CN116299962A - 一种大光圈高均匀度的宽光谱光学系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种大光圈高均匀度的宽光谱光学系统，所述光学系统沿光线从左向右入射方向依次设有光焦度为正的前固定组A、光阑、光焦度为正的后固定组B，所述前固定组A由从左向右依次设置的弯月负透镜A1、双凹负透镜A2和双凸正透镜A3密接的第一胶合组、弯月正透镜A4和弯月负透镜A5密接的第二胶合组、双凸正透镜A6组成；所述后固定组B由从左向右依次设置的双凸正透镜B1和双凹负透镜B2密接的第三胶合组、双凸正透镜B3和双凹负透镜B4密接的第四胶合组、非球面透镜B5、非球面透镜B6、平行平板B7组成。本发明设计合理，在400‑1000nm宽光谱实现了大光圈，有利于各种低照环境的探测；像面均匀度大于95%，极大的避免了边缘信息丢失。
Description
技术领域：
本发明涉及一种大光圈高均匀度的宽光谱光学系统。
背景技术：
普通摄像镜头一般只适用于照明条件良好的场合，当其应用于如夜晚、微光等低照环境时通常需要添加红外补光灯、闪光灯等辅助光源，因而使系统整体结构变得复杂，画面由彩色转为黑白，造成清晰度降低，画面细节丢失。大光圈镜头摒弃了红外补光灯等辅助光源，简化了系统的整体结构。
但是现有的大光圈光学系统，像面均匀度一般不超过60%，造成边缘信息丢失。难以同时兼顾可见光与近红外波段。
发明内容：
本发明的目的是提供一种大光圈高均匀度的宽光谱光学系统。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种大光圈高均匀度的宽光谱光学系统，所述光学系统沿光线从左向右入射方向依次设有光焦度为正的前固定组A、光阑、光焦度为正的后固定组B，所述前固定组A由从左向右依次设置的弯月负透镜A1、双凹负透镜A2和双凸正透镜A3密接的第一胶合组、弯月正透镜A4和弯月负透镜A5密接的第二胶合组、双凸正透镜A6组成；所述后固定组B由从左向右依次设置的双凸正透镜B1和双凹负透镜B2密接的第三胶合组、双凸正透镜B3和双凹负透镜B4密接的第四胶合组、非球面透镜B5、非球面透镜B6、平行平板B7组成。
进一步的，所述前固定组A与后固定组B之间的空气间隔为4.89mm。
进一步的，在前固定组A中，弯月负透镜A1与双凹负透镜A2之间的空气间隔为12.65mm，双凸正透镜A3与弯月正透镜A4之间的空气间隔为0.47mm，弯月负透镜A5与双凸正透镜A6之间的空气间隔为0.1mm。
进一步的，在后固定组B中，双凹负透镜B2与双凸正透镜B3之间的空气间隔为0.56mm，双凹负透镜B4与非球面透镜B5之间的空气间隔为0.91mm，非球面透镜B5与非球面透镜B6之间的空气间隔为0.14mm，非球面透镜B6与平行平板B7之间的空气间隔为4mm。
进一步的，所述光学系统满足：2<fa/f<3；1.5<fb/f<2.5；其中f为光学系统的焦距，fa为前固定组A的焦距，fb为后固定组B的焦距。
进一步的，所述前固定组A中至少两片正透镜的材料采用超低色散玻璃；所述后固定组B中至少两片正透镜的材料采用超低色散玻璃。
进一步的，所述光学系统采用F1.0大光圈。
进一步的，所述光学系统像面弯曲程度R满足以下关系：-80<R<-30。
与现有技术相比，本发明具有以下效果：本发明设计合理，在400-1000nm宽光谱实现了大光圈，有利于各种低照环境的探测；像面均匀度大于95%，极大的避免了边缘信息丢失。
附图说明：
图1是本发明实施例的光学结构示意图；
图2是本发明实施例的工作波段轴向色差图；
图3是本发明实施例的工作波段垂轴色差图；
图4是本发明实施例的工作波段场曲畸变图；
图5是本发明实施例的工作波段点列图；
图6是本发明实施例的工作波段相对照度图。
图中：
A-前固定组A；A1-弯月负透镜A1；A2-双凹负透镜A2；A3-双凸正透镜A3；A4-弯月正透镜A4；A5弯月负透镜A5；A6-双凸正透镜A6；B-后固定组B；B1-双凸正透镜B1；B2-双凹负透镜B2；B3-双凸正透镜B3；B4-双凹负透镜B4；B5-非球面透镜B5；B6-非球面透镜B6；B7-平行平板B7；C-光阑。
具体实施方式:
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。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“ 纵向”、“ 横向”、“ 上”、“ 下”、“ 前”、“ 后”、“ 左”、“ 右”、“ 竖直”、“ 水平”、“ 顶”、“ 底”、“ 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，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。
如图1所示，本发明提出一种大光圈高均匀度的宽光谱光学系统，所述光学系统沿光线从左向右入射方向依次设有光焦度为正的前固定组A、光阑C、光焦度为正的后固定组B，所述前固定组A由从左向右依次设置的弯月负透镜A1、双凹负透镜A2和双凸正透镜A3密接的第一胶合组、弯月正透镜A4和弯月负透镜A5密接的第二胶合组、双凸正透镜A6组成；所述后固定组B由从左向右依次设置的双凸正透镜B1和双凹负透镜B2密接的第三胶合组、双凸正透镜B3和双凹负透镜B4密接的第四胶合组、非球面透镜B5、非球面透镜B6、平行平板B7组成。
本实施例中，所述前固定组A与后固定组B之间的空气间隔为4.89mm。
本实施例中，在前固定组A中，弯月负透镜A1与双凹负透镜A2之间的空气间隔为12.65mm，双凸正透镜A3与弯月正透镜A4之间的空气间隔为0.47mm，弯月负透镜A5与双凸正透镜A6之间的空气间隔为0.1mm。
本实施例中，在后固定组B中，双凹负透镜B2与双凸正透镜B3之间的空气间隔为0.56 mm，双凹负透镜B4与非球面透镜B5之间的空气间隔为0.91mm，非球面透镜B5与非球面透镜B6之间的空气间隔为0.14mm，非球面透镜B6与平行平板B7之间的空气间隔为4mm。
本实施例中，所述光学系统满足：2<fa/f<3；1.5<fb/f<2.5；其中f为光学系统的焦距，fa为前固定组A的焦距，fb为后固定组B的焦距。
本实施例中，所述前固定组A中至少两片正透镜的材料采用超低色散玻璃。
本实施例中，所述后固定组B中至少两片正透镜的材料采用超低色散玻璃。
本实施例中，所述光学系统采用F1.0大光圈。
本实施例中，所述光学系统像面弯曲程度R满足以下关系：-80<R<-30。优选的，像面弯曲R=-37.59。
本实施例中，非球面透镜B5、非球面透镜B6的非球面面型方程表达式为:
其中， Z代表光轴方向的位置，r代表相对光轴的垂直方向上的高度，c代表曲率半径，k代表圆锥系数，a1、a2、a3、a4...代表偶次非球面系数。在非球面数据中，E-n代表“
”，例如1.719E-05代表.719×10-5。
本实施例中，光学系统的各非球面透镜的非球面系数如下表：
本实施例中，光学系统像面均匀度大于95%。
本实施例中，光学系统采用400-1000nm宽光谱设计。
以下表格的数据，将说明本发明实施例的光学参数。
通过上述镜片参数，此光学系统实现的技术指标如下：
（1）焦距f=16 mm；
（2）光圈F=1.0；
（3）相对照度RI=96.1%。
本发明的优点在于：在400-1000nm宽光谱实现了大光圈，有利于各种低照环境的探测；像面均匀度大于95%，极大的避免了边缘信息丢失。
本发明如果公开或涉及了互相固定连接的零部件或结构件，那么，除另有声明外，固定连接可以理解为：能够拆卸地固定连接( 例如使用螺栓或螺钉连接)，也可以理解为：不可拆卸的固定连接(例如铆接、焊接)，当然，互相固定连接也可以为一体式结构( 例如使用铸造工艺一体成形制造出来) 所取代(明显无法采用一体成形工艺除外)。
另外，上述本发明公开的任一技术方案中所应用的用于表示位置关系或形状的术语除另有声明外其含义包括与其近似、类似或接近的状态或形状。
本发明提供的任一部件既可以是由多个单独的组成部分组装而成，也可以为一体成形工艺制造出来的单独部件。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。
Claims (8)
1.一种大光圈高均匀度的宽光谱光学系统，其特征在于：所述光学系统沿光线从左向右入射方向依次设有光焦度为正的前固定组A、光阑、光焦度为正的后固定组B，所述前固定组A由从左向右依次设置的弯月负透镜A1、双凹负透镜A2和双凸正透镜A3密接的第一胶合组、弯月正透镜A4和弯月负透镜A5密接的第二胶合组、双凸正透镜A6组成；所述后固定组B由从左向右依次设置的双凸正透镜B1和双凹负透镜B2密接的第三胶合组、双凸正透镜B3和双凹负透镜B4密接的第四胶合组、非球面透镜B5、非球面透镜B6、平行平板B7组成。
2.根据权利要求1所述的一种大光圈高均匀度的宽光谱光学系统，其特征在于：所述前固定组A与后固定组B之间的空气间隔为4.89mm。
3.根据权利要求1所述的一种大光圈高均匀度的宽光谱光学系统，其特征在于：在前固定组A中，弯月负透镜A1与双凹负透镜A2之间的空气间隔为12.65mm，双凸正透镜A3与弯月正透镜A4之间的空气间隔为0.47mm，弯月负透镜A5与双凸正透镜A6之间的空气间隔为0.1mm。
4.根据权利要求1所述的一种大光圈高均匀度的宽光谱光学系统，其特征在于：在后固定组B中，双凹负透镜B2与双凸正透镜B3之间的空气间隔为0.56 mm，双凹负透镜B4与非球面透镜B5之间的空气间隔为0.91mm，非球面透镜B5与非球面透镜B6之间的空气间隔为0.14mm，非球面透镜B6与平行平板B7之间的空气间隔为4mm。
5.根据权利要求1所述的一种大光圈高均匀度的宽光谱光学系统，其特征在于：所述光学系统满足：2<fa/f<3；1.5<fb/f<2.5；其中f为光学系统的焦距，fa为前固定组A的焦距，fb为后固定组B的焦距。
6.根据权利要求1所述的一种大光圈高均匀度的宽光谱光学系统，其特征在于：所述前固定组A中至少两片正透镜的材料采用超低色散玻璃；所述后固定组B中至少两片正透镜的材料采用超低色散玻璃。
7.根据权利要求1所述的一种大光圈高均匀度的宽光谱光学系统，其特征在于：所述光学系统采用F1.0大光圈。
8.根据权利要求1所述的一种大光圈高均匀度的宽光谱光学系统，其特征在于：所述光学系统像面弯曲程度R满足以下关系：-80<R<-30。
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