本发明涉及一种光学镜头,特别是一种大视场投影镜头。
背景技术:
一般的广角投影镜头都具有大视场,投影距离短的特点,但是这种镜头投影的画面很难设计,超广角投影镜头会使画面出现扭曲,画面照度降低而且均匀清晰度不够,边缘画面色差大等问题,超广角投影技术主要有反射式和直接投射式两种形式,而直接投射式的核心技术部件就是超广角数字投影镜头,但是直接投影式镜头一般很难满足较高图像质量,投影镜头多选用反远距型结构,但是设计出的镜头投影出的画面往往难以满足高质量图像。
技术实现要素:
为了克服现有技术的不足,本发明提供一种成像效果好的大视场投影镜头。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:
一种成像效果好的大视场投影镜头,包括透镜组件,所述透镜组件从物面到像面之间沿光轴的排布顺序是第一球面透镜,第二球面透镜,第三球面透镜,第四球面透镜,第五球面透镜,光阑,第六球面透镜,第七球面透镜,第八球面透镜,第九球面透镜,第十球面透镜,棱镜组合,所述棱镜组合由合色棱镜和分色棱镜组成。
所述第一球面透镜的焦距介于70mm与80mm之间;所述第二球面透镜的焦距介于-40mm与-30mm之间;所述第三球面透镜的焦距介于-30mm与-20mm之间;所述第四球面透镜的焦距介于-90mm与-80mm之间;所述第五球面透镜的焦距介于40mm与50mm之间;所述第六球面透镜的焦距介于20mm与30mm之间;所述第七球面透镜的焦距介于-20mm与-10mm之间;所述第八球面透镜的焦距介于40mm与50mm之间;所述第九球面透镜的焦距介于30mm与40mm之间;所述第十球面透镜的焦距介于40mm与50mm之间;所述分色棱镜的焦距介于500mm与1500mm之间;所述合色棱镜的焦距介于500mm与1000mm之间。
第一球面透镜的折射率介于1.65与1.80之间,第二球面透镜的折射率介于1.60与1.75之间,第三球面透镜的折射率介于1.50与1.65之间,第四球面透镜的折射率介于1.70与1.85之间,第五球面透镜的折射率介于1.80与1.90之间,第六球面透镜的折射率介于1.60与1.70之间,第七球面透镜的折射率介于1.80与1.90之间,第八球面透镜的折射率介于1.55与1.70之间,第九球面透镜的折射率介于1.60与1.70之间,第十球面透镜的折射率介于1.70与1.80之间,分色棱镜的折射率介于1.70与1.80之间,合色棱镜的折射率介于1.50与1.60之间。
所述第一球面透镜的焦距介于20mm与30mm之间;所述第二球面透镜的焦距介于-10mm与-12mm之间;所述第三球面透镜的焦距介于-28mm与-30mm之间;所述第四球面透镜的焦距介于770mm与772mm之间;所述第五球面透镜的焦距介于58mm与59mm之间;所述第六球面透镜的焦距介于23mm与25mm之间;所述第七球面透镜的焦距介于-13mm与-14mm之间;所述第八球面透镜的焦距介于23mm与25mm之间;所述第九球面透镜的焦距介于60mm与62mm之间;所述第十球面透镜的焦距介于30mm与32mm之间;所述合色棱镜焦距介于0.90e+010mm与1.1e+01mm之间;所述分色棱镜焦距介于0.90e+010mm与1.1e+01mm之间。
所述第一球面透镜的折射率介于3与4之间;所述第二球面透镜的,折射率介于8.0与8.6之间;所述第三球面透镜的折射率介于5.0与5.2之间;所述第四球面透镜的折射率介于1.80与1.85之间;所述第五球面透镜的折射率介于1.850与1.90之间;所述第六球面透镜的折射率介于2.20与2.25之间;所述第七球面透镜的折射率介于2.80与2.90之间;所述第八球面透镜的折射率介于3.80与3.85之间;所述第九球面透镜的折射率介于13.75与13.85之间;所述第十球面透镜的折射率介于1.60与1.650之间;所述合色棱镜的折射率介于1.70与1.80之间;所述分色棱镜的折射率介于1.50与1.60之间。
所述第一球面透镜的焦距介于20mm与30mm之间,所述第二球面透镜的焦距介于-10mm与-12mm之间;所述第三球面透镜的焦距介于-28mm与-30mm之间;所述第四球面透镜的焦距介于770mm与772mm之间;所述第五球面透镜的焦距介于58mm与59mm之间;所述第六球面透镜的焦距介于23mm与25mm之间;所述第七球面透镜的焦距介于-13mm与-14mm之间;所述第八球面透镜的焦距介于23mm与25mm之间;所述第九球面透镜的焦距介于60mm与62mm;所述第十球面透镜的焦距介于30mm与32mm之间;所述合色棱镜焦距介于0.90e+010mm与1.1e+01mm之间;所述分色棱镜焦距介于0.90e+010mm与1.1e+01mm之间。
所述第一球面透镜的折射率介于3.5与3.8之间;所述第二球面透镜的折射率介于15.00与16.00之间;所述第三球面透镜的折射率介于2.50与3.50之间;所述第四球面透镜的折射率介于1.80与1.90之间;所述第五球面透镜的折射率介于1.80与1.90之间;所述第六球面透镜的折射率介于1.85与1.95之间;所述第七球面透镜的折射率介于2.85与2.95之间;所述第八球面透镜的折射率介于5.25与5.30之间;所述第九球面透镜的折射率介于27.95与30.05之间;所述第十球面透镜的折射率介于1.65与1.75之间;所述合色棱镜的折射率介于1.70与1.80之间;所述分色棱镜的折射率介于1.50与1.60之间。
所用材料均为易于加工的球面玻璃。
所述投影镜头的相对孔径数介于1/1.6与1/1.8之间。
本发明的有益效果是:
1、在采用大视场的同时也保证了较好的成像质量;
2、所有的透镜均使用球面透镜,降低了生产难度和成本。
附图说明
图1是本发明实施列1的结构示意图;
图2是本发明实施列1光路结构示意图;
图3是本发明实施列1的mtf曲线图;
图4是本发明实施列1的点列图;
图5是本发明实施列1的像差图;
图6是本发明实施列2的结构示意图;
图7是本发明实施列2光路结构示意图;
图8是本发明实施列2的mtf曲线图;
图9是本发明实施列2的点列图;
图10是本发明实施列2的像差图;
图11是本发明实施列3的结构示意图;
图12是本发明实施列3光路结构示意图;
图13是本发明实施列3的mtf曲线图;
图14是本发明实施列3的点列图;
图15是本发明实施列3的像差图。
具体实施方式:
参照图1,图6,图11,一种成像效果好的大视场投影镜头,包括透镜组件,所述透镜组件从物面到像面之间沿光轴的排布顺序是第一球面透镜1,第二球面透镜2,第三球面透镜3,第四球面透镜4,第五球面透镜5,光阑6,第六球面透镜7,第七球面透镜8,,第八球面透镜9,第九球面透镜10,第十球面透镜11,棱镜组合,所述棱镜组合由合色棱镜12和分色棱镜13组成。
所述投影镜头的相对孔径数介于1/1.6与1/1.8之间。
所述透镜组件焦距和折射率的取值不同,有三种实施例。
实施例1:
所述球面透镜的焦距和折射率第一种取值是:第一球面透镜的焦距介于70mm与80mm之间,折射率介于1.65与1.80之间;所述第二球面透镜的焦距介于-40mm与-30mm之间,折射率介于1.60与1.75之间;所述第三球面透镜的焦距介于-30mm与-20mm之间,折射率介于1.50与1.65之间;所述第四球面透镜的焦距介于-90mm与-80mm之间,折射率介于1.70与1.85之间;所述第五球面透镜的焦距介于40mm与50mm之间,折射率介于1.80与1.90之间;所述第六球面透镜的焦距介于20mm与30mm之间,折射率介于1.60与1.70之间;所述第七球面透镜的焦距介于-20mm与-10mm之间,折射率介于1.80与1.90之间;所述第八球面透镜的焦距介于40mm与50mm之间,折射率介于1.55与1.70之间;所述第九球面透镜的焦距介于30mm与40mm之间,折射率介于1.60与1.70之间;所述第十球面透镜的焦距介于40mm与50mm之间,折射率介于1.70与1.80之间;所述分色棱镜焦距介于500mm与1500mm之间,折射率介于1.70与1.80之间;所述合色棱镜焦距介于500mm与1000mm之间,折射率介于1.50与1.60之间。
以下是本发明给出的一种投影镜头光学系统实施例的参数:
最终得到视场60度,焦距13.6mm,相对孔径为1/1.6,各视场像质均匀并且像质最佳的光学投影镜头,等效后工作距离为24mm、长度为98.7mm的定焦投影系统,其光路系统布局图如图1所示;
该镜头的mtf曲线、点列图、场曲与畸变曲线如图3~图5所示;由图可见该优化之后的镜头具有较好的成像质量,其mtf在50lp/mm处大于0.6,完全满足实际应用的要求,镜头的最大畸变量的绝对值小于4%,最大场曲小于0.06mm,从图中可以看出,各个视场的像差都得到了很好的控制。
实施例2:
所述球面透镜的焦距和折射率第二种取值是:第一球面透镜的焦距介于20mm与30mm之间,折射率介于3与4之间;所述第二球面透镜的焦距介于-10mm与-12mm之间,折射率介于8.0与8.6之间;所述第三球面透镜的焦距介于-28mm与-30mm之间,折射率介于5.0与5.2之间;所述第四球面透镜的焦距介于770mm与772mm之间,折射率介于1.80与1.85之间;所述第五球面透镜的焦距介于58mm与59mm之间,折射率介于1.850与1.90之间;所述第六球面透镜的焦距介于23mm与25mm之间,折射率介于2.20与2.25之间;所述第七球面透镜的焦距介于-13mm与-14mm之间,折射率介于2.80与2.90之间;所述第八球面透镜的焦距介于23mm与25mm之间,折射率介于3.80与3.85之间;所述第九球面透镜的焦距介于60mm与62mm之间,折射率介于13.75与13.85之间;所述第十球面透镜的焦距介于30mm与32mm之间,折射率介于1.60与1.650之间;所述合色棱镜焦距介于0.90e+010mm与1.1e+01mm之间,折射率介于1.70与1.80之间;所述分色棱镜焦距介于0.90e+010mm与1.1e+01mm之间,折射率介于1.50与1.60之间。
以下是本发明给出的一种投影镜头光学系统实施例的参数:
最终得到视场60度,焦距13.6mm,相对孔径为1/1.6,各视场像质均匀并且像质最佳的光学投影镜头。等效后工作距离为24mm、长度为98.7mm的定焦投影系统,其光路系统布局图如图6所示。
该镜头的mtf曲线、点列图、场曲与畸变曲线如图7~图9所示。由图可见该优化之后的镜头具有较好的成像质量,其mtf在50lp/mm处大于0.7,完全满足实际应用的要求。镜头的最大畸变量的绝对值小于2%,最大场曲小于0.03mm。从图中可以看出,优化的最终结果比例1的更好,各个视场的像差都得到了很好的控制。
实施例3:
所述球面透镜的焦距和折射率第三种取值还可以是:第一球面透镜的焦距介于20mm与30mm之间,折射率介于3.5与3.8之间;所述第二球面透镜的焦距介于-10mm与-12mm之间,折射率介于15.00与16.00之间;所述第三球面透镜的焦距介于-28mm与-30mm之间,折射率介于2.50与3.50之间;所述第四球面透镜的焦距介于770mm与772mm之间,折射率介于1.80与1.90之间;所述第五球面透镜的焦距介于58mm与59mm之间,折射率介于1.80与1.90之间;所述第六球面透镜的焦距介于23mm与25mm之间,折射率介于1.85与1.95之间;所述第七球面透镜的焦距介于-13mm与-14mm之间,折射率介于2.85与2.95之间;所述第八球面透镜的焦距介于23mm与25mm之间,折射率介于5.25与5.30之间;所述第九球面透镜的焦距介于60mm与62mm之间,折射率介于27.95与30.05之间;所述第十球面透镜的焦距介于30mm与32mm之间,折射率介于1.65与1.75之间;所述合色棱镜焦距介于0.90e+010mm与1.1e+01mm之间,折射率介于1.70与1.80之间;所述分色棱镜焦距介于0.90e+010mm与1.1e+01mm之间,折射率介于1.50与1.60之间。
以下是本发明给出的一种投影镜头光学系统实施例的参数:
最终得到视场60度,焦距13.6mm,相对孔径为1/1.6,各视场像质均匀并且像质最佳的光学投影镜头。等效后工作距离为24mm、长度为98.7mm的定焦投影系统,其光路系统布局图如图10所示。
该镜头的mtf曲线、点列图、场曲与畸变曲线如图11~图13所示。由图可见该优化之后的镜头具有较好的成像质量,其mtf在50lp/mm处大于0.79,完全满足实际应用的要求。镜头的最大畸变量的绝对值小于2%,最大场曲小于0.035mm。从图中可以看出,各个视场的像差都得到了很好的控制。
以上的实施方式不能限定本发明创造的保护范围,专业技术领域的人员在不脱离本发明创造整体构思的情况下,所做的均等修饰与变化,均仍属于本发明创造涵盖的范围之内。