專利名稱：一種高分辨率、高照度、經(jīng)濟(jì)型、日夜共用的光學(xué)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光學(xué)系統(tǒng)，尤其涉及一種應(yīng)用于監(jiān)控、照相、車載的高分辨率、高照度、經(jīng)濟(jì)型、日夜共用的光學(xué)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前監(jiān)控、照相、車載的大視場(chǎng)或中等視場(chǎng)鏡頭普遍存在這樣的缺點(diǎn):分辨率低下；邊緣相對(duì)照度較低；成本較高；而且大多數(shù)都只能在可見光譜的情況下使用?，F(xiàn)在只有少數(shù)鏡頭，在犧牲其他方面的情況下去改善某個(gè)方面，比如為了實(shí)現(xiàn)高分辨率，就會(huì)把周邊照度降低，或者增加透鏡個(gè)數(shù)導(dǎo)致成本偏高?，F(xiàn)在還沒有克服以上全部缺點(diǎn)的鏡頭，所以現(xiàn)在市場(chǎng)上流行的監(jiān)控、攝像、車載用的大、中等視場(chǎng)鏡頭，在成本高的同時(shí)，或分辨率較低，或邊緣相對(duì)照度較低，或只能在可見光譜的情況下使用，所拍攝的圖像無(wú)論是整體的清晰度還是圖片的銳度都不夠理想，這在使用上有很大的不方便，不能滿足消費(fèi)者的方便觀察、物美價(jià)廉、日夜共用等需要。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種高分辨率、高照度、經(jīng)濟(jì)型、日夜共用的光學(xué)系統(tǒng)。為了解決上述存在的技術(shù)問題，本發(fā)明采用下列技術(shù)方案:
一種高分辨率、高照度、經(jīng)濟(jì)型、日夜共用的光學(xué)系統(tǒng)，包括由從物面到像面依次同軸設(shè)置的第一透鏡1、第二透鏡2、第三透鏡3、第四透鏡4、第五透鏡5、第六透鏡6和像面7，在第三透鏡3和第四透鏡4之間設(shè)有光闌8。所述第一透鏡I至第六透鏡6的所有透鏡的材質(zhì)均為光學(xué)玻璃，透鏡面型均為球面型。所述第五透鏡5和第六透鏡6組成膠合透鏡，其中膠合面彎向光闌8，此系統(tǒng)是關(guān)于光闌8的一個(gè)前、后各三個(gè)透鏡的對(duì)稱結(jié)構(gòu)。所述第一透鏡I為彎月型透鏡，兩面都彎向光闌8，其焦距為負(fù)；第二透鏡2為雙凹型透鏡，該透鏡的第二面彎向光闌8，其焦距為負(fù)；第三透鏡3為雙凸型透鏡，其焦距為正；第四透鏡4為雙凸型透鏡，其焦距為正；第五透鏡5為雙凸型透鏡，其焦距為正；第六透鏡6為彎月型透鏡，兩面都彎向光闌8，其焦距為負(fù)。此光學(xué)系統(tǒng)的各透鏡之間的距離都大于0.1mm,總焦距大于2_。本發(fā)明的光學(xué)系統(tǒng)成本低，邊緣相對(duì)照度高，在可見波段及指定的紅外波段皆可高清成像，主要應(yīng)用于監(jiān)控，照相、車載系統(tǒng)等方面。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)
點(diǎn)
1、本發(fā)明的鏡頭是一款高清鏡頭，分辨率達(dá)到200萬(wàn)像素，邊緣分辨率高，在整個(gè)像面上都能成清晰像；現(xiàn)有大、中等視場(chǎng)鏡頭分辨率一般在130萬(wàn)像素以下，邊緣分辨率低。2、本發(fā)明的照度 像面整體均勻、明亮，周邊相對(duì)照度在85%以上；而現(xiàn)有大、中等視場(chǎng)鏡頭一般都是中心亮，四周暗，周邊照度一般在40%左右。3、本發(fā)明的光學(xué)鏡頭由6片玻璃透鏡組成，玻璃材料較便宜；而現(xiàn)有同類的完品鏡頭一般透鏡在7個(gè)或更多，成本較貴。4、本發(fā)明的鏡頭可以達(dá)到日夜共用的效果，即使在晚上也能在紅外光譜下成高清晰的像；現(xiàn)有大、中等視場(chǎng)鏡頭普遍只能在可見光的情況下使用。5、本發(fā)明的顏色分明，色彩還原性和像面還原性好；
6、本發(fā)明還解決了以前要在可見光和紅外光下都單獨(dú)清晰成像而導(dǎo)致透鏡成本相對(duì)較高及公差嚴(yán)、良率較低的問題。


圖1是本發(fā)明光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述，但并不限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。本發(fā)明的高分辨率、高照度、經(jīng)濟(jì)型、日夜共用的光學(xué)系統(tǒng)，可以用于CMOS感光片或CCD芯片等感光器件，如圖1所示，所述光學(xué)系統(tǒng)包括從物面到像面依次同軸設(shè)置的第一透鏡1、第二透鏡2、第三透鏡3、第四透鏡4、第五透鏡5、第六透鏡6和像面7，在第三透鏡3和第四透鏡4之間設(shè)有光闌8，在第六透鏡6和像面7之間設(shè)有濾光片9。如上所述的第五透鏡5和第六透鏡6組成膠合透鏡。如上所述的第一透鏡I至第六透鏡6的所有透鏡的材質(zhì)均為光學(xué)玻璃，透鏡面型均為球面型。如上所述的第一透鏡1、第二透鏡2、第六透鏡6的焦距為負(fù)；第三透鏡3、第四透鏡4、第五透鏡5的焦距為正，總焦距為正。如上所述的第一透鏡I的兩面S1/S2都彎向光闌8，具有改變大、中視場(chǎng)邊緣光線折射角度的本領(lǐng)。如上所述的第二透鏡2的第一面S3背向光闌8，第二面S4彎向光闌8，且S2曲率較大，進(jìn)一步改變光線偏折角度的同時(shí)還能有效的減小球差。如上所述的第三透鏡3的兩面S5/S6為雙凸型透鏡，其作用是使光線能充滿整個(gè)光闌面S7。如上所述的第二透鏡2和第三透鏡3采用正負(fù)相反的透鏡，有效的減小的系統(tǒng)的像差。如上所述的在光闌8的前、后各設(shè)三片玻璃透鏡的對(duì)稱形式，具有前后對(duì)稱保證系統(tǒng)公差寬松的本領(lǐng)。如上所述的第四透鏡4的兩面S8/S9為雙凸型透鏡，和第三透鏡3關(guān)于光闌8對(duì)稱，減小了光線的折射角度，保證了系統(tǒng)的公差。如上所述的第五透鏡5和第六透鏡6組合成膠合透鏡，其中第五透鏡5的第一面SlO背向光闌8，膠合面Sll彎向光闌8，第六透鏡6的第二面S12彎向光闌8，這樣的組合有效的減小了系統(tǒng)的出射角，具有保證像差均衡的本領(lǐng)。本發(fā)明的高分辨率、高照度、經(jīng)濟(jì)型、日夜共用的光學(xué)系統(tǒng)參數(shù)如下序號(hào)類型半徑間隔(厚度)光學(xué)材料直徑
51標(biāo)準(zhǔn) 12.158 0.697H-ZLAF52 Φ10
52標(biāo)準(zhǔn) 3.2171.891AirΦ7
53標(biāo)準(zhǔn) -15.398 0.696H-LAF50A Φ6.5
54標(biāo)準(zhǔn) 3.475 0.821AirΦ6
55標(biāo)準(zhǔn) 11.065 2.667H-ZF52AΦ 5.5
56標(biāo)準(zhǔn) 10.813 3.293AirΦ5
57光闌無(wú)窮大 0.023AirΦ4
58標(biāo)準(zhǔn) 6.9862.932H-ZK3Φ4
59標(biāo)準(zhǔn) -6.986 0.10AirΦ4
510標(biāo)準(zhǔn) 8.6661.665H-ZK9AΦ4.5
511標(biāo)準(zhǔn) -4.000 0.500H-ZF52AΦ4.5
512光闌 -9.171 0.120AirΦ4.5
513標(biāo)準(zhǔn)無(wú)窮大 0.500AirΦ4.5` 514標(biāo)準(zhǔn)無(wú)窮大 3.249AirΦ5
515像面無(wú)窮大Φ 5高分辨率主要通過以下方法實(shí)現(xiàn):1、在設(shè)計(jì)時(shí)校正好視場(chǎng)邊緣的像差，在中心分辨率
高的同時(shí)，充分考慮邊緣分辨率；2、在玻璃選擇上充分使用冕牌玻璃和火石玻璃巧妙搭配，使得同一視場(chǎng)的光線能集中的匯聚到像面的同一點(diǎn)；3、設(shè)計(jì)的理論值適當(dāng)?shù)母哂趯?shí)際需要值，這樣就保證了圖像是清晰的。高照度主要通過以下方法實(shí)現(xiàn):1、根據(jù)照度要求，可以減少漸暈，甚至不設(shè)漸暈，這樣保證了邊緣盡可能多的光線到達(dá)像面；2、設(shè)計(jì)中使得像面的最大視場(chǎng)的主光線入射角(即C.R.A)小于10°，這樣也使得邊緣光線損失小。本發(fā)明案例不設(shè)漸暈，而且像面的最大視場(chǎng)的主光線入射角即C.R.A)為7°，邊緣光線損失小，所以周邊相對(duì)照度能達(dá)到85%的高照度。經(jīng)濟(jì)型主要通過以下方法實(shí)現(xiàn):1、在整體系統(tǒng)中只使用了 6片常見的玻璃球面鏡片，而且每個(gè)透鏡的成本也不高，這樣在保證整體性能的情況下有效的節(jié)約了成本；2、在設(shè)計(jì)過程中有意的去考慮了在生產(chǎn)組裝的問題，所述第一透鏡1、第二透鏡2、第三透鏡3這三個(gè)透鏡之間都可以不用間隔環(huán)來(lái)控制空氣間隔，只`要直接使用鏡片邊緣來(lái)定位就可以了，這樣就至少節(jié)約了 2個(gè)間隔環(huán)的成本。日夜共用主要通過以下方法實(shí)現(xiàn):1、在設(shè)計(jì)時(shí)首先設(shè)置雙波段，即可見光波段430nm 656nm和紅外波段920nm 960nm,這樣保證在夜晚有紅外光的情況下也能正常工作；2、在設(shè)計(jì)中設(shè)置可見波段和紅外波段保持一樣的后焦，這樣既可實(shí)現(xiàn)可見和紅外在同一像面成像；3、保證紅外設(shè)計(jì)的MTF理論值和可見光的MTF理論值接近，這樣就保證了圖像是清晰的。為實(shí)現(xiàn)最佳的像面效果，該光學(xué)系統(tǒng)的后部還加了濾光片9，以過濾掉雜光，使圖像色彩亮麗和銳利的同時(shí)具有良好的色彩還原性。由于本發(fā)明采用巧妙的鏡片間的組合，其分辨率能夠達(dá)到200萬(wàn)像素以上；由于本發(fā)明沒有設(shè)置漸暈，且C.R.A小于10°，所以實(shí)現(xiàn)了高照度；由于本發(fā)明所使用的材料都比較便宜，透鏡個(gè)數(shù)較少，有效的降低了成本；由于本發(fā)明在設(shè)計(jì)中分別考慮了在可見光和紅外光的情況下都能單獨(dú)成像，解決了市場(chǎng)上日夜兩用的這類鏡頭的稀缺。此外，由于該光學(xué)系統(tǒng)是關(guān)于光闌的對(duì)稱結(jié)構(gòu)，所以公差寬松，可以實(shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn)，從而降低成本使該產(chǎn)品更廣泛的進(jìn)入市場(chǎng)。
權(quán)利要求
1.一種高分辨率、高照度、經(jīng)濟(jì)型、日夜共用的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于所述光學(xué)系統(tǒng)包括由從物面到像面依次同軸設(shè)置的第一透鏡(I)、第二透鏡(2)、第三透鏡(3)、第四透鏡(4)、第五透鏡(5)、第六透鏡(6)和像面(7)，在第三透鏡(3)和第四透鏡(4)之間設(shè)有光闌(8)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高分辨率、高照度、經(jīng)濟(jì)型、日夜共用的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于所述第一透鏡(I)為彎月形透鏡，其兩面都彎向光闌(8)，焦距為負(fù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高分辨率、高照度、經(jīng)濟(jì)型、日夜共用的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于所述第二透鏡(2)為雙凹型透鏡，其焦距為負(fù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高分辨率、高照度、經(jīng)濟(jì)型、日夜共用的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于所述第三透鏡(3)為雙凸型透鏡，其焦距為正。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高分辨率、高照度、經(jīng)濟(jì)型、日夜共用的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于所述第四透鏡(4)為雙凸型透鏡，其焦距為正。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高分辨率、高照度、經(jīng)濟(jì)型、日夜共用的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于所述第五透鏡(5)為雙凸型透鏡，其焦距為正。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高分辨率、高照度、經(jīng)濟(jì)型、日夜共用的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于所述第六透鏡(6)為彎月型透鏡，其兩面都彎向光闌(8)，焦距為負(fù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1 7任一所述的一種高分辨率、高照度、經(jīng)濟(jì)型、日夜共用的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于所述第一透鏡(I)至第六透鏡(6)的所有透鏡的材質(zhì)均為光學(xué)玻璃，透鏡面型均為球面型。
9.根據(jù)權(quán)利要求1 7任一所述的一種高分辨率、高照度、經(jīng)濟(jì)型、日夜共用的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于所述 第五透鏡(5)和第六透鏡(6)組成膠合透鏡，其中膠合面彎向光闌(8)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高分辨率、高照度、經(jīng)濟(jì)型、日夜共用的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于所述第六透鏡(6)和像面(7)之間設(shè)有濾光片(9)。
全文摘要
一種高分辨率、高照度、經(jīng)濟(jì)型、日夜共用的光學(xué)系統(tǒng)，涉及一種光學(xué)系統(tǒng)。本發(fā)明的光學(xué)系統(tǒng)包括從物面到像面依次同軸設(shè)置的第一透鏡(1)、第二透鏡(2)、第三透鏡(3)、第四透鏡(4)、第五透鏡(5)、第六透鏡(6)和像面(7)，在第三透鏡(3)和第四透鏡(4)之間設(shè)有光闌(8)，第六透鏡(6)和像面(7)之間設(shè)有濾光片(9)。本發(fā)明的光學(xué)系統(tǒng)成本低，邊緣相對(duì)照度高，在可見波段及指定的紅外波段皆可高清成像，主要應(yīng)用于監(jiān)控，照相、車載系統(tǒng)等方面。
文檔編號(hào)G02B13/00GK103076668SQ20131001034
公開日2013年5月1日 申請(qǐng)日期2013年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月11日
發(fā)明者孫永雪, 龍夫年, 叢海佳, 陳剛義, 趙曉 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)