本實(shí)用新型實(shí)施例涉及光學(xué)成像技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種透霧鏡頭及攝像機(jī)。

背景技術(shù)：

盡管現(xiàn)有的攝像機(jī)鏡頭屬于技術(shù)較為成熟的高端產(chǎn)品，但也存在不完善之處，譬如：若監(jiān)視人員要進(jìn)行遠(yuǎn)距離拍攝時(shí)，對當(dāng)時(shí)的光線亮度及空氣透明度等外界自然條件有較高的要求，如果拍攝時(shí)因天氣不好而產(chǎn)生有霧氣，那么將對霧氣所隔離景物的拍攝效果產(chǎn)生負(fù)面影響，甚至于將無法取景拍攝。

公開(公告)號CN201069480Y的實(shí)用新型專利公開了一種《透霧攝像機(jī)鏡頭》，包括調(diào)焦鏡組、變倍鏡組、光圈及其對應(yīng)配合的電機(jī)，以及鏡頭接口，并設(shè)置有CPU控制器與電機(jī)連接，還包括設(shè)置于光圈與鏡頭接口之間的補(bǔ)償鏡組及濾光片，并分別設(shè)置有與CPU控制器連接的電機(jī)，且電機(jī)分別對應(yīng)與補(bǔ)償透鏡組及濾光片呈傳動(dòng)控制連接。透霧攝像機(jī)鏡頭具有透霧功能，可實(shí)現(xiàn)對霧氣所隔離的景物進(jìn)行有效拍攝，尤其實(shí)現(xiàn)將可見光濾掉后的不同波長(760nm以上)紅外線進(jìn)行有效自動(dòng)選擇。

雖然上述專利公開的透霧攝像機(jī)鏡頭通過給普通鏡頭增加補(bǔ)償透鏡組來實(shí)現(xiàn)透霧功能，但是需要CPU控制補(bǔ)償透鏡組來校正不同波長的紅外光在成像平面的偏離，增加補(bǔ)償透鏡組和額外配置控制補(bǔ)償透鏡組的CPU來彌補(bǔ)紅外光導(dǎo)致鏡頭的制造難度和成本較高，而且補(bǔ)償透鏡組的軸向位移量受到結(jié)構(gòu)件加工精度、CPU控制精度、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的配合精度影響，使得補(bǔ)償透鏡組的偏心、傾斜，等負(fù)面的變化，都會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)的成像質(zhì)量。

綜上，現(xiàn)有的透霧鏡頭的制造難度和成本較高、且成像質(zhì)量穩(wěn)定性差的技術(shù)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型實(shí)施例提供一種透霧鏡頭及攝像機(jī)，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的透霧鏡頭的制造難度和成本較高、且成像質(zhì)量穩(wěn)定性差的技術(shù)問題。

本實(shí)用新型實(shí)施例提供一種透霧鏡頭，沿光軸方向從物側(cè)到像側(cè)依次包括：前固定組(G1)、變焦組(G2)、后固定組(G3)、聚焦組(G4)、濾光片組(G5)，其中，通過所述變焦組(G2)與所述聚焦組(G4)沿光軸方向的位置變化實(shí)現(xiàn)焦距的改變，所述變焦組(G2)的焦距f2、所述聚焦組(G4)的焦距f4、所述透霧鏡頭的短焦焦距fw、所述透霧鏡頭的長焦焦距ft滿足和使得光線依次穿過所述前固定組(G1)、所述變焦組(G2)、所述后固定組(G3)、所述聚焦組(G4)、所述濾光片組(G5)后在成像平面的像差小于閾值。

進(jìn)一步地，所述前固定組(G1)的光焦度為正；

所述變焦組(G2)的光焦度為負(fù)，所述變焦組(G2)沿光軸方向從物側(cè)到像側(cè)至少包括：一個(gè)負(fù)透鏡、一個(gè)雙凹負(fù)透鏡和一個(gè)正透鏡；

所述后固定組(G3)的光焦度為正，所述后固定組(G3)沿光軸方向從物側(cè)到像側(cè)至少包括：一個(gè)正透鏡和一個(gè)雙凹負(fù)透鏡；

所述聚焦組(G4)的光焦度為正，所述聚焦組(G4)沿光軸方向從物側(cè)到像側(cè)至少包括：一個(gè)負(fù)透鏡、一個(gè)朝向物側(cè)的表面為凸面的正透鏡、一個(gè)負(fù)透鏡、一個(gè)雙凸正透鏡和一個(gè)正透鏡。

進(jìn)一步地，所述前固定組(G1)沿光軸方向從物側(cè)到像側(cè)依次至少包括：第一負(fù)正雙膠合透鏡組(100)和凸凹正透鏡(L3)；

所述變焦組(G2)沿光軸方向從物側(cè)到像側(cè)依次至少包括：雙凹負(fù)透鏡(L4)、雙凹負(fù)透鏡(L5)、第二負(fù)正雙膠合透鏡組(200)；

所述后固定組(G3)沿光軸方向從物側(cè)到像側(cè)依次至少包括：雙凸正透鏡(L8)和第一正負(fù)雙膠合透鏡組(300)；

所述聚焦組(G4)沿光軸方向從物側(cè)到像側(cè)依次至少包括：第三負(fù)正雙膠合透鏡組(400)、第四負(fù)正雙膠合透鏡組(500)和非球面正透鏡(L15)組成。

進(jìn)一步地，所述第一負(fù)正雙膠合透鏡組(100)，由凸凹負(fù)透鏡(L1)與雙凸正透鏡(L2)沿光軸方向從物側(cè)到像側(cè)膠合而成；

所述第二負(fù)正雙膠合透鏡組(200)，由雙凹負(fù)透鏡(L6)與雙凸正透鏡(L7)沿光軸方向從物側(cè)到像側(cè)膠合而成；

所述第一正負(fù)雙膠合透鏡組(300)，由雙凸正透鏡(L9)與雙凹負(fù)透鏡(L10)沿光軸方向從物側(cè)到像側(cè)膠合而成；

所述第三負(fù)正雙膠合透鏡組(400)，由雙凹負(fù)透鏡(L11)與凸凹正透鏡(L12)沿光軸方向從物側(cè)到像側(cè)膠合而成；所述第四負(fù)正雙膠合透鏡組(500)，由雙凹負(fù)透鏡(L13)與雙凸正透鏡(L14)沿光軸方向從物側(cè)到像側(cè)膠合而成。

進(jìn)一步地，所述非球面正透鏡(15)的矢高Z，與口徑Y(jié)、曲率半徑R、圓錐系數(shù)K、多次項(xiàng)系數(shù)A₄、A₆、A₈、A₁₂、A₁₄、A₁₆滿足以下關(guān)系式：

進(jìn)一步地，所述變焦組(G2)和所述聚焦組(G4)沿光軸方向的位置變化實(shí)現(xiàn)焦距的改變，所述透霧鏡頭的焦距變化范圍為7-33mm。

進(jìn)一步地，還包括位于所述變焦組和所述后固定組之間，且靠近所述后固定組設(shè)置的孔徑光闌。

進(jìn)一步地，所述孔徑光闌處設(shè)置有光圈調(diào)節(jié)裝置，所述光圈調(diào)節(jié)裝置用于調(diào)整所述孔徑光闌的通光孔徑；所述孔徑光闌的通光孔徑與所述透霧鏡頭的光圈對應(yīng)，所述透霧鏡頭的光圈最大調(diào)整到F1.1。

進(jìn)一步地，所述多個(gè)濾光片包括可見光濾光片和紅外光濾光片；所述紅外光濾光片包括第一濾光片，第二濾光片、第三濾光片中的一種或幾種的任意組合；

其中，所述可見光濾光片與所述光學(xué)鏡頭的可見光模式對應(yīng)，所述可見光濾光片對380nm至650nm的波段的光線具有增透作用，對650nm以上的波段的光線具有截止作用；

所述第一濾光片與所述光學(xué)鏡頭的紅外夜視模式對應(yīng)，所述第一濾光片對650nm以上的波段的光線具有增透作用，對650nm以下的波段的光線具有截止作用；

所述第二濾光片與所述光學(xué)鏡頭的二級透霧模式對應(yīng)，所述第二濾光片對850±50nm波段的光線具有增透作用，對850±50nm以外波段的光線具有截止作用；

所述第三濾光片與所述光學(xué)鏡頭的三級透霧模式對應(yīng)，所述第三濾光片對940±50nm波段的光線具有增透作用，對940±50nm以外波段的光線具有截止作用。

本實(shí)用新型實(shí)施例提供一種攝像機(jī)，包括上述實(shí)施例所述的透霧鏡頭。

上述實(shí)施例中的透霧鏡頭，沿光軸方向從物側(cè)到像側(cè)依次包括：前固定組(G1)、變焦組(G2)、后固定組(G3)、聚焦組(G4)、濾光片組(G5)，其中，通過透霧鏡頭的變焦組(G2)與聚焦組(G4)沿光軸方向的位置變化，實(shí)現(xiàn)透霧鏡頭的焦距的改變，變焦組(G2)的焦距f2、聚焦組(G4)的焦距f4、透霧鏡頭的短焦焦距fw、透霧鏡頭的長焦焦距ft滿足(關(guān)系式一)和(關(guān)系式二)，關(guān)系式一和關(guān)系式二反應(yīng)了透霧鏡頭的整個(gè)透鏡系統(tǒng)的焦距改變時(shí)的光焦比的變化范圍。上述透霧鏡頭的光焦比滿足上述關(guān)系式一和關(guān)系式二時(shí)，能將各種場景下光線經(jīng)整個(gè)透鏡系統(tǒng)后在成像平面的成像偏差控制在閾值范圍內(nèi)，也就是光線依次穿過前固定組(G1)、變焦組(G2)、后固定組(G3)、聚焦組(G4)、濾光片組(G5)后在成像平面的像差，能夠控制在閾值范圍內(nèi)，使得上述透霧鏡頭在多種透霧場景下也能夠作為高清變焦鏡頭使用。

附圖說明

附圖用來提供對本實(shí)用新型的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與本實(shí)用新型實(shí)施例一起用于解釋本實(shí)用新型，并不構(gòu)成對本實(shí)用新型的限制。在附圖中：

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種透霧鏡頭的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2a為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種透霧鏡頭處于短焦?fàn)顟B(tài)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2b為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種透霧鏡頭處于長焦?fàn)顟B(tài)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種具體實(shí)例中的透霧鏡頭的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4至圖9為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種高清透霧鏡頭的MTF曲線圖；

圖10、圖11為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種高清透霧鏡頭在可見光模式的場曲曲線示意圖；

圖12、圖13為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種高清透霧鏡頭在可見光模式的變倍色差曲線示意圖；

圖14、圖15為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種高清透霧鏡頭在可見光模式的位置色差曲線示意圖。

具體實(shí)施方式

為了使本實(shí)用新型所解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案以及有效果更加清楚明白，以下結(jié)合說明書附圖對本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行說明，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的優(yōu)選實(shí)施例僅用于說明和解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。并且在不沖突的情況下，本申請中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。

本實(shí)用新型實(shí)施例提供一種透霧鏡頭，如圖1所示，沿光軸方向從物側(cè)到像側(cè)依次包括：前固定組(G1)、變焦組(G2)、后固定組(G3)、聚焦組(G4)、濾光片組(G5)和成像平面；其中，前固定組(G1)的光焦度為正，變焦組(G2)的光焦度為負(fù)，后固定組(G3)的光焦度為正，聚焦組(G4)的光焦度為正。

前固定組(G1)的光焦度為正時(shí)，前固定組(G1)至少包括一個(gè)正透鏡；

變焦組(G2)的光焦度為負(fù)時(shí)，變焦組(G2)沿光軸方向從物側(cè)到像側(cè)至少包括：一個(gè)負(fù)透鏡、一個(gè)雙凹負(fù)透鏡和一個(gè)正透鏡；

后固定組(G3)的光焦度為正時(shí)，后固定組(G3)沿光軸方向從物側(cè)到像側(cè)至少包括：一個(gè)正透鏡和一個(gè)雙凹負(fù)透鏡；

聚焦組(G4)的光焦度為正時(shí)，聚焦組(G4)沿光軸方向從物側(cè)到像側(cè)至少包括：一個(gè)負(fù)透鏡、一個(gè)朝向物側(cè)的表面為凸面的正透鏡、一個(gè)負(fù)透鏡、一個(gè)雙凸正透鏡和一個(gè)正透鏡。

具體的，本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種透霧鏡頭如圖2a和圖2b所示：

前固定組(G1)的光焦度為正，前固定組(G1)沿光軸方向從物側(cè)到像側(cè)依次包括：第一負(fù)正雙膠合透鏡組(100)和凸凹正透鏡(L3)；

變焦組(G2)的光焦度為負(fù)，變焦組(G2)沿光軸方向從物側(cè)到像側(cè)依次包括：雙凹負(fù)透鏡(L4)、雙凹負(fù)透鏡(L5)、第二負(fù)正雙膠合透鏡組(200)；

后固定組(G3)的光焦度為正，后固定組(G3)沿光軸方向從物側(cè)到像側(cè)依次包括：雙凸正透鏡(L8)和第一正負(fù)雙膠合透鏡組(300)；

聚焦組(G4)的光焦度為正，聚焦組(G4)沿光軸方向從物側(cè)到像側(cè)依次包括：第三負(fù)正雙膠合透鏡組(400)、第四負(fù)正雙膠合透鏡組(500)和非球面正透鏡(L15)組成；

通過變焦組(G2)與聚焦組(G4)沿光軸方向的位置變化實(shí)現(xiàn)焦距的改變，變焦組(G2)的焦距f2、聚焦組(G4)的焦距f4、透霧鏡頭的短焦焦距fw、透霧鏡頭的長焦焦距ft滿足(關(guān)系式一)和(關(guān)系式二)，使得光線穿過：前固定組(G1)、變焦組(G2)、后固定組(G3)、聚焦組(G4)、濾光片組(G5)后在成像平面的像差(即成像偏差)小于閾值。

其中，關(guān)系式一和關(guān)系式二反應(yīng)了整個(gè)透鏡系統(tǒng)的焦距改變時(shí)的光焦比的變化范圍。本實(shí)用新型實(shí)施例的透霧鏡頭的光焦比滿足上述關(guān)系式一和關(guān)系式二，能將各種場景下光線經(jīng)整個(gè)透鏡系統(tǒng)后在成像平面的成像偏差控制在閾值范圍內(nèi)，使得透霧鏡頭在多種透霧場景下也能夠作為高清變焦鏡頭。

聚焦組(G4)中非球面正透鏡(15)可設(shè)置至少一個(gè)，與全部使用球面鏡片相比，使用較少數(shù)量的球面鏡片，可以有效校正大孔徑的像差，提升成像質(zhì)量，還可以縮小透霧鏡頭的體積。球面透鏡是指從透鏡的中心到邊緣具有恒定的曲率，而非球面透鏡則是從中心到邊緣之曲率連續(xù)發(fā)生變化。非球面透鏡替換球面透鏡，可以修正球面透鏡在準(zhǔn)直和聚焦系統(tǒng)中所帶來的球差。通過調(diào)整曲面常數(shù)和非球面系數(shù)，非球面透鏡可以最大限度的消除球差。經(jīng)過非球面透鏡(L15)的光線匯聚后，能夠基本上消除球面透鏡(L1)至(L14)所產(chǎn)生的球差。

非球面正透鏡(L15)的曲面常數(shù)包括曲率半徑R、中心厚度Tc、折射率Nd、和阿貝常數(shù)Vd，非球面正透鏡(L15)的非球面系數(shù)，包括矢高Z，矢高Z與非球面正透鏡(L15)的口徑Y(jié)、曲率半徑R、圓錐系數(shù)K、多次項(xiàng)系數(shù)A4、A6、A8、A12、A14、A16滿足以下關(guān)系式：

對于本實(shí)用新型的上述透霧鏡頭，通過對前固定組(G1)、變焦組(G2)、后固定組(G3)、聚焦組(G4)內(nèi)的透鏡、透鏡組進(jìn)行光焦度的合理分配，同時(shí)合理設(shè)計(jì)透鏡、膠合透鏡組的形狀、間距，使得整個(gè)透鏡系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式，每個(gè)透鏡的曲率半徑、中心厚度折射率、阿貝系數(shù)等參數(shù)與透霧鏡頭的成像條件(關(guān)系式一和關(guān)系式二)匹配，進(jìn)而使整個(gè)透鏡系統(tǒng)的球差、慧差、象散、場曲、倍率色差、位置色差得到很好的校正，提高了成像的清晰度。

下面對上述透霧鏡頭的第一負(fù)正雙膠合透鏡組(100)、第二負(fù)正雙膠合透鏡組(200)、第一正負(fù)雙膠合透鏡組(300)、第三負(fù)正雙膠合透鏡組(400)、第四負(fù)正雙膠合透鏡組(500)內(nèi)的光學(xué)透鏡做進(jìn)一步說明。

前固定組(G1)中，第一負(fù)正雙膠合透鏡組(100)，可以由凸凹負(fù)透鏡(L1)與雙凸正透鏡(L2)沿光軸方向從物側(cè)到像側(cè)膠合而成。

變焦組(G2)中，第二負(fù)正雙膠合透鏡組(200)，可以由雙凹負(fù)透鏡(L6)與雙凸正透鏡(L7)沿光軸方向從物側(cè)到像側(cè)膠合而成。

后固定組(G3)中，第一正負(fù)雙膠合透鏡組(300)，可以由雙凸正透鏡(L9)與雙凹負(fù)透鏡(L10)沿光軸方向從物側(cè)到像側(cè)膠合而成；

聚焦組(G4)中，第三負(fù)正雙膠合透鏡組(400)，可以由雙凹負(fù)透鏡(L11)與凸凹正透鏡(L12)沿光軸方向從物側(cè)到像側(cè)膠合而成；第四負(fù)正雙膠合透鏡組(500)，由雙凹負(fù)透鏡(L13)與雙凸正透鏡(L14)沿光軸方向從物側(cè)到像側(cè)膠合而成。

參見圖1至圖3，上述透霧鏡頭還包括位于變焦組(G2)和后固定組(G3)之間，且靠近后固定組(G3)設(shè)置的孔徑光闌(aperture stop，簡稱STOP)，孔徑光闌相當(dāng)于光圈，目的是限制入射光束大小的孔，其大小和位置對透鏡所成像的清晰程度、正確性和亮度都有決定性的作用。孔徑光闌內(nèi)設(shè)置有光圈調(diào)節(jié)裝置。將孔徑光闌設(shè)置在后固定組(G3)之前，具有以下優(yōu)點(diǎn)：

其一，將孔徑光闌設(shè)置在固定組(G3)之前，與設(shè)置在固定組(G3)之后相比，可以減小前固定組(G1)和變焦組(G2)的體積，有利于透霧鏡頭的緊湊和體積小型化；

其二，通過變焦組(G2)和聚焦組(G4)沿光軸方向的位置變化來實(shí)現(xiàn)焦距的改變，后固定組(G3)和聚焦組(G4)之間需要預(yù)留足夠的調(diào)焦余量，如果將孔徑光闌設(shè)置在固定組(G3)之后，后固定組(G3)和聚焦組(G4) 之間的調(diào)焦余量就會(huì)變得很小，這樣就會(huì)限制透霧鏡頭的焦距。

其三，當(dāng)鏡頭的使用場景變化時(shí)，會(huì)需要調(diào)節(jié)將孔徑光闌的通光孔徑(相當(dāng)于調(diào)節(jié)光圈)，如可見光拍攝場景下需將孔徑光闌的通光孔徑調(diào)小，在透霧場景時(shí)，需要將孔徑光闌的通光孔徑調(diào)大，將孔徑光闌的通光孔徑的調(diào)整裝置需放在孔徑光闌內(nèi)，如果將孔徑光闌設(shè)置在固定組(G3)之后，孔徑光闌的通光孔徑的調(diào)整裝置會(huì)占去一部分空間，也會(huì)限制后固定組(G3)和聚焦組(G4)之間的調(diào)焦余量。因此，將孔徑光闌設(shè)置在固定組(G3)之前，可以保證后固定組(G3)和聚焦組(G4)之間有充足的的調(diào)焦余量，使得透霧鏡頭的焦距的變化范圍較寬，有利于在透霧場景下提高成像清晰度。

本實(shí)用新型實(shí)施例中的孔徑光闌的通光孔徑的尺寸可調(diào)整，最大能夠?qū)⑼胳F鏡頭的光圈調(diào)整為F1.1

圖1至圖3所示的透霧鏡頭的濾光片組(G5)包括多個(gè)濾光片，多個(gè)濾光片的切換由濾光片切換裝置執(zhí)行，濾光片切換裝置由濾光片切換程序控制，濾光片切換程序由客戶端、用戶或計(jì)算機(jī)操控。

進(jìn)一步的，濾光片組(G5)多個(gè)濾光片包括可見光濾光片和紅外光濾光片；紅外光濾光片包括第一濾光片，第二濾光片、第三濾光片中的一種或幾種的任意組合，使得本實(shí)用新型的透霧鏡頭可以在多種紅外波段進(jìn)行工作，從而實(shí)現(xiàn)不同級別透霧功能，而且還可方便的在多種應(yīng)用場景之間切換，如在可見光模式、紅外夜視模式、二級透霧模式和三級透霧模式之間切換。

具體的，可見光濾光片與光學(xué)鏡頭的可見光模式對應(yīng)，可見光濾光片對380nm至650nm的波段的光線具有增透作用，對650nm以上的波段的光線具有截止作用。

第一濾光片與光學(xué)鏡頭的紅外夜視模式對應(yīng)，第一濾光片對650nm以上的波段的光線具有增透作用，對650nm以下的波段的光線具有截止作用。

第二濾光片與光學(xué)鏡頭的二級透霧模式對應(yīng)，第二濾光片對800～900nm(即850±50nm)波段的光線具有增透作用，對800～900nm以外波段的光線具有截止作用。

第三濾光片與光學(xué)鏡頭的三級透霧模式對應(yīng)，第三濾光片對(890nm～990nm)940±50nm波段的光線具有增透作用，對940±50nm以外波段的光線具有截止作用。

本實(shí)用新型實(shí)施例提供一種高清透霧鏡頭的具體實(shí)例，具有高分辨率、光圈微光級、日夜兩用、多級透霧的特點(diǎn)。

本實(shí)用新型實(shí)施例提供的高清透霧鏡頭的光學(xué)技術(shù)指標(biāo)包括：

光學(xué)總長TTL≤110mm；

鏡頭焦距f’：7(W)—33(T)mm，W表示短焦，T表示長焦；

鏡頭的視場角：64°(W)—16°(T)；

鏡頭的光學(xué)畸變：-8.87％(W)—-3.83％(T)；

鏡頭系統(tǒng)的光圈F/#：F1.1；

鏡頭像面尺寸：1/1.8〞。

下面對高清透霧鏡頭的前固定組(G1)、變焦組(G2)、后固定組(G3)、聚焦組(G4)內(nèi)的光學(xué)透鏡的材質(zhì)和光學(xué)參數(shù)進(jìn)行說明。

前固定組(G1)中，凸凹負(fù)透鏡(L1)為光焦度為負(fù)的彎月透鏡，其朝向物側(cè)的表面為凸面，其朝向像側(cè)的表面為凹面，凸面的凸度小于凹面的凹度。雙凸正透鏡(L2)為光焦度為正的雙凸透鏡，其朝向物側(cè)的表面為凸面，朝向像側(cè)的表面為平面；凸凹正透鏡(L3)為光焦度為正的彎月透鏡，其朝向物側(cè)的表面為凸面，其朝向像側(cè)的表面為凹面，凸面的凸度大于凹面的凹度。凸凹負(fù)透鏡(L1)、雙凸正透鏡(L2)、凸凹正透鏡(L3)的曲率半徑R、中心厚度Tc、折射率Nd、和阿貝常數(shù)Vd參見表1。其中，第一負(fù)正雙膠合透鏡組(100)與凸凹正透鏡(L3)之間的中心間距為0.2mm。

變焦組(G2)中，雙凹負(fù)透鏡(L4)為光焦度為負(fù)的雙凹透鏡。雙凹負(fù)透鏡(L5)為光焦度為負(fù)的雙凹透鏡。雙凹負(fù)透鏡(L6)為光焦度為負(fù)的雙凹透鏡。雙凸正透鏡(L7)為光焦度為正的雙凸透鏡。雙凹負(fù)透鏡(L4)、雙凹負(fù)透鏡(L5)、雙凹負(fù)透鏡(L6)、雙凸正透鏡(L7)的曲率半徑R、中心厚度Tc、折射率Nd、和阿貝常數(shù)Vd參見表2。其中，雙凹負(fù)透鏡(L4)與雙凹負(fù)透鏡(L5)之間的中心間距為3.43mm；雙凹負(fù)透鏡(L5)與第二負(fù)正雙膠合透鏡組(200)之間的中心間距為4mm。

表1

表2

后固定組(G3)中，雙凸正透鏡(L8)為光焦度為正的雙凸透鏡；雙凸正透鏡(L9)為光焦度為正的雙凸透鏡；雙凹負(fù)透鏡(L10)為光焦度為負(fù)的雙凹透鏡。雙凸正透鏡(L8)、雙凸正透鏡(L9)和雙凹負(fù)透鏡(L10)的曲率半徑R、中心厚度Tc、折射率Nd、和阿貝常數(shù)Vd參見表3。其中，STOP為設(shè)置在后固定組(G3)的透鏡之前的孔徑光闌，孔徑光闌的中心厚度是0.2mm；雙凸正透鏡(L8)與第一正負(fù)雙膠合透鏡組(300)之間的間距為0.1mm。

表3

聚焦組(G4)中，雙凹負(fù)透鏡(L11)為光焦度為負(fù)的雙凹透鏡；凸凹正透鏡(L12)為光焦度為正的彎月透鏡，其朝向物側(cè)的表面為凸面，其朝向像側(cè)的表面為凹面，凸面的凸度大于凹面的凹度；雙凹負(fù)透鏡(L13)為光焦度為負(fù)的雙凹透鏡；雙凸正透鏡(L14)為光焦度為正的雙凸透鏡。非球面正透鏡(L15)為光焦度為正的非球面鏡片。雙凹負(fù)透鏡(L11)、凸凹正透鏡(L12)、雙凹負(fù)透鏡(L13)、雙凸正透鏡(L14)、非球面正透鏡(L15)的曲率半徑R、中心厚度Tc、折射率Nd、和阿貝常數(shù)Vd參見表4。第三負(fù)正雙膠合透鏡組(400)與第四負(fù)正雙膠合透鏡組(500)之間的中心間距為3.84mm；第四負(fù)正雙膠合透鏡組(500)與非球面正透鏡(L15)之間的中心間距為0.1mm。

此外，濾光片組(G5)的多個(gè)濾光片的光學(xué)參數(shù)滿足：中心厚度為0.8mm，折射率為1.517，阿貝常數(shù)為64.212。成像平面的中心厚度為1.2mm。

表4

此外，濾光片組(G5)的多個(gè)濾光片的光學(xué)參數(shù)滿足：中心厚度為0.8mm，折射率為1.517，阿貝常數(shù)為64.212。成像平面的中心厚度為1.2mm。

上述變焦組(G2)和聚焦組(G4)設(shè)置在套筒中，套筒按固定的凸輪曲線轉(zhuǎn)動(dòng)，通過變焦組(G2)和聚焦組(G4)沿光軸方向的位置變化來實(shí)現(xiàn)焦距的改變。上述實(shí)例中，前固定組(G1)、變焦組(G2)、后固定組(G3)、聚焦組(G4)、濾光片組(G5)之間的間距參見表5。

如圖2a所示，透霧鏡頭為短焦鏡頭時(shí)，前固定組(G1)與變焦組(G2)之間的間距較小，變焦組(G2)與后固定組(G3)之間的間距較大，透霧鏡頭短焦焦距fw為7mm。具體實(shí)例中，參見表5，前固定組(G1)與變焦組(G2)之間的間距D1為1.3mm；變焦組(G2)與后固定組(G3)之間的間距D2為30.79mm；后固定組(G3)與聚焦組(G4)之間的間距D3為4.76mm聚焦組(G4)與濾光片組之間的間距D4為8.97mm。

如圖2b所示，透霧鏡頭為長焦鏡頭時(shí)，前固定組(G1)與變焦組(G2)之間的間距較大，變焦組(G2)與后固定組(G3)之間的間距較小，透霧鏡頭的長焦焦距ft為33mm；具體實(shí)例中，參見表5，前固定組(G1)與變焦組(G2)之間的間距D1為29.42mm；變焦組(G2)與后固定組(G3)之間的間距D2為2.65mm；后固定組(G3)與聚焦組(G4)之間的間距D3為2.6mm；聚焦組(G4)與濾光片組(G5)之間的間距D4為11.15mm。

表5

通過對光學(xué)透鏡(L1)至(L15)的光焦度的分配，同時(shí)采用與光焦度相適應(yīng)的光學(xué)玻璃材質(zhì)，使得透鏡系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式，透鏡的折射率、阿貝系數(shù)等參數(shù)與成像條件(關(guān)系式一和關(guān)系式二)匹配，進(jìn)而使透鏡系統(tǒng)的球差、慧差、象散、場曲、倍率色差、位置色差得到很好的校正。

本實(shí)用新型實(shí)施例提供的上述高清透霧鏡頭能夠達(dá)到更大的光圈(如F1.1微光級)、更高的分辨率(可支持800萬像素?cái)z像機(jī))和更佳的紅外夜視及透霧性能；可廣泛應(yīng)用到安防監(jiān)控領(lǐng)域，適用于不同氣候條件，實(shí)現(xiàn)全天候的超高清畫面視頻監(jiān)控。

基于本實(shí)用新型實(shí)施例提供的上述透霧鏡頭，本實(shí)用新型實(shí)施例還提供一種攝像機(jī)，包括上述透霧鏡頭。

下面通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果來說明本實(shí)用新型實(shí)施例提供的上述高清透霧鏡頭和攝像機(jī)的光學(xué)性能，尤其是對各種像差的校正能力。

其中，光學(xué)傳遞函數(shù)是用來評價(jià)一個(gè)光學(xué)系統(tǒng)的成像質(zhì)量較準(zhǔn)確、直觀和常見的方式，其曲線越高、越平滑，表明系統(tǒng)的成像質(zhì)量越好，表面對各種像差(如：球差、慧差、象散、場曲、變倍色差、位置色差等)校正能力較強(qiáng)。實(shí)際光學(xué)系統(tǒng)中，由非近軸光線追跡所得的結(jié)果和近軸光線追跡所得的結(jié)果不一致，這些與高斯光學(xué)(一級近似理論或近軸光線)的理想狀況的偏差，叫做像差。下面結(jié)合附圖進(jìn)行說明。

本實(shí)用新型實(shí)施例的高清透霧鏡頭在可見光模式、二級透霧模式、三級透霧模式下的光學(xué)傳遞函數(shù)(MTF)曲線圖可參見圖4、圖5、圖6。

圖4為高清透霧鏡頭處于短焦?fàn)顟B(tài)時(shí)，在可見光模式下的光學(xué)傳遞函數(shù)(MTF，Modulation transfer function)曲線圖；從圖4中可知，整個(gè)透鏡系統(tǒng)在可見光部分(取樣波段為486.1nm至656.3nm)的光學(xué)傳遞函數(shù)(MTF)曲線圖較平滑、集中，最上面一條曲線為成像平面中心，即TS＝0.0000mm時(shí)的MTF曲線，MTF平均值達(dá)到0.9，而且全視場的MTF平均值達(dá)到0.65以上，遠(yuǎn)優(yōu)于市面上現(xiàn)有產(chǎn)品(現(xiàn)有透霧鏡頭的全視場的MTF平均值在0.2～0.4之間)。因此，上述高清透霧鏡頭和攝像機(jī)的整個(gè)透鏡系統(tǒng)在可見光模式下可達(dá)到很高的分辨率。

圖5為高清透霧鏡頭處于短焦?fàn)顟B(tài)時(shí)，在二級透霧模式的光學(xué)傳遞函數(shù)(MTF)曲線圖；從圖5中可知，整個(gè)透鏡系統(tǒng)在紅外光部分(取樣波段為850nm至850nm)的光學(xué)傳遞函數(shù)(MTF)曲線圖較平滑、集中，全視場的MTF平均值達(dá)到0.5以上，因此，上述高清透霧鏡頭和攝像機(jī)的整個(gè)透鏡系統(tǒng)在在二級透霧模式下可達(dá)到很高的分辨率。

圖6為高清透霧鏡頭處于短焦?fàn)顟B(tài)時(shí)，在三級透霧模式的光學(xué)傳遞函數(shù)(MTF)曲線圖。從圖6中可知，整個(gè)透鏡系統(tǒng)在紅外光部分(取樣波段為940nm至940nm)的光學(xué)傳遞函數(shù)(MTF)曲線圖較平滑、集中，全視場的MTF平均值達(dá)到0.5以上，遠(yuǎn)優(yōu)于市面上現(xiàn)有產(chǎn)品。因此，上述高清透霧鏡頭和攝像機(jī)的整個(gè)透鏡系統(tǒng)在三級透霧模式下可達(dá)到很高的分辨率。

圖7為高清透霧鏡頭處于長焦?fàn)顟B(tài)時(shí)，在可見光模式下的光學(xué)傳遞函數(shù)(MTF)曲線圖；從圖7中可知，整個(gè)透鏡系統(tǒng)在可見光部分(取樣波段為486.1nm至656.3nm)的光學(xué)傳遞函數(shù)(MTF)曲線圖較平滑、集中，全視場的MTF平均值達(dá)到0.5以上，遠(yuǎn)優(yōu)于市面上現(xiàn)有產(chǎn)品。因此，上述高清透霧鏡頭和攝像機(jī)的整個(gè)透鏡系統(tǒng)在可見光模式下可達(dá)到很高的分辨率。

圖8為高清透霧鏡頭處于長焦?fàn)顟B(tài)時(shí)，在二級透霧模式的光學(xué)傳遞函數(shù)(MTF)曲線圖；從圖8中可知，整個(gè)透鏡系統(tǒng)在紅外光部分(取樣波段為850nm至850nm)的光學(xué)傳遞函數(shù)(MTF)曲線圖較平滑、集中，全視場的MTF平均值達(dá)到0.5以上，因此，上述高清透霧鏡頭和攝像機(jī)的整個(gè)透鏡系統(tǒng)在在二級透霧模式下可達(dá)到很高的分辨率。

圖9為高清透霧鏡頭處于長焦?fàn)顟B(tài)時(shí)，在三級透霧模式的光學(xué)傳遞函數(shù)(MTF)曲線圖。從圖9中可知，整個(gè)透鏡系統(tǒng)在紅外光部分(取樣波段為940nm至940nm)的光學(xué)傳遞函數(shù)(MTF)曲線圖較平滑、集中，全視場的MTF平均值達(dá)到0.5以上，遠(yuǎn)優(yōu)于市面上現(xiàn)有產(chǎn)品。因此，上述高清透霧鏡頭和攝像機(jī)的整個(gè)透鏡系統(tǒng)在三級透霧模式下可達(dá)到很高的分辨率。

在一個(gè)平坦的成像平面上，影像的清晰度從中央向外發(fā)生變化，聚焦形成弧型，稱作場曲。當(dāng)透鏡存在場曲時(shí)，整個(gè)光束的交點(diǎn)不與理想像點(diǎn)重合，雖然在每個(gè)特定點(diǎn)都能得到清晰的像點(diǎn)，但整個(gè)像平面則是一個(gè)曲面。這樣在鏡檢時(shí)不能同時(shí)看清整個(gè)相面(一般是中間清楚，但邊緣模糊)，這樣給觀察(有人會(huì)感覺頭暈)和照相造成困難。

場曲圖可以反映光學(xué)透鏡系統(tǒng)對場曲像差的校正能力，本實(shí)用新型實(shí)施例的高清透霧鏡頭在可見光模式的場曲圖可參見圖10、圖11。場曲圖可以反映子午光束(Tangential Rays)的像差和弧矢光束(Sagittial Rays)的像差的大小，其中，子午場曲值和弧矢場曲值越小，說明成像品質(zhì)越好。

圖10為高清透霧鏡頭處于短焦?fàn)顟B(tài)時(shí)，在可見光模式的場曲圖，場曲圖由三條曲線T和三條曲線S構(gòu)成，在可見光模式下，三條曲線T分別表示三種波長(486nm、587nm和656nm)對應(yīng)的子午光束的像差，三條曲線S分別表示三種波長(486nm、587nm和656nm)對應(yīng)的弧矢光束的像差。三條曲線T的子午場曲值，控制在-0.01～0.01mm范圍內(nèi)，三條曲線S的弧矢場曲值，控制在-0.01～0.02mm范圍以內(nèi)。說明整個(gè)透鏡系統(tǒng)在可見光模式下的場曲像差可以控制在很小的范圍內(nèi)，整個(gè)像面的邊緣也可達(dá)到很高的分辨率。

圖11為高清透霧鏡頭處于長焦?fàn)顟B(tài)時(shí)，在可見光模式所對應(yīng)的場曲圖。同樣的，三條曲線T分別表示三種波長(486nm、587nm和656nm)對應(yīng)的子午光束的像差，三條曲線S分別表示三種波長(486nm、587nm和656nm)對應(yīng)的弧矢光束的像差。長焦?fàn)顟B(tài)時(shí)，三條曲線T的子午場曲值，控制在-0.025～0.036mm范圍內(nèi)；三條曲線S的弧矢場曲值，控制在-0.025～0.02mm范圍以內(nèi)；說明整個(gè)透鏡系統(tǒng)在可見光模式下的場曲像差可以控制在很小的范圍內(nèi)，整個(gè)像面的邊緣也可達(dá)到很高的分辨率。

由于透射材料折射率隨波長變化，造成物點(diǎn)發(fā)出的不同波長的光線通過光學(xué)系統(tǒng)后不會(huì)聚在一點(diǎn)，而成為有色的彌散斑，稱為色差。按照理想像平面上像差的線大小與物高的關(guān)系，不同波長的光線經(jīng)由光學(xué)系統(tǒng)后會(huì)聚在不同的焦點(diǎn)，或者不同波長光線的像高不同，在理想像平面上物點(diǎn)的像成為一條小光譜，這兩種情況下的色差稱為變倍色差和位置色差。變倍色差和位置色差的值越小，光線在成像平面的匯聚越接近理想像平面。

本實(shí)用新型實(shí)施例還提供了高清透霧鏡頭在可見光模式下的位置色差圖，位置色差曲線在y軸附近變化，越靠近y軸，說明整個(gè)透鏡系統(tǒng)的成像品質(zhì)越好?？蓞⒁妶D12、圖13。

圖12為高清透霧鏡頭處于短焦?fàn)顟B(tài)時(shí)，在可見光模式的位置色差圖，如圖12所示，三條曲線為三種波長(486nm、588nm和656nm)對應(yīng)的位置色差曲線，其位置色差的范圍控制在-0.01～+0.014mm之間。

圖13為高清透霧鏡頭處于長焦?fàn)顟B(tài)時(shí)，在可見光模式的位置色差圖，三條曲線為三種波長(486nm、587nm和656nm)對應(yīng)的位置色差曲線，圖13中的位置色差曲線在y軸附近變化，因此，可見光模式下的位置色差的取值范圍，可控制在-0.024～+0.008mm之間。

根據(jù)圖12和圖13，本實(shí)用新型實(shí)施例的高清透霧鏡頭在可見光模式下的位置色差可以控制在理想范圍之內(nèi)，使得透過透霧鏡頭的光線很好的匯聚在成像平面，提高成像中心和邊緣的清晰度。

本實(shí)用新型實(shí)施例還提供了高清透霧鏡頭在可見光模式下的倍率色差圖，可參見圖14、圖15，倍率色差曲線越接近y軸，說明透鏡系統(tǒng)成像品質(zhì)越好。

圖14為高清透霧鏡頭處于短焦?fàn)顟B(tài)時(shí)，在可見光模式下取樣波長為588nm的倍率色差曲線，倍率色差曲線在y軸附近變化，短焦?fàn)顟B(tài)時(shí)的倍率色差，控制在-0.001～+0.0025mm之間。

圖15為高清透霧鏡頭處于長焦?fàn)顟B(tài)時(shí)，在可見光模式下取樣波長為588nm的倍率色差圖，長焦?fàn)顟B(tài)時(shí)的倍率色差，控制在-0.0004～+0.001mm之間。

根據(jù)圖14和圖15，本實(shí)用新型實(shí)施例的高清透霧鏡頭將倍率色差控制在理想范圍之內(nèi)，使得光線很好的匯聚在成像平面，所成的像在中心和邊緣都很清晰。

綜上，本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種高清透霧鏡頭及攝像機(jī)，采用15個(gè)特定結(jié)構(gòu)形狀的光學(xué)透鏡，并按照特定順序從物側(cè)至像側(cè)依次排列，以及通過各個(gè)光學(xué)透鏡的光焦度的分配，同時(shí)采用相適應(yīng)光學(xué)玻璃材質(zhì)，使得透鏡系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式，透鏡的折射率、阿貝系數(shù)等參數(shù)與成像條件匹配，進(jìn)而使透鏡系統(tǒng)的球差、慧差、象散、場曲、倍率色差、位置色差得到很好的校正，從而達(dá)到更大的光圈(F1.1微光級)、更高的分辨率(最高支持800萬像素?cái)z像機(jī))和更佳的紅外夜視及透霧性能；可廣泛應(yīng)用到安防監(jiān)控領(lǐng)域，適用于不同氣候條件，實(shí)現(xiàn)全天候的超高清畫面視頻監(jiān)控。

盡管已描述了本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例，但本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員一旦得知了基本創(chuàng)造性概念，則可對這些實(shí)施例作出另外的變更和修改。所以，所附權(quán)利要求意欲解釋為包括優(yōu)選實(shí)施例以及落入本實(shí)用新型范圍的所有變更和修改。

顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本實(shí)用新型進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍。這樣，倘若本實(shí)用新型的這些修改和變型屬于本實(shí)用新型權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本實(shí)用新型也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。