專利名稱：一種低成本寬光譜日夜共焦扳機鏡頭光學系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于數(shù)碼顯示技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種低成本寬光譜日夜共焦扳機鏡頭光學系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
近年來，隨著攝影光學與數(shù)字技術(shù)的快速整合，光電技術(shù)的結(jié)合也推動了攝影設(shè)備的快速發(fā)展，電子工業(yè)微加工技術(shù)的迅速發(fā)展，CPU的高速化和存儲介質(zhì)的高集成化，使其可以處理更大容量的圖像信息。同時，作為感光元件的CCD，CMOS也實現(xiàn)了更小型化、更高的集成度，達到了更高的空間頻率。這些都有利于實現(xiàn)鏡頭的小型化。隨著社會的發(fā)展，人們的安全防范意識不斷提高，夜間的監(jiān)控逐漸被人們重視。普通的監(jiān)控鏡頭主要是以白天可見光條件設(shè)計的，只要在可見光條件下能夠看到監(jiān)視目標就滿足要求了。然而，在很多監(jiān)控場合，夜晚并沒有可見燈光或是可見光的光強太低不能滿足成像要求，這就要求配備近紅外光幫助成像。由于近紅外光的波長與可見光的波長不同，普通鏡頭在設(shè)計時井沒有對近紅外光波段的成像進行優(yōu)化，這使在近紅外光條件下成像的像面位置與可見光下的不一致，導致近紅外光條件下成像模糊、成像質(zhì)量差。因此，為了實現(xiàn)白天和夜間都能監(jiān)控就要求設(shè)計鏡頭時頭不僅要考慮可見光，同時也要考慮近紅外光，對兩個波段的成像都進行優(yōu)化。隨著平安工程在全國各地全面鋪開，對取像器材的要求也越來越高，早期的單扳鏡頭只要滿足白天普通的取像需要就可以了，對畸變等指標無特殊要求，傳統(tǒng)單扳機種出現(xiàn)更新?lián)Q代的強烈需要，出現(xiàn)了百萬像素、零畸變、日夜共焦等新的技術(shù)要求?？梢?，設(shè)計出可見光與近紅外光雙波段共焦的，實現(xiàn)日夜兩用的低成本寬光譜日夜共焦扳機鏡頭，是符合監(jiān)控行業(yè)的發(fā)展趨勢，具有廣闊的市場前景。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種可以實現(xiàn)可見光波段和近紅外波段同時聚焦、畸變較小的低成本寬光譜日夜共焦扳機鏡頭光學系統(tǒng)。為達到這樣的目的，本實用新型所提供的技術(shù)方案是:該低成本寬光譜日夜共焦扳機鏡頭光學系統(tǒng)由具有正光焦度的第一透鏡、負光焦度的第二透鏡、正光焦度的第三透鏡、正光焦度的第四透鏡和光學低通濾波器組成，沿光軸從被攝物體向像平面?zhèn)鹊捻樞蚺帕?。所述第一透鏡是凸向物方的透鏡，光焦度為正，采用鋇火石玻璃，其焦距H、材料折射率Ndl、材料阿貝常數(shù)Vdl滿足:fl>10mm,1.6〈Ndl〈l.75，38<Vdl<55 ；所述第二透鏡是雙凹透鏡，光焦度為負，采用重火石玻璃，其焦距f2、材料折射率Nd2、材料阿貝常數(shù)Vd2滿足:f2>-10mm,1.7<Nd2<l.85,22<Vd2<30 ；[0013]所述第三透鏡是雙凸透鏡，光焦度為正，采用重冕玻璃或鑭冕玻璃，其焦距f 3、材料折射率Nd3、材料阿貝常數(shù)Vd3滿足:f3<15mm,1.6<Nd3<l.75,50<Vd3<60 ；所述第四透鏡是凸向物方的透鏡，光焦度為正，采用鑭火石玻璃，其焦距f4、材料折射率Nd4、材料阿貝常數(shù)Vd4滿足:f 4<30mm,1.68<Nd4<l.75,35<Vd4<48鏡頭焦距f、第一透鏡焦距H、第二透鏡焦距f2滿足:Kfl/f<2,2<|fl/f2|0[0021 ] 所述第二透鏡和第三透鏡之間設(shè)有光闌。所述光學低通濾波器位于鏡頭后端靠近像面的位置。鏡頭光學系統(tǒng)總長TOTR滿足:15mm〈T0TR〈25mm。采用上述方案的有益效果在于:本實用新型扳機鏡頭光學系統(tǒng)具有正光焦度的第一透鏡、負光焦度的第二透鏡、正光焦度的第三透鏡和正光焦度的第四透鏡，通過這些透鏡配合有效降低系統(tǒng)球差、慧差、像散和畸變等像差；系統(tǒng)中第一透鏡采用凸向物方的正光焦度透鏡，既有效收集大角度光線進入鏡頭，又減小后邊透鏡尺寸，降低成本；系統(tǒng)通過冕玻璃和火石玻璃的組合，有效控制了系統(tǒng)色差；系統(tǒng)有針對性的選用可見光波段和近紅外波段通過率均較高的常用冕玻璃或火石玻璃，既保證鏡頭的整體透過率，又降低了系統(tǒng)成本。該鏡頭光學系統(tǒng)具有可見光波段和近紅外波段同時清晰成像的特點，鏡頭中的透鏡透鏡全采用球面透鏡，通過常見冕玻璃或火石玻璃，成本比較低，適合批量生產(chǎn)，不同距離被攝物體可通過鏡頭整體移動實現(xiàn)在像面處清晰成像。本實用新型的優(yōu)點在于:1、系統(tǒng)有效解決了可見光波段(白天)和近紅外波段(晚間)共同聚焦的問題，提供了一種寬光譜日夜共焦的扳機鏡頭；2、系統(tǒng)透鏡采用常見冕玻璃和火石玻璃，通過其組合既有效降低系統(tǒng)色差，又可以最大限度的降低成本；3、系統(tǒng)透鏡采用全球面結(jié)構(gòu)，可有效避免非球面塑膠鏡片因環(huán)境溫度差異產(chǎn)生的離焦現(xiàn)象，工藝性好，解像能力高，畸變量??；4、系統(tǒng)含有光學低通濾波器，可有效降低光電傳感器((XD或CMOS)受莫爾條紋的影響，減少鬼影和異常條紋，提高系統(tǒng)細節(jié)分辨力。
以下結(jié)合附圖對本實用新型的具體實施例作進一步詳細的說明。


圖1是本實用新型鏡頭光學系統(tǒng)圖；圖2是本實用新型鏡頭場曲線圖；圖3是本實用新型鏡頭畸變曲線圖；圖4是本實用新型鏡頭傳遞函數(shù)曲線圖；圖5是本實用新型鏡頭垂軸像差曲線圖；圖6是本實用新型鏡頭點列圖。
具體實施方式
結(jié)合
圖1，該低成本寬光譜日夜共焦扳機鏡頭光學系統(tǒng)沿光軸方向從物方到像方依次是:具有正光焦度的第一透鏡L1、負光焦度的第二透鏡L2、正光焦度的第三透鏡L3、正光焦度的第四透鏡L4和光學低通濾波器(0LPF)L5，采用四片球面透鏡和一片OLPF的架構(gòu)。所述第一透鏡LI是凸向物方的彎月透鏡，光焦度為正，采用鋇火石玻璃，其焦距H、材料折射率Ndl、材料阿貝常數(shù)Vdl滿足:fl>10mm,1.6〈Ndl〈l.75，38<Vdl<55 ；所述第二透鏡L2是雙凹透鏡，光焦度為負，采用重火石玻璃，其焦距f2、材料折射率Nd2、材料阿貝常數(shù)Vd2滿足:f2>-10mm,1.7〈Nd2〈l.85，22<Vd2<30 ；所述第三透鏡L3是雙凸透鏡，光焦度為正，采用重冕玻璃或鑭冕玻璃，其焦距f3、材料折射率Nd3、材料阿貝常數(shù)Vd3滿足:f3〈15mm，1.6〈Nd3〈l.75，50〈Vd3〈60 ；所述第四透鏡L4是凸向物方的彎月透鏡，光焦度為正，采用鑭火石玻璃，其焦距f4、材料折射率Nd4、材料阿貝常數(shù)Vd4滿足:f 4<30mm,1.68〈Nd4〈l.75,35<Vd4<48鏡頭焦距f、第一透鏡LI焦距H、第二透鏡L2焦距f2滿足:Kfl/f<2,2<|fl/f2|0鏡頭系統(tǒng)光闌位于第二透鏡L2和第三透鏡L3之間。所述光學低通濾波器(OLPF) L5位于鏡頭后端靠近像面的位置。鏡頭光學系統(tǒng)總長TOTR滿足:15mm〈T0TR〈25mm。光線由物方經(jīng)過第一透鏡LI進入鏡頭，經(jīng)過正光焦度鏡頭LI后，光線被收集后進入第二透鏡L2 ;系統(tǒng)光闌位于第二透鏡L2和第三透鏡L3之間，光線經(jīng)過光闌時，多余雜光被欄掉，只保證理論設(shè)計光線進入像面；光線經(jīng)過第三透鏡L3，匯聚進入第四透鏡L4，第四透鏡L4再次起到場鏡作用，會將光線展寬到取像芯片所需要的光線入射角度；光線從第四透鏡L4出射后，經(jīng)過光學低通濾波器L5后到達像面。本實用新型光學系統(tǒng)采用4片球面透鏡的結(jié)構(gòu)，也可以使用5片，第四透鏡L4也可以用2片透鏡組合實現(xiàn)其功能，降低光焦度壓力；為有效控制系統(tǒng)體積，第一透鏡LI光焦度必須為正；系統(tǒng)中光學透鏡材料須采用冕玻璃和火石玻璃配合使用的結(jié)構(gòu)，以矯正系統(tǒng)產(chǎn)生的寬光譜色差。下面是本實用新型扳機鏡頭的一種結(jié)構(gòu)參數(shù)，鏡頭焦距f=12mm、F數(shù)為1.8，詳細參數(shù)如下
權(quán)利要求1.一種低成本寬光譜日夜共焦扳機鏡頭光學系統(tǒng),其特征在于:由具有正光焦度的第一透鏡[LI]、負光焦度的第二透鏡[L2]、正光焦度的第三透鏡[L3]、正光焦度的第四透鏡[L4]和光學低通濾波器[L5]組成，沿光軸從被攝物體向像平面?zhèn)鹊捻樞蚺帕小?br> 2.如權(quán)利要求1所述的低成本寬光譜日夜共焦扳機鏡頭光學系統(tǒng)，其特征在于:所述第一透鏡[LI]是凸向物方的透鏡，光焦度為正，采用鋇火石玻璃，其焦距H、材料折射率Ndl、材料阿貝常數(shù)Vdl滿足: fl>10mm,1.6〈Ndl〈l.75，38<Vdl<55 ； 所述第二透鏡[L2]是雙凹透鏡，光焦度為負，采用重火石玻璃，其焦距f2、材料折射率Nd2、材料阿貝常數(shù)Vd2滿足: f2>-10mm,1.7〈Nd2〈l.85，22<Vd2<30 ； 所述第三透鏡[L3]是雙凸透鏡，光焦度為正，采用重冕玻璃或鑭冕玻璃，其焦距f3、材料折射率Nd3、材料阿貝常數(shù)Vd3滿足: f3<15mm,1.6〈Nd3〈l.75，50〈Vd3〈60 ； 所述第四透鏡[L4]是凸向物方的透鏡，光焦度為正，采用鑭火石玻璃，其焦距f4、材料折射率Nd4、材料阿貝常數(shù)Vd4滿足:f 4<30mm,1.68<Nd4<l.75,35<Vd4<48 鏡頭焦距f、第一透鏡[LI]焦距H、第二透鏡[L2]焦距f2滿足: l<fl/f<2,2<|fl/f2|ο
3.如權(quán)利要求2所述的低成本寬光譜日夜共焦扳機鏡頭光學系統(tǒng)，其特征在于:所述第二透鏡[L2]和第三透鏡[L3]之間設(shè)有光闌。
4.如權(quán)利要求2所述的低成本寬光譜日夜共焦扳機鏡頭光學系統(tǒng)，其特征在于:所述光學低通濾波器[L5]位于鏡頭后端靠近像面的位置。
5.如權(quán)利要求1-4任一項所述的低成本寬光譜日夜共焦扳機鏡頭光學系統(tǒng)，其特征在于:鏡頭光學系統(tǒng)總長TOTR滿足:15mm〈T0TR〈25mm。
6.如權(quán)利要求2所述的低成本寬光譜日夜共焦扳機鏡頭光學系統(tǒng)，其特征在于:鏡頭焦距f=12mm、F數(shù)為1.8,各透鏡參數(shù)如下:
專利摘要本實用新型涉及一種低成本寬光譜日夜共焦扳機鏡頭光學系統(tǒng)，其中，光學系統(tǒng)是由具有正光焦度的第一透鏡L1、負光焦度的第二透鏡L2、正光焦度的第三透鏡L3、正光焦度的第四透鏡L4和光學低通濾波器(OLPF)L5組成，沿光軸從被攝物體向像平面?zhèn)鹊捻樞蚺帕?，不同距離被攝物體可通過鏡頭整體移動實現(xiàn)在像面處清晰成像。該光學系統(tǒng)具有可見光波段和近紅外波段同時清晰成像的特點，透鏡透鏡全采用球面透鏡，通過常見冕玻璃或火石玻璃，成本比較低，適合批量生產(chǎn)。
文檔編號G02B1/00GK202975457SQ201220291730
公開日2013年6月5日 申請日期2012年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月20日
發(fā)明者趙武, 李智超, 何春生, 董站崗, 趙倫 申請人:利達光電股份有限公司