本發明實施例涉及光學成像技術領域，尤其涉及一種透霧鏡頭及攝像機。

背景技術：

盡管現有的攝像機鏡頭屬于技術較為成熟的高端產品，但也存在不完善之處，譬如：若監視人員要進行遠距離拍攝時，對當時的光線亮度及空氣透明度等外界自然條件有較高的要求，如果拍攝時因天氣不好而產生有霧氣，那么將對霧氣所隔離景物的拍攝效果產生負面影響，甚至于將無法取景拍攝。

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

雖然上述專利公開的透霧攝像機鏡頭通過給普通鏡頭增加補償透鏡組來實現透霧功能，但是需要CPU控制補償透鏡組來校正不同波長的紅外光在成像平面的偏離，增加補償透鏡組和額外配置控制補償透鏡組的CPU來彌補紅外光導致鏡頭的制造難度和成本較高，而且補償透鏡組的軸向位移量受到結構件加工精度、CPU控制精度、傳動機構的配合精度影響，使得補償透鏡組的偏心、傾斜，等負面的變化，都會影響整個系統的成像質量。

綜上，現有的透霧鏡頭的制造難度和成本較高、且成像質量穩定性差的技術問題。

技術實現要素：

本發明實施例提供一種透霧鏡頭及攝像機，用以解決現有技術中存在的透霧鏡頭的制造難度和成本較高、且成像質量穩定性差的技術問題。

本發明實施例提供一種透霧鏡頭，沿光軸方向從物側到像側依次包括：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現焦距的改變，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，所述變焦組(G2)沿光軸方向從物側到像側至少包括：一個負透鏡、一個雙凹負透鏡和一個正透鏡；

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

所述聚焦組(G4)的光焦度為正，所述聚焦組(G4)沿光軸方向從物側到像側至少包括：一個負透鏡、一個朝向物側的表面為凸面的正透鏡、一個負透鏡、一個雙凸正透鏡和一個正透鏡。

進一步地，所述前固定組(G1)沿光軸方向從物側到像側依次至少包括：第一負正雙膠合透鏡組(100)和凸凹正透鏡(L3)；

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

所述后固定組(G3)沿光軸方向從物側到像側依次至少包括：雙凸正透鏡(L8)和正負雙膠合透鏡組(300)；

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

進一步地，所述第一負正雙膠合透鏡組(100)，由凸凹負透鏡(L1)與雙凸正透鏡(L2)沿光軸方向從物側到像側膠合而成；

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

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

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

進一步地，所述非球面正透鏡(15)的矢高Z，與口徑Y、曲率半徑R、圓錐系數K、多次項系數A₄、A₆、A₈、A₁₂、A₁₄、A₁₆滿足以下關系式：

進一步地，所述變焦組(G2)和所述聚焦組(G4)沿光軸方向的位置變化實現焦距的改變，所述透霧鏡頭的焦距變化范圍為7-33mm。

進一步地，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置的孔徑光闌。

進一步地，所述孔徑光闌處設置有光圈調節裝置，所述光圈調節裝置用于調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，所述透霧鏡頭的光圈最大調整到F1.1。

進一步地，所述多個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鏡頭的可見光模式對應，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鏡頭的紅外夜視模式對應，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鏡頭的二級透霧模式對應，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鏡頭的三級透霧模式對應，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。

本發明實施例提供一種攝像機，包括上述實施例所述的透霧鏡頭。

上述實施例中的透霧鏡頭，沿光軸方向從物側到像側依次包括：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，實現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(關系式一)和(關系式二)，關系式一和關系式二反應了透霧鏡頭的整個透鏡系統的焦距改變時的光焦比的變化范圍。上述透霧鏡頭的光焦比滿足上述關系式一和關系式二時，能將各種場景下光線經整個透鏡系統后在成像平面的成像偏差控制在閾值范圍內，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，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

附圖用來提供對本發明的進一步理解，并且構成說明書的一部分，與本發明實施例一起用于解釋本發明，并不構成對本發明的限制。在附圖中：

圖1為本發明實施例提供的一種透霧鏡頭的結構示意圖；

圖2a為本發明實施例提供的一種透霧鏡頭處于短焦狀態的結構示意圖；

圖2b為本發明實施例提供的一種透霧鏡頭處于長焦狀態的結構示意圖；

圖3為本發明實施例提供的一種具體實例中的透霧鏡頭的結構示意圖；

圖4至圖9為本發明實施例提供的一種高清透霧鏡頭的MTF曲線圖；

圖10、圖11為本發明實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為本發明實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為本發明實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。

具體實施方式

為了使本發明所解決的技術問題、技術方案以及有效果更加清楚明白，以下結合說明書附圖對本發明的優選實施例進行說明，應當理解，此處所描述的優選實施例僅用于說明和解釋本發明，并不用于限定本發明。并且在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。

本發明實施例提供一種透霧鏡頭，如圖1所示，沿光軸方向從物側到像側依次包括：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，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，前固定組(G1)至少包括一個正透鏡；

變焦組(G2)的光焦度為負時，變焦組(G2)沿光軸方向從物側到像側至少包括：一個負透鏡、一個雙凹負透鏡和一個正透鏡；

后固定組(G3)的光焦度為正時，后固定組(G3)沿光軸方向從物側到像側至少包括：一個正透鏡和一個雙凹負透鏡；

聚焦組(G4)的光焦度為正時，聚焦組(G4)沿光軸方向從物側到像側至少包括：一個負透鏡、一個朝向物側的表面為凸面的正透鏡、一個負透鏡、一個雙凸正透鏡和一個正透鏡。

具體的，本發明實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)沿光軸方向從物側到像側依次包括：第一負正雙膠合透鏡組(100)和凸凹正透鏡(L3)；

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

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

聚焦組(G4)的光焦度為正，聚焦組(G4)沿光軸方向從物側到像側依次包括：第三負正雙膠合透鏡組(400)、第四負正雙膠合透鏡組(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現焦距的改變，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(關系式一)和(關系式二)，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，關系式一和關系式二反應了整個透鏡系統的焦距改變時的光焦比的變化范圍。本發明實施例的透霧鏡頭的光焦比滿足上述關系式一和關系式二，能將各種場景下光線經整個透鏡系統后在成像平面的成像偏差控制在閾值范圍內，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)可設置至少一個，與全部使用球面鏡片相比，使用較少數量的球面鏡片，可以有效校正大孔徑的像差，提升成像質量，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發生變化。非球面透鏡替換球面透鏡，可以修正球面透鏡在準直和聚焦系統中所帶來的球差。通過調整曲面常數和非球面系數，非球面透鏡可以最大限度的消除球差。經過非球面透鏡(L15)的光線匯聚后，能夠基本上消除球面透鏡(L1)至(L14)所產生的球差。

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

對于本發明的上述透霧鏡頭，通過對前固定組(G1)、變焦組(G2)、后固定組(G3)、聚焦組(G4)內的透鏡、透鏡組進行光焦度的合理分配，同時合理設計透鏡、膠合透鏡組的形狀、間距，使得整個透鏡系統的結構形式，每個透鏡的曲率半徑、中心厚度折射率、阿貝系數等參數與透霧鏡頭的成像條件(關系式一和關系式二)匹配，進而使整個透鏡系統的球差、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正雙膠合透鏡組(100)、第二負正雙膠合透鏡組(200)、第一正負雙膠合透鏡組(300)、第三負正雙膠合透鏡組(400)、第四負正雙膠合透鏡組(500)內的光學透鏡做進一步說明。

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

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

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

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

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)設置的孔徑光闌(aperture stop，簡稱STOP)，孔徑光闌相當于光圈，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。孔徑光闌內設置有光圈調節裝置。將孔徑光闌設置在后固定組(G3)之前，具有以下優點：

其一，將孔徑光闌設置在固定組(G3)之前，與設置在固定組(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現焦距的改變，后固定組(G3)和聚焦組(G4)之間需要預留足夠的調焦余量，如果將孔徑光闌設置在固定組(G3)之后，后固定組(G3)和聚焦組(G4)之間的調焦余量就會變得很小，這樣就會限制透霧鏡頭的焦距。

其三，當鏡頭的使用場景變化時，會需要調節將孔徑光闌的通光孔徑(相當于調節光圈)，如可見光拍攝場景下需將孔徑光闌的通光孔徑調小，在透霧場景時，需要將孔徑光闌的通光孔徑調大，將孔徑光闌的通光孔徑的調整裝置需放在孔徑光闌內，如果將孔徑光闌設置在固定組(G3)之后，孔徑光闌的通光孔徑的調整裝置會占去一部分空間，也會限制后固定組(G3)和聚焦組(G4)之間的調焦余量。因此，將孔徑光闌設置在固定組(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。

本發明實施例中的孔徑光闌的通光孔徑的尺寸可調整，最大能夠將透霧鏡頭的光圈調整為F1.1

圖1至圖3所示的透霧鏡頭的濾光片組(G5)包括多個濾光片，多個濾光片的切換由濾光片切換裝置執行，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、用戶或計算機操控。

進一步的，濾光片組(G5)多個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，使得本發明的透霧鏡頭可以在多種紅外波段進行工作，從而實現不同級別透霧功能，而且還可方便的在多種應用場景之間切換，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鏡頭的可見光模式對應，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。

第一濾光片與光學鏡頭的紅外夜視模式對應，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。

第二濾光片與光學鏡頭的二級透霧模式對應，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。

第三濾光片與光學鏡頭的三級透霧模式對應，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。

本發明實施例提供一種高清透霧鏡頭的具體實例，具有高分辨率、光圈微光級、日夜兩用、多級透霧的特點。

本發明實施例提供的高清透霧鏡頭的光學技術指標包括：

光學總長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)；

鏡頭的光學畸變：-8.87％(W)—-3.83％(T)；

鏡頭系統的光圈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)內的光學透鏡的材質和光學參數進行說明。

前固定組(G1)中，凸凹負透鏡(L1)為光焦度為負的彎月透鏡，其朝向物側的表面為凸面，其朝向像側的表面為凹面，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，其朝向物側的表面為凸面，朝向像側的表面為平面；凸凹正透鏡(L3)為光焦度為正的彎月透鏡，其朝向物側的表面為凸面，其朝向像側的表面為凹面，凸面的凸度大于凹面的凹度。凸凹負透鏡(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Vd參見表1。其中，第一負正雙膠合透鏡組(100)與凸凹正透鏡(L3)之間的中心間距為0.2mm。

變焦組(G2)中，雙凹負透鏡(L4)為光焦度為負的雙凹透鏡。雙凹負透鏡(L5)為光焦度為負的雙凹透鏡。雙凹負透鏡(L6)為光焦度為負的雙凹透鏡。雙凸正透鏡(L7)為光焦度為正的雙凸透鏡。雙凹負透鏡(L4)、雙凹負透鏡(L5)、雙凹負透鏡(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Vd參見表2。其中，雙凹負透鏡(L4)與雙凹負透鏡(L5)之間的中心間距為3.43mm；雙凹負透鏡(L5)與第二負正雙膠合透鏡組(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；雙凹負透鏡(L10)為光焦度為負的雙凹透鏡。雙凸正透鏡(L8)、雙凸正透鏡(L9)和雙凹負透鏡(L10)的曲率半徑R、中心厚度Tc、折射率Nd、和阿貝常數Vd參見表3。其中，STOP為設置在后固定組(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)與正負雙膠合透鏡組(300)之間的間距為0.1mm。

表3

聚焦組(G4)中，雙凹負透鏡(L11)為光焦度為負的雙凹透鏡；凸凹正透鏡(L12)為光焦度為正的彎月透鏡，其朝向物側的表面為凸面，其朝向像側的表面為凹面，凸面的凸度大于凹面的凹度；雙凹負透鏡(L13)為光焦度為負的雙凹透鏡；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。雙凹負透鏡(L11)、凸凹正透鏡(L12)、雙凹負透鏡(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Vd參見表4。第三負正雙膠合透鏡組(400)與第四負正雙膠合透鏡組(500)之間的中心間距為3.84mm；第四負正雙膠合透鏡組(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)的多個濾光片的光學參數滿足：中心厚度為0.8mm，折射率為1.517，阿貝常數為64.212。成像平面的中心厚度為1.2mm。

表4

此外，濾光片組(G5)的多個濾光片的光學參數滿足：中心厚度為0.8mm，折射率為1.517，阿貝常數為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)設置在套筒中，套筒按固定的凸輪曲線轉動，通過變焦組(G2)和聚焦組(G4)沿光軸方向的位置變化來實現焦距的改變。上述實例中，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，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，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

通過對光學透鏡(L1)至(L15)的光焦度的分配，同時采用與光焦度相適應的光學玻璃材質，使得透鏡系統的結構形式，透鏡的折射率、阿貝系數等參數與成像條件(關系式一和關系式二)匹配，進而使透鏡系統的球差、慧差、象散、場曲、倍率色差、位置色差得到很好的校正。

本發明實施例提供的上述高清透霧鏡頭能夠達到更大的光圈(如F1.1微光級)、更高的分辨率(可支持800萬像素攝像機)和更佳的紅外夜視及透霧性能；可廣泛應用到安防監控領域，適用于不同氣候條件，實現全天候的超高清畫面視頻監控。

基于本發明實施例提供的上述透霧鏡頭，本發明實施例還提供一種攝像機，包括上述透霧鏡頭。

下面通過實驗結果來說明本發明實施例提供的上述高清透霧鏡頭和攝像機的光學性能，尤其是對各種像差的校正能力。

其中，光學傳遞函數是用來評價一個光學系統的成像質量較準確、直觀和常見的方式，其曲線越高、越平滑，表明系統的成像質量越好，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。實際光學系統中，由非近軸光線追跡所得的結果和近軸光線追跡所得的結果不一致，這些與高斯光學(一級近似理論或近軸光線)的理想狀況的偏差，叫做像差。下面結合附圖進行說明。

本發明實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傳遞函數(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狀態時，在可見光模式下的光學傳遞函數(MTF，Modulation transfer function)曲線圖；從圖4中可知，整個透鏡系統在可見光部分(取樣波段為486.1nm至656.3nm)的光學傳遞函數(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時的MTF曲線，MTF平均值達到0.9，而且全視場的MTF平均值達到0.65以上，遠優于市面上現有產品(現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的整個透鏡系統在可見光模式下可達到很高的分辨率。

圖5為高清透霧鏡頭處于短焦狀態時，在二級透霧模式的光學傳遞函數(MTF)曲線圖；從圖5中可知，整個透鏡系統在紅外光部分(取樣波段為850nm至850nm)的光學傳遞函數(MTF)曲線圖較平滑、集中，全視場的MTF平均值達到0.5以上，因此，上述高清透霧鏡頭和攝像機的整個透鏡系統在在二級透霧模式下可達到很高的分辨率。

圖6為高清透霧鏡頭處于短焦狀態時，在三級透霧模式的光學傳遞函數(MTF)曲線圖。從圖6中可知，整個透鏡系統在紅外光部分(取樣波段為940nm至940nm)的光學傳遞函數(MTF)曲線圖較平滑、集中，全視場的MTF平均值達到0.5以上，遠優于市面上現有產品。因此，上述高清透霧鏡頭和攝像機的整個透鏡系統在三級透霧模式下可達到很高的分辨率。

圖7為高清透霧鏡頭處于長焦狀態時，在可見光模式下的光學傳遞函數(MTF)曲線圖；從圖7中可知，整個透鏡系統在可見光部分(取樣波段為486.1nm至656.3nm)的光學傳遞函數(MTF)曲線圖較平滑、集中，全視場的MTF平均值達到0.5以上，遠優于市面上現有產品。因此，上述高清透霧鏡頭和攝像機的整個透鏡系統在可見光模式下可達到很高的分辨率。

圖8為高清透霧鏡頭處于長焦狀態時，在二級透霧模式的光學傳遞函數(MTF)曲線圖；從圖8中可知，整個透鏡系統在紅外光部分(取樣波段為850nm至850nm)的光學傳遞函數(MTF)曲線圖較平滑、集中，全視場的MTF平均值達到0.5以上，因此，上述高清透霧鏡頭和攝像機的整個透鏡系統在在二級透霧模式下可達到很高的分辨率。

圖9為高清透霧鏡頭處于長焦狀態時，在三級透霧模式的光學傳遞函數(MTF)曲線圖。從圖9中可知，整個透鏡系統在紅外光部分(取樣波段為940nm至940nm)的光學傳遞函數(MTF)曲線圖較平滑、集中，全視場的MTF平均值達到0.5以上，遠優于市面上現有產品。因此，上述高清透霧鏡頭和攝像機的整個透鏡系統在三級透霧模式下可達到很高的分辨率。

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

場曲圖可以反映光學透鏡系統對場曲像差的校正能力，本發明實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，說明成像品質越好。

圖10為高清透霧鏡頭處于短焦狀態時，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，三條曲線S的弧矢場曲值，控制在-0.01～0.02mm范圍以內。說明整個透鏡系統在可見光模式下的場曲像差可以控制在很小的范圍內，整個像面的邊緣也可達到很高的分辨率。

圖11為高清透霧鏡頭處于長焦狀態時，在可見光模式所對應的場曲圖。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)對應的弧矢光束的像差。長焦狀態時，三條曲線T的子午場曲值，控制在-0.025～0.036mm范圍內；三條曲線S的弧矢場曲值，控制在-0.025～0.02mm范圍以內；說明整個透鏡系統在可見光模式下的場曲像差可以控制在很小的范圍內，整個像面的邊緣也可達到很高的分辨率。

由于透射材料折射率隨波長變化，造成物點發出的不同波長的光線通過光學系統后不會聚在一點，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系，不同波長的光線經由光學系統后會聚在不同的焦點，或者不同波長光線的像高不同，在理想像平面上物點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。

本發明實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，說明整個透鏡系統的成像品質越好。可參見圖12、圖13。

圖12為高清透霧鏡頭處于短焦狀態時，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狀態時，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。

根據圖12和圖13，本發明實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，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。

本發明實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，說明透鏡系統成像品質越好。

圖14為高清透霧鏡頭處于短焦狀態時，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，短焦狀態時的倍率色差，控制在-0.001～+0.0025mm之間。

圖15為高清透霧鏡頭處于長焦狀態時，在可見光模式下取樣波長為588nm的倍率色差圖，長焦狀態時的倍率色差，控制在-0.0004～+0.001mm之間。

根據圖14和圖15，本發明實施例的高清透霧鏡頭將倍率色差控制在理想范圍之內，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，本發明實施例提供的一種高清透霧鏡頭及攝像機，采用15個特定結構形狀的光學透鏡，并按照特定順序從物側至像側依次排列，以及通過各個光學透鏡的光焦度的分配，同時采用相適應光學玻璃材質，使得透鏡系統的結構形式，透鏡的折射率、阿貝系數等參數與成像條件匹配，進而使透鏡系統的球差、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800萬像素攝像機)和更佳的紅外夜視及透霧性能；可廣泛應用到安防監控領域，適用于不同氣候條件，實現全天候的超高清畫面視頻監控。

盡管已描述了本發明的優選實施例，但本領域內的技術人員一旦得知了基本創造性概念，則可對這些實施例作出另外的變更和修改。所以，所附權利要求意欲解釋為包括優選實施例以及落入本發明范圍的所有變更和修改。

顯然，本領域的技術人員可以對本發明進行各種改動和變型而不脫離本發明的精神和范圍。這樣，倘若本發明的這些修改和變型屬于本發明權利要求及其等同技術的范圍之內，則本發明也意圖包含這些改動和變型在內。