4mm黑光级日夜两用大通光定焦镜头及其装配方法与流程

本发明涉及一种4mm黑光级日夜两用大通光定焦镜头及其装配方法，属于光学器件技术领域。

背景技术：

随着摄像机镜头市场的迅猛的发展，近年来，已形成较为标准化、稳定性、且能够与摄像机配套使用的微型摄像镜头，在稳定的镜头成像条件下，客户对于镜头通光量的要求不断增加，当前市场上安防镜头存在通光量小，成像不够清晰的问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的是提供一种体积小，通光量大，成像质量良好的4mm黑光级日夜两用大通光定焦镜头及其装配方法。

本发明采用以下方案实现：一种4mm黑光级日夜两用大通光定焦镜头，所述镜头的光学系统包括沿入射光路自前向后依次设置的光焦度为负的前镜组a和光焦度为正的后镜组b，所述前镜组a包括自前向后依次设置的负弯月型透镜a-1、负弯月型透镜a-2和双凸透镜a-3；所述后镜组b包括自前向后依次设置的正弯月型透镜b-1和双凸透镜b-2密接的胶合透镜组、双凸透镜b-3、双凹透镜b-4和双凸透镜b-5；所述前镜组a与后镜组b之间设置有光阑c，前镜组a与后镜组b之间的空气间隔为1.3mm，负弯月型透镜a-1与负弯月型透镜a-2之间的空气间隔为3.1mm，负弯月型透镜a-2与双凸透镜a-3之间的空气间隔为0.05mm，双凸透镜b-2与双凸透镜b-3之间的空气间隔为0.07mm，双凸透镜b-3与双凹透镜b-4之间的空气间隔为0.51mm，双凹透镜b-4与双凸透镜b-5之间的空气间隔为0.06mm。

进一步的，负弯月型透镜a-1为玻璃球面透镜，负弯月型透镜a-2为塑料非球面透镜，双凸透镜a-3为玻璃球面透镜，正弯月型透镜b-1为玻璃球面透镜，双凸透镜b-2为玻璃球面透镜，双凸透镜b-3为塑料非球面透镜、双凹透镜b-4为塑料非球面透镜、双凸透镜b-5为塑料非球面透镜。

进一步的，负弯月型透镜a-1、负弯月型透镜a-2、双凸透镜a-3、正弯月型透镜b-1、双凸透镜b-2、双凸透镜b-3、双凹透镜b-4和双凸透镜b-5八个透镜的焦距f、折射率n和曲率半径r满足以下关系式：

-9.14≤f1≤-5.25，-13.5≤f2≤-8.5，20.14≤f3≤28.25，75.1≤f4≤90.1，13.14≤f5≤18.5，8.1≤f6≤11.15，-8.1≤f7≤-4.15，5.1≤f8≤9.15；

1.45≤n1≤1.72，1.5≤n2≤1.75，1.8≤n3≤1.96，1.5≤n4≤1.75，1.4≤n5≤1.65，1.4≤n6≤1.65，1.6≤n7≤1.75，1.4≤n8≤1.65；

380≤r1≤480，-5≤r3≤-1.3，20.2≤r5≤28.25，23.14≤r7≤38.25，5.14≤r9≤9.2，5.14≤r11≤8.25，-2.14≤r13≤-5.25，4.14≤r15≤8.25，2.1≤r2≤5.25,-8.14≤r4≤-4.25,-28.51≤r6≤-20.2,6.14≤r8≤9.25,-9.14≤r10≤-6.52,-18.14≤r12≤-9.31,-9.14≤r14≤-5.23,-13.14≤r16≤-8.25。

进一步的，所述镜头的机械结构包括主镜筒，所述主镜头为内部具有四级阶梯孔的筒状结构，负弯月型透镜a-2与双凸透镜a-3之间设置有第一隔圈，双凸透镜a-3与正弯月型透镜b-1之间设置有第二隔圈，双凸透镜b-2与双凸透镜b-3之间设置有第三隔圈，主镜筒的后端内孔设置有用以顶着双凸透镜b-5后端面外缘部的环形凸缘，主镜筒的前端设置有用以点胶固定负弯月型透镜a-1的台阶。

本发明另一技术方案：一种如上所述4mm黑光级日夜两用大通光定焦镜头的装配方法，向主镜筒中依次装入双凸透镜b-5、双凹透镜b-4、双凸透镜b-3、第三隔圈、双凸透镜b-2、正弯月型透镜b-1、第二隔圈、双凸透镜a-3、第一隔圈、负弯月型透镜a-2和负弯月型透镜a-1，主镜筒后端的环形凸缘顶着双凸透镜b-5后端面外缘部，在主镜筒的前端的台阶处通过点胶固定住负弯月型透镜a-1。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明顶角镜头结构简单，设计合理，制造成本低，光路总长较短，体积较小，成像质量良好；f数值极小，提高镜头通光量，不仅可使整体画面更加明亮，并且使镜头在低照环境下的表现更好，呈现出更清晰的成像效果，实现日夜通用功能。

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是本发明实施例镜头光线系统的光路图。

具体实施方式

如图1所示，一种4mm黑光级日夜两用大通光定焦镜头，所述镜头的光学系统包括沿入射光路自前向后依次设置的光焦度为负的前镜组a和光焦度为正的后镜组b，所述前镜组a包括自前向后依次设置的负弯月型透镜a-1、负弯月型透镜a-2和双凸透镜a-3；所述后镜组b包括自前向后依次设置的正弯月型透镜b-1和双凸透镜b-2密接的胶合透镜组、双凸透镜b-3、双凹透镜b-4和双凸透镜b-5；所述前镜组a与后镜组b之间设置有光阑c。

在本实施例中，负弯月型透镜a-1为玻璃球面透镜，负弯月型透镜a-2为塑料非球面透镜，双凸透镜a-3为玻璃球面透镜，正弯月型透镜b-1为玻璃球面透镜，双凸透镜b-2为玻璃球面透镜，双凸透镜b-3为塑料非球面透镜、双凹透镜b-4为塑料非球面透镜、双凸透镜b-5为塑料非球面透镜。

在本实施例中，位于后镜组b后方设置有滤光片，双凸透镜b-5与滤光片之间的空气间隔为2.41mm，前镜组a与后镜组b之间的空气间隔为1.3mm，双凸透镜a-3与光阑c之间的空气间隔为0.4mm，负弯月型透镜a-1与负弯月型透镜a-2之间的空气间隔为3.1mm，负弯月型透镜a-2与双凸透镜a-3之间的空气间隔为0.05mm，双凸透镜b-2与双凸透镜b-3之间的空气间隔为0.07mm，双凸透镜b-3与双凹透镜b-4之间的空气间隔为0.51mm，双凹透镜b-4与双凸透镜b-5之间的空气间隔为0.06mm。

在本实施例中，负弯月型透镜a-1、负弯月型透镜a-2、双凸透镜a-3、正弯月型透镜b-1、双凸透镜b-2、双凸透镜b-3、双凹透镜b-4和双凸透镜b-5八个透镜的焦距f、折射率n和曲率半径r满足以下关系式：

-9.14≤f1≤-5.25，-13.5≤f2≤-8.5，20.14≤f3≤28.25，75.1≤f4≤90.1，13.14≤f5≤18.5，8.1≤f6≤11.15，-8.1≤f7≤-4.15，5.1≤f8≤9.15；

1.45≤n1≤1.72，1.5≤n2≤1.75，1.8≤n3≤1.96，1.5≤n4≤1.75，1.4≤n5≤1.65，1.4≤n6≤1.65，1.6≤n7≤1.75，1.4≤n8≤1.65；

380≤r1≤480，-5≤r3≤-1.3，20.2≤r5≤28.25，23.14≤r7≤38.25，5.14≤r9≤9.2，5.14≤r11≤8.25，-2.14≤r13≤-5.25，4.14≤r15≤8.25，2.1≤r2≤5.25,-8.14≤r4≤-4.25,-28.51≤r6≤-20.2,6.14≤r8≤9.25,-9.14≤r10≤-6.52,-18.14≤r12≤-9.31,-9.14≤r14≤-5.23,-13.14≤r16≤-8.25。

其中，f1至f8分别对应于负弯月型透镜a-1、负弯月型透镜a-2、双凸透镜a-3、正弯月型透镜b-1、双凸透镜b-2、双凸透镜b-3、双凹透镜b-4和双凸透镜b-5的焦距；n1至n8分别对应于负弯月型透镜a-1、负弯月型透镜a-2、双凸透镜a-3、正弯月型透镜b-1、双凸透镜b-2、双凸透镜b-3、双凹透镜b-4和双凸透镜b-5的折射率；r1、r3、r5、r7、r9、r11、r13和r15分别对应于负弯月型透镜a-1、负弯月型透镜a-2、双凸透镜a-3、正弯月型透镜b-1、双凸透镜b-2、双凸透镜b-3、双凹透镜b-4和双凸透镜b-5前镜面的曲率半径，r2、r4、r6、r8、r10、r12、r14和r16分别对应于负弯月型透镜a-1、负弯月型透镜a-2、双凸透镜a-3、正弯月型透镜b-1、双凸透镜b-2、双凸透镜b-3、双凹透镜b-4和双凹透镜b-5后镜面的曲率半径。

本发明镜头中各个镜片的具体参数实施例见下表：

其中，负弯月型透镜a-2前镜面中心曲率半径为-2.9mm，后镜面中心曲率半径为-5.8mm；双凸透镜b-3前镜面中心曲率半径为6.42mm，后镜面中心曲率半径为-16.93mm；双凹透镜b-4前镜面中心曲率半径为-2.66mm，后镜面中心曲率半径为-7.14mm；双凹透镜b-5前镜面中心曲率半径为6.25mm，后镜面中心曲率半径为-10.7mm，前镜面为朝向物方的镜面，后镜面为朝向像方的镜面，厚度为透镜轴心线处的厚度。

其中负弯月型透镜a-2、双凸透镜b-3、双凹透镜b-4和双凹透镜b-5四个透镜上的非球面面型方程如下：

其中c为面型中心的基本曲率，k表示圆锥系数，r为表面上点的径向坐标，a0~a4为高次非球面系数，各项参数值如下表所示：

本发明为4mm焦距的定焦镜头，通过合理使用玻璃镜片和塑料镜片的组合，采用4g4p玻塑结合的光学结构，充分发挥玻璃镜片易于加工和塑料镜片成本较低的优势，同时通光孔径较大，f值为1.0，视场角广，为110度，镜头的光学总长小于22.5mm，体积小巧，可与多种接口适配；成像质量良好，即使在夜晚低照度下也能实现清晰明亮的监控画面，实现日夜通用功能，同时能够达到在-30～+80℃环境下使用不跑焦。

在本实施例中，所述镜头的机械结构包括主镜筒，所述主镜头为内部具有四级阶梯孔的筒状结构，主镜筒的内腔直径沿光线入射方向逐级减小，负弯月型透镜a-2与双凸透镜a-3之间设置有第一隔圈，双凸透镜a-3与正弯月型透镜b-1之间设置有第二隔圈，双凸透镜b-2与双凸透镜b-3之间设置有第三隔圈，第一隔圈上设置有用以拦住无效光线的第一尖角缩口，第二隔圈上设置有用以拦住无效光线的第二尖角缩口，第三隔圈上设置有用以拦住无效光线的第三尖角缩口。

负弯月型透镜a-1与负弯月型透镜a-2通过soma(遮光片)紧配，负弯月型透镜a-2与双凸透镜a-3通过第一隔圈紧配，双凸透镜a-3与正弯月型透镜b-1通过第二隔圈紧配，双凸透镜b-2与双凸透镜b-3通过第三隔圈紧配，双凸透镜b-3与双凹透镜b-4通过soma(遮光片)紧配，双凹透镜b-4与双凸透镜b-5通过soma(遮光片)紧配。

主镜筒的后端内孔设置有用以顶着双凸透镜b-5后端面外缘部的环形凸缘，环形凸缘的后端外侧设置用以安装滤光片的点胶槽，主镜筒后端设置有用以与摄像机底座相配合的螺纹部，主镜筒的前端设置有用以点胶固定负弯月型透镜a-1的台阶。

一种如上所述2.8mm黑光级日夜两用大通光定焦镜头的装配方法，向主镜筒中依次装入双凸透镜b-5、双凹透镜b-4、双凸透镜b-3、第三隔圈、双凸透镜b-2、正弯月型透镜b-1、第二隔圈、双凸透镜a-3、第一隔圈、负弯月型透镜a-2和负弯月型透镜a-1，负弯月型透镜a-1与负弯月型透镜a-2通过遮光片紧配，双凸透镜b-3与双凹透镜b-4通过遮光片紧配，双凹透镜b-4与双凸透镜b-5通过遮光片紧配，主镜筒后端的环形凸缘顶着双凸透镜b-5后端面外缘部，在主镜筒的前端的台阶处通过点胶固定住负弯月型透镜a-1，在环形凸缘的后端外侧的点胶槽处安装滤光片。

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。