一种大光圈大像面日夜共焦光学系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种大光圈大像面日夜共焦光学系统，从物面到像面方向，包括由12片镜片组成的镜片组和光阑，镜片一为光焦度为正的双凸透镜，镜片二为光焦度为负的弯月形透镜，镜片三为光焦度为正的双凹透镜，镜片四为光焦度为正的平凸透镜，镜片五为光焦度为负的弯月透镜，镜片六为光焦度为正的双凸透镜，镜片七为光焦度为负的弯月镜片，镜片八为光焦度为正的双凸透镜，镜片九为光焦度为正的双凹透镜，镜片十为光焦度为正的平凸透镜，镜片十一为光焦度为正的双凸透镜，镜片十二为光焦度为负的平凹透镜。本实用新型具有大光圈、大像面、日夜共焦的优点。
【专利说明】一种大光圈大像面日夜共焦光学系统
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种光学镜头，尤其涉及一种大光圈大像面日夜共焦光学监控镜 头。配合现代高速球技术，可广泛运用于平安城市建设、智慧交通等领域。
【背景技术】
[0002] 随着我国经济建设的发展，城市化水平的不断提升，人们的活动范围越来越广，力口 之流动人口的增加，针对公共场所、居住小区、城市广场、城市交通、商业区域、办公区域、工 业区等各个场所，在安全方面提出了更高的要求，传统的现场人员驻点安保已不能完全满 足。针对该现象，政府提出了平安城市、智慧交通、智慧城市等概念，其中主要的一项就是通 过视频监控来实现全程24小时对所覆盖场所的有效观察。
[0003] 现代视屏监控，尤其是针对城市公共场所、交通等，其所要求监控的范围越来越 广，包括监控角度、监控距离等，做到尽可能的"能大能小"、"能近能远"。
[0004] 目前的智能交通视频监控，尤其是针对十字路口，高速公路的视频监控，由于受节 能因素等影响，路灯不能常开。但为了保证能实时监控经过的车辆，监控设备方面均配有超 强闪光灯，但强烈的闪光灯在夜视情况下极易让驾驶员产生误操作，从而导致不必要的车 祸。 实用新型内容
[0005] 本实用新型要解决的技术问题是：克服现有技术中在夜视情况下的监控难题，提 供一种大光圈大像面日夜共焦光学系统。
[0006] 本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种大光圈大靶面日夜共焦光 学系统，从物面到像面方向，包括由12片镜片组成的镜片组和光阑，镜片一为光焦度为正 的双凸透镜，镜片二为光焦度为负的弯月形透镜，镜片三为光焦度为正的双凹透镜，镜片四 为光焦度为正的平凸透镜，镜片五为光焦度为负的弯月透镜，镜片六为光焦度为正的双凸 透镜，镜片七为光焦度为负的弯月镜片，镜片八为光焦度为正的双凸透镜，镜片九为光焦度 为正的双凹透镜，镜片十为光焦度为正的平凸透镜，镜片i^一为光焦度为正的双凸透镜，镜 片十二为光焦度为负的平凹透镜，所述的光阑位于镜片六和镜片七之间。
[0007] 作为优选，所述的镜片四与镜片五为第一胶合片。
[0008] 作为优选，所述的镜片八与镜片九为第二胶合片。
[0009] 作为优选，所述的镜片十一与镜片十二为第三胶合片。
[0010] 作为优选，所述的镜片八为旋转对称的双面非球面结构，其非球面系数采用偶次 2 _ LI η； 万形瓦，兵大间疋乂为： 一 γ τ* τ~"""""， ￡-d ^ 1 +· *y 1 - \1 -+ k )c~ Γ~
[0011] 式中：C为顶点处的曲率值大小，r为垂直于光轴的径向坐标值，k为圆锥曲线常 数，air 2i为非球面的高次项；
[0012] 第一面 第二面 C 60.3121 7.316； k -35.2115209 -1.286243； a4 1. 3434XE-005 -2· 14573XE-0(M; a6 -1,89105Χ?-005 256253XE-007； β8 2.61324XE-007 9.422HXE-008； -2.5626XE-010 -4.08575KB-010。
[0013] 作为优选，所述的各个镜头的曲率R1、R2、中心厚度D、光学折射率Nd、阿贝系数Vd 分别满足以下条件：
[0014] 镜片一 ：100〈R1〈140、-140〈R2〈-100、4. 5〈D〈6、1. 7〈Nd〈l. 8、30〈Vd〈40 ;
[0015] 镜片二：30〈R1〈50、10〈R2〈30、2. 0〈D〈3. 0、L 5〈Nd〈l. 6、60〈Vd〈70 ;
[0016] 镜片三：-30〈Rl〈-20、40〈R2〈60、3. 0〈D〈5. 0、1. 6〈Nd〈l. 7、50〈Vd〈60 ;
[0017] 镜片四：R1 =平面、20〈R2〈30、3〈D〈5、1.6〈Nd〈1.7、50〈Vd〈60;
[0018] 镜片五：-30〈Rl〈-20、20〈R2〈30、2〈D〈3、l. 6〈Nd〈l. 7、50〈Vd〈70 ;
[0019] 镜片六：20〈R1〈30、-40〈R2〈-30、3〈D〈41. 7〈Nd〈l. 8、30〈Vd〈40 ;
[0020] 镜片七：30〈R1〈40、20〈R2〈30、2〈D〈31. 5〈Nd〈l. 7、50〈Vd〈70 ;
[0021] 镜片八：20〈R1〈30、-20〈R2〈-10、1〈D〈2、1. 5〈Nd〈l. 6、30〈Vd〈40 ;
[0022] 镜片九：10〈R1〈20、80〈R2〈100、2. 5〈D〈3. 5、1. 6〈Nd〈l. 8、40〈Vd〈50 ;
[0023] 镜片十：1?1=平面、-40〈1?2〈-30、2〈0〈3、1.4〈制〈1.5、30〈￥(1〈40;
[0024] 镜片^-一 ：30〈R2〈40、-20〈R2〈-10、4. 0〈D〈5. 0、L 6〈Nd〈l. 7、50〈Vd〈70 ;
[0025] 镜片十二：10〈R2〈20、R2 =平面、5. 0〈D〈6. 0、1. 7〈Nd〈l. 8、50〈Vd〈70。
[0026] 作为优选，所述的镜片一与镜片二光学间隙为0. 5mm，镜片二与镜片三的光学间隙 为10. 2mm，镜片三与镜片四的光学间隙为2. 1mm镜片五与镜片六的光学间隙为1. 8mm，镜片 六与镜片七的光学间隙为4. 88mm，镜片七与镜片八的光学间隙为1. 5mm，镜片九与镜片十 的光学间隙为3. 3mm,镜片十与镜片^ 的光学间隙为0. 2mm。
[0027] 本实用新型的有益效果是，本实用新型的具有大光圈、大像面、日夜共焦的优点， 在充分保证各个镜片的工艺性的同时，在镜片上采用普通材质，耐温好、易加工等特点；力口 之塑料非球面的优点，可充分保证该光学系统的成本。
[0028] 有效焦距：f = 18. 5mm ;
[0029] 畸变〈1.5%;
[0030] 波长430nm-940nm，保证日夜共焦；
[0031] 成像像面：1"；
[0032] 光圈大小：F# = 1. 20 ;
[0033] 视场角：44° (1"对角）；
[0034] 光学总长：TTL = 100. 0mm ;
[0035] 光学像素：8. OMP。
【专利附图】
【附图说明】
[0036] 下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
[0037] 图1是本实用新型的大光圈大像面日夜共焦光学系统优选实施例的结构示意图；
[0038] 图2为本实用新型的光学传递函数示意图；
[0039] 图3为本实用新型畸变图示意图。
[0040] 图中：1、镜片一，2、镜片二，3、镜片三，4、镜片四，5、镜片五，6、镜片六，7、镜片七， 8、镜片八，9、镜片九，10、镜片十，11、镜片i^一，12、镜片十二，13、光阑。
【具体实施方式】
[0041] 现在结合附图对本实用新型作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图， 仅以示意方式说明本实用新型的基本结构，因此其仅显示与本实用新型有关的构成。
[0042] 如图1所示，本实用新型的一种大光圈大像面日夜共焦光学系统，从物面到像面 方向，包括由12片镜片组成的镜片组和光阑，镜片一 1为光焦度为正的双凸透镜，镜片二2 为光焦度为负的弯月形透镜，镜片三3为光焦度为正的双凹透镜，镜片四4为光焦度为正的 平凸透镜，镜片五5为光焦度为负的弯月透镜，镜片六6为光焦度为正的双凸透镜，镜片七 7为光焦度为负的弯月镜片，镜片八8为光焦度为正的双凸透镜，镜片九9为光焦度为正的 双凹透镜，镜片十10为光焦度为正的平凸透镜，镜片i^一 11为光焦度为正的双凸透镜，镜 片十二12为光焦度为负的平凹透镜，所述的光阑13位于镜片六6和镜片七7之间。
[0043] 作为优选，所述的镜片四4与镜片五5为第一胶合片。
[0044] 作为优选，所述的镜片八8与镜片九9为第二胶合片。
[0045] 作为优选，所述的镜片十一 11与镜片十二12为第三胶合片。
[0046] 作为优选，所述的镜片八8为旋转对称的双面非球面结构，其非球面系数采用偶 .:丨 次方形式，其矢高定义为= -/==--f + l + φ + k)e^r
[0047] 式中：c为顶点处的曲率值大小，r为垂直于光轴的径向坐标值，k为圆锥曲线常 数，为非球面的高次项；
[0048] 第一面 第二面 C 60.3121 7.316； k -35.2115209 -1.286243； a4 1. 3434XE-005 -2· 14573XE-0(M; a6 -1,89105Χ?-005 256253XE-007； β8 2.61324XE-007 9.422HXE-008； -2.5626XE-010 -4.08575KB-010。
[0049] 作为优选，所述的各个镜头的曲率Rl、R2、
[0050] 中心厚度D、光学折射率Nd、阿贝系数Vd分别满足以下条件：
[0051] 镜片一 1 :100〈R1〈140、-140〈R2〈-100、4. 5〈D〈6、1. 7〈Nd〈l. 8、30〈Vd〈40 ;
[0052] 镜片二 2 :30〈R1〈50、10〈R2〈30、2. 0〈D〈3. 0、L 5〈Nd〈l. 6、60〈Vd〈70 ;
[0053] 镜片三 3 :-30〈Rl〈-20、40〈R2〈60、3. 0〈D〈5. 0、1. 6〈Nd〈l. 7、50〈Vd〈60 ;
[0054] 镜片四 4 :R1 =平面、20〈R2〈30、3〈D〈5、1.6〈Nd〈1.7、50〈Vd〈60;
[0055] 镜片五 5 :-30〈Rl〈-20、20〈R2〈30、2〈D〈3、l. 6〈Nd〈l. 7、50〈Vd〈70 ;
[0056] 镜片六 6 :20〈R1〈30、-40〈R2〈-30、3〈D〈41. 7〈Nd〈l. 8、30〈Vd〈40 ;
[0057] 镜片七 7 :30〈R1〈40、20〈R2〈30、2〈D〈31. 5〈Nd〈l. 7、50〈Vd〈70 ;
[0058] 镜片八 8 :20〈R1〈30、-20〈R2〈-10、1〈D〈2、1. 5〈Nd〈l. 6、30〈Vd〈40 ;
[0059] 镜片九 9 :10〈R1〈20、80〈R2〈100、2. 5〈D〈3. 5、1. 6〈Nd〈l. 8、40〈Vd〈50 ;
[0060] 镜片十10:1?1=平面、-40〈1?2〈-30、2〈0〈3、1.4〈恥〈1.5、30〈￥(1〈40;
[0061] 镜片^-一 11 :30〈R2〈40、-20〈R2〈-10、4. 0〈D〈5. 0、L 6〈Nd〈l. 7、50〈Vd〈70 ;
[0062] 镜片十二 12 :10〈R2〈20、R2 =平面、5. 0〈D〈6. 0、1. 7〈Nd〈l. 8、50〈Vd〈70。
[0063] 作为优选，所述的镜片一 1与镜片二2光学间隙为0. 5mm，镜片二2与镜片三3的 光学间隙为10. 2mm，镜片三3与镜片四4的光学间隙为2. 1mm镜片五5与镜片六6的光学 间隙为1. 8mm，镜片六6与镜片七7的光学间隙为4. 88mm，镜片七7与镜片八8的光学间隙 为1. 5mm，镜片九9与镜片十10的光学间隙为3. 3mm,镜片十10与镜片^ 11的光学间隙 为0· 2臟。
[0064] 图2为本实用新型的光学传递函数示意图；
[0065] 图3为本实用新型畸变图示意图。以上述依据本实用新型的理想实施例为启示， 通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项实用新型技术思想的范围内， 进行多样的变更以及修改。本项实用新型的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须 要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
【权利要求】
1. 一种大光圈大像面日夜共焦光学系统，其特征在于：从物面到像面方向，包括由12 片镜片组成的镜片组和光阑，镜片一为光焦度为正的双凸透镜，镜片二为光焦度为负的弯 月形透镜，镜片三为光焦度为正的双凹透镜，镜片四为光焦度为正的平凸透镜，镜片五为光 焦度为负的弯月透镜，镜片六为光焦度为正的双凸透镜，镜片七为光焦度为负的弯月镜片， 镜片八为光焦度为正的双凸透镜，镜片九为光焦度为正的双凹透镜，镜片十为光焦度为正 的平凸透镜，镜片i^一为光焦度为正的双凸透镜，镜片十二为光焦度为负的平凹透镜，所述 的光阑位于镜片六和镜片七之间。
2. 根据权利要求1所述的一种大光圈大像面日夜共焦光学系统，其特征在于：所述的 镜片四与镜片五为第一胶合片。
3. 根据权利要求1所述的一种大光圈大像面日夜共焦光学系统，其特征在于：所述的 镜片八与镜片九为第二胶合片。
4. 根据权利要求1所述的一种大光圈大像面日夜共焦光学系统，其特征在于：所述的 镜片十一与镜片十二为第三胶合片。
5. 根据权利要求1所述的一种大光圈大像面日夜共焦光学系统，其特征在于：所述 的镜片八为旋转对称的双面非球面结构，其非球面系数采用偶次方形式，其矢高定义为： ^ ^ _ +》,q 1 4- yl - (1 k、d'~ 式中：C为顶点处的曲率值大小，r为垂直于光轴的径向坐标值，k为圆锥曲线常数， air2i为非球面的高次项； 第一面 第.limn:面 C 60.3121 7.316； k -35.2145209 -1.286243; aA 1.3434XE-005 -2. 14573XE-004； ae -L 89105XE-005 -1.256253XE-007; a8 2.61324XE-007 9.42214XE-008； a10 -2. 5626XE-010 -4. 08575XE-01CL
6. 根据权利要求1所述的一种大光圈大像面日夜共焦光学系统，其特征在于：所述的 各个镜片的曲率R1、R2、中心厚度D、光学折射率Nd、阿贝系数Vd分别满足以下条件： 镜片一 ：100〈R1〈140、-140〈R2〈-100、4. 5〈D〈6、1. 7〈Nd〈l. 8、30〈Vd〈40 ; 镜片二：30〈R1〈50、10〈R2〈30、2. 0〈D〈3. 0、L 5〈Nd〈l. 6、60〈Vd〈70 ; 镜片三：-30〈Rl〈-20、40〈R2〈60、3. 0〈D〈5. 0、1. 6〈Nd〈l. 7、50〈Vd〈60 ; 镜片四：R1 =平面、20〈R2〈30、3〈D〈5、L6〈Nd〈1.7、50〈Vd〈60; 镜片五：-30〈Rl〈-20、20〈R2〈30、2〈D〈3、l. 6〈Nd〈l. 7、50〈Vd〈70 ; 镜片六：20〈R1〈30、-40〈R2〈-30、3〈D〈41. 7〈Nd〈l. 8、30〈Vd〈40 ; 镜片七：30〈R1〈40、20〈R2〈30、2〈D〈31. 5〈Nd〈l. 7、50〈Vd〈70 ; 镜片八：20〈R1〈30、-20〈R2〈-10、1〈D〈2、1. 5〈Nd〈l. 6、30〈Vd〈40 ; 镜片九：10〈R1〈20、80〈R2〈100、2. 5〈D〈3. 5、1. 6〈Nd〈l. 8、40〈Vd〈50 ; 镜片十=平面、-40〈R2〈-30、2〈D〈3、L4〈Nd〈1.5、30〈Vd〈40; 镜片i^一 ：30〈R2〈40、-20〈R2〈-10、4. 0〈D〈5. 0、L 6〈Nd〈l. 7、50〈Vd〈70 ; 镜片十二：l〇〈R2〈20、R2 =平面、5. 0〈D〈6. 0、1. 7〈Nd〈l. 8、50〈Vd〈70。
7.根据权利要求1所述的一种大光圈大像面日夜共焦光学系统，其特征在于：所述的 镜片一与镜片二光学间隙为〇· 5mm，镜片二与镜片三的光学间隙为10. 2mm，镜片三与镜片 四的光学间隙为2. 1mm镜片五与镜片六的光学间隙为1. 8mm，镜片六与镜片七的光学间隙 为4. 88mm，镜片七与镜片八的光学间隙为1. 5mm，镜片九与镜片十的光学间隙为3. 3mm,镜 片十与镜片i 的光学间隙为〇. 2mm。
【文档编号】G02B13/06GK203909384SQ201420358480
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2014年6月30日 优先权日:2014年6月30日
【发明者】吴连平, 江东明, 陈艺敏, 江虹 申请人:苏州莱能士光电科技有限公司