CN114019660B - 一种3p镜头组件及成像方法 - Google Patents

一种3p镜头组件及成像方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及光学技术领域，具体地说，涉及一种3P镜头组件及成像方法。至少包括：第一透镜，为负透镜；第二透镜，为正透镜，用于对穿过所述第一透镜的光线进行汇聚；孔径光阑，用于实现镜头的光圈调节；第三透镜，为正透镜，至少一面为非球面；并用于对穿过所述第二透镜的光线调整像差与色差。本发明的镜头在满足大视场拍摄要求的同时，镜头的体积小，占用空间小，大光圈提高成像照度。

Description

一种3P镜头组件及成像方法
技术领域
本发明涉及光学技术领域，具体地说，涉及一种3P镜头组件及成像方法。
背景技术
光学，包括光学镜头或材料等。对于光学镜头来说，镜头的差异直接影响成像质量的优劣。
其中，目前的光学镜头在使用时，因光圈的尺寸较小，导致成像的照度较低；其次，目前的光学镜头组件尺寸为了应对拍摄更大范围的视角时，镜头组件的体积也会较大，导致了整个光学镜头占用空间过大，例如，当光学镜头需要在较小的空间下进行取景，此时光学镜头可能无法进入该取景的范围。
发明内容
本发明的目的在于提供一种3P镜头组件，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明目的在于提供了一种3P镜头组件，至少包括：
第一透镜，为负透镜；
第二透镜，为正透镜，用于对穿过所述第一透镜的光线进行汇聚；
孔径光阑，用于实现镜头的光圈调节；
第三透镜，为正透镜，至少一面为非球面；并用于对穿过所述第二透镜的光线调整像差与色差。
作为本技术方案的进一步改进，所述第一透镜的物侧表面为凸面。
作为本技术方案的进一步改进，所述第一透镜的像侧表面为凹面。
作为本技术方案的进一步改进，所述第一透镜、所述第二透镜、所述孔径光阑和所述第三透镜从物方开始，沿光轴到像方依次排列。
作为本技术方案的进一步改进，所述第二透镜的凸面向物侧。
作为本技术方案的进一步改进，所述第一透镜和第二透镜的综合焦距为f12，第三透镜的焦距为f3，镜头总焦距为EFL，则满足以下条件：0.8<f3/EFL<1.25，0<EFL/f12<0.45。
作为本技术方案的进一步改进，所述第一透镜到像面的距离是镜头光学总长TTL，则满足以下条件：0<TTL/f12<0.95。
作为本技术方案的进一步改进，所述第一透镜、所述第二透镜和所述第三透镜均为非球面镜。
作为本技术方案的进一步改进，所述第一透镜、所述第二透镜和所述第三透镜均采用塑胶透镜或玻璃透镜。
本发明目的之二在于，提供了一种3P镜头组件的光学成像方法，包括上述中任意一项所述的3P镜头组件，包括如下方法步骤：
S1、通过孔径光阑调节镜头的光圈大小，确定进光量；
S2、光束通过第一透镜进入，光束被发散；
S3、光束穿过第一透镜并接触第二透镜向后汇聚；
S4、光束通过第三透镜汇聚并成像。
与现有技术相比，本发明的有益效果：镜头在满足大视场拍摄要求的同时，镜头的体积小，占用空间小，大光圈提高成像照度。
附图说明
图1为本发明实施例1的整体结构示意图；
图2为本发明实施例1的相对照度RI曲线图；
图3为本发明实施例1的场曲曲线图；
图4为本发明实施例1的光扇图；
图5为本发明实施例1的MTF解像曲线图结构示意图；
图6为本发明实施例2的整体结构示意图；
图7为本发明实施例2的相对照度RI曲线图；
图8为本发明实施例2的场曲曲线图；
图9为本发明实施例2的光扇图；
图10为本发明实施例2的MTF解像曲线图；
图11为本发明实施例3的整体结构示意图；
图12为本发明实施例3的相对照度RI曲线图；
图13为本发明实施例3的场曲曲线图；
图14为本发明实施例3的光扇图；
图15为本发明实施例3的MTF解像曲线图；
图16为本发明实施例4的整体结构示意图；
图17为本发明实施例4的相对照度RI曲线图；
图18为本发明实施例4的场曲曲线图；
图19为本发明实施例4的光扇图；
图20为本发明实施例4的MTF解像曲线图。
图21为本发明反例1的整体结构示意图；
图22为本发明反例1的相对照度RI曲线图；
图23为本发明反例1的场曲曲线图；
图24为本发明反例1的光扇图；
图25为本发明反例1的MTF解像曲线图；
图26为本发明反例2的整体结构示意图；
图27为本发明反例2的相对照度RI曲线图；
图28为本发明反例2的场曲曲线图；
图29为本发明反例2的光扇图；
图30为本发明反例2的MTF解像曲线图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
实施例1
请参阅图1-图5所示，本实施例目的在于，提供了一种3P镜头组件，至少包括：
第一透镜，负透镜；
第二透镜，为正透镜，用于对穿过第一透镜的光线进行汇聚；
孔径光阑，用于实现镜头的光圈调节；
第三透镜，为正透镜，至少一面为非球面；并用于对穿过第二透镜的光线调整像差与色差。
本实施例第一透镜的物侧表面为凸面。
本实施例第一透镜的像侧表面为凹面。
本实施例第一透镜、第二透镜、孔径光阑和第三透镜从物方开始，沿光轴到像方依次排列。
本实施例第二透镜的物侧表面为凸面。
本实施例第一透镜和第二透镜的综合焦距为f12，第三透镜的焦距为f3，镜头总焦距为EFL，则满足以下条件：0.8<f3/EFL<1.25，0<EFL/f12<0.45。
本实施例第一透镜到像面的距离是镜头光学总长TTL，则满足以下条件：0<TTL/f12<0.95。
本实施例第一透镜、第二透镜和第三透镜均为非球面镜。
本实施例第一透镜、第二透镜和第三透镜均采用塑胶透镜或玻璃透镜。
本发明目的之二在于，提供了一种3P镜头组件的光学成像方法，包括上述中任意一项的3P镜头组件，包括如下方法步骤：
S1、通过孔径光阑调节镜头的光圈大小，确定进光量；
S2、光束通过第一透镜进入，光束被发散；
S3、光束穿过第一透镜并接触第二透镜向后汇聚；
S4、光束通过第三透镜汇聚并成像。
本实施例第一透镜和第二透镜的综合焦距为f12，第三透镜的焦距为f3，镜头总焦距为EFL，第一透镜到像面的距离是镜头光学总长TTL；
本实施例选择条件：0.8<f3/EFL<1.25，0<EFL/f12<0.45，0<TTL/f12<0.95；相对照度RI曲线如图2所示，场曲率曲线图如图3所示，光扇图如图4所示，MTF解像曲线如图5所示，则各部的关系具体如下表格所示：
Figure 767559DEST_PATH_IMAGE001
各表面圆锥系数k和非球面系数：
Figure 887962DEST_PATH_IMAGE003
实施例2：
在具体实施层面，本实施例提供一种3P镜头组件，具体结构如图6所示，包括第一透镜，为负透镜，用于对射入的光线进行发散；第二透镜，为正透镜，用于对穿过所述第一透镜的光线进行汇聚；孔径光阑，用于实现镜头的光圈调节；第三透镜，为正透镜，至少一面为非球面；并用于对穿过所述第二透镜的光线调整像差与色差。
本实施例第一透镜和第二透镜的综合焦距为f12，第三透镜的焦距为f3，镜头总焦距为EFL，第一透镜到像面的距离是镜头光学总长TTL，则满足以下条件：0.8<f3/EFL<1.25，0<EFL/f12<0.45，0<TTL/f12<0.95。
本实施例选择条件：0.8<f3/EFL<1.25，0<EFL/f12<0.45，0<TTL/f12<0.95；相对照度RI曲线如图7所示，场曲率曲线图如图8所示，光扇图如图9所示，MTF解像曲线如图10所示，则各部的关系具体如下表格所示：
Figure DEST_PATH_IMAGE005
各表面圆锥系数k和非球面系数：
Figure 74224DEST_PATH_IMAGE007
实施例3：
在具体实施层面，本实施例提供一种3P镜头组件，具体结构如图11所示，包括第一透镜，为负透镜，用于对射入的光线进行发散；第二透镜，为正透镜，用于对穿过所述第一透镜的光线进行汇聚；孔径光阑，用于实现镜头的光圈调节；第三透镜，为正透镜，至少一面为非球面；并用于对穿过所述第二透镜的光线调整像差与色差。
本实施例第一透镜和第二透镜的综合焦距为f12，第三透镜的焦距为f3，镜头总焦距为EFL，第一透镜到像面的距离是镜头光学总长TTL，则满足以下条件：0.8<f3/EFL<1.25，0<EFL/f12<0.45，0<TTL/f12<0.95。
本实施例选择条件：0.8<f3/EFL<1.25，0<EFL/f12<0.45，0<TTL/f12<0.95；相对照度RI曲线如图12所示，场曲率曲线图如图13所示，光扇图如图14所示，MTF解像曲线如图15所示，则各部的关系具体如下表格所示：
Figure 141537DEST_PATH_IMAGE009
各表面圆锥系数k和非球面系数：
Figure 690330DEST_PATH_IMAGE011
实施例4：
在具体实施层面，本实施例提供一种3P镜头组件，具体结构如图16所示，包括第一透镜，为负透镜，用于对射入的光线进行发散；第二透镜，为正透镜，用于对穿过所述第一透镜的光线进行汇聚；孔径光阑，用于实现镜头的光圈调节；第三透镜，为正透镜，至少一面为非球面；并用于对穿过所述第二透镜的光线调整像差与色差。
本实施例第一透镜和第二透镜的综合焦距为f12，第三透镜的焦距为f3，镜头总焦距为EFL，第一透镜到像面的距离是镜头光学总长TTL，则满足以下条件：0.8<f3/EFL<1.25，0<EFL/f12<0.45，0<TTL/f12<0.95。
本实施例选择条件：0.8<f3/EFL<1.25，0<EFL/f12<0.45，0<TTL/f12<0.95；相对照度RI曲线如图17所示，场曲率曲线图如图18所示，光扇图如图19所示，MTF解像曲线如图20所示，则各部的关系具体如下表格所示：
Figure 184896DEST_PATH_IMAGE013
各表面圆锥系数k和非球面系数：
Figure 920771DEST_PATH_IMAGE015
为了使得整个方案更加的完善，根据上述实施列的说明列举出了反例，具体如下：
反例1：
一种3P镜头组件，具体结构如图21所示，包括第一透镜，为负透镜，用于对射入的光线进行发散；第二透镜，为正透镜，用于对穿过所述第一透镜的光线进行汇聚；第三透镜，为正透镜，至少一面为非球面；并用于对穿过所述第二透镜的光线调整像差与色差。
反例选择条件：0.8<f3/EFL<1.25，0<EFL/f12<0.45，0<TTL/f12<0.95，本例不满足以上三个条件，相对照度RI曲线如图22所示，场曲曲线图如图23所示，场曲大，光扇图像差大，如图24所示，MTF解像曲线如图25所示，MTF曲线散乱，则各部的关系具体如下表格所示：
Figure DEST_PATH_IMAGE017
各表面圆锥系数k和非球面系数：
Figure DEST_PATH_IMAGE019
反例2：
提供一种3P镜头组件，具体结构如图26所示，包括第一透镜，为正透镜，用于对射入的光线进行汇聚；第二透镜，为负透镜，用于对穿过所述第一透镜的光线进行发散；孔径光阑，用于实现镜头的光圈调节；第三透镜，为正透镜，至少一面为非球面；并用于对穿过所述第二透镜的光线调整像差与色差。
反例选择条件：0.8<f3/EFL<1.25，0<EFL/f12<0.45，0<TTL/f12<0.95，本例不满足以上三个条件，相对照度RI曲线如图27所示，场曲曲线图如图28所示，场曲大，光扇图像差大，如图29所示；MTF曲线散乱，如图30所示；则各部的关系具体如下表格所示：
Figure DEST_PATH_IMAGE021
各表面圆锥系数k和非球面系数：
Figure DEST_PATH_IMAGE023
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.一种3P镜头组件，其特征在于：至少包括：
第一透镜，为负透镜；
第二透镜，为正透镜，用于对穿过所述第一透镜的光线进行汇聚；
孔径光阑，用于实现镜头的光圈调节；
第三透镜，为正透镜，至少一面为非球面；并用于对穿过所述第二透镜的光线调整像差与色差，
其中，所述第一透镜和第二透镜的综合焦距为f12，第三透镜的焦距为f3，镜头总焦距为EFL，则满足以下条件：0.8<f3/EFL<1.25，0<EFL/f12<0.45，并且其中，所述第一透镜到像面的距离是镜头光学总长TTL，则满足以下条件：0<TTL/f12<0.95。
2.根据权利要求1所述的3P镜头组件，其特征在于：所述第一透镜的物侧表面近光轴处为凸面。
3.根据权利要求2所述的3P镜头组件，其特征在于：所述第一透镜的像侧表面近光轴处为凹面。
4.根据权利要求1所述的3P镜头组件，其特征在于：所述第一透镜、所述第二透镜、所述孔径光阑和所述第三透镜从物方开始，沿光轴到像方依次排列。
5.根据权利要求1所述的3P镜头组件，其特征在于：所述第二透镜的物侧表面为凸面。
6.根据权利要求1所述的3P镜头组件，其特征在于：所述第一透镜、所述第二透镜和所述第三透镜均为非球面镜。
7.根据权利要求6所述的3P镜头组件，其特征在于：所述第一透镜、所述第二透镜和所述第三透镜均采用塑胶透镜或玻璃透镜。
8.一种3P镜头组件的光学成像方法，包括权利要求1-7中任意一项所述的3P镜头组件的光学成像方法，其特征在于：包括如下方法步骤：
S1、通过孔径光阑调节镜头的光圈大小，确定进光量；
S2、光束通过第一透镜进入，光束被发散；
S3、光束穿过第一透镜并接触第二透镜向后汇聚；
S4、光束通过第三透镜汇聚并成像。
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