一種低成本雙波段光學(xué)變焦鏡頭的制作方法
【專利摘要】本專利公開了一種低成本雙波段光學(xué)變焦鏡頭，從物方到像方依次包括負(fù)光焦度的前透鏡組、光闌和正光焦度的后透鏡組，前透鏡組包括負(fù)光焦度的凸凹形第一透鏡、負(fù)光焦度的雙凹形第二透鏡和正光焦度的凸凹形第三透鏡，后透鏡組包括正光焦度的雙凸形第四透鏡、正光焦度的雙凸形第五透鏡、負(fù)光焦度的雙凹形第六透鏡和正光焦度的雙凸形第七透鏡，第五透鏡和第六透鏡為膠合組件。通過改變前透鏡組和后透鏡組的空氣間隔，實現(xiàn)2.8-10mm焦距范圍的變化。該鏡頭僅使用七片透鏡，且透鏡材料均不含昂貴的鑭系玻璃和超低色散玻璃，并具有良好的加工工藝特性，有效控制了成本。該鏡頭針對1/2.7寸傳感器設(shè)計，其解像力在整個焦距范圍內(nèi)都能達(dá)到百萬像素且實現(xiàn)日夜共焦成像。
【專利說明】一種低成本雙波段光學(xué)變焦鏡頭
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本專利屬于光機(jī)電一體化領(lǐng)域，涉及一種光學(xué)變焦鏡頭，尤其是低成本的雙波段共焦變焦鏡頭。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著安全防范意識的提高，市場對安防監(jiān)控鏡頭的需求量越來越高，為了同時滿足在白天可見光環(huán)境和夜間紅外光環(huán)境下對目標(biāo)的清晰監(jiān)控，需要采用可見光和紅外光雙波段共焦的鏡頭。焦距段在2.8-lOmm附近的雙波段變焦鏡頭，是目前監(jiān)控領(lǐng)域應(yīng)用最多的產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用于學(xué)校、工廠、超市等公共場所。目前市面上達(dá)到百萬像素以上高清成像的相關(guān)產(chǎn)品，通常要使用八片到九片光學(xué)鏡片，例如編號為200910112238.2的中國發(fā)明專利，名為“雙波段光學(xué)變焦鏡頭”，焦距段為2.8-lOmm,實現(xiàn)了百萬像素日夜高清成像，但其采用了九片鏡片，生產(chǎn)成本較高。若能開發(fā)出使用鏡片數(shù)較少的產(chǎn)品，將能大大降低鏡片成本并提高裝配效率，具有廣闊的市場前景。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本專利的目的是設(shè)計一種光學(xué)鏡片數(shù)為七片，且可見光成像與紅外光成像能夠共焦，并能達(dá)到百萬像素以上高清成像的光學(xué)變焦鏡頭。該鏡頭的七片鏡片均采用國產(chǎn)的折射率相對較低的廉價光學(xué)玻璃，完全避開了昂貴的高折射率鑭系玻璃和超低色散玻璃，且各個鏡片都具有較高的定心系數(shù)，易于機(jī)械定心磨邊，擁有良好的加工工藝特性，從原材料成本、加工難易度和裝配效率三方面控制了成本。該鏡頭結(jié)構(gòu)緊湊，操作便捷，運用前景廣。
[0004]為實現(xiàn)上述目的，本專利采用的技術(shù)方案是:
一種低成本雙波段光學(xué)變焦鏡頭，包括負(fù)光焦度的前透鏡組Gn、光闌和配置于前透鏡組Gn像側(cè)的具有正光焦度的后`透鏡組Gp，利用前透鏡組Gn和后透鏡組Gp之間的空氣間隔變化來實現(xiàn)2.8-lOmm的變焦；所述前透鏡組Gn具有按物方到像方順序依次排列的凸凹形第一透鏡L1、雙凹形第二透鏡L2和凸凹形第三透鏡L3，所述后透鏡組Gp具有按物方到像方順序依次排列的雙凸形第四透鏡L4、雙凸形第五透鏡L5、雙凹形第六透鏡L6和雙凸形第七透鏡L7，所述的第五透鏡L5和第六透鏡L6為膠合組件；該鏡頭七片透鏡所采用的材料，均不含昂貴的鑭系玻璃和超低色散玻璃。
[0005]本專利光學(xué)鏡頭中的七個光學(xué)透鏡的焦距和折射率及其十四個面的曲率半徑分別滿足以下條件:
-14.5 < fl < -12 1.68 < nl < 1.75 24 < Rl < 65 6.5 < R2 < 9 -12.4 < f2 < -10.4 1.61 < n2 < 1.67 -23 < R3 < -18 9 < R4 < 13 14.8 < f3 < 17.5 1.8 < n3 < 1.88 10 < R5 < 16 60< | R6
光闌
16.8 < f4 < 19.9 1.69 < n4 < 1.75 12.5 < R7 < 21 -55 < R8 < -28.5
6< f5 < 81.63 < n5 < 1.77 < R9 < 10 -9.5 < RlO < -6.5-4.6 < f6 < -3.1 1.81 < n6 < 1.87 -9.5 < Rll < -6.5 5.2 < R12 < 7.3
7.7 < f7 < 9.21.69 < n7 < 1.74 8.5 < R13 < 12.8 -16.2 < R14 < -10.5
這里，fi表示第i個鏡片的焦距，單位為毫米；ni表示第i個鏡片的折射率；Ri表示第
i個鏡面的曲率半徑，單位為毫米；i=l，2，3…。
[0006]產(chǎn)品的主要光學(xué)指標(biāo):焦距f=2.8-10mm，視場角2W=137° -40°，相對孔徑F=L 8。
[0007]在可見光范圍內(nèi)，按照上述方案制成的高分辨率鏡頭光學(xué)傳遞函數(shù)MTF值在901p/mm時，中心達(dá)到0.6，邊緣達(dá)到0.5。在整個焦距段內(nèi)各個視場的光學(xué)傳遞函數(shù)MTF值在1201p/mm處都大于0.3，對應(yīng)于1/2.7寸傳感器，鏡頭的成像質(zhì)量能夠適應(yīng)的像素值為:
5.74*120*2*3.23*120*2=1168000>1000000，保證鏡頭的解像力在整個焦距段內(nèi)都能達(dá)到百萬像素對應(yīng)的高畫質(zhì)。在850nm的紅外光環(huán)境下，整個焦距段內(nèi)各個視場的光學(xué)傳遞函數(shù)MTF值在601p/_處都大于0.3，滿足了夜間紅外光共焦成像的要求。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]附圖1是本專利在變焦廣角端(焦距2.8mm)時的光學(xué)系統(tǒng)示意圖。
[0009]附圖2是本專利在變焦望遠(yuǎn)端(焦距IOmm)時的光學(xué)系統(tǒng)示意圖。
[0010]附圖3是本專利的第一實施例在變焦廣角端時的球差、像散、畸變曲線圖。
[0011]附圖4是本專利的第一實施例在變焦望遠(yuǎn)端時的球差、像散、畸變曲線圖。
[0012]附圖5是本專利的第二實施例在變焦廣角端時的球差、像散、畸變曲線圖。
[0013]附圖6是本專利的第二實施例在變焦望遠(yuǎn)端時的球差、像散、畸變曲線圖。
【具體實施方式】
[0014]附圖1所示的一種低成本雙波段光學(xué)變焦鏡頭，由前透鏡組Gn、光闌和后透鏡組Gp組成，通過改變前透鏡組Gn和后透鏡組Gp的空氣間隔，實現(xiàn)2.8-lOmm焦距范圍的變化。當(dāng)前后兩組間隔最大時，鏡頭焦距最短，為變焦廣角端；當(dāng)前后兩組逐漸靠近，鏡頭的焦距逐漸變長，直到兩組間隔達(dá)到設(shè)計的最小間隔，此時的鏡頭焦距最長，為變焦望遠(yuǎn)端，如附圖2所示。
[0015]前透鏡組Gn具有按物方到像方順序依次排列的負(fù)光焦度凸凹形第一透鏡L1、負(fù)光焦度雙凹形第二透鏡L2和正光焦度凸凹形第三透鏡L3，第一透鏡LI和第二透鏡L2直接緊靠裝配，第三透鏡L3和第二透鏡L2通過隔圈緊靠裝配。
[0016]所述后透鏡組Gp具有按物方到像方順序依次排列的正光焦度雙凸形第四透鏡L4、正光焦度雙凸形第五透鏡L5、負(fù)光焦度雙凹形第六透鏡L6和正光焦度雙凸形第七透鏡L7，第四透鏡L4和第五透鏡L5通過隔圈緊靠裝配，第五透鏡L5和第六透鏡L6膠合，第七透鏡L7和第六透鏡L6通過隔圈緊靠裝配。
[0017]所述專利在焦距為2.8mm的廣角端，后截距大于6.55mm。
[0018]第一實施例:
鏡頭的光學(xué)數(shù)據(jù)如下:
面號Rdn
138.1460.81.70
27.6824.88
【權(quán)利要求】
1.一種低成本雙波段光學(xué)變焦鏡頭，包括負(fù)光焦度的前透鏡組Gn、光闌和配置于前透鏡組Gn像側(cè)的具有正光焦度的后透鏡組Gp，利用前透鏡組Gn和后透鏡組Gp之間的空氣間隔變化來實現(xiàn)2.8-lOmm的變焦；所述前透鏡組Gn具有按物方到像方順序依次排列的負(fù)光焦度凸凹形第一透鏡L1、負(fù)光焦度雙凹形第二透鏡L2和正光焦度凸凹形第三透鏡L3，所述后透鏡組Gp具有按物方到像方順序依次排列的正光焦度雙凸形第四透鏡L4、正光焦度雙凸形第五透鏡L5、負(fù)光焦度雙凹形第六透鏡L6和正光焦度雙凸形第七透鏡L7，所述的第五透鏡L5和第六透鏡L6為膠合組件；該鏡頭中七片透鏡所采用的材料，均不含昂貴的鑭系玻璃和超低色散玻璃。
2.如權(quán)利要求書I所述的低成本雙波段光學(xué)變焦鏡頭，特征在于其所用的七片光學(xué)透鏡的焦距和折射率及其十四個面的曲率半徑分別滿足以下條件:

【文檔編號】G02B15/177GK103777332SQ201310491961
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2013年10月21日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月21日
【發(fā)明者】陳金發(fā), 陳俊杰, 李宇航 申請人:福州開發(fā)區(qū)鴻發(fā)光電子技術(shù)有限公司