一种适用于手持观察设备的日夜两用长焦镜头的制作方法

1.本实用新型涉及镜头技术领域，特别涉及一种适用于手持观察设备的日夜两用长焦镜头。


背景技术：

2.目前的日夜两用镜头，在监控镜头领域内，需要解决的难题是日夜共焦问题和性价比问题。其中，解决日夜共焦问题会造成设计难度及成本的提升，增加镜头复杂程度，或者增加特殊零件，例如中国专利cn201620796417.8提到的，在镜头后组设置专用的镜片组，作微小移动来实现可见光与近红外光谱区共焦。例如中国专利201610059631.x提到采用不同厚度的滤光片实现日夜共焦距。以上专利内容都没有考虑到手持观察设备对日夜两用长焦镜头的特殊要求。手持观察设备观察对象的距离为非固定的距离，因此要求镜头可以实现从近距离到远距离具有较高的清晰度。并且考虑到日夜两用，特别是极限环境中全黑环境及中午阳光强烈环境需要有较大的光圈范围。该日夜两用长焦镜头镜头需要能适应各种观察环境及观察距离。


技术实现要素：

3.针对现有技术存在的问题，本实用新型提供一种适用于手持观察设备的日夜两用长焦镜头。
4.为了实现上述目的，本实用新型技术方案如下：
5.本实用新型提供一种适用于手持观察设备的日夜两用长焦镜头，该长焦镜头包括沿光轴依次配置的物面(ob)、镜片组(g1-4)、双滤光片切换器(ir-cut)、像面(im)；
6.所述镜片组(g1-4)包括沿光轴依次配置依次配置的第一光阑(as1)、第一透镜(g1)、第二透镜(g2)、第三透镜(g3)、第二光阑(as2)、第四透镜(g1)；
7.所述镜片组(g1-4)与像面(im)可通过改变二者之间的距离实现对焦；
8.所述第一光阑(as1)置于第一透镜(g1)前侧；所述第二光阑(as2)的直径d2大于第一光阑(as1)的直径d1；
9.所述第一透镜(g1)的色散系数为vd1，且为50＜vd1＜61；所述第二透镜(g2)的色散系数为vd2，且为50＜vd2＜61；所述第三透镜(g3)的色散系数为vd3，且为22＜vd3＜26，所述第四透镜(g4)的色散系数为vd4，且为22＜vd4＜26；
10.所述第一透镜(g1)的光折射率为nd1，且为1.58＜nd1＜1.72；所述第二透镜(g2)的光折射率为nd2，且为1.58＜nd2＜1.72；所述第三透镜(g3)的光折射率为nd3，且为1.8＜nd3＜1.86，所述第四透镜(g4)的光折射率为nd4，且为1.8＜nd4＜1.86；
11.所述第一透镜(g1)和第二透镜(g2)的组合焦距为f1-2，所述第三透镜(g3)的焦距为f3，所述第一透镜(g1)、第二透镜(g2)、第三透镜(g3)的组合焦距为f1-2-3；所述第四透镜(g4)的焦距为f4；所述第一透镜(g1)和第二透镜(g2)的组合焦距与第三透镜(g3)的焦距之比为-1.5＜f1-2/f3＜-1.4；
12.所述第一透镜(g1)、第二透镜(g2)、第三透镜(g3)的组合焦距与第四透镜(g4)的焦距之比为1.9＜f1-2-3/f4＜2.1。
13.优选的，所述双滤光片切换器(ir-cut)能切换成红外光截止滤光片、可见光截止滤光片。
14.优选的，所述长焦镜头在环境灯光强烈下环境使用时，所述第一光阑(as1)为该长焦镜头的孔径光阑，所述双滤光片切换器(ir-cut)切换成红外光截止滤光片。
15.优选的，所述长焦镜头在环境灯光不强烈环境使用时，所述第二光阑(as1)为该长焦镜头的孔径光阑，且去除所述第一光阑(as1)，所述双滤光片切换器(ir-cut)切换成近红外光截止滤光片。
16.优选的，所述长焦镜头在全黑环境使用时，所述第二光阑(as1)为该长焦镜头的孔径光阑，且去除所述第一光阑(as1)，所述双滤光片切换器(ir-cut)切换成可见光截止滤光片。
17.优选的，所述长焦镜头的第一透镜(g1)、第二透镜(g2)、第三透镜(g3)、第四透镜(g4)分别为正正负正结构。
18.优选的，所述第二透镜(g2)为正弯月型透镜。
19.优选的，所述第三透镜(g3)为负弯月型透镜。
20.采用本实用新型的技术方案，具有以下有益效果：本实用新型无需专门对镜头进行复杂的日夜共焦设计，也无需额外添加复杂的可变光圈结构，通过简单的方法便可以实现从3米到无穷远对焦，达到日夜两用的目的，并且镜头结构简单，所用材料均为普通光学玻璃材料，成本低廉、照度均匀清晰。
附图说明
21.图1为本实用新型的光学结构示意图；
22.图2为本实用新型长焦镜头光圈为5.6的光路layout图；
23.图3为本实用新型长焦镜头光圈为2.2的光路layout图；
24.图4为本实用新型长焦镜头光圈为5.6的相对照度图；
25.图5为本实用新型长焦镜头光圈为2.2的相对照度图；
26.图6为本实用新型长焦镜头光圈为5.6在可见光波段无穷远对焦的mtf图；
27.图7为本实用新型长焦镜头光圈为5.6在可见光波段3米对焦的mtf图；
28.图8为本实用新型长焦镜头光圈为2.2在可见光波段无穷远对焦的mtf图；
29.图9为本实用新型长焦镜头光圈为2.2在可见光波段3米对焦的mtf图；
30.图10为本实用新型长焦镜头光圈为2.2在近红外波段无穷远对焦的mtf图；
31.图11为本实用新型长焦镜头光圈为2.2在近红外波段3米对焦的mtf图。
具体实施方式
32.下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
33.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
34.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
35.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
36.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
37.参照图1至图11，本实用新型提供一种适用于手持观察设备的日夜两用长焦镜头，该长焦镜头包括沿光轴依次配置的物面(ob)、镜片组、双滤光片切换器(ir-cut)、像面(im)；所述镜片组(g1-4)包括沿光轴依次配置依次配置的第一光阑(as1)、第一透镜(g1)、第二透镜(g2)、第三透镜(g3)、第二光阑(as2)、第四透镜(g1)；所述长焦镜头的第一透镜(g1)、第二透镜(g2)、第三透镜(g3)、第四透镜(g4)分别为正正负正结构；所述第二透镜(g2)为正弯月型透镜；所述第三透镜(g3)为负弯月型透镜；
38.所述镜片组(g1-4)与像面(im)可通过改变二者之间的距离实现对焦；；所述长焦镜头在进行日夜切换时候，由于手持设备可以手动调焦，通过改变镜片组(g1-4)与像面(im的)距离l2即可实现对焦，无需额外的日夜共焦设计；所述长焦镜头需要拍摄不同距离的物体时，由于手持设备可以手动调焦，通过改变镜片组(g1-4)与像面(im的)距离l2即可实现对焦；
39.所述第一光阑(as1)置于第一透镜(g1)前侧；所述第二光阑(as2)的直径d2大于第一光阑(as1)的直径d1；所述第一透镜(g1)的色散系数为vd1，且为50＜vd1＜61；所述第二透镜(g2)的色散系数为vd2，且为50＜vd2＜61；所述第三透镜(g3)的色散系数为vd3，且为22＜vd3＜26，所述第四透镜(g4)的色散系数为vd4，且为22＜vd4＜26；所述第一透镜(g1)的光折射率为nd1，且为1.58＜nd1＜1.72；所述第二透镜(g2)的光折射率为nd2，且为1.58＜nd2＜1.72；所述第三透镜(g3)的光折射率为nd3，且为1.8＜nd3＜1.86，所述第四透镜(g4)的光折射率为nd4，且为1.8＜nd4＜1.86；所述第一透镜(g1)和第二透镜(g2)的组合焦距为f1-2，所述第三透镜(g3)的焦距为f3，所述第一透镜(g1)、第二透镜(g2)、第三透镜
(g3)的组合焦距为f1-2-3；所述第四透镜(g4)的焦距为f4；所述第一透镜(g1)和第二透镜(g2)的组合焦距与第三透镜(g3)的焦距之比为-1.5＜f1-2/f3＜-1.4；所述第一透镜(g1)、第二透镜(g2)、第三透镜(g3)的组合焦距与第四透镜(g4)的焦距之比为1.9＜f1-2-3/f4＜2.1。
40.本实施例中长焦镜头焦距为50mm时，由第一光阑(as1)为孔径光阑时光圈5.6，由第二光阑(as2)为孔径光阑时光圈2.2，像面直径为8.2mm时，可见光波段为470～650nm，近红外波段为850nm，可以实现相对照度高达90％以上，可以实现从3米到无穷远对焦，可达到日夜两用的目的，并且镜头结构简单，所用材料均为普通光学玻璃材料，成本低廉、照度均匀清晰。
41.本实施例中长焦镜头可在环境灯光强烈下环境使用、环境灯光不强烈环境使用、全黑环境使用；所述双滤光片切换器(ir-cut)能切换成红外光截止滤光片、可见光截止滤光片；
42.参照图2、图4、图6、图7，所述长焦镜头在环境灯光强烈下环境使用时，所述第一光阑(as1)为该长焦镜头的孔径光阑，所述双滤光片切换器(ir-cut)切换成红外光截止滤光片；此时，镜头光圈为5.6；如图2为所述长焦镜头光圈为5.6的光路layout图：如图4为所述长焦镜头光圈为5.6的相对照度图：如图6为所述长焦镜头光圈为5.6在可见光波段无穷远对焦的mtf图：通过调节镜片组(g1-4)与像面(im)距离l2；如图7为所述长焦镜头光圈为5.6，在可见光波段3米对焦的mtf图：通过调节镜片组(g1-4)与像面(im)距离l2；
43.参照图3、图5、图8、图9，所述长焦镜头在环境灯光不强烈环境使用时，所述第二光阑(as1)为该长焦镜头的孔径光阑，且去除所述第一光阑(as1)，此时长焦镜头光圈增大，所述双滤光片切换器(ir-cut)切换成近红外光截止滤光片；此时，镜头光圈为2.2；由于第一光阑在镜片组(g1-4)外侧，所以去除第一光阑(as1)并不需要复杂的机械结构，只需要简单的盖子结构即可轻松实现；如图3为所述长焦镜头光路layout图；如图5为所述长焦镜头光圈为2.2的相对照度图；如图8为所述长焦镜头光圈为2.2，在可见光波段无穷远对焦的mtf图，通过调节镜片组(g1-4)与像面(im)距离l2；如图9为所述长焦镜头光圈为2.2，在可见光波段3米对焦的mtf图；
44.参照图6、图10、图11，所述长焦镜头在全黑环境使用时，所述第二光阑(as1)为该长焦镜头的孔径光阑，且去除所述第一光阑(as1)，此时长焦镜头光圈增大，所述双滤光片切换器(ir-cut)切换成可见光截止滤光片；此时，镜头光圈为2.2；由于第一光阑在镜片组(g1-4)外侧，所以去除第一光阑(as1)并不需要复杂的机械结构，只需要简单的盖子结构即可轻松实现；如图6为所述长焦镜头光路layout图，通过调节镜片组(g1-4)与像面(im)距离l2；如图10为所述长焦镜头光圈为2.2，在近红外波段无穷远对焦的mtf图，通过调节镜片组(g1-4)与像面(im)距离l2；如图11为所述长焦镜头光圈为2.2，在近红外波段3米对焦的mtf图。
45.与现有技术相比：本实用新型的日夜两用长焦镜头无需专门对镜头进行复杂的日夜共焦设计，也无需额外添加复杂的可变光圈结构，通过简单的方法便可以实现从3米到无穷远对焦，达到日夜两用的目的，并且镜头结构简单，所用材料均为普通光学玻璃材料，成本低廉、照度均匀清晰。
46.以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，
凡是在本实用新型的实用新型构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。