一種低成本雙波段光學變焦鏡頭的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種低成本雙波段光學變焦鏡頭，從物方到像方依次包括負光焦度的前透鏡組、光闌和正光焦度的后透鏡組，前透鏡組包括負光焦度的凸凹形第一透鏡、負光焦度的雙凹形第二透鏡和正光焦度的凸凹形第三透鏡，后透鏡組包括正光焦度的雙凸形第四透鏡、正光焦度的雙凸形第五透鏡、負光焦度的雙凹形第六透鏡和正光焦度的雙凸形第七透鏡，第五透鏡和第六透鏡為膠合組件。通過改變前透鏡組和后透鏡組的空氣間隔，實現2.8-10mm焦距范圍的變化。該鏡頭僅使用七片透鏡，且透鏡材料均不含昂貴的鑭系玻璃和超低色散玻璃，并具有良好的加工工藝特性，有效控制了成本。該鏡頭針對1/2.7寸傳感器設計，其解像力在整個焦距范圍內都能達到百萬像素且實現日夜共焦成像。
【專利說明】一種低成本雙波段光學變焦鏡頭
【技術領域】
[0001]本專利屬于光機電一體化領域，涉及一種光學變焦鏡頭，尤其是低成本的雙波段共焦變焦鏡頭。
【背景技術】
[0002]隨著安全防范意識的提高，市場對安防監控鏡頭的需求量越來越高，為了同時滿足在白天可見光環境和夜間紅外光環境下對目標的清晰監控，需要采用可見光和紅外光雙波段共焦的鏡頭。焦距段在2.8-lOmm附近的雙波段變焦鏡頭，是目前監控領域應用最多的產品，廣泛應用于學校、工廠、超市等公共場所。目前市面上達到百萬像素以上高清成像的相關產品，通常要使用八片到九片光學鏡片，例如編號為200910112238.2的中國發明專利，名為“雙波段光學變焦鏡頭”，焦距段為2.8-lOmm,實現了百萬像素日夜高清成像，但其采用了九片鏡片，生產成本較高。若能開發出使用鏡片數較少的產品，將能大大降低鏡片成本并提高裝配效率，具有廣闊的市場前景。
【發明內容】
[0003]本專利的目的是設計一種光學鏡片數為七片，且可見光成像與紅外光成像能夠共焦，并能達到百萬像素以上高清成像的光學變焦鏡頭。該鏡頭的七片鏡片均采用國產的折射率相對較低的廉價光學玻璃，完全避開了昂貴的高折射率鑭系玻璃和超低色散玻璃，且各個鏡片都具有較高的定心系數，易于機械定心磨邊，擁有良好的加工工藝特性，從原材料成本、加工難易度和裝配效率三方面控制了成本。該鏡頭結構緊湊，操作便捷，運用前景廣。
[0004]為實現上述目的，本專利采用的技術方案是:
[0005]一種低成本雙波段光學變焦鏡頭，包括負光焦度的前透鏡組Gn、光闌和配置于前透鏡組Gn像側的具有正光焦度的后透鏡組Gp，利用前透鏡組Gn和后透鏡組Gp之間的空氣間隔變化來實現2.8-lOmm的變焦；所述前透鏡組Gn具有按物方到像方順序依次排列的凸凹形第一透鏡L1、雙凹形第二透鏡L2和凸凹形第三透鏡L3，所述后透鏡組Gp具有按物方到像方順序依次排列的雙凸形第四透鏡L4、雙凸形第五透鏡L5、雙凹形第六透鏡L6和雙凸形第七透鏡L7，所述的第五透鏡L5和第六透鏡L6為膠合組件；該鏡頭七片透鏡所采用的材料，均不含昂貴的鑭系玻璃和超低色散玻璃。
[0006]本專利光學鏡頭中的七個光學透鏡的焦距和折射率及其十四個面的曲率半徑分別滿足以下條件:
[0007]-14.5 < fl < -12 1.68 < nl < 1.75 24 < Rl < 65 6.5 < R2 <9
[0008]-12.4 < f2 < -10.4 1.61 < n2 < 1.67 -23 < R3 < -18 9 < R4 <13
[0009]14.8 < f3 < 17.5 1.8 < n3 < 1.88 10 < R5 < 16 60< | R6
[0010]光闌[0011]16.8 < f4 < 19.9 1.69 < n4 < 1.75 12.5 < R7 < 21 -55 < R8
<-28.5
[0012]6 < f5 < 81.63 < n5 < 1.77 < R9 < 10-9.5 < RlO
<-6.5
[0013]-4.6 < f6 < -3.1 1.81 < n6 < 1.87 -9.5 < Rll < -6.5 5.2 < R12
<7.3
[0014]7.7 < f7 < 9.21.69 < n7 < 1.74 8.5 < R13 < 12.8 -16.2 <R14 < -10.5
[0015]這里，fi表示第i個鏡片的焦距，單位為毫米；ni表示第i個鏡片的折射率；Ri表示第i個鏡面的曲率半徑，單位為毫米；i=l，2，3…。
[0016]產品的主要光學指標:焦距f=2.8-10mm，視場角2W=137° -40°，相對孔徑F=L 8。
[0017]在可見光范圍內，按照上述方案制成的高分辨率鏡頭光學傳遞函數MTF值在901p/mm時，中心達到0.6，邊緣達到0.5。在整個焦距段內各個視場的光學傳遞函數MTF值在1201p/mm處都大于0.3，對應于1/2.7寸傳感器，鏡頭的成像質量能夠適應的像素值為:
5.74*120*2*3.23*120*2=1168000>1000000，保證鏡頭的解像力在整個焦距段內都能達到百萬像素對應的高畫質。在850nm的紅外光環境下，整個焦距段內各個視場的光學傳遞函數MTF值在601p/_處都大于0.3，滿足了夜間紅外光共焦成像的要求。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]附圖1是本專利在變焦廣角端(焦距2.8mm)時的光學系統示意圖。
[0019]附圖2是本專利在變焦望遠端(焦距IOmm)時的光學系統示意圖。
[0020]附圖3是本專利的第一實施例在變焦廣角端時的球差、像散、畸變曲線圖。
[0021]附圖4是本專利的第一實施例在變焦望遠端時的球差、像散、畸變曲線圖。
[0022]附圖5是本專利的第二實施例在變焦廣角端時的球差、像散、畸變曲線圖。
[0023]附圖6是本專利的第二實施例在變焦望遠端時的球差、像散、畸變曲線圖。
【具體實施方式】
[0024]附圖1所示的一種低成本雙波段光學變焦鏡頭，由前透鏡組Gn、光闌和后透鏡組Gp組成，通過改變前透鏡組Gn和后透鏡組Gp的空氣間隔，實現2.8-lOmm焦距范圍的變化。當前后兩組間隔最大時，鏡頭焦距最短，為變焦廣角端；當前后兩組逐漸靠近，鏡頭的焦距逐漸變長，直到兩組間隔達到設計的最小間隔，此時的鏡頭焦距最長，為變焦望遠端，如附圖2所示。
[0025]前透鏡組Gn具有按物方到像方順序依次排列的負光焦度凸凹形第一透鏡L1、負光焦度雙凹形第二透鏡L2和正光焦度凸凹形第三透鏡L3，第一透鏡LI和第二透鏡L2直接緊靠裝配，第三透鏡L3和第二透鏡L2通過隔圈緊靠裝配。
[0026]所述后透鏡組Gp具有按物方到像方順序依次排列的正光焦度雙凸形第四透鏡L4、正光焦度雙凸形第五透鏡L5、負光焦度雙凹形第六透鏡L6和正光焦度雙凸形第七透鏡L7，第四透鏡L4和第五透鏡L5通過隔圈緊靠裝配，第五透鏡L5和第六透鏡L6膠合，第七透鏡L7和第六透鏡L6通過隔圈緊靠裝配。[0027]所述專利在焦距為2.8mm的廣角端，后截距大于6.55mm。
[0028]第一實施例:
[0029]鏡頭的光學數據如下:
[0030]面號Rdη
[0031]I 38.1460.81.70
[0032]2 7.6824.88
[0033]3 -20.6820.71.63
[0034]4 10.9610.75
[0035]5 13.3162.571.85
[0036]6 219.89(d6)
[0037]光闌S °o(ds)
[0038]7 19.7991.81.7 2
[0039]8 -36.6670.12 [0040]9 8.2323.81.67
[0041]10 -8.112.581.85
[0042]11 6.1240.78
[0043]12 11.9012.251.72
[0044]13-11.901
[0045]這里,R表示對應鏡面的曲率半徑，d表示對應鏡片的中心厚度或者空氣間隔，η表示對應鏡片的折射率，d6和ds是可變空氣間隔，d6的變化范圍是14.15-0.69，ds的變化范圍是 7.37-0.83。
[0046]第二實施例:
[0047]鏡頭的光學數據如下:
[0048]面號Rdη
[0049]I 53.3050.81.72
[0050]2 7.4265.15
[0051]3 -20.9270.71.62
[0052]4 9.5230.52
[0053]5 10.8252.971.85
[0054]6 60.516(d6)
[0055]光闌S 00(ds)
[0056]7 14.7274.41.76
[0057]8 -31.0620.12
[0058]9 9.2192.381.60
[0059]10 -9.2194.41.85
[0060]11 6.281.2
[0061]12 10.5222.331.71
[0062]13-12.145
[0063]這里,R表示對應鏡面的曲率半徑，d表示對應鏡片的中心厚度或者空氣間隔，η表示對應鏡片的折射率，d6和ds是可變空氣間隔，d6的變化范圍是11.16-0.8，ds的變化范圍是 8.33-0.25。
[0064] 以上所述僅是本專利技術的兩種優選實施方式，并不構成對本專利技術的限定，凡在本專利所述技術方案基礎之上作出的任何修改、替換等，均應落入本專利的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種低成本雙波段光學變焦鏡頭，包括負光焦度的前透鏡組Gn、光闌和配置于前透鏡組Gn像側的具有正光焦度的后透鏡組Gp，利用前透鏡組Gn和后透鏡組Gp之間的空氣間隔變化來實現2.8-lOmm的變焦；所述前透鏡組Gn具有按物方到像方順序依次排列的負光焦度凸凹形第一透鏡L1、負光焦度雙凹形第二透鏡L2和正光焦度凸凹形第三透鏡L3，所述后透鏡組Gp具有按物方到像方順序依次排列的正光焦度雙凸形第四透鏡L4、正光焦度雙凸形第五透鏡L5、負光焦度雙凹形第六透鏡L6和正光焦度雙凸形第七透鏡L7，所述的第五透鏡L5和第六透鏡L6為膠合組件；該鏡頭中七片透鏡所采用的材料，均不含昂貴的鑭系玻璃和超低色散玻璃。
2.如權利要求書I所述的低成本雙波段光學變焦鏡頭，特征在于其所用的七片光學透鏡的焦距和折射率及其十四個面的曲率半徑分別滿足以下條件: -14.5<fl<-12 1.68<nl<l.75 24<R1<656.5〈R2〈9 -12.4<f2<-10.4 1.61<n2<l.67 -23〈R3〈_189〈R4〈13 ， 14.8<f3<17.5 1.8<n3<l.88 10〈R5〈1660<|R6 光闌 ， 16.8<f4<19.9 1.69〈n4〈l.75 12.5〈R7〈21 -55〈R8〈_28.5 ，6<f5<81.63〈n5〈l.77〈R9〈10 -9.5〈R10〈_6.5 -4.6<f6<-3.11.81<n6<l.87 -9.5〈R11〈_6.5 5.2〈R12〈7.3 ，7.7<f7<9.21.69<n7<l.74 8.5〈R13〈12.8 -16.2〈R14〈_10.5 如權利要求書I所述的低成 本雙波段光學變焦鏡頭，其特征在于:光學系統的焦距f=2.8-10mm，視場角2W=137° -40°，相對孔徑F=L 8，后截距大于6.55mm。
【文檔編號】G02B15/177GK203480121SQ201320652326
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年10月23日 優先權日:2013年10月23日
【發明者】陳金發, 陳俊杰, 李宇航 申請人:福州開發區鴻發光電子技術有限公司