CN110703417A - 一种全塑胶非球面日夜共焦光学系统 - Google Patents

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刘莹
张世忠
杨樟洪
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Abstract

本发明涉及一种全塑胶非球面日夜共焦光学系统，所述光学系统包括沿入射光路自前向后依次间隔设置的双凹非球面塑胶透镜A‑1、双凸非球面塑胶透镜A‑2、光阑D、双凸非球面塑胶透镜B‑1和弯月非球面塑胶透镜B‑2，所述双凹非球面塑胶透镜A‑1和双凸非球面塑胶透镜A‑2构成光焦度为负的前组镜头，所述双凸非球面塑胶透镜B‑1和弯月非球面塑胶透镜B‑2构成光焦度为正的后组镜头。本发明设计合理，通过4片塑胶分离非球面矫正球差及色差，利用高阶非球面补偿高级像差，合理计算各片非球面焦距或者光焦度，达到日夜齐焦的效果。

Description

一种全塑胶非球面日夜共焦光学系统
技术领域：
本发明涉及一种全塑胶非球面日夜共焦光学系统。
背景技术：
现有市面上有各种各样的玻塑混合日夜共焦镜头应用于安防系统中，但是，由于多数产品必须使用玻璃镜片补偿塑胶镜片温度飘移，并且该玻璃镜片多为软材质玻璃镜片，加工难度大，故导致整个镜头成本严重升高，由于玻璃镜片加工精度的限制，同样使得该类镜头的高像素良率上始终难以突破。目前，在安防行业中，鲜有真正意义上的低成本、高像质、高像素直通率高的镜头。
发明内容：
本发明的目的在于针对以上不足之处，提供一种全塑胶非球面日夜共焦光学系统，不仅设计合理，而且具有高分辨率，低成本，日夜共焦的特点。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种全塑胶非球面日夜共焦光学系统，所述光学系统包括沿入射光路自前向后依次间隔设置的双凹非球面塑胶透镜A-1、双凸非球面塑胶透镜A-2、光阑D、双凸非球面塑胶透镜B-1和弯月非球面塑胶透镜B-2，所述双凹非球面塑胶透镜A-1和双凸非球面塑胶透镜A-2构成光焦度为负的前组镜头，所述双凸非球面塑胶透镜B-1和弯月非球面塑胶透镜B-2构成光焦度为正的后组镜头。
进一步的，所述双凹非球面塑胶透镜A-1与双凸非球面塑胶透镜A-2的空气间隔为5.12mm，所述双凸非球面塑胶透镜A-2与双凸非球面塑胶透镜B-1的空气间隔为3.1mm，所述双凸非球面塑胶透镜B-1与弯月非球面塑胶透镜B-2的空气间隔为0.122mm。
进一步的，设定光学系统的焦距为f，双凹非球面塑胶透镜A-1、双凸非球面塑胶透镜A-2、双凸非球面塑胶透镜B-1以及弯月非球面塑胶透镜B-2分担的焦距分别为f1、f2、f3、f4，其中f1、f2、f3和f4与f满足以下比例：-2<
Figure DEST_PATH_IMAGE002
<-1；2<<3；0<
Figure DEST_PATH_IMAGE006
<1；-2<
Figure DEST_PATH_IMAGE008
<-1。
进一步的，所述f3和f4满足满足：0.8<
Figure DEST_PATH_IMAGE010
<1.1。
进一步的，所述弯月非球面塑胶透镜B-2的后侧还设有一滤光片C。
与现有技术相比，本发明具有以下效果：（1）本发明设计合理，通过4片塑胶分离非球面矫正球差及色差，利用高阶非球面补偿高级像差，合理计算各片非球面焦距或者光焦度，达到日夜齐焦的效果；（2）以超低的成本实现高清摄像水平，不但在白天能达到高品质像素的同时，在光线不足或夜晚的情况下，也具有高清像质，在不同温度的恶劣环境依旧可成完善像。
以下附图说明：
图1是本发明实施例的光学系统的光路结构示意图。
图中：
A-1-双凹非球面塑胶透镜；A-2-双凸非球面塑胶透镜A-2；B-1-双凸非球面塑胶透镜；B-2-弯月非球面塑胶透镜；C-滤光片；D-光阑。
具体实施方式:
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。
如图1所示，本发明一种全塑胶非球面日夜共焦光学系统，所述光学系统包括沿入射光路自前向后依次间隔设置的双凹非球面塑胶透镜A-1、双凸非球面塑胶透镜A-2、光阑D、双凸非球面塑胶透镜B-1和弯月非球面塑胶透镜B-2，所述双凹非球面塑胶透镜A-1和双凸非球面塑胶透镜A-2构成光焦度为负的前组镜头，所述双凸非球面塑胶透镜B-1和弯月非球面塑胶透镜B-2构成光焦度为正的后组镜头。
本实施例中，所述双凹非球面塑胶透镜A-1与双凸非球面塑胶透镜A-2的空气间隔为5.12mm，所述双凸非球面塑胶透镜A-2与双凸非球面塑胶透镜B-1的空气间隔为3.1mm，所述双凸非球面塑胶透镜B-1与弯月非球面塑胶透镜B-2的空气间隔为0.122mm。
本实施例中，设定光学系统的焦距为f，双凹非球面塑胶透镜A-1、双凸非球面塑胶透镜A-2、双凸非球面塑胶透镜B-1以及弯月非球面塑胶透镜B-2分担的焦距分别为f1、f2、f3、f4，其中f1、f2、f3和f4与f满足以下比例：-2< <-1；2<
Figure 861885DEST_PATH_IMAGE004
<3；0<
Figure 844884DEST_PATH_IMAGE006
<1；-2<
Figure 194088DEST_PATH_IMAGE008
<-1。通过对镜头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480～850nm的波长范围的像差得到合理的校正和平衡。
本实施例中，所述f3和f4满足满足：0.8<
Figure 477302DEST_PATH_IMAGE010
<1.1。为使得镜头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。
本实施例中，所述弯月非球面塑胶透镜B-2的后侧还设有一滤光片C。
本实施例中，各镜片的参数如下表所示。
Figure DEST_PATH_IMAGE012
由上述镜片组成的光学系统达到了如下的光学指标：
焦距：f=4mm；
相对孔径F=1.8；
视场角：2w≥120°(像方像视场2η′≥Ф7mm)；
畸变：＜-15%；
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∑≤22mm，光学后截距L’≥5mm；
适用谱线范围：480nm～850nm。
本实施例中，前组负光焦度保证镜头通光大小，后组两片非球面矫正所有高级像差。整个镜头保证镜头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。利用全系统高阶非球面使得整个系统具有非常小的像差，达到4K高清画质。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。其中双凸非球面塑胶透镜B-1和弯月非球面塑胶透镜B-2为两片光焦度相当的塑料非球面，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。
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 (5)

1.一种全塑胶非球面日夜共焦光学系统，其特征在于：所述光学系统包括沿入射光路自前向后依次间隔设置的双凹非球面塑胶透镜A-1、双凸非球面塑胶透镜A-2、光阑D、双凸非球面塑胶透镜B-1和弯月非球面塑胶透镜B-2，所述双凹非球面塑胶透镜A-1和双凸非球面塑胶透镜A-2构成光焦度为负的前组镜头，所述双凸非球面塑胶透镜B-1和弯月非球面塑胶透镜B-2构成光焦度为正的后组镜头。
2.根据权利要求1所述的一种全塑胶非球面日夜共焦光学系统，其特征在于：所述双凹非球面塑胶透镜A-1与双凸非球面塑胶透镜A-2的空气间隔为5.12mm，所述双凸非球面塑胶透镜A-2与双凸非球面塑胶透镜B-1的空气间隔为3.1mm，所述双凸非球面塑胶透镜B-1与弯月非球面塑胶透镜B-2的空气间隔为0.122mm。
3.根据权利要求1所述的一种全塑胶非球面日夜共焦光学系统，其特征在于：设定光学系统的焦距为f，双凹非球面塑胶透镜A-1、双凸非球面塑胶透镜A-2、双凸非球面塑胶透镜B-1以及弯月非球面塑胶透镜B-2分担的焦距分别为f1、f2、f3、f4，其中f1、f2、f3和f4与f满足以下比例：-2<
Figure DEST_PATH_IMAGE001
<-1；2<
Figure 324047DEST_PATH_IMAGE002
<3；0<
Figure DEST_PATH_IMAGE003
<1；-2<
Figure 913292DEST_PATH_IMAGE004
<-1。
4.根据权利要求3所述的一种全塑胶非球面日夜共焦光学系统，其特征在于：所述f3和f4满足满足：0.8<
Figure DEST_PATH_IMAGE005
<1.1。
5.根据权利要求1所述的一种全塑胶非球面日夜共焦光学系统，其特征在于：所述弯月非球面塑胶透镜B-2的后侧还设有一滤光片C。
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