一种大孔径全玻广角鱼眼镜头及其工作方法

技术领域：

本发明涉及一种大孔径全玻广角鱼眼镜头及其工作方法。

背景技术：

近几年来，随着摄像镜头的应用范围越来越广泛，人们对镜头的像素和视场角要求越来越高。但是现有的镜头普遍存在这样的缺点：视场角不够大，往往小于140°，需要多装一个甚至几个镜头才能拍摄到需要的范围；孔径小，在低照度下无法满足CCD芯片的最低成像照度要求而无法清晰成像、外形尺寸较大，占用空间较多。

发明内容：

本发明针对上述现有技术存在的问题做出改进，即本发明所要解决的技术问题是提供一种大孔径全玻广角鱼眼镜头及其工作方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种大孔径全玻广角鱼眼镜头，包括沿光线入射方向自左向右依次设置的前组A、光阑C、后组B、平行平板D以及像面，所述前组A包括依次设置的具有负光焦度的弯月透镜A1、具有负光焦度的弯月透镜A2、具有负光焦度的弯月透镜A3和具有正光焦度的弯月透镜A4组成的第一密接胶合组、具有正光焦度的双凸透镜A5；所述后组B包括依次设置的具有负光焦度的双凹透镜B1和具有正光焦度的双凸透镜B2组成的第二密接胶合组、具有正光焦度的双凸透镜B3、具有负光焦度的弯月透镜B4和具有正光焦度的双凸透镜B5组成的第三密接胶合组。

进一步的，所述弯月透镜A1和弯月透镜A2之间的空气间隔为2.66mm-2.67mm，所述弯月透镜A2和弯月透镜A3之间的空气间隔为4.83mm-4.84mm，所述弯月透镜A4和双凸透镜A5之间的空气间隔为0.1mm-0.11mm；所述双凸透镜B2和双凸透镜B3之间的空气间隔为0.14mm-0.15mm，所述双凸透镜B3和弯月透镜B4之间的空气距离为0.12mm-0.13mm，所述双凸透镜B5与平行平板D之间的空气间隔为0.1mm。

进一步的，将光学系统的总焦距设定为f，沿光线入射方向将弯月透镜A1、弯月透镜A2、弯月透镜A3和弯月透镜A4组成的第一密接胶合组、双凸透镜A5、双凹透镜B1和双凸透镜B2组成的第二密接胶合组、双凸透镜B3、弯月透镜B4和双凸透镜B5组成的第三密接胶合组的焦距依次设置为f1、f2、f3、f4、f5、f6、f7，各镜片焦距关系如下：-9.5

本发明采用的另一种技术方案是：一种大孔径全玻广角鱼眼镜头的工作方法，工作时：当光线入射时，光路顺序进入前组A、光阑C、后组B、平行平板D，最后在像面进行成像，当光线经过前组A时，前组A的五片镜片能对光线的入射角进行收敛，当光线经过后组B时，后组B的五片镜片能进行像差平衡；当光线经过后组B的密接胶合组时，能校正二级光谱和球差。

与现有技术相比，本发明具有以下效果：该镜头结构简单，体积小，视场角为180°、大孔径，分辨率高，可拍摄较大范围的景物，可搭配 600-800 万像素CCD 或CMOS 芯片使用。

附图说明：

图1是本发明实施例光学系统的结构示意图；

图2是本发明实施例中可见光MTF值示意图；

图3是本发明实施例中场曲和F-Theta畸变示意图。

图中：

A-前组A；A1-弯月透镜A1；A2-弯月透镜A2；A3-弯月透镜A3；A4-弯月透镜A4；A5-双凸透镜A5；B-后组B；B1-双凹透镜B1；B2-双凸透镜B2；B3-双凸透镜B3；B4-弯月透镜B4；B5-双凸透镜B5；C-光阑；D-平行平板。

具体实施方式:

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。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

如图1～3所示，本发明一种大孔径全玻广角鱼眼镜头，包括沿光线入射方向自左向右依次设置的前组A、光阑C、后组B、平行平板D以及IMA像面，所述前组A包括依次设置的具有负光焦度的弯月透镜A1、具有负光焦度的弯月透镜A2、具有负光焦度的弯月透镜A3和具有正光焦度的弯月透镜A4组成的第一密接胶合组、具有正光焦度的双凸透镜A5；所述后组B包括依次设置的具有负光焦度的双凹透镜B1和具有正光焦度的双凸透镜B2组成的第二密接胶合组、具有正光焦度的双凸透镜B3、具有负光焦度的弯月透镜B4和具有正光焦度的双凸透镜B5组成的第三密接胶合组。

本实施例中，所述弯月透镜A1和弯月透镜A2之间的空气间隔为2.66mm-2.67mm，所述弯月透镜A2和弯月透镜A3之间的空气间隔为4.83mm-4.84mm，所述弯月透镜A4和双凸透镜A5之间的空气间隔为0.1mm-0.11mm；所述双凸透镜B2和双凸透镜B3之间的空气间隔为0.14mm-0.15mm，所述双凸透镜B3和弯月透镜B4之间的空气距离为0.12mm-0.13mm，所述双凸透镜B5与平行平板D之间的空气间隔为0.1mm。

本实施例中，将光学系统的总焦距设定为f，沿光线入射方向将弯月透镜A1、弯月透镜A2、弯月透镜A3和弯月透镜A4组成的第一密接胶合组、双凸透镜A5、双凹透镜B1和双凸透镜B2组成的第二密接胶合组、双凸透镜B3、弯月透镜B4和双凸透镜B5组成的第三密接胶合组的焦距依次设置为f1、f2、f3、f4、f5、f6、f7，各镜片焦距关系如下：-9.5

本实施例中，各个镜片的具体参数如下表1所示。

表1

本实施例中，此光学系统实现的技术指标如下：（1）焦距：EFFL=2mm ；（2）F 数=2.0；（3）视场角：2w≥180°；（4）成像圆直径大于Ф6.6；（5）工作光谱范围：430nm～730nm；（6）光学总长 TTL≤32.5mm，光学后截距≥4mm ；（7）F-Theta畸变=-9%；（8）该镜头适用于600-800万像素高分辨率CCD 或CMOS 摄像机。

本实施例中，该镜头工作时：当光线入射时，光路顺序进入前组A、光阑C、后组B、平行平板，最后在IMA 像面进行成像，当光线经过前组A时，前组A的五片镜片能对光线的入射角进行收敛，当光线经过后组B时，后组B的五片镜片能进行像差平衡；前组A中的双凸透镜A5采用低折射率和高阿贝数的玻璃，后组B中的双凹透镜B1采用高折射率和低阿贝数的玻璃，弯月透镜B4采用高折射率和低阿贝数的玻璃，当光线经过后组B的密接胶合组透镜时，能校正二级光谱和球差，使得镜头系统通过材料的合理搭配，色差得到良好的校正。

在镜头设计时，采用F、C、D的可见光谱，且F/#设置为2，通光孔径较大,在低照度时依然能快速清晰成像。通过合理分配10片镜片的光焦度，在保持小畸变同时压缩了镜头的光学总长，使光学系统结构紧凑，有利于节省使用成本。

本镜头采用十片式结构，合理分配了光焦度，前五片镜片收敛了光线的入射角，后五片镜片进行像差平衡。前组A中的双凸透镜A5采用低折射率和高阿贝数的玻璃，第二密接胶合组的双凹透镜B1采用高折射率和低阿贝数的玻璃，弯月透镜B4采用高折射率和低阿贝数的玻璃，当光线经过透镜时，能校正二级光谱和球差，使得镜头系统通过材料的合理搭配，色差得到良好的校正。

本发明如果公开或涉及了互相固定连接的零部件或结构件，那么，除另有声明外，固定连接可以理解为：能够拆卸地固定连接( 例如使用螺栓或螺钉连接)，也可以理解为：不可拆卸的固定连接(例如铆接、焊接)，当然，互相固定连接也可以为一体式结构( 例如使用铸造工艺一体成形制造出来) 所取代(明显无法采用一体成形工艺除外)。

另外，上述本发明公开的任一技术方案中所应用的用于表示位置关系或形状的术语除另有声明外其含义包括与其近似、类似或接近的状态或形状。

本发明提供的任一部件既可以是由多个单独的组成部分组装而成，也可以为一体成形工艺制造出来的单独部件。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。