CN107144942B - 一种红外共焦光学成像*** - Google Patents

一种红外共焦光学成像*** Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种红外共焦光学成像***，从物侧到像面依次设置有第一透镜、光阑、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、滤光片，第四透镜和第五透镜为塑胶非球面双胶合镜片，第一透镜和第四透镜为负焦距透镜；第二透镜和第三透镜、第五透镜均为正焦距透镜；第一透镜、第二透镜、第四透镜、第五透镜均为非球面透镜，第三透镜为球面透镜，第一透镜的焦距为f1，第二透镜的焦距为f2，第三透镜的焦距为f3，第四透镜的焦距为f4，第五透镜的焦距为f5，满足：f1<0,f4<0,f5>0,1<f1/f4<20，‑20<f1/f5<‑0.5，f2/f3>1,该光学成像***实现了长焦距、大孔径成像，可以满足画质均匀，亮度高的要求，且红外共焦，可应用于监控领域。

Description

一种红外共焦光学成像***
技术领域
本发明涉及一种红外共焦光学成像***，尤其涉及一种应用于日夜监控的光圈大、焦距长、像质高、色差小的光学成像***。
背景技术
目前使用的监控定焦镜头存在一些弊端，大多光圈小、畸变大、色差大、焦距短，所以拍摄视频时整体画面亮度较暗，对远距物体成像不够清晰，且紫边现象比较严重，不能真实有效地呈现现实情景。
由于存在上述问题，有必要对其提出解决方案，本发明正是在这样的背景下作出的。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种红外共焦光学成像***，该光学成像***实现了长焦距、大孔径成像，可以满足画质均匀，亮度高的要求，且红外共焦，可应用于监控领域。
为实现上述目的，本发明采用了下述技术方案：
一种红外共焦光学成像***，从物侧7到像面9依次设置有第一透镜1、光阑8、第二透镜2、第三透镜3、第四透镜4、第五透镜5、滤光片6，所述第四透镜4和第五透镜5为塑胶非球面双胶合镜片，所述第一透镜1和第四透镜4为负焦距透镜；所述第二透镜2和第三透镜3、第五透镜5均为正焦距透镜；所述第一透镜1、第二透镜2、第四透镜4、第五透镜5均为非球面透镜，所述第三透镜3为球面透镜，所述第一透镜1的焦距为f1，所述第二透镜2的焦距为f2，所述第三透镜3的焦距为f3，所述第四透镜4的焦距为f4，所述第五透镜5的焦距为f5，满足：f1<0,f4 <0, f5>0, 1<f1/f4<20，-20<f1/f5<-0.5，f2/f3>1。
如上所述第一透镜1朝向所述物侧7一面为凸形非球面，朝向所述像面9一面为凹形非球面；所述第二透镜2朝向所述物侧7一面为扁圆形非球面，朝向所述像面9一面为凸形非球面；所述第三透镜3朝向所述物侧7和朝向所述像面9一面均为凸形球面；所述第四透镜4朝向所述物侧7一面和朝向所述像面9一面均为凹形非球面；所述第五透镜5朝向所述物侧7一面和朝向所述像面9一面均为凸形非球面；所述第一透镜1与第二透镜2之间设有光阑8。
如上所述第一透镜（1）的色散系数为vd（lens1），第二透镜（2）的色散系数为vd（lens2），第三透镜（3）的色散系数为vd（lens 3），第四透镜（4）的色散系数为vd（lens4），第五透镜（5）的色散系数为vd（lens5），满足：vd（lens1，lens2， lens3，lens5）≥55；vd(lens4)≤30。
如上所述光学***的焦距为EFL，所述第二透镜2与所述第三透镜3的间距为A2，所述第三透镜3与所述第四透镜4的间距为A3，所述第一透镜1与所述像面9的间距为TL，满足：0.2<EFL/TL<0.3，-2＜A2/TL＜2，-2＜A3/TL＜2。
如上所述第一透镜1、第二透镜2、第四透镜4、第五透镜5都为非球面透镜，所述第三透镜3为球面透镜。
本发明的有益效果是：
1、本发明之中本发明的光学结构中，第一透镜的焦距为f1，第二透镜的焦距为f2，第三透镜的焦距为f3，第四透镜的焦距为f4，第五透镜的焦距为f5，满足：f1<0,f4 <0, f5>0,1<f1/f4<20，-20<f1/f5<-0.5，f2/f3>1，***光焦度的分配可有效降低结构公差的敏感度。
2、本发明之中本发明光学结构中，所述第一透镜（1）的色散系数为vd（lens1），第二透镜（2）的色散系数为vd（lens2），第三透镜（3）的色散系数为vd（lens 3），第四透镜（4）的色散系数为vd（lens4），第五透镜（5）的色散系数为vd（lens5），满足：vd（lens1，lens2，lens3，lens5）≥55；vd (lens4)≤30。这种搭配可以有效控制***的轴向色差、从而实现中心视场的高分辨率以及红外离焦量尽可能小。
3、本发明可实现大光圈、长焦距、畸变较小的监控摄像。
4、本发明的像面整体均匀、亮度高、孔径大，光圈数达到F1.6。
5、本发明的第四透镜和第五透镜采用塑胶非球面双胶合，可以在消色差的同时提高中心和外视场的解像。
6、本发明的第一透镜、第二透镜、第四透镜和第五透镜均采用非球面面形，有利于像差的校正，使镜头中心视场与边缘视场都具有良好的分辨率。
7、本发明的光学***红外光MTF离焦量小于6μm，夜间拍摄成像分辨率高，画面清晰。
【附图说明】
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的光路示意图。
【具体实施方式】
下面结合附图对本发明做进一步详细的描述。
如图1至图2所示，一种红外共焦光学成像***，包括从物侧7到像面9依次设置有第一透镜1、光阑8、第二透镜2、第三透镜3、第四透镜4、第五透镜5、滤光片6；其中第四透镜4和第五透镜5为高低折射率的材料搭配双胶合，以达到消色差的效果。用于控制光学***光线入射角并降低光学畸变的第一透镜1和第四透镜4都为负焦距透镜；用于聚焦前面的光束的第二透镜2和第三透镜3、第五透镜5都为正焦距透镜；所述第一透镜1，第二透镜2，第四透镜4，第五透镜5均为非球面透镜；第三透镜3为球面透镜。该光学成像***实现了大光圈长焦距、红外共焦成像，可以用于监控摄像等领域。
如图1、图2所示，在本实施例中，在所述第五透镜5朝向像面的一侧设有滤光片6，光线是从滤光片6进入的，考虑到应用到镜头成像时，会使用CMOS感光芯片，滤光片对感光芯片有一定的保护作用， 同时也过滤一部分光线以减少杂光，使图像色彩亮丽和锐利的同时具有良好的色彩还原性。
如图1、图2所示，在本实施例中，所述第一透镜1朝向所述物面7的一面曲率半径大于5，所述第一透镜1朝向像面的一面曲率半径小于3。
如图1、图2所示，在本实施例中，所述第一透镜1朝向物侧一面为凸形非球面，朝向像面一面为凹形非球面。
如图1、图2所示，在本实施例中，所述第二透镜2朝向物侧一面为扁圆形非球面，朝向像面一面为凸形非球面。
如图1、图2所示，在本实施例中，所述第三透镜3朝向物侧和朝向像面一面均为凸形球面。
如图1、图2所示，在本实施例中，所述第五透镜5朝向物侧一面和朝向像面一面均为凸形非球面。
如图1、图2所示，在本实施例中，所述第一透镜1与第二透镜2之间设有光阑8。可以控制光线传输的孔径，使得成像画面整体均匀。
如图1、图2所示，在本实施例中，第一透镜1的焦距为f1，第二透镜2的焦距为f2，第三透镜3的焦距为f3，第四透镜4的焦距为f4，第五透镜5的焦距为f5，满足：f1<0,f4 <0, f5>0,1<f1/f4<20，-20<f1/f5<-0.5，f2/f3>1，可以解决本发明结构的光焦度分配问题及公差分布均衡性问题，可以有效降低结构性公差敏感性。
如图1、图2所示，在本实施例中，所述第一透镜（1）的色散系数为vd（lens1），第二透镜（2）的色散系数为vd（lens2），第三透镜（3）的色散系数为vd（lens 3），第四透镜（4）的色散系数为vd（lens4），第五透镜（5）的色散系数为vd（lens5），满足：vd（lens1，lens2，lens3，lens5）≥55；vd (lens4)≤30，这种搭配可以有效控制***的轴向色差、从而实现中心视场的高分辨率以及红外离焦量尽可能小。
如图1、图2所示，在本实施例中，所述光学***的焦距为EFL，第二透镜2与第三透镜3的间距为A2，第三透镜3与第四透镜4的间距为A3，所述第一透镜1与像面9的间距为TL，满足：0.2<EFL/TL<0.3，-2＜A2/TL＜2，-2＜A3/TL＜2。可以有效的压缩色差，并确保加工可行性。
如图1、图2所示，在本实施例中，所述第一透镜1、第二透镜2、第四透镜4、第五透镜5为非球面透镜。其非球面表面形状方程Z满足：
Z=cy2/｛1+√［1-1+kc2y2］｝+α1y2+α2y4+α3y6+α4y8
+α5y10+α6y12+α7y14+α8y16
其中，参数c为各个非球面透镜半径所对应的曲率，y为各个非球面透镜径向坐标，其单位与透镜长度单位相同，k为各个非球面透镜圆锥二次曲线系数，α1至α8分别表示各个非球面透镜径向坐标所对应的系数。
当k系数小于-1时，透镜的面形曲线为双曲线；当k系数等于-1时，透镜的面形曲线为抛物线；当k系数介于-1到0之间时，透镜的面形曲线为椭圆；当k系数等于0时，透镜的面形曲线为圆形；当k系数大于0时，透镜的面形曲线为扁圆形。

Claims (3)

1.一种红外共焦光学成像***，其特征在于：从物侧(7)到像面(9)依次设置有第一透镜(1)、光阑(8)、第二透镜(2)、第三透镜(3)、第四透镜(4)、第五透镜(5)、滤光片(6)，所述第四透镜(4)和第五透镜(5)为塑胶非球面双胶合镜片，所述第一透镜(1)和第四透镜(4)为负焦距透镜；所述第二透镜(2)和第三透镜(3)、第五透镜(5)均为正焦距透镜；所述第一透镜(1)、第二透镜(2)、第四透镜(4)、第五透镜(5)均为非球面透镜，所述第三透镜(3)为球面透镜，所述第一透镜(1)的焦距为f1，所述第二透镜(2)的焦距为f2，所述第三透镜(3)的焦距为f3，所述第四透镜(4)的焦距为f4，所述第五透镜(5)的焦距为f5，满足：f1<0 ,f4<0 ,f5>0 ,1<f1/f4<20，-20<f1/f5<-0 .5，f2/f3>1；
所述第一透镜(1)朝向所述物侧(7)一面为凸形非球面，朝向所述像面(9)一面为凹形非球面；所述第二透镜(2)朝向所述物侧(7)一面为扁圆形非球面，朝向所述像面(9)一面为凸形非球面；所述第三透镜(3)朝向所述物侧(7)和朝向所述像面(9)一面均为凸形球面；所述第四透镜(4)朝向所述物侧(7)一面和朝向所述像面(9)一面均为凹形非球面；所述第五透镜(5)朝向所述物侧(7)一面和朝向所述像面(9)一面均为凸形非球面；所述第一透镜(1)与第二透镜(2)之间设有光阑(8)；
所述第一透镜(1)的色散系数为vdlens1，第二透镜(2)的色散系数为vdlens2，第三透镜(3)的色散系数为vdlens3，第四透镜(4)的色散系数为vdlens4，第五透镜(5)的色散系数为vdlens5，满足：vdlens1≥55；vdlens2≥55；vdlens3≥55；vdlens5≥55；vdlens4≤30。
2.根据权利要求1所述的红外共焦光学成像***，其特征在于：所述光学成像***的焦距为EFL，所述第二透镜(2)与所述第三透镜(3)的间距为A2，所述第三透镜(3)与所述第四透镜 (4)的间距为 A3，所述第一透镜(1)与所述像面(9)的间距为TL，满足：0 .2<EFL/TL<0.3，-2＜A2/TL＜2，-2＜A3/TL＜2。
3.根据权利要求1所述的红外共焦光学成像***，其特征在于：所述第一透镜(1)、第二透镜(2)、第四透镜(4)、第五透镜(5)都为非球面透镜，所述第三透镜(3)为球面透镜。
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