在孔径光阑处最大视场的主光线角为 18. 028° ;系统的最大视场17.8°。 4 在本发明实施例二中，|UST〇-U| = 0· 228°〈±3° 5 在本发明实施例二中，第三透镜组的三胶合透镜TL3分裂为一组双胶合透镜和一 个单透镜组成。 6 在本发明实施例二中，图7和图8分别为可见光波段和近红外波段的球面象差特 性曲线图，从图7和图8中可以看出，球面象差控制在正负0. 06mm以内；图9和图10分别 为可见光波段和近红外波段的MTF曲线图，代表光学系统的综合解析能力，图中横轴表示 空间频率，单位：圈数每毫米（cycles/mm);纵轴表示调制传递函数（MTF)的数值，所述MTF 的数值用来评价镜头的成像质量，取值范围为0-1，MTF曲线越高越直表示镜头的成像质量 越好，对真实图像的还原能力越强，从图9和图10中可以看出，可见光波段和近红外波段在 空间频率为1301p/mm时，全视场的MTF特性曲线相对比较集中。
[0069] 在本发明实施例三中，所述双凸透镜L1、弯月型透镜L2、双凹透镜L3、弯月型透镜 L4、弯月型透镜L5、双凸透镜L6、双凹透镜L7、弯月型透镜L8、双凸透镜L9、双凹透镜L10、 双凸透镜L11、双凸透镜L12以及双凹透镜L13的球面曲率半径R、镜片厚度或镜片间距T、 镜片折射率η及部分透镜阿贝系数v均满足表三条件时，
[0070] 表三：
[0071]
[0072]
[0073] 在本发明实施例三中，由表三可计算出，由面12至面17组成的第三透镜组的焦距 fTW= 20. 147mm;由面1至面22组成的光学系统的焦距f= 20mm〇
[0074] 在本发明实施例三中，0.9〈|fTL4/f| = 1·0〇7〈1· 1
[0075] 在本发明实施例三中，由表三可计算出，在孔径光阑处最大视场的主光线角为 22. 15° ;系统的最大视场22. 4°。
[0076] 在本发明实施例三中，|UST〇-U| = 0· 25。〈±3°
[0077] 在本发明实施例三中，图12和图13分别为可见光波段和近红外波段的球面象差 特性曲线图，从图12和图13中可以看出，球面象差控制在正负0.05mm以内；图14和图15 分别为可见光波段和近红外波段的MTF曲线图，代表光学系统的综合解析能力，图中横轴 表示空间频率，单位：圈数每毫米（cycles/mm);纵轴表示调制传递函数（MTF)的数值，所述 MTF的数值用来评价镜头的成像质量，取值范围为0-1，MTF曲线越高越直表示镜头的成像 质量越好，对真实图像的还原能力越强，从图14和图15中可以看出，可见光波段和近红外 波段在空间频率为1301p/mm时，全视场的MTF> 0. 3。
[0078] 本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可以得出其他各 种形式的大孔径大靶面昼夜型监控镜头。凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修 饰，皆应属本发明的涵盖范围。
【主权项】
1. 一种大孔径大靶面昼夜型监控镜头，其特征在于：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。2. 根据权利要求1所述的大孔径大靶面昼夜型监控镜头，其特征在于：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。3. 根据权利要求2所述的大孔径大靶面昼夜型监控镜头，其特征在于：所述第三透镜 组的三胶合透镜TL4可分裂为一组双胶合透镜和一个单透镜。4. 根据权利要求2所述的大孔径大靶面昼夜型监控镜头，其特征在于：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。5. 根据权利要求1所述的大孔径大靶面昼夜型监控镜头，其特征在于：所述第四透镜 组的焦距fTW与系统焦距f满足条件：〇. 9〈 |fTW/f|〈1. 1。6. 根据权利要求1所述的大孔径大靶面昼夜型监控镜头，其特征在于：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。7. 根据权利要求1所述的大孔径大靶面昼夜型监控镜头，其特征在于：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。8. 根据权利要求1所述的大孔径大靶面昼夜型监控镜头，其特征在于：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FNOS1.3、 (XD靶面为Ι-inch，并且通过改变所述双凸透镜L1、弯月型透镜L2、双凹透镜L3、弯月型透 镜L4的光学材料可以实现系统视场角U满足条件：34°〈21X45°。9. 根据权利要求1所述的大孔径大靶面昼夜型监控镜头，其特征在于：所述孔径光阑 的各个视场的主光线角uST。与之 对应的系统视场角u满足条件：|uST()-u|〈±3°。10. -种大孔径大靶面昼夜型监控镜头的成像方法，包括如权利要求1~9所述的任一 种大孔径大靶面昼夜型监控镜头，其特征在于，包含以下步骤： (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； (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； (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 的会聚后入射到第四透镜组； (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补偿系统残留像差的作用，光束最终会聚在像面 上。
【专利摘要】本发明涉及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；还涉及一种大孔径大靶面昼夜型监控镜头的成像方法。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，本发明拥有大孔径、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。
【IPC分类】G02B7/02, G02B13/14, G02B13/00, G02B13/06
【公开号】CN105388591
【申请号】CN201510980677
【发明人】林峰, 黄文华
【申请人】福建师范大学
【公开日】2016年3月9日
【申请日】2015年12月24日