CN111308647A - 一种超大光圈星光级小型全玻光学*** - Google Patents

一种超大光圈星光级小型全玻光学*** Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种超大光圈星光级小型全玻光学***，所述光学***包括沿入射光路自前向后依次设置的前组A和后组B；所述前组A包括自前向后依次设置的弯月负透镜A‑1和弯月正透镜A‑2密接的第一胶合透镜组、双凹负透镜A‑3和弯月正透镜A‑4密接的第二胶合透镜组、弯月正透镜A‑5、双凸正透镜A‑6，所述前组B包括自前向后依次设置的弯月负透镜B‑1、双凸正透镜B‑2和双凹负透镜B‑3密接的第三胶合透镜组、平凸正透镜B‑4、弯月负透镜B‑5。本发明超大光圈星光级小型全玻光学***结构紧凑，具有超大进光量，具备星光级成像功能，同时具有低畸变、小型化、环境适应性好，成像质量好的特点。

Description

一种超大光圈星光级小型全玻光学***
技术领域
本发明涉及一种超大光圈星光级小型全玻光学***，属于光电技术领域。
背景技术
近年来，随着CCD和CMOS等图像传感器技术的发展，以及图像处理算法的提高，用户对弱光照条件、温度变化频繁等各种严苛环境下的监控图像质量要求越来越高，低照度摄像机应运而生并不断得到发展。顾名思义，低照度摄像机是在较低光线照度条件下仍然可以摄取清晰图像的摄像机。低照度摄像机的优劣通常以最低照度来衡量，并按照最低照度标准进行了分类：最低照度达0.1Lux的摄像机称为暗光级摄像机；最低照度达0.01Lux的摄像机称为月光级摄像机；最低照度达0.001Lux及以下的摄像机称为星光级摄像机。星光级摄像机即指在星光照度环境下且无任何辅助光源，仍然可以显示清晰彩色图像的摄像机。
作为摄像机的重要组成部分，低照度摄像机搭载的光学***均为大光圈镜头，镜头光圈越大则进光量越大，越能使摄像机获得理想的照度效果。目前市场上的星光级光学镜头为了降低成本大部分采用玻塑混合光学***，镜头内采用多片塑料非球面，以实现成本、重量与体积的优化。但光学塑料镜片具有线胀系数大、收缩率大的特点，对温度和湿度等环境的变化较玻璃材料更为灵敏，因此环境适应性较差；模压成型的光学塑料镜片存在不同程度的双折射，而且注射成型过程中镜片表面面形精度易受影响，这些都容易导致光学***成像质量的下降。考虑以上因素，搭载玻塑混合型光学***的低照度摄像机在环境多变的恶劣条件下不具有明显的优势。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种结构紧凑，成像质量好，环境适应性好的超大光圈星光级小型全玻光学***。
本发明采用以下方案实现：一种超大光圈星光级小型全玻光学***，所述光学***包括沿入射光路自前向后依次设置的前组A和后组B；所述前组A包括自前向后依次设置的弯月负透镜A-1和弯月正透镜A-2密接的第一胶合透镜组、双凹负透镜A-3和弯月正透镜A-4密接的第二胶合透镜组、弯月正透镜A-5、双凸正透镜A-6，所述前组B包括自前向后依次设置的弯月负透镜B-1、双凸正透镜B-2和双凹负透镜B-3密接的第三胶合透镜组、平凸正透镜B-4、弯月负透镜B-5。
进一步的，所述第一胶合透镜组的焦距fU1与光学***整体成像光路焦距f’满足关系式：1＜｜fU1/f’｜＜5；第二胶合透镜组的焦距fU2与整体成像光路焦距f’满足关系式：1＜｜fU2/f’｜＜5；第三胶合透镜组的焦距fU3与整体成像光路焦距f’满足关系式：4＜｜fU3/f’｜＜9。
进一步的，所述弯月负透镜B-5与像面之间设置有平板保护玻璃，弯月负透镜B-5和平板保护玻璃之间的空气间隔为2.35mm。
进一步的，所述双凸正透镜A-6与弯月负透镜B-1之间设置有光阑，光阑与双凸正透镜A-6之间的空气间隔为1.35mm，光阑与弯月负透镜B-1之间的空气间隔为1.00mm。
进一步的，所述第一胶合透镜组和第二胶合透镜组之间的空气间隔为3.78mm，第二胶合透镜和弯月正透镜A-5之间的空气间隔为7.70；弯月正透镜A-5和双凸正透镜A-6之间的空气间隔为0.10mm；弯月负透镜B-1和第三胶合透镜组之间的空气间隔为0.92mm，第三胶合透镜组和平凸正透镜B-4之间的空气间隔为1.10mm，平凸正透镜B-4和弯月负透镜B-5之间的空气间隔为1.54mm。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明超大光圈星光级小型全玻光学***结构紧凑，具有超大进光量，具备星光级成像功能，同时具有低畸变、小型化、环境适应性好，成像质量好的特点。
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下将通过具体实施例和相关附图，对本发明作进一步详细说明。
附图说明
图1是本发明实施例光学***构造视图；
图2是本发明实施例光学***的畸变曲线图。
具体实施方式
如图1~2所示，一种超大光圈星光级小型全玻光学***，所述光学***包括沿入射光路自前向后依次设置的前组A和后组B；所述前组A包括自前向后依次设置的弯月负透镜A-1和弯月正透镜A-2密接的第一胶合透镜组、双凹负透镜A-3和弯月正透镜A-4密接的第二胶合透镜组、弯月正透镜A-5、双凸正透镜A-6，所述前组B包括自前向后依次设置的弯月负透镜B-1、双凸正透镜B-2和双凹负透镜B-3密接的第三胶合透镜组、平凸正透镜B-4、弯月负透镜B-5；所述弯月负透镜A-1、弯月正透镜A-2、弯月正透镜A-4、弯月负透镜B-1为弯向像面的月牙结构，所述弯月正透镜A-5、弯月负透镜B-5为弯向物面的月牙结构，第一胶合透镜组具有正光焦度，第二胶合透镜组具有负光焦度，第三胶合透镜组具有正光焦度，所有透镜全部使用玻璃材料，为全玻光学***，结构紧凑，环境适应性好，具有超大光圈，***进光量大，具备星光级成像功能，同时具有低畸变、小型化的优点。
在本实施例中，所述第一胶合透镜组的焦距fU1与光学***整体成像光路焦距f’满足关系式：1＜｜fU1/f’｜＜5；第二胶合透镜组的焦距fU2与整体成像光路焦距f’满足关系式：1＜｜fU2/f’｜＜5；第三胶合透镜组的焦距fU3与整体成像光路焦距f’满足关系式：4＜｜fU3/f’｜＜9。
在本实施例中，所述弯月负透镜B-5与像面之间设置有平板保护玻璃，弯月负透镜B-5和平板保护玻璃之间的空气间隔为2.35mm，设计时考虑了保护玻璃引入的像差并进行校正，从而保证了光学***的成像质量。
在本实施例中，所述双凸正透镜A-6与弯月负透镜B-1之间设置有光阑，所述光阑为可调圆形孔径光阑，可实现的光圈调节范围为F0.8~F8。光阑与双凸正透镜A-6之间的空气间隔为1.35mm，光阑与弯月负透镜B-1之间的空气间隔为1.00mm。
在本实施例中，所述第一胶合透镜组和第二胶合透镜组之间的空气间隔为3.78mm，第二胶合透镜和弯月正透镜A-5之间的空气间隔为7.70；弯月正透镜A-5和双凸正透镜A-6之间的空气间隔为0.10mm；弯月负透镜B-1和第三胶合透镜组之间的空气间隔为0.92mm，第三胶合透镜组和平凸正透镜B-4之间的空气间隔为1.10mm，平凸正透镜B-4和弯月负透镜B-5之间的空气间隔为1.54mm。
本发明具有超大进光量，具备星光级成像功能，同时具有低畸变、小型化、环境适应性好的特点。
本发明镜头中各个镜片的具体参数见下表：
Figure DEST_PATH_IMAGE001
其中双凸正透镜A-6和弯月负透镜B-5的非球面面型方程如下：
Figure DEST_PATH_IMAGE003
，
其中c为顶点的基本曲率，k为圆锥曲线常数，r为表面上点的径向坐标，A0~ A4为非球面系数，各项参数值如下表所示：
透镜 c k A<sub>0</sub> A<sub>1</sub> A<sub>2</sub> A<sub>3</sub> A<sub>4</sub>
双凸正透镜A-6 0.05 -0.26 0 -4.25E-006 -1.02E-008 6.42E-012 -6.39E-014
弯月负透镜B-5 -0.03 -29.00 0 -4.23E-005 2.47E-007 1.09E-008 -6.23E-011
以上参数计算得到的双凸正透镜A-6非球面的曲率半径在15≤R≤22mm区间内；双凸正透镜A-6非球面的曲率半径在-40≤R≤-30区间内。
所述双凸正透镜A-6靠近光学***孔径光阑处且使用了非球面，有利于***球差的校正；所述弯月负透镜B-5为靠近像面的弯月形负透镜，有利于光学***场曲校正，同时非球面的使用有利于使彗差和像散等离轴像差最小化，光学***的成像质量得到了极大地提高，也有利于***的小型化。
由上述镜片组成的光学***达到了如下的光学指标：
焦距f’为27mm，最大相对孔径高达1/0.8，进光量大，具备星光级成像功能，像面大小为1英寸，最大畸变0.6%，光学总长不大于59mm，具备星光级成像功能，具有畸变小、小型化、成像质量好的优点。
上述本发明所公开的任一技术方案除另有声明外，如果其公开了数值范围，那么公开的数值范围均为优选的数值范围，任何本领域的技术人员应该理解：优选的数值范围仅仅是诸多可实施的数值中技术效果比较明显或具有代表性的数值。由于数值较多，无法穷举，所以本发明才公开部分数值以举例说明本发明的技术方案，并且，上述列举的数值不应构成对本发明创造保护范围的限制。
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 (5)

1.一种超大光圈星光级小型全玻光学***，其特征在于：所述光学***包括沿入射光路自前向后依次设置的前组A和后组B；所述前组A包括自前向后依次设置的弯月负透镜A-1和弯月正透镜A-2密接的第一胶合透镜组、双凹负透镜A-3和弯月正透镜A-4密接的第二胶合透镜组、弯月正透镜A-5、双凸正透镜A-6，所述前组B包括自前向后依次设置的弯月负透镜B-1、双凸正透镜B-2和双凹负透镜B-3密接的第三胶合透镜组、平凸正透镜B-4、弯月负透镜B-5。
2.根据权利要求1所述的超大光圈星光级小型全玻光学***，其特征在于：所述第一胶合透镜组的焦距fU1与光学***整体成像光路焦距f’满足关系式：1＜｜fU1/f’｜＜5；第二胶合透镜组的焦距fU2与整体成像光路焦距f’满足关系式：1＜｜fU2/f’｜＜5；第三胶合透镜组的焦距fU3与整体成像光路焦距f’满足关系式：4＜｜fU3/f’｜＜9。
3.根据权利要求1所述的超大光圈星光级小型全玻光学***，其特征在于：所述弯月负透镜B-5与像面之间设置有平板保护玻璃，弯月负透镜B-5和平板保护玻璃之间的空气间隔为2.35mm。
4.根据权利要求1所述的超大光圈星光级小型全玻光学***，其特征在于：所述双凸正透镜A-6与弯月负透镜B-1之间设置有光阑，光阑与双凸正透镜A-6之间的空气间隔为1.35mm，光阑与弯月负透镜B-1之间的空气间隔为1.00mm。
5.根据权利要求4所述的超大光圈星光级小型全玻光学***，其特征在于：所述第一胶合透镜组和第二胶合透镜组之间的空气间隔为3.78mm，第二胶合透镜和弯月正透镜A-5之间的空气间隔为7.70；弯月正透镜A-5和双凸正透镜A-6之间的空气间隔为0.10mm；弯月负透镜B-1和第三胶合透镜组之间的空气间隔为0.92mm，第三胶合透镜组和平凸正透镜B-4之间的空气间隔为1.10mm，平凸正透镜B-4和弯月负透镜B-5之间的空气间隔为1.54mm。
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