CN204287587U - 一种高低温、红外共焦、高像素及低成本的光学系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种高低温、红外共焦、高像素及低成本的光学系统，其特征在于：包括顺次设置的第一镜片(1)、第二镜片(2)、光阑(3)、第三镜片(4)、第四镜片(5)、滤光片(6)、保护玻璃(7)和感光芯片(8)，所述第一镜片(1)、第二镜片(2)、第三镜片(4)和第四镜片(5)均为塑料非球面镜片，该高低温、红外共焦、高像素及低成本的光学系统很好的解决了高低温、红外跑焦问题，实现像质在不同环境的一致性。

Description

一种高低温、红外共焦、高像素及低成本的光学系统

【技术领域】

本实用新型涉及一种高低温、红外共焦、高像素及低成本的光学系统。

【背景技术】

目前监控镜头所用镜头普遍存在这样的缺点：镜头高低温、红外不共焦，成本高等，现在只有少数镜头，在牺牲其它方面的情况下改善某个方面，比如为了实现高低温、红外共焦及高像素，就使用了玻璃非球面镜片，提高了成本，不能满足消费者低成本的需求。

为了解决上述所存在的问题，本实用新型作出有益的改进。

【实用新型内容】

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种高低温、红外共焦、高像素及低成本的光学系统，该高低温、红外共焦、高像素及低成本的光学系统很好的解决了高低温、红外跑焦问题，实现像质在不同环境的一致性。

为实现上述目的，本实用新型采用了下述技术方案：

一种高低温、红外共焦、高像素及低成本的光学系统，包括顺次设置的第一镜片、第二镜片、光阑、第三镜片、第四镜片、滤光片、保护玻璃和感光芯片，所述第一镜片、第二镜片、第三镜片和第四镜片均为塑料非球面镜片。

如上所述第一镜片、第四镜片的焦距为负，所述第二镜片、第三镜片的焦距为正。

如上所述第一镜片、第二镜片、第三镜片和第四镜片的非球面面型满足方程式： $Z={\mathrm{cy}}^2/\{1+\sqrt{[1-(1+k)c2y2}\}+{\mathrm{\α}}_1{y}^2+{\mathrm{\α}}_2{y}^4+{\mathrm{\α}}_3{y}^6+{\mathrm{\α}}_4{y}^8+{\mathrm{\α}}_5{y}^{10}+{\mathrm{\α}}_6{y}^{12}+{\mathrm{\α}}_7{y}^{14}+{\mathrm{\α}}_8{y}^{16},$ 在公式中，参数c为半径所对应的曲率，y为径向坐标(其单位和透镜长度单位相同)，k为圆锥二次曲线系数；当k系数小于-1时，透镜的面形曲线为双曲线，当k系数等于-1时，透镜的面形曲线为抛物线；当k系数介于-1到0之间时，透镜的面形曲线为椭圆，当k系数等于0时，透镜的面形曲线为圆形，当k系数大于0时，透镜的面形曲线为扁圆形；α₁至α₈分别表示各径向坐标所对应的系数。

本实用新型的有益效果是：

1、现有高像素监控镜头普遍采用玻璃球面或玻璃非球面镜片，本实用新型采用全塑料非球面,成本大幅降低。

2、现有高像素监控镜头的周边分辨率较低，本实用新型在整个画面都能清晰成像。

3、现有高像素监控镜头在图像锐利度和色彩还原性上容易失衡，本镜头采用宽光谱1:1:1设计,在可见光波段有极好的图像锐利度和色彩还原性。

4、现有高像素监控镜头在高低温、红外上不能实现共焦,产生白光常温下对好焦后,高低温和红外环境下出现严重的跑焦,像面模糊的情况.本实用新型很好的解决了高低温、红外跑焦问题,实现像质在不同环境的一致性。

【附图说明】

图1为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做进一步详细的描述。

如图1所示，一种高低温、高低温、红外共焦、高低温、红外共焦、高像素及低成本的光学系统，包括顺次设置的第一镜片1、第二镜片2、光阑3、第三镜片4、第四镜片5、滤光片6、保护玻璃7和感光芯片8，所述第一镜片1、第二镜片2、第三镜片4和第四镜片5均为塑料非球面镜片，该高低温、红外共焦、高像素及低成本的光学系统很好的解决了高低温、红外跑焦问题，实现像质在不同环境的一致性，本实用新型采用全塑料非球面,成本大幅降低，本实用新型在整个画面都能清晰成像，本镜头采用宽光谱1:1:1设计,在可见光波段有极好的图像锐利度和色彩还原性。

如图1所示，在本实施例中，所述第一镜片1、第四镜片5的焦距为负，所述第二镜片2、第三镜片4的焦距为正，本实用新型在整个画面都能清晰成像，本镜头采用宽光谱1:1:1设计,在可见光波段有极好的图像锐利度和色彩还原性。

如图1所示，在本实施例中，所述第一镜片1、第二镜片2、第三镜片4和第四镜片5的非球面面型满足方程式： 在公式中，参数c为半径所对应的曲率，y为径向坐标其单位和透镜长度单位相同，k为圆锥二次曲线系数；当k系数小于-1时，透镜的面形曲线为双曲线，当k系数等于-1时，透镜的面形曲线为抛物线；当k系数介于-1到0之间时，透镜的面形曲线为椭圆，当k系数等于0时，透镜的面形曲线为圆形，当k系数大于0时，透镜的面形曲线为扁圆形；α₁至α₈分别表示各径向坐标所对应的系数。

高低温共焦主要通过以下方法实现:采用不同的塑料材料对应的膨胀系数不同,再设计出不同的面型,使高低温时面型产生互补,从而使高低温时像质保持不变.

红外共焦主要通过以下方法实现:合理分配不同塑料材料折射率Nd,阿贝数Vd值,通过设计合理面型,使镜头在对白光成像清楚的前提下同时满足红外光线的成像清晰。

其高像素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和阿贝数Vd值,在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,保证整个画面画质均匀；3.采用宽光谱1:1:1设计,从而保证了高质的图像锐利度和色彩还原性。

在第四镜片5后面设置有感光芯片8，同时在第四枚镜片5和感光芯片8之间插入滤光片6，保护玻璃7，以滤掉设计波段外的杂光，并在设计时，考虑了滤光片6和保护玻璃7的衬底材料引入的色差，加以校正，实现最佳的成像效果。

在高温(约60度)和低温(约零下30度)的温度下是共焦的；在可见光和红外光状态下也是共焦的。

下面是本实用新型的实际设计案例：

面编号	面型	半径R	厚度	材料	有效直径
						OBJ	标准球面	INFINITY	INFINITY	AIR	INFINITY
S1	偶数非球面	-22.2	1.201	F52R	9.25
						S2	偶数非球面	4	2.1	AIR	5.71
S3	偶数非球面	-8.912	3.83	SP1516	5.7
						S4	偶数非球面	-8	3.9	AIR	4.9
光阑	标准球面	INFINITY	2.1	AIR	2.55
						S5	偶数非球面	5	2.76	F52R	3
S6	偶数非球面	-2.03	0.5	AIR	3
						S7	偶数非球面	-1.7	0.6	OKP1	2.9
S8	偶数非球面	-3.5	0.5	AIR	2.9
						S9	标准球面	INFINITY	0.3	K9L	3.1
S10	标准球面	INFINITY	0.4	AIR	3.2
						S11	标准球面	INFINITY	0.5	K9L	3.3
S12	标准球面	INFINITY	4.1	AIR	3.5
						像面	标准球面	INFINITY			4.7

如上表格之中，S1，S2对应第一镜片1的两个面，S3，S4对应第二镜片2的两个面，S5，S6对应第三镜片4的两个面，S7，S8对应第四镜片5的两个面，S9，S10对应滤光片6的两个面，S11，S12对应保护玻璃的两个面。

各个面的非球面系数：

如上表格之中，S1，S2对应第一镜片1的两个面，S3，S4对应第二镜片2的两个面，S5，S6对应第三镜片4的两个面，S7，S8对应第四镜片5的两个面。

Claims (3)

1.一种高低温、红外共焦、高像素及低成本的光学系统，其特征在于：包括顺次设置的第一镜片(1)、第二镜片(2)、光阑(3)、第三镜片(4)、第四镜片(5)、滤光片(6)、保护玻璃(7)和感光芯片(8)，所述第一镜片(1)、第二镜片(2)、第三镜片(4)和第四镜片(5)均为塑料非球面镜片。

2.根据权利要求1所述的高低温、红外共焦、高像素及低成本的光学系统，其特征在于：所述第一镜片(1)、第四镜片(5)的焦距为负，所述第二镜片(2)、第三镜片(4)的焦距为正。

3.根据权利要求1或2所述的高低温、红外共焦、高像素及低成本的光学系统，其特征在于：所述第一镜片(1)、第二镜片(2)、第三镜片(4)和第四镜片(5)的非球面面型满足方程式： $Z={\mathrm{cy}}^2/\{1+\sqrt{[1-(1+k)c2y2]}\}+\mathrm{\α}$ ${\mathrm{}}_1{y}^2+{\mathrm{\α}}_2{y}^4+{\mathrm{\α}}_3{y}^6+{\mathrm{\α}}_4{y}^8+{\mathrm{\α}}_5{y}^{10}+{\mathrm{\α}}_6{y}^{12}+{\mathrm{\α}}_7{y}^{14}+{\mathrm{\α}}_8{y}^{16},$ 在公式中，参数c为半径所对应的曲率，y为径向坐标(其单位和透镜长度单位相同)，k为圆锥二次曲线系数；当k系数小于-1时，透镜的面形曲线为双曲线，当k系数等于-1时，透镜的面形曲线为抛物线；当k系数介于-1到0之间时，透镜的面形曲线为椭圆，当k系数等于0时，透镜的面形曲线为圆形，当k系数大于0时，透镜的面形曲线为扁圆形；α₁至α₈分别表示各径向坐标所对应的系数。