CN116149014A - 一种高分辨率大像面光学成像系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高分辨率大像面光学成像系统，其光路由十九片球面玻璃透镜组成，其中包括六个单透镜、五个双胶合透镜组和一个三胶合透镜组，其能够匹配的探测器最小像元尺寸为0.7μm，匹配的探测器最大像面尺寸为25mm×25mm，适配亿级以上像素的探测器，分辨率高、成像面大，具有很高的识别精度。
Description
技术领域
本发明涉及光电技术领域，具体涉及一种高分辨率大像面光学成像系统。
背景技术
分辨率是屏幕图像的精密度，是指显示器能显示的像素数，可显示的像素越多，画面越精细，越能看清图像的细节。随着科技的发展，探测器的分辨率也在不断提升，比如在不改变像元尺寸大小的前提下扩展芯片的尺寸，或者在固定芯片尺寸的基础上缩小像元尺寸以得到更多的像素数。前者不利于探测器的小型化设计，后者对与探测器匹配的光学成像系统提出了更高的要求。由于探测器像元尺寸的减小，受物理衍射极限的限制，与之匹配的光学系统需要具有较大的相对孔径，这不利于光学系统视场角的增大，成像靶面尺寸受到限制，亟需一种适用于小像元探测器，具有高分辨率同时成像靶面大的光学成像镜头。
发明内容
鉴于现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种高分辨率大像面光学成像系统，不仅适用于小像元探测器，而且具有高分辨率同时成像靶面大。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种高分辨率大像面光学成像系统，光路结构由十九片球面玻璃透镜组成，其光路排布顺序由光线入射至像面侧接收依次包括：
第一透镜，具有正光焦度的月牙形透镜；第二透镜，具有负光焦度的双凹形透镜；第三透镜，具有正光焦度的月牙形透镜；第四透镜，具有负光焦度的月牙形透镜；第五透镜，具有正光焦度的双凸形透镜；第六透镜，具有正光焦度的月牙形透镜；第七透镜，具有正光焦度的月牙形透镜；第八透镜，具有负光焦度的月牙形透镜；第九透镜，具有正光焦度的双凸形透镜；第十透镜，具有负光焦度的双凹形透镜；第十一透镜，具有负光焦度的双凹形透镜；第十二透镜，具有正光焦度的双凸形透镜；第十三透镜，具有正光焦度的双凸形透镜；第十四透镜，具有负光焦度的月牙形透镜；第十五透镜，具有正光焦度的双凸形透镜；第十六透镜，具有负光焦度的双凹形透镜；第十七透镜，具有正光焦度的双凸形透镜；第十八透镜，具有负光焦度的双凹形透镜；第十九透镜，具有负光焦度的月牙形透镜。
进一步地，所述第三透镜和第四透镜密接组合形成第一双胶合透镜组，第十一透镜和第十二透镜密接组合形成第二双胶合透镜组，第十三透镜和第十四透镜密接组合形成第三双胶合透镜组，第十五透镜和第十六透镜密接组合形成第四双胶合透镜组，第十七透镜和第十八透镜密接组合形成第五双胶合透镜组。
进一步地，所述第八透镜、第九透镜、第十透镜密接组合形成一个三胶合透镜组。
进一步地，所述所述第一透镜材料的折射率为2.0，阿贝数为28.3；第二透镜材料的折射率为1.55，阿贝数为70.4；第三透镜材料的折射率为1.88，阿贝数为19.1；第四透镜材料的折射率为1.96，阿贝数为21.3；第五透镜材料的折射率为1.98，阿贝数为29.1；第六透镜材料的折射率为2.0，阿贝数为28.3；第七透镜材料的折射率为2.0，阿贝数为28.3；第八透镜材料的折射率为2.0，阿贝数为28.3；第九透镜材料的折射率为1.44，阿贝数为95.1；第十透镜材料的折射率为1.7，阿贝数为30.1；第十一透镜材料的折射率为1.58，阿贝数为61.2；第十二透镜材料的折射率为1.59，阿贝数为68.6；第十三透镜材料的折射率为1.59，阿贝数为68.6；第十四透镜材料的折射率为1.83，阿贝数为42.7；第十五透镜材料的折射率为1.59，阿贝数为68.6；第十六透镜材料的折射率为1.65，阿贝数为56.3；第十七透镜材料的折射率为1.78，阿贝数为21.9；第十八透镜材料的折射率为1.79，阿贝数为43.3；第十九透镜材料的折射率为1.78，阿贝数为44.4。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：所述的光学系统采用全玻璃球面透镜结构，能够匹配的探测器最小像元尺寸为0.7μm，匹配的探测器最大像面尺寸为25mm×25mm，分辨率达亿级以上像素，具有很高的识别精度。
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。
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，13-第十三透镜，14-第十四透镜，15-第十五透镜，16-第十六透镜，17-第十七透镜，18-第十八透镜，19-第十九透镜，D1-第一双胶合透镜组，D2-第二双胶合透镜组，D3-第三双胶合透镜组，D4-第四双胶合透镜组，D5-第五双胶合透镜组，T1-三胶合透镜组。
具体实施方式
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图，作详细说明如下。
如图1～3所示，一种高分辨率大像面光学成像系统，光路结构由十九片球面玻璃透镜组成，其光路排布顺序由光线入射至像面接收依次包括：
第一透镜1，具有正光焦度的月牙形透镜；第二透镜2，具有负光焦度的双凹形透镜；第三透镜3，具有正光焦度的月牙形透镜；第四透镜4，具有负光焦度的月牙形透镜；第五透镜5，具有正光焦度的双凸形透镜；第六透镜6，具有正光焦度的月牙形透镜；第七透镜7，具有正光焦度的月牙形透镜；第八透镜8，具有负光焦度的月牙形透镜；第九透镜9，具有正光焦度的双凸形透镜；第十透镜10，具有负光焦度的双凹形透镜；第十一透镜11，具有负光焦度的双凹形透镜；第十二透镜12，具有正光焦度的双凸形透镜；第十三透镜13，具有正光焦度的双凸形透镜；第十四透镜14，具有负光焦度的月牙形透镜；第十五透镜15，具有正光焦度的双凸形透镜；第十六透镜16，具有负光焦度的双凹形透镜；第十七透镜17，具有正光焦度的双凸形透镜；第十八透镜18，具有负光焦度的双凹形透镜；第十九透镜19，具有负光焦度的月牙形透镜。。
在本发明实施例中，所述第三透镜和第四透镜密接组合形成第一双胶合透镜组D1，第十一透镜和第十二透镜密接组合形成第二双胶合透镜组D2，第十三透镜和第十四透镜密接组合形成第三双胶合透镜组D3，第十五透镜和第十六透镜密接组合形成第四双胶合透镜组D4，第十七透镜和第十八透镜密接组合形成第五双胶合透镜组D5。
在本发明实施例中，所述第八透镜、第九透镜、第十透镜密接组合形成一个三胶合透镜组T1。
在本发明实施例中，所述第一透镜材料的折射率为2.0，阿贝数为28.3；第二透镜材料的折射率为1.55，阿贝数为70.4；第三透镜材料的折射率为1.88，阿贝数为19.1；第四透镜材料的折射率为1.96，阿贝数为21.3；第五透镜材料的折射率为1.98，阿贝数为29.1；第六透镜材料的折射率为2.0，阿贝数为28.3；第七透镜材料的折射率为2.0，阿贝数为28.3；第八透镜材料的折射率为2.0，阿贝数为28.3；第九透镜材料的折射率为1.44，阿贝数为95.1；第十透镜材料的折射率为1.7，阿贝数为30.1；第十一透镜材料的折射率为1.58，阿贝数为61.2；第十二透镜材料的折射率为1.59，阿贝数为68.6；第十三透镜材料的折射率为1.59，阿贝数为68.6；第十四透镜材料的折射率为1.83，阿贝数为42.7；第十五透镜材料的折射率为1.59，阿贝数为68.6；第十六透镜材料的折射率为1.65，阿贝数为56.3；第十七透镜材料的折射率为1.78，阿贝数为21.9；第十八透镜材料的折射率为1.79，阿贝数为43.3；第十九透镜材料的折射率为1.78，阿贝数为44.4。
一种高分辨率大像面光学成像系统，采用全玻璃球面透镜结构，能够匹配的探测器最小像元尺寸为0.7μm，匹配的探测器最大像面尺寸为25mm×25mm，分辨率达亿级以上像素，具有很高的识别精度。
进一步地，提供一种优选实施方式如下，一种高分辨率大像面光学成像系统的透镜参数如表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；单个透镜包含两个表面，双胶合透镜组共用中间一个表面，三胶合透镜组共用中间两个表面；各透镜与胶合透镜组之间为空气，折射率默认为1.0。
表1镜片参数表
本实施例的光学成像系统焦距f’＝50mm，相对孔径1/1.4，成像靶面大小25mm×25mm。图2为本实施例的点列图，RMS光斑半径控制在一个像素点左右；图3为本实施例的MTF曲线，在700lp/mm空间频率处具有较高的MTF值。该光学系统成像面大且具有超高分辨率，能够适配亿级以上像素的探测器。
本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可以得出其他各种形式的高分辨率大像面光学成像系统。凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
Claims (4)
1.一种高分辨率大像面光学成像系统，其特征在于：包括同光轴设置的十九片球面透镜，所述十九片球面透镜从物侧至像侧依次包括：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、第九透镜、第十透镜、第十一透镜、第十二透镜、第十三透镜、第十四透镜、第十五透镜、第十六透镜、第十七透镜、第十八透镜、第十九透镜，其中：
第一透镜为具有正光焦度的月牙形透镜；第二透镜为具有负光焦度的双凹形透镜；第三透镜为具有正光焦度的月牙形透镜；第四透镜为具有负光焦度的月牙形透镜；第五透镜为具有正光焦度的双凸形透镜；第六透镜为具有正光焦度的月牙形透镜；第七透镜为具有正光焦度的月牙形透镜；第八透镜为具有负光焦度的月牙形透镜；第九透镜为具有正光焦度的双凸形透镜；第十透镜为具有负光焦度的双凹形透镜；第十一透镜为具有负光焦度的双凹形透镜；第十二透镜为具有正光焦度的双凸形透镜；第十三透镜为具有正光焦度的双凸形透镜；第十四透镜为具有负光焦度的月牙形透镜；第十五透镜为具有正光焦度的双凸形透镜；第十六透镜为具有负光焦度的双凹形透镜；第十七透镜为具有正光焦度的双凸形透镜；第十八透镜为具有负光焦度的双凹形透镜；第十九透镜为具有负光焦度的月牙形透镜。
2.根据权利要求1所述的一种高分辨率大像面光学成像系统，其特征在于：所述第三透镜和第四透镜密接组合形成第一双胶合透镜组，第十一透镜和第十二透镜密接组合形成第二双胶合透镜组，第十三透镜和第十四透镜密接组合形成第三双胶合透镜组，第十五透镜和第十六透镜密接组合形成第四双胶合透镜组，第十七透镜和第十八透镜密接组合形成第五双胶合透镜组。
3.根据权利要求1所述的一种高分辨率大像面光学成像系统，其特征在于：所述第八透镜、第九透镜、第十透镜密接组合形成一个三胶合透镜组。
4.根据权利要求1所述的一种高分辨率大像面光学成像系统，其特征在于：所述第一透镜材料的折射率为2.0，阿贝数为28.3；第二透镜材料的折射率为1.55，阿贝数为70.4；第三透镜材料的折射率为1.88，阿贝数为19.1；第四透镜材料的折射率为1.96，阿贝数为21.3；第五透镜材料的折射率为1.98，阿贝数为29.1；第六透镜材料的折射率为2.0，阿贝数为28.3；第七透镜材料的折射率为2.0，阿贝数为28.3；第八透镜材料的折射率为2.0，阿贝数为28.3；第九透镜材料的折射率为1.44，阿贝数为95.1；第十透镜材料的折射率为1.7，阿贝数为30.1；第十一透镜材料的折射率为1.58，阿贝数为61.2；第十二透镜材料的折射率为1.59，阿贝数为68.6；第十三透镜材料的折射率为1.59，阿贝数为68.6；第十四透镜材料的折射率为1.83，阿贝数为42.7；第十五透镜材料的折射率为1.59，阿贝数为68.6；第十六透镜材料的折射率为1.65，阿贝数为56.3；第十七透镜材料的折射率为1.78，阿贝数为21.9；第十八透镜材料的折射率为1.79，阿贝数为43.3；第十九透镜材料的折射率为1.78，阿贝数为44.4。
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