光学透镜系统和监控摄像设备的制作方法

1.本发明涉及光学技术领域，尤其涉及光学透镜系统和监控摄像设备。


背景技术：

2.目前监控用的变焦光学系统普遍存在这样的缺点：成本高，变焦过程不能实现每个倍率的红外共焦，极端环境中镜头不能工作或者解像下降等等。目前市场上没有完全兼顾上述缺点的镜头，只有少数镜头，在牺牲其它方面的情况下改善某些方面，比如为了实现超低成本，使用了全塑料镜头，导致要么不能保证每个倍率的红外共焦，要么不能满足极端环境中镜头使用。也有镜头为了实现解像要求和保证极端环境的使用采取多枚玻璃镜片，致使成本上升，影响了镜头的普及和推广。


技术实现要素：

3.本发明的主要目的是提出一种光学透镜系统和监控摄像设备，旨在提供了一种超低成本、玻塑混合、高信赖性变焦光学透镜系统。
4.为实现上述目的，本发明提出的一种光学透镜系统，其中所述光学透镜系统包括由物侧到像侧依次布置的多个透镜组，多个所述透镜组之间对应形成一光轴，其中，多个所述透镜组包括：
5.第一透镜组，具有负光焦度，沿所述光轴的延伸方向活动设置；以及，
6.第二透镜组，具有正光焦度，沿所述光轴的延伸方向活动设置；
7.其中，通过改变所述第一透镜组以及所述第二透镜组的位置实现像面补偿。
8.可选地，所述第一透镜组与所述第二透镜组之间设有光阑。
9.可选地，所述第一透镜组朝向像侧的一侧与所述光阑之间的距离为l1，其中，0.93mm≤l1≤12.67mm。
10.可选地，所述第二透镜组朝向物侧的一侧与所述光阑之间的距离为l2，其中，0.335mm≤l2≤6.96mm。
11.可选地，所述第一透镜组包括由物侧到像侧依次布置的第一透镜、第二透镜以及第三透镜；和/或，
12.所述第二透镜组包括由物侧到像侧依次布置的第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜以及第八透镜，其中，所述第四透镜的光焦度为正或者负、第五透镜的光焦度为正、所述第六透镜的光焦度为负、所述第七透镜的光焦度为正、所述第八透镜的光焦度为正或者负。
13.可选地，所述第一透镜为玻璃球面镜片，所述第二透镜和所述第三透镜为塑料非球面镜片。
14.可选地，所述第四透镜为玻璃球面镜片，所述第五透镜、所述第六透镜、所述第七透镜以及第八透镜为塑料非球面镜片。
15.可选地，所述光学透镜系统还包括感光芯片，所述感光芯片设于所述第二透镜组
朝向像侧的一侧，且所述感光芯片的感光面朝向所述第二透镜组设置。
16.可选地，所述感光芯片与所述第二透镜组之间设有滤光片。
17.本发明还提供一种监控摄像设备，监控摄像设备包括光学透镜系统，所述光学透镜系统包括由物侧到像侧依次布置的多个透镜组，多个所述透镜组之间对应形成一光轴，其中，多个所述透镜组包括：
18.第一透镜组，具有负光焦度，沿所述光轴的延伸方向活动设置；以及，
19.第二透镜组，具有正光焦度，沿所述光轴的延伸方向活动设置；
20.其中，通过改变所述第一透镜组以及所述第二透镜组的位置实现像面补偿。
21.本发明提供的技术方案中，通过设置第一透镜组和第二透镜组使得光线自所述物侧至所述像侧，折射率和阿贝数互补，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，并通过调整所述第一透镜组以及所述第二透镜组的位置，使得所述第一透镜组的共轭距改变量与所述第二透镜组放大之后的共轭距改变量相抵消，实现像面补偿，以提供了一种超低成本、玻塑混合、高信赖性变焦光学透镜系统。
附图说明
22.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
23.图1为本发明提供的光学透镜系统一实施例的结构示意图。
24.附图标号说明：
25.标号名称标号名称100光学透镜系统5第五透镜10第一透镜组6第六透镜1第一透镜7第七透镜2第二透镜8第八透镜3第三透镜30光阑20第二透镜组40感光芯片4第四透镜50滤光片
26.本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
27.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
28.需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
29.另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“a和/或b”为例，包括a方案、或b方案、或a和b同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
30.目前监控用的变焦光学系统普遍存在这样的缺点：成本高，变焦过程不能实现每个倍率的红外共焦，极端环境中镜头不能工作或者解像下降等等。目前市场上没有完全兼顾上述缺点的镜头，只有少数镜头，在牺牲其它方面的情况下改善某些方面，比如为了实现超低成本，使用了全塑料镜头，导致要么不能保证每个倍率的红外共焦，要么不能满足极端环境中镜头使用。也有镜头为了实现解像要求和保证极端环境的使用采取多枚玻璃镜片，致使成本上升，影响了镜头的普及和推广。
31.为了解决上述问题，本发明提供一种光学透镜系统100，图1为本发明提供的光学透镜系统100的具体实施例。
32.请参阅图1，所述光学透镜系统100包括包括由物侧到像侧依次布置的多个透镜组，多个所述透镜组之间对应形成一光轴，其中，多个所述透镜组包括第一透镜组10和第二透镜组20，所述第一透镜组10具有负光焦度，沿所述光轴的延伸方向活动设置；所述第二透镜组20具有正光焦度，沿所述光轴的延伸方向活动设置；其中，通过改变所述第一透镜组10以及所述第二透镜组20的位置实现像面补偿。
33.本发明提供的技术方案中，通过设置第一透镜组10和第二透镜组20使得光线自所述物侧至所述像侧，折射率和阿贝数互补，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，并通过调整所述第一透镜组10以及所述第二透镜组20的位置，使得所述第一透镜组10的共轭距改变量与所述第二透镜组20放大之后的共轭距改变量相抵消，实现像面补偿，以提供了一种超低成本、玻塑混合、高信赖性变焦光学透镜系统100。
34.需要说明的是，光焦度等于像方光束会聚度与物方光束会聚度之差，它表征光学系统偏折光线的能力。所述第一透镜组10的负光焦度与所述第二透镜组20的正光焦度能够将光束按照所需设计的方向进行投射。
35.进一步地，为了提升成像质量，在本实施例中，所述第一透镜组10与所述第二透镜组20之间设有光阑30。所述光阑30限制轴上光束通光口径在变焦过程中拦掉部分光线，减少了光斑、提高了图像对比度，并有助于提升像质。
36.具体地，因采用所述第一透镜组10的共轭距改变量，与所述第二透镜组20纵向放大之后的共轭距改变量相抵消，从而实现像面补偿，为了具体控制所述第一透镜组10和所述第二透镜组20的活动范围，在本实施例中，所述第一透镜组10朝向像侧的一侧与所述光阑30之间的距离为l1，其中，0.93mm≤l1≤12.67mm；所述第二透镜组20朝向物侧的一侧与所述光阑30之间的距离为l2，其中，0.335mm≤l2≤6.96mm。需要说明的是，上述两个相关联的技术特征可以同时设置也可以择一设置。
37.进一步地，在光学设计过程中，会将镜组通过其实现的功能和完成的任务进行分组，所述第一透镜组10包括由物侧到像侧依次布置的第一透镜1、第二透镜2以及第三透镜
3；所述第二透镜组20包括由物侧到像侧依次布置的第四透镜4、第五透镜5、第六透镜6、第七透镜7以及第八透镜8，其中，所述第四透镜4的光焦度为正或者负、第五透镜5的光焦度为正、所述第六透镜6的光焦度为负、所述第七透镜7的光焦度为正、所述第八透镜8的光焦度为正或者负。上述各个透镜中任意一个的表面形状需要满足如下公式：
[0038][0039]
其中，c对应半径r的倒数，y为径向坐标，k为圆锥二次曲线系数，a1至a8分别为各径向坐标所对应的系数。
[0040]
进一步地，因现有技术中，同类型的光学透镜系统100，为了做到共焦，控制成本，采用塑料非球面，这就导致镜头可靠性差，无法适应温差较大的环境，为了使得所述光学透镜系统100具有较好的稳定性，具体地，在本实施例中，所述第一透镜1为玻璃球面镜片，所述第二透镜2和所述第三透镜3为塑料非球面镜片。如此设置，可以很好的矫正镜头色差，在保证镜头紫边控制情况下，实现红外的共焦，同时矫正高倍位置的球差和正弦差。
[0041]
在本实施例中，所述第四透镜4为玻璃球面镜片，所述第五透镜5、所述第六透镜6、所述第七透镜7以及第八透镜8为塑料非球面镜片。所述第二透镜组20发散不同颜色光，并且所述第五透镜5、所述第六透镜6和所述第七透镜7实现高阶像差的矫正，平衡整个系统的像差。同时各个透镜设置渐晕，在不影响照度的情况下，拦掉周边杂散光线，使像面中心和边缘保证同样的解像要求。
[0042]
如此，通过合理的设计各透镜的光学参数、材质，从而实现所述光学透镜系统100在极端环境中(高温70℃或低温-40℃或者相对湿度在90％)不需要重新对焦而保证解像清晰，系统采用了吸水率极低的塑料材质同时充分考虑各种镜片材料折射率、阿贝数高低温的变化量匹配面型和空气间隔的变化量，实现了高低温和湿度各要素变化量的正负搭配,保证高低温和不同湿度环境中像面的同步和清晰。
[0043]
进一步地，为了减少色差或消除色差，在本实施例中，所述第二透镜2和所述第三透镜3采用类胶合连接。为了最大限度地减少色差或消除色差，在本实施例中，所述第五透镜5、所述第六透镜6和所述第七透镜7同样采用类胶合连接。透镜胶合的方式，将两片材料不同的镜片胶合在一起，校正了玻璃的色散，在复色(白光)成像的性能比单透镜性能取得进一步的提高。
[0044]
具体地，在本实施例中，所述光学透镜系统100还包括感光芯片40，所述感光芯片40设于所述第二透镜组20朝向像侧的一侧，且所述感光芯片40的感光面朝向所述第二透镜组20设置，以此在像侧接收物象，并通过所述感光芯片40对接收的物象进行处理。
[0045]
进一步地，所述感光芯片40与所述第二透镜组20之间设有滤光片50。所述滤光片50可有效滤掉非工作波段的杂光，以减小光噪声，为后续的光电模块处理部分减小困难。所述滤光片50也可用以调节最后成像时物象的色彩度。
[0046]
需要说明的是，本实施例中光学透镜系统100的基本参数表如表1所示，其中曲率半径、厚度单位均为毫米(mm)。
[0047]
表1
[0048]
[0049][0050]
其中，各个面的非球面系数如表2所示：
[0051]
表2
[0052]
[0053][0054]
本发明还提供一种监控摄像设备，所述监控摄像设备包括上述的光学透镜系统100，因所述监控摄像设备包括所述光学透镜系统100，该光学透镜系统100的具体结构参照上述实施例，由于本监控摄像设备的光学透镜系统100采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。
[0055]
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。