【技術(shù)領(lǐng)域】

本發(fā)明涉及鏡頭，尤其涉及一種應(yīng)用于日夜監(jiān)控的光圈大、焦距長、像質(zhì)高的大光圈長焦光學(xué)成像系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

目前使用的監(jiān)控定焦鏡頭存在一些弊端，大多光圈小、焦距短、畸變大，所以拍攝視頻時(shí)整體畫面亮度較暗，對遠(yuǎn)距物體成像不夠清晰，不能真實(shí)有效地呈現(xiàn)現(xiàn)實(shí)情景。

因此，本發(fā)明正是基于以上的不足而產(chǎn)生的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種大光圈長焦光學(xué)成像系統(tǒng)，該光學(xué)成像系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了長焦距、大孔徑成像，可以滿足畫質(zhì)均勻，亮度高的要求，且紅外共焦，可應(yīng)用于監(jiān)控領(lǐng)域。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用了下述技術(shù)方案：一種大光圈長焦光學(xué)成像系統(tǒng)，其特征在于，從物側(cè)到像面依次設(shè)置有：

第一透鏡，所述第一透鏡為負(fù)焦距的非球面透鏡；

光闌；

第二透鏡，所述第二透鏡為正焦距的非球面透鏡；

第三透鏡，所述第三透鏡為正焦距的球面透鏡；

第四透鏡，所述第四透鏡為負(fù)焦距的非球面透鏡；

第五透鏡，所述第五透鏡為正焦距的非球面透鏡；

濾光片；

感光片；

第一透鏡的焦距為f1，第二透鏡的焦距為f2，第三透鏡的焦距為f3，第四透鏡的焦距為f4，第五透鏡的焦距為f5，滿足：

f1<0,f2>0,f4<0,

1<f1/f4<20，

-20<f2/f4<-1，

f3/f5>0.5。

如上所述一種大光圈長焦光學(xué)成像系統(tǒng)，其特征在于，所述第一透鏡朝向物側(cè)一面為凸形非球面，朝向像面一面為凹形非球面；所述第二透鏡朝向物側(cè)一面為扁圓形非球面，朝向像面一面為凸形非球面；所述第三透鏡朝向物側(cè)一面和朝向像面一面均為凸形球面；所述第四透鏡朝向物側(cè)一面和朝向像面一面均為凹形非球面；所述第五透鏡朝向物側(cè)一面和朝向像面一面均為凸形非球面。

如上所述一種大光圈長焦光學(xué)成像系統(tǒng)，其特征在于，所述第一透鏡的色散系數(shù)為vdlens1，所述第二透鏡的色散系數(shù)為vdlens2，所述第三透鏡的色散系數(shù)為vdlens3，所述第四透鏡的色散系數(shù)為vdlens4，所述第五透鏡的色散系數(shù)為vdlens5，滿足：

vdlens1≥55，vdlens2≥55，vdlens3≥55，vdlens5≥55，vdlens4≤30。

如上所述一種大光圈長焦光學(xué)成像系統(tǒng)，其特征在于，所述光學(xué)成像系統(tǒng)的焦距為efl，第二透鏡與第三透鏡的間距為a2，第三透鏡與第四透鏡的間距為a3，所述第一透鏡與感光片的間距為tl，滿足：

0.2<efl/tl<0.3，

-2＜a2/tl＜2，

-2＜a3/tl＜2。

如上所述一種大光圈長焦光學(xué)成像系統(tǒng)，其特征在于，所述第一透鏡、第二透鏡、第四透鏡、第五透鏡為非球面透鏡，非球面表面形狀方程z滿足：

在公式中，參數(shù)c為各個(gè)非球面透鏡半徑所對應(yīng)的曲率，y為各個(gè)非球面透鏡徑向坐標(biāo)，其單位與透鏡長度單位相同，k為各個(gè)非球面透鏡圓錐二次曲線系數(shù)，當(dāng)k系數(shù)小于-1時(shí)，透鏡的面形曲線為雙曲線；當(dāng)k系數(shù)等于-1時(shí)，透鏡的面形曲線為拋物線；當(dāng)k系數(shù)介于-1到0之間時(shí)，透鏡的面形曲線為橢圓；當(dāng)k系數(shù)等于0時(shí)，透鏡的面形曲線為圓形；當(dāng)k系數(shù)大于0時(shí)，透鏡的面形曲線為扁圓形，α1至α8分別表示各個(gè)非球面透鏡徑向坐標(biāo)所對應(yīng)的系數(shù)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的一種大光圈長焦光學(xué)成像系統(tǒng)，達(dá)到了如下效果：

1、本發(fā)明的光學(xué)結(jié)構(gòu)中，第一透鏡的焦距為f1，第二透鏡的焦距為f2，第三透鏡的焦距為f3，第四透鏡的焦距為f4，第五透鏡的焦距為f5，滿足：f1<0,f2>0,f4<0,1<f1/f4<20，-20<f2/f4<-1，f3/f5>0.5,

可以在有效控制大視場的畸變的同時(shí)降低結(jié)構(gòu)公差的敏感度。

2、本發(fā)明光學(xué)結(jié)構(gòu)中，所述第一透鏡的色散系數(shù)為vdlens1，第二透鏡的色散系數(shù)為vdlens2，第三透鏡的色散系數(shù)為vdlens3，第四透鏡的色散系數(shù)為vdlens4，第五透鏡的色散系數(shù)為vdlens5，滿足：vdlens1≥55，vdlens2≥55，vdlens3≥55，vdlens5≥55，vdlens4≤30；這種搭配可以有效控制系統(tǒng)的軸向色差、從而實(shí)現(xiàn)中心視場的高分辨率以及紅外離焦量盡可能小。

3、本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)大光圈、長焦距、畸變較小的監(jiān)控?cái)z像。

4、本發(fā)明的像面整體均勻、亮度高、孔徑大(光圈數(shù)達(dá)到f1.6)。

5、本發(fā)明的第一透鏡、第二透鏡、第四透鏡和第五透鏡均采用非球面面形，有利于像差的校正，使鏡頭中心視場與邊緣視場都具有良好的分辨率。

6、本發(fā)明解決了大光圈和長焦距下難以實(shí)現(xiàn)高分辨率和鏡頭結(jié)構(gòu)總長小型化的難題。在總長22.5mm的情況下半像高可達(dá)到3.6mm。

【附圖說明】

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)說明，其中：

圖1為本發(fā)明的示意圖；

圖2為本發(fā)明的光路示意圖；

附圖說明：1、第一透鏡；2、第二透鏡3、第三透鏡；4、第四透鏡；5、第五透鏡；6、濾光片；7、光闌；8、感光片。

【具體實(shí)施方式】

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。

如圖1和圖2所示，一種大光圈長焦光學(xué)成像系統(tǒng)，從物側(cè)到像面依次設(shè)置有：

第一透鏡1，所述第一透鏡1為負(fù)焦距的非球面透鏡；用于控制光學(xué)系統(tǒng)光線入射角并降低光學(xué)畸變；

光闌7；可以控制光線傳輸?shù)目讖剑沟贸上癞嬅嬲w均勻。

第二透鏡2，所述第二透鏡2為正焦距的非球面透鏡；可以控制光線在各透鏡之間的折射變化角度；

第三透鏡3，所述第三透鏡3為正焦距的球面透鏡；可對色差進(jìn)行補(bǔ)償；

第四透鏡4，所述第四透鏡4為負(fù)焦距的非球面透鏡；能增大光線在像面上的入射高度，提高系統(tǒng)的光學(xué)傳遞函數(shù)，從而提升像質(zhì)。

第五透鏡5，所述第五透鏡5為正焦距的非球面透鏡；可以減小像面主光線入射角，減小成像像差；

該光學(xué)成像系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了大光圈長焦距、紅外共焦成像，可以用于監(jiān)控?cái)z像等領(lǐng)域。

濾光片6；第五透鏡朝向像面的一側(cè)設(shè)有濾光片，光線是從濾光片6進(jìn)入的，濾光片對感光片有一定的保護(hù)作用，同時(shí)也過濾一部分光線以減少雜光，使圖像色彩亮麗和銳利的同時(shí)具有良好的色彩還原性。

感光片8；

第一透鏡1的焦距為f1，第二透鏡2的焦距為f2，第三透鏡3的焦距為f3，第四透鏡4的焦距為f4，第五透鏡5的焦距為f5，滿足：

f1<0,f2>0,f4<0,

1<f1/f4<20，

-20<f2/f4<-1，

f3/f5>0.5。

可以解決本發(fā)明結(jié)構(gòu)的光焦度分配問題及公差分布均衡性問題，可以有效降低結(jié)構(gòu)性公差敏感性。

如圖1和圖2所示，在本實(shí)施例中，所述第一透鏡1朝向物側(cè)一面為凸形非球面，朝向像面一面為凹形非球面；

所述第二透鏡2朝向物側(cè)一面為扁圓形非球面，朝向像面一面為凸形非球面；

所述第三透鏡3朝向物側(cè)一面和朝向像面一面均為凸形球面；

所述第四透鏡4朝向物側(cè)一面和朝向像面一面均為凹形非球面；

所述第五透鏡5朝向物側(cè)一面和朝向像面一面均為凸形非球面。

第一透鏡1與第二透鏡2之間設(shè)有光闌7?？梢钥刂乒饩€傳輸?shù)目讖剑沟贸上癞嬅嬲w均勻。

第一透鏡1朝向物側(cè)的一面曲率半徑大于5，第一透鏡1朝向像面的一面曲率半徑小于3。

如圖1和圖2所示，在本實(shí)施例中，所述第一透鏡1的色散系數(shù)為vdlens1，第二透鏡2的色散系數(shù)為vdlens2，第三透鏡3的色散系數(shù)為vdlens3，第四透鏡4的色散系數(shù)為vdlens4，第五透鏡5的色散系數(shù)為vdlens5，滿足：

vdlens1≥55，vdlens2≥55，vdlens3≥55，vdlens5≥55，vdlens4≤30。

這種搭配可以有效控制系統(tǒng)的軸向色差、從而實(shí)現(xiàn)中心視場的高分辨率以及紅外離焦量盡可能小。

如圖1和圖2所示，在本實(shí)施例中，所述光學(xué)成像系統(tǒng)的焦距為efl，第二透鏡2與第三透鏡3的間距為a2，第三透鏡3與第四透鏡4的間距為a3，所述第一透鏡1與感光片8的間距為tl，滿足：

0.2<efl/tl<0.3，

-2＜a2/tl＜2，

-2＜a3/tl＜2。

可以有效的壓縮色差，并確保加工可行性。

如圖1、圖2所示，在本實(shí)施例中所述第一透鏡1、第二透鏡2、第四透鏡4、第五透鏡5為非球面透鏡，其非球面表面形狀方程z滿足：

其中，參數(shù)c為各個(gè)非球面透鏡半徑所對應(yīng)的曲率，y為各個(gè)非球面透鏡徑向坐標(biāo)，其單位與透鏡長度單位相同，k為各個(gè)非球面透鏡圓錐二次曲線系數(shù)，α1至α8分別表示各個(gè)非球面透鏡徑向坐標(biāo)所對應(yīng)的系數(shù)。

當(dāng)k系數(shù)小于-1時(shí)，透鏡的面形曲線為雙曲線；當(dāng)k系數(shù)等于-1時(shí)，透鏡的面形曲線為拋物線；當(dāng)k系數(shù)介于-1到0之間時(shí)，透鏡的面形曲線為橢圓；當(dāng)k系數(shù)等于0時(shí)，透鏡的面形曲線為圓形；當(dāng)k系數(shù)大于0時(shí)，透鏡的面形曲線為扁圓形。