一种全玻璃非球面大相对孔径广角光学镜头系统的制作方法

本发明涉及一种全玻璃非球面大相对孔径广角光学镜头系统。

背景技术：

随着高分辨率吧成像芯片的像元较小，芯片的感光能力有限，若采用传统相对孔径1:2.0的镜头在低照度情况下获得的图像亮度较低，不能满足监控等的需求，因此要求高分辨率的镜头还需要有大相对孔径，在照度有限的环境下图像得到足够的亮度。另一方面，随着安防监控镜头需求量的提升，越来越多的镜头采用塑料非球面镜片，由于塑料非球面镜片存在诸如热稳定性、力学特性、光谱特性等主要缺点，在高温或是暴露上紫外光下塑料材料的存在很大的吸收，比玻璃更高的光弹性双折射，制造和装配容易有大的应力，工作温度低，机械硬度低，因此在很多场合下塑料非球面镜头的应用受到很大限制。

技术实现要素：

本发明的目的是针对以上不足之处，提供了一种结构简单的全玻璃非球面大相对孔径广角光学镜头系统。

本发明的技术方案是，一种全玻璃非球面大相对孔径广角光学镜头系统，所述镜头的光学系统中沿光线从左到右入射方向依次设置有弯月负透镜l1、弯月正透镜l2、孔径光栏s1、弯月负透镜l3、双凸正透镜l4、平行平板p1位于ima像面之前。

进一步的，弯月负透镜l1、弯月正透镜l2、弯月负透镜l3、双凸正透镜l4均为玻璃非球面镜片，玻璃材料为低熔点玻璃。

进一步的，弯月负透镜l1和弯月正透镜l2之间的空气间隔为2.3mm；弯月正透镜l2和弯月负透镜l3之间的空气间隔为4.2mm；弯月负透镜l3和双凸正透镜l4之间的空气间隔为0.1mm。

进一步的，设定该镜头焦距为f；弯月负透镜l1焦距为f1；弯月正透镜l2焦距为f2；弯月负透镜l3焦距为f3；双凸正透镜l4焦距为f4；满足如下的关系：-2.5<f1/f<-1.5；-2.1<f3/f<-1.1；0.8<f4/f<1.2。

进一步的，弯月负透镜l3和双凸正透镜l4的玻璃材料阿贝数分别为v3和v4，弯月负透镜l3的玻璃材料折射率为n3，满足如下的关系：15<v3<30；40<v4<95；1.80<v3<2.17。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：该全玻璃非球面大相对孔径广角光学镜头系统的结构简单，此光学镜头系统具有很大的视场角，可拍摄大范围的景物，相对照度高，相对孔径大，分辨率高，该镜头可搭配600万像素的ccd或cmos芯片使用；弯月负透镜l3采用高折射率和低阿贝数的低熔点玻璃，双凸正透镜l4采用高阿贝数的低熔点玻璃，很好的校正了二级光谱和球差，使得镜头系统，通过玻璃材料的合理搭配，色差得到良好的校正；通过合理分配四片镜片的光焦度，在保持大相对孔径同时压缩了镜头的光学总长，使光学系统结构紧凑，有利于节省使用成本；通过采用全玻璃设计，玻璃在长期高温或是紫外照射条件下透过率不发生变化，避免了塑料镜片在长期高温或是紫外照射条件下产生了透过率低影响使用；通过采用全玻璃设计，玻璃有极低的应力双折射，避免了采用塑料镜片较大应力造成的像质下降或是长时间放置后因应力释放造成的应力跑焦；通过采用全玻璃设计，玻璃镜片软化温度远高于塑料镜片，可以使用在塑料镜片不能使用的高温场合；通过采用全玻璃设计，玻璃镜片比塑料镜片具有更高的机械强度，可以使用在塑料镜片不能使用的耐刮等场合。

附图说明

下面结合附图对本发明专利进一步说明。

图1是本发明实施例的光学结构示意图；

图2是本发明实施例光学镜头的mtf值；

图3是本发明实施例光学镜头的相对照度；

图4是本发明实施例光学镜头的主光线入射角；

图中：l1弯月负透镜l1、l2弯月正透镜l2、s1孔径光栏s1、l3弯月负透镜l3、l4双凸正透镜l4、p1平行平板p1。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

如图1～4所示，一种全玻璃非球面大相对孔径广角光学镜头系统，所述镜头的光学系统中沿光线从左到右入射方向依次设置有弯月负透镜l1、弯月正透镜l2、孔径光栏s1、弯月负透镜l3、双凸正透镜l4、平行平板p1位于ima像面之前；弯月负透镜l1主要起到压缩视场角等作用，弯月正透镜l2主要起到校正场曲和像差高级量等作用。

在本实施例中，弯月负透镜l1为负光焦度主要承担了较大的视场角，压缩后面3片镜片所承担的视场角；弯月正透镜l2设置了较厚的厚度，能更好的校正场曲和像差高级量；弯月负透镜l3和双凸正透镜l4合理配合玻璃的折射率和阿贝数，很好的校正二级光谱和球差，且4片非球面镜片非球面度小，有利于非球面的模压制造。

在本实施例中，弯月负透镜l1、弯月正透镜l2、弯月负透镜l3、双凸正透镜l4均为玻璃非球面镜片，玻璃材料为低熔点玻璃。

在本实施例中，弯月负透镜l1和弯月正透镜l2之间的空气间隔为2.3mm；弯月正透镜l2和弯月负透镜l3之间的空气间隔为4.2mm；弯月负透镜l3和双凸正透镜l4之间的空气间隔为0.1mm。

在本实施例中，设定该镜头焦距为f；弯月负透镜l1焦距为f1；弯月正透镜l2焦距为f2；弯月负透镜l3焦距为f3；双凸正透镜l4焦距为f4；满足如下的关系：-2.5<f1/f<-1.5；-2.1<f3/f<-1.1；0.8<f4/f<1.2。

在本实施例中，弯月负透镜l3和双凸正透镜l4的玻璃材料阿贝数分别为v3和v4，弯月负透镜l3的玻璃材料折射率为n3，满足如下的关系：15<v3<30；40<v4<95；1.80<v3<2.17。

在本实施例中，由上述镜片组构成的光学系统达到了如下的光学指标：

（1）焦距：effl=3.9mm；

（2）f数=1.6；

（3）视场角：2w=110°；

（4）成像圆直径大于ф6.6mm；

（5）相对照度大于60%；

（6）主光线入射角小于6.3°；

（7）工作光谱范围：435nm～656nm；

（8）光学总长ttl≤23mm，光学后截距≥6mm；

（9）该镜头适用于6m像素高分辨率ccd或cmos摄像机。

在本实施例中，本光学镜头系统的实例数据如下表所示：

在本实施例中，非球面的面型方程如下：

其中，z为非球面沿光轴方向在高度为r的位置时，距非球面顶点的距离矢高，c为非球面近轴的曲率，c=1/r，r为曲率半径，c为曲率半径的倒数，k为圆锥系数，a1为非球面第2阶系数，a2为非球面第4阶系数，a3为非球面第6阶系数，a4为非球面第8阶系数，a5为非球面第10阶系数，a6为非球面第12阶系数，a7为非球面第14阶系数，a8为非球面第16阶系数，4片非球面镜片的非球面系数如下：

由图2可以看出，该光学镜头具有较高的分辨率，满足6百万像素高分辨率成像芯片的mtf需求；由图3可以看出，该光学镜头具有较高的相对照度，满足成像对整个像面范围亮度均匀性的要求；由图4可以看出，该光学镜头的主光线入射角小于15°，可以匹配成像芯片的cra。

上列较佳实施例，对本发明的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。