專利名稱：一種高分辨率、高照度、經濟型、日夜共用的光學系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種光學系統，尤其涉及一種應用于監控、照相、車載的高分辨率、高照度、經濟型、日夜共用的光學系統。
背景技術：
目前監控、照相、車載的大視場或中等視場鏡頭普遍存在這樣的缺點:分辨率低下；邊緣相對照度較低；成本較高；而且大多數都只能在可見光譜的情況下使用。現在只有少數鏡頭，在犧牲其他方面的情況下去改善某個方面，比如為了實現高分辨率，就會把周邊照度降低，或者增加透鏡個數導致成本偏高。現在還沒有克服以上全部缺點的鏡頭，所以現在市場上流行的監控、攝像、車載用的大、中等視場鏡頭，在成本高的同時，或分辨率較低，或邊緣相對照度較低，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，不能滿足消費者的方便觀察、物美價廉、日夜共用等需要。
發明內容
為了克服了現有技術的不足，本發明提供了一種高分辨率、高照度、經濟型、日夜共用的光學系統。為了解決上述存在的技術問題，本發明采用下列技術方案:
一種高分辨率、高照度、經濟型、日夜共用的光學系統，包括由從物面到像面依次同軸設置的第一透鏡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的所有透鏡的材質均為光學玻璃，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，此系統是關于光闌8的一個前、后各三個透鏡的對稱結構。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；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；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。此光學系統的各透鏡之間的距離都大于0.1mm,總焦距大于2_。本發明的光學系統成本低，邊緣相對照度高，在可見波段及指定的紅外波段皆可高清成像，主要應用于監控，照相、車載系統等方面。本發明與現有技術相比，具有如下優
點
1、本發明的鏡頭是一款高清鏡頭，分辨率達到200萬像素，邊緣分辨率高，在整個像面上都能成清晰像；現有大、中等視場鏡頭分辨率一般在130萬像素以下，邊緣分辨率低。2、本發明的照度 像面整體均勻、明亮，周邊相對照度在85%以上；而現有大、中等視場鏡頭一般都是中心亮，四周暗，周邊照度一般在40%左右。3、本發明的光學鏡頭由6片玻璃透鏡組成，玻璃材料較便宜；而現有同類的完品鏡頭一般透鏡在7個或更多，成本較貴。4、本發明的鏡頭可以達到日夜共用的效果，即使在晚上也能在紅外光譜下成高清晰的像；現有大、中等視場鏡頭普遍只能在可見光的情況下使用。5、本發明的顏色分明，色彩還原性和像面還原性好；
6、本發明還解決了以前要在可見光和紅外光下都單獨清晰成像而導致透鏡成本相對較高及公差嚴、良率較低的問題。
圖1是本發明光學系統的結構示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明作進一步詳細描述，但并不限定本發明的保護范圍。本發明的高分辨率、高照度、經濟型、日夜共用的光學系統，可以用于CMOS感光片或CCD芯片等感光器件，如圖1所示，所述光學系統包括從物面到像面依次同軸設置的第一透鏡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之間設有光闌8，在第六透鏡6和像面7之間設有濾光片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的所有透鏡的材質均為光學玻璃，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；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、中視場邊緣光線折射角度的本領。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，進一步改變光線偏折角度的同時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光闌面S7。如上所述的第二透鏡2和第三透鏡3采用正負相反的透鏡，有效的減小的系統的像差。如上所述的在光闌8的前、后各設三片玻璃透鏡的對稱形式，具有前后對稱保證系統公差寬松的本領。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關于光闌8對稱，減小了光線的折射角度，保證了系統的公差。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的出射角，具有保證像差均衡的本領。本發明的高分辨率、高照度、經濟型、日夜共用的光學系統參數如下序號類型半徑間隔(厚度)光學材料直徑
51標準 12.158 0.697H-ZLAF52 Φ10
52標準 3.2171.891AirΦ7
53標準 -15.398 0.696H-LAF50A Φ6.5
54標準 3.475 0.821AirΦ6
55標準 11.065 2.667H-ZF52AΦ 5.5
56標準 10.813 3.293AirΦ5
57光闌無窮大 0.023AirΦ4
58標準 6.9862.932H-ZK3Φ4
59標準 -6.986 0.10AirΦ4
510標準 8.6661.665H-ZK9AΦ4.5
511標準 -4.000 0.500H-ZF52AΦ4.5
512光闌 -9.171 0.120AirΦ4.5
513標準無窮大 0.500AirΦ4.5` 514標準無窮大 3.249AirΦ5
515像面無窮大Φ 5高分辨率主要通過以下方法實現:1、在設計時校正好視場邊緣的像差，在中心分辨率
高的同時，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，使得同一視場的光線能集中的匯聚到像面的同一點；3、設計的理論值適當的高于實際需要值，這樣就保證了圖像是清晰的。高照度主要通過以下方法實現:1、根據照度要求，可以減少漸暈，甚至不設漸暈，這樣保證了邊緣盡可能多的光線到達像面；2、設計中使得像面的最大視場的主光線入射角(即C.R.A)小于10°，這樣也使得邊緣光線損失小。本發明案例不設漸暈，而且像面的最大視場的主光線入射角即C.R.A)為7°，邊緣光線損失小，所以周邊相對照度能達到85%的高照度。經濟型主要通過以下方法實現:1、在整體系統中只使用了 6片常見的玻璃球面鏡片，而且每個透鏡的成本也不高，這樣在保證整體性能的情況下有效的節約了成本；2、在設計過程中有意的去考慮了在生產組裝的問題，所述第一透鏡1、第二透鏡2、第三透鏡3這三個透鏡之間都可以不用間隔環來控制空氣間隔，只`要直接使用鏡片邊緣來定位就可以了，這樣就至少節約了 2個間隔環的成本。日夜共用主要通過以下方法實現:1、在設計時首先設置雙波段，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、在設計中設置可見波段和紅外波段保持一樣的后焦，這樣既可實現可見和紅外在同一像面成像；3、保證紅外設計的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。為實現最佳的像面效果，該光學系統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具有良好的色彩還原性。由于本發明采用巧妙的鏡片間的組合，其分辨率能夠達到200萬像素以上；由于本發明沒有設置漸暈，且C.R.A小于10°，所以實現了高照度；由于本發明所使用的材料都比較便宜，透鏡個數較少，有效的降低了成本；由于本發明在設計中分別考慮了在可見光和紅外光的情況下都能單獨成像，解決了市場上日夜兩用的這類鏡頭的稀缺。此外，由于該光學系統是關于光闌的對稱結構，所以公差寬松，可以實現大批量生產，從而降低成本使該產品更廣泛的進入市場。
權利要求
1.一種高分辨率、高照度、經濟型、日夜共用的光學系統，其特征在于所述光學系統包括由從物面到像面依次同軸設置的第一透鏡(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)之間設有光闌(8)。
2.根據權利要求1所述的一種高分辨率、高照度、經濟型、日夜共用的光學系統，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。
3.根據權利要求1所述的一種高分辨率、高照度、經濟型、日夜共用的光學系統，其特征在于所述第二透鏡(2)為雙凹型透鏡，其焦距為負。
4.根據權利要求1所述的一種高分辨率、高照度、經濟型、日夜共用的光學系統，其特征在于所述第三透鏡(3)為雙凸型透鏡，其焦距為正。
5.根據權利要求1所述的一種高分辨率、高照度、經濟型、日夜共用的光學系統，其特征在于所述第四透鏡(4)為雙凸型透鏡，其焦距為正。
6.根據權利要求1所述的一種高分辨率、高照度、經濟型、日夜共用的光學系統，其特征在于所述第五透鏡(5)為雙凸型透鏡，其焦距為正。
7.根據權利要求1所述的一種高分辨率、高照度、經濟型、日夜共用的光學系統，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。
8.根據權利要求1 7任一所述的一種高分辨率、高照度、經濟型、日夜共用的光學系統，其特征在于所述第一透鏡(I)至第六透鏡(6)的所有透鏡的材質均為光學玻璃，透鏡面型均為球面型。
9.根據權利要求1 7任一所述的一種高分辨率、高照度、經濟型、日夜共用的光學系統，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.根據權利要求1所述的一種高分辨率、高照度、經濟型、日夜共用的光學系統，其特征在于所述第六透鏡(6)和像面(7)之間設有濾光片(9)。
全文摘要
一種高分辨率、高照度、經濟型、日夜共用的光學系統，涉及一種光學系統。本發明的光學系統包括從物面到像面依次同軸設置的第一透鏡(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)之間設有光闌(8)，第六透鏡(6)和像面(7)之間設有濾光片(9)。本發明的光學系統成本低，邊緣相對照度高，在可見波段及指定的紅外波段皆可高清成像，主要應用于監控，照相、車載系統等方面。
文檔編號G02B13/00GK103076668SQ20131001034
公開日2013年5月1日 申請日期2013年1月11日 優先權日2013年1月11日
發明者孫永雪, 龍夫年, 叢海佳, 陳剛義, 趙曉 申請人:哈爾濱工業大學