本发明涉及光学仪器领域，特别涉及一种透镜系统和镜头。
背景技术：
在安防领域，网络摄像机是安防系统中的常用设备，而镜头是网络摄像机的主要构成部分，镜头性能直接影响成像质量及成像视野，随着安防系统的技术指标需求不断提高，摄像机上开始使用大靶面的成像元件以增强成像质量，但这就要求镜头成像面积也需要能与大靶面成像元件相适应，当镜头成像面积增大时，对镜头的球差、慧差、主光线出射角(CRA)、色差矫正能力也提出了更高的要求。
目前，现有的镜头在满足大靶面、高分辨率(最高支持800万像素摄像机) 的条件下，光圈通常较小(一般光圈(F/#)在2.0左右)，而小光圈会使镜头在弱光情况下不能清晰成像。
基于此，研发一款在满足大靶面、高分辨率(最高支持800万像素摄像机) 的条件下，可以实现星光级大光圈的镜头就显得很有必要。
技术实现要素：
本发明实施例提供了一种透镜系统和镜头，用以在满足大靶面、高分辨率 (最高支持800万像素摄像机)的条件下，实现星光级大光圈的镜头。
本发明实施例提供的一种透镜系统，沿光轴从物侧到像侧依次设有光焦度为正的第一透镜组和光焦度为正的第二透镜组；
所述第一透镜组沿光轴从物侧到像侧依次包括：光焦度为负的第一透镜、光焦度为负的第二透镜、光焦度为正的第一子透镜组、光焦度为正的第三透镜；其中，所述第一子透镜组包括至少一个凸面朝向像侧的弯月透镜；
所述第二透镜组沿光轴从物侧到像侧依次包括：光焦度为负的第二子透镜组、光焦度为正的第三子透镜组、光焦度为正的第四透镜、光焦度为正的第四子透镜组；其中，所述第四透镜为双凸透镜。
较佳地，所述第一子透镜组和所述第三透镜满足条件：3<f3/f<4.5， 1.8<f4/f<2.8；其中，f3表示所述第一子透镜组的焦距，f4表示所述第三透镜的焦距，f表示所述透镜系统的焦距。
较佳地，所述第一子透镜组中的透镜和所述第三透镜的玻璃材质的折射率均大于1.8。
较佳地，所述第二透镜组中至少有四个透镜的的玻璃材质的阿贝数大于 65。
较佳地，所述第二子透镜组沿光轴从物侧到像侧依次包括：光焦度为正的第五透镜和光焦度为负的第六透镜；其中，所述第五透镜为双凸透镜，所述第六透镜为双凹透镜；或
所述第五透镜和所述第六透镜均为凸面朝向物侧的弯月透镜。
较佳地，所述第三子透镜组包括至少两个透镜。
较佳地，所述第三子透镜组沿光轴从物侧到像侧依次包括：第七透镜和第八透镜；其中，所述第七透镜为光焦度为正且凸面朝向像侧的弯月透镜，所述第八透镜光焦度为负且凸面朝向像侧的弯月透镜；或
所述第七透镜为光焦度为负的双凹透镜，所述第八透镜为光焦度为正的双凸透镜。
较佳地，所述第三子透镜组沿光轴从物侧到像侧依次包括：第七透镜、第八透镜和第九透镜；其中，所述第七透镜为光焦度为正的双凸透镜，所述第八透镜为光焦度为负的双凹透镜，第九透镜为光焦度为正的双凸透镜。
较佳地，所述第四子透镜组至少包括凸面朝向物侧的弯月透镜。
较佳地，所述第四子透镜组包括光焦度为正且凸面朝向物侧的弯月透镜；或
所述第四子透镜组沿光轴从物侧到像侧依次包括：光焦度为负且凸面朝向物侧的弯月透镜和光焦度为正的双凸透镜。
较佳地，所述第一子透镜组包括至少一个凸面朝向像侧的弯月透镜。
较佳地，所述第二透镜为双凹透镜或凸面朝向像侧的弯月透镜。
较佳地，所述第三透镜为朝向像侧的表面为平面的平凸透镜或双凸透镜。
本发明实施例还提供了一种镜头，沿光轴从物侧到像侧依次包括：本发明任意实施例提供的透镜系统和成像面。
较佳地，该镜头还包括：设置于所述透镜系统与所述成像面之间的滤光片。
本发明实施例的有益效果如下：
本发明实施例提供的透镜系统和镜头中，在各透镜及透镜组的结构、光焦度、排列顺序的配合下，可以在满足大靶面、高分辨率(最高支持800万像素摄像机)的条件下，实现星光级大光圈的镜头。
附图说明
图1(a)为本发明实施例提供的第一种透镜系统的结构示意图；
图1(b)为本发明实施例提供的第二种透镜系统的结构示意图；
图1(c)为本发明实施例提供的第三种透镜系统的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的第一种镜头的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的第二种镜头的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的第三种镜头的结构示意图；
图5为本发明实施例四提供的镜头可见光部分的光学传递函数(MTF)曲线图；
图6为本发明实施例五提供的镜头可见光部分的光学传递函数(MTF)曲线图；
图7为本发明实施例六提供的镜头可见光部分的光学传递函数(MTF)曲线图。
具体实施方式
本发明实施例提供了一种透镜系统和镜头，用以在满足大靶面、高分辨率 (最高支持800万像素摄像机)的条件下，实现星光级大光圈的镜头。
本发明实施例提供的一种透镜系统，沿光轴从物侧到像侧依次设有光焦度为正的第一透镜组和光焦度为正的第二透镜组；
所述第一透镜组沿光轴从物侧到像侧依次包括：光焦度为负的第一透镜、光焦度为负的第二透镜、光焦度为正的第一子透镜组、光焦度为正的第三透镜；其中，所述第一透镜为凸面朝向物侧的弯月透镜或朝向物侧的表面为平面的平凹透镜；
所述第二透镜组沿光轴从物侧到像侧依次包括：光焦度为负的第二子透镜组、光焦度为正的第三子透镜组、光焦度为正的第四透镜、光焦度为正的第四子透镜组；其中，所述第四透镜为双凸透镜。
本发明实施例中，在各透镜及透镜组的结构、光焦度、排列顺序的配合下，可以在满足大靶面、高分辨率(最高支持800万像素摄像机)的条件下，实现星光级大光圈的镜头。
在满足以上光学系统的参数要求的基础上，各透镜组的结构可以根据需要进行具体的调整，下面结合说明书附图对本发明实施例作进一步详细描述。
实施例一：
如图1(a)所示，为本发明实施例一提供的一种透镜系统的结构示意图。该透镜系统，沿光轴从物侧到像侧依次设有光焦度为正的第一透镜组1和光焦度为正的第二透镜组2。
如图1(a)所示，第一透镜组1沿光轴从物侧到像侧依次包括：光焦度为负的第一透镜11、光焦度为负的第二透镜12、光焦度为正的第一子透镜组13、光焦度为正的第三透镜14；其中，第一透镜11为凸面朝向物侧的弯月透镜，第二透镜12为双凹透镜，第三透镜14为朝向像侧的表面为平面的平凸透镜。
上述第一子透镜组13包括至少一个凸面朝向像侧的弯月透镜。例如，如图1(a)所示，第一子透镜组13沿光轴从物侧到像侧依次包括：光焦度为正且凸面朝向像侧的弯月透镜131和光焦度为负且凸面朝向像侧的弯月透镜 132。
如图1(a)所示，第二透镜组沿光轴从物侧到像侧依次包括：光焦度为负的第二子透镜组15、光焦度为正的第三子透镜组16、光焦度为正的第四透镜 17、光焦度为正的第四子透镜组18；其中，第四透镜17为双凸透镜。
如图1(a)所示，上述第二子透镜组15沿光轴从物侧到像侧依次包括：光焦度为正的第五透镜151和光焦度为负的第六透镜152；其中，第五透镜151 为双凸透镜，第六透镜152为双凹透镜。
上述第三子透镜组16包括至少两个透镜。例如，如图1(a)所示，第三子透镜组16沿光轴从物侧到像侧依次包括：第七透镜161和第八透镜162；其中，第七透镜161为光焦度为正且凸面朝向像侧的弯月透镜，第八透镜162光焦度为负且凸面朝向像侧的弯月透镜。
上述第四子透镜组18至少包括凸面朝向物侧的弯月透镜。例如，如图1 (a)所示，第四子透镜组18包括光焦度为正且凸面朝向物侧的弯月透镜181。
在一较佳实施方式中，如图1(a)所示，上述透镜系统还可以包括：设置在第二子透镜组15与第三子透镜组16之间的孔径光阑3。
在一较佳实施方式中，如图1(a)所示，第一子透镜组13中弯月透镜131 和弯月透镜132胶合构成胶合镜组。
在一较佳实施方式中，如图1(a)所示，第二子透镜组15中第五透镜151 和第六透镜152胶合构成胶合镜组。
在一较佳实施方式中，如图1(a)所示，第三子透镜组16中第七透镜161 和第八透镜162胶合构成胶合镜组。
需要说明的是，上述胶合镜组中的透镜也可以只靠近在一起，而不胶合，上述胶合镜组可以是其中一组或多组胶合，本发明实施例对此均不进行限定。
在一较佳实施方式中，为了降低组装误差以及减小系统的长度，第一子透镜组13和第三透镜14满足条件：3<f3/f<4.5，1.8<f4/f<2.8；其中，f3表示第一子透镜组13的焦距，f4表示第三透镜14的焦距，f表示透镜系统的焦距。这是因为f3/f以及f4/f的比值越大，第一子透镜组13和第三透镜14的组装误差越小，最终的性能表现越佳，但是，如果这两个比值过大，会造成系统的长度偏大，不利于紧凑化，故选取上述较佳的比值范围。
在一较佳实施方式中，为了降低制造公差敏感性，第一子透镜组13中的透镜和第三透镜14的玻璃材质的折射率均大于1.8。
当然，在另一较佳实施方式中，为了更好的提高系统性能，还可以是第一子透镜组13中的透镜和第三透镜14的玻璃材质的折射率均大于1.8，且第一子透镜组13和第三透镜14满足条件：3<f3/f<4.5，1.8<f4/f<2.8；其中，f3表示第一子透镜组13的焦距，f4表示第三透镜14的焦距，f表示透镜系统的焦距，本发明实施例对此并不进行限定。
在一较佳实施方式中，为了实现低照彩色成像及无热化(即在-40℃～80℃的环境下都能清晰成像)，第二透镜组2中至少有四个透镜的的玻璃材质的阿贝数大于65。
实施例二：
本发明实施例二提供的透镜系统与本发明实施例一提供的透镜系统相似，相同的部分在此不再赘述，下面只说明不同的部分。
本发明实施例二提供的透镜系统中，第一子透镜组13可以包括一个凸面朝向像侧的弯月透镜。例如，如图1(b)所示，第一子透镜组13包括光焦度为正且凸面朝向像侧的弯月透镜131。
如图1(b)所示，第三透镜14为双凸透镜。
如图1(b)所示，第二子透镜组15沿光轴从物侧到像侧依次包括：光焦度为正的第五透镜151和光焦度为负的第六透镜152；其中，第五透镜151和第六透镜152均为凸面朝向物侧的弯月透镜。
如图1(b)所示，第三子透镜组16沿光轴从物侧到像侧依次包括：第七透镜161和第八透镜162；其中，第七透镜161为光焦度为负的双凹透镜，第八透镜162为光焦度为正的双凸透镜。
如图1(b)所示，第四子透镜组18沿光轴从物侧到像侧依次包括：光焦度为负且凸面朝向物侧的弯月透镜182和光焦度为正的双凸透镜183。
在一较佳实施方式中，如图1(b)所示，第二子透镜组15中第五透镜151 和第六透镜152胶合构成胶合镜组。
在一较佳实施方式中，如图1(b)所示，第三子透镜组16中第七透镜161 和第八透镜162胶合构成胶合镜组。
在一较佳实施方式中，如图1(b)所示，第四子透镜组18中弯月透镜182 和双凸透镜183胶合构成胶合镜组。
需要说明的是，上述胶合镜组中的透镜也可以只靠近在一起，而不胶合，上述胶合镜组可以是其中一组或多组胶合，本发明实施例对此均不进行限定。
实施例三：
本发明实施例三提供的透镜系统与本发明实施例一提供的透镜系统相似，相同的部分在此不再赘述，下面只说明不同的部分。
本发明实施例三提供的透镜系统中，如图1(c)所示，第一透镜11可以为朝向物侧的表面为平面的平凹透镜。
如图1(c)所示，第二透镜12可以为凸面朝向像侧的弯月透镜。
第一子透镜组13可以包括一个凸面朝向像侧的弯月透镜。例如，如图1 (c)所示，第一子透镜组13包括光焦度为正且凸面朝向像侧的弯月透镜131。
如图1(c)所示，第三透镜14为双凸透镜。
如图1(c)所示，第三子透镜组16沿光轴从物侧到像侧依次包括：第七透镜161、第八透镜162和第九透镜163；其中，第七透镜161为光焦度为正的双凸透镜，第八透镜162为光焦度为负的双凹透镜，第九透镜163为光焦度为正的双凸透镜。
在一较佳实施方式中，如图1(c)所示，第三子透镜组16中第七透镜161、第八透镜162和第九透镜163胶合构成胶合镜组。
需要说明的是，上述胶合镜组中的透镜也可以只靠近在一起，而不胶合，上述胶合镜组可以是其中一组或多组胶合，本发明实施例对此均不进行限定。
需要指出的是，本发明实施例中，若无特别指出，折射率都指光学玻璃材质相对于d光的折射率(即由d光测得的光学玻璃材质的折射率)，阿贝数都指光学玻璃材质相对于d光的阿贝数(即用由d光测得的光学玻璃材质的折射率得到的阿贝数)。其中，d光表示波长为589.3nm的钠黄光。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种镜头，沿光轴从物侧到像 侧依次包括：本发明任意实施例提供的透镜系统和成像面4。其结构示意图分 别如图2、图3、图4所示，图2包括图1(a)所示的透镜系统，图3包括图 1(b)所示的透镜系统，图4包括图1(c)所示的透镜系统，。
在一较佳实施方式中，为了减少偏色，如图2、图3、图4所示，该镜头还可以包括：设置于变焦透镜系统与成像面4之间的滤光片5。
由于本发明实施例的镜头，采用上述的透镜系统，像差得到很好地校正，像面尺寸大(8.8mm)，成像分辨率高(最高支持800万像素摄像机)，光圈大 (光圈(F/#)可以达到1.03)，成像品质优异。
下面例举三个较佳实施例以方便对本发明实施例提供的镜头进行理解。
实施例四：
在具体实施过程中，图2所示的镜头中沿光轴从物侧到像侧的各个透镜的镜面的曲率半径R、中心厚度Tc(即相邻镜面中心点的距离)、折射率Nd和阿贝数Vd满足表1所列的条件：
表1
其中，STO表示孔径光阑，IMA表示像平面，Infinity表示无限大，即平面；沿光轴从物侧到像侧，透镜的镜面依次排列，例如：透镜11的镜面为镜面1与镜面2，透镜12的镜面为镜面3与镜面4，第一子透镜组13中弯月透镜131的镜面为镜面5与镜面6，依次类推，由于第一子透镜组13中弯月透镜 131与弯月透镜132胶合在一起，因此弯月透镜131与弯月透镜132的胶合面为同一镜面(即镜面6)，其它的胶合面也类似，表1中R1表示镜面1的曲率半径，T1表示镜面1和镜面2中心点的距离，n1表示镜面1的光学玻璃材质相对于d光的折射率，V1表示镜面1的光学玻璃材质相对于d光的阿贝数，表1中的其它参数可依次类推其含义，在此不再赘述。
由表1的数据可以得到：
透镜系统的焦距f为：8.0mm；
第一子透镜组13的焦距f3为：25.94mm；
第三透镜14的焦距f4为：15.25mm；
f3/f＝25.94/8＝3.24；
f4/f＝15.25/8＝1.90；
第一子透镜组13中的弯月透镜131和弯月透镜132、以及第三透镜14的玻璃材质的折射率分别为：2.001、2.003、1.954，均大于1.8。
第二透镜组2中的第五透镜151、第七透镜161、第四透镜17、弯月透镜 181的玻璃材质的阿贝数分别为：81.608、68.624、95.100、68.624，均大于65。
值得一提的是，本发明实施例四的镜头具有如下光学技术指标：
光学总长TTL：48.0mm；
镜头的视场角2ω：65.6°；
镜头系统的光圈(F/#)：1.03；
镜头像面尺寸：8.8mm。
下面通过对本发明实施例四进行详细的光学系统分析，进一步介绍本发明实施例四所提供的透镜系统和镜头。
光学传递函数是用来评价一个光学系统的成像质量较准确、直观和常见的方式，其曲线越高、越平滑，表明系统的成像质量越好，对各种像差(如：球差、慧差、象散、场曲、轴向色差、垂轴色差等)进行了很好的校正。
如图5所示，图5为镜头可见光部分的光学传递函数(MTF)曲线图。从图5中可知，该镜头可见光部分的光学传递函数(MTF)曲线图较平滑、集中，而且在160lp/mm时仍能保证全视场MTF平均值达到0.3以上，可见本实施例四提供的镜头，可以达到很高的分辨率，满足800万像素摄像机的成像要求。
实施例五：
在具体实施过程中，图3所示的镜头中沿光轴从物侧到像侧的各个透镜的镜面的曲率半径R、中心厚度Tc、折射率Nd和阿贝数Vd满足表2所列的条件：
表2
由表2的数据可以得到：
透镜系统的焦距f为：8.3mm；
第一子透镜组13的焦距f3为：33.53mm；
第三透镜14的焦距f4为：16.88mm；
f3/f＝33.53/8.3＝4.04；
f4/f＝16.88/8.3＝2.03；
第一子透镜组13中的弯月透镜131、以及第三透镜14的玻璃材质的折射率分别为：1.883、2.051，均大于1.8。
第二透镜组2中的第五透镜151、第八透镜162、第四透镜17、双凸透镜 183的玻璃材质的阿贝数分别为：68.525、68.525、68.525、68.525，均大于65。
值得一提的是，本发明实施例五的镜头具有如下光学技术指标：
光学总长TTL：46.0mm；
镜头的视场角2ω：63.5°；
镜头系统的光圈(F/#)：1.03；
镜头像面尺寸：8.8mm。
下面通过对本发明实施例五进行详细的光学系统分析，进一步介绍本发明实施例五所提供的透镜系统和镜头。
如图6所示，图6为镜头可见光部分的光学传递函数(MTF)曲线图。从图6中可知，该镜头可见光部分的光学传递函数(MTF)曲线图较平滑、集中，而且在160lp/mm时仍能保证全视场MTF平均值达到0.3以上，可见本实施例五提供的镜头，可以达到很高的分辨率，满足800万像素摄像机的成像要求。
实施例六：
在具体实施过程中，图4所示的镜头中沿光轴从物侧到像侧的各个透镜的镜面的曲率半径R、中心厚度Tc、折射率Nd和阿贝数Vd满足表3所列的条件：表3
由表3的数据可以得到：
透镜系统的焦距f为：7.88mm；
第一子透镜组13的焦距f3为：28.15mm；
第三透镜14的焦距f4为：20.55mm；
f3/f＝28.15/7.88＝3.57；
f4/f＝20.55/7.88＝2.61；
第一子透镜组13中的弯月透镜131、以及第三透镜14的玻璃材质的折射率分别为：1.816、1.954，均大于1.8。
第二透镜组2中的第五透镜151、第七透镜161、第九透镜163、第四透镜 17、弯月透镜181的玻璃材质的阿贝数分别为：81.608、67.002、67.002、67.002、 67.002，均大于65。
值得一提的是，本发明实施例六的镜头具有如下光学技术指标：
光学总长TTL：46.0mm；
镜头的视场角2ω：70°；
镜头系统的光圈(F/#)：1.03；
镜头像面尺寸：8.8mm。
下面通过对本发明实施例六进行详细的光学系统分析，进一步介绍本发明实施例六所提供的透镜系统和镜头。
如图7所示，图7为镜头可见光部分的光学传递函数(MTF)曲线图。从图7中可知，该镜头可见光部分的光学传递函数(MTF)曲线图较平滑、集中，而且在160lp/mm时仍能保证全视场MTF平均值达到0.3以上，可见本实施例六提供的镜头，可以达到很高的分辨率，满足800万像素摄像机的成像要求。
综上所述，本发明实施例提供了一种透镜系统和镜头，采用特定结构形状的光学透镜，并按照顺序从物侧至像侧依次排列，以及通过各个光学透镜的光焦度的分配，同时采用相适应光学玻璃材质，使得镜头的结构形状，透镜的光焦度分配，透镜的折射率、阿贝数等参数与成像条件匹配，进而使镜头的球差、慧差、象散、场曲、垂轴色差、轴向色差得到很好的校正，从而实现了大靶面、高分辨率(最高支持800万像素摄像机)、大视场角、星光级大光圈的镜头；并且具有较好的消热差性能，结构紧凑，外形尺寸小，所有的光学透镜均采用玻璃球面设计，冷加工工艺性能良好，生产成本低；可广泛应用到安防监控领域，实现全天候的弱光情况下清晰的彩色成像。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。