CN111025604B - 一种大孔径玻塑混合超广角镜头及其工作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种大孔径玻塑混合超广角镜头及其工作方法，包括沿光线入射方向自左向右依次设置的前组镜片、光阑、后组镜片、平板、IMA像面，所述前组镜片由依次设置的第一弯月负透镜、第二弯月负透镜、第一双凸正透镜组成，后组镜片由依次设置的第二双凸正透镜及第一弯月正透镜和第三弯月负透镜密接构成的胶合件组成，所述第二弯月负透镜、第一弯月正透镜和第三弯月负透镜为塑料非球面镜。该镜头结构简合理，体积小，同时视场角为170°、大孔径、低畸变、分辨率高。

Description

一种大孔径玻塑混合超广角镜头及其工作方法
技术领域
本发明涉及一种大孔径玻塑混合超广角镜头及其工作方法。
背景技术
近几年来，随着摄像镜头的应用范围越来越广泛，人们对镜头的像素和视场角要求越来越高。但是现有的镜头普遍存在这样的缺点：视场角不够大，往往小于140°，需要多装一个甚至几个镜头才能拍摄到需要的范围；孔径小，在低照度下无法满足CCD芯片的最低成像照度要求而无法清晰成像、大视场下畸变大，外形尺寸较大，占用空间较多。
发明内容
本发明的目的在于提供一种大孔径玻塑混合超广角镜头及其工作方法，该镜头结构简合理，体积小，同时视场角为170°、大孔径、低畸变、分辨率高。
本发明的技术方案在于：一种大孔径玻塑混合超广角镜头，包括沿光线入射方向自左向右依次设置的前组镜片、光阑、后组镜片、平板、IMA 像面，所述前组镜片由依次设置的第一弯月负透镜、第一双凹透镜、第一双凸正透镜组成，后组镜片由依次设置的第二双凸正透镜及第一弯月正透镜和第二弯月负透镜密接构成的胶合件组成，所述第一双凹透镜、第一弯月正透镜和第二弯月负透镜为塑料非球面镜。
进一步地，所述第一弯月负透镜和第一双凹透镜之间的空气间隔为3.18mm-3.19mm；第一双凹透镜和第一双凸正透镜之间的空气间隔为0.93mm-0.94mm；第一双凸正透镜与第二双凸正透镜之间的空气间隔为3.48mm-3.50mm；第二双凸正透镜与胶合件之间的空气间隔为0.79mm-0.80mm。
进一步地，光学系统的总焦距设定为f，沿光线入射方向将第一弯月负透镜 、第一双凹透镜、第一双凸正透镜、第二双凸正透镜、第一弯月正透镜、第二弯月负透镜的镜片焦距依次设置为f1、f2、f3、f4、f5、f6，各镜片焦距关系如下：-3.2<f1/f<-3、-2.5<f2/f<-2.4、4.5<f3/f<5、2.2<f4/f<2.4、1<f5/f<1.5、-2.5<f6/f<-2。
一种大孔径玻塑混合超广角镜头的工作方法，
当光线入射时，光线顺序进入前组镜片、光阑、后组镜片、平板，最后在IMA 像面进行成像；
当光线经过前组镜片时，前组镜片的三片镜片对光线的入射角进行收敛；当光线经过后组镜片时，后组镜片的三片镜片能进行像差平衡；当光线经过胶合件时，校正二级光谱和球差，使得镜头系统通过材料的合理搭配，色差得到良好的校正。
与现有技术相比较，本发明具有以下优点：该镜头结构简合理，体积小，同时视场角为170°、大孔径、低畸变、分辨率高，可拍摄较大范围的景物，可搭配 800 万像素CCD 或CMOS 芯片使用。
附图说明
图1为本发明的光学系统的结构示意图；
图2为本发明的可见光MTF值示意图；
图3为本发明的场曲和F-Theta畸变示意图；
图中：A--前组镜片；110-第一弯月负透镜；120-第一双凹透镜；130-第一双凸正透镜；B-后组镜片；210-第二双凸正透镜；220-第一弯月正透镜；230-第二弯月负透镜；300-光阑；400-平板；500-IMA 像面。
具体实施方式
为让本发明的上述特征和优点能更浅显易懂，下文特举实施例，并配合附图，作详细说明如下，但本发明并不限于此。
参考图1至图3
一种大孔径玻塑混合超广角镜头，包括沿光线入射方向自左向右依次设置的前组镜片A、光阑300、后组镜片B、平板400、IMA 像面500，所述前组镜片由依次设置的第一弯月负透镜110、第一双凹透镜120、第一双凸正透镜130组成，后组镜片由依次设置的第二双凸正透镜210及第一弯月正透镜220和第二弯月负透镜230密接构成的胶合件组成，所述第一双凹透镜、第一弯月正透镜和第二弯月负透镜为塑料非球面镜。
本实施例中，所述第一弯月负透镜和第一双凹透镜之间的空气间隔为3.18mm-3.19mm；第一双凹透镜和第一双凸正透镜之间的空气间隔为0.93mm-0.94mm；第一双凸正透镜与第二双凸正透镜之间的空气间隔为3.48mm-3.50mm；第二双凸正透镜与胶合件之间的空气间隔为0.79mm-0.80mm。
本实施例中，光学系统的总焦距设定为f，沿光线入射方向将第一弯月负透镜 、第一双凹透镜、第一双凸正透镜、第二双凸正透镜、第一弯月正透镜、第二弯月负透镜的镜片焦距依次设置为f1、f2、f3、f4、f5、f6，各镜片焦距关系如下：-3.2<f1/f<-3、-2.5<f2/f<-2.4、4.5<f3/f<5、2.2<f4/f<2.4、1<f5/f<1.5、-2.5<f6/f<-2。
具体镜片参数如下表：
Figure 982586DEST_PATH_IMAGE001
。
本实施例中，非球面的面型方程如下：
Figure 463508DEST_PATH_IMAGE002
其中，z为非球面沿光轴方向在高度为r的位置时，距非球面顶点的距离矢高，c为非球面近轴的曲率，c=1/R,R为曲率半径，c为曲率半径的倒数，k为圆锥系数，a1为非球面第2阶系数，a2为非球面第4阶系数，a3为非球面第6阶系数，a4为非球面第8阶系数，a5为非球面第10阶系数，a6为非球面第12阶系数，a7为非球面第14阶系数，a8为非球面第16阶系数，3非球面镜片的非球面系数如下：
Figure 571142DEST_PATH_IMAGE003
Figure 825405DEST_PATH_IMAGE004
此光学系统实现的技术指标如下：
（1）焦距：EFFL=2.4mm ；
（2）F 数=2.0 ；
（3）视场角：2w≥170°；
（4）成像圆直径大于Ф6.6；
（5）工作光谱范围：430nm～730nm；
（6）光学总长 TTL≤23mm，光学后截距≥4.9mm ；
（7）F-Theta畸变=-7.3%；
（8）该镜头适用于 600 万像素高分辨率CCD 或CMOS 摄像机。
该大孔径玻塑混合超广角镜头的工作方法，
当光线入射时，光线顺序进入前组镜片100、光阑300、后组镜片200、平板400，最后在IMA 像面500进行成像；
当光线经过前组镜片100时，前组镜片100的三片镜片对光线的入射角进行收敛；当光线经过后组镜片时，后组镜片200的三片镜片能进行像差平衡；当光线经过胶合件时，校正二级光谱和球差，使得镜头系统通过材料的合理搭配，色差得到良好的校正。
在镜头设计时，采用F、C、D的可见光谱，且F/#设置为2，通光孔径较大,在低照度时依然能快速清晰成像。通过合理分配6片镜片的光焦度，在保持小畸变同时压缩了镜头的光学总长，使光学系统结构紧凑，有利于节省使用成本。
该镜头采用六片式结构，合理分配了光焦度，前三片镜片收敛了光线的入射角，后三片镜片进行像差平衡。胶合件中塑料非球面的第一弯月正透镜220采用低折射率和高阿贝数的塑料，胶合件中塑料非球面的第二弯月负透镜230采用高折射率和低阿贝数的塑料，因此当光线经过胶合件时，能校正二级光谱和球差，使得镜头系统通过材料的合理搭配，色差得到良好的校正。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员而言，根据本发明的教导，设计出不同形式的大孔径玻塑混合超广角镜头并不需要创造性的劳动，在不脱离本发明的原理和精神的情况下凡依本发明申请专利范围所做的均等变化、修改、替换和变型，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (2)

1.一种大孔径玻塑混合超广角镜头，F 数=2.0，视场角：2w≥170°，其特征在于，包括沿光线入射方向自左向右依次设置的前组镜片、光阑、后组镜片、平板、IMA 像面，所述前组镜片由依次设置的第一弯月负透镜、第一双凹透镜、第一双凸正透镜组成，后组镜片由依次设置的第二双凸正透镜及第一弯月正透镜和第二弯月负透镜密接构成的胶合件组成，所述第一双凹透镜、第一弯月正透镜和第二弯月负透镜为塑料非球面镜；所述第一弯月负透镜和第一双凹透镜之间的空气间隔为3.18mm-3.19mm；第一双凹透镜和第一双凸正透镜之间的空气间隔为0.93mm-0.94mm；第一双凸正透镜与第二双凸正透镜之间的空气间隔为3.48mm-3.50mm；第二双凸正透镜与胶合件之间的空气间隔为0.79mm-0.80mm；光学系统的总焦距设定为f，沿光线入射方向将第一弯月负透镜 、第一双凹透镜、第一双凸正透镜、第二双凸正透镜、第一弯月正透镜、第二弯月负透镜的镜片焦距依次设置为f1、f2、f3、f4、f5、f6，各镜片焦距关系如下：-3.2<f1/f<-3、-2.5<f2/f<-2.4、4.5<f3/f<5、2.2<f4/f<2.4、1<f5/f<1.5、-2.5<f6/f<-2。
2.一种应用于权利要求1所述的一种大孔径玻塑混合超广角镜头的工作方法，其特征在于，
当光线入射时，光线顺序进入前组镜片、光阑、后组镜片、平板，最后在IMA 像面进行成像；
当光线经过前组镜片时，前组镜片的三片镜片对光线的入射角进行收敛；当光线经过后组镜片时，后组镜片的三片镜片能进行像差平衡；胶合件中塑料非球面的第一弯月正透镜采用低折射率和高阿贝数的塑料，胶合件中塑料非球面的第二弯月负透镜采用高折射率和低阿贝数的塑料，当光线经过胶合件时，校正二级光谱和球差，使得镜头系统通过材料的合理搭配，色差得到良好的校正。
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