一種自由曲面鏡頭制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)屬于光學(xué)成像技術(shù)領(lǐng)域，具體提供了一種自由曲面鏡頭，包括沿光路走向和光軸依次排布的第一彎月凹透鏡

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種自由曲面鏡頭


[0001]本專利技術(shù)屬于光學(xué)成像
，具體涉及一種自由曲面鏡頭
。

技術(shù)介紹

[0002]隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步，用戶對鏡頭的要求也越來越高，尤其是飛機(jī)攝錄系統(tǒng)中的鏡頭，要求鏡頭不僅能實(shí)現(xiàn)高清晰成像，還要透鏡數(shù)量少
、
體積小和質(zhì)量輕
。
傳統(tǒng)可供光學(xué)設(shè)計(jì)使用的球面以及非球面自由度小，且結(jié)構(gòu)不靈活，難以實(shí)現(xiàn)上述設(shè)計(jì)要求
。
因此成像光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)迫切需要使用新型復(fù)雜的自由曲面
。
[0003]自由曲面一般是指非旋轉(zhuǎn)對稱的光學(xué)曲面，其與傳統(tǒng)旋轉(zhuǎn)對稱的球面與非球面不同，其擁有多個(gè)設(shè)計(jì)自由度，在設(shè)計(jì)時(shí)能夠有效降低鏡頭中的各種像差，提高成像質(zhì)量，同時(shí)也能縮小透鏡的尺寸，減少透鏡的數(shù)量，實(shí)現(xiàn)鏡頭的輕量化
、
小型化和集成化
。
[0004]公開號為
CN113820836A
，公開日為
2021
年
12
月
21
日的中國專利文獻(xiàn)公開了一種廣角自由曲面鏡頭
。
包括沿光軸從物面到像面依次排布的第一透鏡
、
第二透鏡
、
第三透鏡
、
光闌
、
第四透鏡
、
第五透鏡和第六透鏡；第一透鏡具有折射力，物側(cè)表面為凸面；第二透鏡具有折射力，物側(cè)表面和像側(cè)表面在不同方向上的曲率半徑均不同；第三透鏡具有負(fù)折射力；第四透鏡具有正折射力；第五透鏡具有正折射力；第六透鏡具有負(fù)折射力，鏡片的像側(cè)表面在離軸范圍至少具有一個(gè)反曲點(diǎn)；第一透鏡到第六透鏡中至少一片透鏡為自由曲面透鏡；鏡頭滿足：
Hfov/Vfov<0.6
，其中，
Hfov
為鏡頭在垂直方向上的視場角；
Vfov
為鏡頭在水平方向上的視場角
。
該文獻(xiàn)的鏡頭用于控制在不同方向上的拍攝范圍，使其在水平方向上拍攝范圍大，在垂直方向上拍攝范圍小
。
但是該文獻(xiàn)沒有解決高清晰成像性能要求下需要更少透鏡數(shù)量
、
更輕鏡頭的設(shè)計(jì)問題
。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

[0005]本專利技術(shù)提供的一種自由曲面鏡頭目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中高清晰成像性能要求下需要更少透鏡數(shù)量
、
更輕鏡頭的問題
。
[0006]為此，本專利技術(shù)提供了一種自由曲面鏡頭，包括沿光路走向和光軸依次排布的第一彎月凹透鏡
、
第一雙凸透鏡
、
第二彎月凹透鏡
、
光闌
、
第二雙凸透鏡
、
第三彎月凹透鏡
、
第一彎月凸透鏡和像面；所述第一彎月凹透鏡的前表面和后表面均為球面；第一雙凸透鏡的前表面為自由曲面，第一雙凸透鏡的后表面為球面；第二彎月凹透鏡的前表面和后表面均為球面；第二雙凸透鏡的前表面和后表面均為球面；第三彎月凹透鏡的前表面和后表面均為球面；第一彎月凸透鏡的前表面和后表面均為球面
。
[0007]優(yōu)選的，所述第一彎月凹透鏡的材料采用光學(xué)玻璃
H
?
QF3。
[0008]優(yōu)選的，所述第一雙凸透鏡的材料采用光學(xué)樹脂
PMMA。
[0009]優(yōu)選的，所述第三彎月凹透鏡的材料采用光學(xué)玻璃
H
?
ZF62。
[0010]優(yōu)選的，所述第一彎月凸透鏡的材料采用光學(xué)玻璃
H
?
ZLaF68。
[0011]優(yōu)選的，所述第一彎月凹透鏡和第一雙凸透鏡之間軸上距離為
2.0
?
2.4mm
；第一雙
凸透鏡和第二彎月凹透鏡之間軸上距離為
0.3
?
0.7mm
；第二彎月凹透鏡和光闌之間軸上距離為
1.4
?
1.8mm
；光闌和第二雙凸透鏡之間軸上距離為
0.3
?
0.7mm
；第二雙凸透鏡和第三彎月凹透鏡之間軸上距離為
0.3
?
0.7mm
；第三彎月凹透鏡和第一彎月凸透鏡之間軸上距離為
0.8
?
1.2mm
；像面距離第一彎月凸透鏡后表面軸上距離為
4.0
?
8.0mm。
[0012]優(yōu)選的，所述第一彎月凹透鏡的透鏡厚度為
1.0
?
1.4mm
，第一雙凸透鏡的透鏡厚度為
2.0
?
4.0mm
，第二彎月凹透鏡的透鏡厚度為
2.3
?
2.7mm
，所述第二雙凸透鏡的透鏡厚度為
1.8
?
2.2mm
，第三彎月凹透鏡的透鏡厚度為
1.0
?
1.4mm
，所述第一彎月凸透鏡的透鏡厚度為
1.6
?
2.0mm。
[0013]優(yōu)選的，所述第一彎月凹透鏡
、
第一雙凸透鏡
、
第二彎月凹透鏡
、
光闌
、
第二雙凸透鏡
、
第三彎月凹透鏡和第一彎月凸透鏡的前表面和后表面均鍍減反膜
。
[0014]優(yōu)選的，所述第一彎月凹透鏡
、
第一雙凸透鏡
、
第二彎月凹透鏡
、
第二雙凸透鏡
、
第三彎月凹透鏡和第一彎月凸透鏡的最大口徑均小于
11mm
，所述光闌口徑為
3.4
?
3.8mm。
[0015]優(yōu)選的，所述自由曲面的表達(dá)式為
[0016][0017]式中：
z
為矢高，
c
為頂點(diǎn)曲率，
k
為二次曲面系數(shù)，
A
n
為系數(shù)
。
[0018]本專利技術(shù)的有益效果：
[0019]1、
本專利技術(shù)提供的這種自由曲面鏡頭，包括沿光路走向和光軸依次排布的第一彎月凹透鏡
、
第一雙凸透鏡
、
第二彎月凹透鏡
、
光闌
、
第二雙凸透鏡
、
第三彎月凹透鏡
、
第一彎月凸透鏡和像面，即自由曲面鏡頭由單透鏡組成，結(jié)構(gòu)形式簡單緊湊，裝配調(diào)試簡單，透鏡數(shù)量少，具有體積小和質(zhì)量輕的特征
。
[0020]2、
本專利技術(shù)提供的這種自由曲面鏡頭，第一雙凸透鏡的前表面為自由曲面，自由曲面是通過在二次曲面基底上添加
x
與
y
的各階冪次項(xiàng)得到，為了簡化設(shè)計(jì)，降低制造成本，多項(xiàng)式取到5階冪級數(shù)，運(yùn)用多項(xiàng)式自由曲面，可以優(yōu)化多個(gè)設(shè)計(jì)參數(shù)，對于校正鏡頭的球差
、
像散和本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】

【技術(shù)特征摘要】
1.
一種自由曲面鏡頭，其特征在于：包括沿光路走向和光軸依次排布的第一彎月凹透鏡
(1)、
第一雙凸透鏡
(2)、
第二彎月凹透鏡
(3)、
光闌
(4)、
第二雙凸透鏡
(5)、
第三彎月凹透鏡
(6)、
第一彎月凸透鏡
(7)
和像面
(8)
；所述第一彎月凹透鏡
(1)
的前表面和后表面均為球面；第一雙凸透鏡
(2)
的前表面為自由曲面，第一雙凸透鏡
(2)
的后表面為球面；第二彎月凹透鏡
(3)
的前表面和后表面均為球面；第二雙凸透鏡
(5)
的前表面和后表面均為球面；第三彎月凹透鏡
(6)
的前表面和后表面均為球面；第一彎月凸透鏡
(7)
的前表面和后表面均為球面
。2.
如權(quán)利要求1所述的自由曲面鏡頭，其特征在于：所述第一彎月凹透鏡
(1)
的材料采用光學(xué)玻璃
H
?
QF3。3.
如權(quán)利要求1所述的自由曲面鏡頭，其特征在于：所述第一雙凸透鏡
(2)
的材料采用光學(xué)樹脂
PMMA。4.
如權(quán)利要求1所述的自由曲面鏡頭，其特征在于：所述第三彎月凹透鏡
(6)
的材料采用光學(xué)玻璃
H
?
ZF62。5.
如權(quán)利要求1所述的自由曲面鏡頭，其特征在于：所述第一彎月凸透鏡
(7)
的材料采用光學(xué)玻璃
H
?
ZLaF68。6.
如權(quán)利要求1所述的自由曲面鏡頭，其特征在于：所述第一彎月凹透鏡
(1)
和第一雙凸透鏡
(2)
之間軸上距離為
2.0
?
2.4mm
；第一雙凸透鏡
(2)
和第二彎月凹透鏡
(3)
之間軸上距離為
0.3
?
0.7mm
；第二彎月凹透鏡
(3)
和光闌
(4)
之間軸上距離為
1.4
?
1.8mm
；光闌
(4)
和第二雙凸透鏡
(5)
之間軸上距離為
0.3
?
0.7mm
；第二雙凸透鏡
(5)
和第三彎月凹透鏡
(6)
之間...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：孫帥帥，趙逢元，陳錫春，于斌，米國榮，王海瑞，黃麗瓊，梁穎，馬元鋒，原莉梅，
申請(專利權(quán))人：西安北方光電科技防務(wù)有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：