CN105223676A - 一种红外日夜共焦高清光学系统及其应用的镜头 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种红外日夜共焦高清光学系统，沿光轴从物面到像面依次至少包括：第一透镜、第二透镜、第三透镜、以及第四透镜，所述第一透镜为双凹负透镜；所述第二透镜为双凸正透镜；所述第三透镜和第四透镜相互粘合形成胶合透镜，且具有正光焦度；光学系统满足如下条件：1)-1.29<f/f1<-0.59；2)0.41<f/f2<0.85；3)0.12<f/f34<0.33。另一方面，本发明实施例还提供了一种镜头。本发明实施例，可保证整个光学系统或镜头的主光线入射角CRA缩小到12°；同时，具备可见光与940nm波长红外光完全共焦、以及2M像素分辨率的优良性能，无论是在白天还是黑夜，均能共焦并形成高像素影像。
Description
技术领域：
本发明涉及一种日夜共焦光学系统及其应用的镜头，尤其是一种应用于智能家居等需日夜监控的安防系统中的红外日夜共焦高清光学系统及其应用的镜头。
背景技术：
目前的应用于智能家居等需日夜监控的安防系统中的红外日夜共焦光学系统或镜头，为降低成本，存在主光线入射角CRA较大、无法实现日夜完全共焦、以及无法保证高性能成像质量的问题。
发明内容：
为克服现有技术中主光线入射角CRA较大、无法实现日夜完全共焦、以及无法保证高性能成像质量的问题，本发明实施例一方面提供了一种红外日夜共焦高清光学系统。
一种红外日夜共焦高清光学系统，沿光轴从物面到像面依次至少包括：第一透镜、第二透镜、第三透镜、以及第四透镜，所述第一透镜为双凹负透镜；所述第二透镜为双凸正透镜；所述第三透镜和第四透镜相互粘合形成胶合透镜，且具有正光焦度；光学系统满足如下条件：
1)-1.29<f/f1<-0.59；
2)0.41<f/f2<0.85；
3)0.12<f/f34<0.33；
其中，f为整个光学系统的焦距，f1为第一透镜的焦距，f2为第二透镜的焦距，f34表示第三透镜和第四透镜相互粘合形成胶合透镜后的组合焦距。
另一方面，本发明实施例还提供了一种镜头。
一种镜头，镜头内安装有上述所述的红外日夜共焦高清光学系统。
本发明实施例，其满足的光学条件，可保证整个光学系统或镜头的主光线入射角CRA缩小到12°，实现了小CRA；同时，具备可见光与940nm波长红外光完全共焦、以及2M像素分辨率的优良性能，无论是在白天还是黑夜，均能共焦并形成高像素影像，适用于智能家居安防系统。
附图说明：
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的光学系统或镜头的结构示意图；
图2为本发明的光学系统或镜头在可见光条件下的离焦图；
图3为本发明的光学系统或镜头在940nm红外条件下的离焦图；
图4为本发明的光学系统或镜头在可见光条件下120lp/mm的MTF图；
图5为本发明的光学系统或镜头在940nm红外条件下120lp/mm的MTF图；
图6为本发明的光学系统或镜头在可见光条件下像高y＝2.75mm时的主光线入射角度图；
图7为本发明的光学系统或镜头在可见光条件下像高y＝2.75mm时的MTFVSField图。
具体实施方式：
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，一种红外日夜共焦高清光学系统，沿光轴从物面到像面依次至少包括：第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3、以及第四透镜4，所述第一透镜1为双凹负透镜；所述第二透镜2为双凸正透镜；所述第三透镜3和第四透镜4相互粘合形成胶合透镜，且具有正光焦度；光学系统满足如下条件：
1)-1.29<f/f1<-0.59；
2)0.41<f/f2<0.85；
3)0.12<f/f34<0.33；
其中，f为整个光学系统的焦距，f1为第一透镜1的焦距，f2为第二透镜2的焦距，f34表示第三透镜3和第四透镜4相互粘合形成胶合透镜后的组合焦距。
进一步地，所述第一透镜1采用重冕玻璃材料制成，其焦距f1、材料折射率Nd1、以及材料阿贝常数Vd1满足如下条件：-5.57mm<f1<-2.55mm，1.55<Nd1<1.65，50<Vd1<65。
再进一步地，所述第二透镜2采用重钡火石玻璃材料、或镧火石玻璃材料制成，其焦距f2、材料折射率Nd2、以及材料阿贝常数Vd2满足如下条件：焦距f2、材料折射率Nd2、材料阿贝常数Vd2满足：3.87mm<f2<8.02mm，1.60<Nd2<1.80，35<Vd2<55。
更进一步地，所述第三透镜3为双凸正透镜，采用镧冕火石玻璃材料制成；所述第四透镜4的物面侧为凹面，像面侧为凸面，且光焦度为负，采用重火石玻璃材料制成；所述第三透镜3和第四透镜4相互粘合形成的胶合透镜，其组合焦距f34满足如下条件：9.97mm<f34<27.42mm。
又进一步地，光学系统的光阑6位于第一透镜1和第二透镜2之间，并靠近第二透镜2的物面侧。
再进一步地，光学系统的光学总长TTL满足：14mm<TTL<20mm。
更进一步地，所述第四透镜4至像面7之间还设有保护玻璃5。
具体地，所述第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3、以及第四透镜4为玻璃透镜，具有良好的透光性。
更具体地，在本实施例中，本光学系统的焦距f为3.28mm，光阑指数FNo.为2.2，视场角2ω＝108°，光学总长ttl＝16.58mm。本光学系统的各项基本参数如下表所示：
| 表面 | 曲率半径(mm) | 间隔(mm) |
| S1 | -27.05 | 0.67 |
| S2 | 2.285 | 2.93 |
| STO | 无限大 | 0.05 |
| S4 | 9.37 | 3.80 |
| S5 | -5.841 | 0.84 |
| S6 | 25.06 | 1.87 |
| S7 | -2.450 | 0.5 |
| S8 | -7.189 | 0.3 |
| S9 | 无限大 | 0.7 |
| S10 | 无限大 | 0 |
| S11 | 无限大 | 0 |
上表中，沿光轴从物面到像面，S1、S2对应为第一透镜1的两个表面；STO为光阑6所在位置；S4、S5对应为第二透镜2的两个表面；S6、S7对应为第三透镜3的两个表面；S7、S8对应为第四透镜4的两个表面；S9、S10对应为保护玻璃5的两个表面；S11为像面7的表面。
从图2至图7中可以看出，本光学系统具有良好的光学性能，无论是在白天还是黑夜，都能共焦并形成清晰的高分辨率影像。
一种镜头，镜头内安装有上述所述的红外日夜共焦高清光学系统。
本发明实施例，其满足的光学条件，可保证整个光学系统或镜头的主光线入射角CRA缩小到12°，实现了小CRA；同时，具备可见光与940nm波长红外光完全共焦、以及2M像素分辨率的优良性能，无论是在白天还是黑夜，均能共焦并形成高像素影像，适用于智能家居安防系统。
如上所述是结合具体内容提供的一种或多种实施方式，并不认定本发明的具体实施只局限于这些说明。凡与本发明的方法、结构等近似、雷同，或是对于本发明构思前提下做出若干技术推演或替换，都应当视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种红外日夜共焦高清光学系统，沿光轴从物面到像面依次至少包括：第一透镜、第二透镜、第三透镜、以及第四透镜，其特征在于，所述第一透镜为双凹负透镜；所述第二透镜为双凸正透镜；所述第三透镜和第四透镜相互粘合形成胶合透镜，且具有正光焦度；光学系统满足如下条件：
1)-1.29<f/f1<-0.59；
2)0.41<f/f2<0.85；
3)0.12<f/f34<0.33；
其中，f为整个光学系统的焦距，f1为第一透镜的焦距，f2为第二透镜的焦距，f34表示第三透镜和第四透镜相互粘合形成胶合透镜后的组合焦距。
2.根据权利要求1所述的红外日夜共焦高清光学系统，其特征在于，所述第一透镜的焦距f1、材料折射率Nd1、以及材料阿贝常数Vd1满足如下条件：-5.57mm<f1<-2.55mm，1.55<Nd1<1.65，50<Vd1<65。
3.根据权利要求1所述的红外日夜共焦高清光学系统，其特征在于，所述第二透镜的焦距f2、材料折射率Nd2、以及材料阿贝常数Vd2满足如下条件：焦距f2、材料折射率Nd2、材料阿贝常数Vd2满足：3.87mm<f2<8.02mm，1.60<Nd2<1.80，35<Vd2<55。
4.根据权利要求1所述的红外日夜共焦高清光学系统，其特征在于，所述第三透镜为双凸正透镜；所述第四透镜的物面侧为凹面，像面侧为凸面，且光焦度为负；所述第三透镜和第四透镜相互粘合形成的胶合透镜，其组合焦距f34满足如下条件：9.97mm<f34<27.42mm。
5.根据权利要求1所述的红外日夜共焦高清光学系统，其特征在于，光学系统的光阑位于第一透镜和第二透镜之间，并靠近第二透镜的物面侧。
6.根据权利要求1所述的红外日夜共焦高清光学系统，其特征在于，光学系统的光学总长TTL满足：14mm<TTL<20mm。
7.根据权利要求1所述的红外日夜共焦高清光学系统，其特征在于，所述第四透镜至像面之间还设有保护玻璃。
8.根据权利要求1至7任一项所述的红外日夜共焦高清光学系统，其特征在于，所述第一透镜、第二透镜、第三透镜、以及第四透镜为玻璃透镜。
9.一种镜头，其特征在于，镜头内安装有权利要求1-8任一项所述的红外日夜共焦高清光学系统。
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