CN107976768A - 一种等厚3mm大通光零温漂光学结构及其成像方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种等厚3mm大通光零温漂光学结构及其成像方法，包括沿光线从左往右入射方向依次设置的前组镜片A、光阑C以及后组镜片B，所述前组镜片A包括从左往右依次设置的弯月负透镜A1、双凹负透镜A2以及双凸正透镜A3；所述后组镜片B包括从左往右依次设置的弯月正透镜B1、由双凸正透镜B2和弯月负透镜B3密接构成的胶合组、双凸正透镜B4。本发明结构设计合理、通光量大、敏感度小，日夜离焦小，在高低温条件下的像质得到了改善，真正实现了零温漂。
Description
技术领域：
本发明涉及一种等厚3mm大通光零温漂光学结构及其成像方法。
背景技术：
镜头是安防摄像机的重要组成部分，安防镜头经过多年的发展，已经由早期的多镜片、装配难度高、光学指标低等低端产品逐渐过渡到经济型高指标安防镜头。但是目前市场上大多数镜头仍然存在通光量小、日夜离焦大、高低温敏感、照度低等问题。这类镜头配合摄像机使用时，很难真正实现高分辨率以及日夜共焦。
发明内容：
本发明的目的在于针对以上不足之处，提供一种等厚3mm大通光零温漂光学结构及其成像方法，不仅结构设计合理、通光量大、敏感度小，日夜离焦小，而且可实现高分辨率。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种等厚3mm大通光零温漂光学结构，包括沿光线从左往右入射方向依次设置的前组镜片A、光阑C以及后组镜片B，所述前组镜片A包括从左往右依次设置的弯月负透镜A1、双凹负透镜A2以及双凸正透镜A3；所述后组镜片B包括从左往右依次设置的弯月正透镜B1、由双凸正透镜B2和弯月负透镜B3密接构成的胶合组、双凸正透镜B4。
进一步的，所述前组镜片A与后组镜片B的空气间隔为2.7mm。
进一步的，所述弯月负透镜A1与双凹负透镜A2之间的空气间隔为3.2mm，所述双凹负透镜A2与双凸正透镜A3之间的空气间隔为0.9mm；所述弯月正透镜B1与由双凸正透镜B2和弯月负透镜B3密接构成的胶合组之间的空气间隔为0.1mm，由双凸正透镜B2和弯月负透镜B3密接构成的胶合组与双凸正透镜B4的空气间隔为0.1mm。
进一步的，所述双凸正透镜A3至光阑C的距离为0.1mm，所述光阑C至弯月正透镜B1的距离为2.6mm。
进一步的，所述双凸正透镜B4与IMA像面之间设置平行平板。
本发明采用的另一种技术方案是：一种等厚3mm大通光零温漂光学结构的成像方法，包括采用上述的一种等厚3mm大通光零温漂光学结构，成像时：光线从左往右依次穿过弯月负透镜A1、双凹负透镜A2、双凸正透镜A3、光阑C、弯月正透镜B1、由双凸正透镜B2和弯月负透镜B3密接构成的胶合组、双凸正透镜B4以及平行平板后在IMA像面成像。
与现有技术相比，本发明具有以下效果：
（1）本发明结构设计合理，不仅通光量大、敏感度小、日夜离焦小，而且具有高分辨率，能在高温及低温下正常使用；
（2）本发明采用七片式结构，合理分配了光焦度，前组镜片使用三片式收敛了光线的入射角，后组镜片采用四片式进行像差平衡，使最大主光线入射角维持在较低的水平，保证了较低的色彩失真度、为像面提供了较为均匀的照度；
（3）通过曲率及材料的调整，较好的平衡了高级像差、使像质进一步提升，使得夜视效果得到了提升；同时使得高低温条件下的像质得到了改善，真正实现了零温漂。
附图说明：
图1是本发明实施例的光学结构示意图；
图2是本发明实施例中在可见光下的MTF函数值；
图3是本发明实施例中在850nm夜视条件下的MTF函数值；
图4是本发明实施例中在低温-30度环境下的MTF值；
图5是本发明实施例中在高温70度环境下的MTF函数值。
图中：
A-前组镜片A；A1-弯月负透镜A1；A2-双凹负透镜A2；A3-双凸正透镜A3；C-光阑C；B-后组镜片B；B1-弯月正透镜B1；B2-双凸正透镜B2；B3-弯月负透镜B3；B4-双凸正透镜B4；D-平行平板。
具体实施方式:
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。
如图1所示，本发明一种等厚3mm大通光零温漂光学结构，包括沿光线从左往右入射方向依次设置的前组镜片A、光阑C以及后组镜片B，所述前组镜片A包括从左往右依次设置的弯月负透镜A1、双凹负透镜A2以及双凸正透镜A3；所述后组镜片B包括从左往右依次设置的弯月正透镜B1、由双凸正透镜B2和弯月负透镜B3密接构成的胶合组、双凸正透镜B4。
本实施例中，所述前组镜片A与后组镜片B的空气间隔为2.7mm。
本实施例中，所述弯月负透镜A1与双凹负透镜A2之间的空气间隔为3.2mm，所述双凹负透镜A2与双凸正透镜A3之间的空气间隔为0.9mm；所述弯月正透镜B1与由双凸正透镜B2和弯月负透镜B3密接构成的胶合组之间的空气间隔为0.1mm，由双凸正透镜B2和弯月负透镜B3密接构成的胶合组与双凸正透镜B4的空气间隔为0.1mm。
本实施例中，所述双凸正透镜A3至光阑C的距离为0.1mm，所述光阑C至弯月正透镜B1的距离为2.6mm。
本实施例中，所述双凸正透镜B4与IMA像面之间设置平行平板D。
本实施例中，在光学设计时，设定焦距为f，弯月负透镜A1、双凹负透镜A2、双凸正透镜A3、弯月正透镜B1、双凸正透镜B2、弯月负透镜B3以及双凸正透镜B4对应的焦距分别为f1、f2、f3、f4、f5、f6、f7，其之间的比例关系如下：
-3.5<f1/f<-2.1；
-2.5<f2/f<-1.5；
-2.9<f3/f<-1.8；
-8.5<f4/f<-7.5；
3.5<f5/f<-2.6；
-5.6<f6/f<-4.8；
-4.3<f7/f<-3.7。
本实施例中，所述弯月负透镜A1、双凹负透镜A2、双凸正透镜A3、弯月正透镜B1、双凸正透镜B2、弯月负透镜B3以及双凸正透镜B4均为玻璃球面透镜，前组镜片A采用三片式结构有利于收敛入射角，同时前组镜片A中的透镜采用较高折射率的材料可有效降低高级像差；后组镜片B中的四片透镜使用较高阿贝数的材料，搭配负片的低阿贝材料，能有效减少色差的引入，使得等厚条件下的日夜共焦得以实现，通过镜片之间温度补偿的规律实现了零温漂。该光学结构还通过合理的光焦度分配，能得到较好的像差平衡，使整个镜头敏感度下降；具体各镜片的参数如下表：
本实施例中，该光学结构可实现的技术指标如下：
（1）焦距：EFFL=3mm；
（2）F数=1.2；
（3）视场角：2w≥137°；
（4）光学畸变：＜-18%；
（5）成像圆直径大于Ф6.6；
（6）工作光谱范围：480nm～850nm；
（7）光学总长TTL≤23.7mm，光学后截距≥5.7mm；
（8）该镜头适用于300万像素高分辨率CCD或CMOS摄像机。
本实施例中，由图2、图3可以看出，使用该光学结构具有较高的分辨率，满足300万像素CMOS芯片的传函需求，且夜视效果好；由图4、图5可知，该镜头在高温及低温的环境下MTF衰减很小，基本实现了镜头的零温漂性能。
本发明采用的另一种技术方案是：一种等厚3mm大通光零温漂光学结构的成像方法，包括采用上述的一种等厚3mm大通光零温漂光学结构，成像时：光线从左往右依次穿过弯月负透镜A1、双凹负透镜A2、双凸正透镜A3、光阑C、弯月正透镜B1、由双凸正透镜B2和弯月负透镜B3密接构成的胶合组、双凸正透镜B4以及平行平板后在IMA像面成像。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
Claims (6)
1.一种等厚3mm大通光零温漂光学结构，其特征在于：包括沿光线从左往右入射方向依次设置的前组镜片A、光阑C以及后组镜片B，所述前组镜片A包括从左往右依次设置的弯月负透镜A1、双凹负透镜A2以及双凸正透镜A3；所述后组镜片B包括从左往右依次设置的弯月正透镜B1、由双凸正透镜B2和弯月负透镜B3密接构成的胶合组、双凸正透镜B4。
2.根据权利要求1所述的一种等厚3mm大通光零温漂光学结构，其特征在于：所述前组镜片A与后组镜片B的空气间隔为2.7mm。
3.根据权利要求1所述的一种等厚3mm大通光零温漂光学结构，其特征在于：所述弯月负透镜A1与双凹负透镜A2之间的空气间隔为3.2mm，所述双凹负透镜A2与双凸正透镜A3之间的空气间隔为0.9mm；所述弯月正透镜B1与由双凸正透镜B2和弯月负透镜B3密接构成的胶合组之间的空气间隔为0.1mm，由双凸正透镜B2和弯月负透镜B3密接构成的胶合组与双凸正透镜B4的空气间隔为0.1mm。
4.根据权利要求3所述的一种等厚3mm大通光零温漂光学结构，其特征在于：所述双凸正透镜A3至光阑C的距离为0.1mm，所述光阑C至弯月正透镜B1的距离为2.6mm。
5.根据权利要求1所述的一种等厚3mm大通光零温漂光学结构，其特征在于：所述双凸正透镜B4与IMA像面之间设置平行平板。
6.一种等厚3mm大通光零温漂光学结构的成像方法，其特征在于：包括采用如权利要求1～5任一所述的一种等厚3mm大通光零温漂光学结构，成像时：光线从左往右依次穿过弯月负透镜A1、双凹负透镜A2、双凸正透镜A3、光阑C、弯月正透镜B1、由双凸正透镜B2和弯月负透镜B3密接构成的胶合组、双凸正透镜B4以及平行平板后在IMA像面成像。
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