CN115712187B - 一种大靶面空间鱼眼成像镜头 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及光电技术领域，具体涉及一种大靶面空间鱼眼成像镜头，沿光轴由物方至像方依次设置有：具有负光焦度的第一透镜；具有负光焦度的第二透镜；具有负光焦度的第三透镜；具有正光焦度的第四透镜；具有负光焦度的第五透镜；具有正光焦度的第六透镜；具有正光焦度的第七透镜；具有正光焦度的第八透镜；具有负光焦度的第九透镜；具有正光焦度的第十透镜；具有正光焦度的第十一透镜；具有负光焦度的第十二透镜。该镜头成像靶面大，视场角大，且适用空间恶劣环境。
Description
技术领域
本发明涉及光电技术领域，具体涉及一种大靶面空间鱼眼成像镜头。
背景技术
鱼眼镜头是一种短焦距、超广角的特殊镜头，视场角一般在180°到270°之间，它的视觉效果类似于鱼在水中观察水面上的景物，而且为了达到超大的视场角，鱼眼镜头前端镜片直径短且呈抛物状向镜头前部凸出，与鱼的眼睛相似，因此而得名。
现有鱼眼镜头主要在车载镜头、手机镜头、摄影镜头、安防监控镜头等领域广泛应用，为了校正像差同时压缩体积，目前鱼眼镜头成像靶面不大且多采用塑料非球面混合、多胶合镜组等光学结构，不适用于真空强辐射的空间环境，且存在研制成本较高的缺点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种大靶面空间鱼眼成像镜头，该镜头成像靶面大，视场角大，且适用空间恶劣环境。
本发明的技术方案在于：一种大靶面空间鱼眼成像镜头，沿光轴由物方至像方依次设置有：具有负光焦度的第一透镜；具有负光焦度的第二透镜；具有负光焦度的第三透镜；具有正光焦度的第四透镜；具有负光焦度的第五透镜；具有正光焦度的第六透镜；具有正光焦度的第七透镜；具有正光焦度的第八透镜；具有负光焦度的第九透镜；具有正光焦度的第十透镜；具有正光焦度的第十一透镜；具有负光焦度的第十二透镜。
进一步地，所述第一透镜朝向物方的表面为凸面，朝向像方的表面为凹面；所述第二透镜朝向物方的表面为凸面，朝向像方的表面为凹面；所述第三透镜朝向物方和像方的表面均为凹面；所述第四透镜朝向物方和像方的表面均为凸面；所述第五透镜朝向物方的表面为凸面，朝向像方的表面为凹面；所述第六透镜朝向物方和像方的表面均为凸面；所述第七透镜朝向物方和像方的表面均为凸面；所述第八透镜朝向物方和像方的表面均为凸面；所述第九透镜朝向物方和像方的表面均为凹面；所述第十透镜朝向物方和像方的表面均为凸面；所述第十一透镜朝向物方和像方的表面均为凸面；所述第十二透镜朝向物方的表面为凹面，朝向物方的表面为凸面。
进一步地，所述第一透镜材质为抗辐射材料石英玻璃。
进一步地，所述第一透镜至第十二透镜满足1.4≤n1≤1.6，60≤v1≤70，1.8≤n2≤2.0，20≤v2≤30，1.6≤n3≤1.7，60≤v3≤70，1.7≤n4≤1.8，20≤v4≤30，1.8≤n5≤1.9，20≤v5≤30，1.6≤n6≤1.7，50≤v6≤60，1.4≤n7≤1.6，65≤v7≤75，1.4≤n8≤1.6，65≤v8≤75，1.8≤n9≤1.9，20≤v9≤30，1.6≤n10≤1.7，55≤v10≤65，1.6≤n11≤1.7，40≤v11≤50，1.8≤n12≤1.9，20≤v12≤30；其中，n1~n12分别为第一至第十二透镜的材料折射率，v1~v12分别为第一至第十二透镜的材料阿贝数。
进一步地，所述第一透镜和第二透镜之间的空气厚度为7.7mm；第二透镜与第三透镜之间的空气厚度为7.1mm；第三透镜与第四透镜之间的空气厚度为1.9mm；第四透镜与第五透镜之间的空气厚度为0.1mm；第五透镜与第六透镜之间的空气厚度为1.0mm；第六透镜与第七透镜之间的空气厚度为0.1mm；第七透镜与第八透镜之间的空气厚度为3.6mm；第八透镜与第九透镜之间的空气厚度为0.3mm；第九透镜与第十透镜之间的空气厚度为0.4mm；第十透镜与第十一透镜之间的空气厚度为0.1mm；第十一透镜与第十二透镜之间的空气厚度为0.6mm。
进一步地，最大靶面尺寸为11mm×11mm，视场角达240°。
与现有技术相比较，本发明具有以下优点：
1. 该镜头均采用常规球面镜片，加工简单，未使用非球面镜片，具有加工简单、成本低，成像靶面大，视场角大，且适用空间恶劣环境的优点。
2. 该镜头第一透镜至第十二透镜均为分离的独立镜片，前端第一透镜采用抗辐射石英材料，能更好地适用于空间恶劣环境工作，镜头最大适用靶面达到约1英寸，视场角不小于240°，能够获得更加全面的目标信息。
附图说明
图1为本发明实施例的光学系统图；
图2为本发明实施例的点列图；
图3为本发明实施例的MTF曲线图；
图4为本发明实施例的相对照度曲线；
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-第九透镜 10-第十透镜 11-第十一透镜 12-第十二透镜。
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4
一种大靶面空间鱼眼成像镜头，沿光轴由物方至像方依次设置有：具有负光焦度的第一透镜1，其朝向物方的表面为凸面，朝向像方的表面为凹面；具有负光焦度的第二透镜2，其朝向物方的表面为凸面，朝向像方的表面为凹面；具有负光焦度的第三透镜3，其朝向物方和像方的表面均为凹面；具有正光焦度的第四透镜4，其朝向物方和像方的表面均为凸面；具有负光焦度的第五透镜5，其朝向物方的表面为凸面，朝向像方的表面为凹面；具有正光焦度的第六透镜6，其朝向物方和像方的表面均为凸面；具有正光焦度的第七透镜7，其朝向物方和像方的表面均为凸面；具有正光焦度的第八透镜8，其朝向物方和像方的表面均为凸面；具有负光焦度的第九透镜9，其朝向物方和像方的表面均为凹面；具有正光焦度的第十透镜10，其朝向物方和像方的表面均为凸面；具有正光焦度的第十一透镜11，其朝向物方和像方的表面均为凸面；具有负光焦度的第十二透镜12，其朝向物方的表面为凹面，朝向物方的表面为凸面。
本实施例中，所述第一透镜至第十二透镜均为分离独立的光学元件，在空间真空环境中具有更稳定的环境适应性。
本实施例中，所述第一透镜材质为抗辐射材料石英玻璃，能够抵挡空间环境中的电离辐射等有害射线，防止其他透镜因电离辐射产生材质变化而导致整体系统性能的下降。
本实施例中，所述第一透镜至第十二透镜满足1.4≤n1≤1.6，60≤v1≤70，1.8≤n2≤2.0，20≤v2≤30，1.6≤n3≤1.7，60≤v3≤70，1.7≤n4≤1.8，20≤v4≤30，1.8≤n5≤1.9，20≤v5≤30，1.6≤n6≤1.7，50≤v6≤60，1.4≤n7≤1.6，65≤v7≤75，1.4≤n8≤1.6，65≤v8≤75，1.8≤n9≤1.9，20≤v9≤30，1.6≤n10≤1.7，55≤v10≤65，1.6≤n11≤1.7，40≤v11≤50，1.8≤n12≤1.9，20≤v12≤30。其中，n1~n12分别为第一至第十二透镜的材料折射率，v1~v12分别为第一至第十二透镜的材料阿贝数。
本实施例中，所述第一透镜和第二透镜之间的空气厚度为7.7mm；第二透镜与第三透镜之间的空气厚度为7.1mm；第三透镜与第四透镜之间的空气厚度为1.9mm；第四透镜与第五透镜之间的空气厚度为0.1mm；第五透镜与第六透镜之间的空气厚度为1.0mm；第六透镜与第七透镜之间的空气厚度为0.1mm；第七透镜与第八透镜之间的空气厚度为3.6mm；第八透镜与第九透镜之间的空气厚度为0.3mm；第九透镜与第十透镜之间的空气厚度为0.4mm；第十透镜与第十一透镜之间的空气厚度为0.1mm；第十一透镜与第十二透镜之间的空气厚度为0.6mm。
本实施例中，鱼眼成像镜头适用的最大靶面尺寸为11mm×11mm，视场角达240°。
本实施例中，大靶面空间鱼眼成像镜头的透镜参数如表1所示，其中R为镜片表面曲率半径，R值为正表示朝向物方的凸面或者朝向像方的凹面，R值为负表示朝向物方的凹面或者朝向像方的凸面，单位为mm；d为镜片厚度及镜片之间空气厚度，单位为mm；n为材料折射率；v为材料阿贝数；1个透镜包含两个表面，透镜之间为空气，折射率默认为1.0。
表1 镜片参数表
。
本实施例中，鱼眼成像镜头焦距4mm，F数的值为4.0，镜头总长不大于63mm。
图2为本实施例的点列图，RMS光斑半径控制在一个像素点内，均在艾里斑内。
图3为本实施例的MTF曲线，镜头在空间频率90lp/mm时，MTF值均大于0.4。该鱼眼成像镜头成像质量优良，分辨率高。
图4为本实施例的相对照度曲线，镜头边缘视场相对照度大于0.4，反映出该镜头拥有较高的相对照度及较好的画面照度均匀性。
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靶面空间鱼眼成像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 (4)
1.一种大靶面空间鱼眼成像镜头，其特征在于，沿光轴由物方至像方依次设置的：具有负光焦度的第一透镜、具有负光焦度的第二透镜、具有负光焦度的第三透镜、具有正光焦度的第四透镜、具有负光焦度的第五透镜、具有正光焦度的第六透镜、具有正光焦度的第七透镜、具有正光焦度的第八透镜、具有负光焦度的第九透镜、具有正光焦度的第十透镜、具有正光焦度的第十一透镜、具有负光焦度的第十二透镜组成；所述第一透镜朝向物方的表面为凸面，朝向像方的表面为凹面；所述第二透镜朝向物方的表面为凸面，朝向像方的表面为凹面；所述第三透镜朝向物方和像方的表面均为凹面；所述第四透镜朝向物方和像方的表面均为凸面；所述第五透镜朝向物方的表面为凸面，朝向像方的表面为凹面；所述第六透镜朝向物方和像方的表面均为凸面；所述第七透镜朝向物方和像方的表面均为凸面；所述第八透镜朝向物方和像方的表面均为凸面；所述第九透镜朝向物方和像方的表面均为凹面；所述第十透镜朝向物方和像方的表面均为凸面；所述第十一透镜朝向物方和像方的表面均为凸面；所述第十二透镜朝向物方的表面为凹面，朝向物方的表面为凸面；所述第一透镜材质为抗辐射材料石英玻璃；视场角达240°。
2.根据权利要求1所述的一种大靶面空间鱼眼成像镜头，其特征在于，所述第一透镜至第十二透镜满足1.4≤n1≤1.6，60≤v1≤70，1.8≤n2≤2.0，20≤v2≤30，1.6≤n3≤1.7，60≤v3≤70，1.7≤n4≤1.8，20≤v4≤30，1.8≤n5≤1.9，20≤v5≤30，1.6≤n6≤1.7，50≤v6≤60，1.4≤n7≤1.6，65≤v7≤75，1.4≤n8≤1.6，65≤v8≤75，1.8≤n9≤1.9，20≤v9≤30，1.6≤n10≤1.7，55≤v10≤65，1.6≤n11≤1.7，40≤v11≤50，1.8≤n12≤1.9，20≤v12≤30；其中，n1~n12分别为第一至第十二透镜的材料折射率，v1~v12分别为第一至第十二透镜的材料阿贝数。
3.根据权利要求1所述的一种大靶面空间鱼眼成像镜头，其特征在于，所述第一透镜和第二透镜之间的空气厚度为7.7mm；第二透镜与第三透镜之间的空气厚度为7.1mm；第三透镜与第四透镜之间的空气厚度为1.9mm；第四透镜与第五透镜之间的空气厚度为0.1mm；第五透镜与第六透镜之间的空气厚度为1.0mm；第六透镜与第七透镜之间的空气厚度为0.1mm；第七透镜与第八透镜之间的空气厚度为3.6mm；第八透镜与第九透镜之间的空气厚度为0.3mm；第九透镜与第十透镜之间的空气厚度为0.4mm；第十透镜与第十一透镜之间的空气厚度为0.1mm；第十一透镜与第十二透镜之间的空气厚度为0.6mm。
4.根据权利要求1所述的一种大靶面空间鱼眼成像镜头，其特征在于，最大靶面尺寸为11mm×11mm。
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