非球面超广角鱼眼镜头的制作方法

本实用新型涉及光学领域，尤其涉及安全防范视频监控器材领域，具体是指一种非球面超广角鱼眼镜头。

背景技术：

鱼眼镜头光学系统是一种大视场角成像的光学系统，其定义国家标准(GB/T 13964.92)上给出了如下的解释：“鱼眼镜头(fish-eye lens)，一般是指视场角超过140°的镜头，典型的大约是180°，但也能大到超过220°，它所拍摄的是具有明显桶形畸变的照片。”由以上的定义可以看出，鱼眼镜头是一种超广角成像的光学镜头，可以摄取普通镜头无法比拟的场景范围。随着信息化时代的到来，由于它以凝视方式工作，不需要旋转和扫描，故可以悄无声息地将来自任意方向的目标尽收眼底，这种优势将使现在流行的普通安防监控摄像机无法与之相比，因此鱼眼镜头在安全防范视频监控领域越来越得到广泛的应用。

若需要提高镜头的集光能力，从而保持成像质量不变，必须对光学系统进行复杂化设计，即增加镜头的片数，如果系统的片数增加过多，会影响镜头的透过率，与增加镜头通光孔径的想法相抵触。若通过适当的引用非球面技术，尤其是高次非球面，可以在保持镜头的总片数和玻璃总厚度不变、成像质量不变的情况下，提高镜头的集光能力。

技术实现要素：

为了克服以上问题，本实用新型提出了一种能大大提高镜头的集光能力、且不用增加镜头中的透镜片数的非球面超广角鱼眼镜头。

本实用新型的非球面超广角鱼眼镜头具体如下：

该非球面超广角鱼眼镜头，包括从物方到象方依次同轴设置的第一负弯月形透镜、第一双凹透镜、第二双凹透镜、弯月形透镜、光阑、第一双凸透镜、第三双凹透镜、双胶合透镜、第二双凸透镜、第二负弯月形透镜、胶合透镜和第三双凸透镜，其主要特点是，所述的第一双凸透镜的远物侧为非球面结构，近物侧为球面结构。

较佳地，所述的第一负弯月形透镜的近物侧球面半径、远物侧球面半径和中心厚度值分别为116.8578mm、36.2664mm和3.5mm，且该第一负弯月形透镜由ZF1玻璃所构成。

较佳地，所述的第一双凹透镜的近物侧球面半径、远物侧球面半径和中心厚度值分别为-655.0261mm、25.9424mm和2mm，且该第一双凹透镜与所述的第一负弯月形透镜的远物侧球面距离为23.8567mm，该第一双凹透镜由H-ZLaF52玻璃所构成。

较佳地，所述的第二双凹透镜的近物侧球面半径、远物侧球面半径和中心厚度值分别为-56.9455mm、55.5906mm和6.35mm，且该第二双凹透镜与所述的第一双凹透镜远物侧球面距离为19.3171mm，该第二双凹透镜由H-ZLaF52玻璃所构成。

较佳地，所述的弯月形透镜的近物侧球面半径、远物侧球面半径和中心厚度值分别为-274.7439mm、-42.4052和7.43mm，且该弯月形透镜与所述的第二双凹透镜的远物侧球面的距离为28.9736mm，且所述的弯月形透镜的材料为ZF1玻璃。

较佳地，所述的光阑与所述的弯月形透镜的远物侧球面距离为116.2877mm。

较佳地，所述的第三双凹透镜的近物侧球面半径、远物侧球面半径和中心厚度值分别为-49.6457mm、70.5835mm和4.04mm，且该第三双凹透镜与所述的第一双凸透镜的远物侧非球面的距离为0.4666mm，且该第三双凹透镜由为H-ZLaF52玻璃所构成。

较佳地，所述的双胶合透镜由透镜A和透镜B交合配合，其中所述的透镜A、透镜B的近物侧均为球面结构，且该透镜A近物侧的球面半径和该透镜A距离所述的透镜B的近物侧球面距离分别为61.7345mm和8mm，所述的透镜B的近物侧的球面半径、远物侧的球面半径和中心厚度分别为-17.0391mm、62.6450mm和8mm，且所述的透镜A由HQF玻璃所构成，所述的透镜B的由HLAF25玻璃所构成。

更佳地，所述的第二双凸透镜的近物侧球面半径、远物侧球面半径和中心厚度值分别为32.6833mm、-37.8070mm和6.44mm，且所述的第二双凸透镜与所述的双胶合透镜的透镜B的远物侧球面距离为0.2mm，所述的第二双凸透镜由HK9L玻璃所构成。

较佳地，所述的第二负弯月形透镜的近物侧球面半径、远物侧球面半径和中心厚度值分别为45.4997mm、21.3365mm和2mm，且所述的第二负弯月形透镜与所述的第二双凸透镜的远物侧球面的距离为0.4769mm，且该第二负弯月形透镜由H-ZLaF52玻璃所构成。

较佳地，所述的胶合透镜由透镜C、透镜D和透镜E胶合配合，且所述的透镜C、透镜D和透镜E的近物侧球面半径分别为28.5143mm、-16.8696mm和32.2795mm，所述的透镜E的远物侧球面半径为-41.9644mm，所述的透镜C、透镜D和透镜E的中心厚度11.5145mm、2.05mm和8.0118mm，且所述的透镜C与所述的第二负弯月形透镜的远物侧球面距离为0.5853mm，所述的透镜C、透镜D和透镜E分别由HK9L玻璃、H-ZLaF52玻璃和HK10玻璃所构成。

更佳地，所述的第三双凸透镜的近物侧球面半径、远物侧球面半径和中心厚度值分别为106.2615mm、-27.0239mm和8.9600mm，且所述的第三双凸透镜与所述的胶合透镜的透镜E的远物侧球面距离为0.4496mm，所述的第三双凸透镜由HK9L玻璃所构成。

较佳地，所述的第一双凸透镜的近物侧球面半径和中心厚度分别为45.3138mm和7.98mm，该第一双凸透镜的远物侧为非球面，且该第一双凸透镜的远物侧曲率半径为-46.1752mm，且该第一双凸透镜的近物侧与所述的光阑的距离为0.2mm，该第一双凸透镜由ZBAF4玻璃所构成。

采用了该种结构的非球面超广角鱼眼镜头，由于其在第一双凸透镜的远物侧使用了非球面结构，在所述的非球面超广角鱼眼镜头保持相同透镜片数的同时，能够大大的提高集光能力，结构简单的同时，功能也更加强大，易于加工组装、结构紧凑且便于携带，市场范围较广，配合使用各类安全防范视频监控系统，可以清晰识别人物等目标。

附图说明

图1为本实用新型的非球面超广角鱼眼镜头的具体结构示意图。

图2为本实用新型的非球面超广角鱼眼镜头的光学传递函数曲线图。

附图标记

1 第一负弯月形透镜

2 第一双凹透镜

3 第二双凹透镜

4 弯月形透镜

5 光阑

6 第一双凸透镜

7 第三双凹透镜

8 双胶合透镜

9 第二双凸透镜

10 第二负弯月形透镜

11 胶合透镜

12 第三双凸透镜

具体实施方式

请参阅图1、2所示，该非球面超广角鱼眼镜头，包括从物方到象方依次同轴设置的第一负弯月形透镜1、第一双凹透镜2、第二双凹透镜3、弯月形透镜4、光阑5、第一双凸透镜6、第三双凹透镜7、双胶合透镜8、第二双凸透镜9、第二负弯月形透镜10、胶合透镜11和第三双凸透镜12，其主要特点是，所述的第一双凸透镜6的远物侧为非球面结构，近物侧为球面结构。

在一种较佳的实施方式中，所述的第一负弯月形透镜1的近物侧球面半径、远物侧球面半径和中心厚度值分别为116.8578mm、36.2664mm和3.5mm，且该第一负弯月形透镜1由ZF1玻璃所构成。

所述的第一双凹透镜2的近物侧球面半径、远物侧球面半径和中心厚度值分别为-655.0261mm、25.9424mm和2mm，且该第一双凹透镜2与所述的第一负弯月形透镜1的远物侧球面距离为23.8567mm，该第一双凹透镜2由H-ZLaF52玻璃所构成。

所述的第二双凹透镜3的近物侧球面半径、远物侧球面半径和中心厚度值分别为-56.9455mm、55.5906mm和6.35mm，且该第二双凹透镜3与所述的第一双凹透镜2远物侧球面距离为19.3171mm，该第二双凹透镜3由H-ZLaF52玻璃所构成。

所述的弯月形透镜的近物侧球面半径、远物侧球面半径和中心厚度值分别为-274.7439mm、-42.4052和7.43mm，且该弯月形透镜4与所述的第二双凹透镜3的远物侧球面的距离为28.9736mm，且所述的弯月形透镜4的材料为ZF1玻璃。

所述的光阑5与所述的弯月形透镜的远物侧球面距离为116.2877mm。

所述的第三双凹透镜7的近物侧球面半径、远物侧球面半径和中心厚度值分别为-49.6457mm、70.5835mm和4.04mm，且该第三双凹透镜7与所述的第一双凸透镜6的远物侧非球面的距离为0.4666mm，且该第三双凹透镜7由为H-ZLaF52玻璃所构成。

所述的双胶合透镜8由透镜A和透镜B交合配合，其中所述的透镜A、透镜B的近物侧均为球面结构，且该透镜A近物侧的球面半径和该透镜A距离所述的透镜B的近物侧球面距离分别为61.7345mm和8mm，所述的透镜B的近物侧的球面半径、远物侧的球面半径和中心厚度分别为-17.0391mm、62.6450mm和8mm，且所述的透镜A由HQF玻璃所构成，所述的透镜B的由HLAF25玻璃所构成。

所述的第二双凸透镜9的近物侧球面半径、远物侧球面半径和中心厚度值分别为32.6833mm、-37.8070mm和6.44mm，且所述的第二双凸透镜9与所述的双胶合透镜8的透镜B的远物侧球面距离为0.2mm，所述的第二双凸透镜9由HK9L玻璃所构成。

所述的第二负弯月形透镜10的近物侧球面半径、远物侧球面半径和中心厚度值分别为45.4997mm、21.3365mm和2mm，且所述的第二负弯月形透镜10与所述的第二双凸透镜9的远物侧球面的距离为0.4769mm，且该第二负弯月形透镜10由H-ZLaF52玻璃所构成。

所述的胶合透镜11由透镜C、透镜D和透镜E胶合配合，且所述的透镜C、透镜D和透镜E的近物侧球面半径分别为28.5143mm、-16.8696mm和32.2795mm，所述的透镜E的远物侧球面半径为-41.9644mm，所述的透镜C、透镜D和透镜E的中心厚度11.5145mm、2.05mm和8.0118mm，且所述的透镜C与所述的第二负弯月形透镜10的远物侧球面距离为0.5853mm，所述的透镜C、透镜D和透镜E分别由HK9L玻璃、H-ZLaF52玻璃和HK10玻璃所构成。

所述的第三双凸透镜12的近物侧球面半径、远物侧球面半径和中心厚度值分别为106.2615mm、-27.0239mm和8.9600mm，且所述的第三双凸透镜12与所述的胶合透镜11的透镜E的远物侧球面距离为0.4496mm，所述的第三双凸透镜12由HK9L玻璃所构成。

所述的第一双凸透镜6的近物侧球面半径和中心厚度分别为45.3138mm和7.98mm，该第一双凸透镜6的远物侧为非球面，且该第一双凸透镜6的远物侧曲率半径为-46.1752mm，且该第一双凸透镜6的近物侧与所述的光阑5的距离为0.2mm，该第一双凸透镜6由ZBAF4玻璃所构成。

在一种具体的实施案例中，使用该非球面超广角鱼眼镜头，配合分辨率为2048×1538、像面尺寸为1/1.8″的300万像素的高清安全防范摄像机使用，可以达到清晰成像的效果，且MTF(Modulation Transfer Function)值接近衍射极限。

且以上所述的非球面超广角鱼眼镜头，其光学系统的总长OAL、焦距f、视场角、相对孔径F和后截距BFL分别为287.37mm、4.5mm、210°、3.0mm和38.4698mm。

地中，所述的第一双凸透镜6的远物侧为非球面结构，而所述的非球面以面定点为基准的光轴的位变定义如下：

其中，Z为光轴方向的位变，Y为光轴的高，R为近轴曲率半径，K为Conic系数，A、B、C和D均为非球面系数。

在本实施例中，Y的值为-46.1752mm，A(非球面四阶系数)、B(非球面六阶系数)、C(非球面八阶系数)和D(非球面十阶系数)的值分别为0.2124、-1.2274e-006、1.1163e-009和-6.6351e-012。

将所述的第一双凸透镜的远物侧设置为非球面结构，一是因为可提高MTF的值，即可在更大分辨率靶面尺寸的传感器清晰成像；二是可以减少非球面透镜可透镜的数量，提高镜头组的透光率。

该光学系统中的透镜参数满足下表的条件：

其中，曲率半径是指每个表面的曲率半径；面间隔是指相邻两个表面间的距离，举例来说，面序号R1的表面间隔，即表面R1至表面R2的距离。备注栏中透镜所对应的厚度、玻璃材料请参同列中各间距、玻璃材料对应的数值。

按照上述方案制成的非制冷红外监控镜头，光学传递函数在60lp/mm时，中心视场光学传递函数可达0.7以上，边缘视场可达0.6以上。

采用了该种结构的非球面超广角鱼眼镜头，由于其在第一双凸透镜6的远物侧使用了非球面结构，在所述的非球面超广角鱼眼镜头保持相同透镜片数的同时，能够大大的提高集光能力，结构简单的同时，功能也更加强大，易于加工组装、结构紧凑且便于携带，市场范围较广，配合使用各类安全防范视频监控系统，可以清晰识别人物等目标。

在此说明书中，本实用新型已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本实用新型的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。