专利名称：一种高分辨率、高照度、经济型、日夜共用的光学系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种光学系统，尤其涉及一种应用于监控、照相、车载的高分辨率、高照度、经济型、日夜共用的光学系统。
背景技术：
目前监控、照相、车载的大视场或中等视场镜头普遍存在这样的缺点:分辨率低下；边缘相对照度较低；成本较高；而且大多数都只能在可见光谱的情况下使用。现在只有少数镜头，在牺牲其他方面的情况下去改善某个方面，比如为了实现高分辨率，就会把周边照度降低，或者增加透镜个数导致成本偏高。现在还没有克服以上全部缺点的镜头，所以现在市场上流行的监控、摄像、车载用的大、中等视场镜头，在成本高的同时，或分辨率较低，或边缘相对照度较低，或只能在可见光谱的情况下使用，所拍摄的图像无论是整体的清晰度还是图片的锐度都不够理想，这在使用上有很大的不方便，不能满足消费者的方便观察、物美价廉、日夜共用等需要。
发明内容
为了克服了现有技术的不足，本发明提供了一种高分辨率、高照度、经济型、日夜共用的光学系统。为了解决上述存在的技术问题，本发明采用下列技术方案:
一种高分辨率、高照度、经济型、日夜共用的光学系统，包括由从物面到像面依次同轴设置的第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3、第四透镜4、第五透镜5、第六透镜6和像面7，在第三透镜3和第四透镜4之间设有光阑8。所述第一透镜I至第六透镜6的所有透镜的材质均为光学玻璃，透镜面型均为球面型。所述第五透镜5和第六透镜6组成胶合透镜，其中胶合面弯向光阑8，此系统是关于光阑8的一个前、后各三个透镜的对称结构。所述第一透镜I为弯月型透镜，两面都弯向光阑8，其焦距为负；第二透镜2为双凹型透镜，该透镜的第二面弯向光阑8，其焦距为负；第三透镜3为双凸型透镜，其焦距为正；第四透镜4为双凸型透镜，其焦距为正；第五透镜5为双凸型透镜，其焦距为正；第六透镜6为弯月型透镜，两面都弯向光阑8，其焦距为负。此光学系统的各透镜之间的距离都大于0.1mm,总焦距大于2_。本发明的光学系统成本低，边缘相对照度高，在可见波段及指定的红外波段皆可高清成像，主要应用于监控，照相、车载系统等方面。本发明与现有技术相比，具有如下优
点
1、本发明的镜头是一款高清镜头，分辨率达到200万像素，边缘分辨率高，在整个像面上都能成清晰像；现有大、中等视场镜头分辨率一般在130万像素以下，边缘分辨率低。2、本发明的照度 像面整体均匀、明亮，周边相对照度在85%以上；而现有大、中等视场镜头一般都是中心亮，四周暗，周边照度一般在40%左右。3、本发明的光学镜头由6片玻璃透镜组成，玻璃材料较便宜；而现有同类的完品镜头一般透镜在7个或更多，成本较贵。4、本发明的镜头可以达到日夜共用的效果，即使在晚上也能在红外光谱下成高清晰的像；现有大、中等视场镜头普遍只能在可见光的情况下使用。5、本发明的颜色分明，色彩还原性和像面还原性好；
6、本发明还解决了以前要在可见光和红外光下都单独清晰成像而导致透镜成本相对较高及公差严、良率较低的问题。
图1是本发明光学系统的结构示意图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明作进一步详细描述，但并不限定本发明的保护范围。本发明的高分辨率、高照度、经济型、日夜共用的光学系统，可以用于CMOS感光片或CCD芯片等感光器件，如图1所示，所述光学系统包括从物面到像面依次同轴设置的第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3、第四透镜4、第五透镜5、第六透镜6和像面7，在第三透镜3和第四透镜4之间设有光阑8，在第六透镜6和像面7之间设有滤光片9。如上所述的第五透镜5和第六透镜6组成胶合透镜。如上所述的第一透镜I至第六透镜6的所有透镜的材质均为光学玻璃，透镜面型均为球面型。如上所述的第一透镜1、第二透镜2、第六透镜6的焦距为负；第三透镜3、第四透镜4、第五透镜5的焦距为正，总焦距为正。如上所述的第一透镜I的两面S1/S2都弯向光阑8，具有改变大、中视场边缘光线折射角度的本领。如上所述的第二透镜2的第一面S3背向光阑8，第二面S4弯向光阑8，且S2曲率较大，进一步改变光线偏折角度的同时还能有效的减小球差。如上所述的第三透镜3的两面S5/S6为双凸型透镜，其作用是使光线能充满整个光阑面S7。如上所述的第二透镜2和第三透镜3采用正负相反的透镜，有效的减小的系统的像差。如上所述的在光阑8的前、后各设三片玻璃透镜的对称形式，具有前后对称保证系统公差宽松的本领。如上所述的第四透镜4的两面S8/S9为双凸型透镜，和第三透镜3关于光阑8对称，减小了光线的折射角度，保证了系统的公差。如上所述的第五透镜5和第六透镜6组合成胶合透镜，其中第五透镜5的第一面SlO背向光阑8，胶合面Sll弯向光阑8，第六透镜6的第二面S12弯向光阑8，这样的组合有效的减小了系统的出射角，具有保证像差均衡的本领。本发明的高分辨率、高照度、经济型、日夜共用的光学系统参数如下序号类型半径间隔(厚度)光学材料直径
51标准 12.158 0.697H-ZLAF52 Φ10
52标准 3.2171.891AirΦ7
53标准 -15.398 0.696H-LAF50A Φ6.5
54标准 3.475 0.821AirΦ6
55标准 11.065 2.667H-ZF52AΦ 5.5
56标准 10.813 3.293AirΦ5
57光阑无穷大 0.023AirΦ4
58标准 6.9862.932H-ZK3Φ4
59标准 -6.986 0.10AirΦ4
510标准 8.6661.665H-ZK9AΦ4.5
511标准 -4.000 0.500H-ZF52AΦ4.5
512光阑 -9.171 0.120AirΦ4.5
513标准无穷大 0.500AirΦ4.5` 514标准无穷大 3.249AirΦ5
515像面无穷大Φ 5高分辨率主要通过以下方法实现:1、在设计时校正好视场边缘的像差，在中心分辨率
高的同时，充分考虑边缘分辨率；2、在玻璃选择上充分使用冕牌玻璃和火石玻璃巧妙搭配，使得同一视场的光线能集中的汇聚到像面的同一点；3、设计的理论值适当的高于实际需要值，这样就保证了图像是清晰的。高照度主要通过以下方法实现:1、根据照度要求，可以减少渐晕，甚至不设渐晕，这样保证了边缘尽可能多的光线到达像面；2、设计中使得像面的最大视场的主光线入射角(即C.R.A)小于10°，这样也使得边缘光线损失小。本发明案例不设渐晕，而且像面的最大视场的主光线入射角即C.R.A)为7°，边缘光线损失小，所以周边相对照度能达到85%的高照度。经济型主要通过以下方法实现:1、在整体系统中只使用了 6片常见的玻璃球面镜片，而且每个透镜的成本也不高，这样在保证整体性能的情况下有效的节约了成本；2、在设计过程中有意的去考虑了在生产组装的问题，所述第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3这三个透镜之间都可以不用间隔环来控制空气间隔，只`要直接使用镜片边缘来定位就可以了，这样就至少节约了 2个间隔环的成本。日夜共用主要通过以下方法实现:1、在设计时首先设置双波段，即可见光波段430nm 656nm和红外波段920nm 960nm,这样保证在夜晚有红外光的情况下也能正常工作；2、在设计中设置可见波段和红外波段保持一样的后焦，这样既可实现可见和红外在同一像面成像；3、保证红外设计的MTF理论值和可见光的MTF理论值接近，这样就保证了图像是清晰的。为实现最佳的像面效果，该光学系统的后部还加了滤光片9，以过滤掉杂光，使图像色彩亮丽和锐利的同时具有良好的色彩还原性。由于本发明采用巧妙的镜片间的组合，其分辨率能够达到200万像素以上；由于本发明没有设置渐晕，且C.R.A小于10°，所以实现了高照度；由于本发明所使用的材料都比较便宜，透镜个数较少，有效的降低了成本；由于本发明在设计中分别考虑了在可见光和红外光的情况下都能单独成像，解决了市场上日夜两用的这类镜头的稀缺。此外，由于该光学系统是关于光阑的对称结构，所以公差宽松，可以实现大批量生产，从而降低成本使该产品更广泛的进入市场。
权利要求
1.一种高分辨率、高照度、经济型、日夜共用的光学系统，其特征在于所述光学系统包括由从物面到像面依次同轴设置的第一透镜(I)、第二透镜(2)、第三透镜(3)、第四透镜(4)、第五透镜(5)、第六透镜(6)和像面(7)，在第三透镜(3)和第四透镜(4)之间设有光阑(8)。
2.根据权利要求1所述的一种高分辨率、高照度、经济型、日夜共用的光学系统，其特征在于所述第一透镜(I)为弯月形透镜，其两面都弯向光阑(8)，焦距为负。
3.根据权利要求1所述的一种高分辨率、高照度、经济型、日夜共用的光学系统，其特征在于所述第二透镜(2)为双凹型透镜，其焦距为负。
4.根据权利要求1所述的一种高分辨率、高照度、经济型、日夜共用的光学系统，其特征在于所述第三透镜(3)为双凸型透镜，其焦距为正。
5.根据权利要求1所述的一种高分辨率、高照度、经济型、日夜共用的光学系统，其特征在于所述第四透镜(4)为双凸型透镜，其焦距为正。
6.根据权利要求1所述的一种高分辨率、高照度、经济型、日夜共用的光学系统，其特征在于所述第五透镜(5)为双凸型透镜，其焦距为正。
7.根据权利要求1所述的一种高分辨率、高照度、经济型、日夜共用的光学系统，其特征在于所述第六透镜(6)为弯月型透镜，其两面都弯向光阑(8)，焦距为负。
8.根据权利要求1 7任一所述的一种高分辨率、高照度、经济型、日夜共用的光学系统，其特征在于所述第一透镜(I)至第六透镜(6)的所有透镜的材质均为光学玻璃，透镜面型均为球面型。
9.根据权利要求1 7任一所述的一种高分辨率、高照度、经济型、日夜共用的光学系统，其特征在于所述 第五透镜(5)和第六透镜(6)组成胶合透镜，其中胶合面弯向光阑(8)。
10.根据权利要求1所述的一种高分辨率、高照度、经济型、日夜共用的光学系统，其特征在于所述第六透镜(6)和像面(7)之间设有滤光片(9)。
全文摘要
一种高分辨率、高照度、经济型、日夜共用的光学系统，涉及一种光学系统。本发明的光学系统包括从物面到像面依次同轴设置的第一透镜(1)、第二透镜(2)、第三透镜(3)、第四透镜(4)、第五透镜(5)、第六透镜(6)和像面(7)，在第三透镜(3)和第四透镜(4)之间设有光阑(8)，第六透镜(6)和像面(7)之间设有滤光片(9)。本发明的光学系统成本低，边缘相对照度高，在可见波段及指定的红外波段皆可高清成像，主要应用于监控，照相、车载系统等方面。
文档编号G02B13/00GK103076668SQ20131001034
公开日2013年5月1日 申请日期2013年1月11日 优先权日2013年1月11日
发明者孙永雪, 龙夫年, 丛海佳, 陈刚义, 赵晓 申请人:哈尔滨工业大学