CN107664826A - 一种玻塑混合镜头 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种玻塑混合镜头，包括从物方至像方依次设置的第一镜片、第二镜片、孔径光阑、第三镜片、第四镜片、第五镜片、第六镜片及滤光片，第一镜片、第二镜片、第三镜片和第四镜片均为球面玻璃镜片，第五镜片和第六镜片均为非球面塑料镜片；第一镜片为具有负光焦度，具有凸向物面的弯月形透镜；第二镜片为具有正光焦度，具有凸向物面的弯月形透镜；第三镜片为具有正光焦度的双凸形透镜；第四镜片为具有负光焦度的双凹形透镜；第五镜片为具有正光焦度，具有凸向像面的透镜；第六镜片为具有负光焦度的双凹型透镜。本发明的镜头采用两片非球面塑胶镜头提升成像清晰度，减小像差的影响，得到更好的图像解析能力，可满足无人机在户外的航拍需要。

Description

一种玻塑混合镜头
技术领域
本发明属于无人机镜头技术领域，具体涉及一种玻塑混合镜头。
背景技术
随着无人机技术的不断发展，无人机镜头的需求越来越大。现有的无人机镜头大量采用玻璃材料，采用球面玻璃材料的镜头存在像质差，分辨率低，并且畸变影响非常严重的问题。而塑胶材料的镜头相对玻璃材料存在热稳定性较差的问题，也无法满足无人机镜头的需求。
发明内容
本发明实施例提供一种玻塑混合镜头，镜片结构简单，利于成型和组装，采用玻塑混合镜片整体重量较轻，可以降低无人机整体重量，提高无人机的续航能力。
本发明提供一种玻塑混合镜头，包括：从物方至像方依次设置的第一镜片、第二镜片、孔径光阑、第三镜片、第四镜片、第五镜片、第六镜片及滤光片，第一镜片、第二镜片、第三镜片和第四镜片均为球面玻璃镜片，第五镜片和第六镜片均为非球面塑料镜片，其中：
所述第一镜片为具有负光焦度，且具有凸向物面的弯月形透镜；
所述第二镜片为具有正光焦度，且具有凸向物面的弯月形透镜；
所述第三镜片为具有正光焦度的双凸形透镜；
所述第四镜片为具有负光焦度的双凹形透镜；
所述第五镜片为具有正光焦度，且具有凸向像面的透镜；
所述第六镜片为具有负光焦度的双凹型透镜。
在本发明的玻塑混合镜头中，所述第一镜片满足下列关系式：
-5<f1/f<-1；5<r1<12；
其中，f1为第一镜片的焦距，f为镜头的焦距；r1为第一镜片的凸向物面的曲率半径。
在本发明的玻塑混合镜头中，所述第三镜片满足下列关系式：
1<r5<10；
其中，r5为第三镜片的凸向物面的曲率半径。
在本发明的玻塑混合镜头中，所述第四镜片满足下列关系式：
1.8<n4<1.9；
其中，n4为第四镜片的d线折射率。
在本发明的玻塑混合镜头中，所述第五镜片满足下列关系式：
1<f5/f<5；-100<r8<-10；1.55<n5<1.66；
其中，f5为第五镜片的焦距，r8为第五镜片的凹向像面的曲率半径，n5为第五镜片的d线折射率。
在本发明的玻塑混合镜头中，所述第六镜片满足下列关系式：
0.5<f6/f<3；5<r10<10；1<r11<5；
其中，f6为第六镜片的焦距，r10为第六镜片的凹向像面的曲率半径，r11为第六镜片的凹向物面的曲率半径。
在本发明的玻塑混合镜头中，所述镜头还满足下列关系式：
5<d2/d4<7；
d2为第一镜片到第二镜片的距离，d4为第二镜片到孔径光阑的距离。
在本发明的玻塑混合镜头中，所述第五镜片和第六镜片均为偶次非球面镜片。
本发明的玻塑混合镜头，镜片结构简单，孔径光阑放置于光学系统的中间，孔径光阑前使用两片球面镜片，孔径光阑后使用一组双胶合透镜和两片非球面塑胶镜片，通过优化各透镜的参数，获得有利的透镜结构，利于成型和组装，便于结构的设计，采用塑胶镜片整体重量较轻，可以降低无人机整体重量，提高无人机的续航能力。本发明镜头的采用两片非球面塑胶镜头来帮助光学系统提升成像清晰度，并且能够很好的优化像差，减小像差的影响，得到更好的图像解析能力，可以满足无人机用户在户外的航拍需要。
附图说明
图1是本发明的玻塑混合镜头的二维图；
图2是本发明的玻塑混合镜头的结构图；
图3是本发明的玻塑混合镜头的MTF传递函数曲线图；
图4a是本发明的玻塑混合镜头的像散场曲线图；
图4b是本发明的玻塑混合镜头的畸变特征曲线图；
图5是本发明的玻塑混合镜头的垂轴色差图；
图6是本发明的玻塑混合镜头的离焦曲线；
图7是本发明的玻塑混合镜头的80℃的离焦曲线图；
图8是本发明的玻塑混合镜头的-18℃的离焦曲线图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的玻塑混合镜头进行详细介绍。
如图1所示是本发明的玻塑混合镜头的二维图,图2是本发明的玻塑混合镜头的结构图。本发明的镜头包括：从物方至像方依次设置的第一镜片1、第二镜片2、孔径光阑8、第三镜片3、第四镜片4、第五镜片5、第六镜片6及滤光片7，第一镜片1、第二镜片2第三镜片3和第四镜片4均为球面玻璃镜片，第五镜片5和第六镜片6均为非球面塑料镜片，其中：第一镜片1为具有负光焦度，且具有凸向物面的弯月形透镜；第二镜片2为具有正光焦度，且具有凸向物面的弯月形透镜；第三镜片3为具有正光焦度的双凸形透镜；第四镜片4为具有负光焦度的双凹形透镜；第五镜片5为具有正光焦度，且具有凸向像面的透镜；第六镜片6为具有负光焦度的双凹型透镜。
本发明的镜头的第一镜片1满足下列关系式：
-5<f1/f<-1，5<r1<12；其中，f1为第一镜片1的焦距，f为镜头的焦距；r1为第一镜片1的凸向物面的曲率半径。
本发明的镜头的第三镜片3满足下列关系式：
1<r5<10；其中，r5为第三镜片3的凸向物面的曲率半径。
本发明的镜头的第四镜片4满足下列关系式：
1.8<n4<1.9；其中，n4为第四镜片4的d线折射率。
本发明的镜头的第五镜片5满足下列关系式：
1<f5/f<5，-100<r8<-10，1.55<n5<1.66；其中，f5为第五镜片5的焦距，r8为第五镜片5的凹向像面的曲率半径，n5为第五镜片5的d线折射率。
本发明的镜头的第六镜片6满足下列关系式：
0.5<f6/f<3，5<r10<10，1<r11<5；其中，f6为第六镜片6的焦距，r10为第六镜片6的凹向像面的曲率半径，r11为第六镜片6的凹向物面的曲率半径。
本发明的镜头还满足下列关系式：
5<d2/d4<7；其中，d2为第一镜片1到第二镜片2的距离，d4为第二镜片2到孔径光阑的距离。
本发明的镜头的第五镜片5和第六镜片6均为偶次非球面镜片。各非球面系数满足如下方程：
其中，z表示非球面矢高，c表示非球面近轴曲率，y表示镜头口径，k表示圆锥系数，A4为4次非球面系数，A6为6次非球面系数，A8为8次非球面系数,A10为10次非球面系数，A12为12次非球面系数，A14为14次非球面系数,A16为16次非球面系数。本发明的镜片结构和光线走势图。反映出该光学系统的镜片形状比较匀称，便于研磨和成型。而且镜片的分布比较均衡，镜片间距离便于后期的结构设计。
实施例1，参照表一和表二实施该玻塑混合镜头的设计参数：表一是本发明的镜头的设计参数表。
表2是本发明的镜头的非球面系数表。
如图3所示，是本发明的玻塑混合镜头的MTF传递函数曲线图(光学传递函数)，可以综合反映系统的成像质量，其曲线形状越平滑，且相对X轴的高度越高，证明系统的成像质量越好,本发明镜头具有较高的清晰度，在80lp/mm时，0.9视场内MTF>0.72。
如图4a所示，不同曲线代表不同的波长，S代表弧矢场曲，T代表子午场曲，二者做差就是系统的像散，像散和场曲是影响轴外视场光线的重要像差，象散过大会严重地影响到系统轴外光线的成像质量，场曲会造成中心和边缘最佳成像不在一个平面，从图中曲线来看，系统的场曲和象散均被矫正到0.05mm以内。图4b是系统的畸变曲线，畸变不影响系统的清晰度，但是会引起系统变形。本系统的光学畸变小于3％，对于一个无人机镜头，畸变已经矫正到非常好的情况。
如图5所示，表示镜头的垂轴色差，垂轴色差表示在系统整个像面上，各颜色波长的焦点位置差异，垂轴色差越小，表示各颜色波长的光线汇聚的越好。整个系统的垂轴色差控制在2.2um以内。
如图6所示，表示镜头的离焦曲线，分别表示0视场、0.2视场、0.4视场、0.6视场、0.8视场和1.0视场的光学性能和离焦量。曲线峰值距离中心点越近，表示光学性能越好，场区也越小。
如图7所示，表示80℃光学系统的离焦曲线，离焦曲线向右发生偏移，这个偏移量越小，表示光学成像系统的高温稳定性越好。本发明的中心视场在高温时偏移量为6um，高温时的光学性能(MTF)仅发生微小的变化，说明本发明光学系统在高温下的表现很好。
如图8所示，表示-18℃光学系统的离焦曲线，离焦曲线整体向左侧偏移，这个偏移量越小，表示光学成像系统在低温下的稳定性越好。本发明的中心视场在低温时偏移量为3um，低温时的光学性能(MTF)也发生较微小的变化，说明本发明光学系统在低温下的表现比高温的情况更好。
本发明的镜头，视场角为66°，光圈可达F2.6，光学畸变在3％以内，并且镜头在高温条件下能有很好的表现；整个镜头光学长度(镜片最前端到像面的距离)<20mm，且设计性能高，搭配1/2.3”芯片单个像素尺寸为1.55um*1.55um时，镜头像素高达1200万。本发明镜头的采用两片非球面塑胶镜头来帮助光学系统提升成像清晰度，并且能够很好的优化像差，减小像差的影响，得到更好的图像解析能力，可以满足无人机用户在户外的航拍需要。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明的思想，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种玻塑混合镜头，其特征在于，包括：从物方至像方依次设置的第一镜片、第二镜片、孔径光阑、第三镜片、第四镜片、第五镜片、第六镜片及滤光片，第一镜片、第二镜片、第三镜片和第四镜片均为球面玻璃镜片，第五镜片和第六镜片均为非球面塑料镜片，其中：
所述第一镜片为具有负光焦度，且具有凸向物面的弯月形透镜；
所述第二镜片为具有正光焦度，且具有凸向物面的弯月形透镜；
所述第三镜片为具有正光焦度的双凸形透镜；
所述第四镜片为具有负光焦度的双凹形透镜；
所述第五镜片为具有正光焦度，且具有凸向像面的透镜；
所述第六镜片为具有负光焦度的双凹型透镜。
2.如权利要求1所述的玻塑混合镜头，其特征在于，所述第一镜片满足下列关系式：
-5<f1/f<-1；5<r1<12；
其中，f1为第一镜片的焦距，f为镜头的焦距；r1为第一镜片的凸向物面的曲率半径。
3.如权利要求1所述的玻塑混合镜头，其特征在于，所述第三镜片满足下列关系式：
1<r5<10；
其中，r5为第三镜片的凸向物面的曲率半径。
4.如权利要求1所述的玻塑混合镜头，其特征在于，所述第四镜片满足下列关系式：
1.8<n4<1.9；
其中，n4为第四镜片的d线折射率。
5.如权利要求1所述的玻塑混合镜头，其特征在于，所述第五镜片满足下列关系式：
1<f5/f<5；-100<r8<-10；1.55<n5<1.66；
其中，f5为第五镜片的焦距，r8为第五镜片的凹向像面的曲率半径，n5为第五镜片的d线折射率。
6.如权利要求1所述的玻塑混合镜头，其特征在于，所述第六镜片满足下列关系式：
0.5<f6/f<3；5<r10<10；1<r11<5；
其中，f6为第六镜片的焦距，r10为第六镜片的凹向像面的曲率半径，r11为第六镜片的凹向物面的曲率半径。
7.如权利要求1所述的玻塑混合镜头，其特征在于，所述镜头还满足下列关系式：
5<d2/d4<7；
d2为第一镜片到第二镜片的距离，d4为第二镜片到孔径光阑的距离。
8.如权利要求1所述的玻塑混合镜头，其特征在于，所述第五镜片和第六镜片均为偶次非球面镜片。
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