一種高倍率的光學(xué)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種高倍率的光學(xué)系統(tǒng)，包括固定的感光芯片，所述的感光芯片的一側(cè)設(shè)有相對(duì)感光芯片位置固定的第一透鏡群，所述的第一透鏡群的焦距為正，所述的第一透鏡群與感光芯片之間設(shè)有能相對(duì)感光芯片前后移動(dòng)的第二透鏡群，所述的第二透鏡群的焦距為負(fù)，所述的第二透鏡群與感光芯片之間設(shè)有與感光芯片相對(duì)固定的第三透鏡群，所述的第三透鏡群的焦距為正，所述的第三透鏡群與第二透鏡群之間設(shè)有位置固定的光闌，所述的第三透鏡群與感光芯片之間還設(shè)有能相對(duì)感光芯片前后移動(dòng)的第四透鏡群，所述的第四透鏡群的焦距為正。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，大像面、高倍率、高分辨率、短焦端紅外共焦的30倍連續(xù)變焦。
【專利說(shuō)明】-種高倍率的光學(xué)系統(tǒng) 【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型設(shè)及一種光學(xué)系統(tǒng)，更具體地說(shuō)是一種高倍率的光學(xué)系統(tǒng)。 【【背景技術(shù)】】
[0002] 目前為了監(jiān)控市場(chǎng)的需求，監(jiān)控鏡頭在廣角和遠(yuǎn)距離綜合使用場(chǎng)合的運(yùn)用越來(lái)越 多，因此需要較大倍率的連續(xù)變焦的監(jiān)控鏡頭；
[0003] 目前監(jiān)控鏡頭的市場(chǎng)需求，在廣角端需求紅外和可見(jiàn)光共焦，而且在長(zhǎng)焦端色差 要求較小;但是目前市場(chǎng)上的監(jiān)控鏡頭存在如下方面的不足：1、傳統(tǒng)監(jiān)控鏡頭多非紅外共 焦鏡頭，在晚上有部分燈光照明時(shí)，拍攝的畫面無(wú)法整體清晰，總會(huì)有部分模糊;2、分辨率 主要是720P和1080P的，分辨率低;3、監(jiān)控鏡頭使用的忍片相對(duì)較小，忍片的像素點(diǎn)較小，尤 其在較暗的環(huán)境下，圖像效果不好。
[0004] 因此，本實(shí)用新型正是基于W上的不足而產(chǎn)生的。 【【實(shí)用新型內(nèi)容】】
[0005] 本實(shí)用新型目的是克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，大像面、高倍率、 高分辨率、短焦端紅外共焦的30倍連續(xù)變焦的高倍率光學(xué)系統(tǒng)。
[0006] 本實(shí)用新型是通過(guò)W下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
[0007] -種高倍率的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于：
[000引包括固定的感光忍片5,所述的感光忍片5的一側(cè)設(shè)有相對(duì)感光忍片5位置固定的 第一透鏡群1，所述的第一透鏡群1的焦距為正，所述的第一透鏡群1與感光忍片5之間設(shè)有 能相對(duì)感光忍片5前后移動(dòng)的第二透鏡群2,所述的第二透鏡群2的焦距為負(fù)，所述的第二透 鏡群2與感光忍片5之間設(shè)有與感光忍片5相對(duì)固定的第Ξ透鏡群3,所述的第Ξ透鏡群3的 焦距為正，所述的第Ξ透鏡群3與第二透鏡群2之間設(shè)有位置固定的光闊6,所述的第Ξ透鏡 群3與感光忍片5之間還設(shè)有能相對(duì)感光忍片5前后移動(dòng)的第四透鏡群4,所述的第四透鏡群 4的焦距為正。
[0009] 如上所述的高倍率的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于:所述的第一透鏡群1包括朝感光忍片 5方向依次設(shè)置的第一透鏡11、第二透鏡12、第Ξ透鏡13、第四透鏡14和第五透鏡15，所述的 第一透鏡11和第Ξ透鏡13均是焦距為負(fù)并且凹面朝向感光忍片5的彎月形球面鏡片，所述 的第二透鏡12、第四透鏡14和第五透鏡15均是焦距為正的彎月形球面鏡片，所述的第一透 鏡11與第二透鏡12粘合在一起形成膠合透鏡，所述的第Ξ透鏡13和第四透鏡14粘合在一起 形成膠合透鏡。
[0010] 如上所述的高倍率的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于:所述的第二透鏡群2包括朝感光忍片 5方向依次設(shè)置的第六透鏡21、第屯透鏡22和第八透鏡23,所述的第六透鏡21是焦距為負(fù)的 彎月形非球面鏡片，所述的第屯透鏡22是焦距為負(fù)的雙凹球面鏡片，所述的第八透鏡23是 焦距為正的彎月形非球面鏡片，其凹面朝向感光忍片5。
[0011] 如上所述的高倍率的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于:所述的第Ξ透鏡群3包括朝感光忍 片5方向依次設(shè)置的第九透鏡31、第十透鏡32和第十一透鏡33,所述的第九透鏡31是焦距為 正的雙凸非球面鏡片，所述的第十透鏡32是焦距為正的雙凸球面鏡片，所述的第十一透鏡 33是焦距為負(fù)的非球面鏡片。
[0012] 如上所述的高倍率的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于:所述的第四透鏡群4包括朝感光忍片 5方向依次設(shè)置的第十二透鏡41、第十Ξ透鏡42、第十四透鏡43和第十五透鏡44,所述的第 十二透鏡41是焦距為負(fù)的彎月形鏡片，所述的第十Ξ透鏡42是焦距為正的彎月形鏡片，所 述的第十四透鏡43是焦距為正的彎月形球面鏡片，所述的第十五透鏡44是焦距為正的非球 面鏡片。
[0013] 如上所述的高倍率的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于:所述的第一透鏡群1、第二透鏡群2、 第Ξ透鏡群3和第四透鏡群4中的鏡片均為玻璃鏡片。
[0014] 如上所述的高倍率的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于:所述的第二透鏡群2的移動(dòng)范圍為0 ~40.75mm，所述的第四透鏡群4的移動(dòng)范圍為0~32.25mm，所述的光闊6與感光忍片5間的 距離為57.1mm，所述的第一透鏡群1與第Ξ透鏡群3之間的距離為48.5mm。
[0015] 如上所述的高倍率的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于:所述的第Ξ透鏡群3中的非球面鏡片 的非球面表面形狀滿足W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)，鏡片的面形曲線為雙曲線，當(dāng)k系數(shù)等于-1時(shí)，鏡片的面形曲線為拋 物線；當(dāng)k系數(shù)介于-1到0之間時(shí)，鏡片的面形曲線為楠圓，當(dāng)k系數(shù)等于0時(shí)，鏡片的面形曲 線為圓形，當(dāng)k系數(shù)大于0時(shí)，鏡片的面形曲線為扁圓形;αι至as分別表示各徑向坐標(biāo)所對(duì)應(yīng) 的系數(shù)。
[0016] 如上所述的高倍率的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于:所述的第二透鏡群2從短焦距向長(zhǎng)焦 距的變化過(guò)程中逐漸向光闊6靠猶，所述的第四透鏡群4根據(jù)第二透鏡群2的移動(dòng)和物距的 變化使成像面落在感光忍片5上。
[0017] 如上所述的高倍率的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于：當(dāng)光學(xué)系統(tǒng)在不同的焦距及環(huán)境下 工作時(shí)，光闊6的口徑大小進(jìn)行自動(dòng)變化。
[0018] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型有如下優(yōu)點(diǎn)：
[0019] 1、本實(shí)用新型使用了4個(gè)透鏡群，第二透鏡群前后移動(dòng)，光學(xué)系統(tǒng)的焦距發(fā)生變 化，第四透鏡群也能前后移動(dòng)，用于對(duì)焦功能，從而使本實(shí)用新型光學(xué)系統(tǒng)焦距可在8mm- 240mm之間變化，達(dá)到30倍變焦，拍攝角度水平在60°到2°之間變化，拍攝距離最近可至 0.5m，適合在多種環(huán)境下使用。
[0020] 2、本實(shí)用新型能夠達(dá)到高于8M(像素800萬(wàn)像素）的分辨率，W對(duì)角尺寸達(dá)到 12.0mm的2/3"的CCD為例，本實(shí)用新型可W達(dá)到中屯、分辨率高于2501p/mm，而且周邊0.8H (80%對(duì)角線位置)分辨率高于1251p/mm。
[0021] 3、本實(shí)用新型光學(xué)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了前6倍紅外共焦，在可見(jiàn)光波長(zhǎng)段43化m-650nm和紅 外燈波長(zhǎng)段83化m-870nm可W同時(shí)達(dá)到清晰，在視場(chǎng)范圍較大，且多種波長(zhǎng)光源存在的環(huán) 境下整個(gè)畫面清晰。
[0022] 4、本實(shí)用新型一共使用了十五枚鏡片，且有5枚玻璃非球面鏡片，很好的校正了各 項(xiàng)相差，使光學(xué)系統(tǒng)具有很好的品質(zhì)。
[0023] 5、本實(shí)用新型光學(xué)系統(tǒng)中W第一透鏡群為最高點(diǎn)，第一透鏡群與像面的距離位置 是固定的，其最大高度小于130mm，確保了整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)的性能優(yōu)良。 【【附圖說(shuō)明】】
[0024] 圖1是本實(shí)用新型系統(tǒng)光學(xué)圖。 【【具體實(shí)施方式】】
[0025] 下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述：
[0026] -種高倍率的光學(xué)系統(tǒng)，包括固定的感光忍片5,所述的感光忍片5的一側(cè)設(shè)有相 對(duì)感光忍片5位置固定的第一透鏡群1，所述的第一透鏡群1的焦距為正，所述的第一透鏡群 1與感光忍片5之間設(shè)有能相對(duì)感光忍片5前后移動(dòng)的第二透鏡群2,所述的第二透鏡群2的 焦距為負(fù)，所述的第二透鏡群2與感光忍片5之間設(shè)有與感光忍片5相對(duì)固定的第Ξ透鏡群 3,所述的第Ξ透鏡群3的焦距為正，所述的第Ξ透鏡群3與第二透鏡群2之間設(shè)有位置固定 的光闊6,所述的第Ξ透鏡群3與感光忍片5之間還設(shè)有能相對(duì)感光忍片5前后移動(dòng)的第四透 鏡群4,所述的第四透鏡群4的焦距為正。
[0027] 所述的第一透鏡群1包括朝感光忍片5方向依次設(shè)置的第一透鏡11、第二透鏡12、 第Ξ透鏡13、第四透鏡14和第五透鏡15,所述的第一透鏡11和第Ξ透鏡13均是焦距為負(fù)并 且凹面朝向感光忍片5的彎月形球面鏡片，所述的第二透鏡12、第四透鏡14和第五透鏡15 均是焦距為正的彎月形球面鏡片，所述的第一透鏡11與第二透鏡12粘合在一起形成膠合透 鏡，所述的第Ξ透鏡13和第四透鏡14粘合在一起形成膠合透鏡。
[0028] 所述的第二透鏡群2包括朝感光忍片5方向依次設(shè)置的第六透鏡21、第屯透鏡22和 第八透鏡23,所述的第六透鏡21是焦距為負(fù)的彎月形非球面鏡片，所述的第屯透鏡22是焦 距為負(fù)的雙凹球面鏡片，所述的第八透鏡23是焦距為正的彎月形非球面鏡片，其凹面朝向 感光忍片5。
[0029] 所述的第Ξ透鏡群3包括朝感光忍片5方向依次設(shè)置的第九透鏡31、第十透鏡32和 第十一透鏡33,所述的第九透鏡31是焦距為正的雙凸非球面鏡片，所述的第十透鏡32是焦 距為正的雙凸球面鏡片，所述的第十一透鏡33是焦距為負(fù)的非球面鏡片。
[0030] 所述的第四透鏡群4包括朝感光忍片5方向依次設(shè)置的第十二透鏡41、第十Ξ透鏡 42、第十四透鏡43和第十五透鏡44,所述的第十二透鏡41是焦距為負(fù)的彎月形鏡片，所述的 第十Ξ透鏡42是焦距為正的彎月形鏡片，所述的第十四透鏡43是焦距為正的彎月形球面鏡 片，所述的第十五透鏡44是焦距為正的非球面鏡片。
[0031] 所述的第一透鏡群1、第二透鏡群2、第Ξ透鏡群3和第四透鏡群4中的鏡片均為玻 璃鏡片。
[0032] 所述的第二透鏡群2從短焦距向長(zhǎng)焦距的變化過(guò)程中逐漸向光闊6靠猶，所述的第 四透鏡群4根據(jù)第二透鏡群2的移動(dòng)和物距的變化使成像面落在感光忍片5上。
[0033] 當(dāng)光學(xué)系統(tǒng)在不同的焦距及環(huán)境下工作時(shí)，光闊6的口徑大小進(jìn)行自動(dòng)變化。
[0034] 所述的第四透鏡群4與感光忍片5之間還設(shè)有平面玻璃7。
[0035] 所述的第Ξ透鏡群3中的非球面鏡片的非球面表面形狀滿足W下方程： Z=.c^/' ..{ 1·+λ/ (1+k) c2y2] }十 a 礦十 a a y+ a 。a 孫1-+ a 巧a、yi。，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)，鏡片的面形曲線為雙曲線，當(dāng)k系數(shù)等于-1時(shí)，鏡片的面形曲線為拋物 線；當(dāng)k系數(shù)介于-1到0之間時(shí)，鏡片的面形曲線為楠圓，當(dāng)k系數(shù)等于0時(shí)，鏡片的面形曲線 為圓形，當(dāng)k系數(shù)大于加寸，鏡片的面形曲線為扁圓形;αι至as分別表示各徑向坐標(biāo)所對(duì)應(yīng)的 系數(shù)，通過(guò)W上參數(shù)可W精確設(shè)定非球面的形狀尺寸。
[0036] 所述的第二透鏡群2的移動(dòng)范圍為0~40.75mm，所述的第四透鏡群4的移動(dòng)范圍為 0~32.25mm，所述的光闊6與感光忍片5間的距離為57.1mm，所述的第一透鏡群1與第Ξ透鏡 群3之間的距離為48.5mm。下表為具體的參數(shù)：
[0037]
[00；3 引
[0039]各個(gè)非球面面的非球面系數(shù)：
[0040]
[0041]
[0042]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種高倍率的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于:包括固定的感光芯片(5)，所述的感光芯片(5) 的一側(cè)設(shè)有相對(duì)感光芯片(5)位置固定的第一透鏡群（1)，所述的第一透鏡群（1)的焦距為 正，所述的第一透鏡群（1)與感光芯片（5)之間設(shè)有能相對(duì)感光芯片（5)前后移動(dòng)的第二透 鏡群(2)，所述的第二透鏡群(2)的焦距為負(fù)，所述的第二透鏡群(2)與感光芯片(5)之間設(shè) 有與感光芯片（5)相對(duì)固定的第三透鏡群(3)，所述的第三透鏡群(3)的焦距為正，所述的第 三透鏡群(3)與第二透鏡群(2)之間設(shè)有位置固定的光闌（6)，所述的第三透鏡群(3)與感光 芯片（5)之間還設(shè)有能相對(duì)感光芯片（5)前后移動(dòng)的第四透鏡群(4)，所述的第四透鏡群(4) 的焦距為正。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高倍率的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于:所述的第一透鏡群（1)包括 朝感光芯片（5)方向依次設(shè)置的第一透鏡（11 )、第二透鏡（12 )、第三透鏡（13 )、第四透鏡 (14)和第五透鏡（15)，所述的第一透鏡（11)和第三透鏡（13)均是焦距為負(fù)并且凹面朝向感 光芯片(5)的彎月形球面鏡片，所述的第二透鏡（12)、第四透鏡（14)和第五透鏡（15)均是焦 距為正的彎月形球面鏡片，所述的第一透鏡（11)與第二透鏡（12)粘合在一起形成膠合透 鏡，所述的第三透鏡(13)和第四透鏡(14)粘合在一起形成膠合透鏡。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高倍率的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于:所述的第二透鏡群（2)包括 朝感光芯片(5)方向依次設(shè)置的第六透鏡(21)、第七透鏡(22)和第八透鏡(23)，所述的第六 透鏡(21)是焦距為負(fù)的彎月形非球面鏡片，所述的第七透鏡(22)是焦距為負(fù)的雙凹球面鏡 片，所述的第八透鏡(23)是焦距為正的彎月形非球面鏡片，其凹面朝向感光芯片(5)。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高倍率的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于:所述的第三透鏡群（3)包括 朝感光芯片(5)方向依次設(shè)置的第九透鏡(31)、第十透鏡(32)和第十一透鏡(33)，所述的第 九透鏡(31)是焦距為正的雙凸非球面鏡片，所述的第十透鏡(32)是焦距為正的雙凸球面鏡 片，所述的第十一透鏡(33)是焦距為負(fù)的非球面鏡片。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高倍率的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于:所述的第四透鏡群(4)包括 朝感光芯片(5)方向依次設(shè)置的第十二透鏡(41)、第十三透鏡(42)、第十四透鏡(43)和第十 五透鏡(44)，所述的第十二透鏡(41)是焦距為負(fù)的彎月形鏡片，所述的第十三透鏡(42)是 焦距為正的彎月形鏡片，所述的第十四透鏡(43)是焦距為正的彎月形球面鏡片，所述的第 十五透鏡(44)是焦距為正的非球面鏡片。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高倍率的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于:所述的第一透鏡群（1)、第二 透鏡群(2)、第三透鏡群(3)和第四透鏡群(4)中的鏡片均為玻璃鏡片。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高倍率的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于:所述的第二透鏡群（2)的移 動(dòng)范圍為0~40.75mm，所述的第四透鏡群(4)的移動(dòng)范圍為0~32.25mm，所述的光闌（6)與 感光芯片（5)間的距離為57.1mm，所述的第一透鏡群（1)與第三透鏡群（3)之間的距離為 48.5mm〇8. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的高倍率的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于:所述的第三透鏡群（3)中的 非球面鏡片的非球面表面形狀滿足以下方程： Z=c:y'/ { l+-\j [1- (1+k) c2y2] } + a 】y-+ a #+ a iy6+ a a ny|fl+ a。廣十 a 7yH+ a sy16,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)，鏡片的面形曲線為雙曲線，當(dāng)k系數(shù)等于-1時(shí)，鏡片的面形曲線為拋 物線；當(dāng)k系數(shù)介于-1到0之間時(shí)，鏡片的面形曲線為橢圓，當(dāng)k系數(shù)等于0時(shí)，鏡片的面形曲 線為圓形，當(dāng)k系數(shù)大于0時(shí)，鏡片的面形曲線為扁圓形;(^至叫分別表示各徑向坐標(biāo)所對(duì)應(yīng) 的系數(shù)。
【文檔編號(hào)】G02B15/00GK205485022SQ201620246677
【公開(kāi)日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年3月28日
【發(fā)明人】王曉, 李建華, 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