CN106461918B - 光学镜头 - Google Patents

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Abstract

一种光学镜头，包括沿入射光线的传输方向依次同轴排列的第一至第八透镜(L1，L2，L3，L4，L5，L6，L7，L8)。第一透镜(L1)为负弯月透镜且第一透镜(L1)的曲面朝物方凸出；第二透镜(L2)为正双凸透镜；第三透镜(L3)为负双凹透镜；第四透镜(L4)为正弯月透镜且第四透镜(L4)的曲面朝物方凸出；第五透镜(L5)为负弯月透镜且第五透镜(L5)的曲面朝物方凸出；第六透镜(L6)为正双凸透镜；第七透镜(L7)为负弯月透镜且第七透镜(L7)的曲面朝像方凸出；第八透镜(L8)为负弯月透镜且第八透镜(L8)的曲面朝像方凸出；第四透镜(L4)和第五透镜(L5)分别位于所述光学镜头的光阑(200)的两侧；第二透镜(L2)、第三透镜(L3)和第四透镜(L4)形成第一胶合透镜组；第五透镜(L5)、第六透镜(L6)和第七透镜(L7)形成第二胶合透镜组。上述光学镜头具有较大的视场范围，可以获得高清零畸变的成像效果。

Description

光学镜头
【技术领域】
本发明涉及光学技术领域，特别是涉及一种光学镜头。
【背景技术】
在摄影尤其是高空摄影中，对成像的畸变情况以及清晰度有较高的要求，因此一般要求使用的光学镜头具有超广角、无畸变以及高清晰等性能。一种传统的航测镜头其焦距f＝88毫米，相对孔径为1/5.6，视场角2ω＝124度，其画幅为254*254平方毫米。随着现代产品电子化的迅速发展，传统的光学镜头并不能满足现代产品电子化的需求。
【发明内容】
基于此，有必要提供一种满足电子化需求且具有超广角、高清零畸变的光学镜头。
一种光学镜头，包括沿入射光线的传输方向依次同轴排列的第一至第八透镜，所述第一透镜为负弯月透镜且所述第一透镜的曲面朝物方凸出；所述第二透镜为正双凸透镜；所述第三透镜为负双凹透镜；所述第四透镜为正弯月透镜且所述第四透镜的曲面朝物方凸出；所述第五透镜为负弯月透镜且所述第五透镜的曲面朝物方凸出；所述第六透镜为正双凸透镜；所述第七透镜为负弯月透镜且所述第七透镜的曲面朝像方凸出；所述第八透镜为负弯月透镜且所述第八透镜的曲面朝像方凸出；所述第四透镜和所述第五透镜分别位于所述光学镜头的光阑的两侧；所述第二透镜、所述第三透镜和所述第四透镜形成第一胶合透镜组；所述第五透镜、所述第六透镜和所述第七透镜形成第二胶合透镜组。
在其中一个实施例中，所述第一透镜包括第一曲面和第二曲面，所述第二透镜包括第三曲面和第四曲面，所述第三透镜包括第五曲面和第六曲面，所述第四透镜包括第七曲面和第八曲面，所述第五透镜包括第九曲面和第十曲面，所述第六透镜包括第十一曲面和第十二曲面，所述第七透镜包括第十三曲面和第十四曲面，所述第八透镜包括第第十五曲面和第十六曲面；所述第一曲面至所述第十六曲面沿入射光线的传输方向依次排布，所述第一曲面至所述第十六曲面的曲率半径依次为42.8、9.2、13、-14、-14、4、4、65、62、16、16、-6、-6、-14、-13、-40，单位为毫米，所述曲率半径的上极限偏差为5％，下极限偏差为-5％。
在其中一个实施例中，所述第一透镜至所述第八透镜的中心厚度依次为1、6、3、2、2、4、1、1，单位为毫米，所述中心厚度的上极限偏差为5％，下极限偏差为-5％。
在其中一个实施例中，所述第二曲面和所述第三曲面在主光轴上的间距为6毫米；所述第八曲面和所述第九曲面在主光轴上的间距为0.3毫米；所述第十四曲面和所述第十五曲面在主光轴上的间距为18毫米；所述间距的上极限偏差为5％，下极限偏差为-5％。
在其中一个实施例中，所述第一透镜至所述第八透镜绕主光轴旋转对称。
在其中一个实施例中，所述第一透镜至所述第八透镜为球面。
在其中一个实施例中，所述第一透镜至所述第八透镜的折射率与阿贝数的比例依次为1.62/60、1.69/54、1.7/40、1.6/32、1.56/58、1.69/50、1.75/27、1.62/60，上极限偏差为5％，下极限偏差为-5％。
在其中一个实施例中，所述第一至第八透镜为光学玻璃。
在其中一个实施例中，还包括第九透镜，所述第九透镜与所述第一透镜沿入射光线的传输方向依次同轴排列。
在其中一个实施例中，所述第九透镜的折射率与阿贝数的比例为1.5/64，上极限偏差为5％，下极限偏差为-5％。
在其中一个实施例中，所示第九透镜沿入射光线的投影为一直径为42毫米的圆，所述直径的上极限偏差为5％，下极限偏差为-5％。
在其中一个实施例中，所述第九透镜包括第十七曲面和第十八曲面，所述第一十七曲面和所述第十八曲面的曲率为零。
在其中一个实施例中，所述第十八曲面与所述第一曲面在主光轴上的间距为1毫米，所述间距的上极限偏差为5％，下极限偏差为-5％。
在其中一个实施例中，所述第九透镜的厚度为3毫米，上极限偏差为5％，下极限偏差为-5％。
在其中一个实施例中，所述第九透镜为平面保护玻璃。
在其中一个实施例中，所述第十七曲面至像面的距离为51.7毫米。
上述光学镜头，通过采用同轴设置的不同类型的透镜组合，不仅具有较大的视场范围，而且成像可以实现高清零畸变，得到实拍与地形相吻合的效果，可以满足高空摄影、航测等需求。同时通过设置的第一胶合透镜组和第二胶合透镜组进行色差消除，成像质量较高。上述光学镜头其焦距为22毫米，相对孔径为1/5.6，视场角为124度，画幅为A＝64*64mm2，能够满足现代设备的电子化需求。
【附图说明】
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
图1为一实施例中的光学镜头的结构示意图；
图2为另一实施例中的光学镜头的结构示意图；
图3为图2所示实施例中的光学镜头的光线追迹图；
图4为图2所示实施例中的光学镜头的像散和畸变图；
图5为图2所示实施例中的光学镜头的调制传递函数M.T.F图；
图6为图2所示实施例中的光学镜头的弥散图。
【具体实施方式】
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明的大视场消色差镜头进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
需要说明的是，本文中负号表示光从左向右传播，以球面和主光轴的交点为准，球面的球心在该点以左，则曲率半径为负，反之，球心在该点以右，则曲率半径为正。另外，本文中以入射光从左向右传播，位于镜头左边的为物方，位于镜头右边的为像方。正透镜是指透镜的中心厚度大于比边缘厚度的透镜，负透镜是指透镜的中心厚度小于边缘厚的透镜。
图1为一实施例中的光学镜头的结构示意图，包括沿入射光线100的传输方向依次同轴(主光轴300)排列的第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4、第五透镜L5、第六透镜L6、第七透镜L7以及第八透镜L8。
第一透镜L1为负弯月透镜且其曲面朝物方凸起。第二透镜L2为正双凸透镜，第三透镜L3为负双凹透镜。第四透镜L4为正弯月透镜，且其曲面朝物方凸出。第五透镜L5为负弯月透镜且其曲面朝物方凸出。第六透镜L6为正双凸透镜，第七透镜L7为负弯月透镜且其曲面朝像方凸出。第八透镜L8为负弯月透镜，且其曲面朝像方凸出。在本实施例中，第二透镜L2、第三透镜L3以及第四透镜L4形成第一胶合透镜组，第五透镜L5、第六透镜L6以及第七透镜L7则形成第二胶合透镜组。第一胶合透镜组和第二胶合透镜组分别位于光阑200的两侧。其中第一胶合透镜组用于消除轴向色差，第二胶合透镜组用于消除倍率色差，使得光学镜头能够很好的进行色差消除，成像质量较高。
第一透镜L1包括第一曲面S1和第二曲面S2。第二透镜L2包括第三曲面S3和第四曲面S4。第三透镜L3包括第五曲面S5和第六曲面S6。第四透镜L4包括第七曲面S7和第八曲面S8。第五透镜L5包括第九曲面S9和第十曲面S10。第六透镜L6包括第十一曲面S11和第十二曲面S12。第七透镜L7包括第十三曲面S13和第十四曲面S14。第八透镜L8包括第第十五曲面S15和第十六曲面S16。其中第一曲面S1至第十六曲面S16沿入射光线100的传输方向依次排布。第一曲面S1至第十六曲面S16的曲率半径依次为42.8、9.2、13、-14、-14、4、4、65、62、16、16、-6、-6、-14、-13、-40，单位均为毫米。曲率半径的上极限偏差为5％，下极限偏差为-5％，即在限定数值上下5％的范围内均属于保护范围。
在本实施例中，第一透镜L1至第八透镜L8为球面。第一透镜L1至第八透镜L8均绕主光轴300旋转对称。具体地，第一透镜L1至第八透镜L8的中心厚度依次为1、6、3、2、2、4、1、1毫米，其上极限偏差为5％，下极限偏差为-5％。第一透镜L1至第八透镜L8的材料的折射率和阿贝数之比依次为1.62/60、1.69/54、1.7/40、1.6/32、1.56/58、1.69/50、1.75/27、1.62/60，其上极限偏差为5％，下极限偏差为-5％。在本实施例中，第二曲面S2和第三曲面S3在主光轴300上的间距(即第一透镜L1和第一透镜L2之间的间距)为6±5％mm。第八曲面S8和第九曲面S9在主光轴300上的间距为0.3±5％mm。第十四曲面S14和第十五曲面S15在主光轴300上的间距为18±5％mm。
如图2所示为另一实施例中的光学镜头的结构示意图。在本实施例中，光学镜头包括第一透镜L1至第八透镜L8，还包括第九透镜L9。第九透镜L9与第一透镜L1至第八透镜L8沿入射光线100的传输方向依次同轴排列。具体地，第九透镜L9的材料的折射率和阿贝数之比为1.5/64，其上极限偏差为5％，下极限偏差为-5％。第九透镜L9包括第十七曲面S17和第十八曲面S18。在本实施例中，第九透镜L9为一平板保护玻璃，用于对光学镜头进行保护，故第十七曲面S17和第十八曲面S18的曲率为零。第九透镜L9的厚度为3±5％mm。第九透镜L9为非球面结构，其沿入射光线的投影为一直径为42±5％mm的圆。
如图2所示，光学镜头的总长度(第十七曲面S17至像面400的距离)为51.7毫米，其有效孔径为42毫米(即第九透镜L9沿入射光线的投影的直径)，其上极限偏差为5％，下极限偏差为-5％。上述光学镜头，其焦距为22毫米，相对孔径为1/5.6，视场角为124度，形成画幅面积为A＝64*64mm2，能够满足现代电子化的需求，且能用于CCD图像接收器。
上述光学镜头，通过采用同轴设置的不同类型的透镜组合，不仅具有较大的视场范围，具有超广角。光学镜头的成像可以实现高清零畸变，能得到实拍与地形相吻合的效果，可以满足高空摄影、航测等需求。通过设置的第一胶合透镜组和第二胶合透镜组进行色差消除，成像质量较高。上述光学镜头其焦距为22毫米，相对孔径为1/5.6，视场角为124度，画幅为A＝64*64mm2，能够满足现代设备的电子化需求。
图3为图2所示的光学镜头的光线追迹图，由图可知，所有孔径的光线均能全部通过。图4为图2所示的光学镜头的像散和畸变图。图4中，像散和畸变图中的纵坐标+Y表示视场的大小。从图4中可看出，光学镜头的畸变已经接近于零，说明像面已近乎平面，而且色散也校正得相当好。图5为图2所示的光学镜头的调制传递函数M.T.F图。由图5可知，当分辨率达到20线对/毫米且视场为62度(TS62.00DEG)时，其M.T.F仍在0.4以上，表明该光学镜头在相对孔径较大且具有超大视场的情况下仍能够达到相当理想的水平，具有较高的成像质量。图6为图2所示的光学镜头的弥散图。由图6可得知，当视角为44度(DBJ：44.00DEG)时，其在像面成像的像高为21.113毫米(IMA：21.113mm)，整个像面的弥散圆的均方根半径(RMSRADIUS)为9.921μm，仍能够控制在10μm以内，进一步说明该光学镜头在视场较大的情况下其成像仍是相当清晰的。从图6也能够直接看出弥散圆的几何半径(GEO RADIUS)的大小。在图6中，放大比例(SCALE BAR)为200，以主光线(CHIEF RAY)作为参考点(REFERENCE)。
上述光学镜头，具有超广角，无畸变能够得到实拍与地形相吻合的效果，可用于高空摄影，能够满足侦空或测量要求。
需要指出的是，熟悉该领域的技术人员对本发明的具体实施方式所做的任何改动均不脱离本发明的权利要求书的范围。相应地，本发明的权利要求的范围也并不仅仅局限于前述具体实施方式。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (13)

1.一种光学镜头，其特征在于，包括沿入射光线的传输方向依次同轴排列的第一至第八透镜，所述第一透镜为负弯月透镜且所述第一透镜的曲面朝物方凸出；所述第二透镜为正双凸透镜；所述第三透镜为负双凹透镜；所述第四透镜为正弯月透镜且所述第四透镜的曲面朝物方凸出；所述第五透镜为负弯月透镜且所述第五透镜的曲面朝物方凸出；所述第六透镜为正双凸透镜；所述第七透镜为负弯月透镜且所述第七透镜的曲面朝像方凸出；所述第八透镜为负弯月透镜且所述第八透镜的曲面朝像方凸出；所述第四透镜和所述第五透镜分别位于所述光学镜头的光阑的两侧；所述第二透镜、所述第三透镜和所述第四透镜形成第一胶合透镜组；所述第五透镜、所述第六透镜和所述第七透镜形成第二胶合透镜组。
2.根据权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，所述第一透镜包括第一曲面和第二曲面，所述第二透镜包括第三曲面和第四曲面，所述第三透镜包括第五曲面和第六曲面，所述第四透镜包括第七曲面和第八曲面，所述第五透镜包括第九曲面和第十曲面，所述第六透镜包括第十一曲面和第十二曲面，所述第七透镜包括第十三曲面和第十四曲面，所述第八透镜包括第第十五曲面和第十六曲面；所述第一曲面至所述第十六曲面沿入射光线的传输方向依次排布，所述第一曲面至所述第十六曲面的曲率半径依次为42.8、9.2、13、-14、-14、4、4、65、62、16、16、-6、-6、-14、-13、-40，单位为毫米，所述曲率半径的上极限偏差为5％，下极限偏差为-5％。
3.根据权利要求2所述的光学镜头，其特征在于，所述第一透镜至所述第八透镜的中心厚度依次为1、6、3、2、2、4、1、1，单位为毫米，所述中心厚度的上极限偏差为5％，下极限偏差为-5％。
4.根据权利要求2所述的光学镜头，其特征在于，所述第二曲面和所述第三曲面在主光轴上的间距为6毫米；所述第八曲面和所述第九曲面在主光轴上的间距为0.3毫米；所述第十四曲面和所述第十五曲面在主光轴上的间距为18毫米；所述间距的上极限偏差为5％，下极限偏差为-5％。
5.根据权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，所述第一透镜至所述第八透镜绕主光轴旋转对称。
6.根据权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，所述第一透镜至所述第八透镜为球面。
7.根据权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，所述第一透镜至所述第八透镜的折射率与阿贝数的比例依次为1.62/60、1.69/54、1.7/40、1.6/32、1.56/58、1.69/50、1.75/27、1.62/60，上极限偏差为5％，下极限偏差为-5％。
8.根据权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，所述第一至第八透镜为光学玻璃。
9.根据权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，还包括第九透镜，所述第九透镜与所述第一透镜沿入射光线的传输方向依次同轴排列；所述第九透镜为一平板保护玻璃，用于对所述光学镜头进行保护；所述第九透镜包括第十七曲面和第十八曲面；所述第十七曲面和所述第十八曲面的曲率为零。
10.根据权利要求9所述的光学镜头，其特征在于，所述第九透镜的折射率与阿贝数的比例为1.5/64，上极限偏差为5％，下极限偏差为-5％。
11.根据权利要求9所述的光学镜头，其特征在于，所示第九透镜沿入射光线的投影为一直径为42毫米的圆，所述直径的上极限偏差为5％，下极限偏差为-5％。
12.根据权利要求9所述的光学镜头，其特征在于，所述第九透镜的厚度为3毫米，上极限偏差为5％，下极限偏差为-5％。
13.根据权利要求9所述的光学镜头，其特征在于，所述第十七曲面至像面的距离为51.7毫米。
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