大孔徑大靶面晝夜型監(jiān)控鏡頭及其成像方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種大孔徑大靶面晝夜型監(jiān)控鏡頭及其成像方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著智能交通行業(yè)的快速發(fā)展，交管部門對(duì)所抓拍圖像信息要求不斷提高。因此， 為了滿足交通監(jiān)控對(duì)圖像質(zhì)量要求的不斷提高，攝像機(jī)搭載的智能交通監(jiān)控鏡頭的性能也 不斷的提升。特別是要專門為電子警察、治安卡口等交通監(jiān)控場(chǎng)所優(yōu)化設(shè)計(jì)大孔徑、大靶面 的高清晝夜型鏡頭。在這特殊的背景下，國(guó)內(nèi)外各大廠家紛紛推出光圈值1. 6甚至為1. 2 的大孔徑、CCD靶面為2/3-inch甚至為Ι-inch的大靶面的高清鏡頭。受到小象差特性的限 制要同時(shí)滿足大孔徑、大靶面、寬光譜共焦是困難的，目前很多國(guó)內(nèi)外廠家能同時(shí)滿足以上 條件的鏡頭參數(shù)普遍集中在FI. 6、(XD靶面為2/3-inch這個(gè)層次，市面上也有少數(shù)的F1. 2、 CCD靶面為Ι-inch的監(jiān)控鏡頭，但是基本上不能滿足寬光譜共焦，并且空間分辨率也普遍 不尚。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 鑒于現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理、光 學(xué)性能好的大孔徑大靶面晝夜型監(jiān)控鏡頭及其成像方法。
[0004] 為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種大孔徑大靶面晝夜型監(jiān)控鏡 頭，包括從物方沿軸向光線自左向右順序布置的負(fù)光焦度的第一透鏡組、負(fù)光焦度的第二 透鏡組、孔徑光闌、正光焦度的第三透鏡組及負(fù)光焦度的第四透鏡組，所述第一透鏡組由自 左向右順序布置的正光焦度的雙凸透鏡L1、負(fù)光焦度的彎月型透鏡L2及負(fù)光焦度的雙凹 透鏡L3組成，第二透鏡組由自左向右順序布置的正光焦度的彎月型透鏡L4、負(fù)光焦度的彎 月型透鏡L5、正光焦度的雙凸透鏡L6以及負(fù)光焦度的雙凹透鏡L7組成，第三透鏡組由自 左向右順序布置的正光焦度的彎月型透鏡L8、正光焦度的雙凸透鏡L9、負(fù)光焦度的雙凹透 鏡L10及正光焦度的雙凸透鏡L11組成，第四透鏡組由自左向右順序布置的正光焦度的雙 凸透鏡L12和負(fù)光焦度的雙凹透鏡L13組成，所述孔徑光闌設(shè)在雙凹透鏡L7和彎月型透鏡 L8之間。
[0005] 優(yōu)選的，所述雙凸透鏡L1、彎月型透鏡L2及雙凹透鏡L3為一組三膠合透鏡TL1， 所述彎月型透鏡L4與彎月型透鏡L5為一組雙膠合透鏡DL2,所述雙凸透鏡L6與雙凹透鏡L7為一組雙膠合透鏡DL3,所述彎月型透鏡L8為一單透鏡，所述雙凸透鏡L9、雙凹透鏡L10 及雙凸透鏡L11為一組三膠合透鏡TL4,所述雙凸透鏡L12和與雙凹透鏡L13為一組雙膠合 透鏡DL5。
[0006] 優(yōu)選的，所述第三透鏡組的三膠合透鏡TL4可分裂為一個(gè)雙膠合透鏡和一個(gè)單透 鏡。
[0007] 優(yōu)選的，所述第三透鏡組的三膠合透鏡TL4與彎月型單透鏡L8無(wú)限靠近具有阿貝 無(wú)畸變目鏡的性質(zhì)。
[0008] 優(yōu)選的，所述第四透鏡組的焦距fTW與系統(tǒng)焦距f滿足條件：〇.9〈|fTM/f|〈l. 1。
[0009] 優(yōu)選的，所述雙凹透鏡L3在像面?zhèn)鹊那拾霃絉2與系統(tǒng)焦距f滿足條件：0. 4 < |R2/f| <0.56;所述彎月型透鏡L8在像面?zhèn)鹊那拾霃絉2與系統(tǒng)焦距f滿足條件：1 < |R2/f| < 1. 6〇
[0010] 優(yōu)選的，其中至少一透鏡的折射率η滿足條件：1. 65〈n〈l. 73,同時(shí)其阿貝系數(shù)V滿 足條件：44〈v〈54。
[0011] 優(yōu)選的，所述第一透鏡組、第二透鏡組、孔徑光闌、第三透鏡組及第四透鏡組成的 光學(xué)系統(tǒng)的光圈值FN0 < 1. 3、（XD靶面為Ι-inch，并且改變所述雙凸透鏡L1、彎月型透鏡 L2、雙凹透鏡L3、彎月型透鏡L4的球面曲率半徑R、鏡片厚度T、鏡片間距T以及光學(xué)材料可 以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)視場(chǎng)角U滿足條件：34°〈21X45°。
[0012] 優(yōu)選的，所述孔徑光闌的各個(gè)視場(chǎng)的主光線角UST。與之一一對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)視場(chǎng)角U 滿足條件：|UST(]-U|〈±3°。
[0013] 一種大孔徑大靶面晝夜型監(jiān)控鏡頭的成像方法，包括如上述所述的任一種大孔徑 大靶面晝夜型監(jiān)控鏡頭，包含以下步驟：
[0014] (1)光束經(jīng)過(guò)所述第一透鏡組后，由于彎曲控制所述雙凹透鏡L3在像面?zhèn)鹊那?半徑R2,光束以大的出射角度入射到所述第二透鏡組；
[0015] (2)大的出射角度不僅保證了軸上光束在所述第二透鏡組的通光孔徑不至于過(guò) 小，而且光束的下光線密集在所述第二透鏡組的彎月型透鏡L5、雙凸透鏡L6的透鏡邊緣 上，光束經(jīng)過(guò)所述第二透鏡組的會(huì)聚作用后，入射到所述第三透鏡組；
[0016] (3)由于所述彎月型透鏡L8減小系統(tǒng)的球差和所述第一透鏡組L3在像面?zhèn)鹊那?率半徑R2處大的出射角引入的高級(jí)量，所述彎月型透鏡L8出射的光束經(jīng)過(guò)所述三膠合透 鏡TL4的會(huì)聚入射到第四透鏡組；
[0017] (4)由于所述第四透鏡組的雙凹透鏡L13選擇高折射率高色散的玻璃材料可以 補(bǔ)償系統(tǒng)的殘留色差以及所述雙膠合透鏡DL5補(bǔ)償殘留像差的作用，光束最終會(huì)聚在像面 上。
[0018]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：本發(fā)明采用六組十三片近對(duì)稱結(jié)構(gòu) 的球面鏡，全部采用普通環(huán)保的球面玻璃并且采用多組雙膠合透鏡簡(jiǎn)化裝配和加工工藝， 并且著重優(yōu)化第一透鏡組和第三透鏡組，提供了一種便于加工和裝配靶面為Ι-inch、相對(duì) 孔徑為1/1. 2、全視場(chǎng)的空間分辨率為1301p/mm、離焦量小于0. 005mm的晝夜型監(jiān)控鏡頭， 光譜區(qū)域?yàn)榭梢姽夤庾V和近紅外光譜，全視場(chǎng)角為35.48°;具有大孔徑、大靶面、高分辨 率、離焦量小的優(yōu)點(diǎn)，能夠同時(shí)在可見光和近紅外兩個(gè)光譜區(qū)域成高清的像，能夠較好地校 正各種像差，具有良好的光學(xué)性能。
[0019] 下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
【附圖說(shuō)明】
[0020] 圖1為本發(fā)明第一實(shí)施例的大孔徑大靶面監(jiān)控鏡頭的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021] 圖2為本發(fā)明第一實(shí)施例提供的大孔徑大靶面監(jiān)控鏡頭可見光波段球面象差特 性曲線圖。
[0022] 圖3為本發(fā)明第一實(shí)施例提供的大孔徑大靶面監(jiān)控鏡頭近紅外波段球面象差特 性曲線圖。
[0023] 圖4為本發(fā)明第一實(shí)施例提供的大孔徑大靶面監(jiān)控鏡頭可見光波段MTF示意圖。
[0024] 圖5為本發(fā)明第一實(shí)施例提供的大孔徑大靶面監(jiān)控鏡頭近紅外波段MTF示意圖。
[0025]圖6為本發(fā)明第二實(shí)施例的大孔徑大靶面監(jiān)控鏡頭的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026] 圖7為本發(fā)明第二實(shí)施例提供的大孔徑大靶面監(jiān)控鏡頭可見光波段球面象差特 性曲線圖。
[0027] 圖8為本發(fā)明第二實(shí)施例提供的大孔徑大靶面監(jiān)控鏡頭近紅外波段球面象差特 性曲線圖。
[0028] 圖9為本發(fā)明第二實(shí)施例提供的大孔徑大靶面監(jiān)控鏡頭可見光波段MTF示意圖。
[0029] 圖10為本發(fā)明第二實(shí)施例提供的大孔徑大靶面監(jiān)控鏡頭近紅外波段MTF示意圖。
[0030] 圖11為本發(fā)明第三實(shí)施例的大孔徑大靶面監(jiān)控鏡頭的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0031] 圖12為本發(fā)明第三實(shí)施例提供的大孔徑大靶面監(jiān)控鏡頭可見光波段球面象差特 性曲線圖。
[0032] 圖13為本發(fā)明第三實(shí)施例提供的大孔徑大靶面監(jiān)控鏡頭近紅外波段球面象差特 性曲線圖。
[0033] 圖14為本發(fā)明第三實(shí)施例提供的大孔徑大靶面監(jiān)控鏡頭可見光波段MTF示意圖。
[0034] 圖15為本發(fā)明第三實(shí)施例提供的大孔徑大靶面監(jiān)控鏡頭近紅外波段MTF示意圖。
[0035] 圖中：L1-雙凸透鏡Ll，L2-彎月型透鏡L2,L3-雙凹透鏡L3,L4-彎月型透鏡L4， L5-彎月型透鏡L5,L6-雙凸透鏡L6,L7-雙凹透鏡L7,L8-彎月型透鏡L8,L9-雙凸透鏡 L9,10-雙凹透鏡L10,L11-雙凸透鏡Lll，L12-雙凸透鏡L12,L13-雙凹透鏡L13。
【具體實(shí)施方式】