一種用于智能交通系統(tǒng)的固定鏡頭的制作方法
【專利摘要】本專利公開了一種用于智能交通系統(tǒng)的固定鏡頭，屬于光機電一體化領(lǐng)域，尤其是指分辨率達(dá)到2百萬像素以上的大相對孔徑固定鏡頭。通過一片超低色散玻璃以及合適的前后鏡組焦距比值，由7個鏡片四透鏡組構(gòu)成，實現(xiàn)低成本高清晰度的要求，可以充分滿足低智能交通系統(tǒng)領(lǐng)域的需要。
【專利說明】—種用于智能交通系統(tǒng)的固定鏡頭

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本專利屬于光機電一體化領(lǐng)域，涉及一種應(yīng)用于智能交通系統(tǒng)的固定鏡頭，尤其是指相對孔徑為Fl.4的變焦鏡頭。

【背景技術(shù)】
[0002]近年來，我國經(jīng)濟(jì)持續(xù)性快速、穩(wěn)定地發(fā)展，道路上的各種車輛數(shù)量也隨之迅速增漲。我國在解決道路交通擁擠問題時，引進(jìn)了國外先進(jìn)的智能交通系統(tǒng)。在智能交通系統(tǒng)中，大部分的道路信息是依靠高分辨率的大靶面攝像機進(jìn)行采集。早期用于智能交通系統(tǒng)的攝像機為了提高感光能力，通常使用2/3、1/2英寸等等大尺寸CCD成像傳感器。然而，這類大尺寸CXD需要專門的生產(chǎn)線，所以這類CXD價格居高不下。這對普及智能交通系統(tǒng)形成巨大的阻力。
[0003]近來因SONY、鎂光等公司成功開發(fā)了背照式CMOS，使得小尺寸、高分辨率CMOS也具有良好的感光能力，并且CMOS生產(chǎn)成本較低，因而能大幅度降低智能交通系統(tǒng)的整體成本，有利于普及智能交通系統(tǒng)。本專利所述的技術(shù)方案可以很好地滿足智能交通系統(tǒng)領(lǐng)域?qū)π〕叽鏑MOS、大相對孔徑高分辨率鏡頭以及低成本的要求。同時，整個鏡頭體積的光學(xué)總長度較短有利于減小車輛運行所產(chǎn)生的震動對攝像機成像的影響，并且消除了大孔徑鏡頭常見的色差、紫邊等影響成像的因素。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本專利的目的是設(shè)計一種用于智能交通系統(tǒng)的固定鏡頭，成像面積能達(dá)到1/2.5"以上，相對孔徑F數(shù)約1.4可適用于弱光情況，鏡頭分辨率滿足兩三百萬像素攝像機的需求，在強光下無明顯的色散、紫邊以及畸變較小，有利于車輛的車牌、人臉識別。為了同時滿足這幾項技術(shù)指標(biāo)，本專利所述的大孔徑固定鏡頭采用了四個透鏡單元，合理布局各個透鏡組以及各個鏡片的焦距，為消除色散、紫邊等像差問題在第二個透鏡單元使用了超低色散玻璃。
[0005]為了實現(xiàn)上述目的，本專利采用的技術(shù)方案是:
[0006]從物方到像方依次為:包括彎月形正透鏡、凸透鏡朝向物方的雙膠合透鏡等兩個鏡片單元的前鏡組，系統(tǒng)光闌，包含凸透鏡朝向像方的雙膠合透鏡、凸透鏡朝向物方的雙膠合透鏡等兩個鏡片單元的后鏡組。
[0007]合理地分配前后透鏡組的焦距比例,滿足以下關(guān)系式:5.5〈f前/f后<7,f前、f后分別代表前鏡組、后鏡組的焦距。
[0008]在前鏡組雙膠合透鏡中，凸透鏡使用超低色散玻璃，即滿足如下關(guān)系式:v2>63、
1.42〈n2〈l.61 ;其中，v2及n2代表雙膠合鏡組的凸透鏡阿貝數(shù)、折射率。
[0009]鏡頭滿足以下技術(shù)規(guī)格:24mm〈f系<26mm，f系為鏡頭的整體焦距；1.4〈F數(shù)〈1.5，F(xiàn)數(shù)是鏡頭的相對孔徑；光學(xué)總長TTL小于40mm。
[0010]本技術(shù)方案不但可以實現(xiàn)分辨率、抗振動等技術(shù)指標(biāo)，而且因僅有四個鏡片單元使得裝配簡單、合格率高從而大幅降低了生產(chǎn)成本，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]附圖1是本專利的實施例1的光學(xué)系統(tǒng)示意圖
[0012]附圖2是本專利的實施例1的球差、像散、畸變曲線圖
[0013]附圖3是本專利的實施例2的光學(xué)系統(tǒng)示意圖
[0014]附圖4是本專利的實施例2的球差、像散、畸變曲線圖
[0015]符號說明:
[0016]G1、G2、G3、G4 表示第 1、2、3、4 透鏡單元；
[0017]d表不可見光主波長587nm、g表不波長436nm、F表不波長650nm ；
[0018]S表不弧矢方向的場曲，T表不子午方向的場曲。

【具體實施方式】
[0019]本專利的固定鏡頭構(gòu)成如下:主體結(jié)構(gòu)由前后兩個鏡組構(gòu)成，系統(tǒng)光闌位于兩個鏡組之間。前鏡組包括朝向物方的彎月形正透鏡、凸透鏡朝向物方的雙膠合透鏡等兩個鏡片單元。后鏡組包含凸透鏡朝向像方的雙膠合透鏡、凸透鏡朝向物方的雙膠合透鏡等兩個鏡片單兀。
[0020]前后透鏡組的焦距滿足以下關(guān)系式:5.5〈f前/f后<7,f前、f后分別代表前鏡組、后鏡組的焦距。滿足該關(guān)系使得此焦距下的鏡頭光學(xué)總長最小化，實現(xiàn)較佳的抗振性能，對提高智能交通系統(tǒng)采集高分辨率圖像有重要的使用。
[0021]為了減小因鏡頭光學(xué)總長最小化，而導(dǎo)致光線通過前鏡組雙膠合透鏡時高度快速降低產(chǎn)生大量的色差，需要進(jìn)行相應(yīng)的處理，比如使用超低色散玻璃或者衍射元件。本方案采用在該雙膠合凸透鏡使用超低色散玻璃，以實際低色差、紫邊技術(shù)要求，即滿足如下關(guān)系式:V2>63、1.42〈n2〈1.61 ;其中，v2及n2代表雙膠合鏡組的凸透鏡阿貝數(shù)、折射率。
[0022]通過合理地使用玻璃，設(shè)置恰當(dāng)?shù)那拾霃?、厚度，本方案實現(xiàn)了市場所需要的大相對孔徑、中長焦、緊湊化的要求，相應(yīng)的技術(shù)規(guī)格如以下關(guān)系:24mm〈f系<26mm，f系為鏡頭的整體焦距；1.4<F數(shù)〈1.5，F(xiàn)數(shù)是鏡頭的相對孔徑；光學(xué)總長TTL小于40mm。
[0023]實施例1:鏡頭的光學(xué)數(shù)據(jù)如下:
[0024]

面號I曲率半徑 I厚度I折射率.阿貝數(shù)
1_ 22.292_3.03 746934.510086_

2225.128 0.15

3~7334.62 589980.683267

4~379.617 4.60 749501.350209

55~8712.46
1EW~ 1.75

7"TI 396 0.70 608015.462200

8^9134.93 772501.496135

9~16.795 3.50

10~9702.64 755002.523293

11800 1.21 698948.300531

12平面6.92

13ψΒ0.80 516797.642123

14平面0.63
[0025]其中，折射率是指d光折射率nd-1的數(shù)值，阿貝數(shù)是指vd乘以10000后得到的。二者的數(shù)據(jù)由.符號分隔。最后一片是濾光片。
[0026]由以上的鏡頭結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)可以得到，
[0027]f 前=79.72mm、f 后=13.55mm，故有 f 前/f 后=5.88 ；
[0028]f 系=24.98mm
[0029]半視場角=8.37度
[0030]光學(xué)總長=37.9mm
[0031]F 數(shù)=1.45
[0032]在第二透鏡單元中，即第一雙膠合透鏡組，v2 = 68.3，n2 = 1.589
[0033]實施例2:鏡頭的光學(xué)數(shù)據(jù)如下
[0034]
面號I曲率半徑I厚度I折射率.阿貝數(shù)

1_22.834 2.94 746934.510086

2180.934 ^ 0.15

311.932 ^ 4.69 603003.655452

4-182.985^4.78 749501.350209

55.914 ^2.17
光闌_

7-10.775 ^0.70 608015.462200

89.185 ^ 3.35 772501.496135

9-14.891 ^ 4.20

10~14.889 ^2.83 755002.523293

Tl~ -15.796 ^ 0.70 698948.300531

12~ 平面 ^ 7.08

13~ 平面 _ 0.80 516797.642123

U I平面|θ.51
[0035]f 前=90.23mm、f 后=13.59mm，故有 f 前/f 后=6.64 ；
[0036]f 系=24.93mm
[0037]半視場角=8.39度
[0038]光學(xué)總長=36.5mm
[0039]F 數(shù)=1.45
[0040]在第二透鏡單元中，即第一雙膠合透鏡組，v2 = 65.5，n2 = 1.603
[0041]以上所述僅是本專利技術(shù)的兩種優(yōu)選實施方式，并不構(gòu)成對本專利技術(shù)的限定，凡在本專利所述技術(shù)方案基礎(chǔ)之上作出的任何修改、替換等，均應(yīng)落入本專利的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于智能交通系統(tǒng)的固定鏡頭，其特征在于從物方到像方依次為:包括彎月形正透鏡、凸透鏡朝向物方的雙膠合透鏡等兩個鏡片單元的前鏡組，系統(tǒng)光闌，包含凸透鏡朝向像方的雙膠合透鏡、凸透鏡朝向物方的雙膠合透鏡等兩個鏡片單元的后鏡組。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于智能交通系統(tǒng)的固定鏡頭，其特征在于前后透鏡組滿足:5.5<f前/f后〈7, f前、f后分別代表前鏡組、后鏡組的焦距。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于智能交通系統(tǒng)的固定鏡頭，其特征在于:在前鏡組中，雙膠合透鏡之中的凸透鏡滿足關(guān)系:v2>63、l.42〈n2〈l.61 ;其中，v2及n2代表雙膠合鏡組的凸透鏡阿貝數(shù)、折射率。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于智能交通系統(tǒng)的固定鏡頭，其特征在于所述鏡頭滿足:24mm<f系<26mm，f系為鏡頭的整體焦距；1.4<F數(shù)〈1.5，F(xiàn)數(shù)是鏡頭的相對孔徑；光學(xué)總長TTL 小于 40mm η
【文檔編號】G02B13/00GK204028441SQ201420441511
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年8月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月7日
【發(fā)明者】林法官, 黃 良, 黃躍東 申請人:福州開發(fā)區(qū)鴻發(fā)光電子技術(shù)有限公司