一種低溫漂低成本高像素紅外共焦光學系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種低溫漂低成本高像素紅外共焦光學系統(tǒng)，從物側(cè)起依次包括有第一透鏡(1)、第二透鏡(2)、第三透鏡(3)、光闌(4)、第四透鏡(5)、第五透鏡(6)、第六透鏡(7)、濾光片(8)以及像面(9)，所述第一透鏡(1)為彎月形球面透鏡、第二透鏡(2)為雙凹形非球面透鏡、第三透鏡(3)為彎月形非球面透鏡、第四透鏡(5)為雙凸形球面透鏡、第五透鏡(6)彎月形非球面透鏡、第六透鏡(7)為雙凸形非球面透鏡。
【專利說明】一種低溫漂低成本高像素紅外共焦光學系統(tǒng)
【【技術(shù)領(lǐng)域】】
[0001]本發(fā)明涉及一種光學系統(tǒng)，尤其涉及一種應(yīng)用于車載、監(jiān)控系統(tǒng)的高像素、低溫漂、低成本、紅外共焦光學系統(tǒng)。
【【背景技術(shù)】】
[0002]目前車載、監(jiān)控用的高像素、紅外共焦光學系統(tǒng)普遍存在這樣的缺點:成本高、溫漂大、使用壽命短等等。目前市場上還沒有鏡頭能夠同時克服上述缺點，只有少數(shù)鏡頭，在犧牲其它方面的情況下改善某個方面，比如為了實現(xiàn)成本低，就得使系統(tǒng)溫漂加大、使用壽命減小，使用過程受環(huán)境影響非常大，常溫下能拍攝到清晰圖片，但高溫和低溫環(huán)境不能夠拍攝到清晰的圖片，或者在復雜環(huán)境下使用很短的時間系統(tǒng)就不能正常工作等，遠遠不能滿足車載、監(jiān)控系統(tǒng)要求的在復雜環(huán)境下圖像清晰度和真實性及長時間正常使用，目前市場上還沒有克服以上全部缺點的鏡頭。
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【發(fā)明內(nèi)容】
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[0003]為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種成本高、溫漂大、壽命短、紅外共焦的光學系統(tǒng)，本發(fā)明采用下列技術(shù)方案:
[0004]一種低溫漂低成本高像素紅外共焦光學系統(tǒng)，從物側(cè)起依次包括有第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、光闌、第四透鏡、第五透鏡、第六透鏡、濾光片以及像面，所述第一透鏡為彎月形球面透鏡、第 二透鏡為雙凹形非球面透鏡、第三透鏡為彎月形非球面透鏡、第四透鏡為雙凸形球面透鏡、第五透鏡彎月形非球面透鏡、第六透鏡為雙凸形非球面透鏡。
[0005]所述第一透鏡的光焦度為負的玻璃鏡片；第二透鏡的光焦度為負為塑料鏡片;第三透鏡的光焦度為正塑料鏡片；第四透鏡的光焦度為正玻璃鏡片；第五透鏡的光焦度為負的塑料鏡片；第六透鏡的光焦度為正的塑料鏡片。
[0006]第二透鏡的物側(cè)一面為橢圓非球面，像側(cè)一面為雙曲線非球面；第三透鏡的兩面均為雙曲線非球面；第五透鏡的兩面均為雙曲線非球面；第六透鏡的物側(cè)一面為雙曲線非球面，像側(cè)一面為扁圓非球面。
[0007]第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡、第五透鏡、第六透鏡都鍍有可見光和紅外光增透膜。
[0008]第二透鏡、第三透鏡、第五透鏡、第六透鏡非球面的表面形狀滿足以下方程式:Z=cy2/{1 + Jil-(1 + k)c2y2]}十 aiy^+ a2f+a:# +a# +as
yw +a6y12 +a7y14 ^a8V16 ?
[0009]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點:
[0010]1、目前市場上大部分高像素光學系統(tǒng)普遍成本較高，本方案由于使用玻璃材質(zhì)鏡片和塑料材質(zhì)鏡片混合使用，本發(fā)明的成本非常低，是市場上類似系統(tǒng)的一半，甚至更低；
[0011]2、目前市場上高像素光學系統(tǒng)為了提高像素，導致溫漂大，在常溫下能成清晰圖像，但在高溫和低溫下均不能獲得清晰圖像，本發(fā)明從低溫到高溫都能夠拍攝到清晰圖像，甚至從超低溫(_50°C )到超高溫(90°C )都能獲得清晰圖像；
[0012]3、目前市場上大部分高像素光學系統(tǒng)為了提高像素，導致在高溫、強光照、風沙等復雜環(huán)境下系統(tǒng)的壽命大幅度減小，本發(fā)明不管是正常環(huán)境還是高溫、強光照、風沙等復雜環(huán)境下，系統(tǒng)的使用壽命都不受影響；
[0013]4、目前市場上大部分高像素系統(tǒng)在灰塵、煙霧、小雨等可見度低環(huán)境中幾乎拍攝不到清晰的圖像，本發(fā)明在灰塵、煙霧、小雨等環(huán)境中可拍攝到清晰、高對比度的黑白圖像；
[0014]5、目前市場上高像素系統(tǒng)的景深較小，只能在一定范圍內(nèi)能成清晰的像，本發(fā)明景深大，在0.1m到無窮遠的范圍內(nèi)都能成清晰的像；
[0015]6、本發(fā)明還解決了以前玻璃鏡片和塑料鏡片混合結(jié)構(gòu)中玻璃鏡片加工困難而導致的良品率低的問題。
【【專利附圖】

【附圖說明】】
[0016]圖1是本 發(fā)明的光學系統(tǒng)圖。
【【具體實施方式】】
[0017]下面結(jié)合附圖與【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步詳細描述:
[0018]如圖1所示從物側(cè)到像面9依次包括有第一透鏡1、第二透鏡2、第三透鏡3、光闌
4、第四透鏡5、第五透鏡6、第六透鏡7以及濾光片8。對各鏡片的面從物側(cè)起進行依次編號為第一面L1、第二面L2、第三面L3、第四面L4、第五面L5、第六面L6、第七面L8、第八面L9、第九面L10、第十面L11、第^^一面L12，第十二面L13、第十三面L14、第十四面L15，物面編號為OBJ、光闌面編號ST0、像面編號為IMA。所述第一透鏡I為彎月形球面透鏡，其光焦度為負，材質(zhì)為玻璃；第二透鏡2為雙凹形非球面透鏡,其光焦度為負,材質(zhì)為塑料,其物側(cè)一面(即第三面L3)為橢圓非球面，像側(cè)一面(即第四面L4)為雙曲線非球面；第三透鏡3為彎月形非球面透鏡，其光焦度為正，材質(zhì)為塑料，兩面(即第五面L5和第六面L6)均為雙曲線非球面；第四透鏡5為雙凸形球面透鏡，其光焦度為正，材質(zhì)為玻璃；第五透鏡6為彎月形非球面透鏡，其光焦度為負，材質(zhì)為塑料，兩面(即第七面L8和第八面L9)均為雙曲線非球面；第六透鏡7為雙凸形非球面透鏡，其光焦度為正，材質(zhì)為塑料，物側(cè)一面(即第十面L10)為雙曲線非球面，像側(cè)一面(即第十一面Lll)為扁圓非球面。
[0019]為了實現(xiàn)低成本，設(shè)計時第二透鏡2、第三透鏡3、第五透鏡6、第六透鏡7使用塑料鏡片，最大限度的降低了成本；第一透鏡1、第四透鏡5采用最便宜的玻璃鏡片，玻璃、塑料搭配使用，不僅使成本降到最低，同時有效的矯正了系統(tǒng)的各像差，使系統(tǒng)的分辨率也大幅度提升。而且第二透鏡2、第三透鏡3、第五透鏡6、第六透鏡7均為非球面鏡，由于玻璃不易加工，采用塑料材質(zhì)方便加工，提高了成品率。
[0020]為了實現(xiàn)低溫漂，設(shè)計時第一透鏡1、第四透鏡5采用玻璃球面透鏡，利用玻璃的穩(wěn)定性，降低系統(tǒng)對溫度的敏感度；第一透鏡2、第五透鏡6的光焦度為負,第三透鏡3、第六透鏡7的光焦度為正，正負光焦度搭配使用，使透鏡的各參數(shù)相互補償，有效的改善了由溫度變化引起的系統(tǒng)分辨率下降。另外，系統(tǒng)中第三透鏡3的兩面、第五透鏡6的兩面均為雙曲線非球面，能夠很好的矯正系統(tǒng)的場曲，使得系統(tǒng)不管是高溫還是低溫，像面9中心和邊緣的分辨率相當。
[0021]為了實現(xiàn)長壽命，設(shè)計時與環(huán)境直接接觸的第一透鏡I采用玻璃材質(zhì)，利用玻璃材質(zhì)的耐高溫、耐腐蝕、耐劃傷等特性，保護整個光學系統(tǒng)在裝配、運輸、使用過程中不被劃傷，在高溫、低溫、強光照、風沙等惡劣環(huán)境下不易被風解、破壞，從而延長了系統(tǒng)的使用壽命O
[0022]為了實現(xiàn)紅外共焦及透霧性，第二透鏡2和第六透鏡7采用色散較高的非球面，而第四透鏡5采用超低色散的球面透鏡，球面透鏡與非球面透鏡、高色散材料與超低色散材料配合使用，很好的矯正了由紅外光引起的二級光譜，使得白光和紅外光都能在像面9上成清晰的像。另外，本發(fā)明的六枚透鏡都鍍有可見光和紅外光增透膜，使得可見光和紅外光在各透鏡上都有很好的透過率，保證成像清晰的同時也保證了整幅畫面的亮度。
[0023]第二透鏡2、第三透鏡3、第五透鏡6、第六透鏡7非球面的表面形狀
滿足以下方程式:
【權(quán)利要求】
1.一種低溫漂低成本高像素紅外共焦光學系統(tǒng)，其特征在于:從物側(cè)起依次包括有第一透鏡(I)、第二透鏡(2)、第三透鏡(3)、光闌(4)、第四透鏡(5)、第五透鏡(6)、第六透鏡(7)、濾光片(8)以及像面(9)，所述第一透鏡(I)為彎月形球面透鏡、第二透鏡(2)為雙凹形非球面透鏡、第三透鏡(3)為彎月形非球面透鏡、第四透鏡(5)為雙凸形球面透鏡、第五透鏡(6)彎月形非球面透鏡、第六透鏡(7)為雙凸形非球面透鏡。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低溫漂低成本高像素紅外共焦光學系統(tǒng)，其特征在于:所述第一透鏡(I)的光焦度為負的玻璃鏡片；第二透鏡(2)的光焦度為負為塑料鏡片;第三透鏡(3)的光焦度為正塑料鏡片；第四透鏡(5)的光焦度為正玻璃鏡片；第五透鏡(6)的光焦度為負的塑料鏡片；第六透鏡(7)的光焦度為正的塑料鏡片。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低溫漂低成本高像素紅外共焦光學系統(tǒng)，其特征在于:第二透鏡(2)的物側(cè)一面為橢圓非球面，像側(cè)一面為雙曲線非球面；第三透鏡(3)的兩面均為雙曲線非球面；第五透鏡(6)的兩面均為雙曲線非球面；第六透鏡(7)的物側(cè)一面為雙曲線非球面，像側(cè)一面為扁圓非球面。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低溫漂低成本高像素紅外共焦光學系統(tǒng)，其特征在于:第一透鏡(I)、第二透鏡(2)、第三透鏡(3)、第四透鏡(5)、第五透鏡(6)、第六透鏡(7)都鍍有可見光和紅外光增透膜。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種低溫漂低成本高像素紅外共焦光學系統(tǒng)，其特征在于:第二透鏡(2)、第三透鏡(3)、第五透鏡(6)、第六透鏡(7)非球面的表面形狀滿足以下方程式:2,=cy2f{I + J[1 — (I + k)c2y2]}+ aty2-f 82^+83}?6 -T^ys -fasy10 -raey12 +
a?y14 -fagy16 e
【文檔編號】G02B13/18GK103941395SQ201410203579
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年5月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月14日
【發(fā)明者】王玉榮, 李建華, 王曉, 彭佳龍, 邱盛平 申請人:中山聯(lián)合光電科技有限公司