CN202083826U - 定焦超广角监控镜头 - Google Patents

Abstract

本实用新型为定焦超广角监控镜头，包括镜筒、镜片。在镜筒的空腔中，从物空间向镜片共光轴依次设有相互保持一定间距的镜片一、镜片二、镜片三、镜片四、镜片五、镜片六；在镜片三、镜片四之间设有光阑；朝物空间方向的镜片二、镜片六的物面和像面为非球面，镜片五像面为平面。镜片的整体焦距为0.97mm，芯片保护玻璃物面、像面为平面，当采用圆形显示模式时，该镜头的视场角为200°，像面直径为3.8mm；当采用矩形显示模式时，该镜头的视场角为180°x90°，像面尺寸为3.4mmx1.6mm。使用铝合金作为帽子和隔圈的材质，镜筒使用高硬度塑料PPS加30％玻纤，提高了镜头的强度。其中使用密封圈以起到密封效果。本实用新型配合数码芯片构成一套成像系统，用于安全监控领域，水平视场角可以超过180°。

Description

定焦超广角监控镜头

技术领域

本实用新型涉及光学镜头，尤其涉及应用于监控的小型数码定焦超广角镜头。

背景技术

随着数码成像技术的迅速发展，数码成像系统被广泛的应用于安全监控领域。作为安全监控用镜头，除了需要有较高的像素外，还需要镜头的视场角足够大，即镜头的可视角度越大越好。目前市面上的广角监控显示方式主要有以下2种：

1.圆形显示：显示方式是图面为圆形，优点在于不损失镜头的视场角，及可视角度为镜头的全视场角，缺点在于此类显示无法对广角镜头进行畸变修正，因此市场边缘的成像变形严重；

2.矩形显示：显示时图面为矩形，优点在于所获取的图像为整个像面中的矩形部分，因此便于对图像进行处理显示，使图像的变形程度大幅减小，便于观看，但是缺点在于此类显示的图像是整个成像面的一部分，因此会损失一部分视场。

这两种显示方式各有利弊，圆形显示视场角大但图像变形严重，矩形显示图像变形小但视场角小。如果需要一个视场角大于180度的矩形显示监控系统，对于目前的镜头来说，至少需要两台监控系统组合，才能够满足要求。如果需要一台监控设备达成的话，首先需要一个视场角足够大的镜头，以保证截取矩形像面时，水平视场角能够大于或等于180度，该镜头的视场角一般要大于195度才能满足要求。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种定焦超广角监控镜头装置，克服圆形显示视场角大但图像变形严重，矩形显示图像变形小但视场角小；以保证截取矩形像面时，水平视场角能够大于或等于180度。适用于如果需要一个视场角大于180度的矩形显示监控系统。

本实用新型采用相关技术方案：

一种定焦超广角监控镜头装置，包括镜筒、镜片，在镜筒的空腔中，从物空间向镜片共光轴依次设有相互保持一定间距的镜片一、镜片二、镜片三、镜片四、镜片五、镜片六；在镜片三、镜片四之间设有光阑；朝物空间方向的镜片二、镜片六的物面和像面为非球面，镜片五像面为平面。

镜片的整体焦距为0.97mm，芯片保护玻璃物面、像面为平面，当采用圆形显示模式时，该镜头的视场角为200°，像面直径为3.8mm；当采用矩形显示模式时，该镜头的视场角为180°x90°，像面尺寸为3.4mmx1.6mm。

使用铝合金作为帽子和隔圈的材质，镜筒使用高硬度塑料PPS加30％玻纤，提高了镜头的强度。其中使用密封圈以起到密封效果。

有益效果

本实用新型配合数码芯片构成一套成像系统，用于安全监控领域，水平视场角可以超过180°.

附图说明

下面结合附图与实施案例进一步说明本实用新型。

图1具体光学设计图；

图2监控镜头剖面图图。

图中标号

1、镜片一 2、镜片二 3、镜片三 4、镜片四 5、镜片五

6、镜片六 7、光阑孔 8、物空间 9、保护玻璃 10、像面

11、隔圈一 12、隔圈二 13、隔圈三 14、隔圈四 15、隔圈五

16、密封圈 17、帽子 18、镜筒

具体实施方式

1.该设计具体光学设计如图1所示：

通过光学设计软件模拟设计出的单片式镜头参数如下：

焦距         0.97mm

光圈         F/#2.0

全视场角     200°

像面尺寸     3.8mm

当采用圆形显示模式时，该镜头的视场角为200°，像面直径为3.8mm；

当采用矩形显示模式时，该镜头的视场角为180°x90°，像面尺寸为3.4mmx1.6mm：

表格1中列出了该设计的详细参数，第一行列举了该镜头的主要参数焦距f＝0.97mm，光圈F/#＝2.0，光学轨迹总长TT＝17.06mm，在全视场角200°时的象高h＝3.8mm.

表格1的标题栏中列出了：“表面”，“类型”，“曲率半径”，“厚度”，“折射率”和“阿贝系数”。镜片元件材料由折射率和阿贝系数来定义的。在表格1中，“折射率”列中的一个空白单元格表示其旁边的“厚度”单元格里的值是到下一个镜片表面顶点的距离。“折射率”列提供的是镜片材料在波长588nm时的折射率。

在表格1中，物面曲率半径为无穷大，即平面，距离下一表面(镜片1物面)中心顶点无穷远；表面1为镜片1物面，该面为球面，曲率半径为18.000mm，距离下一表面(镜片1像面)中心顶点1.000mm，即镜片1中心厚度为1.000mm，折射率为1.713008，阿贝系数53.879；表面2为镜片1像面，该面为球面，曲率半径为-6.017416mm，距离下一表面(镜片二物面)1.693421mm；表面3为镜片二物面，该面为非球面，非球面参数见表格2，中心曲率半径为-6.017416mm，该面中心顶点距离下一表面(镜片二像面)中心顶点1.000mm，即镜片二中心厚度为1.000mm，折射率为1.531160，阿贝系数56.043；表面4为镜片二像面，该面为非球面，非球面参数见表格2，中心曲率半径为2.340417mm，距离下一表面(镜片三物面)1.693421mm；表面5为镜片三物面，该面为球面，曲率半径为8.812577mm，该面中心顶点距离下一表面(镜片三像面)中心顶点1.500mm，即镜片三中心厚度1.500mm，折射率为1.846663，阿贝系数23.826；表面6为镜片三的像面，该面为球面，曲率半径为-8.812577mm，距离下一表面(光阑孔)1.698956mm；表面7为光阑孔面，光阑孔为虚拟面，厚度无穷小，距离下一镜片表面(镜片四物面)中心顶点0.724834mm；表面8为镜片四物面，该面为球面，曲率半径为5.584206mm，距离下一表面(镜片四像面或镜片五物面)中心顶点2.200mm，即镜片四中心厚度为2.200mm，折射率为1.729159，阿贝系数54.659；表面9为镜片四像面，由于该面与镜片五的物面间距为0且表面曲率半径相同，因此，表面9既为镜片四的像面亦为镜片五的物面，该面为球面，曲率半径为-2.500mm，距离下一表面(镜片五像面)0.500mm，及镜片五的中心厚度为0.5mm，折射率为1.922860，阿贝系数20.880；表面10为镜片五像面，该面为平面，该面中心顶点距离下一表面(镜片六物面)中心顶点0.1mm；表面11为镜片六物面，该面为非球面，非球面参数见表格2，中心曲率半径为3.339090mm，距离下一表面(镜片六像面)1.826484mm，即镜片三中心厚度为1.826484mm，折射率为1.531160，阿贝系数56.043；表面12为镜片六像面，该面为非球面，非球面参数见表格2，中心曲率半径为-2.398943，该面中心顶点距离下一表面(芯片保护玻璃物面)中心顶点1.749906mm；表面13为芯片保护玻璃物面，该面为平面，距离下一表面(芯片保护玻璃像面)0.400mm，及芯片保护玻璃厚0.400mm，折射率为1.516374，阿贝系数64.115；表面13为芯片保护玻璃像面，该面为平面，距离下一表面(像面)0.125mm；表面15为镜头成像面。具体值见以下表格1：

2.镜片的参数规格如下：

该设计中所使用的镜片二和镜片六为非球面镜片，其非球面符合下述通用非球面公式：

$z=\frac{{\mathrm{cr}}^2}{1+\sqrt{1-(1+k)c^2{r}^2}}+{\mathrm{\α}}_1{r}^2+{\mathrm{\α}}_2{r}^4+{\mathrm{\α}}_3{r}^6+{\mathrm{\α}}_4{r}^8+{\mathrm{\α}}_5{r}^{10}+{\mathrm{\α}}_6{r}^{12}+{\mathrm{\α}}_7{r}^{14}+{\mathrm{\α}}_8{r}^{16}$

其中各参数具体值见下表格2：

3.该设计的一个实际应用案例，如图2所示：

在该应用中，使用铝合金作为帽子和隔圈的材质，镜筒使用高硬度塑料PPS加30％玻纤，提高了镜头的强度。其中使用密封圈以起到密封效果。

Claims (3)

1.一种定焦超广角监控镜头，包括镜筒、镜片，其特征在于：在镜筒的空腔中，从物空间向镜片共光轴依次设有相互保持一定间距的镜片一、镜片二、镜片三、镜片四、镜片五、镜片六；在镜片三、镜片四之间设有光阑；朝物空间方向的镜片二、镜片六的物面和像面为非球面，镜片五像面为平面。

2.根据权利要求1所述的监控镜头，其特征在于：当采用圆形显示模式时，所述的镜头的视场角为200°，像面直径为3.8mm；当采用矩形显示模式时，所述的镜头的视场角为180°x90°，像面尺寸为3.4mmx1.6mm。

3.根据权利要求1所述的监控镜头，其特征在于：所述的镜片的整体焦距为0.97mm。

Images