一种小型日夜共焦安防变焦光学系统及其工作方法与流程

本发明涉及一种小型日夜共焦安防变焦光学系统及其工作方法。

背景技术：

1、随着市场对智能化监控安防系统的要求，不仅要求白天能够正常有效的工作，而且要求低照和夜晚环境能够拍摄到物体的各个细节，包括目标的颜色特征、面目特征等，特征细节越全面，智能化识别效率就越高。在夜晚或者低照环境下可以使用可见红外共焦镜头。系统工作波长和视场的拓宽可以获取更多监控目标的信息，因此，宽光谱、大视场系统的安防变焦镜头以及成为安防企业研发的重点方向。其中，宽光谱、大相对孔径、小型化和高像质的日夜型变焦监控的镜头研发更是安防企业的核心目标，也是设计者追求的目标。

技术实现思路

1、鉴于现有技术的不足，本发明提供一种小型日夜共焦安防变焦光学系统及其工作方法，同时兼顾宽光谱、大相对孔径、小型化和高像质、日夜共焦监控等光学特性。

2、本发明解决技术问题所采用的方案是，一种小型日夜共焦安防变焦光学系统：所述光学系统由沿光线入射方向依次设置的补偿组和变倍组组成，所述补偿组由沿光线入射方向依次设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜组成，所述变倍组由沿光线入射方向依次设置的第四透镜、第五透镜、第六透镜组成，所述补偿组具有负光焦度，所述变倍组具有正光焦度。

3、进一步的，第一透镜为弯月凹负透镜，其物侧面为凸面，像侧面为凹面；第二透镜为弯月凹负透镜，其物侧面为凹面，像侧面为凸面；第三透镜为双凸正透镜，其物侧面为凸面，像侧面为凸面；第四透镜为双凸正透镜，其物侧面为凸面，像侧面为凸面；第五透镜为双凸正透镜，其物侧面为凸面，像侧面为凸面；第六透镜为弯月凹负透镜，其物侧面为凹面，像侧面为凸面。

4、进一步的，所述第一透镜、第四透镜为玻璃球面透镜，所述第二透镜、第三透镜、第五透镜、第六透镜为塑胶非球面透镜。

5、进一步的，所述补偿组中第一透镜与第二透镜之间的空气间隔为：4.5～5.0mm；第二透镜与第三透镜的空气间隔为：0.1～0.5mm；所述变倍组中第四透镜与第五透镜之间的空气间隔为：0.1～0.5mm；第五透镜与第六透镜之间的空气间隔为：0.1～0.5mm。

6、进一步的，所述第一透镜满足关系式：1.5≤nd≤1.8，vd≥50.0；所述第二透镜满足关系式：1.5≤nd≤1.8，vd≥50.0；所述第三透镜满足关系式：1.5≤nd≤1.8，vd≤50.0；所述第四透镜满足关系式：1.2≤nd≤1.5，vd≥50.0；所述第五透镜满足关系式：1.5≤nd≤1.8，vd≥50.0；所述第六透镜满足关系式：1.5≤nd≤1.8，vd≤50.0；其中nd为折射率，vd为阿贝常数。

7、进一步的，所述第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜的焦距分别为f1、f2、f3、f4、f5、f6，其中f2、f3、f4、f5、f6与f1满足以下比例：2.0<f2/f1<3.0，-3.0<f3/f1<-2.0，-2.0<f4/f1<-1.0，-2.0<f5/f1<-1.0，1.0<f6/f1<2.0。

8、进一步的，所述第二透镜、第三透镜、第五透镜、第六透镜的非球面透镜曲线方程表达式为：

9、

10、其中，z为非球面沿光轴方向在高度为h的位置时，距非球面顶点的离矢高；c为非球面的近轴曲率；k为圆锥常数；α1、α2、α3、α4、α5、α6、α7、α8均为高次项系数。

11、进一步的，所述光学系统满足：3.0≤effl≤4.0mm；光圈f≤1.6；视场角：2w≥120°。

12、进一步的，所述变倍组的后侧设置有滤光片，所述补偿组后设置有光阑。

13、一种小型日夜共焦安防变焦光学系统的工作方法：光线入射时，光路顺序进入第一透镜、第二透镜、第三透镜、光阑、第四透镜、第五透镜、第六透镜，最后在像面进行成像。

14、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

15、1、该镜头广角端对物体的成像角度大于120度，广角端和望远端同时具较高的成像清晰度、大的通光口径、较低的公差敏感度和较好的高低温稳定性等优点同时，能够更加全面地进行监控；

16、2、通过合理的搭配各光学透镜，使得系统结构紧凑合理，易于装配，公差敏感度低，更适合大规模高良率生产；

17、3、采用两块玻璃镜片搭配四片塑胶透镜使用，相较于全玻系统具有更轻的系统质量，相对于全塑系统具有更强的光学性能稳定性，同时在适应环境的同时降低了成本；

18、4、采用变焦设计，同时兼具远距离与近距广角高像质监控能力；

19、5、广角端f数更小，通光口径更大，保证了系统进光量的充足，能够适应多种复杂环境；

20、6、能够在高温和低温时对焦面位移做出较好的补偿，具备复杂环境适应性；

21、7、校正了各轴向色差、垂轴色差以及高阶色差，保证成像系统在大角度时也能具有较高的成像质量。

技术特征：

1.一种小型日夜共焦安防变焦光学系统，其特征在于：所述光学系统由沿光线入射方向依次设置的补偿组和变倍组组成，所述补偿组由沿光线入射方向依次设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜组成，所述变倍组由沿光线入射方向依次设置的第四透镜、第五透镜、第六透镜组成，所述补偿组具有负光焦度，所述变倍组具有正光焦度。

2.根据权利要求1所述的变焦光学系统,其特征在于：第一透镜为弯月凹负透镜，其物侧面为凸面，像侧面为凹面；第二透镜为弯月凹负透镜，其物侧面为凹面，像侧面为凸面；第三透镜为双凸正透镜，其物侧面为凸面，像侧面为凸面；第四透镜为双凸正透镜，其物侧面为凸面，像侧面为凸面；第五透镜为双凸正透镜，其物侧面为凸面，像侧面为凸面；第六透镜为弯月凹负透镜，其物侧面为凹面，像侧面为凸面。

3.根据权利要求1所述的变焦光学系统,其特征在于：所述第一透镜、第四透镜为玻璃球面透镜，所述第二透镜、第三透镜、第五透镜、第六透镜为塑胶非球面透镜。

4.根据权利要求1所述的变焦光学系统,其特征在于：所述补偿组中第一透镜与第二透镜之间的空气间隔为：4.5～5.0mm；第二透镜与第三透镜的空气间隔为：0.1～0.5mm；所述变倍组中第四透镜与第五透镜之间的空气间隔为：0.1～0.5mm；第五透镜与第六透镜之间的空气间隔为：0.1～0.5mm。

5.根据权利要求1所述的变焦光学系统,其特征在于：所述第一透镜满足关系式：1.5≤nd≤1.8，vd≥50.0；所述第二透镜满足关系式：1.5≤nd≤1.8，vd≥50.0；所述第三透镜满足关系式：1.5≤nd≤1.8，vd≤50.0；所述第四透镜满足关系式：1.2≤nd≤1.5，vd≥50.0；所述第五透镜满足关系式：1.5≤nd≤1.8，vd≥50.0；所述第六透镜满足关系式：1.5≤nd≤1.8，vd≤50.0；其中nd为折射率，vd为阿贝常数。

6.根据权利要求1所述的变焦光学系统,其特征在于：所述第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜的焦距分别为f1、f2、f3、f4、f5、f6，其中f2、f3、f4、f5、f6与f1满足以下比例：2.0<f2/f1<3.0，-3.0<f3/f1<-2.0，-2.0<f4/f1<-1.0，-2.0<f5/f1<-1.0，1.0<f6/f1<2.0。

7.根据权利要求1所述的变焦光学系统,其特征在于：所述第二透镜、第三透镜、第五透镜、第六透镜的非球面透镜曲线方程表达式为：

8.根据权利要求1所述的变焦光学系统,其特征在于：所述光学系统满足：3.0≤effl≤4.0mm；光圈f≤1.6；视场角：2w≥120°。

9.根据权利要求1所述的变焦光学系统,其特征在于：所述变倍组的后侧设置有滤光片，所述补偿组后设置有光阑。

10.一种小型日夜共焦安防变焦光学系统的工作方法，采用如权利要求1-9任一所述的变焦光学系统,其特征在于：光线入射时，光路顺序进入第一透镜、第二透镜、第三透镜、光阑、第四透镜、第五透镜、第六透镜，最后在像面进行成像。

技术总结本发明涉及一种小型日夜共焦安防变焦光学系统及其工作方法：光学系统由沿光线入射方向依次设置的补偿组和变倍组组成，所述补偿组由沿光线入射方向依次设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜组成，所述变倍组由沿光线入射方向依次设置的第四透镜、第五透镜、第六透镜组成，所述补偿组具有负光焦度，所述变倍组具有正光焦度，本发明该通过合理的透镜搭配，使得光学系统实现宽光谱、大相对孔径、小型化和高像质、日夜共焦监控等光学特性，同时对轴上、轴外像差进行了良好的校正，具有较好的成像质量。技术研发人员：罗杰,林清华,郑新,谢振锋,薛政云,林文斌,何文波,黄灯辉,江伟,刘官禄受保护的技术使用者：福建福光股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/29