后置孔径光栏高清鱼眼视频摄像镜头制造技术

本发明专利技术涉及一种后置孔径光栏高清鱼眼视频摄像镜头，包括沿光线入射方向依次设置的前镜组A、中继场镜B、后镜组C和孔径光栏；前镜组A为短焦距负光焦度镜组；后镜组C为正光焦度镜组；光学系统满足以下条件：0≤lp’-lf’<0.15；17<f中’<18,3<M中<8.1；0.13<|hp1/fA’|<0.17；1.70<n1<1.75,52<v1<57；1.70<n8<1.74,28<v8<35；1.52<n9<1.57,58<v9<65。该镜头视场角达180度、相对孔径D/f’优于1:1.8、全视场MTF值在200lp/mm情况下超过0.3，能满足各种特殊环境要求。

【技术实现步骤摘要】
后置孔径光栏高清鱼眼视频摄像镜头
本专利技术涉及光学镜头装置，它是一种后置孔径光栏高清鱼眼视频摄像镜头，适用于广场、大型仓库、商场、大型公共交通工具、电梯等安防视频监控领域，特别适用于汽车后置倒车视频显示观察场合。
技术介绍
随着高速汽车行业迅速发展，交通发生的事故日愈严重。因此，交通比较发达的国家，除了开发偏轴附加后视镜外，增设了具有智能功能的防撞前视镜和倒车用的后视视频监视系统，以避免人为的追尾、倾覆等安全事故。这些视频监视系统的配置的摄像镜头，要求视场角达180°，相对孔径大于1:2，清晰度由以往的标清向高清提高，镜头的光学长度不能超过30mm等小型化要求。这种摄像镜头的特点是允许相对畸变特别大，甚至达到100％。汽车行业对环境的要求特别严格，要求能适应高温酷热(80℃以上)、低温酷冷(-40℃以下)，能承受高温潮湿的环境并具有防水浸功能，能耐高强度的冲击、振动等。这类摄像机镜头还应考虑应用在安防的其他领域，因此要求的加工工艺好，性价比高的经济要求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于通过新型的光学镜头装置，提供视场角达180度、相对孔径D/f′优于1:1.8、全视场MTF值在200lp/mm情况下超过0.3，并具备满足各种特殊环境要求的小型化性价比高的后置孔径光栏高清鱼眼视频摄像镜头。本专利技术技术方案是这样构成的：一种后置孔径光栏高清鱼眼视频摄像镜头，其特征在于：它包括沿光线入射方向依次设置的前镜组A、中继场镜B、后镜组C和孔径光栏；所述前镜组A由第一透镜、第二透镜、第三透镜及第四透镜构成短焦距负光焦度的镜组，这四个透镜分别是凸凹负透镜、双凹负透镜、双凸正透镜和凹凸正透镜，其组合焦距以fA′表示，其中第三透镜及第四透镜组成双胶合透镜组；所述中继场镜B由第五透镜构成，该第五透镜为单片双凸正透镜，以f中′表示它的焦距值；所述后镜组C由第六透镜、第七透镜、第八透镜及第九透镜构成正光焦度的镜组，这四个透镜分别是双凸正透镜、双凸正透镜、双凹负透镜、双凸正透镜；其中第七透镜、第八透镜及第九透镜组成三胶合透镜组；所述孔径光栏置于第九透镜后面，以lp′表示它与镜头像面间的距离；以lf′表示光学系统的后焦点距离；以2hp1表示光学系统的入瞳大小；上述光学系统须满足以下条件：0≤|lp′-lf′|<0.15……17<f中′<18,3<M中<8.1……0.13<|hp1/fA′|<0.17……1.70<n1<1.75,v1＝50.351963……其中，M中表示中继场镜B的承担的“中继”物与像的放大倍率，n1和v1分别表示第一透镜的折射率和阿贝系数，n8和v8分别表示第八透镜的折射率和阿贝系数，n9和v9分别表示第九透镜的折射率和阿贝系数。此外，本专利技术上述技术方案还进一步改进如下：所述后置孔径光栏高清鱼眼视频摄像镜头还包括设置在中继场镜B和后镜组C之间的视场光栏，所述视场光栏的位置选在光轴上孔径光束和被前镜组A切割过的边缘光线下光束的高度小于要切割的其他中间视场下光束的位置。所述后置孔径光栏高清鱼眼视频摄像镜头还包括设置于孔径光栏和镜头像面之间的保护玻璃，所述保护玻璃为平行平板镜片。所有透镜采用全球面透镜，并且多片透镜的前后两面半径的绝对值相同。其中6片透镜的前后两面半径的绝对值相同。本专利技术工作原理说明如下：第一：本专利技术所述的后置孔径光栏高清鱼眼视频摄像镜头包括前镜组A、中继场镜B和后镜组C等几个部分。前镜组A是一个短焦距负光焦度镜组，它的作用是把超广角的轴外视场角逐步降为后组能承担的广角视场角。由于前组承担很大的视场角，因此在结构上选取了轴上光束经过各面的偏角小一点的方案(Δui′＝ui′-ui<0.15)--(其中，ui是各个透镜表面的出射角，ui′是各个透镜表面的出射角，Δui′是各个透镜相应表面的入射角和出射角的偏差)，以降低轴上像差的高级量。这样，用初级像差就能将前镜组A的剩余轴上像差平衡。与此同时，还使进入每面的轴外光束折射后能尽量靠近各面的球心或使它的入射角控制在40°以下，以降低其可能产生的轴外高级像差。中继场镜B的作用，一方面起着使前镜组A的出瞳和后组的入瞳实现“瞳瞳”相接作用，使系统的光栏球差减小，并压缩了进入后镜组C的光束角度，另一方面让它产生一定量的正初级球差和色球差去平衡前镜组A产生剩余的负初级球差和色球差。由于前镜组A成的“虚像”(中继场镜B的“物”)处在中继场镜B的前焦点内(附近)，使中继场镜B成的“虚像”的像距拉长，减小后镜组C承担的轴上光束的孔径角。后镜组C起着把经前镜组A和中继场镜B成的近距离的“虚像”会聚在摄像器件的成像面上。后镜组C是一个相对孔径接近1:1.3和广角视场的短焦物镜组，由于前镜组A和中继场镜B单独校正了色球差，但产生较大的负倍率色差和负方向的像场弯曲及像散，因此需要后镜组C单独校正色球差的同时产生一定量的正倍率色球差和正方向的像场弯曲及像散，达到整个光学系统的像差平衡。我们选用了一个单片加一组三片式胶合的结构，比较好的解决了这个问题。由于近距离成像，后镜组C起到拉长光学系统的后截距作用。第二：本专利技术所述的后置孔径光栏高清鱼眼视频摄像镜头，选用了超广角镜头很少采用的后置固定孔径光栏方案。采用这个方案的原因是在这一位置上，后置固定孔径光栏可起着控制光学系统孔径角的同时把各视场特别是边缘光束偏离其会聚像点较大的上光束拦掉。如何做到既能有效拦光以提高整个成像面的像质又能把孔径角做大是结构选择的关键。此外，设置后置孔径光栏可更有效地减少杂散光的影响。第三：本专利技术所述的后置孔径光栏高清鱼眼视频摄像镜头还在中继场镜B和后镜组C之间设置了视场光栏，视场光栏的位置是设置在光轴上孔径光束和被前镜组A拦光后的轴外边缘光束的高度小于要拦掉的中间视场光束的位置。这样可以进一步提高不同视场上、下光束的对称性，缩小各视场在像面的弥散度，提高整个像面成像质量的均匀性。较之现有技术而言，本专利技术具有以下优点：(1)本专利技术的优点在于采用较合理的前镜组、中继场镜和后镜组的光学组合，特别是选用后置孔径光栏和在后镜组和中继场镜之间的特定位置增设了视场光栏，有效地拦掉了偏离会聚像点的相关视场的上、下光线，使轴上和轴外各个视场光束的弥散程度大大降低，提高了整个像面的成像质量。本专利技术的光学镜头在满足视场角达186°、相对孔径达1:1.7、清晰度达250lp/mm的条件下，整个视场的MTF值超过0.3，边缘视场的相对照度超过0.5，光学总长不超过30mm，实现了高清小型化的要求。(2)本专利技术的优点还在于采用全球面结构和较廉价加工性能好的光学材料，并使多片透镜两面半径相同(九片中有六片)，特别是后镜组C中的三胶合片前三个面的半径一样，使加工的工艺性和加工效率得到改善，提高了镜头的性价比。本专利技术光学镜头还考虑了满足特殊环境要求的可能，使它在更多领域能广泛应用。附图说明图1是本专利技术后置孔径光栏高清鱼眼视频摄像镜头的轴上光束成像原理示意图。其中，2hp1是光学镜头的入瞳大小，uA′是前镜组A的像方孔径角，uB和uB′是中继场镜B的物方和像方孔径角，放大倍率M中＝uB/uB′＝uA′/uB′。uC和uC′是后镜组C的物方和像方孔径角。uC′实际上是光学镜头的像方孔径本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种后置孔径光栏高清鱼眼视频摄像镜头，其特征在于：它包括沿光线入射方向依次设置的前镜组A、中继场镜B、后镜组C和孔径光栏(11)；所述前镜组A由第一透镜(1)、第二透镜(2)、第三透镜(3)及第四透镜(4)构成短焦距负光焦度的镜组，这四个透镜分别是凸凹负透镜、双凹负透镜、双凸正透镜和凹凸负透镜，其组合焦距以fA′表示，其中第三透镜(3)及第四透镜(4)组成双胶合透镜组；所述中继场镜B由第五透镜(5)构成，该透镜为单片双凸正透镜，以f中′表示它的焦距值；所述后镜组C由第六透镜(6)、第七透镜(7)、第八透镜(8)及第九透镜(9)构成正光焦度的镜组，这四个透镜分别是双凸正透镜、双凸正透镜、双凹负透镜、双凸正透镜；其中第七透镜(7)、第八透镜(8)及第九透镜(9)组成三胶合透镜组；所述孔径光栏(11)置于第九透镜(9)后面，以lp′表示它与镜头像面间的距离；以Lf′表示光学系统的后焦点距离；以2hp1表示光学系统的入瞳大小；上述光学系统须满足以下条件：0≤lp’‑lf’<0.15   ……(1)17<f中’<18,3<M中<8.1   ……(2)0.13<|hp1/fA’|<0.17   ……(3)1.70<n1<1.75,52<v1<57   ……(4)1.70<n8<1.74,28<v8<351.52<n9<1.57,58<v9<65......(5),]]>其中，M中表示中继场镜B的承担的“中继”物与像的放大倍率，n1和v1分别表示第一透镜(1)的折射率和阿贝系数，n8和v8分别表示第八透镜(8)的折射率和阿贝系数，n9和v9分别表示第九透镜(9)的折射率和阿贝系数。...

【技术特征摘要】
1.一种后置孔径光栏高清鱼眼视频摄像镜头，其特征在于：它包括沿光线入射方向依次设置的前镜组A、中继场镜B、后镜组C和孔径光栏(11)；所述前镜组A由第一透镜(1)、第二透镜(2)、第三透镜(3)及第四透镜(4)构成短焦距负光焦度的镜组，这四个透镜分别是凸凹负透镜、双凹负透镜、双凸正透镜和凹凸正透镜，其组合焦距以fA′表示，其中第三透镜(3)及第四透镜(4)组成双胶合透镜组；所述中继场镜B由第五透镜(5)构成，该第五透镜(5)为单片双凸正透镜，以f中′表示它的焦距值；所述后镜组C由第六透镜(6)、第七透镜(7)、第八透镜(8)及第九透镜(9)构成正光焦度的镜组，这四个透镜分别是双凸正透镜、双凸正透镜、双凹负透镜、双凸正透镜；其中第七透镜(7)、第八透镜(8)及第九透镜(9)组成三胶合透镜组；所述孔径光栏(11)置于第九透镜(9)后面，以lp′表示它与镜头像面间的距离；以lf′表示光学系统的后焦点距离；以2hp1表示光学系统的入瞳大小；上述光学系统须满足以下条件：0≤|lp′-lf′|<0.15……(1)17<f中′<18,3<M中<8.1……(2)0.13<...

【专利技术属性】
技术研发人员：林孝同，张剑青，朱海东，刘颖，
申请(专利权)人：福建福特科光电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：福建;35