CN109358409B - 低畸变广角镜头及成像方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种低畸变广角镜头及成像方法，包括镜筒，其特征在于：镜筒内沿光线自左向右入射方向依次设置有前组A、可变光阑、后组B，所述前组A包括依次设置的正弯月透镜A、负弯月透镜B、负弯月透镜C、负弯月透镜D、双凹透镜E、正透镜F、正透镜G、正透镜H，所述后组B包括依次设置的正透镜I1和双凹透镜I2密接的胶合组、正透镜J、正透镜K，本镜头结构简单，设计合理，低畸变、大广角，从成像品质高。

Description

低畸变广角镜头及成像方法
技术领域
本发明涉及一种低畸变广角镜头及成像方法。
背景技术
视场角大于100度的广角镜头通常都有严重的图像变形，虽然技术在进步，广角镜头的畸变可以通过设计时采用非球面镜片来校正，但大口径非球面生产成本较高，因此在目前监控领域，一般采用非球面校正畸变的广角镜头普遍适用于成像面较小的探测器，即焦距较小，作用距离也较小。现有的广角镜头普遍畸变较大，且不适用于大像面的探测器，制约了监控系统的监视能力。
发明内容
鉴于现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种低畸变广角镜头及成像方法。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种低畸变广角镜头，包括镜筒，镜筒内沿光线自左向右入射方向依次设置有前组A、可变光阑、后组B，所述前组A包括依次设置的正弯月透镜A、负弯月透镜B、负弯月透镜C、负弯月透镜D、双凹透镜E、正透镜F、正透镜G、正透镜H，所述后组B包括依次设置的正透镜I1和双凹透镜I2密接的胶合组、正透镜J、正透镜K。
进一步的，所述前组A和可变光阑之间的空气间隔4.076mm，可变光阑与后组B之间的空气间隔5.992mm，所述正弯月透镜A和负弯月透镜B之间的空气间隔0.113mm，负弯月透镜B和负弯月透镜C之间的空气间隔8.065mm，负弯月透镜C与负弯月透镜D之间的空气间隔4.724mm，负弯月透镜D与双凹透镜E之间的空气间隔4.538mm，双凹透镜E与正透镜F之间的空气间隔1.411mm，正透镜F与正透镜G之间的空气间隔0.447mm，正透镜G与正透镜H之间的空气间隔1.0mm，胶合组与正透镜J之间的空气间隔为1.014mm，正透镜J与正透镜K之间的空气间隔为0.113mm。
进一步的，该广角镜头满足0.4≤f/f1≤0.7，式中f为该广角镜头的焦距，f1为前组的焦距。
进一步的，该广角镜头满足0.28≤f/ f2≤0.5，式中f为该广角镜头的焦距，f2为后组的焦距。
进一步的，该广角镜头满足1.19≤（Img H/f）；且（tan ω）/（Img H/f）≤1.05，式中Img H 为成像面的半高度，f为该广角镜头的焦距，ω为镜头的半视场角。
进一步的，该广角镜头满足0.7≤｜LD/L｜，式中LD为该广角镜头的出曈到像面在光轴的长度，L为该广角镜头第一面到成像面在光轴的长度。
进一步的，该广角镜头满足0.12≤LB/L≤0.18；式中LB为该广角镜头的最后的镜片顶点到像面在光轴的长度，L为该广角镜头第一面到成像面在光轴的长度。
进一步的，后组B后侧设置有滤色片。
一种低畸变广角镜头的成像方法：光路顺序进入前组A、可变光阑以及后组B后进行成像。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：结构简单，设计合理，低畸变、大广角，从成像品质高。
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。
附图说明
图1为该镜头的光学系统结构示意图；
图2为该镜头的畸变曲线图；
图3该镜头的在常温下的球差曲线图；
图4该镜头的在-20℃下的球差曲线图；
图5该镜头的在60℃的球差曲线图；
图6为镜头机械结构示意图。
图中：
1-压圈A；2-正弯月透镜A；3-负弯月透镜B；4-负弯月透镜C；5-负弯月透镜D；6-隔圈A；7-镜座A；8-压圈B；9-前镜座；10-隔圈B；11-双凹透镜E；12-隔圈C；13-正透镜F；14-隔圈D；15-正透镜G；16-隔圈E；17-滤色片；18-高清摄像机；19-连接底板；20-压圈C；21-正透镜K；22-隔圈G；23-后镜座；24-透镜J；25-隔圈F；26-胶合组；27-可变光阑；28-正透镜H；29-正透镜I1；30-双凹透镜I2；31-像面。
具体实施方式
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图，作详细说明如下。
如图1-6所示，一种低畸变广角镜头，包括镜筒，镜筒内沿光线自左向右入射方向依次设置有前组A、可变光阑、后组B，可变光阑通过电机控制改变孔径的大小，以调整通过前组A的光线进入后组B的通光量，实现镜头的调光能力，所述前组A包括依次设置的正弯月透镜A、负弯月透镜B、负弯月透镜C、负弯月透镜D、双凹透镜E、正透镜F、正透镜G、正透镜H，所述后组B包括依次设置的正透镜I1和双凹透镜I2密接的胶合组、正透镜J、正透镜K。
在本次实施中，所述前组A和可变光阑之间的空气间隔4.076mm，可变光阑与后组B之间的空气间隔5.992mm，所述正弯月透镜A和负弯月透镜B之间的空气间隔0.113mm，负弯月透镜B和负弯月透镜C之间的空气间隔8.065mm，负弯月透镜C与负弯月透镜D之间的空气间隔4.724mm，负弯月透镜D与双凹透镜E之间的空气间隔4.538mm，双凹透镜E与正透镜F之间的空气间隔1.411mm，正透镜F与正透镜G之间的空气间隔0.447mm，正透镜G与正透镜H之间的空气间隔1.0mm，胶合组与正透镜J之间的空气间隔为1.014mm，正透镜J与正透镜K之间的空气间隔为0.113mm。
在本次实施中，该广角镜头满足0.4≤f/f1≤0.7，式中f为该广角镜头的焦距，f1为前组的焦距。
在本次实施中，该广角镜头满足0.28≤f/ f2≤0.5，式中f为该广角镜头的焦距，f2为后组的焦距。
在本次实施中，该广角镜头满足1.19≤（Img H/f）；且（tan ω）/（Img H/f）≤1.05，式中Img H 为成像面的半高度，f为该广角镜头的焦距，ω为镜头的半视场角，保证该低畸变镜头具有较大的视场角且图像畸变控制到较小。
在本次实施中，该广角镜头满足0.7≤｜LD/L｜，式中LD为该广角镜头的出曈到像面在光轴的长度，L为该广角镜头第一面到成像面在光轴的长度，减小该低畸变广角镜头的图像边缘照度与中心照度不均匀性。
在本次实施中，该广角镜头满足0.12≤LB/L≤0.18；式中LB为该广角镜头的最后的镜片顶点到像面在光轴的长度，L为该广角镜头第一面到成像面在光轴的长度，为该低畸变广角镜头具有较长的后工作距，提供较大的结构空间。
在本次实施中，后组B后侧设置有滤色片, 滤色片为滤色片L和滤色片M构成的滤色片组，滤色片L和滤色片M安装在滤色片切换机构上，通过微电机驱动控制滤色片切换机构进行滤色片切换，使近红外波段高透，利用近红外波段波长较长能绕射过细小颗粒物的特点实现透雾功能，相较于常规镜头，增大了摄像系统在雾、雨、雪、尘等天候条件的探测能力。
在本实施方式中，f=10mm，Fno=2.51，2ω=106°，f为该低畸变广角镜头的焦距，Fno为该低畸变广角镜头的光圈数，2ω为所述低畸变广角镜头的视场角。
一种低畸变广角镜头的成像方法：光路顺序进入前组A、可变光阑以及后组B后进行成像。
各镜片具体参数如下：
如图2所示，该镜头畸变被控制在2.5%范围内。
如图3-5所示，球差在-20℃到+60℃都控制在（-0.05mm，+0.05mm）范围内。由此可见，低畸变广角镜头的畸变、球差都能控制在像差公差内，且具有无热化，避免外界环境温度变化引起像面偏离，从而在-20℃到+60℃都能获得较好的成像品质。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，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。

Claims (9)

1.一种低畸变广角镜头，包括镜筒，其特征在于：镜筒内沿光线自左向右入射方向依次设置有前组A、可变光阑、后组B，所述前组A包括依次设置的正弯月透镜A、负弯月透镜B、负弯月透镜C、负弯月透镜D、双凹透镜E、正透镜F、正透镜G、正透镜H，所述后组B包括依次设置的正透镜I1和双凹透镜I2密接的胶合组、正透镜J、正透镜K。
2.根据权利要求1所述的低畸变广角镜头，其特征在于：所述前组A和可变光阑之间的空气间隔4.076mm，可变光阑与后组B之间的空气间隔5.992mm，所述正弯月透镜A和负弯月透镜B之间的空气间隔0.113mm，负弯月透镜B和负弯月透镜C之间的空气间隔8.065mm，负弯月透镜C与负弯月透镜D之间的空气间隔4.724mm，负弯月透镜D与双凹透镜E之间的空气间隔4.538mm，双凹透镜E与正透镜F之间的空气间隔1.411mm，正透镜F与正透镜G之间的空气间隔0.447mm，正透镜G与正透镜H之间的空气间隔1.0mm，胶合组与正透镜J之间的空气间隔为1.014mm，正透镜J与正透镜K之间的空气间隔为0.113mm。
3.根据权利要求1所述的低畸变广角镜头，其特征在于：该广角镜头满足0.4≤f/f1≤0.7，式中f为该广角镜头的焦距，f1为前组的焦距。
4.根据权利要求1所述的低畸变广角镜头，其特征在于：该广角镜头满足0.28≤f/ f2≤0.5，式中f为该广角镜头的焦距，f2为后组的焦距。
5.根据权利要求1所述的低畸变广角镜头，其特征在于：该广角镜头满足1.19≤（ImgH/f）；且（tan ω）/（Img H/f）≤1.05，式中Img H 为成像面的半高度，f为该广角镜头的焦距，ω为镜头的半视场角。
6.根据权利要求1所述的低畸变广角镜头，其特征在于：该广角镜头满足0.7≤｜LD/L｜，式中LD为该广角镜头的出曈到像面在光轴的长度，L为该广角镜头第一面到成像面在光轴的长度。
7.根据权利要求1所述的低畸变广角镜头，其特征在于：该广角镜头满足0.12≤LB/L≤0.18；式中LB为该广角镜头的最后的镜片顶点到像面在光轴的长度，L为该广角镜头第一面到成像面在光轴的长度。
8.根据权利要求1所述的低畸变广角镜头，其特征在于：后组B后侧设置有滤色片。
9.一种低畸变广角镜头的成像方法，其特征在于,采用如权利要求2所述的低畸变广角镜头,包含以下步骤：光路顺序进入前组A、可变光阑以及后组B后进行成像。
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