CN110361834B - 一种低畸变、高相对照度的广角镜头及其工作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种低畸变、高相对照度的广角镜头，沿光线入射方向自左向右依次设置的前镜组A、后镜组B及位于前镜组A与后镜组B之间的固定光阑，所述前镜组A包括第一弯月正透镜、第一弯月负透镜、第一双凸正透镜、第一双凹负透镜和第二双凸正透镜，所述后镜组B包括第二弯月正透镜、第二弯月负透镜、第三双凸正透镜、第四双凸正透镜和第三弯月负透镜；本发明还涉及一种低畸变、高相对照度的广角镜头的工作方法。本发明结构合理、操作简便，具有低畸变、高相对照度的效果。

Description

一种低畸变、高相对照度的广角镜头及其工作方法
技术领域
本发明涉及一种低畸变、高相对照度的广角镜头及其工作方法。
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广角镜头仍然存在相对照度低、畸变大、等问题。这类镜头配合摄像机使用时，很难还原景物真实大小且成像画面亮度均匀。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供了一种低畸变、高相对照度的广角镜头及其工作方法，结构合理、操作简便，具有低畸变、高相对照度的效果。
本发明的技术方案是：一种低畸变、高相对照度的广角镜头，沿光线入射方向自左向右依次设置的前镜组A、后镜组B及位于前镜组A与后镜组B之间的固定光阑，所述前镜组A包括第一弯月正透镜、第一弯月负透镜、第一双凸正透镜、第一双凹负透镜和第二双凸正透镜，所述后镜组B包括第二弯月正透镜、第二弯月负透镜、第三双凸正透镜、第四双凸正透镜和第三弯月负透镜。
进一步的，所述第一双凸正透镜与第一双凹负透镜组成第一胶合组；所述第二弯月负透镜与第三双凸正透镜组成第二胶合组；所述第四双凸正透镜组成和第三弯月负透镜第三胶合组。
进一步的，沿光线入射方向，所述前镜组A与后镜组B之间的空气间隔为0.179mm；前镜组A与固定光阑之间的空气间隔为0.049mm；固定光阑与后镜组B之间的空气间隔为0.130mm。
进一步的，沿光线入射方向，所述前镜组A中，第一弯月正透镜与第一弯月负透镜之间的空气间隔为0.591mm；第一弯月负透镜与第一胶合组中的第一双凸正透镜之间的空气间隔为2.625mm；第一胶合组中的第一双凹负透镜和第二双凸正透镜之间的空气间隔为0.826mm。
进一步的，沿光线入射方向，所述后镜组B中，第二弯月正透镜与第二胶合组中的第二弯月负透镜之间的空气间隔为 0.02mm；第二胶合组中的第三双凸正透镜与第三胶合组中的第四双凸正透镜为0.021mm。
进一步的，在第三弯月负透镜后端设置有成像面，在第三弯月负透镜与成像面之间设置有平板保护玻璃。
进一步的，将光学系统的总焦距设定为f，将光学系统镜片总长度设定为TTL，将第一弯月正透镜的镜片焦距设定为f1，将第一弯月负透镜的镜片焦距设定为f2，将第一双凸正透镜的镜片焦距设定为f3，将第一双凹负透镜的镜片焦距设定为f4，将第二双凸正透镜的镜片焦距设定为f5，将第二弯月正透镜的镜片焦距设定为f6，将第二弯月负透镜的镜片焦距设定为f7，将第三双凸正透镜的镜片焦距设定为f8，将第四双凸正透镜的镜片焦距设定为f9，将第三弯月负透镜的镜片焦距设定为f10，各镜片焦距关系如下：-5.5<f1/f2<-4.5；-2.9<f3/f4<-2.5；0.2<f5/f6<0.5；-2.3<f6/f7<-2；-1.5<f7/f8<-1； 0.9<f8/f9<1.2；-0.7<f9/f10<-0.3；0.1<f/TTL<0.15。
本发明提供的另一种技术方案是，一种低畸变、高相对照度的广角镜头的工作方法，包括所述的低畸变、高相对照度的广角镜头，其特征在于：当光线入射时，光路顺序进入前镜组A、固定光阑以及后镜组B后进行成像，当光线经过前镜组A时第一弯月正透镜补偿了光学系统的畸变，第一弯月负透镜补偿了光学系统的场曲，当光线经过固定光阑时限制了光线进入后镜组B的光通量，同时使经过后镜组B的光锥更加对称，使光学系统的慧差得以矫正，当光线经过后镜组B时第二弯月正透镜补偿了前镜组A产生的球差，第三胶合组用相同折射率，阿贝数差异大的材料有效矫正了光学系统的轴向色差。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：（1）本发明结构合理、操作简便，具有低畸变、高相对照度的效果；（2）通光口径较大、拍摄亮度高、低照条件下拍摄效果较好；（3）通过合理分配前后组的光焦度，使最大主光线入射角维持在较低的水平，保证相对照度≥76.5%、为像面提供了较为均匀的照度；（4）通过对曲率，材料，结构的调整，较好的平衡了畸变、使畸变≥-5%像质进一步提升。
为使得本发明的上述目的、特征和优点能够更明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细说明。
附图说明
图1为本发明实施例光学系统的结构示意图；
图2为本发明实施例的可见光下 MTF 的值；
图3为本发明实施例的场曲图；
图4为本发明实施例的畸变图；
图5为本发明实施例的相对照度图；
图中：100-前镜组A；110-第一弯月正透镜；120-第一弯月负透镜；130-第一双凸正透镜；140-第一双凹负透镜；150-第二双凸正透镜；200-后镜组B；210-第二弯月正透镜；220-第二弯月负透镜；230-第三双凸正透镜；240-第四双凸正透镜；250-第三弯月负透镜；300-固定光阑C；400-成像面；500-平板保护玻璃。
具体实施方式
如图1~5所示，一种低畸变、高相对照度的广角镜头，沿光线入射方向自左向右依次设置的前镜组A、后镜组B及位于前镜组A与后镜组B之间的固定光阑，所述前镜组A包括第一弯月正透镜、第一弯月负透镜、第一双凸正透镜、第一双凹负透镜和第二双凸正透镜，所述后镜组B包括第二弯月正透镜、第二弯月负透镜、第三双凸正透镜、第四双凸正透镜和第三弯月负透镜。
本实施例中，所述第一双凸正透镜与第一双凹负透镜组成第一胶合组；所述第二弯月负透镜与第三双凸正透镜组成第二胶合组；所述第四双凸正透镜组成和第三弯月负透镜第三胶合组。
本实施例中，沿光线入射方向，所述前镜组A与后镜组B之间的空气间隔为0.179mm；前镜组A与固定光阑之间的空气间隔为0.049mm；固定光阑与后镜组B之间的空气间隔为0.130mm。
本实施例中，沿光线入射方向，所述前镜组A中，第一弯月正透镜与第一弯月负透镜之间的空气间隔为0.591mm；第一弯月负透镜与第一胶合组中的第一双凸正透镜之间的空气间隔为2.625mm；第一胶合组中的第一双凹负透镜和第二双凸正透镜之间的空气间隔为 0.826mm。
本实施例中，沿光线入射方向，所述后镜组B中，第二弯月正透镜与第二胶合组中的第二弯月负透镜之间的空气间隔为 0.02mm；第二胶合组中的第三双凸正透镜与第三胶合组中的第四双凸正透镜为0.021mm。
本实施例中，在第三弯月负透镜后端设置有成像面，在第三弯月负透镜与成像面之间设置有平板保护玻璃。
本实施例中，将光学系统的总焦距设定为f，将光学系统镜片总长度设定为TTL，将第一弯月正透镜的镜片焦距设定为f1，将第一弯月负透镜的镜片焦距设定为f2，将第一双凸正透镜的镜片焦距设定为f3，将第一双凹负透镜的镜片焦距设定为f4，将第二双凸正透镜的镜片焦距设定为f5，将第二弯月正透镜的镜片焦距设定为f6，将第二弯月负透镜的镜片焦距设定为f7，将第三双凸正透镜的镜片焦距设定为f8，将第四双凸正透镜的镜片焦距设定为f9，将第三弯月负透镜的镜片焦距设定为f10，各镜片焦距关系如下：-5.5<f1/f2<-4.5；-2.9<f3/f4<-2.5；0.2<f5/f6<0.5；-2.3<f6/f7<-2；-1.5<f7/f8<-1； 0.9<f8/f9<1.2；-0.7<f9/f10<-0.3；0.1<f/TTL<0.15。
表1、具体镜片参数如下表
Figure DEST_PATH_IMAGE001
本实施例中，此光学系统实现的技术指标如下：（1）焦距：EFFL=3.4mm；（2）F数=2.6；（3）视场角：2w≥96°；（4）光学畸变：≥-5%；（5）相对照度≥76.5%；（6）成像圆直径≥Ф7.2；（7）工作光谱范围：430nm～650nm ；（8）光学总长 TTL≤27mm，光学后截距≥5.228mm ；（9）该镜头适用于 300 万像素高分辨率CCD 或CMOS 摄像机。
一种低畸变、高相对照度的广角镜头的工作方法，包括所述的低畸变、高相对照度的广角镜头，其特征在于：当光线入射时，光路顺序进入前镜组A、固定光阑以及后镜组B后进行成像，当光线经过前镜组A时第一弯月正透镜补偿了光学系统的畸变，第一弯月负透镜补偿了光学系统的场曲，当光线经过固定光阑时限制了光线进入后镜组B的光通量，同时使经过后镜组B的光锥更加对称，使光学系统的慧差得以矫正，当光线经过后镜组B时第二弯月正透镜补偿了前镜组A产生的球差，第三胶合组用相同折射率，阿贝数差异大的材料有效矫正了光学系统的轴向色差。
由图 2可以看出，该镜头具有较高的分辨率，满足 300 万像素CMOS 芯片的传函需求。由图 3、图 4 、图5可知，该镜头最大畸变≥ -5%，全视场相对照度≥ 76.5%。
上述操作流程及软硬件配置，仅作为本发明的较佳实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种低畸变、高相对照度的广角镜头，其特征在于：沿光线入射方向自左向右依次设置的前镜组A、后镜组B及位于前镜组A与后镜组B之间的固定光阑，所述前镜组A由沿光线入射方向自左向右依次设置的第一弯月正透镜、第一弯月负透镜、第一双凸正透镜、第一双凹负透镜和第二双凸正透镜组成，所述后镜组B由沿光线入射方向自左向右依次设置的第二弯月正透镜、第二弯月负透镜、第三双凸正透镜、第四双凸正透镜和第三弯月负透镜组成。
2.根据权利要求1所述的低畸变、高相对照度的广角镜头，其特征在于：所述第一双凸正透镜与第一双凹负透镜组成第一胶合组；所述第二弯月负透镜与第三双凸正透镜组成第二胶合组；所述第四双凸正透镜组成和第三弯月负透镜第三胶合组。
3.根据权利要求2所述的低畸变、高相对照度的广角镜头，其特征在于：沿光线入射方向，所述前镜组A与后镜组B之间的空气间隔为0.179mm；前镜组A与固定光阑之间的空气间隔为0.049mm；固定光阑与后镜组B之间的空气间隔为0.130mm。
4.根据权利要求3所述的低畸变、高相对照度的广角镜头，其特征在于：沿光线入射方向，所述前镜组A中，第一弯月正透镜与第一弯月负透镜之间的空气间隔为0.591mm；第一弯月负透镜与第一胶合组中的第一双凸正透镜之间的空气间隔为2.625mm；第一胶合组中的第一双凹负透镜和第二双凸正透镜之间的空气间隔为 0.826mm。
5.根据权利要求4所述的低畸变、高相对照度的广角镜头，其特征在于：沿光线入射方向，所述后镜组B中，第二弯月正透镜与第二胶合组中的第二弯月负透镜之间的空气间隔为0.02mm；第二胶合组中的第三双凸正透镜与第三胶合组中的第四双凸正透镜为0.021mm。
6.根据权利要求5所述的低畸变、高相对照度的广角镜头，其特征在于：在第三弯月负透镜后端设置有成像面，在第三弯月负透镜与成像面之间设置有平板保护玻璃。
7.根据权利要求6所述的低畸变、高相对照度的广角镜头，其特征在于：将光学系统的总焦距设定为f，将光学系统镜片总长度设定为TTL，将第一弯月正透镜的镜片焦距设定为f1，将第一弯月负透镜的镜片焦距设定为f2，将第一双凸正透镜的镜片焦距设定为f3，将第一双凹负透镜的镜片焦距设定为f4，将第二双凸正透镜的镜片焦距设定为f5，将第二弯月正透镜的镜片焦距设定为f6，将第二弯月负透镜的镜片焦距设定为f7，将第三双凸正透镜的镜片焦距设定为f8，将第四双凸正透镜的镜片焦距设定为f9，将第三弯月负透镜的镜片焦距设定为f10，各镜片焦距关系如下：-5.5<f1/f2<-4.5；-2.9<f3/f4<-2.5；0.2<f5/f6<0.5；-2.3<f6/f7<-2；-1.5<f7/f8<-1；0.9<f8/f9<1.2；-0.7<f9/f10<-0.3；0.1<f/TTL<0.15。
8.一种低畸变、高相对照度的广角镜头的工作方法，包括权利要求7所述的低畸变、高相对照度的广角镜头，其特征在于：当光线入射时，光路顺序进入前镜组A、固定光阑以及后镜组B后进行成像，当光线经过前镜组A时第一弯月正透镜补偿了光学系统的畸变，第一弯月负透镜补偿了光学系统的场曲，当光线经过固定光阑时限制了光线进入后镜组B的光通量，同时使经过后镜组B的光锥更加对称，使光学系统的慧差得以矫正，当光线经过后镜组B时第二弯月正透镜补偿了前镜组A产生的球差，第三胶合组用相同折射率，阿贝数差异大的材料有效矫正了光学系统的轴向色差。
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