CN108845402A - 一种光学镜头 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种光学镜头，其光学系统包括从物侧面至像侧面依次设置的光焦度为负的前透镜组、光阑和光焦度为正的后透镜组，前透镜组包括从物侧面至像侧面依次设置的第一负弯月透镜、第二负弯月透镜、第一双凹透镜、第一双凸透镜和第三负弯月透镜，第一双凸透镜和第三负弯月透镜密接胶合以形成第一胶合透镜组；后透镜组包括从物侧面至像侧面依次设置的正弯月透镜、第二双凸透镜、第二双凹透镜、第三双凸透镜、第三双凹透镜、第四双凸透镜、第五双凸透镜和第四负弯月透镜，第二双凸透镜、第二双凹透镜和第三双凸透镜依次密接胶合以形成第二胶合透镜组。本发明的光学镜头，分辨率高、畸变低，适用远距离目标的监控，有效提升成像清晰度和真实性。

Description

一种光学镜头

技术领域

本发明涉及成像镜头领域，尤其涉及一种大相对孔径、高分辨率、高透过率及低畸变的光学镜头。

背景技术

用于电视监控摄像镜头出现及普及已有近30年历史，根据使用波段、拍摄清晰程度、相机靶面尺寸即接口划分规格众多。其中，可见光和近红外监控摄像镜头对昼夜下的人员和环境监控使用率较高，而针对特殊关注对象(如高压弧光监测、高压漏电监控、高压放电监控)所使用的紫外波段监控摄像镜头大多性能指标低，成像分辨率低，无法在远距离监控下获得高分辨率图像，实际拍摄目标细节还原性差；图像畸变较大，与实际拍摄目标差距较大，真实性较难保证。

现有技术的各种光学镜头，在远距离监控情况下，均不能达到成像分辨率高、细节还原性高、图像畸变小以及保证图像真实性的性能指标。

发明内容

本发明旨在至少解决上述技术问题之一，提供一种低畸变、高分辨率，能够达到细节还原性高并保证图像真实性的光学镜头。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供了一种光学镜头，其中，所述光学镜头的光学系统包括从物侧面至像侧面依次设置的光焦度为负的前透镜组、光阑和光焦度为正的后透镜组，所述前透镜组包括从物侧面至像侧面依次设置的第一负弯月透镜、第二负弯月透镜、第一双凹透镜、第一双凸透镜和第三负弯月透镜，所述第一双凸透镜和第三负弯月透镜密接胶合以形成第一胶合透镜组；所述后透镜组包括从物侧面至像侧面依次设置的正弯月透镜、第二双凸透镜、第二双凹透镜、第三双凸透镜、第三双凹透镜、第四双凸透镜、第五双凸透镜和第四负弯月透镜，所述第二双凸透镜、第二双凹透镜和第三双凸透镜依次密接胶合以形成第二胶合透镜组。

一些实施例中，第一负弯月透镜、第二负弯月透镜、第一双凹透镜、第一双凸透镜、第三负弯月透镜、正弯月透镜、第二双凸透镜、第二双凹透镜、第三双凸透镜、第三双凹透镜、第四双凸透镜、第五双凸透镜和第四负弯月透镜均为球面透镜。

一些实施例中，所述第一胶合透镜组和第四双凸透镜均为鼓形透镜。

一些实施例中，所述前透镜组的焦距为35.30mm-52.94mm，所述后透镜组的焦距为11.83mm-17.75mm。

一些实施例中，所述前透镜组和后透镜组的空气间隔为14.29mm-21.43mm。

一些实施例中，所述第一负弯月透镜和第二负弯月透镜的空气间隔为5.22mm-7.82mm，所述第二负弯月透镜和第一双凹透镜的空气间隔为4.63mm-6.95mm，第一双凹透镜和第一胶合透镜组的空气间隔为3.18mm-4.78mm。

一些实施例中，所述正弯月透镜和第二胶合透镜组的空气间隔为0.08mm-0.12mm，所述第三双凸透镜和第三双凹透镜的空气间隔为0.55-0.83mm，所述第三双凹透镜和第四双凸透镜的空气间隔为0.08mm-0.12mm，所述第四双凸透镜和第五双凸透镜的空气间隔为0.08mm-0.12mm，所述第五双凸透镜和第四负弯月透镜的空气间隔为0.82mm-1.22mm。

一些实施例中，在半视场28°下，在1601p/mm下，所述光学镜头的光学传递函数大于0.5。

本发明的有益效果在于：本发明提供的光学镜头，通过第一负弯月透镜、第二负弯月透镜和第三负弯月透镜的设置，将大入射角光线收缩，降低进入光阑的光束口径，使镜头得到良好的像差校正，边缘视场主光线与光轴夹角降低，像面照度均匀性良好；同时，配合本发明提供的后透镜组，能够实现低畸变、高分辨率的目的，以适应对远距离及人员不易触及的特殊目标进行监控，有效提升被监控目标成像清晰度、有效还原图像真实性，克服紫外监控摄像头现有技术性能指标低这一缺陷。

附图说明

图1是本发明一个实施例中，光学镜头的光学系统组成示意图。

图2是本发明一个实施例中，光学镜头的光学系统光学传递函数图。

图3是本发明一个实施例中，光学镜头的光学系统的场曲图。

图4是本发明一个实施例中，光学镜头的光学系统的畸变图。

附图标记：

前透镜组10；后透镜组20；第一负弯月透镜31；第二负弯月透镜32；第三负弯月透镜33；第四负弯月透镜34；第一双凹透镜41；第二双凹透镜42；第三双凹透镜43；第一双凸透镜51；第二双凸透镜52；第三双凸透镜53；第四双凸透镜54；第五双凸透镜55；正弯月透镜60；像面70；光阑80。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“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”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，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，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将结合附图1详细说明一下本发明提供的光学镜头。

如图1所示，本发明提供了一种光学镜头，包括从物侧面至像侧面依次设置的光焦度为负的前透镜组10、光阑80和光焦度为正的后透镜组20，所述前透镜组10包括从物侧面至像侧面依次设置的第一负弯月透镜31、第二负弯月透镜32、第一双凹透镜41、第一双凸透镜51和第三负弯月透镜33，所述第一双凸透镜51和第三负弯月透镜33密接胶合以形成第一胶合透镜组；所述后透镜组20包括从物侧面至像侧面依次设置的正弯月透镜60、第二双凸透镜52、第二双凹透镜42、第三双凸透镜53、第三双凹透镜43、第四双凸透镜54、第五双凸透镜55和第四负弯月透镜34，所述第二双凸透镜52、第二双凹透镜42和第三双凸透镜53依次密接胶合以形成第二胶合透镜组。

本发明提供的光学镜头，在后透明组的一侧还设置有像面70。

本发明提供的光学镜头，通过第一负弯月透镜31、第二负弯月透镜32和第三负弯月透镜33的设置(尤其是使用高折射率材料的第一负弯月透镜31、第二负弯月透镜32和第三负弯月透镜33时)，将大入射角光线收缩，降低进入光阑80的光束口径，使镜头得到良好的像差校正，边缘视场主光线与光轴夹角降低，像面70照度均匀性良好；同时，配合本发明提供的后透镜组20，能够实现低畸变、高分辨率的目的，以适应对远距离及人员不易触及的特殊目标进行监控，有效提升被监控目标成像清晰度、有效还原图像真实性，克服紫外监控摄像头现有技术性能指标低这一缺陷。

本发明提供的光学镜头，可以用于制备高分辨率、低畸变紫外监控摄像镜头，比如全球面紫外监控摄像镜头。本发明中，物侧面至像侧面的方向，即为图1中自左向右的光线入射方向。

本发明一个实施例中，第一负弯月透镜31、第二负弯月透镜32、第一双凹透镜41、第一双凸透镜51、第三负弯月透镜33、正弯月透镜60、第二双凸透镜52、第二双凹透镜42、第三双凸透镜53、第三双凹透镜43、第四双凸透镜54、第五双凸透镜55和第四负弯月透镜34均为球面透镜；优选的，上述球面透镜为高透过率的球面玻璃透镜。在本发明中，没有采用非球面及衍射表面，极好的控制了零件的加工、检测成本，保证了该光学镜头的批量化生产和普及应用。

在本发明的一个实施例中，第一胶合透镜组和第四双凸透镜54均为鼓形透镜。有效的校正了光学系统的像差，在使用3μm像元尺寸时，可以实现400万以上像素的分辨率。

本发明的一个实施例中，所述前透镜组10的焦距为35.30mm-52.94mm，所述后透镜组20的焦距为11.83mm-17.75mm。本发明提供的光学镜头，采用负正光焦度分离的反远距成像物镜结构，前透镜组10和后透镜组20的上述焦距选择，后主点后移，使得后透镜组20的通光口径降低且较为统一，便于批量化直筒型装配。

本发明的一个实施例中，所述前透镜组10和后透镜组20的空气间隔为14.29mm-21.43mm。适当增加前透镜组和后透镜组之前的空气间隔，可以使得两者之间的组装、拆卸更加方便。

本发明一个实施例中，所述第一负弯月透镜31和第二负弯月透镜32的空气间隔为5.22mm-7.82mm，所述第二负弯月透镜32和第一双凹透镜41的空气间隔为4.63mm-6.95mm，第一双凹透镜41和第一胶合透镜组的空气间隔为3.18mm-4.78mm。上诉空气间隔的范围选择，有益于光学系统相差平衡及缩短光学系统长度。

本发明一个实施例中，所述正弯月透镜60和第二胶合透镜组的空气间隔为0.08mm-0.12mm，所述第三双凸透镜53和第三双凹透镜43的空气间隔为0.55-0.83mm，所述第三双凹透镜43和第四双凸透镜54的空气间隔为0.08mm-0.12mm，所述第四双凸透镜54和第五双凸透镜55的空气间隔为0.08mm-0.12mm，所述第五双凸透镜55和第四负弯月透镜34的空气间隔为0.82mm-1.22mm。0.82mm-1.22mm。

本发明一个实施例中，在半视场28°下，在1601p/mm下，所述光学镜头的光学传递函数大于0.5。

本发明一个具体实施例中，如图1所示，公开了一种光学镜头，包括从物侧面至像侧面依次设置的光焦度为负的前透镜组10、光阑80和光焦度为正的后透镜组20，所述前透镜组10包括从物侧面至像侧面依次设置的第一负弯月透镜31、第二负弯月透镜32、第一双凹透镜41、第一双凸透镜51和第三负弯月透镜33，所述第一双凸透镜51和第三负弯月透镜33密接胶合以形成第一胶合透镜组；所述后透镜组20包括从物侧面至像侧面依次设置的正弯月透镜60、第二双凸透镜52、第二双凹透镜42、第三双凸透镜53、第三双凹透镜43、第四双凸透镜54、第五双凸透镜55和第四负弯月透镜34，所述第二双凸透镜52、第二双凹透镜42和第三双凸透镜53依次密接胶合以形成第二胶合透镜组。

其中，前透镜组10的焦距为44.12mm，后透镜组20的焦距为14.79mm。前透镜组10和后透镜组20的空气间隔为17.86mm。

所述第一负弯月透镜31和第二负弯月透镜32的空气间隔为6.52mm，所述第二负弯月透镜32和第一双凹透镜41的空气间隔为5.79mm，第一双凹透镜41和第一胶合透镜组的空气间隔为3.98mm。

所述正弯月透镜60和第二胶合透镜组的空气间隔为0.1mm，所述第三双凸透镜53和第三双凹透镜43的空气间隔为0.69mm，所述第三双凹透镜43和第四双凸透镜54的空气间隔为0.1mm，所述第四双凸透镜54和第五双凸透镜55的空气间隔为0.1mm，所述第五双凸透镜55和第四负弯月透镜34的空气间隔为1.02mm。

如图2所示，为本发明中光学镜头的传递函数，可见在半视场28°(全视场56°)下，在1601p/mm下，光学传递函数MTF均大于0.5。

如图3和图4所示，为本发明中光学镜头的场曲和相对畸变值，在场曲图中，纵轴是半视场角度范围，横轴是场曲值，场曲值小于0.04mm；在相对畸变图中，纵轴是半视场角度范围，横轴是相对畸变百分比，相对畸变绝对值不超过2％。

从图2和图3、图4中可以看出，光学镜头像差得到了很好的校正，各视场光学传递函数均大于0.5，且较为统一，相对畸变≯-2％，全视场角下可达到1/2英寸探测器，400万像素(2048×2048像素，3μm像元成像)成像质量要求。全球面透镜元件也为批量化生产提供了便捷、降低了成本。

由本发明提供的光学镜头中的光学系统达到了如下的光学指标：

1.焦距：f’＝8mm；

2.像方F数F＝2；

3.工作波段：240nm～300nm；

4.视场角：2W≥56°(像方视场2η≥8.8mm)；

5.相对畸变：＜-2％；

6.光学传递函数MTF：＞0.5@160lp/mm。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (8)

1.一种光学镜头，其特征在于，所述光学镜头的光学系统包括从物侧面至像侧面依次设置的光焦度为负的前透镜组、光阑和光焦度为正的后透镜组，所述前透镜组包括从物侧面至像侧面依次设置的第一负弯月透镜、第二负弯月透镜、第一双凹透镜、第一双凸透镜和第三负弯月透镜，所述第一双凸透镜和第三负弯月透镜密接胶合以形成第一胶合透镜组；所述后透镜组包括从物侧面至像侧面依次设置的正弯月透镜、第二双凸透镜、第二双凹透镜、第三双凸透镜、第三双凹透镜、第四双凸透镜、第五双凸透镜和第四负弯月透镜，所述第二双凸透镜、第二双凹透镜和第三双凸透镜依次密接胶合以形成第二胶合透镜组。

2.根据权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，第一负弯月透镜、第二负弯月透镜、第一双凹透镜、第一双凸透镜、第三负弯月透镜、正弯月透镜、第二双凸透镜、第二双凹透镜、第三双凸透镜、第三双凹透镜、第四双凸透镜、第五双凸透镜和第四负弯月透镜均为球面透镜。

3.根据权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，所述第一胶合透镜组和第四双凸透镜均为鼓形透镜。

4.根据权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，所述前透镜组的焦距为35.30mm-52.94mm，所述后透镜组的焦距为11.83mm-17.75mm。

5.根据权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，所述前透镜组和后透镜组的空气间隔为14.29mm-21.43mm。

6.根据权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，所述第一负弯月透镜和第二负弯月透镜的空气间隔为5.22mm-7.82mm，所述第二负弯月透镜和第一双凹透镜的空气间隔为4.63mm-6.95mm，第一双凹透镜和第一胶合透镜组的空气间隔为3.18mm-4.78mm。

7.根据权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，所述正弯月透镜和第二胶合透镜组的空气间隔为0.08mm-0.12mm，所述第三双凸透镜和第三双凹透镜的空气间隔为0.55-0.83mm，所述第三双凹透镜和第四双凸透镜的空气间隔为0.08mm-0.12mm，所述第四双凸透镜和第五双凸透镜的空气间隔为0.08mm-0.12mm，所述第五双凸透镜和第四负弯月透镜的空气间隔为0.82mm-1.22mm。

8.根据权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，在半视场28°下，在1601p/mm下，所述光学镜头的光学传递函数大于0.5。