CN109188658B - 25mm大靶面高清4K非球面光学系统及成像方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种25mm大靶面高清4K非球面光学系统及成像方法，所述光学系统沿光线自左向右方向依次设有光焦度为负的前组A、光焦度为正的后组B；所述前组A依次设有双凸透镜A‑1、双凸透镜A‑2和双凹透镜A‑3的密接的第一胶合组；所述后组B依次设有第一非球面透镜B‑1、第二非球面透镜B‑2、弯月透镜B‑3和双凸透镜B‑3的密接的第二胶合组，本光学系统结构透镜少，以超低的成本实现高清摄像水平，实现4K高分辨率，零温漂，在不同温度的恶劣环境依旧可成完善像，能与800万及以下CCD或者CMOS适配。

Description

25mm大靶面高清4K非球面光学系统及成像方法
技术领域
本发明涉及一种25mm大靶面高清4K非球面光学系统及成像方法。
背景技术
现有中长焦安防市场上有各种各样的25mm左右的监控镜头应用于远处监控中，但是，由于焦距较长，色差很难得到很好矫正，必须使用更多玻璃及胶合片设计才可使镜头在像素及性能得到提高。这样就导致镜头很难做到轻小型结构以及经济性的市场趋势。为了提高性能及像素，并做到监控小型化目标，不使用非球面技术，很难通过玻璃材料选择在提高产品性能同时降低成本，结构很难实现轻小型目标。目前，在长焦监控中，鲜有真正意义上的低成本、高像质、低温漂镜头。
发明内容
鉴于现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种25mm大靶面高清4K非球面光学系统及成像方法。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种25mm大靶面高清4K非球面光学系统，所述光学系统沿光线自左向右方向依次设有光焦度为负的前组A、光焦度为正的后组B；所述前组A依次设有双凸透镜A-1、双凸透镜A-2和双凹透镜A-3的密接的第一胶合组；所述后组B依次设有第一非球面透镜B-1、第二非球面透镜B-2、弯月透镜B-3和双凸透镜B-3的密接的第二胶合组。
进一步的，所述光学系统的焦距为f, 双凸透镜A-1、第一胶合组、第一非球面透镜B-1、第二非球面透镜B-2、第二胶合组的焦距分别为f1、f2、f3、f4、f5，其中f1、f2、f3、f4、f5与f满足以下比例：-4<
Figure SMS_1
<-3、-3</>
Figure SMS_2
<-2、3.5</>
Figure SMS_3
<4.5、2</>
Figure SMS_4
<3、2</>
Figure SMS_5
<3。
进一步的，f3和f4满必须满足：-1.5<
Figure SMS_6
<-1.2。
进一步的，所述双凸透镜A-1与第一胶合组之间的的空气间隔为0.1mm，第一胶合组与第一非球面透镜B-1之间的的空气间隔为0.23mm，第一非球面透镜B-1与第二非球面透镜B-2之间的的空气间隔为0.1mm，第二非球面透镜B-2与第二胶合组之间的空气间隔为1.56mm。
5. 根据权利要求1所述的25mm大靶面高清4K非球面光学系统，其特征在于：所述第二胶合组后右侧设置有滤光片C。
进一步的，所述第一非球面透镜B-1、第二非球面透镜B-2均为为塑料材料制造。
一种25mm大靶面高清4K非球面光学系统的成像方法：光路顺序进入前组A、后组B后进行成像。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：结构透镜少，以超低的成本实现高清摄像水平，实现4K高分辨率，零温漂，在不同温度的恶劣环境依旧可成完善像，能与800万及以下CCD或者CMOS适配。
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。
附图说明
图1为光学系统示意图；
图2为聚焦使得可见光中心视场像质最佳情况下的MTF图。
图中：
A-1-双凸透镜；A-2-双凸透镜；A-3-双凹透镜；B-1-第一非球面透镜；B-2-第二非球面透镜；B-3-弯月透镜；B-4-双凸透镜；C-滤光片。
具体实施方式
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图，作详细说明如下。
如图1-2所示，一种25mm大靶面高清4K非球面光学系统，所述光学系统沿光线自左向右方向依次设有光焦度为负的前组A、光焦度为正的后组B；所述前组A依次设有双凸透镜A-1、双凸透镜A-2和双凹透镜A-3的密接的第一胶合组；所述后组B依次设有第一非球面透镜B-1、第二非球面透镜B-2、弯月透镜B-3和双凸透镜B-3的密接的第二胶合组。
在本实施例中，所述光学系统的焦距为f, 双凸透镜A-1、第一胶合组、第一非球面透镜B-1、第二非球面透镜B-2、第二胶合组的焦距分别为f1、f2、f3、f4、f5，其中f1、f2、f3、f4、f5与f满足以下比例：-4<
Figure SMS_7
<-3、-3</>
Figure SMS_8
<-2、3.5</>
Figure SMS_9
<4.5、2</>
Figure SMS_10
<3、2</>
Figure SMS_11
<3。通过对各镜片的光焦度按照以上比例进行合理分配，各镜片相对于系统焦距f成一定比例，使镜头在420～700nm的波长范围的像差得到合理的校正和平衡。
在本例中，f3和f4满必须满足：-1.5<
Figure SMS_12
<-1.2。使得光学系统在能在高温及低温清晰成像，使温漂为零，在恶劣的温度条件下可高清成像，无离焦，后组两片非球面焦距光焦度比例必须满足以上条件。
在本实施例中，所述双凸透镜A-1与第一胶合组之间的的空气间隔为0.1mm，第一胶合组与第一非球面透镜B-1之间的的空气间隔为0.23mm，第一非球面透镜B-1与第二非球面透镜B-2之间的的空气间隔为0.1mm，第二非球面透镜B-2与第二胶合组之间的空气间隔为1.56mm。
5. 根据权利要求1所述的25mm大靶面高清4K非球面光学系统，其特征在于：所述第二胶合组后右侧设置有滤光片C。
在本实施例中，前组A负光焦度矫正后组B正光焦度像差，两片非球面矫正所有高级像差及球差。整个关雪系统折射率和光焦度近似比例分配，保证前后组镜片的入射角大小的均衡性，以降低镜头的敏感性，提高生产的可能性。通过合理分配各镜片焦距，使成像系统球差和场曲同时小，保证轴心和离轴视场像质。通过以上镜片组成的光学系统，光路总长较短，则镜头的体积小；后焦大，可以多种接口的摄像机配合使用。在双高斯基础上增加非球面可以做到更大视场更大通光的光学系统，其中第一非球面透镜B-1、第二非球面透镜B-2为两片塑料非球面，使得该系统像质好，成本低；前组镜片负光焦度，后组镜片正光焦度，保证在高低温环境仍可正常使用。
一种25mm大靶面高清4K非球面光学系统的成像方法：光路顺序进入前组A、后组B后进行成像。
在本实施例中，各个镜片参数如下表：
Figure SMS_13
本实施例提供的光学系统的技术指标如下：焦距：f=25mm；相对孔径F=2.0；视场角：2w≥16°(像方像视场2η′≥Ф8mm)；TV畸变：＜-1%；分辨率：可与800万像素高分辨率CCD或CMOS摄像机适配；光路总长∑≤30mm，光学后截距L’≥7mm；适用谱线范围：420nm～700nm。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (6)

1.一种25mm大靶面高清4K非球面光学系统，其特征在于：所述光学系统沿光线自左向右方向依次由光焦度为负的前组A、光焦度为正的后组B组成；所述前组A依次由双凸透镜A-1、双凸透镜A-2、双凹透镜A-3组成，双凸透镜A-2和双凹透镜A-3密接组成第一胶合组；所述后组B依次由第一非球面透镜B-1、第二非球面透镜B-2、弯月透镜B-3、双凸透镜B-4组成，弯月透镜B-3和双凸透镜B-4密接组成第二胶合组，且第一非球面透镜 B-1 具有正光焦度，第二非球面透镜 B-2 具有负光焦度，弯月透镜 B-3 具有负光焦度；
所述光学系统的焦距为f, 双凸透镜A-1、第一胶合组、第一非球面透镜B-1、第二非球面透镜B-2、第二胶合组的焦距分别为f1、f2、f3、f4、f5，其中f1、f2、f3、f4、f5与f满足以下比例：-4<
Figure QLYQS_1
<-3、-3 </>
Figure QLYQS_2
<-2、3.5</>
Figure QLYQS_3
<4.5、2</>
Figure QLYQS_4
<3、2</>
Figure QLYQS_5
<3。
2.根据权利要求1所述的25mm大靶面高清4K非球面光学系统，其特征在于：f3和f4满必须满足：-1.5<
Figure QLYQS_6
<-1.2。
3.根据权利要求1所述的25mm大靶面高清4K非球面光学系统，其特征在于：所述双凸透镜A-1与第一胶合组之间的的空气间隔为0.1mm，第一胶合组与第一非球面透镜B-1之间的的空气间隔为0.23mm，第一非球面透镜B-1与第二非球面透镜B-2之间的的空气间隔为0.1mm，第二非球面透镜B-2与第二胶合组之间的空气间隔为1.56mm。
4.根据权利要求1所述的25mm大靶面高清4K非球面光学系统，其特征在于：所述第二胶合组后右侧设置有滤光片C。
5.根据权利要求1所述的25mm大靶面高清4K非球面光学系统，其特征在于：所述第一非球面透镜B-1、第二非球面透镜B-2均为为塑料材料制造。
6.一种25mm大靶面高清4K非球面光学系统的成像方法，采用如权利要求1-5任意一项所述的25mm大靶面高清4K非球面光学系统，其特征在于：光路顺序进入前组A、后组B后进行成像。
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