一種透鏡系統和鏡頭的制作方法
【技術領域】
[0001 ]本發明設及光學儀器領域,特別設及一種透鏡系統和鏡頭。
【背景技術】
[0002] 隨著現代視頻監控技術的發展,要求可監控到的范圍越來越廣、視場越來越大,而 由于崎變的存在,所監控的目標會發生失真和變形,給人們造成錯誤的視覺和判斷,因此在 保證大視場的條件下,人們必然要求成像崎變越小越好。
[0003] 隨著透鏡加工工藝的改進和光學材料性能的提高,透鏡系統得到了長足發展,但 是目前現有的透鏡系統和鏡頭,在大視場、低崎變的條件下,可見光模式下分辨率水平僅能 滿足百萬像素的攝像機的成像要求,不能滿足目前主流的200萬、300萬、400萬像素攝像機 的成像要求;并且夜晚切換到紅外模式下,共焦性能很差,實際成像清晰度比可見光效果更 差。造成運一現象的主要原因是:現有的透鏡系統的結構形狀,透鏡的光焦度分配,透鏡的 折射率、阿貝系數等參數與成像條件匹配不好,使得透鏡系統的像差并未得到很好的校正, 從而無法實現更高的光學性能。
[0004] 綜上所述,現有透鏡系統和鏡頭的像差較大、成像分辨率較低,在大視場、低崎變 的條件下,僅能滿足百萬像素的攝像機的成像要求,無法滿足目前主流的200萬、300萬、400 萬像素攝像機的成像要求。
【發明內容】
[0005] 本發明實施例提供了一種透鏡系統和鏡頭,用W在滿足大視場、低崎變的條件下, 實現更高分辨率成像。
[0006] 本發明實施例提供的一種透鏡系統,沿光軸線從物側到像側依次包括:光焦度為 負的第一透鏡組、光焦度為正的第二透鏡組、孔徑光闊和光焦度為正的第Ξ透鏡組;
[0007] 其中,所述第一透鏡組,沿光軸線從物側到像側依次包括:至少一個光焦度為正的 第一彎月透鏡、光焦度為負的第一子透鏡組W及光焦度為正的第二子透鏡組;其中,所述第 一彎月透鏡凸面朝向物側。
[000引本發明實施例中,第一透鏡組中光焦度為正的第一彎月透鏡,可W有效的減小光 學系統的崎變;光焦度為負的第一子透鏡組,對進入光學系統的光線起到發散的作用,可W 使大視場的光線進入光學系統,同時可平衡光學系統的慧差和場曲;光焦度為正的第二子 透鏡組,可W有效的校正光學系統的球差、場曲,同時減小第Ξ透鏡組光焦度的壓力;第二 透鏡組的光焦度為正,對校正光學系統的像散、場曲、球差起重要作用,并對快速收斂進入 光學系統的光線起關鍵作用;第Ξ透鏡組的光焦度為正,可W有效的校正光學系統的色差、 球差、慧差、場曲和像散,同時減小光學系統主光線出射角(CRA),增強像面照度均勻性和色 彩還原度;因此,可W在滿足大視場、低崎變的條件下,實現更高分辨率成像。
[0009]可選的,所述第一子透鏡組沿光軸線從物側到像側依次包括:光焦度為負的第二 彎月透鏡和光焦度為負的第一平凹透鏡,其中,所述第一平凹透鏡朝向物側的表面為平面; 或
[0010] 光焦度為負的第二彎月透鏡和光焦度為負的第一雙凹透鏡;或
[0011] 光焦度為負的第二彎月透鏡和光焦度為負的第Ξ彎月透鏡;
[001 ^ 其中,任一所述彎月透鏡凸面朝向物側。
[0013] 由于本發明實施例的第二彎月透鏡的光焦度為負,對進入光學系統的光線起到發 散的作用,從而使大視場的光線進入光學系統。
[0014] 可選的,所述第二子透鏡組至少包括光焦度為正的第一雙凸透鏡。
[0015] 可選的,所述第二透鏡組至少包括光焦度為正的第二雙凸透鏡。
[0016] 可選的,所述第Ξ透鏡組,沿光軸線從物側到像側依次包括:光焦度為正的第Ξ雙 凸透鏡、光焦度為負的第二雙凹透鏡W及光焦度為正的第Ξ子透鏡組;
[0017] 其中,所述第Ξ雙凸透鏡和所述第二雙凹透鏡膠合在一起。
[0018] 由于本發明實施例的第Ξ透鏡組中的第Ξ雙凸透鏡和第二雙凹透鏡膠合在一起, 對光學系統的色差校正起關鍵作用;光焦度為正的第Ξ子透鏡組,主要校正光學系統的球 差、慧差、場曲和像散,同時減小光學系統主光線出射角,增強像面照度均勻性和色彩還原 度。
[0019] 可選的,所述第Ξ子透鏡組沿光軸線從物側到像側依次包括:光焦度為正的第四 雙凸透鏡和光焦度為正的第五雙凸透鏡;或
[0020] 光焦度為正的第一平凸透鏡和光焦度為正的第五雙凸透鏡,其中,所述第一平凸 透鏡朝向物側的表面為平面。
[0021 ]可選的,所述第Ξ雙凸透鏡的光學玻璃材質相對于d光的折射率N/和阿貝系數V/ 滿足條件式(1):
[0022] Nd"<1.65,Vd"巧 5 (1)
[0023] 可選的,所述第二雙凹透鏡的光學玻璃材質相對于d光的折射率N/和阿貝系數V/ 滿足條件式(2):
[0024] Nd'〉1.7,Vd'(2)
[0025] 由于本發明實施例的第Ξ雙凸透鏡的光學玻璃材質的Nd"<1.65,Vd"巧5,第二雙凹 透鏡的光學玻璃材質的N/〉1.7,V/含30,二者組合可W有效地減小系統色差。
[00%]可選的,所述第一透鏡組的焦距和透鏡系統的焦距滿足條件式(3):
[0027] -1.68<fVf<-1.28 (3)
[002引由于本發明實施例的第一透鏡組的焦距fi和透鏡系統的焦距f滿足-1.68 < -1.28,若fVf<-1.68,則第一透鏡組承擔的光焦度過大,光學系統高級像差增大;若fVf 〉-l.28,則第一透鏡組光焦度偏小,視場角難W做大。
[0029] 可選的,所述第Ξ透鏡組的焦距和透鏡系統的焦距滿足條件式(4):
[0030] 2.98 <f3/f< 3.38 (4)
[0031] 由于本發明實施例的第Ξ透鏡組的焦距和透鏡系統的焦距滿足2.98 <f3^< 3.38, 若f3^<2.98,則第Ξ透鏡組承擔的光焦度過大,光學系統高級像差增大;若f3^〉 3.38, 則第Ξ透鏡組光焦度偏小,光學系統的光學總長(TTL)難W做小。
[0032] 可選的,所述第一透鏡組的焦距和第Ξ透鏡組的焦距滿足條件式(5):
[0033] -0.57<fi/f3<-0.37 (5)
[0034] 由于本發明實施例的第一透鏡組的焦距和第Ξ透鏡組的焦距滿足-0.57含fb/f3 <-0.37,fVf3則體現出第一透鏡組和第Ξ透鏡組的光焦度分配關系,該值過大或者過小, 都會增加光學系統的高級像差,不利于成像質量的提高。而本發明限定-0.57 < fi/f3 <- 0.37,使得第一透鏡組和第Ξ透鏡組的光焦度比例合理分配,從而提升產品性能。
[0035] 本發明實施例提供了一種鏡頭,包括上述的透鏡系統。
[0036] 由于本發明實施例的鏡頭,采用上述的透鏡系統,像差得到很好地校正,光學崎變 小,成像分辨率高,成像品質優異,并且實現了鏡頭結構的小型化。
【附圖說明】
[0037] 圖1(a)為本發明實施例透鏡系統的結構示意圖(物方處于最左側位置,像方處于 最右側位置);
[0038] 圖1(b)為本發明實施例透鏡系統中第Ξ透鏡組第一種可變型的結構示意圖;
[0039] 圖1(c)為本發明實施例透鏡系統中第Ξ透鏡組第二種可變型的結構示意圖;
[0040] 圖1(d)為本發明實施例透鏡系統中第Ξ透鏡組第Ξ種可變型的結構示意圖;
[0041] 圖1(e)為本發明實施例透鏡系統中第一透鏡組第一種可變型的結構示意圖;
[0042] 圖1(f)為本發明實施例透鏡系統中第一透鏡組第二種可變型的結構示意圖;
[0043] 圖2為本發明實施例可見光部分的光學傳遞函數(MTF)曲線圖;
[0044] 圖3為本發明實施例紅外光部分的光學傳遞函數(MTF)曲線圖;
[0045] 圖4為本發明實施例可見光部分的場曲圖;
[0046] 圖5為本發明實施例可見光部分的崎變圖;
[0047] 圖6為本發明實施例可見光部分的軸向色差曲線圖;
[004引圖7為本發明實施例可見光部分的垂軸色差曲線圖。
【具體實施方式】
[0049] 本發明實施例提供了一種透鏡系統和鏡頭,用W在滿足大視場、低崎變的條件下, 實現更高分辨率成像。
[0050] 本發明實施例提供的一種透鏡系統,沿光軸線從物側到像側依次包括:光焦度為