專利名稱：一種廣角高分辨率安防監(jiān)控鏡頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
ー種廣角高分辨率安防監(jiān)控鏡頭
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種廣角高分辨率安防監(jiān)控鏡頭系統(tǒng)，尤其適合于對鏡頭工作距離要求較高且有較寬的使用溫度條件的安防監(jiān)控相機及行車記錄器影像系統(tǒng)。
背景技木隨著今年安防監(jiān)控市場的迅速崛起、數(shù)碼處理及網(wǎng)絡傳輸速度的優(yōu)化提升，對安防監(jiān)控鏡頭的品質(zhì)要求大大提高，從普通的監(jiān)視需求到高清的鑒別。目前安防監(jiān)控鏡頭一般采用4片至8片鏡片組成，如中國專利號為200910099703的廣角安防監(jiān)控鏡頭，就采用4片玻璃和2片塑料鏡片組成，但是這種廣角安防監(jiān)控鏡頭尺寸較大，高低溫高濕度環(huán)境中受限制，不能滿足客戶要求小尺寸和高性能的要求。 為此，企業(yè)開發(fā)的廣角安防監(jiān)控鏡頭采用塑料非球面技木，以減輕重量、成本和減小變形量，但其通光性能較弱，工作距離BFL也較短，且溫度補償特性不佳，無法滿足在-60°C、85°C的溫度范圍內(nèi)保持較完美的成像清晰度。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明目的是克服了現(xiàn)有技術(shù)中的不足而提供一種成本適中、重量輕、尺寸小、高解像及長的工作距離和寬的工作溫度范圍的廣角安防監(jiān)控鏡頭。為了解決上述存在的技術(shù)問題，本發(fā)明采用下列技術(shù)方案一種廣角高分辨率安防監(jiān)控鏡頭，從朝向物的一側(cè)開始起依次設有具有負的光焦度并凸向物方的彎月形的第一透鏡元件I ;具有負的光焦度的球面或非球面鏡片的第二透鏡元件2 ；在第二透鏡元件2后面設有光闌元件4 ；具有正的光焦度的球面或非球面鏡片并用于校正場曲的第三透鏡元件3 ；由第四透鏡元件5和第五透鏡元件6接合組成的具有正光焦度的透鏡組件，其中具有正光焦度的第四透鏡元件5在前，具有負光焦度的第五透鏡元件6在后；其特征在于，2. 8彡BFL/EFL彡2. 3，其中BFL為所述廣角安防監(jiān)控鏡頭的第五透鏡元件像方側(cè)最外點至成像面的距離，EFL為所述廣角高清安防監(jiān)控鏡頭的焦距值。如上所述的ー種廣角高分辨率安防監(jiān)控鏡頭，其特征在于所述的第一透鏡元件I滿足下面的條件公式Nd彡I. 68，Vd彡52，其中Nd表示第一透鏡元件材料的d光折射率，Vd表示第一透鏡元件材料的d光阿貝常數(shù)，d光是波長為588nm的可見光，且第一透鏡單元朝向物的一面為用于控制系統(tǒng)畸變大小的凸面。如上所述的ー種廣角高分辨率安防監(jiān)控鏡頭，其特征在于所述的第三透鏡元件3滿足下面的條件公式Nd彡I. 85，Vd彡45，其中Nd表示第三透鏡元件材料的d光折射率，Vd表示第三透鏡元件材料的d光阿貝常數(shù)，d光是波長為588nm的可見光，且第三透鏡單元3的厚度大于 4mm η如上所述的ー種廣角高分辨率安防監(jiān)控鏡頭，其特征在于TTL/EFL彡8. 5，其中TTL為所述鏡頭的第一透鏡單元物方側(cè)最外點至成像面的距離，EFL為所述鏡頭的焦距值。如上所述的ー種廣角高分辨率安防監(jiān)控鏡頭，其特征在于所述的第二透鏡元件和第五透鏡元件滿足下面的條件公式3. 5 ^ F2/F5 > 2. 8，其中F2表示第二透鏡元件的焦距值，F(xiàn)5表示第五透鏡元件的焦距值。如上所述的ー種廣角高分辨率安防監(jiān)控鏡頭，其特征在于所述的第三透鏡元件和第四透鏡元件滿足下面的條件公式 -I. 5彡F2/F3彡-2. 2，其中F2表示第二透鏡元件的焦距值，F(xiàn)3表示第三透鏡元件的焦距值。如上所述的ー種廣角高分辨率安防監(jiān)控鏡頭，其特征在于鏡頭的光闌元件4的FNO彡2. 1，F(xiàn)NO表示光圈大小的值。如上所述的ー種廣角高分辨率安防監(jiān)控鏡頭，其特征在于第一透鏡元件的最大通光口徑和對應的成像像高、視場角滿足下述條件公式D*H/F0V < O. 26，其中FOV表示廣角安防監(jiān)控鏡頭的最大視場角，D表示最大FOV所對應的第一透鏡元件朝向物方凸面的最大通光口徑，H表示最大FOV所對應的成像像高。如上所述的ー種廣角高分辨率安防監(jiān)控鏡頭，其特征在于所述第四透鏡元件與第五透鏡元件采用膠水進行粘接接合形成ー個透鏡組件，兩個透鏡元件的接合面的凸面朝向像方側(cè)；而且第四透鏡單元與第五透鏡單元接合面滿足下述條件公式R > Φ/2，其中R為接合面的中心曲率半徑，Φ為接合面的光線有效口徑。如上所述的ー種廣角高分辨率安防監(jiān)控鏡頭，其特征在于第四透鏡單元與第五透鏡單元接合面滿足下述條件公式Θ <43°，其中Θ為接合面上的任一點的切線與光軸的夾角。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比有如下優(yōu)點本發(fā)明解決了上述問題，它包括五個透鏡元件及光闌，由物側(cè)至像側(cè)為具有負光焦度且凸面朝向物方的第一透鏡元件、具有負光焦度的第二透鏡元件、正有正光焦度的第三透鏡元件、以及具有正光焦度的接合透鏡組件組成。光闌位于第二透鏡元件和第三透鏡之間，且除第一、第五透鏡元件外，其余2枚透鏡元件中至少有I枚為非球面鏡片。通過如此配置，便能夠用最小的鏡片數(shù)量達到令人滿意的光學特性、較寬視場角、較大的光圈值和較小的畫像畸變。

圖I為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。物方處于最左側(cè)位置、像方處于最右側(cè)位置。圖2為本發(fā)明的軸向色差曲線圖圖3為本發(fā)明的垂軸色差曲線圖圖4為本發(fā)明的像散和畸變曲線圖圖5為本發(fā)明的MTF曲線圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本發(fā)明進行詳細描述如圖所示，一種廣角高分辨率安防監(jiān)控鏡頭，從朝向物的一側(cè)開始起依次設有具有負的光焦度并凸向物方的彎月形的第一透鏡元件I。具有負的光焦度的球面或非球面鏡片的第二透鏡元件2。具有正的光焦度的球面或非球面鏡片并用于校正場曲的第三透鏡元件3。在第二透鏡元件2后面設有光闌元件4，且光闌元件4設在第二透鏡元件2與第三透鏡元件3之間。由第四透鏡元件5和第五透鏡元件6接合組成的具有正光焦度的透鏡組件，其中具有正光焦度的第四透鏡元件5在前，具有負光焦度的第五透鏡元件6在后。其中BFL為所述廣角安防監(jiān)控鏡頭的第五透鏡元件像方側(cè)最外點至成像面的距離，EFL為所述廣角高清安防監(jiān)控鏡頭的焦距值，則本發(fā)明的2. 8彡BFL/EFL彡2. 3。此外，還包括有透紅外濾光片7和成像面8。具體來說，第一透鏡元件I，它具有負的光焦度，是兩面都是球面的玻璃透鏡元件。第二透鏡元件2，它具有負的光焦度，是兩面中至少有ー個面是非球面的透鏡元件。第三透鏡元件3，它具有正的光焦度，是兩面中至少有ー個面是非球面的透鏡元件。第四透鏡元件4，它具有正的光焦度，是兩面都是凸面的玻璃透鏡元件。第五透鏡元件5，它具有負的光焦度，是ー凹一凸面的球面透鏡元件。且第四透鏡元件和第五透元件通過凸面朝向像方側(cè)的接面合進行粘接而組成接合透鏡組。作為本實施例的優(yōu)選方式，所述的第一透鏡元件I滿足下面的條件公式Nd彡I. 68，Vd彡52，其中Nd表示第一透鏡元件材料的d光折射率，Vd表示第一透鏡元件材料的d光阿貝常數(shù)，d光是波長為588nm的可見光。第一透鏡元件采用折射率Nd彡I. 68，阿貝常數(shù)Vd彡52的高折射率低色散材料，能有效導入120°以上視場角以上的光線并減小第一個鏡片的口徑，以避免體積過大，并滿足條件公式D*H/F0V ^ O. 26的要求。作為本實施例的優(yōu)選方式，所述的第三透鏡元件3滿足下面的條件公式Nd彡I. 85，Vd > 45，其中Nd表示第三透鏡元件材料的d光折射率，Vd表示第三透鏡元件材料的d光阿貝常數(shù)，d光是波長為588nm的可見光。第三透鏡元件采用折射率Nd彡I. 85，阿貝常數(shù)Vd ^ 45的高折射率高色散材料，能快速會聚前兩個負光焦度透鏡過來的光線，且高色散材料能有效補償光學系統(tǒng)中的色差值。此外，本發(fā)明還要符合此條件TTL/EFL<8. 5，其中TTL為所述鏡頭的第一透鏡單元物方側(cè)最外點至成像面的距離，EFL為所述鏡頭的焦距值。作為本實施例的優(yōu)選方式，所述的第二透鏡元件和第五透鏡元件滿足下面的條件公式3. 5 ^ F2/F5 ^ 2. 8，其中F2表示第二透鏡元件的焦距值，F(xiàn)5表示第五透鏡元件的焦距值。因當F2/F5 > 3. 5時，第二透鏡元件的光焦度過大，第五透鏡元件的光焦度過小，從而使整個光學系統(tǒng)會體現(xiàn)正光焦度，會造成光學系統(tǒng)的后焦BFL變短。當F2/F5 <2.8時，第二透鏡元件的光焦度過小，第五透鏡元件的光焦度過大，從而使整個光學系統(tǒng)會體現(xiàn)過量的負光焦度，會造成光學系統(tǒng)的后焦BFL變短,光焦度過大鏡片難于加工。[0053]作為本實施例的優(yōu)選方式，所述的第三透鏡元件和第四透鏡元件滿足下面的條件公式-I. 5彡F2/F3彡-2. 2，其中F2表示第二透鏡元件的焦距值，F(xiàn)3表示第三透鏡元件的焦距值。因當F2/F3 >-1.5時，第二透鏡的負光焦度過大，第四透鏡的正光焦度過小，從而使整個光學系統(tǒng)會體現(xiàn)過量的負光焦度，視場角過大帶來的相差不能能得到完善的校正；當F2/F3 < -2. 2時，第二透鏡的負光焦度過小，第三透鏡的正光焦度過大，從而使整個光學系統(tǒng)會體現(xiàn)負光焦度，會造成光學系統(tǒng)視場角不足。第三透鏡單元要有大于4mm的厚度，可以減小廣角鏡頭的場曲像差，如果透鏡單元過于薄，匹茲萬場曲和系統(tǒng)的累積場曲將很難校正。當一個系統(tǒng)存在場曲是，不可能得到一個整個像面都清晰的平面像，或視場中間清晰或視場邊緣清晰或視場中心清晰，即中心 和周邊不同步。作為本實施例的優(yōu)選方式，第一透鏡單元rl面要凸面向物面，用于控制系統(tǒng)畸變大小?；兪俏矬w和像失去相似性，對大視場鏡頭來說控制畸變非常重要。鏡頭的光闌元件4的FNO彡2. 1，F(xiàn)NO表示光圈大小的值。作為本實施例的優(yōu)選方式，第一透鏡元件的最大通光口徑和對應的成像像高、視場角滿足下述條件公式D*H/F0V < O. 26，其中FOV表示廣角安防監(jiān)控鏡頭的最大視場角，D表示最大FOV所對應的第一透鏡元件朝向物方凸面的最大通光口徑，H表示最大FOV所對應的成像像高。作為本實施例的優(yōu)選方式，所述第四透鏡元件與第五透鏡元件采用膠水進行粘接接合形成ー個透鏡組件，兩個透鏡元件的接合面的凸面朝向像方側(cè)；而且第四透鏡單元與第五透鏡單元接合面滿足下述條件公式R > Φ/2，其中R為接合面的中心曲率半徑，Φ為接合面的光線有效口徑。作為本實施例的優(yōu)選方式，第四透鏡單元與第五透鏡單元接合面滿足下述條件公式Θ彡43°，其中Θ為接合面上的任一點的切線與光軸的夾角?？傊?，第二透鏡單元至第五透鏡單元四個鏡片，需要合理的分配光焦度并同時控制在上述條件公式范圍內(nèi)，以達到較好的溫度特性要求。光學鏡頭的第一透鏡元件采用玻璃鏡片，能有效保護光學鏡頭在使用過程中防刮擦及抵抗惡劣的環(huán)境變化影響，第四透鏡元件和第五透鏡元件采用接合設計，以有效改善光學系統(tǒng)的色差。同時控制接合透鏡組件的接合面滿足Θ <43°的條件公式，以有效控制高級像差的產(chǎn)生，從而利于提高整個光學系統(tǒng)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膠合エ藝要求。本發(fā)明的另ー個重要特點是在保持鏡頭總長TTL較短的條件下仍具有較長的鏡頭后焦BFL，以滿足相機設計時圖像傳感器周邊電子元器件較大的尺寸要求，同吋，因為BFL較長使得透鏡元件和濾光片離開圖像傳感器的距離更遠，可有效降低對各透鏡元件和濾光片的表面潔凈度要求，更容易相機的組裝生產(chǎn)。圖2至圖5為相應于實施案例的光學性能曲線圖，其中圖2為軸向色差曲線圖也可叫球差曲線圖，由常用的F、d、CF=O. 486um, d=0. 588um, C=O. 656um三色光的波長來表示，単位為毫米mm。圖3為垂軸色差曲線，由常用的F、d、C三色光的波長來表示，単位為微米um。圖4為像散和畸變曲線圖，由常用的F、d、C三色光的波長來表示，單位為mm，畸變曲線圖表示不同視場角情況下的畸變大小值，単位為％。圖5為MTF曲線圖，代表了ー個光學系統(tǒng)的綜合解像水平。由圖可知，該光學鏡頭已將各種像差校正到一個較好的水平。在本實施案例中，該光學鏡頭的整體焦距值為EFL，光圈值為FN0，視場角為F0V，鏡頭總長TTL，并由物方側(cè)開始，將各個鏡面依次編號，第一透鏡元件的鏡面為rl、r2，第二透鏡元件的鏡面為r3、r4,光闌面為r5,第三透鏡元件的鏡面為r6、r7,第四透鏡元件的鏡面為r8、r9,第五透鏡元件的鏡面為r9、rlO,透紅外濾光片的鏡面為rll、rl2,且非球面鏡面的公式為
權(quán)利要求1.一種廣角高分辨率安防監(jiān)控鏡頭，從朝向物的一側(cè)開始起依次設有 具有負的光焦度并凸向物方的彎月形的第一透鏡元件(I); 具有負的光焦度的球面或非球面鏡片的第二透鏡元件(2); 在第二透鏡元件(2)后面設有光闌元件(4)； 具有正的光焦度的球面或非球面鏡片并用于校正場曲的第三透鏡元件(3 ); 由第四透鏡元件(5)和第五透鏡元件(6)接合組成的具有正光焦度的透鏡組件，其中具有正光焦度的第四透鏡元件(5)在前，具有負光焦度的第五透鏡元件(6)在后； 其特征在于，2. 8彡BFL/EFL彡2. 3，其中BFL為所述廣角安防監(jiān)控鏡頭的第五透鏡元件像方側(cè)最外點至成像面的距離，EFL為所述廣角高清安防監(jiān)控鏡頭的焦距值。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種廣角高分辨率安防監(jiān)控鏡頭，其特征在于所述的第一透鏡元件(I)滿足下面的條件公式 Nd彡I. 68，Vd彡52，其中Nd表示第一透鏡元件材料的d光折射率，Vd表示第一透鏡元件材料的d光阿貝常數(shù)，d光是波長為588nm的可見光，且第一透鏡單元朝向物的一面為用于控制系統(tǒng)畸變大小的凸面。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的ー種廣角高分辨率安防監(jiān)控鏡頭，其特征在于所述的第三透鏡元件(3)滿足下面的條件公式 Nd彡I. 85，Vd彡45，其中Nd表示第三透鏡元件材料的d光折射率，Vd表示第三透鏡元件材料的d光阿貝常數(shù)，d光是波長為588nm的可見光，且第三透鏡單元(3)的厚度大于zHTim0
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的ー種廣角高分辨率安防監(jiān)控鏡頭，其特征在于TTL/EFL ^ 8. 5，其中TTL為所述鏡頭的第一透鏡單元物方側(cè)最外點至成像面的距離，EFL為所述鏡頭的焦距值。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的ー種廣角高分辨率安防監(jiān)控鏡頭，其特征在于所述的第ニ透鏡元件和第五透鏡元件滿足下面的條件公式 3.5 ^ F2/F5 ^ 2. 8，其中F2表示第二透鏡元件的焦距值，F(xiàn)5表示第五透鏡元件的焦距值。
6.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的ー種廣角高分辨率安防監(jiān)控鏡頭，其特征在于所述的第三透鏡元件和第四透鏡元件滿足下面的條件公式 -I. 5 ^ F2/F3 ^ -2. 2，其中F2表示第二透鏡元件的焦距值，F(xiàn)3表示第三透鏡元件的焦距值。
7.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的ー種廣角高分辨率安防監(jiān)控鏡頭，其特征在于鏡頭的光闌元件(4)的FNO彡2. 1，F(xiàn)NO表示光圈大小的值。
8.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的ー種廣角高分辨率安防監(jiān)控鏡頭，其特征在于第一透鏡元件的最大通光口徑和對應的成像像高、視場角滿足下述條件公式 D*H/F0V < O. 26，其中FOV表示廣角安防監(jiān)控鏡頭的最大視場角，D表示最大FOV所對應的第一透鏡元件朝向物方凸面的最大通光口徑，H表示最大FOV所對應的成像像高。
9.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的ー種廣角高分辨率安防監(jiān)控鏡頭，其特征在于所述第四透鏡元件與第五透鏡元件采用膠水進行粘接接合形成ー個透鏡組件，兩個透鏡元件的接合面的凸面朝向像方側(cè)；而且第四透鏡單元與第五透鏡單元接合面滿足下述條件公式R > Φ/2，其中R為接合面的中心曲率半徑，Φ為接合面的光線有效口徑。
10.根據(jù)權(quán)利要求3所述的ー種廣角高分辨率安防監(jiān)控鏡頭，其特征在于第四透鏡單元與第五透鏡單元接合面滿足下述條件公式Θ <43°，其中Θ為接合面上的任一點的切線與光軸的夾角。
專利摘要本實用新型涉及的是一種廣角高分辨率安防監(jiān)控鏡頭，包括有從朝向物的一側(cè)開始起依次設有具有負的光焦度并凸向物方的彎月形的第一透鏡元件；具有負的光焦度的球面或非球面鏡片的第二透鏡元件；在第二透鏡元件后面設有光闌；具有正的光焦度的球面或非球面鏡片并用于校正場曲的第三透鏡元件；由第四透鏡元件和第五透鏡元件接合組成的具有正光焦度的透鏡組件；其中要滿足的條件2.8≥BFL/EFL≥2.3，其中BFL為所述廣角安防監(jiān)控鏡頭的第五透鏡元件像方側(cè)最外點至成像面的距離，EFL為所述廣角高清安防監(jiān)控鏡頭的焦距值。本實用新型克服了現(xiàn)有技術(shù)中的不足而提供一種成本適中、重量輕、尺寸小、高解像及長的工作距離和寬的工作溫度范圍的廣角安防監(jiān)控鏡頭。
文檔編號G02B1/04GK202433591SQ20112038615
公開日2012年9月12日 申請日期2011年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月12日
發(fā)明者付湘發(fā), 白興安 申請人:舜宇光學(中山)有限公司