CN105137575B - 一种高低温红外共焦、大光圈、小体积光学系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光学系统，包括光阑、感光芯片和滤光片，光阑靠近物侧一侧设有能相对其移动的第一透镜群，光阑与滤光片之间设有第二透镜群，第二透镜群与滤光片之间设有能相对第二透镜群移动的第三透镜群，第一透镜群包括第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜，第一透镜、第二透镜和第三透镜的焦距均为负，第四透镜的焦距为正，第二透镜群包括第五透镜和第六透镜，第五透镜的焦距为正，第六透镜的焦距为负，第三透镜群包括第七透镜和第八透镜，第七透镜的焦距为负，第八透镜的焦距为正，第一透镜、第二透镜、第三透镜和第七透镜均为凹面朝向像侧的弯月形透镜。本发明高低温、红外共焦，像素高、成本低、光圈大、体积小。

Description

一种高低温红外共焦、大光圈、小体积光学系统

【技术领域】

本发明涉及一种光学系统，更具体地说是一种高低温红外共焦、大光圈、小体积光学系统。

【背景技术】

目前监控所用镜头普遍存在这样的缺点:镜头高低温适应性差、红外不共焦,成本高,光圈小,体积大等。具体来说现有变焦镜头因为可以调焦，所以一般没有红外共焦的功能并且高低温适应性差，当白天调清画面后,到晚上红外情况下就会出现画面模糊的情况，或者白天温度较高,到晚上温度低的情况下也出现画面模糊情况,需要时时有人辅助调焦,严重浪费人力资源，而且目前的高像素监控镜头在图像锐利度和色彩还原性上容易失衡，成像质量较差。目前只有少数镜头在牺牲其它特性的情况下改善某个特性,比如为了实现高低温、红外共焦及高像素,就使用了较多数量的玻璃球面镜片或玻璃非球面镜片,这样却又提高了成本,不能满足消费者低成本的需求。

为了解决上述所存在的问题,本发明作出有益的改进。

【发明内容】

本发明目的是克服了现有技术的不足，提供一种高低温、红外共焦、高像素、低成本、大光圈、小体积变焦光学系统。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种高低温红外共焦、大光圈、小体积光学系统，其特征在于：包括光阑77、感光芯片99和二者之间的滤光片88，所述的光阑77靠近物侧一侧设有能相对光阑(77)前后移动的第一透镜群(100)，所述的光阑77与滤光片88之间设有第二透镜群200，所述的第二透镜群200与滤光片88之间设有能相对第二透镜群200前后移动的第三透镜群300，所述的第一透镜群100包括从物侧至像侧依次设置的第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3、第四透镜4，所述的第一透镜1、第二透镜2和第三透镜3的焦距均为负，所述的第四透镜4的焦距为正，所述的第二透镜群200包括从物侧至像侧依次设置的第五透镜5和第六透镜6，所述的第五透镜5的焦距为正，所述的第六透镜6的焦距为负，所述的第三透镜群300包括第七透镜7和第八透镜8，所述的第七透镜7的焦距为负，所述的第八透镜8的焦距为正，所述的第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3和第七透镜7均为弯月形透镜，且第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3和第七透镜7的凹面均朝向像侧。

如上所述的高低温红外共焦、大光圈、小体积光学系统，其特征在于：所述的第二透镜2、第六透镜6、第七透镜7和第八透镜8为塑料非球面镜片，所述的第一透镜1、第三透镜3、第四透镜4和第五透镜5为玻璃球面镜片。

如上所述的高低温红外共焦、大光圈、小体积光学系统，其特征在于：所述的第二透镜2、第六透镜6、第七透镜7、第八透镜8的非球面的表面形状满足以下方程： 在公式中，参数c为半径所对应的曲率，y为径向坐标(其单位和透镜长度单位相同)，k为圆锥二次曲线系数；当k系数小于-1时，透镜的面形曲线为双曲线，当k系数等于-1时，透镜的面形曲线为抛物线；当k系数介于-1到0之间时，透镜的面形曲线为椭圆，当k系数等于0时，透镜的面形曲线为圆形，当k系数大于0时，透镜的面形曲线为扁圆形；α₁至α₈分别表示各径向坐标所对应的系数。

与现有技术相比，本发明有如下优点：

1、本发明能够在零下30摄氏度至70摄氏度范围内适应性好，并且实现红外(850纳米波长光线)共焦，从而使得当白天将光学镜头画面调清后可以一直保持清晰，到晚上后不再需要重新调整光学系统的焦距，确保画面清晰的同时节省了人力，本发明光学系统焦距范围为3mm到9mm，实现了高像素、低成本、大光圈和小体积。

2、本发明主要采用塑料非球面镜片并与价格较低的玻璃球面镜片组合,从而使成本大幅降低。

3、本发明采用宽光谱1:1:1设计,在可见光波段有极好的图像锐利度和色彩还原性。

【附图说明】

图1是本发明示意图。

【具体实施方式】

下面结合附图对本发明作进一步描述：

一种高低温红外共焦、大光圈、小体积光学系统，包括光阑77、感光芯片99和二者之间的滤光片88，所述的光阑77靠近物侧一侧设有能相对光阑77前后移动的第一透镜群100，所述的光阑77与滤光片88之间设有第二透镜群200，所述的第二透镜群200与滤光片88之间设有能相对第二透镜群200前后移动的第三透镜群300，所述的第一透镜群100包括从物侧至像侧依次设置的第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3、第四透镜4，所述的第一透镜1、第二透镜2和第三透镜3的焦距均为负，所述的第四透镜4的焦距为正，所述的第二透镜群200包括从物侧至像侧依次设置的第五透镜5和第六透镜6，所述的第五透镜5的焦距为正，所述的第六透镜6的焦距为负，所述的第三透镜群300包括从物侧至像侧依次设置的第七透镜7和第八透镜8，所述的第七透镜7的焦距为负，所述的第八透镜8的焦距为正，所述的第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3和第七透镜7均为弯月形透镜，且第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3和第七透镜7的凹面均朝向像侧。

在第八透镜8后面设置有感光芯片99，同时在第八透镜8和感光芯片99之间设置滤光片88，可以滤掉设计波段外的杂光，并在设计时,考虑了滤光片10衬底材料引入的色差，加以校正,实现最佳的成像效果。

所述的第二透镜2、第六透镜6、第七透镜7和第八透镜8为塑料非球面镜片，所述的第一透镜1、第三透镜3、第四透镜4和第五透镜5为玻璃球面镜片。

所述的第二透镜2、第六透镜6、第七透镜7、第八透镜8的非球面的表面形状满足以下方程： 在公式中，参数c为半径所对应的曲率，y为径向坐标(其单位和透镜长度单位相同)，k为圆锥二次曲线系数；当k系数小于-1时，透镜的面形曲线为双曲线，当k系数等于-1时，透镜的面形曲线为抛物线；当k系数介于-1到0之间时，透镜的面形曲线为椭圆，当k系数等于0时，透镜的面形曲线为圆形，当k系数大于0时，透镜的面形曲线为扁圆形；α₁至α₈分别表示各径向坐标所对应的系数。

本发明采用塑料非球面镜片和玻璃球面镜片组合，使高低温时镜片面型互补，从而使高低温时像质保持不变，而且使得镜头在对白光成像清楚的前提下同时满足红外光线的成像清晰，本发明设计时重点提升中心分辨率的同时,充分重视周边视场的像差校正,保证整个画面画质均匀，并且采用宽光谱1:1:1设计,从而保证了高质的图像锐利度和色彩还原性。

本实施案例中，相对应的各元件的取值如下表：

上表中，曲率半径是指每个表面的曲率半径，间距是指两相邻表面间的距离，举例来说，表面S1的间距，即表面S1与表面S2之间的距离，表面S2的间距，即表面S2与表面S3之间的距离。有效直径是指每个表面的直径。

Claims (1)

1.一种高低温红外共焦、大光圈、小体积光学系统，其特征在于：包括光阑(77)、感光芯片(99)和二者之间的滤光片(88)，所述的光阑(77)靠近物侧一侧设有能相对光阑(77)前后移动的第一透镜群(100)，所述的光阑(77)与滤光片(88)之间设有第二透镜群(200)，所述的第二透镜群(200)与滤光片(88)之间设有能相对第二透镜群(200)前后移动的第三透镜群(300)，所述的第一透镜群(100)包括从物侧至像侧依次设置的第一透镜(1)、第二透镜(2)、第三透镜(3)、第四透镜(4)，所述的第一透镜(1)、第二透镜(2)和第三透镜(3)的焦距均为负，所述的第四透镜(4)的焦距为正，所述的第二透镜群(200)包括从物侧至像侧依次设置的第五透镜(5)和第六透镜(6)，所述的第五透镜(5)的焦距为正，所述的第六透镜(6)的焦距为负，所述的第三透镜群(300)包括第七透镜(7)和第八透镜(8)，所述的第七透镜(7)的焦距为负，所述的第八透镜(8)的焦距为正，所述的第一透镜(1)、第二透镜(2)、第三透镜(3)和第七透镜(7)均为弯月形透镜，且第一透镜(1)、第二透镜(2)、第三透镜(3)和第七透镜(7)的凹面均朝向像侧，所述的第二透镜(2)、第六透镜(6)、第七透镜(7)和第八透镜(8)为塑料非球面镜片，所述的第一透镜(1)、第三透镜(3)、第四透镜(4)和第五透镜(5)为玻璃球面镜片。