一种用于智能交通系统的固定镜头的制作方法
【专利摘要】本专利公开了一种用于智能交通系统的固定镜头，属于光机电一体化领域，尤其是指分辨率达到2百万像素以上的大相对孔径固定镜头。通过一片超低色散玻璃以及合适的前后镜组焦距比值，由7个镜片四透镜组构成，实现低成本高清晰度的要求，可以充分满足低智能交通系统领域的需要。
【专利说明】—种用于智能交通系统的固定镜头
【技术领域】
[0001]本专利属于光机电一体化领域，涉及一种应用于智能交通系统的固定镜头，尤其是指相对孔径为Fl.4的变焦镜头。
【背景技术】
[0002]近年来，我国经济持续性快速、稳定地发展，道路上的各种车辆数量也随之迅速增涨。我国在解决道路交通拥挤问题时，引进了国外先进的智能交通系统。在智能交通系统中，大部分的道路信息是依靠高分辨率的大靶面摄像机进行采集。早期用于智能交通系统的摄像机为了提高感光能力，通常使用2/3、1/2英寸等等大尺寸CCD成像传感器。然而，这类大尺寸CXD需要专门的生产线，所以这类CXD价格居高不下。这对普及智能交通系统形成巨大的阻力。
[0003]近来因SONY、镁光等公司成功开发了背照式CMOS，使得小尺寸、高分辨率CMOS也具有良好的感光能力，并且CMOS生产成本较低，因而能大幅度降低智能交通系统的整体成本，有利于普及智能交通系统。本专利所述的技术方案可以很好地满足智能交通系统领域对小尺寸CMOS、大相对孔径高分辨率镜头以及低成本的要求。同时，整个镜头体积的光学总长度较短有利于减小车辆运行所产生的震动对摄像机成像的影响，并且消除了大孔径镜头常见的色差、紫边等影响成像的因素。
【发明内容】
[0004]本专利的目的是设计一种用于智能交通系统的固定镜头，成像面积能达到1/2.5"以上，相对孔径F数约1.4可适用于弱光情况，镜头分辨率满足两三百万像素摄像机的需求，在强光下无明显的色散、紫边以及畸变较小，有利于车辆的车牌、人脸识别。为了同时满足这几项技术指标，本专利所述的大孔径固定镜头采用了四个透镜单元，合理布局各个透镜组以及各个镜片的焦距，为消除色散、紫边等像差问题在第二个透镜单元使用了超低色散玻璃。
[0005]为了实现上述目的，本专利采用的技术方案是:
[0006]从物方到像方依次为:包括弯月形正透镜、凸透镜朝向物方的双胶合透镜等两个镜片单元的前镜组，系统光阑，包含凸透镜朝向像方的双胶合透镜、凸透镜朝向物方的双胶合透镜等两个镜片单元的后镜组。
[0007]合理地分配前后透镜组的焦距比例,满足以下关系式:5.5〈f前/f后<7,f前、f后分别代表前镜组、后镜组的焦距。
[0008]在前镜组双胶合透镜中，凸透镜使用超低色散玻璃，即满足如下关系式:v2>63、
1.42〈n2〈l.61 ;其中，v2及n2代表双胶合镜组的凸透镜阿贝数、折射率。
[0009]镜头满足以下技术规格:24mm〈f系<26mm，f系为镜头的整体焦距；1.4〈F数〈1.5，F数是镜头的相对孔径；光学总长TTL小于40mm。
[0010]本技术方案不但可以实现分辨率、抗振动等技术指标，而且因仅有四个镜片单元使得装配简单、合格率高从而大幅降低了生产成本，具有良好的经济效益。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]附图1是本专利的实施例1的光学系统示意图
[0012]附图2是本专利的实施例1的球差、像散、畸变曲线图
[0013]附图3是本专利的实施例2的光学系统示意图
[0014]附图4是本专利的实施例2的球差、像散、畸变曲线图
[0015]符号说明:
[0016]G1、G2、G3、G4 表示第 1、2、3、4 透镜单元；
[0017]d表不可见光主波长587nm、g表不波长436nm、F表不波长650nm ；
[0018]S表不弧矢方向的场曲，T表不子午方向的场曲。
【具体实施方式】
[0019]本专利的固定镜头构成如下:主体结构由前后两个镜组构成，系统光阑位于两个镜组之间。前镜组包括朝向物方的弯月形正透镜、凸透镜朝向物方的双胶合透镜等两个镜片单元。后镜组包含凸透镜朝向像方的双胶合透镜、凸透镜朝向物方的双胶合透镜等两个镜片单兀。
[0020]前后透镜组的焦距满足以下关系式:5.5〈f前/f后<7,f前、f后分别代表前镜组、后镜组的焦距。满足该关系使得此焦距下的镜头光学总长最小化，实现较佳的抗振性能，对提高智能交通系统采集高分辨率图像有重要的使用。
[0021]为了减小因镜头光学总长最小化，而导致光线通过前镜组双胶合透镜时高度快速降低产生大量的色差，需要进行相应的处理，比如使用超低色散玻璃或者衍射元件。本方案采用在该双胶合凸透镜使用超低色散玻璃，以实际低色差、紫边技术要求，即满足如下关系式:V2>63、1.42〈n2〈1.61 ;其中，v2及n2代表双胶合镜组的凸透镜阿贝数、折射率。
[0022]通过合理地使用玻璃，设置恰当的曲率半径、厚度，本方案实现了市场所需要的大相对孔径、中长焦、紧凑化的要求，相应的技术规格如以下关系:24mm〈f系<26mm，f系为镜头的整体焦距；1.4<F数〈1.5，F数是镜头的相对孔径；光学总长TTL小于40mm。
[0023]实施例1:镜头的光学数据如下:
[0024]
面号I曲率半径 I厚度I折射率.阿贝数
1_ 22.292_3.03 746934.510086_
2225.128 0.15
3~7334.62 589980.683267
4~379.617 4.60 749501.350209
55~8712.46
1EW~ 1.75
7"TI 396 0.70 608015.462200
8^9134.93 772501.496135
9~16.795 3.50
10~9702.64 755002.523293
11800 1.21 698948.300531
12平面6.92
13ψΒ0.80 516797.642123
14平面0.63
[0025]其中，折射率是指d光折射率nd-1的数值，阿贝数是指vd乘以10000后得到的。二者的数据由.符号分隔。最后一片是滤光片。
[0026]由以上的镜头结构数据可以得到，
[0027]f 前=79.72mm、f 后=13.55mm，故有 f 前/f 后=5.88 ；
[0028]f 系=24.98mm
[0029]半视场角=8.37度
[0030]光学总长=37.9mm
[0031]F 数=1.45
[0032]在第二透镜单元中，即第一双胶合透镜组，v2 = 68.3，n2 = 1.589
[0033]实施例2:镜头的光学数据如下
[0034]
面号I曲率半径I厚度I折射率.阿贝数
1_22.834 2.94 746934.510086
2180.934 ^ 0.15
311.932 ^ 4.69 603003.655452
4-182.985^4.78 749501.350209
55.914 ^2.17
光阑_
7-10.775 ^0.70 608015.462200
89.185 ^ 3.35 772501.496135
9-14.891 ^ 4.20
10~14.889 ^2.83 755002.523293
Tl~ -15.796 ^ 0.70 698948.300531
12~ 平面 ^ 7.08
13~ 平面 _ 0.80 516797.642123
U I平面|θ.51
[0035]f 前=90.23mm、f 后=13.59mm，故有 f 前/f 后=6.64 ；
[0036]f 系=24.93mm
[0037]半视场角=8.39度
[0038]光学总长=36.5mm
[0039]F 数=1.45
[0040]在第二透镜单元中，即第一双胶合透镜组，v2 = 65.5，n2 = 1.603
[0041]以上所述仅是本专利技术的两种优选实施方式，并不构成对本专利技术的限定，凡在本专利所述技术方案基础之上作出的任何修改、替换等，均应落入本专利的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种用于智能交通系统的固定镜头，其特征在于从物方到像方依次为:包括弯月形正透镜、凸透镜朝向物方的双胶合透镜等两个镜片单元的前镜组，系统光阑，包含凸透镜朝向像方的双胶合透镜、凸透镜朝向物方的双胶合透镜等两个镜片单元的后镜组。
2.根据权利要求1所述的用于智能交通系统的固定镜头，其特征在于前后透镜组满足:5.5<f前/f后〈7, f前、f后分别代表前镜组、后镜组的焦距。
3.根据权利要求1所述的用于智能交通系统的固定镜头，其特征在于:在前镜组中，双胶合透镜之中的凸透镜满足关系:v2>63、l.42〈n2〈l.61 ;其中，v2及n2代表双胶合镜组的凸透镜阿贝数、折射率。
4.根据权利要求1所述的用于智能交通系统的固定镜头，其特征在于所述镜头满足:24mm<f系<26mm，f系为镜头的整体焦距；1.4<F数〈1.5，F数是镜头的相对孔径；光学总长TTL 小于 40mm η
【文档编号】G02B13/00GK204028441SQ201420441511
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2014年8月7日 优先权日:2014年8月7日
【发明者】林法官, 黄 良, 黄跃东 申请人:福州开发区鸿发光电子技术有限公司