一种低主光线入射角超广角光学系统及其工作方法与流程

本发明涉及一种低主光线入射角超广角光学系统及其工作方法。

背景技术：

镜头是视频监控系统不可或缺的“眼睛”，随着成像芯片技术的发展，对镜头的分辨率要求越来越高，对镜头与成像芯片的匹配度要求也越来越高。目前市场上广角监控镜头仍然存在相对照度偏低、主光线入射角偏大不能很好与成像芯片匹配，使得监控镜头配合监控摄像机时，边缘视场的效果与中心视场差异较大，尤其在成像芯片分辨率高情况下更为明显。这类镜头配合摄像机使用时，很难真正实现高分辨率以及日夜共焦。

技术实现要素：

本发明对上述问题进行了改进，即本发明要解决的技术问题是现有视频监控广角镜头相对照度低、主光线入射角大等问题，现提出一款相对照度高、主光线入射角小、分辨率高、能够很好匹配成像芯片的cra的视频监控镜头。

本发明的具体实施方案是：一种低主光线入射角超广角光学系统，包括镜筒及设置于镜筒内的光学系统，所述光学系统包括由光线入射到成像面方向依次设置有弯月负透镜l1、弯月负透镜l2、双凸正透镜l3、孔径光阑s1、弯月正透镜l4、双凸正透镜l5和弯月负透镜l6构成的胶合镜片及双凸正透镜l7，所述像面与双凸正透镜l7之间设置有平行平板p1。

进一步的，所述弯月负透镜l1与弯月负透镜l2之间的空气间隔为2.7mm；弯月负透镜l2与双凸正透镜l3的空气间隔为1.9mm；双凸正透镜l3与弯月正透镜l4的空气间隔为1.2mm；弯月正透镜l4与胶合镜片中双凸正透镜l5的空气间隔为0.1mm；胶合件中弯月负透镜l6与双凸正透镜l7的空气间隔为0.1mm。

进一步的，所述工业镜头焦距为f；弯月负透镜l1与弯月负透镜l2的组合焦距为fa；双凸正透镜l7的焦距为f7；由双凸正透镜l5、弯月负透镜l6构成的胶合镜片与第7片双凸正透镜l7组合的焦距为fb；满足如下的关系：-2<fa/f<-0.5；3<f7/f<6；2<fb/f<4.5。

进一步的，所述双凸正透镜l5和双凸正透镜l7的玻璃材料阿贝数分别为v5和v7，满足如下的关系：55<v5<95，55<v7<95。

本发明还包括一种低主光线入射角超广角光学系统工作方法，利用如上所述的一种低主光线入射角超广角光学系统，所述弯月负透镜l1、弯月负透镜l2光焦度为负的镜片压缩了光线的入射角，使得后面的镜片承担较小的视场角来平衡像差，双凸正透镜l3和弯月正透镜l4的光焦度为正，主要承担校正球差等主要轴上像差；双凸正透镜l5和弯月负透镜l6组合光焦度为正的胶合镜片以及双凸正透镜l7光焦度为正镜片，主要校正了轴上色差和垂轴色差，并且分配了这3片镜片进行压缩主光线入射角，使该监控光学镜头在视场角很大情况下仍有很小的主光线入射角；通过对渐晕的控制并调整光线高度，提高镜头的相对照度。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：设置了较小的渐晕并压缩主光线角度，使相对照度高、主光线入射角小，更好匹配成像芯片的cra，拍摄出来像面照度更为均匀，边缘色彩失真度很低，边缘视场的成像效果接近于中心视场；通过合理分配光焦度以及色差控制，平衡了镜头的色差，较佳控制了紫光的色差，使得镜头在紫边现象非常轻微；通过材料合理的选择和搭配，更好校正球差高级量，进一步提高了中心视场和边缘视场的mtf，改善了全视场范围内的像质；通过提高部分材料的折射率，增加光焦度大的镜片的曲率半径，降低了光学镜片的敏感度，使得该光学镜头批量生产的良率更高，该镜头可搭配500万像素的ccd或cmos芯片使用。

附图说明

图1为本发明光学结构示意图。

图2为本发明光学镜头mtf值。

图3为本发明光学镜头的相对照度。

图4为本光学镜头的主光线入射角。

具体实施方式

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。

如图1～4所示，一种低主光线入射角超广角光学系统，包括镜筒及设置于镜筒内的光学系统，所述光学系统包括由光线入射到成像面方向依次设置有弯月负透镜l1、弯月负透镜l2、双凸正透镜l3、孔径光阑s1、弯月正透镜l4、双凸正透镜l5和弯月负透镜l6构成的胶合镜片及双凸正透镜l7，所述像面与双凸正透镜l7之间设置有平行平板p1。

本实施例中，所述弯月负透镜l1与弯月负透镜l2之间的空气间隔为2.7mm；弯月负透镜l2与双凸正透镜l3的空气间隔为1.9mm；双凸正透镜l3与弯月正透镜l4的空气间隔为1.2mm；弯月正透镜l4与胶合镜片中双凸正透镜l5的空气间隔为0.1mm；胶合件中弯月负透镜l6与双凸正透镜l7的空气间隔为0.1mm。

本实施例中，所述工业镜头焦距为f；弯月负透镜l1与弯月负透镜l2的组合焦距为fa；双凸正透镜l7的焦距为f7；由双凸正透镜l5、弯月负透镜l6构成的胶合镜片与第7片双凸正透镜l7组合的焦距为fb；满足如下的关系：-2<fa/f<-0.5；3<f7/f<6；2<fb/f<4.5。

本实施例中，所述双凸正透镜l5和双凸正透镜l7的玻璃材料阿贝数分别为v5和v7，满足如下的关系：55<v5<95，55<v7<95。

本实施例中各个透镜参数如下表面，下表中l1、l2、l3..为对应透镜的名称，各个透镜对应的s1、s2、s3…为各个透镜的两面，例如s1和s2为弯月负透镜l1由光线入射到成像面方向依次的两个表面，各个表面对应的厚度为与相邻表面的厚度或间距，如s1对应的厚度1为s1与s2中心间距为1mm，另外由于双凸正透镜l5、弯月负透镜l6构成的胶合镜片，因此s11为双凸正透镜l5、弯月负透镜l6相配合接触的曲面值，s14对应的厚度为双凸正透镜l7至像面的距离，s6为双凸正透镜l3与光阑间距，玻璃折射率为对应透镜的折射率。

本实施例中该官学系统满足下列性能参数

此光学系统的具体性能参数为：

（1）焦距：effl=2.4mm

（2）f数=2.1

（3）视场角：2w≥166°

（4）成像圆直径大于ф6.6

（5）相对照度大于59%

（6）主光线入射角小于5°

（7）工作光谱范围：435nm～850nm

（8）光学总长ttl≤23.9mm，光学后截距≥5mm

（9）该镜头适用于500万像素高分辨率ccd或cmos摄像机

上述光学系统弯月负透镜l1、弯月负透镜l2光焦度为负的镜片压缩了光线的入射角，使得后面的镜片承担较小的视场角来平衡像差，双凸正透镜l3和弯月正透镜l4的光焦度为正，主要承担校正球差等主要轴上像差；双凸正透镜l5和弯月负透镜l6组合光焦度为正的胶合镜片以及双凸正透镜l7光焦度为正镜片，主要校正了轴上色差和垂轴色差，并且分配了这3片镜片进行压缩主光线入射角，使该监控光学镜头在视场角很大情况下仍有很小的主光线入射角；通过对渐晕的控制并调整光线高度，提高镜头的相对照度。

上述本发明所公开的任一技术方案除另有声明外，如果其公开了数值范围，那么公开的数值范围均为优选的数值范围，任何本领域的技术人员应该理解：优选的数值范围仅仅是诸多可实施的数值中技术效果比较明显或具有代表性的数值。由于数值较多，无法穷举，所以本发明才公开部分数值以举例说明本发明的技术方案，并且，上述列举的数值不应构成对本发明创造保护范围的限制。

本发明提供的任一部件既可以是由多个单独的组成部分组装而成，也可以为一体成形工艺制造出来的单独部件。

最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。