一種高像素低溫漂低成本紅外共焦光學系統的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種高像素低溫漂低成本紅外共焦光學系統，從物側起依次包括有第一透鏡(1)、第二透鏡(2)、第三透鏡(3)、光闌(4)、第四透鏡(5)、第五透鏡(6)、第六透鏡(7)、濾光片(8)以及像面(9)，所述第一透鏡(1)為彎月形球面透鏡、第二透鏡(2)為雙凹形非球面透鏡、第三透鏡(3)為彎月形非球面透鏡、第四透鏡(5)為雙凸形球面透鏡、第五透鏡(6)彎月形非球面透鏡、第六透鏡(7)為雙凸形非球面透鏡。
【專利說明】一種高像素低溫漂低成本紅外共焦光學系統 【【技術領域】】
[0001] 本實用新型涉及一種光學系統，尤其涉及一種應用于車載、監控系統的高像素、低 溫漂、低成本、紅外共焦光學系統。 【【背景技術】】
[0002] 目前車載、監控用的高像素、紅外共焦光學系統普遍存在這樣的缺點：成本高、溫 漂大、使用壽命短等等。目前市場上還沒有鏡頭能夠同時克服上述缺點，只有少數鏡頭，在 犧牲其它方面的情況下改善某個方面，比如為了實現成本低，就得使系統溫漂加大、使用壽 命減小，使用過程受環境影響非常大，常溫下能拍攝到清晰圖片，但高溫和低溫環境不能夠 拍攝到清晰的圖片，或者在復雜環境下使用很短的時間系統就不能正常工作等，遠遠不能 滿足車載、監控系統要求的在復雜環境下圖像清晰度和真實性及長時間正常使用，目前市 場上還沒有克服以上全部缺點的鏡頭。 【實用新型內容】
[0003] 為了克服現有技術中的不足，提供一種成本高、溫漂大、壽命短、紅外共焦的光學 系統，本實用新型采用下列技術方案：
[0004] 一種高像素低溫漂低成本紅外共焦光學系統，從物側起依次包括有第一透鏡、第 二透鏡、第三透鏡、光闌、第四透鏡、第五透鏡、第六透鏡、濾光片以及像面，所述第一透鏡為 彎月形球面透鏡、第二透鏡為雙凹形非球面透鏡、第三透鏡為彎月形非球面透鏡、第四透鏡 為雙凸形球面透鏡、第五透鏡彎月形非球面透鏡、第六透鏡為雙凸形非球面透鏡。
[0005] 所述第一透鏡的光焦度為負的玻璃鏡片；第二透鏡的光焦度為負為塑料鏡片；第 三透鏡的光焦度為正塑料鏡片；第四透鏡的光焦度為正玻璃鏡片；第五透鏡的光焦度為負 的塑料鏡片；第六透鏡的光焦度為正的塑料鏡片。
[0006] 第二透鏡的物側一面為橢圓非球面，像側一面為雙曲線非球面；第三透鏡的兩面 均為雙曲線非球面；第五透鏡的兩面均為雙曲線非球面；第六透鏡的物側一面為雙曲線非 球面，像側一面為扁圓非球面。
[0007] 第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡、第五透鏡、第六透鏡都鍍有可見光和紅 外光增透膜。
[0008] 第二透鏡、第三透鏡、第五透鏡、第六透鏡非球面的表面形狀滿足以下方程式： Z=cyz/{1 + j[l -(1 + k)c2y2]}+ aiy2+ aav^+a^y6 -a4ya 4a5 vw -Beyn ^-a?y14 -raey16 〇
[0009] 本實用新型與現有技術相比具有如下優點：
[0010] 1、目前市場上大部分高像素光學系統普遍成本較高，本方案由于使用玻璃材質鏡 片和塑料材質鏡片混合使用，本實用新型的成本非常低，是市場上類似系統的一半，甚至更 低；
[0011] 2、目前市場上高像素光學系統為了提高像素，導致溫漂大，在常溫下能成清晰圖 像，但在高溫和低溫下均不能獲得清晰圖像，本實用新型從低溫到高溫都能夠拍攝到清晰 圖像，甚至從超低溫（_50°C )到超高溫（90°C )都能獲得清晰圖像；
[0012] 3、目前市場上大部分高像素光學系統為了提高像素，導致在高溫、強光照、風沙等 復雜環境下系統的壽命大幅度減小，本實用新型不管是正常環境還是高溫、強光照、風沙等 復雜環境下，系統的使用壽命都不受影響；
[0013] 4、目前市場上大部分高像素系統在灰塵、煙霧、小雨等可見度低環境中幾乎拍攝 不到清晰的圖像，本實用新型在灰塵、煙霧、小雨等環境中可拍攝到清晰、高對比度的黑白 圖像；
[0014] 5、目前市場上高像素系統的景深較小，只能在一定范圍內能成清晰的像，本實用 新型景深大，在〇. lm到無窮遠的范圍內都能成清晰的像；
[0015] 6、本實用新型還解決了以前玻璃鏡片和塑料鏡片混合結構中玻璃鏡片加工困難 而導致的良品率低的問題。 【【專利附圖】
【附圖說明】】
[0016] 圖1是本實用新型的光學系統圖。 【【具體實施方式】】
[0017] 下面結合附圖與【具體實施方式】對本實用新型作進一步詳細描述：
[0018] 如圖1所示從物側到像面9依次包括有第一透鏡1、第二透鏡2、第三透鏡3、光闌 4、第四透鏡5、第五透鏡6、第六透鏡7以及濾光片8。對各鏡片的面從物側起進行依次編 號為第一面L1、第二面L2、第三面L3、第四面L4、第五面L5、第六面L6、第七面L8、第八面 L9、第九面L10、第十面L11、第^^一面L12,第十二面L13、第十三面L14、第十四面L15,物面 編號為OBJ、光闌面編號ST0、像面編號為IMA。所述第一透鏡1為彎月形球面透鏡，其光焦 度為負，材質為玻璃；第二透鏡2為雙凹形非球面透鏡,其光焦度為負，材質為塑料,其物側 一面（即第三面L3)為橢圓非球面，像側一面（即第四面L4)為雙曲線非球面；第三透鏡3 為彎月形非球面透鏡，其光焦度為正，材質為塑料，兩面（即第五面L5和第六面L6)均為雙 曲線非球面；第四透鏡5為雙凸形球面透鏡，其光焦度為正，材質為玻璃；第五透鏡6為彎 月形非球面透鏡，其光焦度為負，材質為塑料，兩面（即第七面L8和第八面L9)均為雙曲線 非球面；第六透鏡7為雙凸形非球面透鏡，其光焦度為正，材質為塑料，物側一面（即第十面 L10)為雙曲線非球面，像側一面（即第十一面L11)為扁圓非球面。
[0019] 為了實現低成本，設計時第二透鏡2、第三透鏡3、第五透鏡6、第六透鏡7使用塑料 鏡片，最大限度的降低了成本；第一透鏡1、第四透鏡5采用最便宜的玻璃鏡片，玻璃、塑料 搭配使用，不僅使成本降到最低，同時有效的矯正了系統的各像差，使系統的分辨率也大幅 度提升。而且第二透鏡2、第三透鏡3、第五透鏡6、第六透鏡7均為非球面鏡，由于玻璃不易 加工，采用塑料材質方便加工，提高了成品率。
[0020] 為了實現低溫漂，設計時第一透鏡1、第四透鏡5采用玻璃球面透鏡，利用玻璃的 穩定性，降低系統對溫度的敏感度；第一透鏡2、第五透鏡6的光焦度為負，第三透鏡3、第六 透鏡7的光焦度為正，正負光焦度搭配使用，使透鏡的各參數相互補償，有效的改善了由溫 度變化引起的系統分辨率下降。另外，系統中第三透鏡3的兩面、第五透鏡6的兩面均為雙 曲線非球面，能夠很好的矯正系統的場曲，使得系統不管是高溫還是低溫，像面9中心和邊 緣的分辨率相當。
[0021] 為了實現長壽命，設計時與環境直接接觸的第一透鏡1采用玻璃材質，利用玻璃 材質的耐高溫、耐腐蝕、耐劃傷等特性，保護整個光學系統在裝配、運輸、使用過程中不被劃 傷，在高溫、低溫、強光照、風沙等惡劣環境下不易被風解、破壞，從而延長了系統的使用壽 命。
[0022] 為了實現紅外共焦及透霧性，第二透鏡2和第六透鏡7采用色散較高的非球面，而 第四透鏡5采用超低色散的球面透鏡，球面透鏡與非球面透鏡、高色散材料與超低色散材 料配合使用，很好的矯正了由紅外光引起的二級光譜，使得白光和紅外光都能在像面9上 成清晰的像。另外，本實用新型的六枚透鏡都鍍有可見光和紅外光增透膜，使得可見光和紅 外光在各透鏡上都有很好的透過率，保證成像清晰的同時也保證了整幅畫面的亮度。
[0023] 第二透鏡2、第三透鏡
【權利要求】
1. 一種高像素低溫漂低成本紅外共焦光學系統，其特征在于：從物側起依次包括有第 一透鏡（1)、第二透鏡（2)、第三透鏡（3)、光闌（4)、第四透鏡（5)、第五透鏡（6)、第六透鏡 (7)、濾光片（8)以及像面（9)，所述第一透鏡（1)為彎月形球面透鏡、第二透鏡（2)為雙凹 形非球面透鏡、第三透鏡（3)為彎月形非球面透鏡、第四透鏡（5)為雙凸形球面透鏡、第五 透鏡（6)彎月形非球面透鏡、第六透鏡（7)為雙凸形非球面透鏡。
2. 根據權利要求1所述的一種高像素低溫漂低成本紅外共焦光學系統，其特征在于： 所述第一透鏡（1)的光焦度為負的玻璃鏡片；第二透鏡（2)的光焦度為負為塑料鏡片；第 三透鏡（3)的光焦度為正塑料鏡片；第四透鏡（5)的光焦度為正玻璃鏡片；第五透鏡（6)的 光焦度為負的塑料鏡片；第六透鏡（7)的光焦度為正的塑料鏡片。
3. 根據權利要求1所述的一種高像素低溫漂低成本紅外共焦光學系統，其特征在于： 第二透鏡（2)的物側一面為橢圓非球面，像側一面為雙曲線非球面；第三透鏡（3)的兩面均 為雙曲線非球面；第五透鏡￠)的兩面均為雙曲線非球面；第六透鏡（7)的物側一面為雙 曲線非球面，像側一面為扁圓非球面。
4. 根據權利要求1所述的一種高像素低溫漂低成本紅外共焦光學系統，其特征在于： 第一透鏡（1)、第二透鏡（2)、第三透鏡（3)、第四透鏡（5)、第五透鏡（6)、第六透鏡（7)都鍍 有可見光和紅外光增透膜。
5. 根據權利要求3所述的一種高像素低溫漂低成本紅外共焦光學系統，其特征在于： 第二透鏡（2)、第三透鏡（3)、第五透鏡（6)、第六透鏡（7)非球面的表面形狀滿足以下方程 式： Z=cy2/{1 + J[l - (1 + k)c2y2]}+ aty2-f 十345聲十a；^10 -ra6yi2 十 a?y14 +aey16e
【文檔編號】G02B1/00GK203870328SQ201420246265
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年5月14日 優先權日:2014年5月14日
【發明者】王玉榮, 李建華, 王曉, 彭佳龍, 邱盛平 申請人:中山聯合光電科技有限公司