一種高像素、低成本、大光圈、小體積光學(xué)系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】-種高像素、低成本、大光圈、小體積光學(xué)系統(tǒng) 【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種光學(xué)系統(tǒng)，更具體地說(shuō)是一種高像素、低成本、大光圈、小體 積光學(xué)系統(tǒng)。 【【背景技術(shù)】】
[0002] 目前監(jiān)控所用鏡頭普遍存在這樣的缺點(diǎn)：鏡頭高低溫適應(yīng)性差、紅外不共焦，成 本高，光圈小，體積大等。具體來(lái)說(shuō)現(xiàn)有變焦鏡頭因?yàn)榭梢哉{(diào)焦，所以一般沒(méi)有紅外共焦 的功能并且高低溫適應(yīng)性差，當(dāng)白天調(diào)清畫(huà)面后，到晚上紅外情況下就會(huì)出現(xiàn)畫(huà)面模糊的 情況，或者白天溫度較高，到晚上溫度低的情況下也出現(xiàn)畫(huà)面模糊情況，需要時(shí)時(shí)有人輔 助調(diào)焦，嚴(yán)重浪費(fèi)人力資源，而且目前的高像素監(jiān)控鏡頭在圖像銳利度和色彩還原性上容 易失衡，成像質(zhì)量較差。目前只有少數(shù)鏡頭在犧牲其它特性的情況下改善某個(gè)特性，比如 為了實(shí)現(xiàn)高低溫、紅外共焦及高像素，就使用了較多數(shù)量的玻璃球面鏡片或玻璃非球面鏡 片，這樣卻又提高了成本，不能滿足消費(fèi)者低成本的需求。
[0003] 為了解決上述所存在的問(wèn)題，本實(shí)用新型作出有益的改進(jìn)。 【【實(shí)用新型內(nèi)容】】
[0004] 本實(shí)用新型目的是克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種高低溫、紅外共焦、高像素、 低成本、大光圈、小體積變焦光學(xué)系統(tǒng)。
[0005] 本實(shí)用新型是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
[0006] -種高像素、低成本、大光圈、小體積光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于：包括光闌77、感光芯 片99和二者之間的濾光片88,所述的光闌77靠近物側(cè)一側(cè)設(shè)有能相對(duì)光闌（77)前后移動(dòng) 的第一透鏡群（100)，所述的光闌77與濾光片88之間設(shè)有第二透鏡群200,所述的第二透 鏡群200與濾光片88之間設(shè)有能相對(duì)第二透鏡群200前后移動(dòng)的第三透鏡群300,所述的 第一透鏡群100包括從物側(cè)至像側(cè)依次設(shè)置的第一透鏡1、第二透鏡2、第三透鏡3、第四透 鏡4,所述的第一透鏡1、第二透鏡2和第三透鏡3的焦距均為負(fù)，所述的第四透鏡4的焦距 為正，所述的第二透鏡群200包括從物側(cè)至像側(cè)依次設(shè)置的第五透鏡5和第六透鏡6,所述 的第五透鏡5的焦距為正，所述的第六透鏡6的焦距為負(fù)，所述的第三透鏡群300包括第七 透鏡7和第八透鏡8,所述的第七透鏡7的焦距為負(fù)，所述的第八透鏡8的焦距為正，所述的 第一透鏡1、第二透鏡2、第三透鏡3和第七透鏡7均為彎月形透鏡，且第一透鏡1、第二透鏡 2、 第三透鏡3和第七透鏡7的凹面均朝向像側(cè)。
[0007] 如上所述的高像素、低成本、大光圈、小體積光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于：所述的第二透 鏡2、第六透鏡6、第七透鏡7和第八透鏡8為塑料非球面鏡片，所述的第一透鏡1、第三透鏡 3、 第四透鏡4和第五透鏡5為玻璃球面鏡片。
[0008] 如上所述的高像素、低成本、大光圈、小體積光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于：所述的 第二透鏡2、第六透鏡6、第七透鏡7、第八透鏡8的非球面的表面形狀滿足以下方程：
在公式中，參 數(shù)C為半徑所對(duì)應(yīng)的曲率，y為徑向坐標(biāo)（其單位和透鏡長(zhǎng)度單位相同），k為圓錐二次曲 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；〇1至a s分別表示各 徑向坐標(biāo)所對(duì)應(yīng)的系數(shù)。
[0009] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型有如下優(yōu)點(diǎn)：
[0010] 1、本實(shí)用新型能夠在零下30攝氏度至70攝氏度范圍內(nèi)適應(yīng)性好，并且實(shí)現(xiàn)紅外 (850納米波長(zhǎng)光線）共焦，從而使得當(dāng)白天將光學(xué)鏡頭畫(huà)面調(diào)清后可以一直保持清晰，到 晚上后不再需要重新調(diào)整光學(xué)系統(tǒng)的焦距，確保畫(huà)面清晰的同時(shí)節(jié)省了人力，本實(shí)用新型 光學(xué)系統(tǒng)焦距范圍為3mm到9mm，實(shí)現(xiàn)了高像素、低成本、大光圈和小體積。
[0011] 2、本實(shí)用新型主要采用塑料非球面鏡片并與價(jià)格較低的玻璃球面鏡片組合，從 而使成本大幅降低。
[0012] 3、本實(shí)用新型采用寬光譜1:1:1設(shè)計(jì)，在可見(jiàn)光波段有極好的圖像銳利度和色彩 還原性。 【【附圖說(shuō)明】】
[0013] 圖1是本實(shí)用新型示意圖。 【【具體實(shí)施方式】】
[0014] 下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述：
[0015] -種高像素、低成本、大光圈、小體積光學(xué)系統(tǒng)，包括光闌77、感光芯片99和二者 之間的濾光片88,所述的光闌77靠近物側(cè)一側(cè)設(shè)有能相對(duì)光闌77前后移動(dòng)的第一透鏡群 100,所述的光闌77與濾光片88之間設(shè)有第二透鏡群200,所述的第二透鏡群200與濾光片 88之間設(shè)有能相對(duì)第二透鏡群200前后移動(dòng)的第三透鏡群300,所述的第一透鏡群100包 括從物側(cè)至像側(cè)依次設(shè)置的第一透鏡1、第二透鏡2、第三透鏡3、第四透鏡4,所述的第一透 鏡1、第二透鏡2和第三透鏡3的焦距均為負(fù)，所述的第四透鏡4的焦距為正，所述的第二 透鏡群200包括從物側(cè)至像側(cè)依次設(shè)置的第五透鏡5和第六透鏡6,所述的第五透鏡5的 焦距為正，所述的第六透鏡6的焦距為負(fù)，所述的第三透鏡群300包括從物側(cè)至像側(cè)依次設(shè) 置的第七透鏡7和第八透鏡8,所述的第七透鏡7的焦距為負(fù)，所述的第八透鏡8的焦距為 正，所述的第一透鏡1、第二透鏡2、第三透鏡3和第七透鏡7均為彎月形透鏡，且第一透鏡 1、第二透鏡2、第三透鏡3和第七透鏡7的凹面均朝向像側(cè)。
[0016] 在第八透鏡8后面設(shè)置有感光芯片99,同時(shí)在第八透鏡8和感光芯片99之間設(shè)置 濾光片88,可以濾掉設(shè)計(jì)波段外的雜光，并在設(shè)計(jì)時(shí)，考慮了濾光片10襯底材料引入的色 差，加以校正，實(shí)現(xiàn)最佳的成像效果。
[0017] 所述的第二透鏡2、第六透鏡6、第七透鏡7和第八透鏡8為塑料非球面鏡片，所述 的第一透鏡1、第三透鏡3、第四透鏡4和第五透鏡5為玻璃球面鏡片。
[0018] 所述的第二透鏡2、第六透鏡6、第七透鏡7、第八透鏡8的非球面的表面形狀滿足 以下方程：
，在 公式中，參數(shù)c為半徑所對(duì)應(yīng)的曲率，y為徑向坐標(biāo)（其單位和透鏡長(zhǎng)度單位相同），k為圓 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；〇1至a s分別 表示各徑向坐標(biāo)所對(duì)應(yīng)的系數(shù)。
[0019] 本實(shí)用新型采用塑料非球面鏡片和玻璃球面鏡片組合，使高低溫時(shí)鏡片面型互 補(bǔ)，從而使高低溫時(shí)像質(zhì)保持不變，而且使得鏡頭在對(duì)白光成像清楚的前提下同時(shí)滿足紅 外光線的成像清晰，本實(shí)用新型設(shè)計(jì)時(shí)重點(diǎn)提升中心分辨率的同時(shí)，充分重視周邊視場(chǎng)的 像差校正，保證整個(gè)畫(huà)面畫(huà)質(zhì)均勻，并且采用寬光譜1:1:1設(shè)計(jì)，從而保證了高質(zhì)的圖像 銳利度和色彩還原性。
[0020] 本實(shí)施案例中，相對(duì)應(yīng)的各元件的取值如下表：
[0023] 上表中，曲率半徑是指每個(gè)表面的曲率半徑，間距是指兩相鄰表面間的距離，舉例 來(lái)說(shuō)，表面S1的間距，即表面S1與表面S2之間的距離，表面S2的間距，即表面S2與表面 S3之間的距離。有效直徑是指每個(gè)表面的直徑。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種高像素、低成本、大光圈、小體積光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于：包括光闌（77)、感光芯 片（99)和二者之間的濾光片（88)，所述的光闌（77)靠近物側(cè)一側(cè)設(shè)有能相對(duì)光闌（77)前 后移動(dòng)的第一透鏡群（100)，所述的光闌（77)與濾光片（88)之間設(shè)有第二透鏡群（200)， 所述的第二透鏡群（200)與濾光片（88)之間設(shè)有能相對(duì)第二透鏡群（200)前后移動(dòng)的第 三透鏡群（300)，所述的第一透鏡群（100)包括從物側(cè)至像側(cè)依次設(shè)置的第一透鏡（1)、第 二透鏡（2)、第三透鏡（3)、第四透鏡（4)，所述的第一透鏡（1)、第二透鏡（2)和第三透鏡 (3)的焦距均為負(fù)，所述的第四透鏡（4)的焦距為正，所述的第二透鏡群（200)包括從物側(cè) 至像側(cè)依次設(shè)置的第五透鏡（5)和第六透鏡（6)，所述的第五透鏡（5)的焦距為正，所述的 第六透鏡（6)的焦距為負(fù)，所述的第三透鏡群（300)包括第七透鏡（7)和第八透鏡（8)，所 述的第七透鏡（7)的焦距為負(fù)，所述的第八透鏡（8)的焦距為正，所述的第一透鏡（1)、第二 透鏡（2)、第三透鏡（3)和第七透鏡（7)均為彎月形透鏡，且第一透鏡（1)、第二透鏡（2)、第 三透鏡（3)和第七透鏡（7)的凹面均朝向像側(cè)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高像素、低成本、大光圈、小體積光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于：所述 的第二透鏡（2)、第六透鏡（6)、第七透鏡（7)和第八透鏡（8)為塑料非球面鏡片，所述的第 一透鏡（1)、第三透鏡（3)、第四透鏡（4)和第五透鏡（5)為玻璃球面鏡片。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的高像素、低成本、大光圈、小體積光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于：所述 的第二透鏡（2)、第六透鏡（6)、第七透鏡（7)、第八透鏡（8)的非球面的表面形狀滿足以下 方程：在公式 中，參數(shù)c為半徑所對(duì)應(yīng)的曲率，y為徑向坐標(biāo)，其單位和透鏡長(zhǎng)度單位相同，k為圓錐二次 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； 〇1至α 8分別表示 各徑向坐標(biāo)所對(duì)應(yīng)的系數(shù)。
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種光學(xué)系統(tǒng)，包括光闌、感光芯片和濾光片，光闌靠近物側(cè)一側(cè)設(shè)有能相對(duì)其移動(dòng)的第一透鏡群，光闌與濾光片之間設(shè)有第二透鏡群，第二透鏡群與濾光片之間設(shè)有能相對(duì)第二透鏡群移動(dòng)的第三透鏡群，第一透鏡群包括第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡，第一透鏡、第二透鏡和第三透鏡的焦距均為負(fù)，第四透鏡的焦距為正，第二透鏡群包括第五透鏡和第六透鏡，第五透鏡的焦距為正，第六透鏡的焦距為負(fù)，第三透鏡群包括第七透鏡和第八透鏡，第七透鏡的焦距為負(fù)，第八透鏡的焦距為正，第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡和第七透鏡均為凹面朝向像側(cè)的彎月形透鏡。本實(shí)用新型高低溫、紅外共焦，像素高、成本低、光圈大、體積小。
【IPC分類(lèi)】G02B13/00, G02B13/18, G02B13/14
【公開(kāi)號(hào)】CN205049805
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520732470
【發(fā)明人】劉勇輝, 李建華, 王曉, 王玉榮, 全麗偉, 潘華, 彭同山, 王世勇, 賈麗娜, 龔俊強(qiáng)
【申請(qǐng)人】中山聯(lián)合光電科技股份有限公司
【公開(kāi)日】2016年2月24日
【申請(qǐng)日】2015年9月21日