本發(fā)明涉及成像鏡頭，具體涉及一種消熱差寬譜段低畸變廣角鏡頭。

背景技術(shù)：

1、廣角鏡頭具有短焦距、視場覆蓋大的特點，實現(xiàn)了普通成像鏡頭無法實現(xiàn)的功能，在航空、航天等領域有著廣泛的應用。廣角鏡頭為大像差系統(tǒng)，為了校正像差，廣角鏡頭往往采用高折射率材料或者小曲率半徑的結(jié)構(gòu)，這種設計往往對溫度比較敏感，當外界環(huán)境溫度發(fā)生變化時，像面的位置將發(fā)生改變，導致成像清晰度會有所降低。此外，由于視場增大引起的像差急劇增加，尤其是畸變校正的難度非常大，通常在遠離視場光闌的位置引入非球面平衡畸變和像散。

2、如申請?zhí)朿n111812826a的中國專利公開的一種廣角鏡頭，包括從物方到像方依次排列的第一透鏡至第六透鏡，其中第一透鏡和第四透鏡均為玻璃透鏡，其余透鏡均為塑膠非球面，能夠保證在低溫-40℃與高溫85℃光學特性穩(wěn)定的成像要求，然而邊緣視場畸變在100％左右，畸變值較大，大幅提升了幾何定標及校正的難度。而且傳統(tǒng)的廣角鏡頭工作波段一般為可見光，光譜范圍窄，難以應用于復雜特征目標的探測需求。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種消熱差寬譜段低畸變廣角鏡頭，能夠?qū)崿F(xiàn)大視場、高分辨率、寬光譜、畸變低，且能在寬溫度范圍下清晰成像設計要求。

2、本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

3、一種消熱差寬譜段低畸變廣角鏡頭，沿光軸從物側(cè)到成像面依次包括前透鏡組、后透鏡組及孔徑光闌，所述前透鏡組包括：

4、具有負光焦度的第一透鏡，其物側(cè)面為凸面，像側(cè)面為凹面，0.003≤光焦度絕對值≤0.01；

5、具有負光焦度的第二透鏡，其物側(cè)面為凸面，像側(cè)面為凹面，0.01≤光焦度絕對值≤0.03；

6、具有負光焦度的第三透鏡，其物側(cè)面為平面，像側(cè)面為凹面，0.005≤光焦度絕對值≤0.02；

7、具有負光焦度的第四透鏡，其物側(cè)面和像側(cè)面均為凹面，0.01≤光焦度絕對值≤0.03；

8、具有正光焦度的第五透鏡，其物側(cè)面為凹面，像側(cè)面為凸面，0.005≤光焦度絕對值≤0.015；

9、具有正光焦度的第六透鏡，其物側(cè)面和像側(cè)面均為凸面，0.005≤光焦度絕對值≤0.015；

10、所述后透鏡組包括：

11、具有負光焦度的第七透鏡，其物側(cè)面為凹面，像側(cè)面為凸面，0.005≤光焦度絕對值≤0.01；

12、具有負光焦度的第八透鏡，其物側(cè)面和像側(cè)面均為凸面，0.04≤光焦度絕對值≤0.08；

13、具有負光焦度的第九透鏡，其物側(cè)面和像側(cè)面均為凹面，0.06≤光焦度絕對值≤0.10；

14、具有負光焦度的第十透鏡，其物側(cè)面和像側(cè)面均為凸面，0.01≤光焦度絕對值≤0.04；

15、具有負光焦度的第十一透鏡，其物側(cè)面和像側(cè)面均為凸面，0.02≤光焦度絕對值≤0.05；

16、所述孔徑光闌位于所述第六透鏡和所述第七透鏡之間，且所述孔徑光闌靠近所述第七透鏡；

17、所述第一透鏡至所述第十一透鏡相互分離。

18、作為本發(fā)明進一步的方案：所述第一透鏡的折射率范圍為1.40≤n≤1.50，色散范圍為60≤ν≤80；所述第二透鏡的折射率范圍為1.60≤n≤1.70，色散范圍為50≤ν≤65；所述第三透鏡的折射率范圍為1.60≤n≤1.70，色散范圍為50≤ν≤65；所述第四透鏡的折射率范圍為1.75≤n≤1.85，色散范圍為30≤ν≤40；所述第五透鏡的折射率范圍為1.70≤n≤1.80，色散范圍為45≤ν≤55；所述第六透鏡的折射率范圍為1.70≤n≤1.80，色散范圍為45≤ν≤55。

19、作為本發(fā)明進一步的方案：所述第七透鏡的折射率范圍為1.75≤n≤1.85，色散范圍為30≤ν≤40；所述第八透鏡折射率范圍為1.40≤n≤1.50，色散范圍為85≤ν≤95；所述第九透鏡折射率范圍為1.80≤n≤1.85，色散范圍為35≤ν≤50；所述第十透鏡折射率范圍為1.40≤n≤1.50，色散范圍為85≤ν≤95；所述第十一透鏡折射率范圍為1.60≤n≤1.70，色散范圍為55≤ν≤65。

20、作為本發(fā)明進一步的方案：所述廣角鏡頭的有效焦距f與所述廣角鏡頭的入瞳直徑epd滿足：4≤f/epd。

21、作為本發(fā)明進一步的方案：所述廣角鏡頭的后截距bfl與所述廣角鏡頭的光學總長ttl滿足：0.07≤bfl/ttl≤0.10。

22、作為本發(fā)明進一步的方案：所述廣角鏡頭的相對畸變d?i?st滿足：d?i?st≤2％。

23、作為本發(fā)明進一步的方案：所述第二透鏡的像側(cè)面和第五透鏡的像側(cè)面均為非球面。

24、作為本發(fā)明進一步的方案：所述第二透鏡和所述第五透鏡的非球面面型滿足方程式：

25、

26、其中，z為非球面矢高、c為非球面頂點曲率、y為口徑、k為圓錐系數(shù)、a4為4次非球面系數(shù)、a6為6次非球面系數(shù)、a8為8次非球面系數(shù)、a10為10次非球面系數(shù)。

27、作為本發(fā)明進一步的方案：所述第二透鏡和所述第五透鏡的非球面面型公差均小于2um。

28、本發(fā)明的有益效果：

29、(1)本發(fā)明通過第一透鏡至第十一透鏡光的光焦度的合理分配，實現(xiàn)了大視場、高分辨率、寬光譜、能在寬溫度范圍下清晰成像、畸變低的設計要求，能夠滿足不同領域的應用需求；

30、(2)本發(fā)明中第二透鏡和第五透鏡均采用單面的非球面，實現(xiàn)了畸變等像差的校正，相比現(xiàn)有技術(shù)中的雙面非球面相比，降低了加工成本，且非球面的面形公差小于2um，面形公差較為寬松。因此，本發(fā)明中的非球面滿足當前的非球面加工工藝，工程可實現(xiàn)性強；

31、(3)本發(fā)明光路中無膠合透鏡，避免了膠合層脫落的風險；

32、(4)本發(fā)明采用多種玻璃材料進行消熱差材料匹配，考慮了空間環(huán)境相對于地面環(huán)境較為惡劣的因素，能夠在寬溫度范圍內(nèi)實現(xiàn)被動消熱差，清晰成像；通過不同材料的相互匹配，使鏡頭在寬溫度范圍-40℃～60℃保證了高成像質(zhì)量；

33、(5)本發(fā)明中采用兩片低色散低折射率材料，校正了鏡頭的橫向色差，滿足了寬譜段的設計要求。

技術(shù)特征：

1.一種消熱差寬譜段低畸變廣角鏡頭，其特征在于：沿光軸從物側(cè)到成像面依次包括前透鏡組(1)、后透鏡組(2)及孔徑光闌(3)，所述前透鏡組(1)包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種消熱差寬譜段低畸變廣角鏡頭,其特征在于：所述第一透鏡(11)的折射率范圍為1.40≤n≤1.50，色散范圍為60≤ν≤80；所述第二透鏡(12)的折射率范圍為1.60≤n≤1.70，色散范圍為50≤ν≤65；所述第三透鏡(13)的折射率范圍為1.60≤n≤1.70，色散范圍為50≤ν≤65；所述第四透鏡(14)的折射率范圍為1.75≤n≤1.85，色散范圍為30≤ν≤40；所述第五透鏡(15)的折射率范圍為1.70≤n≤1.80，色散范圍為45≤ν≤55；所述第六透鏡(16)的折射率范圍為1.70≤n≤1.80，色散范圍為45≤ν≤55。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種消熱差寬譜段低畸變廣角鏡頭,其特征在于：所述第七透鏡(21)的折射率范圍為1.75≤n≤1.85，色散范圍為30≤ν≤40；所述第八透鏡(22)折射率范圍為1.40≤n≤1.50，色散范圍為85≤ν≤95；所述第九透鏡(23)折射率范圍為1.80≤n≤1.85，色散范圍為35≤ν≤50；所述第十透鏡(24)折射率范圍為1.40≤n≤1.50，色散范圍為85≤ν≤95；所述第十一透鏡(25)折射率范圍為1.60≤n≤1.70，色散范圍為55≤ν≤65。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種消熱差寬譜段低畸變廣角鏡頭,其特征在于：所述廣角鏡頭的有效焦距f與所述廣角鏡頭的入瞳直徑epd滿足：4≤f/epd。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種消熱差寬譜段低畸變廣角鏡頭,其特征在于：所述廣角鏡頭的后截距bfl與所述廣角鏡頭的光學總長ttl滿足：0.07≤bfl/ttl≤0.10。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種消熱差寬譜段低畸變廣角鏡頭,其特征在于：所述廣角鏡頭的相對畸變di?st滿足：d?i?st≤2％。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種消熱差寬譜段低畸變廣角鏡頭,其特征在于：所述第二透鏡(12)的像側(cè)面和第五透鏡(15)的像側(cè)面均為非球面。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種消熱差寬譜段低畸變廣角鏡頭,其特征在于：所述第二透鏡(12)和所述第五透鏡(15)的非球面面型滿足方程式：

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種消熱差寬譜段低畸變廣角鏡頭,其特征在于：所述第二透鏡(12)和所述第五透鏡(15)的非球面面型公差均小于2um。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種消熱差寬譜段低畸變廣角鏡頭，屬于成像鏡頭技術(shù)領域。包括從物側(cè)至像側(cè)依次排列的第一透鏡，第二透鏡，第三透鏡，第四透鏡，第五透鏡，第六透鏡，孔徑光闌，第七透鏡，第八透鏡，第九透鏡，第十透鏡，第十一透鏡。其中第一透鏡，第二透鏡，第三透鏡，第四透鏡，第五透鏡，第六透鏡構(gòu)成前透鏡組，第七透鏡，第八透鏡，第九透鏡，第十透鏡，第十一透鏡構(gòu)成后透鏡組。孔徑光闌位于后透鏡組的前焦面處，所有透鏡之間無膠合，第二透鏡和第五透鏡采用單面非球面。本發(fā)明通過第一透鏡至第十一透鏡光的光焦度的合理分配，實現(xiàn)了大視場、高分辨率、寬光譜、能在寬溫度范圍下清晰成像、畸變低的設計要求，能夠滿足不同領域的應用需求。

技術(shù)研發(fā)人員：鄒志勇,王翠珍,解家興,張弩
受保護的技術(shù)使用者：合肥綜合性國家科學中心能源研究院（安徽省能源實驗室）
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19