发明内容
为了解决上述技术所存在的不足之处,本发明提供了一种超广角车载监控镜头及成像方法。
为了解决以上技术问题,本发明采用的技术方案是:一种超广角车载监控镜头,它具有光阑、滤光片,它还包括第一透镜组、第二透镜组;光阑设置于第一透镜组和第二透镜组之间;滤光片设置于第二透镜组与像面之间;
第一透镜组具有负焦距,具有负光焦度且凸面朝向物方的弯月透镜一号透镜、具有负光焦度的双凹透镜二号透镜、具有正光焦度的双凸透镜三号透镜;
第二透镜组具有正焦距,具有四号透镜和五号透镜粘合而成的胶合透镜,四号透镜具有正光焦度的,五号透镜具有负光焦度的,具有正光焦度的双凸透镜六号透镜;一号透镜、二号透镜、三号透镜、四号透镜、五号透镜、六号透镜依次同轴设置于物面与像面之间;
超广角车载监控镜头的整个光学系统的焦距为f;第一透镜组、第二透镜组的组合焦距分别为fa、fb;一号透镜、二号透镜、三号透镜、胶合透镜、六号透镜的焦距分别为f1、f2、f3、f4-5、f6;
第一透镜组、第二透镜组的组合焦距的范围分别为60<|fa|/f<75、2.5<|fb|/f<3.5;一号透镜、二号透镜、三号透镜、胶合透镜、六号透镜的焦距范围分别为:5.0<|f1|/f<5.5、2<|f2|/f<2.5、2.8<|f3|/f<3.2、8.0<|f4-5|/f<9.0、3.5<|f6|/f<4.0。
进一步地,一号透镜的物方表面至像面沿光轴方向的距离为D,D的取值范围为0.1<|D/fa|<0.2且3.5<|D/fb|<5。
进一步地,一号透镜、二号透镜、三号透镜、四号透镜、五号透镜、六号透镜均为玻璃球面镜片。
进一步地,超广角车载监控镜头光学总长TTL小于或者等于28.5mm。
进一步地,一号透镜的折射率Nd为1.4<Nd<1.5,色散率Vd为60<Vd<68;二号透镜的折射率Nd为1.5<Nd<1.7,色散率Vd为55<Vd<65;三号透镜的折射率Nd为1.6<Nd<1.8,色散率Vd为30<Vd<40;四号透镜的折射率Nd为1.5<Nd<1.7,色散率Vd为55<Vd<65;五号透镜的折射率Nd为1.7<Nd<1.9,色散率Vd为20<Vd<25;六号透镜的折射率Nd为1.7<Nd<1.9,色散率Vd为40<Vd<55。
超广角车载监控镜头的成像方法,成像方法为:一号透镜具有负光焦度,其物侧表面为凸面且像侧表面为凹面的新月型透镜,用以增加超广角车载监控镜头的视场角;二号透镜具有负光焦度,其为物侧表面和像侧表面均为凹面的透镜,以校正穿经一号透镜的光线所产生的像差,并将光线传送三号透镜;三号透镜具有正光焦度,其为物侧表面和像侧表面均为凸面的透镜,用以校正穿经二号透镜的光线所产生的像差,并将光线经光阑的光线汇聚并传送到四号透镜和五号透镜组成的胶合透镜组,胶合透镜组具有正光焦度,可实现最小色差,同时减小球差;六号透镜具有正光焦度,其为物侧表面和像侧表面双凸透镜,以校正光线的像差并将光线成像到像面。
本发明仅通过六片玻璃球面镜片即可生产出具有超高视场角、良好像差特性、较高图像分辨率以及清晰度的超广角车载监控镜头,在监视拍照过程中不容易出现拍摄死角,监控范围大,因此更有利于清楚有效的还原事发经过,尤其作为超广角车载监控镜头使用。此外,本发明的结构简单紧凑、透镜数量较少,有利于镜头的小型化设计,从而降低生产成本。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示,本发明从物面10至像面9同轴依序设置有一号透镜1、二号透镜2、三号透镜3、四号透镜5、五号透镜6、六号透镜7;其中,一号透镜1、二号透镜2、三号透镜3共同构成具有负光焦度的第一透镜组,用于以最大视场角接收外界光线,并修正部分像差;而四号透镜5、五号透镜6、六号透镜7共同构成具有具有正光焦度的第二透镜组,用于接收第一透镜组的光线,并将光线汇聚到像平面上。
超广角车载监控镜头还具有光阑4,光阑4设置在第一透镜组和第二透镜组之间,以限制经过第一镜头组在进入第二镜头组时光学的光通量。六号透镜7与像面9之间设置有滤光片8,可以滤掉设计波段外的噪声光,进而提升光学效能,实现最佳的成像效果。
超广角车载监控镜头的整个光学系统的焦距为f;则第一透镜组、第二透镜组的组合焦距fa、fb分别满足以下条件:
1)60<|fa|/f<75;fa在此范围内,可增大光学镜头的视角并且有利于第一透镜的加工;
2)2.5<|fb|/f<3.5;fb在此范围内,可减小系统的高级像差改善成像质量同时校正畸变提高影像周边的光亮度;
一号透镜1具有负光焦度,其物侧表面为凸面且像侧表面为凹面的新月型透镜,用以增加超广角车载监控镜头的视场角;二号透镜2具有负光焦度,其为物侧表面和像侧表面均为凹面的透镜,以校正穿经一号透镜1的光线所产生的像差,并将光线传送三号透镜3;三号透镜3具有正光焦度,其为物侧表面和像侧表面均为凸面的透镜,用以校正穿经二号透镜2的光线所产生的像差,并将光线经光阑的光线汇聚并传送到四号透镜5和五号透镜6组成的胶合透镜组,胶合透镜组具有正光焦度,可实现最小色差,同时减小球差;六号透镜7具有正光焦度,其为物侧表面和像侧表面双凸透镜,以校正光线的像差并将光线成像到像面9。
将一号透镜1、二号透镜2、三号透镜3、胶合透镜、六号透镜7的焦距分别表示为f1、f2、f3、f4-5、f6;则各透镜的焦距范围分别为:
3)5<|f1|/f<5.5;
4)2<|f2|/f<2.5;
5)2.8<|f3|/f<3.2;
6)8.0<|f4-5|/f<9.0;
7)3.5<|f6|/f<4.0。
此外,将一号透镜1的物方表面至像面9沿光轴方向的距离表示为D,则D的取值范围为0.1<|D/fa|<0.2且3.5<|D/fb|<5。
本超广角车载监控镜头中所有光学透镜均采用玻璃球面镜片,具有良好的像差特性,成像质量好,还可以有效降低加工难度和生产成本。
超广角车载监控镜头光学总长TTL小于或者等于28.5mm。
一号透镜(1)的折射率Nd为1.4<Nd<1.5,色散率Vd为60<Vd<68;
二号透镜(2)的折射率Nd为1.5<Nd<1.7,色散率Vd为55<Vd<65;
三号透镜(3)的折射率Nd为1.6<Nd<1.8,色散率Vd为30<Vd<40;
四号透镜(5)的折射率Nd为1.5<Nd<1.7,色散率Vd为55<Vd<65;
五号透镜(6)的折射率Nd为1.7<Nd<1.9,色散率Vd为20<Vd<25;
六号透镜(7)的折射率Nd为1.7<Nd<1.9,色散率Vd为40<Vd<55。
下面通过一项具体实施例对本发明的光学性能作进一步详细的说明。
实施例一:本实施例中,超广角车载监控镜头的具体光学参数见表1:
表1
表面名称 |
表面类型 |
曲面半径 |
厚度 |
折射率 |
色散系数 |
一号透镜 |
球面 |
33.97 |
0.90 |
1.47 |
67 |
|
球面 |
5.51 |
6.65 |
|
|
二号透镜 |
球面 |
-12.95 |
0.85 |
1.57 |
63 |
|
球面 |
4.29 |
2.98 |
|
|
三号透镜 |
球面 |
7.33 |
1.90 |
1.75 |
35 |
|
球面 |
-26.95 |
2.85 |
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|
光阑 |
球面 |
无限 |
0.96 |
|
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四号透镜 |
球面 |
18.22 |
2.00 |
1.62 |
60.4 |
五号透镜 |
球面 |
-2.90 |
0.95 |
1.85 |
23.8 |
|
球面 |
-9.77 |
0.14 |
|
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六号透镜 |
球面 |
17.64 |
1.50 |
1.77 |
49.6 |
|
球面 |
-12.35 |
0.25 |
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|
滤光片 |
球面 |
无限 |
0.40 |
1.52 |
64.2 |
|
球面 |
无限 |
5.85 |
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本实施例中|fa|/f=70,|fb|/f=2.62,|f1|/f=5.34,|f2|/f=2.1,|f3|/f=2.95,|f4-5|/f=8.49,|f6|/f =3.61,|D/fa|=0.15,|D/fb|=4.1。
图2展示了光线从本实施例中进入的路径图。下面通过具体实验对本发明的光学性能进行验证。
(1)本实施例的MTF解像曲线如图3所示,其中,横坐标表示线对/每毫米(lp/mm)的空间频率,纵坐标表示MTF值。从图3可以看出,本实施例在200 lp/mm的空间频率内展现了较好的对比度,其综合解像水平较高,也意味着拍摄画面的清晰度较高;且整个MTF下降平滑,高频和低频部分可以得到有效的平衡。
(2)本实施例的像散曲线如图4所示,纵坐标表示角度,FOCUS(MILLIMETERS)表示调焦(mm)。从图中可以看出,本实施例的像散得到了有效控制,可在一定程度上反应光学畸变水平。
(3)本实施例的光学畸变(DISTORTION)图如图5所示,当全球面设计在超广角全视场时,本实施例的最大畸变仅为-95%,畸变校正良好,适合作为超广角车载监控镜头使用。
(4)本实施例在不同视场(FIELD)的光学系统点列图如图6所示,图6中,各视场下的成像点几乎都汇聚成了一个理想的点,表明本实施例具有良好的成像性能。
上述实施方式并非是对本发明的限制,本发明也并不仅限于上述举例,本技术领域的技术人员在本发明的技术方案范围内所做出的变化、改型、添加或替换,也均属于本发明的保护范围。