CN113376811A - 2.8mm大孔径、昼夜两用玻塑定焦光学系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种2.8mm大孔径、昼夜两用玻塑定焦光学系统，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塑胶非球面透镜A‑1、弯月塑胶非球面透镜A‑2、双凸玻璃透镜A‑3、光阑C、弯月塑胶非球面透镜B‑1、双凸塑胶非球面透镜B‑2；其中弯月塑胶非球面透镜A‑1、弯月塑胶非球面透镜A‑2、双凸玻璃透镜A‑3构成光焦度为负的前组A，弯月塑胶非球面透镜B‑1、双凸塑胶非球面透镜B‑2构成光焦度为正的后组B；通过使用4片塑胶高阶非球面矫正球差、色差以及高级像差，并合理计算各片非球面光焦度使高温和低温环境下焦点无偏移，并达到日夜齐焦的效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种2.8mm大孔径、昼夜两用玻塑定焦光学系统，涉及安防领域。
背景技术
现有市面上有各种各样的定焦镜头应用于安防系统中，但是多数镜头的F数大于2.0，孔径较小，为了提高性能、提高像素，故一般使用更多玻璃镜片来达到更高清的像质，也因此大大增加了产品成本，导致产品推广难度提升。并且，由于大多使用玻璃球面设计，受限制于玻璃球面的加工精度差，成本高，镜头在像素、性能及成本上很难满足市场需求目前，在安防行业中，鲜有真正意义上的低成本、高像质、大孔径、昼夜两用的定焦镜头。
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2.8mm大孔径、昼夜两用玻塑定焦光学系统，不仅结构简单，而且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。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：2.8mm大孔径、昼夜两用玻塑定焦光学系统，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塑胶非球面透镜A-1、弯月塑胶非球面透镜A-2、双凸玻璃透镜A-3、光阑C、弯月塑胶非球面透镜B-1、双凸塑胶非球面透镜B-2；其中双凹塑胶非球面透镜A-1、弯月塑胶非球面透镜A-2、双凸玻璃透镜A-3构成光焦度为负的前组A，弯月塑胶非球面透镜B-1、双凸塑胶非球面透镜B-2构成光焦度为正的后组B。
进一步的，所述双凹塑胶非球面透镜A-1与弯月塑胶非球面透镜A-2的空气间隔为2.36mm，所述弯月塑胶非球面透镜A-2与双凸玻璃透镜A-3的空气间隔为1.31mm,所述双凸玻璃透镜A-3与弯月塑胶非球面透镜B-1的空气间隔为1.12mm，所述弯月塑胶非球面透镜B-1与双凸塑胶非球面透镜B-2的空气间隔为0.13mm。
进一步的，设定镜头的光学系统焦距为f，双凹塑胶非球面透镜A-1、弯月塑胶非球面透镜A-2、双凸玻璃透镜A-3、光阑C、弯月塑胶非球面透镜B-1、双凸塑胶非球面透镜B-2分担的系统焦距分别为f1、f2、f3、f4、f5；其中f满足以下条件：-6mm< f1<-5mm；35mm< f2<37mm；7mm< f3<9mm；-8mm<f4<-6mm；5 mm<f5<7mm。
进一步的，双凹塑胶非球面透镜A-1、弯月塑胶非球面透镜A-2、弯月塑胶非球面透镜B-1、双凸塑胶非球面透镜B-2为塑料材料制造。
进一步的，双凸塑胶非球面透镜B-2后侧还设有一滤光片D。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：（1）通过使用4片塑胶高阶非球面矫正球差、色差以及高级像差，并合理计算各片非球面光焦度使高温和低温环境下焦点无偏移，并达到日夜齐焦的效果。（2）利用高阶塑胶非球面技术，提高精度并简化结构，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；（3）通过使用前组两片后组两片分离式非球面，同时正负光焦度匹配，结构简单、合理，解决了现有定焦镜头清晰度不足、孔径较小、采用多镜片结构导致成本增加，同时结构复杂，无法实现轻小型定焦镜头的问题。
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为本发明实施例的光学系统的光路结构示意图；
图2为该光学系统可见光下 MTF 的函数值；
图3为该光学系统在850nm红外光下 MTF 的函数值；
图4为该光学系统可见光下的MTF离焦曲线；
图5为该光学系统在850nm红外光下的MTF离焦曲线；
图6为该光学系统在-30℃低温下 MTF 的函数值；
图7为该光学系统在70℃高温下 MTF 的函数值；
图中：A-1双凹塑胶非球面透镜A-1、A-2弯月塑胶非球面透镜A-2、A-3双凸玻璃透镜A-3、C光阑C、B-1弯月塑胶非球面透镜B-1、B-2双凸塑胶非球面透镜B-2、A前组A、B后组B。
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1~7所示，2.8mm大孔径、昼夜两用玻塑定焦光学系统，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塑胶非球面透镜A-1、弯月塑胶非球面透镜A-2、双凸玻璃透镜A-3、光阑C、弯月塑胶非球面透镜B-1、双凸塑胶非球面透镜B-2；其中双凹塑胶非球面透镜A-1、弯月塑胶非球面透镜A-2、双凸玻璃透镜A-3构成光焦度为负的前组A，弯月塑胶非球面透镜B-1、双凸塑胶非球面透镜B-2构成光焦度为正的后组B。
在本发明实施例中，所述双凹塑胶非球面透镜A-1与弯月塑胶非球面透镜A-2的空气间隔为2.36mm，所述弯月塑胶非球面透镜A-2与双凸玻璃透镜A-3的空气间隔为1.31mm,所述双凸玻璃透镜A-3与弯月塑胶非球面透镜B-1的空气间隔为1.12mm，所述弯月塑胶非球面透镜B-1与双凸塑胶非球面透镜B-2的空气间隔为0.13mm。
在本发明实施例中，设定镜头的光学系统焦距为f，双凹塑胶非球面透镜A-1、弯月塑胶非球面透镜A-2、双凸玻璃透镜A-3、光阑C、弯月塑胶非球面透镜B-1、双凸塑胶非球面透镜B-2分担的系统焦距分别为f1、f2、f3、f4、f5；其中f满足以下条件：-6mm< f1<-5mm；35mm< f2<37mm；7mm< f3<9mm；-8mm<f4<-6mm；5 mm<f5<7mm。通过对光学系统的光焦度按照以上比例进行合理分配，使光学系统在430～850nm的波长范围的像差得到合理的校正和平衡。
在本发明实施例中，双凹塑胶非球面透镜A-1、弯月塑胶非球面透镜A-2、弯月塑胶非球面透镜B-1、双凸塑胶非球面透镜B-2为塑料材料制造。
在本发明实施例中，双凸塑胶非球面透镜B-2后侧还设有一滤光片D。
一种2.8mm大孔径、昼夜两用玻塑定焦光学系统的成像方法：光线自前朝后依次经双凹塑胶非球面透镜A-1、弯月塑胶非球面透镜A-2、双凸玻璃透镜A-3、光阑C、弯月塑胶非球面透镜B-1、双凸塑胶非球面透镜B-2后成像。
从上述可知，前组A负光焦度矫正后组B正光焦度像差，前后组各设置两片光焦度互补的高阶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，以降低光学系统的敏感性，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。其中非球面A-1、A-2、B-1、B-2为塑料非球面，像质好，成本低；前组A负光焦度，后组B正光焦度，保证在高低温环境仍可正常使用。
本实施例中，各镜片的参数如下表所示：
本实施例提供的光学系统的技术指标如下：
（1）焦距：f=2.8mm；
（2）相对孔径F=1.6；
（3）视场角： 2w≥135° (像方像视场2η′≥Ф6mm)；
（4）分辨率：可与800万像素高分辨率CCD或CMOS摄像机适配；
（5）光路总长∑≤23mm，光学后截距L’≥5mm；
（6）适用谱线范围：430nm～850nm。
综上所述，本发明提供的2.8mm大孔径、昼夜两用玻塑定焦光学系统，结构简单，体积小，以超低的成本实现高清摄像水平，在不同温度的恶劣环境依旧可成完善像，在夜间低照度情况下可以清晰成像。
上列较佳实施例，对本发明的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.2.8mm大孔径、昼夜两用玻塑定焦光学系统，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塑胶非球面透镜A-1、弯月塑胶非球面透镜A-2、双凸玻璃透镜A-3、光阑C、弯月塑胶非球面透镜B-1、双凸塑胶非球面透镜B-2；其中弯月塑胶非球面透镜A-1、弯月塑胶非球面透镜A-2、双凸玻璃透镜A-3构成光焦度为负的前组A，弯月塑胶非球面透镜B-1、双凸塑胶非球面透镜B-2构成光焦度为正的后组B。
2.根据权利要求1所述的2.8mm大孔径、昼夜两用玻塑定焦光学系统，其特征在于：所述双凹塑胶非球面透镜A-1与弯月塑胶非球面透镜A-2的空气间隔为2.36mm，所述弯月塑胶非球面透镜A-2与双凸玻璃透镜A-3的空气间隔为1.31mm,所述双凸玻璃透镜A-3与弯月塑胶非球面透镜B-1的空气间隔为1.12mm，所述弯月塑胶非球面透镜B-1与双凸塑胶非球面透镜B-2的空气间隔为0.13mm。
3.根据权利要求1所述的2.8mm大孔径、昼夜两用玻塑定焦光学系统，其特征在于：设定镜头的光学系统焦距为f，双凹塑胶非球面透镜A-1、弯月塑胶非球面透镜A-2、双凸玻璃透镜A-3、光阑C、弯月塑胶非球面透镜B-1、双凸塑胶非球面透镜B-2分担的系统焦距分别为f1、f2、f3、f4、f5；其中f满足以下条件：-6mm< f1<-5mm；35mm< f2<37；7mm< f3<9mm；-8mm<f4<-6mm；5 mm<f5<7mm。
4.根据权利要求1所述的2.8mm大孔径、昼夜两用玻塑定焦光学系统，其特征在于：双凹塑胶非球面透镜A-1、弯月塑胶非球面透镜A-2、弯月塑胶非球面透镜B-1、双凸塑胶非球面透镜B-2为塑料材料制造。
5.根据权利要求1所述的2.8mm大孔径、昼夜两用玻塑定焦光学系统，其特征在于：双凸塑胶非球面透镜B-2后侧还设有一滤光片D。
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