CN114994868B - 一种高分辨率长焦宽波段消色差镜头 - Google Patents
一种高分辨率长焦宽波段消色差镜头 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及光学镜头技术领域，公开了一种高分辨率长焦宽波段消色差镜头，包括沿光线入射方向依次排列的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜、第八透镜；第一透镜具有正光焦度，第二透镜具有正光焦度，第三透镜具有负光焦度，在光线入射方向为凹面，第四透镜具有负光焦度，第五透镜具有正光焦度，第六透镜具有负光焦度，第七透镜具有正光焦度，第八透镜具有负光焦度。本发明结构紧凑，分辨率高，可以应于远距离安防监控、军用观瞄等领域，总长短，使用镜片数量少，降低了加工成本与装配难度，成像质量接近衍射极限。
Description
技术领域
本发明涉及光学镜头技术领域，尤其涉及一种高分辨率长焦宽波段消色差镜头。
背景技术
在安防监控、军用观瞄等领域，随着CCD、CMOS器件的规格和分辨率的不断提高，以及昼夜全天候远距离探测监控需求，对高分辨率长焦宽波段消色差镜头的需求也日益强烈。
长焦距镜头一般包含反射式与折射式镜头，其中反射式镜头外形紧凑，成像质量好，但是反射式镜头加工装调难度大，成本高；同时反射式结构在高低温等恶劣环境下系统稳定性较差，可靠性一般；折射式长焦距镜头则普遍存在系统结构较长的问题，比如申请号为201921175709.X与申请号为201710606432.0所公开的方案，过长的尺寸限制了该类镜头在航空侦察、无人机航拍等方向的发展与应用。使用超低色散玻璃可以有效的消除宽波段波长所产生的色差，简化光学镜头结构，但超低色散玻璃相对于常规玻璃来说热膨胀系数较大，在组合使用时可能会存在高低温环境下成像质量下降的问题，比如申请号CN202111646459.5与申请号CN202010743219.6所公开的方案。因此，需要加以改进。
发明内容
针对现有技术存在的技术问题，本发明提供了一种高分辨率长焦宽波段消色差镜头。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种高分辨率长焦宽波段消色差镜头，包括沿光线入射方向依次排列的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜、第八透镜；
所述第一透镜具有正光焦度，在光线入射方向为凸面，在光线入射反方向为凸面；
所述第二透镜具有正光焦度，在光线入射方向为凸面，在光线入射反方向为凸面；
所述第三透镜具有负光焦度，在光线入射方向为凹面，在光线入射反方向为凹面；
所述第四透镜具有负光焦度，在光线入射方向为凹面，在光线入射反方向为凹面；
所述第五透镜具有正光焦度，在光线入射方向为凸面，在光线入射反方向为凸面；
所述第六透镜具有负光焦度，在光线入射方向为凹面，在光线入射反方向为凹面；
所述第七透镜具有正光焦度，在光线入射方向为凸面，在光线入射反方向为凸面；
所述第八透镜具有负光焦度，在光线入射方向为凹面，在光线入射反方向为凸面。
优选地，所述第二透镜与第三透镜胶合，第四透镜与第五透镜胶合，第七透镜与第八透镜胶合。
优选地，第一透镜至第八透镜在光线入射方向表面的曲率半径依次为R1～R8，第一透镜至第八透镜在光线入射方向反方向表面的曲率半径依次为R1′～R8′，满足如下条件：
110mm＜R1＜140mm，-410mm＜R1′＜-300mm，
100mm＜R2＜160mm，-280mm＜R2′＜-180mm，
-280mm＜R3＜-180mm，120mm＜R3′＜300mm，
-350mm＜R4＜-160mm，90mm＜R4′＜280mm，
90mm＜R5＜280mm，-600mm＜R5′＜280mm，
-75mm＜R6＜-50mm，70mm＜R6′＜300mm，
65mm＜R7＜90mm，-110mm＜R7′＜-55mm，
-110mm＜R8＜-50mm，-175mm＜R8′＜-95mm。
优选地，所述镜头满足f:D＜4.5，TLL/f＜0.75，其中f为镜头的焦距，f的范围为300～550mm，D为镜头的通光口径，其值为第一透镜的有效口径，TLL为镜头总长。
优选地，第一透镜至第八透镜所用材料的折射率为n1～n8，第一透镜至第八透镜所用材料的阿贝数为v1～v8，满足以下光学条件：
1.42＜n1＜1.65，80＜v1＜96；
1.42＜n2＜1.65，80＜v2＜96；
1.65＜n3＜1.85，30＜v3＜45；
1.55＜n4＜1.75，30＜v4＜45；
1.65＜n5＜1.86，30＜v5＜45；
1.65＜n6＜1.85，45＜v6＜65；
1.55＜n7＜1.75，30＜v7＜45；
1.65＜n8＜1.92，30＜v8＜45。
优选地，所述第一透镜与第二透镜之间的空气间隔为0.1～3mm，所述第三透镜与第四透镜之间的空气间隔为8～16mm，所述第五透镜与第六透镜之间的空气间隔为90～160mm，所述第六透镜与第七透镜之间的空气间隔为40～70mm。
优选地，还包括靶面探测器，所述靶面探测器设于第八透镜远离第七透镜的一侧，所述第八透镜与靶面探测器之间的空气间隔为20～50mm。
优选地，所述第一透镜至第八透镜的厚度分别为L1～L8，满足如下关系：
18mm＜L1＜25mm，
18mm＜L2＜25mm，
6mm＜L3＜10mm，
6mm＜L4＜10mm，
12mm＜L5＜22mm，
2mm＜L6＜5mm，
8mm＜L7＜16mm，
2mm＜L8＜5mm。
优选地，所述第一透镜与第二透镜均采用超低色散玻璃材料。镜头的工作波长范围为460nm～900nm，可以匹配的探测器的靶面尺寸最大为32.8mm。
优选地，第五透镜和第六透镜之间设有两个隔圈，其中一个隔圈为铝合金隔圈，另一个隔圈为有机玻璃隔圈。
本发明还包括能够使一种高分辨率长焦宽波段消色差镜头正常使用的其它组件，均为本领域的常规技术手段。另外，本发明中未加限定的装置或组件均采用本领域中的常规技术手段。
本发明的镜头结构紧凑，分辨率高，可以应于远距离安防监控、军用观瞄等领域；采用折射式光学结构，通过两个超低色散玻璃与其他光学玻璃的有效匹配，实现了将460nm～900nm宽波段内的像差控制到接近衍射极限并缩短了光学系统长度；采用全球面玻璃镜片，总长短，使用镜片数量少(仅使用了8片镜片)，降低了加工成本与装配难度，成像质量接近衍射极限，还具有接近0畸变与靶面尺寸大、可以调整焦距、无热化等优点。
本发明的有益效果：
(1)本发明采用全球面玻璃材料折射式光学系统，相对于反射式或折反式多采用的非球面反射镜而言，镜片的面型精度要求低，加工和装调难度相对较低，生产成本也更低；
(2)本发明整体结构紧凑，能在保证成像质量的情况下实现更短的光学总长；
(3)本发明光学畸变小于0.05％，最高可以匹配对角线长度为32.8mm的探测器，可以匹配的探测器最小像元尺寸为3μm，可以实现5000万像素及以上的高分辨率成像；
(4)本发明可以通过微调透镜之间的空气间隔，在保证成像质量的前提下，实现焦距的小范围变化，从而适用于更多的应用场合。
(5)本发明通过两种材料的隔圈实现机械补偿，从而实现在0℃至40℃的范围内焦面不偏移，达到无热化的效果。
附图说明
图1为实施例1的结构示意图(未显示铝合金隔圈和有机玻璃隔圈)。
图2为实施例1的结构示意图。
图3为实施例1的光学传递函数(MTF)曲线图(常温20℃条件下)。
图4为实施例1的点列图。
图5为实施例1的场曲图。
图6为实施例1的畸变图。
图7为实施例1的像差图。
图8为实施例1的能量集中度曲线图。
图9为实施例1在0℃条件下的光学传递函数(MTF)曲线图。
图10为实施例1在40℃条件下的光学传递函数(MTF)曲线图。
图11为实施例2的光学传递函数(MTF)曲线图。
图12为实施例3的光学传递函数(MTF)曲线图。
图13为实施例4的光学传递函数(MTF)曲线图(常温20℃条件下)。
图14为实施例5的光学传递函数(MTF)曲线图(常温20℃条件下)。
图中：1、第一透镜；2、第二透镜；3、第三透镜；4、第四透镜；5、第五透镜；6、第六透镜；7、第七透镜；8、第八透镜；9、靶面探测器；10、铝合金隔圈；11、有机玻璃隔圈。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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装置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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1
参见图1-2，一种高分辨率长焦宽波段消色差镜头，包括沿光线入射方向依次排列的第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3、第四透镜4、第五透镜5、第六透镜6、第七透镜7、第八透镜8；
所述第一透镜1具有正光焦度，在光线入射方向为凸面，在光线入射反方向为凸面；
所述第二透镜2具有正光焦度，在光线入射方向为凸面，在光线入射反方向为凸面；
所述第三透镜3具有负光焦度，在光线入射方向为凹面，在光线入射反方向为凹面；
所述第四透镜4具有负光焦度，在光线入射方向为凹面，在光线入射反方向为凹面；
所述第五透镜5具有正光焦度，在光线入射方向为凸面，在光线入射反方向为凸面；
所述第六透镜6具有负光焦度，在光线入射方向为凹面，在光线入射反方向为凹面；
所述第七透镜7具有正光焦度，在光线入射方向为凸面，在光线入射反方向为凸面；
所述第八透镜8具有负光焦度，在光线入射方向为凹面，在光线入射反方向为凸面。
所述第二透镜2与第三透镜3胶合，第四透镜4与第五透镜5胶合，第七透镜7与第八透镜8胶合。
第一透镜1至第八透镜8在光线入射方向表面的曲率半径依次为R1～R8，第一透镜1至第八透镜8在光线入射方向反方向表面的曲率半径依次为R1′～R8′，满足如下条件：
R1＝128.087mm，R1′＝-373.387mm，
R2＝151.843mm，R2′＝-209.132mm，
R3＝-209.132mm，R3′＝290.111mm，
R4＝-195.587mm，R4′＝177.127mm，
R5＝177.127mm，R5′＝-235.111mm，
R6＝-68.276mm，R6′＝83.866mm，
R7＝71.806mm，R7′＝-62.072mm，
R8＝-62.072mm，R8′＝-129.909mm。
第一透镜1至第八透镜8所用材料的折射率为n1～n8，第一透镜1至第八透镜8所用材料的阿贝数为v1～v8，满足以下光学条件：
n1＝1.44，v1＝94.5，
n2＝1.44，v2＝94.5，
n3＝1.81，v3＝41.0，
n4＝1.65，v4＝39.5，
n5＝1.81，v5＝33.3，
n6＝1.77，v6＝49.6，
n7＝1.65，v7＝39.5，
n8＝1.85，v8＝30.1。
所述第一透镜1与第二透镜2之间的空气间隔为2mm，所述第三透镜3与第四透镜4之间的空气间隔为12.772mm，所述第五透镜5与第六透镜6之间的空气间隔为137.769mm，所述第六透镜6与第七透镜7之间的空气间隔为59.387mm。
本实施例还包括靶面探测器9，所述靶面探测器9设于第八透镜8远离第七透镜7的一侧，所述第八透镜8与靶面探测器9之间的空气间隔为32.871mm。
镜头的焦距f为475mm，f:D＝4.4，光学总长TLL(从第一透镜1在光线入射方向顶点至探测器靶面的距离)为336mm。
所述第一透镜1至第八透镜8的厚度分别为L1～L8，L1～L8依次为：22.5mm、21.1mm、7.6mm、6.7mm、15.7mm、2.8mm、11.6mm、3.2mm。
所述第一透镜1与第二透镜2均采用超低色散玻璃材料。
第五透镜5和第六透镜6之间设有两个隔圈，其中一个隔圈为铝合金隔圈10，另一个隔圈为有机玻璃隔圈11。本实施例中，铝合金隔圈(线膨胀系数为23.6×10-6/K)的长度为47.288mm，有机玻璃隔圈(线膨胀系数为130×10-6/K)的长度为83.670mm，有机玻璃隔圈设于铝合金隔圈的外侧。
本实施例的光学传递函数(MTF)曲线图如图3所示，图中的10条曲线分别是针对像面高度为0mm、7mm、10mm、12mm、16.4mm处的子午和弧矢调制传递函数曲线，其中横坐标表示线对/每毫米(lp/mm)的空间频率，纵坐标表示MTF值，曲线越高，表示成像质量越好，纵轴MODULUS OF THE OTF中OTF的全称为optical transfer function，指光学传递函数，在本实施例中纵轴即为光学调制传递函数，也就是MTF，T为子午传递函数曲线，S为弧矢传递函数曲线。
通过图3中的10条曲线可以看到本实施例的镜头在波长480nm～900nm的范围内，在1/2频(Nyquist frequency)条件下(本实施例的奈奎斯特频率为167lp/mm)，中心视场(像面高度为0mm)的子午和弧矢调制传递函数曲线＞0.38，其余大部分视场(其他像面高度)＞0.3。
本实施例的点列图如图4所示，GEO RADIUS(GEO点尺寸)是由包围了所有光线交点的以参考点为中心的圆的半径，RMS RADIUS(RMS点尺寸)是径向尺寸的均方根，即把每条光线和参考点之间的距离的平方，求出所有光线的平均值，然后取平方根。艾里圆环即图中黑色圆环，如果所有的光线都在艾利圆环内，那么系统被认为处于衍射极限状态。从图3可以看出，所有的RMS点尺寸均接近于艾里圆环尺寸，即系统成像质量接近衍射极限。
本实施例的场曲图如图5所示，其中横坐标表示场曲，单位为毫米(MILIMETER)，纵坐标表示归一化视场，曲线T为子午场曲曲线，曲线S为弧矢场曲曲线，从图4可以看出本实施例的子午场曲与弧矢场曲值均控制在-0.03mm～+0.12mm以内。
本实施例的畸变图如图6所示，其中横坐标表示畸变的百分比值(PERCENT)，纵坐标表示归一化视场，从图6可以看出本实施例的镜头畸变小于0.05％。
本实施例的像差图如图7所示，其中横坐标表示像差值，单位为毫米，纵坐标表示归一化孔径半径，从图7可以看出本实施例的镜头像差小于0.1mm。
本实施例的能量集中度曲线图如图8所示，图中横坐标为偏移中心的半径值，纵坐标为归一化能量，曲线为能量集中度曲线，从图8可以看出，本实施例的镜头约80％的能量集中在3.5μm内，接近于匹配探测器的最小像元尺寸3μm，故本实施例的能量集中度较好。
本实施例在0℃条件下的光学传递函数(MTF)曲线图如图9所示，在40℃条件下的光学传递函数(MTF)曲线图如图10所示，通过图9～10可以看出本实施例的镜头在波长480nm～900nm的范围内，在1/2频(Nyquist frequency)条件下(本实施例的奈奎斯特频率为167lp/mm)，中心视场(像面高度为0mm)的子午和弧矢调制传递函数曲线＞0.32，其余大部分视场(其他像面高度)＞0.3。
实施例2
本实施例与实施例1的区别仅在于：镜头的焦距f为450mm，第三透镜与第四透镜之间的空气间隔为12.772mm、第五透镜与第六透镜之间的空气间隔为137.769mm、第六透镜与第七透镜之间的空气间隔为59.387mm、第八透镜与靶面探测器之间的空气间隔为32.871mm。
本实施例的镜头是对实施例1的镜头进行短焦微调透镜间隔后得到的，本实施例的光学传递函数(MTF)曲线图如图11所示，此时通过图11中10条曲线可以看出镜头在波长480nm～900nm的范围内，在1/2频(Nyquist frequency)条件下(本实施例的奈奎斯特频率为167lp/mm)，中心视场(像面高度为0mm)的子午和弧矢调制传递函数曲线＞0.4，其余大部分视场(其他像面高度)＞0.3。
实施例3
本实施例与实施例1的区别仅在于：镜头的焦距f为500mm，第三透镜与第四透镜之间的空气间隔为11.430mm、第五透镜与第六透镜之间的空气间隔为138.291mm、第六透镜与第七透镜之间的空气间隔为68.756mm、第八透镜与靶面探测器之间的空气间隔为32.156mm。
本实施例的镜头是对实施例1的镜头进行长焦微调透镜间隔后得到的，本实施例的光学传递函数(MTF)曲线图如图12所示，通过图12中10条曲线可以看出镜头在波长480nm～900nm的范围内，在1/2频(Nyquist frequency)条件下(本实施例的奈奎斯特频率为167lp/mm)，中心视场(像面高度为0mm)的子午和弧矢调制传递函数曲线＞0.32，其余大部分视场(其他像面高度)＞0.3。
由实施例1～3可知，本发明的镜头在保证成像质量的前提下可以实现焦距的调节与变化，且在焦距可变的基础上，还具有无热化的特点，即在0℃至40℃的范围内焦面不偏移。
实施例4
一种高分辨率长焦宽波段消色差镜头，包括沿光线入射方向依次排列的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜、第八透镜；
所述第一透镜具有正光焦度，在光线入射方向为凸面，在光线入射反方向为凸面；
所述第二透镜具有正光焦度，在光线入射方向为凸面，在光线入射反方向为凸面；
所述第三透镜具有负光焦度，在光线入射方向为凹面，在光线入射反方向为凹面；
所述第四透镜具有负光焦度，在光线入射方向为凹面，在光线入射反方向为凹面；
所述第五透镜具有正光焦度，在光线入射方向为凸面，在光线入射反方向为凸面；
所述第六透镜具有负光焦度，在光线入射方向为凹面，在光线入射反方向为凹面；
所述第七透镜具有正光焦度，在光线入射方向为凸面，在光线入射反方向为凸面；
所述第八透镜具有负光焦度，在光线入射方向为凹面，在光线入射反方向为凸面。
所述第二透镜与第三透镜胶合，第四透镜与第五透镜胶合，第七透镜与第八透镜胶合。
第一透镜至第八透镜在光线入射方向表面的曲率半径依次为R1～R8，第一透镜至第八透镜在光线入射方向反方向表面的曲率半径依次为R1′～R8′，满足如下条件：
R1＝120.399mm，R1′＝-374.395mm，
R2＝145.771mm，R2′＝-258.017mm，
R3＝-258.017mm，R3′＝270.188mm，
R4＝-186.618mm，R4′＝262.603mm，
R5＝262.603mm，R5′＝-263.900mm，
R6＝-64.811mm，R6′＝120.130mm，
R7＝76.108mm，R7′＝-74.345mm，
R8＝-74.345mm，R8′＝-162.257mm。
第一透镜至第八透镜所用材料的折射率为n1～n8，第一透镜至第八透镜所用材料的阿贝数为v1～v8，满足以下光学条件：
n1＝1.44，v1＝94.5，
n2＝1.44，v2＝94.5，
n3＝1.81，v3＝41.0，
n4＝1.65，v4＝39.5，
n5＝1.85，v5＝32.2，
n6＝1.77，v6＝49.6，
n7＝1.65，v7＝39.5，
n8＝1.85，v8＝32.2。
所述第一透镜与第二透镜之间的空气间隔为2mm，所述第三透镜与第四透镜之间的空气间隔为12.825mm，所述第五透镜与第六透镜之间的空气间隔为130.957mm，所述第六透镜与第七透镜之间的空气间隔为65.561mm。
本实施例还包括靶面探测器，所述靶面探测器设于第八透镜远离第七透镜的一侧，所述第八透镜与靶面探测器之间的空气间隔为34.026mm。
镜头的焦距f为475mm，f:D＝4.4，光学总长TLL(从第一透镜在光线入射方向顶点至探测器靶面的距离)为336mm。
所述第一透镜至第八透镜的厚度分别为L1～L8，L1～L8依次为：22.5mm、21.1mm、7.6mm、6.7mm、15.7mm、2.8mm、11.6mm、3.2mm。
所述第一透镜与第二透镜均采用超低色散玻璃材料。
本实施例的光学传递函数(MTF)曲线图如图13所示，图中的10条曲线分别是针对像面高度为0mm、7mm、10mm、12mm、16.4mm处的子午和弧矢调制传递函数曲线，其中横坐标表示线对/每毫米(lp/mm)的空间频率，纵坐标表示MTF值，曲线越高，表示成像质量越好，纵轴MODULUS OF THE OTF中OTF的全称为optical transfer function，指光学传递函数，在本实施例中纵轴即为光学调制传递函数，也就是MTF，T为子午传递函数曲线，S为弧矢传递函数曲线。
通过图13中的10条曲线可以看到本实施例的镜头在波长480nm～900nm的范围内，在1/2频(Nyquist frequency)条件下(本实施例的奈奎斯特频率为167lp/mm)，中心视场(像面高度为0mm)的子午和弧矢调制传递函数曲线＞0.38，其余大部分视场(其他像面高度)＞0.3。
实施例5
一种高分辨率长焦宽波段消色差镜头，包括沿光线入射方向依次排列的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜、第八透镜；
所述第一透镜具有正光焦度，在光线入射方向为凸面，在光线入射反方向为凸面；
所述第二透镜具有正光焦度，在光线入射方向为凸面，在光线入射反方向为凸面；
所述第三透镜具有负光焦度，在光线入射方向为凹面，在光线入射反方向为凹面；
所述第四透镜具有负光焦度，在光线入射方向为凹面，在光线入射反方向为凹面；
所述第五透镜具有正光焦度，在光线入射方向为凸面，在光线入射反方向为凸面；
所述第六透镜具有负光焦度，在光线入射方向为凹面，在光线入射反方向为凹面；
所述第七透镜具有正光焦度，在光线入射方向为凸面，在光线入射反方向为凸面；
所述第八透镜具有负光焦度，在光线入射方向为凹面，在光线入射反方向为凸面。
所述第二透镜与第三透镜胶合，第四透镜与第五透镜胶合，第七透镜与第八透镜胶合。
第一透镜至第八透镜在光线入射方向表面的曲率半径依次为R1～R8，第一透镜至第八透镜在光线入射方向反方向表面的曲率半径依次为R1′～R8′，满足如下条件：
R1＝131.234mm，R1′＝-311.011mm，
R2＝114.703mm，R2′＝-201.5mm，
R3＝-201.5mm，R3′＝143.7mm，
R4＝-307.5mm，R4′＝95.506mm，
R5＝95.506，R5′＝-554.1mm，
R6＝-52.66mm，R6′＝284.4mm，
R7＝86.247mm，R7′＝-86.247mm，
R8＝-86.247mm，R8′＝-118.548mm。
第一透镜至第八透镜所用材料的折射率为n1～n8，第一透镜至第八透镜所用材料的阿贝数为v1～v8，满足以下光学条件：
n1＝1.44，v1＝94.5，
n2＝1.44，v2＝94.5，
n3＝1.80，v3＝42.3，
n4＝1.58，v4＝40.9，
n5＝1.81，v5＝33.3，
n6＝1.76，v6＝52.3，
n7＝1.58，v7＝40.9，
n8＝1.91，v8＝35.3。
所述第一透镜与第二透镜之间的空气间隔为2mm，所述第三透镜与第四透镜之间的空气间隔为10.01mm，所述第五透镜与第六透镜之间的空气间隔为148.35mm，所述第六透镜与第七透镜之间的空气间隔为49.46mm。
本实施例还包括靶面探测器，所述靶面探测器设于第八透镜远离第七透镜的一侧，所述第八透镜与靶面探测器之间的空气间隔为30.597mm。
镜头的焦距f为475mm，f:D＝4.4，光学总长TLL(从第一透镜在光线入射方向顶点至探测器靶面的距离)为337mm。
所述第一透镜至第八透镜的厚度分别为L1～L8，L1～L8依次为：23.5mm、22.5mm、8mm、7mm、16.5mm、3mm、12.5mm、3.5mm。
所述第一透镜与第二透镜均采用超低色散玻璃材料。
本实施例的光学传递函数(MTF)曲线图如图14所示，图中的10条曲线分别是针对像面高度为0mm、7mm、10mm、12mm、16.4mm处的子午和弧矢调制传递函数曲线，其中横坐标表示线对/每毫米(lp/mm)的空间频率，纵坐标表示MTF值，曲线越高，表示成像质量越好，纵轴MODULUS OF THE OTF中OTF的全称为optical transfer function，指光学传递函数，在本实施例中纵轴即为光学调制传递函数，也就是MTF，T为子午传递函数曲线，S为弧矢传递函数曲线。
通过图14中的10条曲线可以看到本实施例的镜头在波长480nm～900nm的范围内，在1/2频(Nyquist frequency)条件下(本实施例的奈奎斯特频率为167lp/mm)，中心视场(像面高度为0mm)的子午和弧矢调制传递函数曲线＞0.36，其余大部分视场(其他像面高度)＞0.2。
以上已经描述了本发明的实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的实施例。在不偏离所说明实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。
Claims (5)
1.一种高分辨率长焦宽波段消色差镜头，其特征在于，包括沿光线入射方向依次排列的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜、第八透镜；
所述第一透镜具有正光焦度，在光线入射方向为凸面，在光线入射反方向为凸面；
所述第二透镜具有正光焦度，在光线入射方向为凸面，在光线入射反方向为凸面；
所述第三透镜具有负光焦度，在光线入射方向为凹面，在光线入射反方向为凹面；
所述第四透镜具有负光焦度，在光线入射方向为凹面，在光线入射反方向为凹面；
所述第五透镜具有正光焦度，在光线入射方向为凸面，在光线入射反方向为凸面；
所述第六透镜具有负光焦度，在光线入射方向为凹面，在光线入射反方向为凹面；
所述第七透镜具有正光焦度，在光线入射方向为凸面，在光线入射反方向为凸面；
所述第八透镜具有负光焦度，在光线入射方向为凹面，在光线入射反方向为凸面；
所述第二透镜与第三透镜胶合，第四透镜与第五透镜胶合，第七透镜与第八透镜胶合；
第一透镜至第八透镜在光线入射方向表面的曲率半径依次为R1~R8，第一透镜至第八透镜在光线入射方向反方向表面的曲率半径依次为R1′~R8′，满足如下条件：
110mm＜R1＜140mm，-410mm＜R1′＜-300mm，
100mm＜R2＜160mm，-280mm＜R2′＜-180mm，
-280mm＜R3＜-180mm，120mm＜R3′＜300mm，
-350mm＜R4＜-160mm，90mm＜R4′＜280mm，
90mm＜R5＜280mm，-600mm＜R5′＜280mm，
-75mm＜R6＜-50mm，70mm＜R6′＜300mm，
65mm＜R7＜90mm，-110mm＜R7′＜-55mm，
-110mm＜R8＜-50mm，-175mm＜R8′＜-95mm；
第一透镜至第八透镜所用材料的折射率为n1~n8，第一透镜至第八透镜所用材料的阿贝数为v1~v8，满足以下光学条件：
1.42＜n1＜1.65，80＜v1＜96；
1.42＜n2＜1.65，80＜v2＜96；
1.65＜n3＜1.85，30＜v3＜45；
1.55＜n4＜1.75，30＜v4＜45；
1.65＜n5＜1.86，30＜v5＜45；
1.65＜n6＜1.85，45＜v6＜65；
1.55＜n7＜1.75，30＜v7＜45；
1.65＜n8＜1.92，30＜v8＜45；
所述第一透镜与第二透镜之间的空气间隔为0.1~3mm，所述第三透镜与第四透镜之间的空气间隔为8~16mm，所述第五透镜与第六透镜之间的空气间隔为90~160mm，所述第六透镜与第七透镜之间的空气间隔为40~70mm；
所述第一透镜至第八透镜的厚度分别为L1~L8，满足如下关系：
18mm＜L1＜25mm，
18mm＜L2＜25mm，
6mm＜L3＜10mm，
6mm＜L4＜10mm，
12mm＜L5＜22mm，
2mm＜L6＜5mm，
8mm＜L7＜16mm，
2mm＜L8＜5mm。
2.根据权利要求1所述的一种高分辨率长焦宽波段消色差镜头，其特征在于，所述镜头满足f:D＜4.5，TLL/f＜0.75，其中f为镜头的焦距，f的范围为300~550mm，D为镜头的通光口径，其值为第一透镜的有效口径，TLL为镜头总长。
3.根据权利要求1所述的一种高分辨率长焦宽波段消色差镜头，其特征在于，还包括靶面探测器，所述靶面探测器设于第八透镜远离第七透镜的一侧，所述第八透镜与靶面探测器之间的空气间隔为20~50mm。
4.根据权利要求1所述的一种高分辨率长焦宽波段消色差镜头，其特征在于，所述第一透镜与第二透镜均采用超低色散玻璃材料。
5.根据权利要求1所述的一种高分辨率长焦宽波段消色差镜头，其特征在于，第五透镜和第六透镜之间设有两个隔圈，其中一个隔圈为铝合金隔圈，另一个隔圈为有机玻璃隔圈。
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