一种用于监控的可变焦光学系统的制作方法

本发明涉及光学成像系统，尤其是一种用于监控的可变焦光学系统。

背景技术：

目前监控用的变焦距光学系统普遍存在这样的缺点:系统清晰度低、成本高,且在变焦的过程中不能保证每个焦距红外的完全共焦等等。目前市场上还没有完全兼顾上述特点的镜头,只有存在少数镜头,在牺牲其它方面的情况下改善某个方面,比如为了实现超高清晰度、红外共焦,就得增加系统成本。这样的方式远远不能满足监控超高像素和追求最高性价比的要求。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供高低温、红外共焦、超高清、低成本的一种用于监控的可变焦光学系统。

本发明的目的是这样实现的：

一种用于监控的可变焦光学系统，包括由物面到像面依次设置的第一镜片组、第二镜片组、光阑、第三镜片组、第四镜片组、第五镜片组、滤光片和感光芯片，所述第二镜片组和第四镜片组可沿物像方向前后移动，所述第三镜片组包括由物面到像面依次设置的第七透镜、第九透镜和第十透镜，所述第五镜片组包括由物面到像面依次设置的第十二透镜和第十四透镜。

如上所述的一种用于监控的可变焦光学系统，所述第七透镜、第九透镜、第十透镜、第十二透镜和第十四透镜采用塑料非球面镜片。

如上所述的一种用于监控的可变焦光学系统，所述第一镜片组包括由物面到像面依次设置的第一透镜、第二透镜和第三透镜，所述第二镜片组包括由物面到像面依次设置的第四透镜、第五透镜和第六透镜，所述第四镜片组包括第十一透镜。

如上所述的一种用于监控的可变焦光学系统，所述第三镜片组还包括设置于所述第七透镜与所述第九透镜之间的第八透镜，所述第五镜片组还包括设置于所述第十二透镜与所述第十四透镜之间的第十三透镜。

如上所述的一种用于监控的可变焦光学系统，所述第七透镜、第九透镜、第十透镜、第十二透镜和第十四透镜的非球面面型满足以下方程式:

如上所述的一种用于监控的可变焦光学系统，所述第二镜片组与光阑之间的间隔距离可在9.784至0.679mm的范围内调节，所述第四镜片组与光阑之间的间隔距离可在8.4404至5.456mm的范围内调节。

如上所述的一种用于监控的可变焦光学系统，所述第一透镜与所述第二透镜通过光学胶水粘合在一起。

本发明相比现有技术，具有如下技术特点：

1.目前市场上大部分变焦距镜头为了实现超高清像质和红外尽量共焦而采用了较多的玻璃镜片和玻璃非球面镜片，导致成本高。本发明合理考虑了镜片布局,采用了较多塑料非球面镜片大幅降低了成本。

2.目前市场上常见的变焦距镜头通常在可见波段完全对焦的状况下,切换为红外成像模式像质会大幅下降，或者只在较小的焦距段实现红外共焦。本发明实现了可见波段和红外波段的完全共焦,保证了在10-30mm的变焦过程中可见波段和红外波段的成像清晰度。

3.目前市场上大部分变焦距镜头特别是焦距大于10mm的镜头会出现常温对焦状况下,高温70℃、低温-30℃会出现虚焦,发蒙的情况。本发明保证了各倍率段高低温的完全共焦。

4.目前市场上大部分变焦距镜头的像素偏低,通常表现为分辨率低,画面的清晰度效果不能达到预期,或者中心分辨率高,周边低。本发明的分辨率非常高，可达到4k以上的清晰度要求,且从低倍到高倍的整个过程都能够拍摄到整个画面清晰、高对比度的图像。

【附图说明】

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明，其中：

图1为本发明的结构示意图。

【具体实施方式】

一种用于监控的可变焦光学系统，包括由物面到像面依次设置的第一镜片组10、第二镜片组20、光阑7、第三镜片组30、第四镜片组40、第五镜片组50、滤光片16和感光芯片17，第二镜片组20和第四镜片组40可沿物像方向前后移动，第一镜片组10、第三镜片组30和第五镜片组50相对感光芯片17的位置是固定的，第三镜片组30包括由物面到像面依次设置的第七透镜8、第九透镜10和第十透镜11，第五镜片组50包括由物面到像面依次设置的第十二透镜13和第十四透镜15。第一镜片组10、第三镜片组30和第四镜片组40的焦距为正值，第二镜片组20和第五镜片组50的焦距为负值。

第七透镜8、第九透镜10、第十透镜11、第十二透镜13和第十四透镜15采用塑料非球面镜片。

第一镜片组10包括由物面到像面依次设置的第一透镜1、第二透镜2和第三透镜3，第一透镜1与第二透镜2通过光学胶水粘合在一起，第二镜片组20包括由物面到像面依次设置的第四透镜4、第五透镜5和第六透镜6，第四镜片组40包括第十一透镜12。

第三镜片组30还包括设置于第七透镜8与第九透镜10之间的第八透镜9，第五镜片组50还包括设置于第十二透镜13与第十四透镜15之间的第十三透镜14。

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、第八透镜9、第十一透镜12和第十三透镜14采用球面镜片。

第七透镜8、第九透镜10、第十透镜11、第十二透镜13和第十四透镜15的非球面面型满足以下方程式:

其中c为对应半径r的倒数即：c＝1/r。

第二镜片组20与光阑7之间的间隔距离可在9.784至0.679mm的范围内调节，第四镜片组40与光阑7之间的间隔距离可在8.4404至5.456mm的范围内调节。

下面列举出本发明最佳实施例的具体参数：

第七透镜8、第九透镜10、第十透镜11、第十二透镜13和第十四透镜15各个面的非球面系数：

为了实现红外的完全共焦,设计时充分考虑了不同镜片材质折射率和阿贝数的互补,在保证可见波段色差较小的情况下,同时保证红外波段的解像效果，实现镜片材质完美搭配。

为了实现超高分辨率,紫边的控制和红外的全倍率共焦,设计采用第二镜片组20的共轭距改变量与第四镜片组40纵向放大之后的共轭距改变量相抵消,实现像面补偿。第一镜片组10采用胶合透镜和单透镜配合使用,不仅能很好的矫正镜头的色差,保证红外的共焦,而且还能够矫正高倍位置的球差和正弦差。第二镜片组20的镜片配合,实现了色差的矫正。第三镜片组30的镜片配合,光阑7后使用了塑料非球面和类三胶合结构,既实现了高阶像差矫正又保证了色差的矫正，不仅消除了整个系统的色差,也很好平衡了整个系统的像差。第四镜片组40采用单镜片结构,保证了远近物距解像的一致,也宽裕了群间间隔。第五镜片组50的镜片配合,尤其是第十二透镜13采用了塑料非球面镜片,搭配最后一枚塑料非球面镜片(第十四透镜15)实现了很好的高阶像差矫正和色差的矫正，同时降低了光线入射芯片的角度，保证了整个系统的清晰度,实现了超高清解像和红外的全倍率完全共焦。最后,设置一定的渐晕,在不影响像面照度的情况下,还能拦掉周边杂散光线,使像面中心分辨率高的同时,边缘也有很高的分辨率。

为了实现系统高低温共焦,设计过程中充分考虑了各种玻璃材料折射率、阿贝数高低温的变化同时匹配面型和空气间隔的变化,实现了高低温各要素的匹配,从而实现高低温时像面的同步和清晰。