CN112925096A - 一种像面照度均匀的镜头设计方法 - Google Patents

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胡先君
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Abstract

本发明涉及到一种像面照度均匀的镜头设计方法，即对一些传统设计方法无法达到像面均匀的镜头采用放置视场中心挡光光阑的方法降低中心照度，使像面中心的照度接近像面边缘的照度，从而提高整个像面照度的均匀度。利用这种方法可以设计出来的成像质量更好的摄像模组、投影镜头及其它各种成像设备。

Description

一种像面照度均匀的镜头设计方法
技术领域
本发明涉及光学成像领域，更进一步，涉及到一种像面照度均匀的镜头设计方法。
背景技术
随着各种智能设备的不断发展，对摄像模组、投影机及各种摄影设备的要求越来越高，而镜头作为摄像模组、投影机或摄像设备的不可以缺少的部件，对其要求也越来越高。像面照度均匀度是衡量镜头成像质量好坏的一个重要因素。在满足清晰度的条件下，提高成像面均匀度是镜头市场的一个重要需求。
像面照度不均匀多出现在大视场的镜头设计当中，究其原因无非以下几种。
像方视场角过大：
像面照度E与像方视场角ω`
Figure RE-944437DEST_PATH_IMAGE001
E为像方视场ω`对应像点的照度，E为像方视场0对应像点的照度
当像方视场角很小的时候，
Figure RE-730865DEST_PATH_IMAGE002
，
但像方视场非常大的时候，则会小于0.5，甚至小于0.3。
在许多情况下，设计人员会采用渐晕设计，渐晕设计也是像面不均匀的一个重要原因，
在均匀照明的情况下，如果没有渐晕光阑，则通过视场为0的光通量和视场为ω`的光通量是相等的，由于渐晕光阑的存在，如图所示3阴影区域内的光将无法达到像面，即视场为ω`的光通量会少一部分，从而造成视场为ω`的像点照度降低，也就是渐晕现象。
渐晕设计的原因有以下两种：
由于视场角太大，一定视场角度的像差不容易矫正，需要把对成像清晰度有害的大视场角的部分光线进行遮挡，从而使其不能达到像面；
减少一部分大视场角的光线来达到减小透镜尺寸的目的。
出瞳和入瞳像差原因。
发明内容
为了解决目前大视场镜头设计当中出现的像面照度不均匀的问题，本发明提供了一种像面照度均匀的镜头设计方法，能够显著提高像面照度均匀性，最终达到设计要求。
本发明的一个目的在于提供一种像面照度均匀的镜头设计方法，是针对传统设计无法实现像面照度均匀的情况下，通过增加一个近轴区域的挡光光阑，减弱像面小视场照度，最终实现像面照度近似均匀；所述挡光光阑，形状可以是圆形、椭圆形、方形、长方形以及其他各类形状。
本发明的一个目的在于提供一种像面照度均匀的镜头设计方法，是通常使用在大视场镜头的场合，其中比较特别的是投影镜头中的超短焦镜头类，其全视场角可以高达150度，传统设计方法很难实现像面照度比较均匀。
上述一种像面照度均匀的镜头设计方法，还可以应用在下述领域：
一种像面照度均匀的镜头设计方法，其中所述设计方法的光学镜头，适用于高像素摄像模组；
一种像面照度均匀的镜头设计方法，其中所述设计方法的光学镜头，适用于投影机；
一种像面照度均匀的镜头设计方法，其中所述设计方法的光学镜头，适用其它于各种摄影设备。
本发明的有益效果是：通过在摄像模组、投影机及其它各种摄影设备光学镜头设计方法上采用放置视场中心挡光光阑的方法，使现有镜头通过挡光光阑降低中心照度，从而达到提高整个像面照度均匀的目的，有效减小像面中心照度比边缘照度高的现象，提高人们观看视觉效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面结合附图和实施对本发明专利进一步说明。图1为一种像面照度均匀的镜头设计方法示意图，
图2为像方视场角过大成像的理论示意图；
图3为渐晕设计情况下成像的理论示意图。
具体实施方式
下面结合说明书附图1对本发明进行详细说明：
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合图1与具体实施例，进一步阐述本发明。
本发明一种像面照度均匀的镜头设计方法，包括如下步骤：
如图1所示，在近轴区域放置一个挡光光阑，小视场的光能量会被减弱，大视场的光线并不受到影响，像面照度均匀度会被提高。光阑的大小和位置则需要进一步的计算。挡光光阑的形式可以是镜片中心区域涂黑，玻璃板中心涂黑，或一个中心挡光的机械元件，形状上则可以是圆形，椭圆形，方形，长方形，或者其它任何形状，其最终目的都是将比较强的小视场光进行减弱，达到均光目的。

Claims (4)

1.一种像面照度均匀的镜头设计方法，其特征在于含有挡光光阑，所述挡光光阑是指放置在近轴区域的光学元件或机械元件，目的是用于减少小角度视场光线到达像面，从而减弱小角度视场的照度，达到像面近似均匀。
2.根据权利要求1所述像面照度均匀的镜头设计方法，其特征在于近轴区域放置挡光光阑，光阑的形状可以是圆形，椭圆形，方形，长方形，以及其他各类形状。
3.根据权利要求1所述像面照度均匀的镜头设计方法，其特征在于为投影仪类大视场镜头，设计时在近轴区域放置挡光光阑，从而达到投影成像像面照度近似均匀。
4.根据权利要求1所述像面照度均匀的镜头设计方法，其特征在于根据权利要求1所述的设计方法进行制造。
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CN106198568A (zh) * 2015-05-24 2016-12-07 上海微电子装备有限公司 一种具有透明基底的薄膜的测量装置及测量方法

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