲线图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明进行详细描述如图所示，一种广角高分辨率安防监控镜头，从朝向物的一侧开始起依次设有具有负的光焦度并凸向物方的弯月形的第一透镜元件I。具有负的光焦度的球面或非球面镜片的第二透镜元件2。具有正的光焦度的球面或非球面镜片并用于校正场曲的第三透镜元件3。在第二透镜元件2后面设有光阑元件4，且光阑元件4设在第二透镜元件2与第三透镜元件3之间。由第四透镜元件5和第五透镜元件6接合组成的具有正光焦度的透镜组件，其中具有正光焦度的第四透镜元件5在前，具有负光焦度的第五透镜元件6在后。其中BFL为所述广角安防监控镜头的第五透镜元件像方侧最外点至成像面的距离，EFL为所述广角高清安防监控镜头的焦距值，则本发明的2. 8彡BFL/EFL彡2. 3。此外，还包括有透红外滤光片7和成像面8。具体来说，第一透镜元件I，它具有负的光焦度，是两面都是球面的玻璃透镜元件。第二透镜元件2，它具有负的光焦度，是两面中至少有ー个面是非球面的透镜元件。第三透镜元件3，它具有正的光焦度，是两面中至少有ー个面是非球面的透镜元件。第四透镜元件4，它具有正的光焦度，是两面都是凸面的玻璃透镜元件。第五透镜元件5，它具有负的光焦度，是ー凹一凸面的球面透镜元件。且第四透镜元件和第五透元件通过凸面朝向像方侧的接面合进行粘接而组成接合透镜组。作为本实施例的优选方式，所述的第一透镜元件I满足下面的条件公式Nd彡I. 68，Vd彡52，其中Nd表示第一透镜元件材料的d光折射率，Vd表示第一透镜元件材料的d光阿贝常数，d光是波长为588nm的可见光。第一透镜元件采用折射率Nd彡I. 68，阿贝常数Vd彡52的高折射率低色散材料，能有效导入120°以上视场角以上的光线并减小第一个镜片的口径，以避免体积过大，并满足条件公式D*H/F0V ^ O. 26的要求。作为本实施例的优选方式，所述的第三透镜元件3满足下面的条件公式Nd彡I. 85，Vd > 45，其中Nd表示第三透镜元件材料的d光折射率，Vd表示第三透镜元件材料的d光阿贝常数，d光是波长为588nm的可见光。第三透镜元件采用折射率Nd彡I. 85，阿贝常数Vd ^ 45的高折射率高色散材料，能快速会聚前两个负光焦度透镜过来的光线，且高色散材料能有效补偿光学系统中的色差值。此外，本发明还要符合此条件TTL/EFL<8. 5，其中TTL为所述镜头的第一透镜单元物方侧最外点至成像面的距离，EFL为所述镜头的焦距值。作为本实施例的优选方式，所述的第二透镜元件和第五透镜元件满足下面的条件公式3. 5 ^ F2/F5 ^ 2. 8，其中F2表示第二透镜元件的焦距值，F5表示第五透镜元件的焦距值。因当F2/F5 > 3. 5时，第二透镜元件的光焦度过大，第五透镜元件的光焦度过小，从而使整个光学系统会体现正光焦度，会造成光学系统的后焦BFL变短。当F2/F5 <2.8时，第二透镜元件的光焦度过小，第五透镜元件的光焦度过大，从而使整个光学系统会体现过量的负光焦度，会造成光学系统的后焦BFL变短,光焦度过大镜片难于加工。[0053]作为本实施例的优选方式，所述的第三透镜元件和第四透镜元件满足下面的条件公式-I. 5彡F2/F3彡-2. 2，其中F2表示第二透镜元件的焦距值，F3表示第三透镜元件的焦距值。因当F2/F3 >-1.5时，第二透镜的负光焦度过大，第四透镜的正光焦度过小，从而使整个光学系统会体现过量的负光焦度，视场角过大带来的相差不能能得到完善的校正；当F2/F3 < -2. 2时，第二透镜的负光焦度过小，第三透镜的正光焦度过大，从而使整个光学系统会体现负光焦度，会造成光学系统视场角不足。第三透镜单元要有大于4mm的厚度，可以减小广角镜头的场曲像差，如果透镜单元过于薄，匹兹万场曲和系统的累积场曲将很难校正。当一个系统存在场曲是，不可能得到一个整个像面都清晰的平面像，或视场中间清晰或视场边缘清晰或视场中心清晰，即中心 和周边不同步。作为本实施例的优选方式，第一透镜单元rl面要凸面向物面，用于控制系统畸变大小。畸变是物体和像失去相似性，对大视场镜头来说控制畸变非常重要。镜头的光阑元件4的FNO彡2. 1，FNO表示光圈大小的值。作为本实施例的优选方式，第一透镜元件的最大通光口径和对应的成像像高、视场角满足下述条件公式D*H/F0V < O. 26，其中FOV表示广角安防监控镜头的最大视场角，D表示最大FOV所对应的第一透镜元件朝向物方凸面的最大通光口径，H表示最大FOV所对应的成像像高。作为本实施例的优选方式，所述第四透镜元件与第五透镜元件采用胶水进行粘接接合形成ー个透镜组件，两个透镜元件的接合面的凸面朝向像方侧；而且第四透镜单元与第五透镜单元接合面满足下述条件公式R > Φ/2，其中R为接合面的中心曲率半径，Φ为接合面的光线有效口径。作为本实施例的优选方式，第四透镜单元与第五透镜单元接合面满足下述条件公式Θ彡43°，其中Θ为接合面上的任一点的切线与光轴的夹角。总之，第二透镜单元至第五透镜单元四个镜片，需要合理的分配光焦度并同时控制在上述条件公式范围内，以达到较好的温度特性要求。光学镜头的第一透镜元件采用玻璃镜片，能有效保护光学镜头在使用过程中防刮擦及抵抗恶劣的环境变化影响，第四透镜元件和第五透镜元件采用接合设计，以有效改善光学系统的色差。同时控制接合透镜组件的接合面满足Θ <43°的条件公式，以有效控制高级像差的产生，从而利于提高整个光学系统的通光能カ光圈FNO < 2. I和解像能力，并有效降低接合面的加工和胶合エ艺要求。本发明的另ー个重要特点是在保持镜头总长TTL较短的条件下仍具有较长的镜头后焦BFL，以满足相机设计时图像传感器周边电子元器件较大的尺寸要求，同吋，因为BFL较长使得透镜元件和滤光片离开图像传感器的距离更远，可有效降低对各透镜元件和滤光片的表面洁净度要求，更容易相机的组装生产。图2至图5为相应于实施案例的光学性能曲线图，其中图2为轴向色差曲线图也可叫球差曲线图，由常用的F、d、CF=O. 486um, d=0. 588um, C=O. 656um三色光的波长来表示，単位为毫米mm。图3为垂轴色差曲线，由常用的F、d、C三色光的波长来表示，単位为微米um。图4为像散和畸变曲线图，由常用的F、d、C三色光的波长来表示，单位为mm，畸变曲线图表示不同视场角情况下的畸变大小值，単位为％。图5为MTF曲线图，代表了ー个光学系统的综合解像水平。由图可知，该光学镜头已将各种像差校正到一个较好的水平。在本实施案例中，该光学镜头的整体焦距值为EFL，光圈值为FN0，视场角为F0V，镜头总长TTL，并由物方侧开始，将各个镜面依次编号，第一透镜元件的镜面为rl、r2，第二透镜元件的镜面为r3、r4,光阑面为r5,第三透镜元件的镜面为r6、r7,第四透镜元件的镜面为r8、r9,第五透镜元件的镜面为r9、rlO,透红外滤光片的镜面为rll、rl2,且非球面镜面的公式为
权利要求1.一种广角高分辨率安防监控镜头，从朝向物的一侧开始起依次设有 具有负的光焦度并凸向物方的弯月形的第一透镜元件(I); 具有负的光焦度的球面或非球面镜片的第二透镜元件(2); 在第二透镜元件(2)后面设有光阑元件(4)； 具有正的光焦度的球面或非球面镜片并用于校正场曲的第三透镜元件(3 ); 由第四透镜元件(5)和第五透镜元件(6)接合组成的具有正光焦度的透镜组件，其中具有正光焦度的第四透镜元件(5)在前，具有负光焦度的第五透镜元件(6)在后； 其特征在于，2. 8彡BFL/EFL彡2. 3，其中BFL为所述广角安防监控镜头的第五透镜元件像方侧最外点至成像面的距离，EFL为所述广角高清安防监控镜头的焦距值。
2.根据权利要求I所述的ー种广角高分辨率安防监控镜头，其特征在于所述的第一透镜元件(I)满足下面的条件公式 Nd彡I. 68，Vd彡52，其中Nd表示第一透镜元件材料的d光折射率，Vd表示第一透镜元件材料的d光阿贝常数，d光是波长为588nm的可见光，且第一透镜单元朝向物的一面为用于控制系统畸变大小的凸面。
3.根据权利要求I或2所述的ー种广角高分辨率安防监控镜头，其特征在于所述的第三透镜元件(3)满足下面的条件公式 Nd彡I. 85，Vd彡45，其中Nd表示第三透镜元件材料的d光折射率，Vd表示第三透镜元件材料的d光阿贝常数，d光是波长为588nm的可见光，且第三透镜单元(3)的厚度大于zHTim0
4.根据权利要求I或2所述的ー种广角高分辨率安防监控镜头，其特征在于TTL/EFL ^ 8. 5，其中TTL为所述镜头的第一透镜单元物方侧最外点至成像面的距离，EFL为所述镜头的焦距值。
5.根据权利要求I或2所述的ー种广角高分辨率安防监控镜头，其特征在于所述的第ニ透镜元件和第五透镜元件满足下面的条件公式 3.5 ^ F2/F5 ^ 2. 8，其中F2表示第二透镜元件的焦距值，F5表示第五透镜元件的焦距值。
6.根据权利要求I或2所述的ー种广角高分辨率安防监控镜头，其特征在于所述的第三透镜元件和第四透镜元件满足下面的条件公式 -I. 5 ^ F2/F3 ^ -2. 2，其中F2表示第二透镜元件的焦距值，F3表示第三透镜元件的焦距值。
7.根据权利要求I或2所述的ー种广角高分辨率安防监控镜头，其特征在于镜头的光阑元件(4)的FNO彡2. 1，FNO表示光圈大小的值。
8.根据权利要求I或2所述的ー种广角高分辨率安防监控镜头，其特征在于第一透镜元件的最大通光口径和对应的成像像高、视场角满足下述条件公式 D*H/F0V < O. 26，其中FOV表示广角安防监控镜头的最大视场角，D表示最大FOV所对应的第一透镜元件朝向物方凸面的最大通光口径，H表示最大FOV所对应的成像像高。
9.根据权利要求I或2所述的ー种广角高分辨率安防监控镜头，其特征在于所述第四透镜元件与第五透镜元件采用胶水进行粘接接合形成ー个透镜组件，两个透镜元件的接合面的凸面朝向像方侧；而且第四透镜单元与第五透镜单元接合面满足下述条件公式R > Φ/2，其中R为接合面的中心曲率半径，Φ为接合面的光线有效口径。
10.根据权利要求3所述的ー种广角高分辨率安防监控镜头，其特征在于第四透镜单元与第五透镜单元接合面满足下述条件公式Θ <43°，其中Θ为接合面上的任一点的切线与光轴的夹角。
专利摘要本实用新型涉及的是一种广角高分辨率安防监控镜头，包括有从朝向物的一侧开始起依次设有具有负的光焦度并凸向物方的弯月形的第一透镜元件；具有负的光焦度的球面或非球面镜片的第二透镜元件；在第二透镜元件后面设有光阑；具有正的光焦度的球面或非球面镜片并用于校正场曲的第三透镜元件；由第四透镜元件和第五透镜元件接合组成的具有正光焦度的透镜组件；其中要满足的条件2.8≥BFL/EFL≥2.3，其中BFL为所述广角安防监控镜头的第五透镜元件像方侧最外点至成像面的距离，EFL为所述广角高清安防监控镜头的焦距值。本实用新型克服了现有技术中的不足而提供一种成本适中、重量轻、尺寸小、高解像及长的工作距离和宽的工作温度范围的广角安防监控镜头。
文档编号G02B1/04GK202433591SQ20112038615
公开日2012年9月12日 申请日期2011年10月12日 优先权日2011年10月12日
发明者付湘发, 白兴安 申请人:舜宇光学(中山)有限公司