CN110941086B - 一种超短型低畸变微光成像光学系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种超短型低畸变微光成像光学系统，所述光学系统包括沿入射光路自前向后依次设置的前组A和后组B；所述前组A包括自前向后依次设置的弯月负透镜A‑1、弯月正透镜A‑2和双凹负透镜A‑3；所述后组B包括自前向后依次设置的双凸正透镜B‑1、双凸正透镜B‑2和双凹负透镜B‑3密接的胶合透镜组、弯月正透镜B‑4和弯月负透镜B‑5。本发明超短型低畸变微光成像光学系统结构紧凑，具有整体成像光路长度短，通光量大、畸变小、成像质量好的优点，特别适合于弱光照环境下使用，具有广阔的应用前景。

Description

一种超短型低畸变微光成像光学系统
技术领域
本发明涉及一种超短型低畸变微光成像光学系统，属于光电技术领域。
背景技术
当前，安防监控镜头在夜晚微光等弱光照条件下大部分采用850nm近红外光源辅助照明，该模式能够满足监控使用要求，但与白天成像画面相比清晰度降低，画面细节也易丢失。随着高感光成像芯片的发展，微光夜视镜头的使用变得愈加广泛，无论是夜间监控，还是警用或军用设备都逐渐配置微光成像镜头。微光镜头的强集光和透光能力主要来自于镜头大的相对孔径，但这同时也加大了微光镜头优良成像质量以及小型化的难度，因此大光圈、大靶面、低畸变、成像质量优良的小型微光镜头将具有广阔的应用前景。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种光路长度短，畸变小、成像质量好超短型低畸变微光成像光学系统。
本发明采用以下方案实现：一种超短型低畸变微光成像光学系统，所述光学系统包括沿入射光路自前向后依次设置的前组A和后组B；所述前组A包括自前向后依次设置的弯月负透镜A-1、弯月正透镜A-2和双凹负透镜A-3；所述后组B包括自前向后依次设置的双凸正透镜B-1、双凸正透镜B-2和双凹负透镜B-3密接的胶合透镜组、弯月正透镜B-4和弯月负透镜B-5。
进一步的，胶合透镜组的焦距fU与整体成像光路焦距f’满足关系式：20＜｜fU/f’｜＜25。
进一步的，所述双凹负透镜A-3与双凸正透镜B-1之间设置有光阑，光阑与双凹负透镜A-3之间的空气间隔为1.24mm，光阑与双凸正透镜B-1之间的空气间隔为1.85mm。
进一步的，所述弯月负透镜A-1与弯月正透镜A-2之间的空气间隔为0.35mm，弯月正透镜A-2与双凹负透镜A-3之间的空气间隔为1.95mm；双凸正透镜B-1与胶合透镜组之间的空气间隔为0.20mm，胶合透镜组与弯月正透镜B-4之间的空气间隔为0.95mm，弯月正透镜B-4与弯月负透镜B-5之间的空气间隔为3.82mm。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明超短型低畸变微光成像光学系统结构紧凑，具有整体成像光路长度短，通光量大、畸变小、成像质量好的优点，特别适合于弱光照环境下使用，具有广阔的应用前景。
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下将通过具体实施例和相关附图，对本发明作进一步详细说明。
附图说明
图1为本发明实施例光学系统构造图；
图2为本发明实施例光学系统的畸变曲线图。
具体实施方式
如图1~2所示，一种超短型低畸变微光成像光学系统，所述光学系统包括沿入射光路自前向后依次设置的前组A和后组B；所述前组A包括自前向后依次设置的弯月负透镜A-1、弯月正透镜A-2和双凹负透镜A-3；所述后组B包括自前向后依次设置的双凸正透镜B-1、双凸正透镜B-2和双凹负透镜B-3密接的胶合透镜组、弯月正透镜B-4和弯月负透镜B-5，胶合透镜组具有正光焦度；所述弯月负透镜A-1、弯月正透镜A-2、弯月正透镜B-4为弯向像方的弯月结构，所述弯月负透镜B-5为弯向物方的弯月结构；弯月负透镜B-5后镜面采用了非球面，不仅有利于场曲的校正，同时进一步减小了彗差和像散等离轴像差，成像质量好，同时具有通光量大，畸变小，长度短的优点。
在本实施例中，胶合透镜组的焦距fU与整体成像光路焦距f’满足关系式：20＜｜fU/f’｜＜25。
在本实施例中，所述双凹负透镜A-3与双凸正透镜B-1之间设置有光阑，光阑与双凹负透镜A-3之间的空气间隔为1.24mm，光阑与双凸正透镜B-1之间的空气间隔为1.85mm。
在本实施例中，所述弯月负透镜A-1与弯月正透镜A-2之间的空气间隔为0.35mm，弯月正透镜A-2与双凹负透镜A-3之间的空气间隔为1.95mm；双凸正透镜B-1与胶合透镜组之间的空气间隔为0.20mm，胶合透镜组与弯月正透镜B-4之间的空气间隔为0.95mm，弯月正透镜B-4与弯月负透镜B-5之间的空气间隔为3.82mm。
本发明镜头中各个镜片的具体参数见下表：
Figure DEST_PATH_IMAGE001
弯月负透镜B-5的非球面面型方程如下：
Figure DEST_PATH_IMAGE003
，
其中c为顶点的基本曲率，k为圆锥曲线常数，r为表面上点的径向坐标，A0为二阶非球面系数，A1为四阶非球面系数，A2为六阶非球面系数，A3为八阶非球面系数，A4为十阶非球面系数。以上各项参数具体值如下：非球面顶点的曲率c为-0.07，圆锥曲线常数k为-12.6，二阶非球面系数A0为0，四阶非球面系数A1为-2.02E-004，六阶非球面系数A2为4.83E-006，八阶非球面系数A3为-7.22E-009，十阶非球面系数A4为-2.73E-010，计算得到的弯月负透镜B-5非球面的曲率半径在-15≤R≤-10mm区间内。
靠近像面的弯月负透镜B-5采用了偶次非球面，不仅有利于场曲的校正，而且同时其凸面采用了非球面，进一步减小了彗差和像散等离轴像差，不仅有利于减少光路中的镜片数量，而且有助于提高光学系统的成像质量，进一步减小了彗差和像散等离轴像差，提高了成像质量；成像光路的焦距f’=16.5mm，F#=1.1，视场角ω=23°，畸变小于1%，光学总长TTL≤31mm，具有整体成像光路通光量大、畸变小、成像质量好、长度短、结构紧凑的优点，特别适合于弱光照环境下使用，具有广阔的应用前景。
上述本发明所公开的任一技术方案除另有声明外，如果其公开了数值范围，那么公开的数值范围均为优选的数值范围，任何本领域的技术人员应该理解：优选的数值范围仅仅是诸多可实施的数值中技术效果比较明显或具有代表性的数值。由于数值较多，无法穷举，所以本发明才公开部分数值以举例说明本发明的技术方案，并且，上述列举的数值不应构成对本发明创造保护范围的限制。
本发明如果公开或涉及了互相固定连接的零部件或结构件，那么，除另有声明外，固定连接可以理解为：能够拆卸地固定连接( 例如使用螺栓或螺钉连接)，也可以理解为：不可拆卸的固定连接(例如铆接、焊接)，当然，互相固定连接也可以为一体式结构( 例如使用铸造工艺一体成形制造出来) 所取代(明显无法采用一体成形工艺除外)。
另外，上述本发明公开的任一技术方案中所应用的用于表示位置关系或形状的术语除另有声明外其含义包括与其近似、类似或接近的状态或形状。
本发明提供的任一部件既可以是由多个单独的组成部分组装而成，也可以为一体成形工艺制造出来的单独部件。
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (3)

1.一种超短型低畸变微光成像光学系统，其特征在于：所述光学系统包括沿入射光路自前向后依次设置的前组A和后组B；所述前组A包括自前向后依次设置的弯月负透镜A-1、弯月正透镜A-2和双凹负透镜A-3；所述后组B包括自前向后依次设置的双凸正透镜B-1、双凸正透镜B-2和双凹负透镜B-3密接的胶合透镜组、弯月正透镜B-4和弯月负透镜B-5；胶合透镜组的焦距fU与整体成像光路焦距f’满足关系式：20＜｜fU/f’｜＜25。
2.根据权利要求1所述的超短型低畸变微光成像光学系统，其特征在于：所述双凹负透镜A-3与双凸正透镜B-1之间设置有光阑，光阑与双凹负透镜A-3之间的空气间隔为1.24mm，光阑与双凸正透镜B-1之间的空气间隔为1.85mm。
3.根据权利要求2所述的超短型低畸变微光成像光学系统，其特征在于：所述弯月负透镜A-1与弯月正透镜A-2之间的空气间隔为0.35mm，弯月正透镜A-2与双凹负透镜A-3之间的空气间隔为1.95mm；双凸正透镜B-1与胶合透镜组之间的空气间隔为0.20mm，胶合透镜组与弯月正透镜B-4之间的空气间隔为0.95mm，弯月正透镜B-4与弯月负透镜B-5之间的空气间隔为3.82mm。
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