CN108333724A - 定焦镜头 - Google Patents
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Abstract
一种定焦镜头，从物面侧到像面侧依次包括：具有正光焦度的第一镜片群、光阑、具有正光焦度的第二镜片群，其中：第一镜片群包括具有负光焦度的第一镜片、具有正光焦度的第二镜片、具有负光焦度的第三镜片、具有正光焦度的第四镜片；第二镜片群包括负光焦度的第五镜片、正光焦度的第六镜片、正光焦度的第七镜片、正光焦度的第八镜片。本发明具有高达8M像素的成像能力，既可以用于近紫外成像，又可在可见光波段范围内成像，且无明显紫边与色散，像质清晰明亮。镜头整体相对照度达到90％以上，成像均匀，四周无暗角，镜头光学畸变控制在1％以内。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种光学系统领域的技术，具体是一种用于可见光及近紫外领域的定焦成像镜头。
背景技术
在近紫外和可见光的领域，很少有镜头可以做到兼容两种波段波长。市面上现有的镜头，一般是仅能用于近紫外领域。此类镜头一般用于光刻机、立体打印机等高端领域，此领域的特殊用于使得对于镜头成像质量有着很高的要求，因此一般情况下镜头的使用领域十分单一。同时此类镜头还需要满足高相对照度，才能保证像面亮度整体均匀。另外光学畸变也是重要考量因素。虽然此类镜头在紫外光领域成像优异，但在与可见光配合一起使用时往往会造成镜头成像模糊、紫边严重、色散较大的问题。
发明内容
本发明针对现有技术的缺陷和不足，提出一种定焦镜头。
本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明从物面侧到像面侧依次包括：具有正光焦度的第一镜片群、光阑、具有正光焦度的第二镜片群，其中：第一镜片群包括具有负光焦度的第一镜片、具有正光焦度的第二镜片、具有负光焦度的第三镜片、具有正光焦度的第四镜片；第二镜片群包括负光焦度的第五镜片、正光焦度的第六镜片、正光焦度的第七镜片、正光焦度的第八镜片。
优选地，为了提高画质，降低紫边带来的像面模糊，所述的第一镜片群和第二镜片群之间设有均衡镜片，该均衡镜片具体位于光阑后方且具有负光焦度。
进一步优选地，在均衡镜片的基础上所述的第一镜片群和第二镜片群之间进一步设有均衡镜片组。
所述的第一镜片群、第二镜片群与定焦镜头的整体焦距比值分别满足(0.85,1.2)、(0.9,1.2)，从而均衡成像带来的光学畸变。
所述的定焦镜头的整体焦距与光学后焦的比值满足(0.8,1.2)，从而为后端增加棱镜、折返机构提供了充裕的空间，使镜头本身的应用领域更加广泛。
所述的第一镜片的折射率满足(1.40,1.55)，阿贝数满足(65,80)，并且第一镜片的前表面的直径与曲率半径之比和第一镜片的后表面的直径与曲率半径之比的绝对值满足(0.15,0.25)；该特殊结构的第一镜片能够有效降低镜头的色散和像面弯曲程度。
所述的第四镜片的折射率满足(1.40,1.70)，阿贝数满足(55,80)，并且第四镜片的前表面的直径与后表面的曲率半径之比的绝对值满足(0.35,1.7)；该特殊结构的第四镜片能够有效降低镜头的倍率色差和球差。
技术效果
与现有技术相比，本发明具有高达8M像素的成像能力，既可以用于近紫外成像，又可在可见光波段范围内成像，且无明显紫边与色散，像质清晰明亮。镜头整体相对照度达到90％以上，成像均匀，四周无暗角。镜头光学畸变控制在1％以内，可用于工业、医疗等高端领域。镜头全部采用玻璃镜片，相较于非球面镜片有效降低加工难度和成本。
附图说明
图1为实施例1的结构示意图；
图2为实施例1的场曲、畸变图；
图3为实施例1的相对照度图；
图4为实施例1在150lp/mm时的MTF图；
图5为实施例2的结构示意图；
图6为实施例2的场曲、畸变图；
图7为实施例2的相对照度图；
图8为实施例2在150lp/mm时的MTF图；
图9为实施例3的结构示意图；
图10为实施例3的场曲、畸变图；
图11为实施例3的相对照度图；
图12为实施例3在150lp/mm时的MTF图；
图中：第一镜片群G1、光阑S、第二镜片群G2、第一至第八镜片L1～L8、第一至第八镜片表面S1～S23、第一均衡镜片LX1、第二均衡镜片LX2、第三均衡镜片LX3、滤色镜IRCF、成像面IMG。
具体实施方式
实施例1
如图1所示，本实施例沿光线入射方向，从物面侧到像面侧依次排列有，具有正光焦度的第一镜片群G1、光阑STP、具有正光焦度的第二镜片群G2，其中：第一镜片群G1包括具有负光焦度的第一镜片L1、具有正光焦度的第二镜片L2、具有负光焦度的第三镜片L3、具有正光焦度的第四镜片L4；第二镜片群G2包括负光焦度的第五镜片L5、正光焦度的第六镜片L6、正光焦度的第七镜片L7、正光焦度的第八镜片L8。
具体地，本实施例所述的镜头的整体焦距F＝30mm，光圈数Fno＝2，视场角Fov＝26°。
本实施例的镜头结构参数具体如下：
| 表面序号 | 表面类型 | 曲率半径 | 厚度 | 折射率 | 阿贝数 |
| 物面 | 无限 | ||||
| S1 | 球面 | 27.06 | 3.58 | 1.53 | 67.9 |
| S2 | 球面 | 17.97 | 0.13 | ||
| S3 | 球面 | 14.75 | 5.28 | 1.79 | 50.2 |
| S4 | 球面 | 30.12 | 1.58 | ||
| S5 | 球面 | 103.55 | 1.48 | 1.58 | 55.6 |
| S6 | 球面 | 15.38 | 12.54 | ||
| S7 | 球面 | 22.90 | 4.07 | 1.70 | 59.2 |
| S8 | 球面 | -48.40 | 0.19 | ||
| 光阑 | 球面 | 无限 | 12.72 | ||
| S10 | 球面 | -11.23 | 3.69 | 1.75 | 26.9 |
| S11 | 球面 | 54.46 | 2.42 | ||
| S12 | 球面 | -36.65 | 4.51 | 1.75 | 50.8 |
| S13 | 球面 | -21.17 | 0.12 | ||
| S14 | 球面 | 175.34 | 4.60 | 1.77 | 53.8 |
| S15 | 球面 | -32.51 | 0.30 | ||
| S16 | 球面 | 60.50 | 5.12 | 1.78 | 50.9 |
| S17 | 球面 | -51.47 | 26.16 | ||
| 像面 |
本实施例中，第一镜片群G1、第二镜片群G2与定焦镜头的整体焦距比值分别为1.16、0.95：此时镜头前后的焦距比值可以均衡成像带来的光学畸变。
本实施例中，整体焦距与光学后焦的比值为1.15。光学后焦的增加为后端增加棱镜、折返机构提供了充裕的空间。
本实施例中，第一镜片L1满足：Nd1＝1.53，Vd1＝67.9，|((Φs1)/(Rs1)-(Φs2)/(Rs2))|＝0.23，该具有高阿贝数的镜片材料配合弯月形镜片的形状的第一镜片能够有效降低镜头的色散和像面弯曲程度。
本实施例中，第四镜片L4满足：Nd4＝1.70，Vd4＝59.2，|(Rs7)/(Rs8)|＝0.47，该具有高阿贝数的镜片材料配合双凸形镜片的形状，有效降低镜头的倍率色差和球差。
如图2所示，本实施例的光学畸变DIST<1％。低畸变使镜头成像均匀，增设成像结果的精密性和可测性。
如图3所示，本实施例的相对照度RI在最周边依旧可满足大于90％。高相对照度使镜头成像亮度均匀，无暗角。
如图4所示，本实施例在150lp/mm的线对下子午方向的MTF依旧能满足中心大于50％，周边大于40％，本实施例镜头可以达到8M像素的成像解析能力。并且此时可见光d光(587.56nm)和紫外光g光(435.83nm)权重比为1：1，可得无论是可见光还是紫外光，本实施例镜头均能良好成像。
实施例2
如图5所示，为本实施例结构示意图。相较于实施例1，本实施例在光阑STP后方增设一枚负光焦度的均衡镜片LX，此枚镜片可以进一步均衡两镜片群的焦距分配比值，并且减小实施例镜头的球面像差，使像质可以进一步提升。
具体地，本实施例所述的镜头的整体焦距F＝27mm，光圈数Fno＝2.4，水平视场角Fov＝22°。
本实施例的镜头结构参数具体如下：
本实施例中，第一镜片群G1、第二镜片群G2与定焦镜头的整体焦距比值分别为1.09、1.02：此时镜头前后的焦距比值可以均衡成像带来的光学畸变。
本实施例中，整体焦距与光学后焦的比值为0.82。光学后焦的增加为后端增加棱镜、折返机构提供了充裕的空间。
本实施例中，第一镜片L1满足：Nd1＝1.40，Vd1＝69.6，|((Φs1)/(Rs1)-(Φs2)/(Rs2))|＝0.24，该具有高阿贝数的镜片材料配合弯月形镜片的形状的第一镜片能够有效降低镜头的色散和像面弯曲程度。
本实施例中，第四镜片L4满足：Nd4＝1.60，Vd4＝57.8，|(Rs7)/(Rs8)|＝1.59，该具有高阿贝数的镜片材料配合双凸形镜片的形状，有效降低镜头的倍率色差和球差。
如图6所示，本实施例的光学畸变DIST<1％。低畸变使镜头成像均匀，增设成像结果的精密性和可测性。
如图7所示，本实施例的相对照度RI在最周边依旧可满足大于90％。高相对照度使镜头成像亮度均匀，无暗角。
如图8所示，本实施例在150lp/mm的线对下MTF依旧能满足中心大于45％，周边大于30％镜头具有高达8M像素的成像能力。此时可见光d光(587.56nm)和紫外光g光(435.83nm)权重比为1：1，可得无论是可见光还是紫外光，该实施例镜头均能良好成像。
实施例3
如图9所示，为本实施例结构示意图。本实施例在实施例2的基础上进一步在光阑STP的前方和后方分别增设正光焦度的第一均衡镜片LX1和具有正光焦度的第二均衡镜片LX2。
所述的第一均衡镜片LX1采用更高阿贝数的玻璃材料，相较于前两个实施例进一步降低了镜头的倍率色差和球差。
所述的均衡镜片LX与第二均衡镜片LX2采用负正镜片组合的方式，既均衡了第一镜片群G1与第二镜片群G2的焦距比值，有缩小了系统的慧差和像面弯曲，进一步提升了本实施例镜头的成像质量。
具体地，本实施例所述的镜头的整体焦距F＝29mm，光圈数Fno＝2，水平视场角Fov＝24°。
本实施例的镜头结构参数具体如下：
| 表面序号 | 表面类型 | 曲率半径 | 厚度 | 折射率 | 阿贝数 |
| 物面 | 无限 | ||||
| S1 | 球面 | 45.02 | 7.0 | 1.42 | 78.4 |
| S2 | 球面 | 23.93 | 5.6 | ||
| S3 | 球面 | 116.32 | 5.0 | 1.72 | 46.80 |
| S4 | 球面 | -50.00 | 10.0 | ||
| S5 | 球面 | -27.40 | 4.5 | 1.63 | 51.43 |
| S6 | 球面 | 26.57 | 10.0 | ||
| S7 | 球面 | 138.40 | 10.0 | 1.46 | 80.9 |
| S8 | 球面 | -21.66 | 14.0 | ||
| S9 | 球面 | 21.56 | 7.0 | 1.40 | 78.1 |
| S10 | 球面 | -58.31 | 3.8 | ||
| 光阑 | 球面 | 无限 | 5.2 | ||
| S12 | 球面 | -59.95 | 2.0 | 1.71 | 49.00 |
| S13 | 球面 | 19.00 | 1.0 | ||
| S14 | 球面 | 30.42 | 4.5 | 1.42 | 81.9 |
| S15 | 球面 | -41.69 | 1.7 | ||
| S16 | 球面 | -17.65 | 5.0 | 1.72 | 49.05 |
| S17 | 球面 | 150.00 | 1.8 | ||
| S18 | 球面 | -55.14 | 4.8 | 1.49 | 78.9 |
| S19 | 球面 | -22.46 | 0.4 | ||
| S20 | 球面 | 83.26 | 7.35 | 1.45 | 79.3 |
| S21 | 球面 | -28.36 | 0.40 | ||
| S22 | 球面 | 32.98 | 5.87 | 1.49 | 82.0 |
| S23 | 球面 | 无限 | 34.05 | ||
| 像面 |
本实施例中，第一镜片群G1、第二镜片群G2与定焦镜头的整体焦距比值分别为0.86、1.18：此时镜头前后的焦距比值可以均衡成像带来的光学畸变。
本实施例中，整体焦距与光学后焦的比值为0.85。光学后焦的增加为后端增加棱镜、折返机构提供了充裕的空间。
本实施例中，第一镜片L1满足：Nd1＝1.42，Vd1＝78.4，|((Φs1)/(Rs1)-(Φs2)/(Rs2))|＝0.17，该具有高阿贝数的镜片材料配合弯月形镜片的形状的第一镜片能够有效降低镜头的色散和像面弯曲程度。
本实施例中，第四镜片L4满足：Nd4＝1.40，Vd4＝78.1，|(Rs7)/(Rs8)|＝0.37，该具有高阿贝数的镜片材料配合双凸形镜片的形状，有效降低镜头的倍率色差和球差。
如图10所示，本实施例的光学畸变DIST<1％。低畸变使镜头成像均匀，增设成像结果的精密性和可测性。
如图11所示，本实施例的相对照度RI在最周边依旧可满足大于90％。高相对照度使镜头成像亮度均匀，无暗角。
如图12所示，本实施例在150lp/mm的线对下MTF依旧能满足中心大于50％，周边大于40％镜头具有高达8M像素的成像能力。此时可见光d光(587.56nm)和紫外光g光(435.83nm)权重比为1:1，可得无论是可见光还是紫外光，该实施例镜头均能良好成像。
上述具体实施可由本领域技术人员在不背离本发明原理和宗旨的前提下以不同的方式对其进行局部调整，本发明的保护范围以权利要求书为准且不由上述具体实施所限，在其范围内的各个实现方案均受本发明之约束。
Claims (7)
1.一种定焦镜头，其特征在于，从物面侧到像面侧依次包括：具有正光焦度的第一镜片群、光阑、具有正光焦度的第二镜片群，其中：第一镜片群包括具有负光焦度的第一镜片、具有正光焦度的第二镜片、具有负光焦度的第三镜片、具有正光焦度的第四镜片；第二镜片群包括负光焦度的第五镜片、正光焦度的第六镜片、正光焦度的第七镜片、正光焦度的第八镜片。
2.根据权利要求1所述的定焦镜头，其特征是，所述的第一镜片的折射率满足(1.40,1.55)，阿贝数满足(65,80)，并且第一镜片的前表面的直径与曲率半径之比和第一镜片的后表面的直径与曲率半径之比的绝对值满足(0.15,0.25)。
3.根据权利要求1所述的定焦镜头，其特征是，所述的第四镜片的折射率满足(1.40,1.70)，阿贝数满足(55,80)，并且第四镜片的前表面的直径与后表面的曲率半径之比的绝对值满足
(0.35,1.7)。
4.根据权利要求1所述的定焦镜头，其特征是，所述的第一镜片群和第二镜片群之间设有均衡镜片，该均衡镜片具体位于光阑后方且具有负光焦度。
5.根据权利要求4所述的定焦镜头，其特征是，所述的第一镜片群和第二镜片群之间进一步设有均衡镜片组，该均衡镜片组包括设置于光阑前和光阑后的具有正光焦度的两枚镜片。
6.根据上述任一权利要求所述的定焦镜头，其特征是，所述的第一镜片群、第二镜片群与定焦镜头的整体焦距比值分别满足(0.85,1.2)、(0.9,1.2)。
7.根据上述任一权利要求所述的定焦镜头，其特征是，所述的定焦镜头的整体焦距与光学后焦的比值满足(0.8,1.2)。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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| CP03 | Change of name, title or address | ||
| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: 314000 No.188, Taojing Road, Gaozhao street, Xiuzhou District, Jiaxing City, Zhejiang Province Patentee after: Jiaxing Zhongrun Optical Technology Co.,Ltd. Address before: 314000 Room 2F201-6, Building 6, Jiaxing Photovoltaic Science Park, 1288 Kanghe Road, Xiuzhou District, Jiaxing City, Zhejiang Province Patentee before: JIAXING ZHONGRUN OPTICAL SCIENCE AND TECHNOLOGY Co.,Ltd. |