一种低成本低温漂的红外共焦光学系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种低成本低温漂的红外共焦光学系统，其技术方案的要点是从物方到像方依次包括有第一透镜、光阑、第二透镜、第三透镜、滤光片、感光芯片，所述第一透镜为负光焦度的玻璃球面透镜，所述第二透镜为正光焦度的塑料非球面透镜，所述第三透镜为负光焦度的塑料非球面透镜。本发明总共只需三块透镜，数目相比现有技术大大减少，从而大大降低了成本，同时能够做到从低至-50℃到高至90℃都能够拍摄到清晰图像，并且无需重新调焦。
【专利说明】一种低成本低温漂的红外共焦光学系统 【【技术领域】】
[0001] 本发明涉及一种光学系统，尤其涉及一种应用于车载、监控系统的低温漂、低成本 的红外共焦光学系统。 【【背景技术】】
[0002] 目前车载、监控所用的高性能镜头由于较多采用全玻璃结构导致成本过高，而低 成本镜头则由于塑料镜片的使用使得系统温漂过大、使用寿命减小，使用过程受环境影响 非常大，常温下能拍摄到清晰图片，但高温和低温环境下较难拍摄到清晰图片，需要重新调 焦才能清晰成像，或者在复杂环境下系统短时间内很难正常工作等。远远不能满足车载、监 控系统要求的在复杂环境下图像清晰度和真实性及长时间正常使用，无法满足实际需要。
[0003] 我公司之前一个发明专利申请《一种低温漂低成本高像素红外共焦光学系统》， 申请号为=201410203579. 1，该专利采用六个透镜组成一种具有低温漂、低成本、而且高像 素的红外共焦光学系统，但对于像素要求不太高的红外共焦光学系统，该专利的光学系统 成本仍能偏高，难以满足市场上对像素稍低同时成本更低的红外共焦光学系统的差异化需 求。 【
【发明内容】
】
[0004] 本发明目的是克服了现有技术的不足，提供一种低温漂且透镜数目更少使得成本 更低的红外共焦光学系统。
[0005] 本发明是通过以下技术方案实现的：
[0006] -种低成本低温漂的红外共焦光学系统，其特征在于：从物方到像方依次包括有 第一透镜1、光阑2、第二透镜3、第三透镜4、滤光片5、感光芯片6,所述第一透镜1为负光 焦度的玻璃球面透镜，所述第二透镜3为正光焦度的塑料非球面透镜，所述第三透镜4为负 光焦度的塑料非球面透镜。
[0007] 如上所述的低成本低温漂的红外共焦光学系统，其特征在于：所述第一透镜1为 弯月形透镜或者平凹透镜以及或者双凹透镜，所述第二透镜3双凸非球面透镜，所述第三 透镜4为弯月形非球面透镜。
[0008] 如上所述的低成本低温漂的红外共焦光学系统，其特征在于：所述的第一透镜1 和第二透镜3采用低色散材质，第三透镜4采用高色散材质。
[0009] 如上所述的低成本低温漂的红外共焦光学系统，其特征在于：第二透镜3和第三 透镜4的非球面面型满足以下方程式：Z=cyVil+lil-d+lOcVTq+ay+ay+ay+ay+a 10, 12, 14, 16 5y+a6y+a7y+a8y。
[0010] 如上所述的低成本低温漂的红外共焦光学系统，其特征在于：所述第一透镜1、第 二透镜3和第三透镜4均镀有可见光和红外光增透膜。
[0011] 与现有技术相比，本发明有如下优点：
[0012] 1、本发明总共包括三块透镜，数目大大减少，在保证光学性能的同时，大幅降低了 成本。
[0013] 2、目前市场上的光学系统为降低成本全部采用塑料镜片或者玻璃镜片塑料镜片 混合搭配，这样会导致温漂增大，在常温下还能成清晰图像，但在高温和低温下很难获得清 晰图像或者需要用手动重新对焦才能清晰成像。本发明从低温（_50°C)到高温（90°C)都 能够拍摄到清晰图像，并且无需重新调焦。
[0014] 3、目前市场上的光学系统为提高光学性能，通常第一块透镜采用塑料材质，导致 光学系统在高温、强光照、风沙等复杂环境下寿命大幅度减小；本发明第一块透镜采用玻璃 材质，不管是正常环境还是高温、强光照、风沙等复杂环境，其使用寿命都不受影响。
[0015] 4、目前市场上的光学系统在灰尘、烟雾、小雨等可见度低的环境中几乎拍摄不到 清晰的图像。本发明采用球面透镜与非球面透镜、高低色散材质配合使用，很好的矫正了由 红外光引起的二级光谱，使得白光和红外光都能在像面上成清晰的像，在灰尘、烟雾、小雨 等环境中可拍摄到清晰、高对比度的黑白图像。 【【专利附图】
【附图说明】】
[0016] 图1是本发明的光学系统图。
[0017] 图中；1为第一透镜；2为光阑；3为第二透镜；4为第三透镜；5为滤光片；6为感光 芯片；Sl为第一透镜第一面，S2为第一透镜第二面；S4为第二透镜第一面，S5为第二透镜 第二面；S6为第三透镜第一面，S7为第三透镜第二面；S8为滤光片第一面，S9为滤光片第 二面。 【【具体实施方式】】
[0018] 下面结合附图对本发明作进一步描述：
[0019] 一种低成本低温漂的红外共焦光学系统，从物方到像方依次包括有第一透镜1、光 阑2、第二透镜3、第三透镜4、滤光片5、感光芯片6,各透镜的面从物方到像方依次为第一透 镜第一面SI,第一透镜第二面S2 ;第二透镜第一面S4,第二透镜第二面S5 ;第三透镜第一 面S6,第三透镜第二面S7 ;滤光片第一面S8 ;滤光片第二面S9。所述第一透镜1为负光焦 度的玻璃球面透镜，所述第二透镜3为正光焦度的塑料非球面透镜，所述第三透镜4为负光 焦度的塑料非球面透镜。
[0020] 为了实现低成本，设计时第二透镜3,第三透镜4均使用塑料，最大限度地降低了 成本；第一透镜1根据设计所需焦距采用最合理的球面玻璃设计，使得成本降到最低；各个 镜片合理搭配有效矫正了系统的各类像差，使得系统的性能大幅提升。第一透镜1采用玻 璃球面镜片，利用玻璃材质的耐高温、耐腐蚀、耐划伤等特性，保护整个光学系统在装配、运 输、使用过程中不易被划伤，在高温、低温、强光照、风沙等恶劣环境下不易被风解、破坏，从 而延长了系统的使用寿命。
[0021] 为了实现低温漂，设计时第一透镜1采用玻璃球面透镜，第二透镜3、第三透镜4采 用塑料非球面透镜，合适的塑料镜片材质、合理的光焦度分配及透镜形状搭配（详见下方 的实际设计案例）使得系统在高低温环境下温度漂移距离极小，有效的解决了由于温度变 化引起的分辨率下降或者需重新调焦的问题。
[0022] 所述第一透镜1外形根据所需焦距可为弯月形透镜或者平凹透镜以及或者双凹 透镜，所述第二透镜3双凸非球面透镜，所述第三透镜4为弯月形非球面透镜。
[0023] 所述的第一透镜1和第二透镜3采用低色散材质，第三透镜4采用高色散材质，球 面透镜与非球面透镜、高低色散材质配合使用，很好的矫正了由红外光引起的二级光谱，使 得白光和红外光都能在像面上成清晰的像。
[0024] 所述第一透镜1、第二透镜3和第三透镜4均镀有可见光和红外光增透膜，使得可 见光和红外光在各透镜上都有很好的透过率，保证成像清晰的同时也保证了整幅画面的亮 度。
[0025] 下表为实际设计案例。
【权利要求】
1. 一种低成本低温漂的红外共焦光学系统，其特征在于：从物方到像方依次包括有第 一透镜（1)、光阑（2)、第二透镜（3)、第三透镜（4)、滤光片（5)、感光芯片（6)，所述第一透 镜（1)为负光焦度的玻璃球面透镜，所述第二透镜（3)为正光焦度的塑料非球面透镜，所述 第三透镜（4)为负光焦度的塑料非球面透镜。
2. 根据权利要求1所述的低成本低温漂的红外共焦光学系统，其特征在于：所述第一 透镜（1)为弯月形透镜或者平凹透镜以及或者双凹透镜，所述第二透镜（3)双凸非球面透 镜，所述第三透镜（4)为弯月形非球面透镜。
3. 根据权利要求1或2所述的低成本低温漂的红外共焦光学系统，其特征在于：所述 的第一透镜（1)和第二透镜（3)采用低色散材质，第三透镜（4)采用高色散材质。
4. 根据权利要求1或2所述的低成本低温漂的红外共焦光学系统，其特征在于：第二 透镜（3)和第三透镜（4)的非球面形状满足以下方程式： Z = cy2/ {l+k) cy2Y/2} +aly2+a2yi+a：iy &+alj%+a5yl0+a 6yl2+a1yu+a%y l&〇
5. 根据权利要求3所述的低成本低温漂的红外共焦光学系统，其特征在于：所述第一 透镜（1)、第二透镜（3)和第三透镜（4)均镀有可见光和红外光增透膜。
【文档编号】G02B1/00GK104238117SQ201410528139
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年10月9日 优先权日:2014年10月9日
【发明者】彭嘉龙, 李建华, 王玉荣, 王晓, 潘华, 彭同山, 张鸿宇 申请人:中山联合光电科技有限公司