一种高倍率的光学系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种高倍率的光学系统，包括固定的感光芯片，所述的感光芯片的一侧设有相对感光芯片位置固定的第一透镜群，所述的第一透镜群的焦距为正，所述的第一透镜群与感光芯片之间设有能相对感光芯片前后移动的第二透镜群，所述的第二透镜群的焦距为负，所述的第二透镜群与感光芯片之间设有与感光芯片相对固定的第三透镜群，所述的第三透镜群的焦距为正，所述的第三透镜群与第二透镜群之间设有位置固定的光阑，所述的第三透镜群与感光芯片之间还设有能相对感光芯片前后移动的第四透镜群，所述的第四透镜群的焦距为正。本实用新型结构简单，大像面、高倍率、高分辨率、短焦端红外共焦的30倍连续变焦。
【专利说明】-种高倍率的光学系统 【技术领域】
[0001] 本实用新型设及一种光学系统，更具体地说是一种高倍率的光学系统。 【【背景技术】】
[0002] 目前为了监控市场的需求，监控镜头在广角和远距离综合使用场合的运用越来越 多，因此需要较大倍率的连续变焦的监控镜头；
[0003] 目前监控镜头的市场需求，在广角端需求红外和可见光共焦，而且在长焦端色差 要求较小;但是目前市场上的监控镜头存在如下方面的不足：1、传统监控镜头多非红外共 焦镜头，在晚上有部分灯光照明时，拍摄的画面无法整体清晰，总会有部分模糊;2、分辨率 主要是720P和1080P的，分辨率低;3、监控镜头使用的忍片相对较小，忍片的像素点较小，尤 其在较暗的环境下，图像效果不好。
[0004] 因此，本实用新型正是基于W上的不足而产生的。 【【实用新型内容】】
[0005] 本实用新型目的是克服了现有技术的不足，提供一种结构简单，大像面、高倍率、 高分辨率、短焦端红外共焦的30倍连续变焦的高倍率光学系统。
[0006] 本实用新型是通过W下技术方案实现的：
[0007] -种高倍率的光学系统，其特征在于：
[000引包括固定的感光忍片5,所述的感光忍片5的一侧设有相对感光忍片5位置固定的 第一透镜群1，所述的第一透镜群1的焦距为正，所述的第一透镜群1与感光忍片5之间设有 能相对感光忍片5前后移动的第二透镜群2,所述的第二透镜群2的焦距为负，所述的第二透 镜群2与感光忍片5之间设有与感光忍片5相对固定的第Ξ透镜群3,所述的第Ξ透镜群3的 焦距为正，所述的第Ξ透镜群3与第二透镜群2之间设有位置固定的光阔6,所述的第Ξ透镜 群3与感光忍片5之间还设有能相对感光忍片5前后移动的第四透镜群4,所述的第四透镜群 4的焦距为正。
[0009] 如上所述的高倍率的光学系统，其特征在于:所述的第一透镜群1包括朝感光忍片 5方向依次设置的第一透镜11、第二透镜12、第Ξ透镜13、第四透镜14和第五透镜15，所述的 第一透镜11和第Ξ透镜13均是焦距为负并且凹面朝向感光忍片5的弯月形球面镜片，所述 的第二透镜12、第四透镜14和第五透镜15均是焦距为正的弯月形球面镜片，所述的第一透 镜11与第二透镜12粘合在一起形成胶合透镜，所述的第Ξ透镜13和第四透镜14粘合在一起 形成胶合透镜。
[0010] 如上所述的高倍率的光学系统，其特征在于:所述的第二透镜群2包括朝感光忍片 5方向依次设置的第六透镜21、第屯透镜22和第八透镜23,所述的第六透镜21是焦距为负的 弯月形非球面镜片，所述的第屯透镜22是焦距为负的双凹球面镜片，所述的第八透镜23是 焦距为正的弯月形非球面镜片，其凹面朝向感光忍片5。
[0011] 如上所述的高倍率的光学系统，其特征在于:所述的第Ξ透镜群3包括朝感光忍 片5方向依次设置的第九透镜31、第十透镜32和第十一透镜33,所述的第九透镜31是焦距为 正的双凸非球面镜片，所述的第十透镜32是焦距为正的双凸球面镜片，所述的第十一透镜 33是焦距为负的非球面镜片。
[0012] 如上所述的高倍率的光学系统，其特征在于:所述的第四透镜群4包括朝感光忍片 5方向依次设置的第十二透镜41、第十Ξ透镜42、第十四透镜43和第十五透镜44,所述的第 十二透镜41是焦距为负的弯月形镜片，所述的第十Ξ透镜42是焦距为正的弯月形镜片，所 述的第十四透镜43是焦距为正的弯月形球面镜片，所述的第十五透镜44是焦距为正的非球 面镜片。
[0013] 如上所述的高倍率的光学系统，其特征在于:所述的第一透镜群1、第二透镜群2、 第Ξ透镜群3和第四透镜群4中的镜片均为玻璃镜片。
[0014] 如上所述的高倍率的光学系统，其特征在于:所述的第二透镜群2的移动范围为0 ~40.75mm，所述的第四透镜群4的移动范围为0~32.25mm，所述的光阔6与感光忍片5间的 距离为57.1mm，所述的第一透镜群1与第Ξ透镜群3之间的距离为48.5mm。
[0015] 如上所述的高倍率的光学系统，其特征在于:所述的第Ξ透镜群3中的非球面镜片 的非球面表面形状满足W下方程：
在公式中，参 数C为半径所对应的曲率，y为径向坐标，其单位和透镜长度单位相同，k为圆锥二次曲线系 数;当k系数小于-1时，镜片的面形曲线为双曲线，当k系数等于-1时，镜片的面形曲线为抛 物线；当k系数介于-1到0之间时，镜片的面形曲线为楠圆，当k系数等于0时，镜片的面形曲 线为圆形，当k系数大于0时，镜片的面形曲线为扁圆形;αι至as分别表示各径向坐标所对应 的系数。
[0016] 如上所述的高倍率的光学系统，其特征在于:所述的第二透镜群2从短焦距向长焦 距的变化过程中逐渐向光阔6靠犹，所述的第四透镜群4根据第二透镜群2的移动和物距的 变化使成像面落在感光忍片5上。
[0017] 如上所述的高倍率的光学系统，其特征在于：当光学系统在不同的焦距及环境下 工作时，光阔6的口径大小进行自动变化。
[0018] 与现有技术相比，本实用新型有如下优点：
[0019] 1、本实用新型使用了4个透镜群，第二透镜群前后移动，光学系统的焦距发生变 化，第四透镜群也能前后移动，用于对焦功能，从而使本实用新型光学系统焦距可在8mm- 240mm之间变化，达到30倍变焦，拍摄角度水平在60°到2°之间变化，拍摄距离最近可至 0.5m，适合在多种环境下使用。
[0020] 2、本实用新型能够达到高于8M(像素800万像素）的分辨率，W对角尺寸达到 12.0mm的2/3"的CCD为例，本实用新型可W达到中屯、分辨率高于2501p/mm，而且周边0.8H (80%对角线位置)分辨率高于1251p/mm。
[0021] 3、本实用新型光学系统实现了前6倍红外共焦，在可见光波长段43化m-650nm和红 外灯波长段83化m-870nm可W同时达到清晰，在视场范围较大，且多种波长光源存在的环 境下整个画面清晰。
[0022] 4、本实用新型一共使用了十五枚镜片，且有5枚玻璃非球面镜片，很好的校正了各 项相差，使光学系统具有很好的品质。
[0023] 5、本实用新型光学系统中W第一透镜群为最高点，第一透镜群与像面的距离位置 是固定的，其最大高度小于130mm，确保了整个光学系统的性能优良。 【【附图说明】】
[0024] 图1是本实用新型系统光学图。 【【具体实施方式】】
[0025] 下面结合附图对本实用新型作进一步描述：
[0026] -种高倍率的光学系统，包括固定的感光忍片5,所述的感光忍片5的一侧设有相 对感光忍片5位置固定的第一透镜群1，所述的第一透镜群1的焦距为正，所述的第一透镜群 1与感光忍片5之间设有能相对感光忍片5前后移动的第二透镜群2,所述的第二透镜群2的 焦距为负，所述的第二透镜群2与感光忍片5之间设有与感光忍片5相对固定的第Ξ透镜群 3,所述的第Ξ透镜群3的焦距为正，所述的第Ξ透镜群3与第二透镜群2之间设有位置固定 的光阔6,所述的第Ξ透镜群3与感光忍片5之间还设有能相对感光忍片5前后移动的第四透 镜群4,所述的第四透镜群4的焦距为正。
[0027] 所述的第一透镜群1包括朝感光忍片5方向依次设置的第一透镜11、第二透镜12、 第Ξ透镜13、第四透镜14和第五透镜15,所述的第一透镜11和第Ξ透镜13均是焦距为负并 且凹面朝向感光忍片5的弯月形球面镜片，所述的第二透镜12、第四透镜14和第五透镜15 均是焦距为正的弯月形球面镜片，所述的第一透镜11与第二透镜12粘合在一起形成胶合透 镜，所述的第Ξ透镜13和第四透镜14粘合在一起形成胶合透镜。
[0028] 所述的第二透镜群2包括朝感光忍片5方向依次设置的第六透镜21、第屯透镜22和 第八透镜23,所述的第六透镜21是焦距为负的弯月形非球面镜片，所述的第屯透镜22是焦 距为负的双凹球面镜片，所述的第八透镜23是焦距为正的弯月形非球面镜片，其凹面朝向 感光忍片5。
[0029] 所述的第Ξ透镜群3包括朝感光忍片5方向依次设置的第九透镜31、第十透镜32和 第十一透镜33,所述的第九透镜31是焦距为正的双凸非球面镜片，所述的第十透镜32是焦 距为正的双凸球面镜片，所述的第十一透镜33是焦距为负的非球面镜片。
[0030] 所述的第四透镜群4包括朝感光忍片5方向依次设置的第十二透镜41、第十Ξ透镜 42、第十四透镜43和第十五透镜44,所述的第十二透镜41是焦距为负的弯月形镜片，所述的 第十Ξ透镜42是焦距为正的弯月形镜片，所述的第十四透镜43是焦距为正的弯月形球面镜 片，所述的第十五透镜44是焦距为正的非球面镜片。
[0031] 所述的第一透镜群1、第二透镜群2、第Ξ透镜群3和第四透镜群4中的镜片均为玻 璃镜片。
[0032] 所述的第二透镜群2从短焦距向长焦距的变化过程中逐渐向光阔6靠犹，所述的第 四透镜群4根据第二透镜群2的移动和物距的变化使成像面落在感光忍片5上。
[0033] 当光学系统在不同的焦距及环境下工作时，光阔6的口径大小进行自动变化。
[0034] 所述的第四透镜群4与感光忍片5之间还设有平面玻璃7。
[0035] 所述的第Ξ透镜群3中的非球面镜片的非球面表面形状满足W下方程： Z=.c^/' ..{ 1·+λ/ (1+k) c2y2] }十 a 矿十 a a y+ a 。a 孙1-+ a 巧a、yi。，在公式中，参数 C为半径所对应的曲率，y为径向坐标，其单位和透镜长度单位相同，k为圆锥二次曲线系数； 当k系数小于-1时，镜片的面形曲线为双曲线，当k系数等于-1时，镜片的面形曲线为抛物 线；当k系数介于-1到0之间时，镜片的面形曲线为楠圆，当k系数等于0时，镜片的面形曲线 为圆形，当k系数大于加寸，镜片的面形曲线为扁圆形;αι至as分别表示各径向坐标所对应的 系数，通过W上参数可W精确设定非球面的形状尺寸。
[0036] 所述的第二透镜群2的移动范围为0~40.75mm，所述的第四透镜群4的移动范围为 0~32.25mm，所述的光阔6与感光忍片5间的距离为57.1mm，所述的第一透镜群1与第Ξ透镜 群3之间的距离为48.5mm。下表为具体的参数：
[0037]
[00；3 引
[0039]各个非球面面的非球面系数：
[0040]
[0041]
[0042]
【主权项】
1. 一种高倍率的光学系统，其特征在于:包括固定的感光芯片(5)，所述的感光芯片(5) 的一侧设有相对感光芯片(5)位置固定的第一透镜群（1)，所述的第一透镜群（1)的焦距为 正，所述的第一透镜群（1)与感光芯片（5)之间设有能相对感光芯片（5)前后移动的第二透 镜群(2)，所述的第二透镜群(2)的焦距为负，所述的第二透镜群(2)与感光芯片(5)之间设 有与感光芯片（5)相对固定的第三透镜群(3)，所述的第三透镜群(3)的焦距为正，所述的第 三透镜群(3)与第二透镜群(2)之间设有位置固定的光阑（6)，所述的第三透镜群(3)与感光 芯片（5)之间还设有能相对感光芯片（5)前后移动的第四透镜群(4)，所述的第四透镜群(4) 的焦距为正。2. 根据权利要求1所述的高倍率的光学系统，其特征在于:所述的第一透镜群（1)包括 朝感光芯片（5)方向依次设置的第一透镜（11 )、第二透镜（12 )、第三透镜（13 )、第四透镜 (14)和第五透镜（15)，所述的第一透镜（11)和第三透镜（13)均是焦距为负并且凹面朝向感 光芯片(5)的弯月形球面镜片，所述的第二透镜（12)、第四透镜（14)和第五透镜（15)均是焦 距为正的弯月形球面镜片，所述的第一透镜（11)与第二透镜（12)粘合在一起形成胶合透 镜，所述的第三透镜(13)和第四透镜(14)粘合在一起形成胶合透镜。3. 根据权利要求1所述的高倍率的光学系统，其特征在于:所述的第二透镜群（2)包括 朝感光芯片(5)方向依次设置的第六透镜(21)、第七透镜(22)和第八透镜(23)，所述的第六 透镜(21)是焦距为负的弯月形非球面镜片，所述的第七透镜(22)是焦距为负的双凹球面镜 片，所述的第八透镜(23)是焦距为正的弯月形非球面镜片，其凹面朝向感光芯片(5)。4. 根据权利要求1所述的高倍率的光学系统，其特征在于:所述的第三透镜群（3)包括 朝感光芯片(5)方向依次设置的第九透镜(31)、第十透镜(32)和第十一透镜(33)，所述的第 九透镜(31)是焦距为正的双凸非球面镜片，所述的第十透镜(32)是焦距为正的双凸球面镜 片，所述的第十一透镜(33)是焦距为负的非球面镜片。5. 根据权利要求1所述的高倍率的光学系统，其特征在于:所述的第四透镜群(4)包括 朝感光芯片(5)方向依次设置的第十二透镜(41)、第十三透镜(42)、第十四透镜(43)和第十 五透镜(44)，所述的第十二透镜(41)是焦距为负的弯月形镜片，所述的第十三透镜(42)是 焦距为正的弯月形镜片，所述的第十四透镜(43)是焦距为正的弯月形球面镜片，所述的第 十五透镜(44)是焦距为正的非球面镜片。6. 根据权利要求1所述的高倍率的光学系统，其特征在于:所述的第一透镜群（1)、第二 透镜群(2)、第三透镜群(3)和第四透镜群(4)中的镜片均为玻璃镜片。7. 根据权利要求1所述的高倍率的光学系统，其特征在于:所述的第二透镜群（2)的移 动范围为0~40.75mm，所述的第四透镜群(4)的移动范围为0~32.25mm，所述的光阑（6)与 感光芯片（5)间的距离为57.1mm，所述的第一透镜群（1)与第三透镜群（3)之间的距离为 48.5mm〇8. 根据权利要求4所述的高倍率的光学系统，其特征在于:所述的第三透镜群（3)中的 非球面镜片的非球面表面形状满足以下方程： Z=c:y'/ { l+-\j [1- (1+k) c2y2] } + a 】y-+ a #+ a iy6+ a a ny|fl+ a。广十 a 7yH+ a sy16,在公式中，参 数C为半径所对应的曲率，y为径向坐标，其单位和透镜长度单位相同，k为圆锥二次曲线系 数；当k系数小于-1时，镜片的面形曲线为双曲线，当k系数等于-1时，镜片的面形曲线为抛 物线；当k系数介于-1到0之间时，镜片的面形曲线为椭圆，当k系数等于0时，镜片的面形曲 线为圆形，当k系数大于0时，镜片的面形曲线为扁圆形;(^至叫分别表示各径向坐标所对应 的系数。
【文档编号】G02B15/00GK205485022SQ201620246677
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年3月28日
【发明人】王晓, 李建华, 贾丽娜, 龚俊强
【申请人】中山联合光电科技股份有限公司