CN108181702A - 一种6mm小体积、超大通光、双光路光学系统 - Google Patents

一种6mm小体积、超大通光、双光路光学系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种6mm小体积、超大通光、双光路光学系统，包括第一透镜组、第二透镜组和棱镜分光组；第一透镜组包括第一透镜、第二透镜和第三透镜；第一透镜为负光焦度球面透镜；第二透镜为无光焦度非球面透镜；第三透镜为负光焦度非球面透镜；第二透镜组包括第四透镜、第五透镜、第六透镜和第七透镜；第四透镜为正光焦度球面透镜；第五透镜为正光焦度球面透镜；第六透镜为负光焦度非球面透镜；第七透镜为正光焦度非球面透镜；第三透镜和第四透镜之间设有光阑；棱镜分光组包括分光棱镜、第一感光芯片和第二感光芯片，第一感光芯片平行于光轴，第二感光芯片垂直于光轴。本发明具有极小的体积，光学总长小于50mm，具有超大通光和双光路。

Description

一种6mm小体积、超大通光、双光路光学系统
【技术领域】
本发明涉及光学系统，尤其涉及一种6mm小体积、超大通光、 双光路光学系统。
【背景技术】
目前监控定焦镜头广泛应用到人们的日常生活中，但是目前的安 防监控、路况监控装置存在如下缺点：
1、现有拍摄装置采用单一镜头匹配单一感光芯片的方式，对于 单一感光芯片需要接收的光波波长比较宽，因此，导致整体画面清晰 度不高,拍摄出来的效果不好；
2、现有拍摄装置采用单一镜头匹配单一感光芯片的方式，反映 各个颜色的波长在单一感光芯片上还原的不好，从而出现拍摄画面色 彩不够饱满的现象；
3、现有拍摄装置采用单一镜头匹配单一感光芯片的方式,在低照 度环境中，部分光波的波长不能被利用，导致整体通光量下降,拍摄 图像不清晰；
4、现有6mm定焦镜头不能实现超大通光F数小于1.2，在低照 度环境中，导致整体通光量下降，拍摄图像不清晰；
5、现有6mm定焦镜头不能匹配到当前行业主流的高端棱镜分光 系统中；
6、现有6mm定焦玻塑混合镜头高低温环境下不能实现较好的共 焦；
7、现有6mm定焦镜头体积较大，镜头总长都在50mm以上，对 镜头整机来讲，成本会随着总长成指数增长，所以现有6mm镜头体 积使整机成本较高。
因此，本发明正是基于以上的不足而产生的。
【发明内容】
本发明要解决的技术问题是提供一种6mm小体积、超大通光、双 光路光学系统，具有极小的体积，光学总长小于50mm，且具有超大 通光和双光路。
为解决上述技术问题，本发明采用了下述技术方案：一种6mm小 体积、超大通光、双光路光学系统，其特征在于，沿光线入射方向依 次设置有第一透镜组、第二透镜组和棱镜分光组；
所述的第一透镜组包括有沿光线入射方向依次设置的第一透镜、 第二透镜和第三透镜；第一透镜为负光焦度的球面透镜，且所述的第 一透镜为弯月型；第二透镜为无光焦度的非球面透镜，且所述的第二 透镜为弯月型；第三透镜为负光焦度的非球面透镜，且第三透镜为弯 月型；
所述的第二透镜组包括有沿光线入射方向依次设置的第四透镜、 第五透镜、第六透镜和第七透镜；所述第四透镜为正光焦度的球面透 镜，且第四透镜的两个面为凸面；所述第五透镜为正光焦度的球面透 镜，且第五透镜的两个面为凸面；所述第六透镜为负光焦度的非球面 透镜，且第六透镜的两个面为凹面；所述第七透镜为正光焦度的非球 面透镜，且第七透镜的两个面为凸面；
所述第三透镜和所述第四透镜之间设置有光阑；
所述的棱镜分光组包括有分光棱镜、第一感光芯片和第二感光芯 片，所述第一感光芯片平行于光轴设置，所述第二感光芯片垂直于光 轴设置。
如上所述的一种6mm小体积、超大通光、双光路光学系统，其特 征在于，所述的第一透镜组和所述的第二透镜组之间的空气间隔是 6mm；所述的第二透镜组和所述的棱镜分光组之间的空气间隔是 1.5mm。
如上所述的一种6mm小体积、超大通光、双光路光学系统，其特 征在于，所述第一透镜的两个面的曲率半径分别为12mm和5mm；第 二透镜的两个面的曲率半径分别为-21mm和-9mm；第三透镜的两个面 的曲率半径分别为-5.7mm和-22mm。
如上所述的一种6mm小体积、超大通光、双光路光学系统，其特 征在于，所述第四透镜的两个面的曲率半径分别为48mm和-17.6mm； 所述第五透镜的两个面的曲率半径分别为23.7mm和-23.7mm；所述第 六透镜的两个面的曲率半径分别为-71.5mm和10mm；所述第七透镜的 两个面的曲率半径分别为10.7mm和-13.5mm。
如上所述的一种6mm小体积、超大通光、双光路光学系统，其特 征在于，所述的分光棱镜在光轴方向上的水平厚度为12.5mm。
与现有技术相比，本发明的一种6mm小体积、超大通光、双光路 光学系统，达到了如下效果：
本发明具有双光路，可将波长分为可见光和红外光两条光路，且 具有超大光圈，F数可达到1.2，保证了在低照度环境下镜头的完美 使用。后焦大，后焦是焦距的3倍多，使得光学系体积较小，在只使 用7枚镜片条件下，总长小于50mm，成本极低。
选用高折射、低色散的塑胶玻璃与高折射率、高色散的冕牌玻璃 来消色差以及消像散，使用塑料非球面透镜降低球差和畸变；透镜组 中塑料非球面正负搭配使用，保证了镜头在高低温环境都可正常使 用。
【附图说明】
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明，其 中：
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的可见光MTF图；
图3为本发明的红外光MTF图
附图说明：1、第一透镜；2、第二透镜；3、第三透镜；4、第四 透镜；5、第五透镜；6、第六透镜；7、第七透镜；8、光阑；9、分 光棱镜；10、第一感光芯片；11、第二感光芯片。
【具体实施方式】
下面结合附图对本发明的实施方式作详细说明。
如图1至图3所示，一种6mm小体积、超大通光、双光路光学 系统，沿光线入射方向依次设置有第一透镜组、第二透镜组和棱镜分 光组；
所述的第一透镜组包括有沿光线入射方向依次设置的第一透镜1 和第二透镜2；
所述第一透镜1为负光焦度的球面透镜，且所述的第一透镜1为 弯月型；
所述第二透镜2为无光焦度的非球面透镜，且所述的第二透镜2 为弯月型；
所述第三透镜3为负光焦度的非球面透镜，且第三透镜3为弯月 型；
所述的第二透镜组包括有沿光线入射方向依次设置的第四透镜 4、第五透镜5、第六透镜6和第七透镜7；
所述第四透镜4为正光焦度的球面透镜，且所述第四透镜4的两 个面为凸面；
所述第五透镜5为正光焦度的球面透镜，且所述第五透镜5的两 个面为凸面；
所述第六透镜6为负光焦度的非球面透镜，且所述第六透镜6的 两个面为凹面；
所述第七透镜7为正光焦度的非球面透镜，且所述第七透镜7的 两个面为凸面；
所述第三透镜3和第四透镜4之间设置有光阑8；
所述的棱镜分光组包括有分光棱镜9、第一感光芯片10和第二 感光芯片11，第一感光芯片10平行于光轴设置，第二感光芯片11 垂直于光轴设置，保证分光棱镜分的光束能够达到第一感光芯片和第 二感光芯片。
如图1所示，在本实施例中，所述的第一透镜组和第二透镜组之 间的空气间隔是6mm；所述的第二透镜组和棱镜分光组之间的空气间 隔是1.5mm。第一透镜组和第二透镜组之间的空气间隔为第三透镜与 第四透镜之间的距离；第二透镜组和棱镜分光组之间的空气间隔为第 七透镜至分光棱镜之间的距离。
如图1所示，在本实施例中，所述第一透镜1的两个面的曲率半 径分别为12mm和5mm；第二透镜2的两个面的曲率半径分别为-21mm 和-9mm；第三透镜3的两个面的曲率半径分别为-5.7mm和-22mm。
第一透镜包括有光线经过方向上的第一面S1和第二面S2，第一 透镜第一个面S1的曲率半径为12mm，第一透镜的第二个面S2的曲 率半径为5mm；
第二透镜包括有光线经过方向上的第一面S3和第二面S4，第二 透镜第一个面S3的曲率半径为-21mm，第二透镜的第二个面S4的曲 率半径为-9mm。
第三透镜包括有光线经过方向上的第一面S5和第二面S6，第三 透镜第一个面S5的曲率半径为-5.7mm，第三透镜的第二个面S6的曲 率半径为-22mm。
如图1所示，在本实施例中，所述第四透镜4的两个面的曲率半 径分别为48mm和-17.6mm；所述第五透镜5的两个面的曲率半径分别 为23.7mm和-23.7mm；所述第六透镜6的两个面的曲率半径分别为 -71.5mm和10mm；所述第七透镜7的两个面的曲率半径分别为10.7mm 和-13.5mm。
第四透镜包括有光线经过方向上的第一面S7和第二面S8，第四 透镜第一个面S7的曲率半径为48mm，第四透镜的第二个面S8的曲 率半径为-17.6mm；
第五透镜包括有光线经过方向上的第一面S9和第二面S10，第 五透镜第一个面S9的曲率半径为23.7mm，第五透镜的第二个面S10 的曲率半径为-23.7mm；
第六透镜包括有光线经过方向上的第一面S11和第二面S12，第 六透镜第一个面S11的曲率半径为-71.5mm，第六透镜的第二个面S12 的曲率半径为10mm。
第七透镜包括有光线经过方向上的第一面S13和第二面S14，第 七透镜第一个面S13的曲率半径为10.7mm，第七透镜的第二个面S14 的曲率半径为-13.5mm；
第一透镜为玻璃透镜，第二透镜为塑料非球面透镜，第三透镜为 塑料非球面透镜，第四透镜为玻璃透镜，第五透镜为塑料透镜，第六 透镜为塑料非球面透镜，第七透镜为非球面透镜。只使用7枚玻璃和 塑料非球面透镜，成本极低，且高低温环境下均可使用。
如图1所示，在本实施例中，所述的分光棱镜9在光轴方向上的 水平厚度为12.5mm。
该6mm大通光定焦镜头达到了以下技术指标：1、焦距：f′ ＝6mm；2、相对孔径F＝1.2；3、视场角：2w≥65°(像方像视场2 η′≥Ф6.52mm)；4、畸变：＜-14％；5、分辨率：可与600万像 素高分辨率CCD或CMOS摄像机适配；6、光路总长∑≤50mm，光 学后截距L’≥17mm；7、适用谱线范围：480nm～850nm。
由图2和图3可知，光学可见和红外MTF非常高，可见波长成 像时，中心视场160线对处大于0.55，边缘视场160线对处大于 0.4；红外0.85um波长成像时，中心视场160线对处大于0.5，边 缘视场160线对处大于0.4。

Claims (5)

1.一种6mm小体积、超大通光、双光路光学系统，其特征在于，沿光线入射方向依次设置有第一透镜组、第二透镜组和棱镜分光组；
所述的第一透镜组包括有沿光线入射方向依次设置的第一透镜(1)、第二透镜(2)和第三透镜(3)；第一透镜(1)为负光焦度的球面透镜，且所述的第一透镜(1)为弯月型；第二透镜(2)为无光焦度的非球面透镜，且所述的第二透镜(2)为弯月型；第三透镜(3)为负光焦度的非球面透镜，且第三透镜(3)为弯月型；
所述的第二透镜组包括有沿光线入射方向依次设置的第四透镜(4)、第五透镜(5)、第六透镜(6)和第七透镜(7)；所述第四透镜(4)为正光焦度的球面透镜，且第四透镜(4)的两个面为凸面；所述第五透镜(5)为正光焦度的球面透镜，且第五透镜(5)的两个面为凸面；所述第六透镜(6)为负光焦度的非球面透镜，且第六透镜(6)的两个面为凹面；所述第七透镜(7)为正光焦度的非球面透镜，且第七透镜(7)的两个面为凸面；
所述第三透镜(3)和所述第四透镜(4)之间设置有光阑(8)；
所述的棱镜分光组包括有分光棱镜(9)、第一感光芯片(10)和第二感光芯片(11)，所述第一感光芯片(10)平行于光轴设置，所述第二感光芯片(11)垂直于光轴设置。
2.根据权利要求1所述的一种6mm小体积、超大通光、双光路光学系统，其特征在于，所述的第一透镜组和所述的第二透镜组之间的空气间隔是6mm；所述的第二透镜组和所述的棱镜分光组之间的空气间隔是1.5mm。
3.根据权利要求1所述的一种6mm小体积、超大通光、双光路光学系统，其特征在于，所述第一透镜(1)的两个面的曲率半径分别为12mm和5mm；第二透镜(2)的两个面的曲率半径分别为-21mm和-9mm；第三透镜(3)的两个面的曲率半径分别为-5.7mm和-22mm。
4.根据权利要求1所述的一种6mm小体积、超大通光、双光路光学系统，其特征在于，所述第四透镜(4)的两个面的曲率半径分别为48mm和-17.6mm；所述第五透镜(5)的两个面的曲率半径分别为23.7mm和-23.7mm；所述第六透镜(6)的两个面的曲率半径分别为-71.5mm和10mm；所述第七透镜(7)的两个面的曲率半径分别为10.7mm和-13.5mm。
5.根据权利要求1所述的一种6mm小体积、超大通光、双光路光学系统，其特征在于，所述的分光棱镜(9)在光轴方向上的水平厚度为12.5mm。
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