一种高清昼夜两用定焦光学系统的制作方法

1.本实用新型涉及一种高清昼夜两用定焦光学系统。


背景技术：

2.近几年来，随着摄像镜头的应用范围越来越广泛，人们对镜头的像素和视场角要求越来越高。但是现有的镜头普遍存在这样的缺点：视场角不够大，往往小于140
°
，需要多装一个甚至几个镜头才能拍摄到需要的范围；孔径小，在低照度下无法满足ccd芯片的最低成像照度要求而无法清晰成像、外形尺寸较大，占用空间较多。


技术实现要素：

3.鉴于现有技术的不足，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种高清昼夜两用定焦光学系统。
4.为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：一种高清昼夜两用定焦光学系统，包括沿光线自左向右入射方向依次设置的前组a、光阑c、后组b、平行平板、ima像面，所述前组a依次包括具有负光焦度的弯月透镜a1 、具有负光焦度的弯月塑料非球面a2和具有正光焦度的双凸塑料非球面a3，后组b包括依次设置的具有正光焦度的平凸透镜b1、具有负光焦度的弯月塑料非球面b2和具有正光焦度的双凸塑料非球面b3。
5.优选的，光阑c位于前组a与后组b之间。
6.优选的，所述弯月透镜a1和弯月塑料非球面a2之间的空气间隔为2.27mm，所述弯月塑料非球面a2和双凸塑料非球面a3之间的空气间隔为1.76mm，所述双凸塑料非球面a3和平凸透镜b1之间的空气间隔为0.38mm，所述平凸透镜b1和弯月塑料非球面b2之间的空气间隔为0.04mm，所述弯月塑料非球面b2和双凸塑料非球面b3之间的空气间隔为0.12mm，所述双凸塑料非球面b3与平行平板之间的空气间隔为3.64mm。
7.优选的，将光学系统的总焦距设定为f，沿光线入射方向将弯月透镜a1、弯月塑料非球面a2、双凸塑料非球面a3、平凸透镜b1、弯月塑料非球面b2和双凸塑料非球面b3的焦距依次设置为f1、f2、f3、f4、f5、f6，其中f满足以下条件：-7mm《f1 《-6.4mm；-7.5mm《f2《-7mm；11.5mm《f3《12mm；6mm《f4《6.5mm；-5 mm《f5《-4.5mm；3.5 mm《f6《4mm。
8.与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：镜头结构简单，体积小，视场角为180
°
、大孔径，分辨率高，可拍摄较大范围的景物，可搭配600-800万像素ccd或cmos芯片使用。
9.下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步详细的说明。
附图说明
10.图1为本发明实施例光学系统的结构示意图。
11.图2为本发明实施例可见光mtf值示意图。
12.图3为本发明实施例场曲和f-theta畸变示意图。
13.图中：a-前组a、c-光阑c、b-后组b、1-平行平板、2-ima像面，a1-弯月透镜a1 、a2-弯月塑料非球面a2、a3-双凸塑料非球面a3、b1-平凸透镜b1、b2-弯月塑料非球面b2、b3-双凸塑料非球面b3。
具体实施方式
14.下面结合附图及实施例对本实用新型做进一步说明。
15.应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本技术提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本技术所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
16.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
17.如图1~3所示，本实施例提供了一种高清昼夜两用定焦光学系统，包括沿光线自左向右入射方向依次设置的前组a、光阑c、后组b、平行平板、ima像面，所述前组a依次包括具有负光焦度的弯月透镜a1 、具有负光焦度的弯月塑料非球面a2和具有正光焦度的双凸塑料非球面a3，后组b包括依次设置的具有正光焦度的平凸透镜b1、具有负光焦度的弯月塑料非球面b2和具有正光焦度的双凸塑料非球面b3。
18.在本实用新型实施例中，光阑c位于前组a与后组b之间。
19.在本实用新型实施例中，所述弯月透镜a1和弯月塑料非球面a2之间的空气间隔为2.27mm，所述弯月塑料非球面a2和双凸塑料非球面a3之间的空气间隔为1.76mm，所述双凸塑料非球面a3和平凸透镜b1之间的空气间隔为0.38mm，所述平凸透镜b1和弯月塑料非球面b2之间的空气间隔为0.04mm，所述弯月塑料非球面b2和双凸塑料非球面b3之间的空气间隔为0.12mm，所述双凸塑料非球面b3与平行平板之间的空气间隔为3.64mm。
20.在本实用新型实施例中，将光学系统的总焦距设定为f，沿光线入射方向将弯月透镜a1、弯月塑料非球面a2、双凸塑料非球面a3、平凸透镜b1、弯月塑料非球面b2和双凸塑料非球面b3的焦距依次设置为f1、f2、f3、f4、f5、f6，其中f满足以下条件：-7mm《f1 《-6.4mm；-7.5mm《f2《-7mm；11.5mm《f3《12mm；6mm《f4《6.5mm；-5 mm《f5《-4.5mm；3.5 mm《f6《4mm。
21.在本实用新型实施例中，各个镜片的具体参数如下表所示：
[0022][0023]
在本实用新型实施例中，非球面的面型方程如下：
[0024][0025]
式中，z为非球面沿光轴方向在高度为r的位置时，距非球面顶点的距离矢高，c为非球面近轴的曲率，c=1/r,r为曲率半径，c为曲率半径的倒数，k为圆锥系数，a1为非球面系数，a2为非球面第4阶系数，a3为非球面第6阶系数，a4为非球面第8阶系数，a5为非球面第10阶系数，a6为非球面第12阶系数，a7为非球面第14阶系数，a8为非球面第16阶系数.
[0026]
非球面系数数据如下：
[0027]
[0028][0029]
本实施例中，此光学系统实现的技术指标如下：（1）焦距：effl=2.4mm ；（2）f 数=1.8 ；（3）视场角：2w≥180
°
；（4）成像圆直径大于ф7；（5）工作光谱范围：430nm～850nm；（6）光学总长 ttl≤23mm，光学后截距≥5mm ；（7）f-theta畸变=-4%；（8）该镜头适用于 600-800 万像素高分辨率ccd 或cmos 摄像机。
[0030]
该高清昼夜两用定焦光学系统的工作原理为：通过使用4片塑胶高阶非球面矫正球差、色差以及高级像差，并合理计算各片非球面光焦度使高温和低温环境下焦点无偏移，并达到日夜齐焦的效果；利用高阶塑胶非球面技术，不但在白天能达到高品质像素的同时，在光线不足或夜晚的情况下，也具有高清像质，在不同温度的恶劣环境依旧可成完善像。
[0031]
在镜头设计时，采用f、c、d的可见光谱，且f/#设置为1.8，通光孔径较大,在低照度时依然能快速清晰成像。通过合理分配6片镜片的光焦度，在保持小畸变同时压缩了镜头的光学总长，使光学系统结构紧凑。结构简单，体积小，以超低的成本实现高清摄像水平，在不同温度的恶劣环境依旧可成完善像，在夜间低照度情况下可以清晰成像。
[0032]
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非是对本实用新型作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本实用新型技术方案的保护范围。