CN202916485U - 一种小体积、高分辨率、红外共焦的光学系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种小体积、高分辨率、红外共焦的光学系统，包括从物方到像方依次设置的第一枚透镜、第二枚透镜、第三枚透镜、第四枚透镜、第五枚透镜和感光芯片，在第二枚透镜和第三枚透镜之间设有光阑，所述的第四枚透镜和第五枚透镜为胶合透镜，所述的第一枚透镜至第五枚透镜的所有透镜均为球面透镜。本实用新型克服了现有技术的不足，从而提供了一种小体积、高分辨率、红外共焦的光学系统。
Description
【技术领域】
本实用新型涉及一种成像光学系统，尤其涉及一种应用于车载、监控、视讯会议系统的小体积、高分辨率、红外共焦的光学系统。
【背景技术】
目前车载、安防、视讯会议用的大视场或中等视场镜头普遍存在外形尺寸较大、分辨率低、夜视效果差等缺点。
红外共焦，是当前车载、监控系统的需要而提出的技术课题。它要求在可见光成像对焦清晰后，切换至红外波段工作时，无需调整像面位置，即可实现红外清晰成像的效果。
目前市场上的镜头为了提升某一方面的效果，却牺牲了其他方面。比如为了实现可见、红外光共焦，就要牺牲可见光波段的解像力；再如，为了增大画角，往往镜头体积就会变大，或提高了成本。
平衡上述缺点的镜头，是一个系统协调的过程，也是光学系统设计的重要任务。现在市场上流行的车载、安防、视讯会议用的中等视场或大视场镜头，改善了分辨率却提高了成本，且体积大。这在使用中造成了很大的不方便，不能满足消费者对镜头的小体积、物美价廉的需求。
【实用新型内容】
本实用新型克服了现有技术的不足，提供了一种小体积、高分辨率、红外共焦的光学系统。
为了解决上述存在的技术问题，本实用新型采用了下列技术方案：
一种小体积、高分辨率、红外共焦的光学系统，其特征在于包括从物方到像方依次设置的第一枚透镜1、第二枚透镜2、第三枚透镜3、第四枚透镜4、第五枚透镜5和感光芯片6，在第二枚透镜2和第三枚透镜3之间设有光阑7，所述的第四枚透镜和第五枚透镜为胶合透镜，所述的第一枚透镜至第五枚透镜的所有透镜均为球面透镜。
如上所述的一种小体积、高分辨率、红外共焦的光学系统，其特征在于所述第一枚透镜1和第五枚透镜5的焦距为负，且第一枚透镜为弯月型透镜，其凹面朝向像方；所述第二枚透镜2、第三枚透镜3和第四枚透镜4的焦距为正。
如上所述的一种小体积、高分辨率、红外共焦的光学系统，其特征在于所述第四枚透镜4和第五枚透镜5所构成的胶合透镜的整体焦距为正。
如上所述的一种小体积、高分辨率、红外共焦的光学系统，其特征在于第一枚镜采用高折射率、低色散的材料，第二枚透镜采用高折射率、高色散的材料。
如上所述的一种小体积、高分辨率、红外共焦的光学系统，其特征在于在第五枚透镜与感光芯片之间设有滤光片8。
本实用新型与现有技术相比具有如下的优点：
1、现有大视场或中等视场镜头的体积普遍较大，本实用新型的镜头体积小。
2、现有大视场或中等视场镜头的周边分辨率低，本实用新型的镜头在整个画面都能清晰成像，可见光波段的分辨率达到了2M静态照片，且画角达到100度以上。
3、现有的车载、安防镜头，为了提升红外效果，或牺牲可见光波段的像质，或者提高了成本，本实用新型在控制成本的情况下，实现了红外共焦清晰成像，达到日夜两用的功能。
4、本系统采用全球面玻璃透镜，光学性能稳定性高、工艺简单、成本低。
【附图说明】
图1是本实用新型的示意图。
【具体实施方式】
下面结合附图对本实用新型进行详细描述：
如图1所示，一种小体积、高分辨率、红外共焦的光学系统，本光学系统由5枚以内的全球面玻璃透镜构成，本实施例中，由5枚全球面透镜构成。
本光学系统包括有从物方到像方依次设置的第一枚透镜1、第二枚透镜2、第三枚透镜3、第四枚透镜4、第五枚透镜5以及感光芯片6。在第二枚透镜和第三枚透镜之间设有光阑7。所述的第四枚透镜4和第五枚透镜5采用胶合工艺构成的胶合透镜。所述五枚透镜均为球面透镜，所述五枚透镜的材质均为玻璃。所述第一枚透镜1和第五枚透镜5的焦距为负，且第一枚透镜为弯向像面的弯月负透镜。所述第二枚透镜2、第三枚透镜3和第四枚透镜4的焦距为正。所述由第四枚透镜4和第五枚透镜5胶合而成的胶合透镜的整体焦距为正。
采用上述结构后，本实用新型在可见光波段内，分辨率达到了200万像素；同时，在由可见波段切换至红外波段工作时，即在峰值波长为850nm的800nm-900nm红外波段内，不需要调整像面位置，在全视场内可以清晰成像，实现了日夜两用的功能。
具体来说，小体积主要通过以下方法实现：首先，第一枚透镜采用弯向像面的弯月形负透镜，起到了扭转大画角光线的作用，从第一枚透镜出射的光线，进入第二枚透镜的入射角大幅减小。同时，把光阑设置于第二枚透镜2与第三枚透镜3之间的靠近镜头的中间位置，有效缩小了镜头的整体外形尺寸，使其适用于目前市场上主流的M12标准接口。
其高分辨率主要通过以下途径实现：1、高效率的材料搭配，依据各个透镜的正负，合理地分配折射率Nd、阿贝数Vd值，再依此选择合适的材料。2、设计时，重点提升中心分辨率的同时，充分重视周边视场的像差校正，且设计的理论解像力适当高于理论需要值。3、采用宽光谱设计，从而保证了图像锐利度和色彩还原性。
红外共焦主要通过以下方法实现：1、设计阶段，加入红外波段，重视红外光的像差校正；2、合理有效的选配透镜的材料，第一枚透镜1采用高折射率、低色散的材料，第二枚透镜2采用高折射率、高色散的材料；3、可见波段、红外波段平衡考虑的原则进行设计，真正实现了可见、红外光使用同一个像面的共焦效果。
在第五枚透镜5后面设置有感光芯片6。同时，在第五枚透镜5与感光芯片6之间插入滤光片8，以滤掉设计波段外的杂光，并在设计时，考虑了滤光片8的衬底材料引入的色差，加以校正，实现最佳的成像效果。
下面举一个光学长度为20mm、200万像素、红外共焦的实际设计案例：
| 面编号 | 面类型 | 半径 | 厚度 | 材料 | 有效直径 |
| OBJ | 物面 | Infinity | 3000 | AIR | |
| 1 | 球面 | 15.88101 | 0.637 | H-LAF52 | 7.75 |
| 2 | 球面 | 2.8 | 4.783867 | AIR | 5.01 |
| 3 | 球面 | 34.279 | 3.284 | H-ZF7LA | 3.2 |
| 4 | 球面 | -52 | 0.3339913 | AIR | 2.55 |
| 光阑 | 球面 | Infinity | 0.1383988 | AIR | 2.44 |
| 6 | 球面 | 11.983 | 3.987 | H-LAF52 | 2.57 |
| 7 | 球面 | -8.520465 | 0.1 | AIR | 3.6 |
| 8 | 球面 | 7.458 | 1.389 | H-LAF10L | 3.86 |
| 9 | 球面 | -2.8 | 0.689 | H-ZF52A | 3.86 |
| 10 | 球面 | 42.09464 | 3 | AIR | 3.94 |
| 11 | 球面 | Infinity | 0.3 | K9 | 4.47 |
| 12 | 球面 | Infinity | 1.193 | AIR | 4.52 |
| 像面 | 球面 | Infinity | 4.7 |
Claims (5)
1.一种小体积、高分辨率、红外共焦的光学系统，其特征在于包括从物方到像方依次设置的第一枚透镜（1）、第二枚透镜（2）、第三枚透镜（3）、第四枚透镜（4）、第五枚透镜（5）和感光芯片（6），在第二枚透镜（2）和第三枚透镜（3）之间设有光阑（7），所述的第四枚透镜和第五枚透镜为胶合透镜，所述的第一枚透镜至第五枚透镜的所有透镜均为球面透镜。
2.根据权利要求1所述的一种小体积、高分辨率、红外共焦的光学系统，其特征在于所述第一枚透镜（1）和第五枚透镜（5）的焦距为负，且第一枚透镜为弯月型透镜，其凹面朝向像方；所述第二枚透镜（2）、第三枚透镜（3）和第四枚透镜（4）的焦距为正。
3.根据权利要求1或2所述的一种小体积、高分辨率、红外共焦的光学系统，其特征在于所述第四枚透镜（4）和第五枚透镜（5）所构成的胶合透镜的整体焦距为正。
4.根据权利要求1或2所述的一种小体积、高分辨率、红外共焦的光学系统，其特征在于第一枚镜采用高折射率、低色散的材料，第二枚透镜采用高折射率、高色散的材料。
5.根据权利要求1或2所述的一种小体积、高分辨率、红外共焦的光学系统，其特征在于在第五枚透镜与感光芯片之间设有滤光片（8）。
Priority Applications (1)
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| CN 201220587624 CN202916485U (zh) | 2012-11-08 | 2012-11-08 | 一种小体积、高分辨率、红外共焦的光学系统 |
Applications Claiming Priority (1)
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| CN 201220587624 CN202916485U (zh) | 2012-11-08 | 2012-11-08 | 一种小体积、高分辨率、红外共焦的光学系统 |
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| CN202916485U true CN202916485U (zh) | 2013-05-01 |
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| CN 201220587624 Expired - Lifetime CN202916485U (zh) | 2012-11-08 | 2012-11-08 | 一种小体积、高分辨率、红外共焦的光学系统 |
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|---|---|---|---|---|
| CN102967921A (zh) * | 2012-11-08 | 2013-03-13 | 中山联合光电科技有限公司 | 一种应用于车载、监控、视讯会议系统的光学系统 |
| CN104142569A (zh) * | 2014-08-19 | 2014-11-12 | 中山联合光电科技有限公司 | 一种较小体积、高分辨率、大像面的变焦光学系统 |
| CN110412715A (zh) * | 2018-04-26 | 2019-11-05 | 光芒光学股份有限公司 | 镜头及其制造方法 |
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2012
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