一种大光圈日夜共焦安防变焦镜头及其成像方法与流程

本发明涉及一种大光圈日夜共焦安防变焦镜头及其成像方法。

背景技术：

1、目前市场上很多普通的安防监控镜头工作波长是可见光与近红外光，但是，该类型镜头只考虑了可见光波段的色差，只对可见光波段色差进行了校正，没有考虑将可见光与红外光的色差进行校正，这就导致了可见光像面与红外光的像面是分离的。它们的工作原理是通过滤光片的切换实现白天以及夜晚的全天候监控，白天得到彩色图像，夜晚得到黑白图像，而在低照环境中拍摄图像效果更差，难以得到包含细节性且具有彩色效果的图像。

2、因为光圈与系统的进光量有着直接的联系，通过控制光圈的大小可以限制成像光束的大小，光圈越大，成像光束越大，那么系统进光量也就越多，反之则亦然。所以为了提升在低照和夜晚环境中图像效果识别度，可通过大光圈技术来实现。

技术实现思路

1、本发明对上述问题进行了改进，即本发明要解决的技术问题是提供一种大光圈日夜共焦安防变焦镜头及其成像方法，兼顾宽光谱、大相对孔径、小型化和高像质、日夜共焦监控等光学特性。

2、本发明是这样构成的，它包括变焦光学成像系统，所述变焦光学成像系统包括由沿光线入射光路自左向右依次设置的补偿组和变倍组构成，其中补偿组具有负光焦度，变倍组具有正光焦度，所述补偿组由沿光线入射光路自左向右依次设置的第一透镜、第二透镜以及第三透镜组成，所述变倍组由沿光线入射光路自左向右依次设置的第四透镜、第五透镜、第六透镜以及第七透镜组成。

3、进一步的，第一透镜与第二透镜之间的空气间隔为：4.5~5.0mm；第二透镜与第三透镜的空气间隔为：0.1~0.5mm；第四透镜与第五透镜之间的空气间隔为：0.1~0.5mm；第五透镜与第六透镜的空气间隔为：0.1~0.5mm；第六透镜与第七透镜的空气间隔为：0.5~1.0mm。

4、进一步的，变焦光学成像系统的焦距为，第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜以及第七透镜的焦距分别为，其中与满足以下比例：。

5、进一步的，第一透镜满足关系式：1.7≤nd≤2.0，vd≤50.0；第二透镜满足关系式：1.5≤nd≤1.8，vd≥50.0；第三透镜满足关系式：1.5≤nd≤1.8，vd≤50.0；第四透镜满足关系式：1.2≤nd≤1.5，vd≥50.0；第五透镜满足关系式：1.5≤nd≤1.8，vd≥50.0；第六透镜满足关系式：1.5≤nd≤1.8，vd≤50.0；第七透镜满足关系式：1.5≤nd≤1.8，vd≥50.0；其中nd为折射率，vd为阿贝常数。

6、进一步的，第一、第四透镜为玻璃球面透镜，第二、第三、第五、第六以及第七透镜为塑胶非球面透镜。

7、进一步的，所述第二、第三、第五、第六以及第七透镜均为非球面透镜。非球面曲线方程表达式为：

8、；

9、其中，z为非球面沿光轴方向在高度为h的位置时，距非球面顶点的离矢高；c为非球面的近轴曲率；k为圆锥常数；均为高次项系数。

10、进一步的，补偿组与变倍组之间设置有光阑，变倍组的后侧设置有滤光片。

11、进一步的，一种大光圈日夜共焦安防变焦镜头的成像方法，光线自左向右依次通过第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜以及第七透镜后进行成像。

12、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

13、1、该镜头广角端对物体的成像角度大于130度，广角端和望远端同时具较高的成像清晰度、大的通光口径、较低的公差敏感度和较好的高低温稳定性等优点同时，能够更加全面地进行监控；

14、2、通过合理的搭配各光学透镜，使得系统结构紧凑合理，易于装配，公差敏感度低，更适合大规模高良率生产；

15、3、采用两块玻璃镜片搭配五片塑胶透镜使用，相较于全玻系统具有更轻的系统质量，相对于全塑系统具有更强的光学性能稳定性，在适应环境的同时降低了成本；

16、4、采用变焦设计，同时兼具远距离与近距广角高像质监控能力；

17、5、广角端f数更小，通光口径更大，保证了系统进光量的充足，能够适应多种复杂环境；

18、6、能够在高温和低温时对焦面位移做出较好的补偿，具备复杂环境适应性；

19、7、校正了各轴向色差、垂轴色差以及高阶色差，保证成像系统在大角度时也能具有较高的成像质量。

技术特征：

1.一种大光圈日夜共焦安防变焦镜头，其特征在于，包括变焦光学成像系统，所述变焦光学成像系统包括由沿光线入射光路自左向右依次设置的补偿组和变倍组构成，其中补偿组具有负光焦度，变倍组具有正光焦度，所述补偿组由沿光线入射光路自左向右依次设置的第一透镜、第二透镜以及第三透镜组成，所述变倍组由沿光线入射光路自左向右依次设置的第四透镜、第五透镜、第六透镜以及第七透镜组成。

2.根据权利要求1所述的一种大光圈日夜共焦安防变焦镜头，其特征在于，第一透镜与第二透镜之间的空气间隔为：4.5~5.0mm；第二透镜与第三透镜的空气间隔为：0.1~0.5mm；第四透镜与第五透镜之间的空气间隔为：0.1~0.5mm；第五透镜与第六透镜的空气间隔为：0.1~0.5mm；第六透镜与第七透镜的空气间隔为：0.5~1.0mm。

3.根据权利要求1所述的一种大光圈日夜共焦安防变焦镜头，其特征在于，变焦光学成像系统的焦距为，第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜以及第七透镜的焦距分别为，其中与满足以下比例：。

4.根据权利要求1所述的一种大光圈日夜共焦安防变焦镜头，其特征在于，第一透镜满足关系式：1.7≤nd≤2.0，vd≤50.0；第二透镜满足关系式：1.5≤nd≤1.8，vd≥50.0；第三透镜满足关系式：1.5≤nd≤1.8，vd≤50.0；第四透镜满足关系式：1.2≤nd≤1.5，vd≥50.0；第五透镜满足关系式：1.5≤nd≤1.8，vd≥50.0；第六透镜满足关系式：1.5≤nd≤1.8，vd≤50.0；第七透镜满足关系式：1.5≤nd≤1.8，vd≥50.0；其中nd为折射率，vd为阿贝常数。

5.根据权利要求1所述的一种大光圈日夜共焦安防变焦镜头，其特征在于，第一、第四透镜为玻璃球面透镜，第二、第三、第五、第六以及第七透镜为塑胶非球面透镜。

6.根据权利要求1所述的一种大光圈日夜共焦安防变焦镜头，其特征在于，所述第二、第三、第五、第六以及第七透镜均为非球面透镜；非球面曲线方程表达式为：

7.根据权利要求1所述的一种大光圈日夜共焦安防变焦镜头，其特征在于，补偿组与变倍组之间设置有光阑，变倍组的后侧设置有滤光片。

8.根据权利要求1所述的一种大光圈日夜共焦安防变焦镜头，其特征在于，第一透镜为弯月凹负透镜，其物侧面为凸面，像侧面为凹面；第二透镜为双凹负透镜，其物侧面为凹面，像侧面为凹面；第三透镜为双凸正透镜，其物侧面为凸面，像侧面为凸面；第四透镜为双凸正透镜，其物侧面为凸面，像侧面为凸面；第五透镜为双凸正透镜，其物侧面为凸面，像侧面为凸面；第六透镜为双凹负透镜，其物侧面为凹面，像侧面为凹面；第七透镜为弯月凸正透镜，其物侧面为凸面，像侧面为凹面。

9.一种如权利要求1~8任一所述的大光圈日夜共焦安防变焦镜头的成像方法，其特征在于，光线自左向右依次通过第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜以及第七透镜后进行成像。

技术总结
本发明涉及一种大光圈日夜共焦安防变焦镜头，包括变焦光学成像系统，所述变焦光学成像系统包括由沿光线入射光路自左向右依次设置的补偿组和变倍组构成，其中补偿组具有负光焦度，变倍组具有正光焦度，所述补偿组由沿光线入射光路自左向右依次设置的第一透镜、第二透镜以及第三透镜组成，所述变倍组由沿光线入射光路自左向右依次设置的第四透镜、第五透镜、第六透镜以及第七透镜组成。本发明通过合通过合理的透镜搭配，使得光学系统实现宽光谱、大相对孔径、小型化和高像质、日夜共焦监控等光学特性，同时对轴上、轴外像差进行了良好的校正，具有较好的成像质量。

技术研发人员：罗杰,林清华,郑新,谢振锋,薛政云,林文斌,江伟,刘官禄
受保护的技术使用者：福建福光股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/8