CN106772961A - 一种高像素、低成本、红外完全共焦的变焦光学*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高像素、低成本、红外完全共焦的变焦光学***，从物面至像面依次设置有：能相对像面前后移动的第一透镜组，所述第一透镜组的光焦度为负，所述的第一透镜组包括所述第一透镜、第二透镜和第三透镜；滤光片；光阑；能相对像面前后移动的第二透镜组，所述第二透镜组的光焦度为正，第二透镜组包括所述第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜、第八透镜、第九透镜和第十透镜。本发明结构简单，像素高、分辨率高、成本低廉，保证了各倍率段高低温的完全共焦。
Description
【技术领域】
本发明涉及光学***，尤其是一种高像素、低成本、红外完全共焦的变焦光学***。
【背景技术】
目前监控、展台用的变焦距光学***普遍存在这样的缺点:***成本高，分辨率偏低，光圈小，在变焦过程中不能保证每个焦距红外的完全共焦等等。目前市场上还没有镜头能够同时克服上述缺点，只有少数镜头，在牺牲其它方面的情况下改善某个方面，比如为了实现高像素、红外共焦，就得增加***体积和成本；远远不能满足监控、展台要求成本低、像素高的现实。
因此，本发明正是基于以上的不足而产生的。
【发明内容】
本发明要解决的技术问题是提供一种高像素、低成本、红外完全共焦的变焦光学***，该***分辨率高、成本低、红外完全共焦。
为解决上述技术问题，本发明采用了下述技术方案：一种高像素、低成本、红外完全共焦的变焦光学***，其特征在于，从物面至像面依次设置有：
能相对像面前后移动的第一透镜组，所述第一透镜组的光焦度为负，所述的第一透镜组包括所述第一透镜、第二透镜和第三透镜；
滤光片；
光阑；
能相对像面前后移动的第二透镜组，所述第二透镜组的光焦度为正，第二透镜组包括所述第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜、第八透镜、第九透镜和第十透镜。
如上所述的一种高像素、低成本、红外完全共焦的变焦光学***，其特征在于：所述第二透镜与所述第三透镜通过光学胶水粘合，所述第八透镜和所述第九透镜通过光学胶水粘合。
如上所述的一种高像素、低成本、红外完全共焦的变焦光学***，其特征在于：所述第四透镜、第五透镜、第七透镜、第十透镜采用塑料非球面镜片；所述第一透镜、第二透镜、第三透镜、第六透镜、第八透镜、第九透镜采用玻璃球面镜片。
与现有技术相比，本发明的高像素、低成本、红外完全共焦的变焦光学***，达到了如下效果：
1、目前市场上大部分变焦距镜头为了实现高像素和红外尽量共焦而采用了较多的玻璃镜片,甚至采用了玻璃非球面镜片；本发明采用了少量玻璃球面和塑料非球面镜片，大幅降低了成本。
2、目前市场上常见的变焦距镜头通常在可见波段完全对焦的状况下，切换为红外成像模式像质会大幅下降；本发明实现了可见波段和红外波段的完全共焦，保证了可见波段和红外波段的成像清晰度。
3、目前市场上大部分变焦距镜头会出现常温对焦状况下，高低温会出现虚焦，发蒙的情况；本发明保证了各倍率段高低温的完全共焦。
4、目前市场上大部分大倍率变焦距镜头的像素偏低，通常表现为高倍状态下分辨率低，或者中心分辨率高，周边低，本发明的分辨率非常高，从低倍到高倍的整个过程都能够拍摄到整个画面清晰、高对比度的图像。
【附图说明】
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明，其中：
图1为本发明示意图；
附图说明：1、第一透镜；2、第二透镜；3、第三透镜；4、滤光片；5、光阑；6、第四透镜；7、第五透镜；8、第六透镜；9、第七透镜；10、第八透镜；11、第九透镜；12、第十透镜；13、像面。
【具体实施方式】
下面结合附图对本发明的实施方式作详细说明。
如图1所示，一种高像素、低成本、红外完全共焦的变焦光学***，从物面至像面依次设置有：能相对像面13前后移动的第一透镜组，所述第一透镜组的光焦度为负，所述的第一透镜组包括所述第一透镜1、第二透镜2和第三透镜3；
滤光片4；
光阑5；
能相对像面13前后移动的第二透镜组，所述第二透镜组的光焦度为正，第二透镜组包括所述第四透镜6、第五透镜7、第六透镜8、第七透镜9、第八透镜10、第九透镜11和第十透镜12。
如图1所示，在本实施例中，所述第二透镜2与所述第三透镜3通过光学胶水粘合，所述第八透镜10和所述第九透镜11通过光学胶水粘合。
如图1所示，在本实施例中，所述第四透镜6、第五透镜7、第七透镜9、第十透镜12采用塑料非球面镜片；所述第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3、第六透镜8、第八透镜10、第九透镜11采用玻璃球面镜片。
本发明实现了红外的完全共焦，设计时充分考虑了不同镜片材质折射率和阿贝数的互补，在保证可见波段色差较小的情况下，同时保证红外波段的解像效果；实现镜片材质完美搭配。
本发明实现了高分辨率，设计采用第一透镜组的共轭距改变量与第二透镜组纵向放大之后的共轭距改变量相抵消，实现像面补偿；第一透镜组采用单透镜和胶合透镜配合使用，不仅使第一辅助光线有很好的走向，而且还能够矫正高倍位置的球差和正弦差。第二透镜组的镜片配合，在保证光线顺滑过渡的前提下属于完美的色差矫正结构。不仅消除了整个***的色差，也很好平衡了整个***的像差。最后，设置一定的渐晕，在不影响像面照度的情况下，还能拦掉周边杂散光线，使像面中心分辨率高的同时，边缘也有很高的分辨率。
本发明实现***成本降低和高低温共焦，设计过程中充分考虑了各塑料材料折射率、阿贝数高低温的变化同时匹配面型的变化，实现了高低温各要素的匹配，从而实现高低温时像面的固定和清晰。
本发明设计时采用宽光谱，且设计的理论解像力远高于理论需要值，保证了图像锐利度和色彩还原性。
下面列举该变焦的实际设计案例：
各个面的非球面系数：
| k | a2 | a3 | a4 | a5 | |
| S7 | -1.1 | 3.5E-005 | -3.1E-006 | 5.6E-0010 | -2.8E-009 |
| S8 | -12 | 4.2E-004 | -1.6E-005 | 1.7E-007 | -3.3E-9 |
| S9 | 8 | 9.9E-004 | -5.3E-006 | 1.73E-007 | 1.3E-008 |
| S10 | 99.3 | 1.42E-003 | -6.1E-006 | 2.84E-007 | 1.53E-008 |
| S13 | -17 | -2E-004 | -9E-006 | 1.82E-007 | -2.7E-008 |
| S14 | -0.3 | -5.3E-004 | 3.1E-006 | 1.72E-006 | -1.32E-007 |
| S18 | -7.1 | 2.8E-004 | -1.2E-004 | -3.1E-007 | 5E-008 |
| S19 | 500 | -2.3E-004 | -2.83E-005 | -9.63E-006 | 1.32E-006 |
其中方程式：
中的c对应半径R的倒数即：1/R。
透镜组之间变焦移动范围：
第一透镜组至光阑之间的间隔13.021-0.921mm；
光阑至第二透镜组之间的间隔8.15-0.321mm。
Claims (3)
1.一种高像素、低成本、红外完全共焦的变焦光学***，其特征在于，从物面至像面依次设置有：
能相对像面(13)前后移动的第一透镜组，所述第一透镜组的光焦度为负，所述的第一透镜组包括所述第一透镜(1)、第二透镜(2)和第三透镜(3)；
滤光片(4)；
光阑(5)；
能相对像面(13)前后移动的第二透镜组，所述第二透镜组的光焦度为正，第二透镜组包括所述第四透镜(6)、第五透镜(7)、第六透镜(8)、第七透镜(9)、第八透镜(10)、第九透镜(11)和第十透镜(12)。
2.根据权利要求1所述的一种高像素、低成本、红外完全共焦的变焦光学***，其特征在于：所述第二透镜(2)与所述第三透镜(3)通过光学胶水粘合，所述第八透镜(10)和所述第九透镜(11)通过光学胶水粘合。
3.根据权利要求2所述的一种高像素、低成本、红外完全共焦的变焦光学***，其特征在于：所述第四透镜(6)、第五透镜(7)、第七透镜(9)、第十透镜(12)采用塑料非球面镜片；所述第一透镜(1)、第二透镜(2)、第三透镜(3)、第六透镜(8)、第八透镜(10)、第九透镜(11)采用玻璃球面镜片。
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