CN204044422U - 一种超广角高清高速摄像镜头光学系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种超广角高清高速摄像镜头光学系统，其中，光学系统是由具有负光焦度的第一透镜（L1）、负光焦度的第二透镜（L2）、正光焦度的第三透镜（L3）、光阑、正光焦度的第四透镜（L4）、负光焦度的第五透镜（L5）、正光焦度的第六透镜（L6）和日夜两用光学滤光片（L7）组成，沿光轴从被摄物体向像平面侧的顺序排列，不同距离被摄物体可通过镜头整体移动实现在像面处清晰成像。该光学系统具有超广角、大光圈、可见光波段和近红外波段同时清晰成像的特点，光学系统透镜全采用球面透镜，使用常见冕玻璃或火石玻璃，成本比较低，适合批量生产。

Description

一种超广角高清高速摄像镜头光学系统

技术领域

本实用新型属于光学系统技术领域，具体涉及一种超广角高清高速摄像镜头光学系统。

背景技术

高速摄像镜头主要用于获取物体在高速运动条件下周围的环境（事件）信息，它把空间信息一次记录下来，传递给高速摄像芯片，具有形象逼真和动画效果，是高速摄像的核心部件，广泛应用于行车记录仪、运动DV、倒车影像及360°环视系统等领域。

此类已经上市的产品不同程度上存在视场角偏小，多数广角镜头视场角在120°左右，无法获取摄像设备左右两侧图像信息，而这又是用户最想得到的信息；解像能力不足，多数镜头分辨率在百万像素以下；晚间摄像效果差，镜头光学系统F数多在2.8以上，可见光波段和近红外波段存在离焦现象等等。市场上此类问题积存已久，虽有产品力图克服上述问题，但受限于成本或技术的压力，仅能在某些方面实现突破。 

发明内容

本实用新型的目的是提供一种可以实现可见光波段和近红外波段同时聚焦、超广角、大光圈的高清高速摄像镜头光学系统。

为达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：该超广角高清高速摄像镜头光学系统，其特征在于：沿光轴从被摄物体向像平面侧的顺序排列由具有负光焦度的第一透镜、负光焦度的第二透镜、正光焦度的第三透镜、光阑、正光焦度的第四透镜、负光焦度的第五透镜、正光焦度的第六透镜和日夜两用光学滤光片组成，所述第四透镜和第五透镜组成胶和透镜，镜头光学系统总长TOTR满足：15mm<TOTR<25mm，镜头光学系统半视场角ω满足：ω>80°，镜头光学系统F数满足：F数<2.2。

所述第一透镜是凸向物方的弯月透镜，光焦度为负，采用镧冕玻璃或重冕玻璃；所述第二透镜是双凹透镜，光焦度为负，采用重冕玻璃；所述第三透镜是双凸透镜，光焦度为正，采用镧火石玻璃或重镧火石玻璃；所述第四透镜是双凸透镜，光焦度为正，采用镧冕玻璃或重冕玻璃；所述第五透镜是凸向像方的弯月透镜，光焦度为负，采用重火石玻璃；所述第六透镜是双凸透镜，光焦度为正，采用镧冕玻璃或重冕玻璃。

镜头焦距f=2.63mm、F数=2.2、光学系统总长TOTR=23.5mm、半视场角ω=82°、成像靶面尺寸直径Φ7.1mm，详细参数如下：

采用上述技术方案的有益效果：本实用新型光学系统通过具有负光焦度的弯月第一透镜和负光焦度的双凹第二透镜的组合迅速收敛轴外大角度光线，既保证光学系统实现了超过80°的半视场角，又有效减小光学系统尺寸；光学系统透镜采用常见冕玻璃和火石玻璃制备的球面光学玻璃，通过光焦度的合理分配有效控制光学系统系统轴向色差，解决了光学系统在可见光波段和近红外波段的离焦问题，实现日夜共焦，解决了车载镜头常见非球面塑胶镜片因环境温度差异产生的离焦问题；光学系统的光圈数（F数）达到2.2以下，可有效提升镜头通光量，增强高速摄像器材夜间成像效果；光学系统所有透镜定心系数大于0.1，光焦度分配合理，加工工艺性好，系统公差敏感度低，成像靶面大，实现三百万像素以上的解像能力，产品合格率高，适合大批量生产。

附图说明

下面结合附图对本实用新型的具体实施例作进一步详细的说明。

图1是本实用新型镜头光学系统图；

图2是本实用新型镜头场曲曲线图；

图3是本实用新型镜头畸变曲线图；

图4是本实用新型镜头传递函数曲线图；

图5是本实用新型镜头垂轴像差曲线图；

图6是本实用新型镜头点列图。

具体实施方式

结合图1，该超广角高清高速摄像镜头光学系统沿光轴方向从物方到像方依次是：具有负光焦度的第一透镜L1、负光焦度的第二透镜L2、正光焦度的第三透镜L3、光阑、正光焦度的第四透镜L4、负光焦度的第五透镜L5、正光焦度的第六透镜L6和日夜两用光学滤光片L7组成。镜头光学系统总长TOTR满足：15mm<TOTR<25mm，镜头光学系统半视场角ω满足：ω>80°，镜头光学系统F数满足：F数<2.2。

光线由物方经过第一透镜L1进入镜头，经过具有负光焦度的第一透镜L1后，光线迅速收敛后进入具有负光焦度的第二透镜L2，轴外大视场光线被进一步收敛；具有正光焦度的第三透镜L3对光线匀场，系统光阑位于第二透镜L3和第三透镜L4之间，光线经过光阑时，多余杂光被栏掉，只保证理论设计光线进入像面；光线经过第四透镜L4后进入第五透镜L5，第四透镜L4和第五透镜L5组成胶合透镜，可有效矫正系统轴向色差和垂轴色差；第六透镜L6再次起到场镜作用，会将光线展宽到取像芯片所需要的光线入射角度；光线从第六透镜L6出射后，经过日夜两用光学滤光片L7后到达像面。

下面超广角高清高速摄像镜头的一种结构参数，镜头焦距f=2.63mm、光圈数（F数）=2.2、光学系统总长TOTR=23.5mm、半视场角ω=82°、成像靶面尺寸直径Φ7.1mm，详细参数如下：

参看图1、图2、图3、图4、图5、图6，

从图1-6可以看出光学系统透镜光焦度分配合理、轴向色差和垂轴色差得到有效控制，可见光波段和近红外波段离焦量小，达到日夜共焦，解像力可以满足三百万像素以上摄像需求，光学玻璃加工工艺性好，适合批量生产。

Claims (2)

1.一种超广角高清高速摄像镜头光学系统，其特征在于：沿光轴从被摄物体向像平面侧的顺序排列由具有负光焦度的第一透镜、负光焦度的第二透镜、正光焦度的第三透镜、光阑、正光焦度的第四透镜、负光焦度的第五透镜、正光焦度的第六透镜和日夜两用光学滤光片组成，所述第四透镜和第五透镜组成胶和透镜，镜头光学系统总长TOTR满足：15mm<TOTR<25mm，镜头光学系统半视场角ω满足：ω>80°，镜头光学系统F数满足：F数<2.2。

2.如权利要求1所述的超广角高清高速摄像镜头光学系统，其特征在于：所述第一透镜是凸向物方的弯月透镜，光焦度为负，采用镧冕玻璃或重冕玻璃；

所述第二透镜是双凹透镜，光焦度为负，采用重冕玻璃；

所述第三透镜是双凸透镜，光焦度为正，采用镧火石玻璃或重镧火石玻璃；

所述第四透镜是双凸透镜，光焦度为正，采用镧冕玻璃或重冕玻璃；

所述第五透镜是凸向像方的弯月透镜，光焦度为负，采用重火石玻璃；

所述第六透镜是双凸透镜，光焦度为正，采用镧冕玻璃或重冕玻璃。