一种透镜系统和镜头技术方案

本发明专利技术涉及光学仪器领域，特别涉及一种透镜系统和镜头，用以解决现有技术无法满足高清画面显示要求的问题。本发明专利技术实施例提供了一种透镜系统和镜头，沿光轴线从物侧到像侧依次包括：第一透镜组，第二透镜组，孔径光阑和第三透镜组；第一透镜组光焦度为负；第二透镜组光焦度为正，包括：光焦度为正的第一子组和第一双凸透镜；第三透镜组光焦度为正，沿光轴线从物侧到像侧依次包括：第二双凸透镜、第一双凹透镜以及光焦度为正的第二子组；第二双凸透镜和第一双凹透镜胶合在一起。该透镜系统可以平衡系统的慧差和场曲，可以有效的校正系统的球差、像散，同时减小系统主光线出射角，增强像面照度均匀性和色彩还原度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光学仪器领域，特别涉及一种透镜系统和镜头。
技术介绍
随着高清画面呈现技术的发展，1080P高清画面已经无法满足人们的需求，4K技术应运而生；伴随近年来，数据传输技术、数据存储技术、图像处理技术以及高清电视显示技术的技术创新与突破，使得实现4K分辨率的超高清画面呈现已成为可能，并且必将成为今后的发展趋势；这就要求镜头(透镜系统)要有更高的分辨率，以满足4K摄像机的成像要求。随着透镜加工工艺的改进和光学材料性能的提高，透镜系统得到了长足发展，但是目前现有的透镜系统和镜头，可见光模式下分辨率水平仅能满足500万像素以下(大多数都在200万像素以下)的摄像机需求；并且夜晚切换到红外模式下，共焦性能很差，实际成像清晰度比可见光效果更差。造成这一现象的主要原因是：现有的透镜系统采用透镜的结构形状比较单一，不同形状的透镜不能很好的结合，光学玻璃材质的性能较为落后，各项参数与成像条件不能很好的匹配，使得透镜系统的球差、慧差、象散、场曲、倍率色差、位置色差并未得到很好的校正，从而无法实现更高的光学性能。综上所述，现有透镜系统和镜头存在较大的像差、成像分辨率较低，无法满足现在的高清画面显示要求。
技术实现思路
本专利技术提供一种透镜系统和镜头，用以解决现有技术无法满足高清画面显示要求的问题。本专利技术实施例提供了一种透镜系统，沿光轴线从物侧到像侧依次包括：具有第一透镜组，第二透镜组，孔径光阑和第三透镜组；所述第一透镜组光焦度为负；所述第二透镜组光焦度为正，沿光轴线从物侧到像侧依次包括：光焦度为正的第一子组和光焦度为正的第一双凸透镜；所述第三透镜组光焦度为正，沿光轴线从物侧到像侧依次包括：光焦度为为正的第二双凸透镜、光焦度为负的第一双凹透镜以及光焦度为正的第二子组；所述第二双凸透镜和所述第一双凹透镜胶合在一起。第一透镜组对进入系统的光线起到发散的作用，可以使大视场的光线进入系统，同时可平衡系统的慧差和场曲；第二透镜组中光焦度为正的第一子组和光焦度为正的第一双凸透镜，可以有效的校正系统的球差、像散，并且快速收敛进入系统的光线，使得更宽的光束可以通过其后的光学系统，增大系统的相对孔径，第三透镜组中的第二双凸透镜和第一双凹透镜胶合在一起，对系统的色差校正起关键作用；光焦度为正的第二子组，主要校正系统的球差、慧差、像散，同时减小系统主光线出射角，增强像面照度均匀性和色彩还原度。可选的，所述第一透镜组，沿光轴线从物侧到像侧依次包括：光焦度为负的第一弯月透镜和光焦度为负的第二双凹透镜；所述第一弯月透镜凸面朝向物侧。由于本专利技术实施例的第一弯月透镜的光焦度为负，对进入系统的光线起到发散的作用，从而使大视场的光线进入系统。可选的，所述第一子组沿光轴线从物侧到像侧依次包括光焦度为负的第二弯月透镜和光焦度为正的第三双凸透镜；所述第二弯月透镜的凸面朝向物侧；且所述第二弯月透镜和所述第三双凸透镜胶合在一起。由于本专利技术实施例的第二透镜组中第一子组包括第二弯月透镜，由于弯月透镜一面为凸面，一面为凹面的特性，可以最大限度地减少透镜系统球差，从而提高成像质量；第三双凸透镜可以有效的校正系统的球差、像散，二者胶合的结构有利于减少系统色差，并且分担光焦度压力，从而使成像系统更稳定。可选的，所述第二子组沿光轴线从物侧到像侧依次为光焦度为正的第一平凸透镜和光焦度为正的第四双凸透镜；所述第一平凸透镜朝向物侧的表面为平面；或所述第二子组沿光轴线从物侧到像侧依次为光焦度为正的第五双凸透镜和光焦度为正的第四双凸透镜。由于本专利技术实施例的第二子组的第一平凸透镜和第四双凸透镜，或者是第五双凸透镜和第四双凸透镜，主要校正系统的球差、慧差、像散，同时减小系统主光线出射角，增强像面照度均匀性和色彩还原度。可选的，所述第一双凸透镜朝向像侧的表面设置有渐晕光阑。由于本专利技术实施例的第一双凸透镜朝向像侧的表面设置有渐晕光阑，改善了大视场的像质水平，使其成像光束有选择性的通过系统以及减小系统的主光线出射角CRA，防止色彩偏移。可选的，所述第一弯月透镜中透镜的光学玻璃材质相对于d光的折射率和阿贝系数满足下列条件式：Nd≥1.58，Vd≥50(1)。由于本专利技术实施例的第一弯月透镜的光学玻璃材质Nd≥1.58，Vd≥50，使得第一弯月透镜的外径尺寸不可过大，材料相对价格要低，另外对系统的慧差、像散、场曲起到补偿作用，还可以有效地减小系统色差。可选的，所述第四双凸透镜中透镜的光学玻璃材质相对于d光的折射率和阿贝系数满足下列条件式：Nd≥1.8，Vd≤32(2)。由于本专利技术实施例的第四双凸透镜9的光学玻璃材质Nd≥1.8，Vd≤32，可以高效的汇聚由前面负透镜过来的光线，另一方面校正系统场曲以及调整系统像面上的的主光线入射角。可选的，所述第一弯月透镜的焦距和第二双凹透镜的焦距满足下列条件式：0.6≤f11/f12≤1(3)。由于本专利技术实施例的第一弯月透镜和第二双凹透镜的焦距满足0.6≤f11/f12≤1，合理分配二者的光焦度比例，可以在保证视场角不变的情况下，更有效的控制镜头的尺寸，同时也可提升产品性能稳定性；例如，若f11/f12<0.6，则第一弯月透镜承担的光焦度过大，曲率半径越小，加工难度增高，系统高级像差增加；若f11/f12>1，第一弯月透镜承担压力很小，进光量不变的情况下，第一弯月透镜体积增大，不利于产品小型化。而本专利技术限定0.6≤f11/f12≤1，使第一弯月透镜和第二双凹透镜的光焦度比例合理分配，从而在提升产品性能稳定性的同时，使得透镜系统和镜头的结构小型化。可选的，所述第二透镜组的焦距和第三透镜组的焦距满足下列条件式：0.55≤f2/f3≤0.8(4)。由于本专利技术实施例的第二透镜组的焦距f2和第三透镜组的焦距满足0.55≤f2/f3≤0.8，若f2/f3<0.55，则第二透镜组光焦度过大，系统主光线出射角增大，影响相对照度和色彩还原性；若f2/f3>0.8，则第二透镜组光焦度偏小，系统的TTL光学总长难以做小；同时，第三透镜组承担的光焦度过大，也会产生高级像差。可选的，所述第二透镜组的焦距和透镜系统的焦距满足下列条件式：0.7≤f/f2≤0.9(5)。由于本专利技术实施例的第二透镜组的焦距f2和透镜系统的焦距f满足0.7≤f/f2≤0.9，主要影响透镜系统光学总长，将透镜系统光学总长控制在24.2mm以内，同时也利于产品的小型化。可选的，所述透镜系统中光学系统的总长满足下列条件式：TTL≤24.2mm(6)。由于本专利技术实施例的透镜系统的光学系统总长不大于24.2mm，从而突出镜头结构的小型化特征，小型化的结构使得镜头在使用时通用性和适应性更强。可选的，所述透镜系统中透镜系统的光学后焦和光学系统的总长满足下列条件式：0.25≤BFL/TTL≤0.35(7)。由于本专利技术实施例的透镜系统的光学后焦和光学系统的总长满足该条件，从而使得镜头在保证较短的系统总长的同时，也具备足够的后工作距以及较合理的主光线出射角。本专利技术实施例提供了一种镜头，包括上述的透镜系统。由于本专利技术实施例的镜头，采用上述的透镜系统，像差得到很好地校正，成像分辨率高，成像品质优异，并且实现了镜头结构的小型化。附图说明图1(a)为本专利技术实施例透镜系统的结本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种透镜系统，其特征在于，沿光轴线从物侧到像侧依次包括：第一透镜组，第二透镜组，孔径光阑和第三透镜组；所述第一透镜组光焦度为负；所述第二透镜组光焦度为正，沿光轴线从物侧到像侧依次包括：光焦度为正的第一子组和光焦度为正的第一双凸透镜；所述第三透镜组光焦度为正，沿光轴线从物侧到像侧依次包括：光焦度为为正的第二双凸透镜、光焦度为负的第一双凹透镜以及光焦度为正的第二子组；所述第二双凸透镜和所述第一双凹透镜胶合在一起。

【技术特征摘要】
1.一种透镜系统，其特征在于，沿光轴线从物侧到像侧依次包括：第一透镜组，第二透镜组，孔径光阑和第三透镜组；所述第一透镜组光焦度为负；所述第二透镜组光焦度为正，沿光轴线从物侧到像侧依次包括：光焦度为正的第一子组和光焦度为正的第一双凸透镜；所述第三透镜组光焦度为正，沿光轴线从物侧到像侧依次包括：光焦度为为正的第二双凸透镜、光焦度为负的第一双凹透镜以及光焦度为正的第二子组；所述第二双凸透镜和所述第一双凹透镜胶合在一起。2.如权利要求1所述的透镜系统，其特征在于，所述第一透镜组，沿光轴线从物侧到像侧依次包括：光焦度为负的第一弯月透镜和光焦度为负的第二双凹透镜；所述第一弯月透镜凸面朝向物侧。3.如权利要求1所述的透镜系统，其特征在于，所述第一子组沿光轴线从物侧到像侧依次包括光焦度为负的第二弯月透镜和光焦度为正的第三双凸透镜；所述第二弯月透镜的凸面朝向物侧；且所述第二弯月透镜和所述第三双凸透镜胶合在一起。4.如权利要求1所述的透镜系统，其特征在于，所述第二子组沿光轴线从物侧到像侧依次为光焦度为正的第一平凸透镜和光焦度为正的第四双凸透镜，所述第一平凸透镜朝向物侧的表面为平面；或所述第二子组沿光轴线从物侧到像侧依次为光焦度为正的第五双凸透镜和光焦度为正的第四双凸透镜。5.如权利要求1所述的透镜系统，其特征在于，所述第一双凸透镜朝向像侧的表面设置有渐晕光阑。6.如权利要求2所述的透镜系统，其特征在于，所述第一弯月透镜满足下列条件式：Nd≥1.58，Vd≥50其中，Nd为透镜的光学玻璃...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘凯，王丰，丁洪兴，张兴明，
申请(专利权)人：浙江大华技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33