專利名稱：大f數(shù)長(zhǎng)焦距數(shù)碼鏡頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于光學(xué)儀器技術(shù)領(lǐng)域，是一種大F數(shù)長(zhǎng)焦距數(shù)碼鏡頭。
技術(shù)背景根據(jù)物理光學(xué)的衍射理論，由于成像鏡頭的孔徑尺寸有限，即使被成 像的物體是一個(gè)數(shù)學(xué)上理想的點(diǎn)，像面上的圖像也一定會(huì)出現(xiàn)一個(gè)有一定 大小的衍射斑，即所成的像不可能是理想的點(diǎn)。對(duì)于實(shí)際的景物，圖像的 清晰度就會(huì)下降。為了保證成像系統(tǒng)的成像質(zhì)量，鏡頭的孔徑應(yīng)該足夠大 以保證衍射退化現(xiàn)象不是很明顯，并要求孔徑的直徑隨著焦距增大而增 大。因此在長(zhǎng)焦距鏡頭系統(tǒng)中，就要求鏡頭的孔徑很大，使得鏡頭的加工、 安裝都非常困難?，F(xiàn)代數(shù)字圖像處理技術(shù)發(fā)展愈來愈完善，成像系統(tǒng)中存在衍射退化等 己知退化模型的像質(zhì)退化，完全可以用數(shù)字圖像處理的方法進(jìn)行復(fù)原恢 復(fù)，使最終得到的圖像基本達(dá)到大孔徑光學(xué)系統(tǒng)成像的水平。因此，結(jié)合 數(shù)字圖像處理技術(shù)，光學(xué)成像鏡頭的孔徑完全可以減小到一個(gè)合理的水 平，鏡頭的焦距與孔徑(或入瞳)之比(即F數(shù))可以設(shè)計(jì)得比較大，使 鏡頭的加工、安裝、運(yùn)輸、使用變得更加方便，鏡頭成本得到明顯下降。發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型提供一種大F數(shù)長(zhǎng)焦距數(shù)碼鏡頭。本實(shí)用新型的大F數(shù)長(zhǎng)焦距數(shù)碼鏡頭由鏡頭透鏡和用于固定鏡頭透鏡 的鏡筒組成。所述的鏡頭透鏡采用二片雙膠合鏡片，從物方到像方依次為凸透鏡和凹透鏡，凸透鏡和凹透鏡膠合固定在一起。用于固定透鏡的鏡筒從物方到像方依次為小孔徑光闌、鏡片壓圈、前 主鏡筒和后主鏡筒組成。小孔徑光闌通過螺紋與前主鏡筒固定，可以無需移動(dòng)光學(xué)鏡片而很方便地卸下更換，以實(shí)現(xiàn)不同的F數(shù)。前主鏡筒和后主鏡筒采用承插方式連接，連接處采用螺釘將前主鏡筒 和后主鏡筒固定。前主鏡筒靠近物方端設(shè)有內(nèi)凸緣，小孔徑光闌通過鏡片壓圈將鏡頭透 鏡限定在該內(nèi)凸緣上，小孔徑光闌與前主鏡筒之間螺紋連接。后主鏡筒靠近像方位置有標(biāo)準(zhǔn)C螺紋接口 ，可以與一般CCD連接。所述的凸透鏡的物方側(cè)的曲率半徑Rl^無窮大，像方側(cè)的曲率半徑 R2=-90. 75mm，中心厚度dl二8mm，材料為K9玻璃，折射率n=l. 51637， 色散系數(shù)。=64. 07。所述的凹透鏡的物方側(cè)的曲率半徑Rl=-90.75，像方側(cè)的曲率半徑 R2=-161. 7mm，中心厚度dl=6mm，材料為ZF1玻璃，折射率n=l. 64767， 色散系數(shù)"=33. 87。凸透鏡和凹透鏡采用的ZF1玻璃及K9玻璃均為光學(xué)儀器常用材料， 分別為重火石玻璃和冕牌玻璃。所述的小孔徑光闌的通光孔位于凸透鏡頂點(diǎn)前方2. 9mm，小孔徑光闌 的通光孔的孔徑D可以根據(jù)系統(tǒng)F數(shù)需要通過更換小孔徑光闌實(shí)現(xiàn)。例如F=15時(shí)，采用通光孔孔徑D=25. 84mm的小孔徑光闌； F=22時(shí)，采用通光孔孔徑為D=17. 62mm的小孔徑光闌； F=32時(shí)，采用通光孔孔徑為D=12. 11mm的小孔徑光闌。 所述的由凸透鏡和凹透鏡膠合而成的鏡頭透鏡的焦距f、387. 7mm， 后工作距446. 9mm。本實(shí)用新型的大F數(shù)長(zhǎng)焦距數(shù)碼鏡頭，可以根據(jù)不同的要求，通過更換小孔徑光闌，實(shí)現(xiàn)不同的F數(shù)成像鏡頭系統(tǒng)。與一般的長(zhǎng)焦距成像鏡頭 相比，本實(shí)用新型的鏡頭具有更大的F數(shù)，在保持長(zhǎng)焦距的前提下，鏡片 的孔徑更小，鏡片加工更容易，鏡頭安裝更簡(jiǎn)單，使用更方便，價(jià)格更低。


圖1為本實(shí)用新型大F數(shù)長(zhǎng)焦距數(shù)碼鏡頭的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2為本實(shí)用新型大F數(shù)長(zhǎng)焦距數(shù)碼鏡頭的MTF曲線圖。 圖3為本實(shí)用新型大F數(shù)長(zhǎng)焦距數(shù)碼鏡頭的點(diǎn)列圖。
具體實(shí)施方式
參見圖1，本實(shí)用新型大F數(shù)長(zhǎng)焦距數(shù)碼鏡頭是由鏡頭透鏡和用于固 定鏡頭透鏡的鏡筒組成。鏡頭透鏡采用二片雙膠合鏡片，從物方到像方依次為一片凸透鏡1、 一片凹透鏡2， 二片鏡片膠合固定在一起。用于固定鏡頭透鏡的鏡筒從物方到像方依次由小孔徑光闌3、鏡片壓 圈4、前主鏡筒5和后主鏡筒6組成。前主鏡筒5和后主鏡筒6采用承插方式連接，連接處采用螺釘將前主 鏡筒5和后主鏡筒6固定。前主鏡筒5靠近物方端設(shè)有內(nèi)凸緣，小孔徑光闌3通過鏡片壓圈4將 鏡頭透鏡限定在該內(nèi)凸緣上，小孔徑光闌3與前主鏡筒5之間螺紋連接。后主鏡筒6靠近像方位置有標(biāo)準(zhǔn)C螺紋接口 ，可以與一般CCD連接?？拷锓降谝粋€(gè)零件小孔徑光闌3通過螺紋與前主鏡筒5固定，可以 無需移動(dòng)光學(xué)鏡片很方便地卸下更換，以實(shí)現(xiàn)不同的F數(shù)。本實(shí)用新型的長(zhǎng)焦距小孔徑成像鏡頭，光學(xué)系統(tǒng)采用雙膠合鏡頭設(shè) 計(jì)，使用656.3"附，587.6"附，486.1鵬三種波長(zhǎng)。鏡頭/'-387.7ww ，最小F=15，并設(shè)置可調(diào)光圈F=22和F=32，鏡片高度46.00/^ ，總厚度W.00/nm ，工作距離446.9mm。視場(chǎng)半角度為"。F=15時(shí)有最大孔闌，直徑為25. 84腿，F(xiàn)=22時(shí)孔闌直徑為17. 62mm， F=32時(shí)孔闌直徑為12. llmm。 本實(shí)用新型的長(zhǎng)焦距小孔徑成像鏡頭的MTF曲線如圖2，分別示出了中心視場(chǎng)，r和2'視場(chǎng)的子午方向和弧矢方向的MTF。中心視場(chǎng)和r視場(chǎng)的MTF比較接近。在50線對(duì)時(shí)MTF都大于0. 1。本實(shí)用新型的長(zhǎng)焦距小孔徑成像鏡頭的點(diǎn)列圖如圖3所示，在中心視場(chǎng)子午方向彌散斑直徑為17465^1，弧矢方向彌散斑直徑為34》51^2，在r視場(chǎng)子午方向彌散斑直徑為25'42()戶，弧矢方向彌散斑直徑為71233^7 。 為了滿足上述參數(shù)要求，下面給出鏡頭中每一個(gè)鏡片的具體結(jié)構(gòu)參數(shù)第一片鏡片為凸透鏡，其曲率半徑R1二無窮大，R2=-90.75mm，中心 厚度dl=8mm，材料為K9玻璃，折射率n = l. 51637，色散系數(shù)u =64. 07。第二片鏡片為凹透鏡，其曲率半徑Rl=-90.75， R2=-161.7mm，中心 厚度dl=6mm,材料為ZFl玻璃，折射率n = l. 64767，色散系數(shù)u =33. 87。第一片鏡片的后表面與第二片鏡片的前表面曲率半徑相同，釆用膠合 方式固定在一起。鏡頭的孔徑光闌位于第一片凸透鏡頂點(diǎn)前方2. 9mm，通光孔孔徑D可 以根據(jù)系統(tǒng)F數(shù)需要而更換小孔徑光闌,F二15時(shí)通光孔孔徑0=25， 84mm， F=22時(shí)通光孔孔徑為17. 62mm, F=32時(shí)通光孔孔徑為12. llmm。
權(quán)利要求1、一種大F數(shù)長(zhǎng)焦距數(shù)碼鏡頭，包括鏡頭透鏡和用于固定鏡頭透鏡的鏡筒，其特征在于所述的鏡頭透鏡由凸透鏡(1)和凹透鏡(2)膠合而成，從物方到像方依次為凸透鏡(1)和凹透鏡(2)，所述的鏡筒從物方到像方依次包括小孔徑光闌(3)、鏡片壓圈(4)、前主鏡筒(5)和后主鏡筒(6)，前主鏡筒(5)和后主鏡筒(6)采用承插方式連接，前主鏡筒(5)靠近物方端設(shè)有內(nèi)凸緣，小孔徑光闌(3)通過鏡片壓圈(4)將鏡頭透鏡限定在該內(nèi)凸緣上，小孔徑光闌(3)與前主鏡筒(5)之間螺紋連接。
2、 如權(quán)利要求1所述的大F數(shù)長(zhǎng)焦距數(shù)碼鏡頭，其特征在于所述 的后主鏡筒(6)靠近像方端設(shè)有標(biāo)準(zhǔn)螺紋接口。
3、 如權(quán)利要求1所述的大F數(shù)長(zhǎng)焦距數(shù)碼鏡頭，其特征在于所述 的凸透鏡(1)的物方側(cè)的曲率半徑無窮大，像方側(cè)的曲率半徑-90.75mm， 中心厚度8mm，材料為K9玻璃，折射率1. 51637，色散系數(shù)64.07。
4、 如權(quán)利要求1所述的大F數(shù)長(zhǎng)焦距數(shù)碼鏡頭，其特征在于所述 的凹透鏡(2)的物方側(cè)的曲率半徑-90.75，像方側(cè)的曲率半徑-161.7mm， 中心厚度6mm，材料為ZF1玻璃，折射率1. 64767，色散系數(shù)33.87。
5、 如權(quán)利要求1所述的大F數(shù)長(zhǎng)焦距數(shù)碼鏡頭，其特征在于所述 的小孔徑光闌(3)的通光孔距凸透鏡(1)物方側(cè)表面2.9iran。
6、 如權(quán)利要求1所述的大F數(shù)長(zhǎng)焦距數(shù)碼鏡頭，其特征在于所述 的鏡頭透鏡的焦距387. 7mm，后工作距446. 9mm。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種大F數(shù)長(zhǎng)焦距數(shù)碼鏡頭，包括鏡頭透鏡和用于固定鏡頭透鏡的鏡筒，所述的鏡頭透鏡由凸透鏡和凹透鏡膠合而成，從物方到像方依次為凸透鏡和凹透鏡，所述的鏡筒從物方到像方依次為小孔徑光闌、鏡片壓圈、前主鏡筒和后主鏡筒，前主鏡筒和后主鏡筒采用承插方式連接，前主鏡筒靠近物方端設(shè)有內(nèi)凸緣，小孔徑光闌通過鏡片壓圈將鏡頭透鏡限定在該內(nèi)凸緣上，小孔徑光闌與前主鏡筒之間螺紋連接。本實(shí)用新型的大F數(shù)長(zhǎng)焦距數(shù)碼鏡頭，可以根據(jù)不同的要求，通過更換小孔徑光闌，實(shí)現(xiàn)不同的F數(shù)成像鏡頭系統(tǒng)。鏡頭安裝簡(jiǎn)單，使用方便。
文檔編號(hào)G02B7/02GK201218866SQ20082012111
公開日2009年4月8日 申請(qǐng)日期2008年7月7日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月7日
發(fā)明者馮華君, 徐之海, 奇 李, 李鐵成, 陶小平 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)