大孔径大靶面昼夜型监控镜头及其成像方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种大孔径大靶面昼夜型监控镜头及其成像方法。
【背景技术】
[0002] 随着智能交通行业的快速发展，交管部门对所抓拍图像信息要求不断提高。因此， 为了满足交通监控对图像质量要求的不断提高，摄像机搭载的智能交通监控镜头的性能也 不断的提升。特别是要专门为电子警察、治安卡口等交通监控场所优化设计大孔径、大靶面 的高清昼夜型镜头。在这特殊的背景下，国内外各大厂家纷纷推出光圈值1. 6甚至为1. 2 的大孔径、CCD靶面为2/3-inch甚至为Ι-inch的大靶面的高清镜头。受到小象差特性的限 制要同时满足大孔径、大靶面、宽光谱共焦是困难的，目前很多国内外厂家能同时满足以上 条件的镜头参数普遍集中在FI. 6、(XD靶面为2/3-inch这个层次，市面上也有少数的F1. 2、 CCD靶面为Ι-inch的监控镜头，但是基本上不能满足宽光谱共焦，并且空间分辨率也普遍 不尚。
【发明内容】
[0003] 鉴于现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种结构设计合理、光 学性能好的大孔径大靶面昼夜型监控镜头及其成像方法。
[0004] 为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种大孔径大靶面昼夜型监控镜 头，包括从物方沿轴向光线自左向右顺序布置的负光焦度的第一透镜组、负光焦度的第二 透镜组、孔径光阑、正光焦度的第三透镜组及负光焦度的第四透镜组，所述第一透镜组由自 左向右顺序布置的正光焦度的双凸透镜L1、负光焦度的弯月型透镜L2及负光焦度的双凹 透镜L3组成，第二透镜组由自左向右顺序布置的正光焦度的弯月型透镜L4、负光焦度的弯 月型透镜L5、正光焦度的双凸透镜L6以及负光焦度的双凹透镜L7组成，第三透镜组由自 左向右顺序布置的正光焦度的弯月型透镜L8、正光焦度的双凸透镜L9、负光焦度的双凹透 镜L10及正光焦度的双凸透镜L11组成，第四透镜组由自左向右顺序布置的正光焦度的双 凸透镜L12和负光焦度的双凹透镜L13组成，所述孔径光阑设在双凹透镜L7和弯月型透镜 L8之间。
[0005] 优选的，所述双凸透镜L1、弯月型透镜L2及双凹透镜L3为一组三胶合透镜TL1， 所述弯月型透镜L4与弯月型透镜L5为一组双胶合透镜DL2,所述双凸透镜L6与双凹透镜L7为一组双胶合透镜DL3,所述弯月型透镜L8为一单透镜，所述双凸透镜L9、双凹透镜L10 及双凸透镜L11为一组三胶合透镜TL4,所述双凸透镜L12和与双凹透镜L13为一组双胶合 透镜DL5。
[0006] 优选的，所述第三透镜组的三胶合透镜TL4可分裂为一个双胶合透镜和一个单透 镜。
[0007] 优选的，所述第三透镜组的三胶合透镜TL4与弯月型单透镜L8无限靠近具有阿贝 无畸变目镜的性质。
[0008] 优选的，所述第四透镜组的焦距fTW与系统焦距f满足条件：〇.9〈|fTM/f|〈l. 1。
[0009] 优选的，所述双凹透镜L3在像面侧的曲率半径R2与系统焦距f满足条件：0. 4 < |R2/f| <0.56;所述弯月型透镜L8在像面侧的曲率半径R2与系统焦距f满足条件：1 < |R2/f| < 1. 6〇
[0010] 优选的，其中至少一透镜的折射率η满足条件：1. 65〈n〈l. 73,同时其阿贝系数V满 足条件：44〈v〈54。
[0011] 优选的，所述第一透镜组、第二透镜组、孔径光阑、第三透镜组及第四透镜组成的 光学系统的光圈值FN0 < 1. 3、（XD靶面为Ι-inch，并且改变所述双凸透镜L1、弯月型透镜 L2、双凹透镜L3、弯月型透镜L4的球面曲率半径R、镜片厚度T、镜片间距T以及光学材料可 以实现系统视场角U满足条件：34°〈21X45°。
[0012] 优选的，所述孔径光阑的各个视场的主光线角UST。与之一一对应的系统视场角U 满足条件：|UST(]-U|〈±3°。
[0013] 一种大孔径大靶面昼夜型监控镜头的成像方法，包括如上述所述的任一种大孔径 大靶面昼夜型监控镜头，包含以下步骤：
[0014] (1)光束经过所述第一透镜组后，由于弯曲控制所述双凹透镜L3在像面侧的曲率 半径R2,光束以大的出射角度入射到所述第二透镜组；
[0015] (2)大的出射角度不仅保证了轴上光束在所述第二透镜组的通光孔径不至于过 小，而且光束的下光线密集在所述第二透镜组的弯月型透镜L5、双凸透镜L6的透镜边缘 上，光束经过所述第二透镜组的会聚作用后，入射到所述第三透镜组；
[0016] (3)由于所述弯月型透镜L8减小系统的球差和所述第一透镜组L3在像面侧的曲 率半径R2处大的出射角引入的高级量，所述弯月型透镜L8出射的光束经过所述三胶合透 镜TL4的会聚入射到第四透镜组；
[0017] (4)由于所述第四透镜组的双凹透镜L13选择高折射率高色散的玻璃材料可以 补偿系统的残留色差以及所述双胶合透镜DL5补偿残留像差的作用，光束最终会聚在像面 上。
[0018]与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明采用六组十三片近对称结构 的球面镜，全部采用普通环保的球面玻璃并且采用多组双胶合透镜简化装配和加工工艺， 并且着重优化第一透镜组和第三透镜组，提供了一种便于加工和装配靶面为Ι-inch、相对 孔径为1/1. 2、全视场的空间分辨率为1301p/mm、离焦量小于0. 005mm的昼夜型监控镜头， 光谱区域为可见光光谱和近红外光谱，全视场角为35.48°;具有大孔径、大靶面、高分辨 率、离焦量小的优点，能够同时在可见光和近红外两个光谱区域成高清的像，能够较好地校 正各种像差，具有良好的光学性能。
[0019] 下面结合附图和【具体实施方式】对本发明做进一步详细的说明。
【附图说明】
[0020] 图1为本发明第一实施例的大孔径大靶面监控镜头的结构示意图。
[0021] 图2为本发明第一实施例提供的大孔径大靶面监控镜头可见光波段球面象差特 性曲线图。
[0022] 图3为本发明第一实施例提供的大孔径大靶面监控镜头近红外波段球面象差特 性曲线图。
[0023] 图4为本发明第一实施例提供的大孔径大靶面监控镜头可见光波段MTF示意图。
[0024] 图5为本发明第一实施例提供的大孔径大靶面监控镜头近红外波段MTF示意图。
[0025]图6为本发明第二实施例的大孔径大靶面监控镜头的结构示意图。
[0026] 图7为本发明第二实施例提供的大孔径大靶面监控镜头可见光波段球面象差特 性曲线图。
[0027] 图8为本发明第二实施例提供的大孔径大靶面监控镜头近红外波段球面象差特 性曲线图。
[0028] 图9为本发明第二实施例提供的大孔径大靶面监控镜头可见光波段MTF示意图。
[0029] 图10为本发明第二实施例提供的大孔径大靶面监控镜头近红外波段MTF示意图。
[0030] 图11为本发明第三实施例的大孔径大靶面监控镜头的结构示意图。
[0031] 图12为本发明第三实施例提供的大孔径大靶面监控镜头可见光波段球面象差特 性曲线图。
[0032] 图13为本发明第三实施例提供的大孔径大靶面监控镜头近红外波段球面象差特 性曲线图。
[0033] 图14为本发明第三实施例提供的大孔径大靶面监控镜头可见光波段MTF示意图。
[0034] 图15为本发明第三实施例提供的大孔径大靶面监控镜头近红外波段MTF示意图。
[0035] 图中：L1-双凸透镜Ll，L2-弯月型透镜L2,L3-双凹透镜L3,L4-弯月型透镜L4， L5-弯月型透镜L5,L6-双凸透镜L6,L7-双凹透镜L7,L8-弯月型透镜L8,L9-双凸透镜 L9,10-双凹透镜L10,L11-双凸透镜Lll，L12-双凸透镜L12,L13-双凹透镜L13。
【具体实施方式】