大f数长焦距数码镜头的制作方法

专利名称：大f数长焦距数码镜头的制作方法
技术领域：
本实用新型属于光学仪器技术领域，是一种大F数长焦距数码镜头。
技术背景根据物理光学的衍射理论，由于成像镜头的孔径尺寸有限，即使被成 像的物体是一个数学上理想的点，像面上的图像也一定会出现一个有一定 大小的衍射斑，即所成的像不可能是理想的点。对于实际的景物，图像的 清晰度就会下降。为了保证成像系统的成像质量，镜头的孔径应该足够大 以保证衍射退化现象不是很明显，并要求孔径的直径随着焦距增大而增 大。因此在长焦距镜头系统中，就要求镜头的孔径很大，使得镜头的加工、 安装都非常困难。现代数字图像处理技术发展愈来愈完善，成像系统中存在衍射退化等 己知退化模型的像质退化，完全可以用数字图像处理的方法进行复原恢 复，使最终得到的图像基本达到大孔径光学系统成像的水平。因此，结合 数字图像处理技术，光学成像镜头的孔径完全可以减小到一个合理的水 平，镜头的焦距与孔径(或入瞳)之比(即F数)可以设计得比较大，使 镜头的加工、安装、运输、使用变得更加方便，镜头成本得到明显下降。发明内容本实用新型提供一种大F数长焦距数码镜头。本实用新型的大F数长焦距数码镜头由镜头透镜和用于固定镜头透镜 的镜筒组成。所述的镜头透镜采用二片双胶合镜片，从物方到像方依次为凸透镜和凹透镜，凸透镜和凹透镜胶合固定在一起。用于固定透镜的镜筒从物方到像方依次为小孔径光阑、镜片压圈、前 主镜筒和后主镜筒组成。小孔径光阑通过螺纹与前主镜筒固定，可以无需移动光学镜片而很方便地卸下更换，以实现不同的F数。前主镜筒和后主镜筒采用承插方式连接，连接处采用螺钉将前主镜筒 和后主镜筒固定。前主镜筒靠近物方端设有内凸缘，小孔径光阑通过镜片压圈将镜头透 镜限定在该内凸缘上，小孔径光阑与前主镜筒之间螺纹连接。后主镜筒靠近像方位置有标准C螺纹接口 ，可以与一般CCD连接。所述的凸透镜的物方侧的曲率半径Rl^无穷大，像方侧的曲率半径 R2=-90. 75mm，中心厚度dl二8mm，材料为K9玻璃，折射率n=l. 51637， 色散系数。=64. 07。所述的凹透镜的物方侧的曲率半径Rl=-90.75，像方侧的曲率半径 R2=-161. 7mm，中心厚度dl=6mm，材料为ZF1玻璃，折射率n=l. 64767， 色散系数"=33. 87。凸透镜和凹透镜采用的ZF1玻璃及K9玻璃均为光学仪器常用材料， 分别为重火石玻璃和冕牌玻璃。所述的小孔径光阑的通光孔位于凸透镜顶点前方2. 9mm，小孔径光阑 的通光孔的孔径D可以根据系统F数需要通过更换小孔径光阑实现。例如F=15时，采用通光孔孔径D=25. 84mm的小孔径光阑； F=22时，采用通光孔孔径为D=17. 62mm的小孔径光阑； F=32时，采用通光孔孔径为D=12. 11mm的小孔径光阑。 所述的由凸透镜和凹透镜胶合而成的镜头透镜的焦距f、387. 7mm， 后工作距446. 9mm。本实用新型的大F数长焦距数码镜头，可以根据不同的要求，通过更换小孔径光阑，实现不同的F数成像镜头系统。与一般的长焦距成像镜头 相比，本实用新型的镜头具有更大的F数，在保持长焦距的前提下，镜片 的孔径更小，镜片加工更容易，镜头安装更简单，使用更方便，价格更低。


图1为本实用新型大F数长焦距数码镜头的结构示意图。 图2为本实用新型大F数长焦距数码镜头的MTF曲线图。 图3为本实用新型大F数长焦距数码镜头的点列图。
具体实施方式
参见图1，本实用新型大F数长焦距数码镜头是由镜头透镜和用于固 定镜头透镜的镜筒组成。镜头透镜采用二片双胶合镜片，从物方到像方依次为一片凸透镜1、 一片凹透镜2， 二片镜片胶合固定在一起。用于固定镜头透镜的镜筒从物方到像方依次由小孔径光阑3、镜片压 圈4、前主镜筒5和后主镜筒6组成。前主镜筒5和后主镜筒6采用承插方式连接，连接处采用螺钉将前主 镜筒5和后主镜筒6固定。前主镜筒5靠近物方端设有内凸缘，小孔径光阑3通过镜片压圈4将 镜头透镜限定在该内凸缘上，小孔径光阑3与前主镜筒5之间螺纹连接。后主镜筒6靠近像方位置有标准C螺纹接口 ，可以与一般CCD连接。靠近物方第一个零件小孔径光阑3通过螺纹与前主镜筒5固定，可以 无需移动光学镜片很方便地卸下更换，以实现不同的F数。本实用新型的长焦距小孔径成像镜头，光学系统采用双胶合镜头设 计，使用656.3"附，587.6"附，486.1鹏三种波长。镜头/'-387.7ww ，最小F=15，并设置可调光圈F=22和F=32，镜片高度46.00/^ ，总厚度W.00/nm ，工作距离446.9mm。视场半角度为"。F=15时有最大孔阑，直径为25. 84腿，F=22时孔阑直径为17. 62mm， F=32时孔阑直径为12. llmm。 本实用新型的长焦距小孔径成像镜头的MTF曲线如图2，分别示出了中心视场，r和2'视场的子午方向和弧矢方向的MTF。中心视场和r视场的MTF比较接近。在50线对时MTF都大于0. 1。本实用新型的长焦距小孔径成像镜头的点列图如图3所示，在中心视场子午方向弥散斑直径为17465^1，弧矢方向弥散斑直径为34》51^2，在r视场子午方向弥散斑直径为25'42()戶，弧矢方向弥散斑直径为71233^7 。 为了满足上述参数要求，下面给出镜头中每一个镜片的具体结构参数第一片镜片为凸透镜，其曲率半径R1二无穷大，R2=-90.75mm，中心 厚度dl=8mm，材料为K9玻璃，折射率n = l. 51637，色散系数u =64. 07。第二片镜片为凹透镜，其曲率半径Rl=-90.75， R2=-161.7mm，中心 厚度dl=6mm,材料为ZFl玻璃，折射率n = l. 64767，色散系数u =33. 87。第一片镜片的后表面与第二片镜片的前表面曲率半径相同，釆用胶合 方式固定在一起。镜头的孔径光阑位于第一片凸透镜顶点前方2. 9mm，通光孔孔径D可 以根据系统F数需要而更换小孔径光阑,F二15时通光孔孔径0=25， 84mm， F=22时通光孔孔径为17. 62mm, F=32时通光孔孔径为12. llmm。
权利要求1、一种大F数长焦距数码镜头，包括镜头透镜和用于固定镜头透镜的镜筒，其特征在于所述的镜头透镜由凸透镜(1)和凹透镜(2)胶合而成，从物方到像方依次为凸透镜(1)和凹透镜(2)，所述的镜筒从物方到像方依次包括小孔径光阑(3)、镜片压圈(4)、前主镜筒(5)和后主镜筒(6)，前主镜筒(5)和后主镜筒(6)采用承插方式连接，前主镜筒(5)靠近物方端设有内凸缘，小孔径光阑(3)通过镜片压圈(4)将镜头透镜限定在该内凸缘上，小孔径光阑(3)与前主镜筒(5)之间螺纹连接。
2、 如权利要求1所述的大F数长焦距数码镜头，其特征在于所述 的后主镜筒(6)靠近像方端设有标准螺纹接口。
3、 如权利要求1所述的大F数长焦距数码镜头，其特征在于所述 的凸透镜(1)的物方侧的曲率半径无穷大，像方侧的曲率半径-90.75mm， 中心厚度8mm，材料为K9玻璃，折射率1. 51637，色散系数64.07。
4、 如权利要求1所述的大F数长焦距数码镜头，其特征在于所述 的凹透镜(2)的物方侧的曲率半径-90.75，像方侧的曲率半径-161.7mm， 中心厚度6mm，材料为ZF1玻璃，折射率1. 64767，色散系数33.87。
5、 如权利要求1所述的大F数长焦距数码镜头，其特征在于所述 的小孔径光阑(3)的通光孔距凸透镜(1)物方侧表面2.9iran。
6、 如权利要求1所述的大F数长焦距数码镜头，其特征在于所述 的镜头透镜的焦距387. 7mm，后工作距446. 9mm。
专利摘要本实用新型公开了一种大F数长焦距数码镜头，包括镜头透镜和用于固定镜头透镜的镜筒，所述的镜头透镜由凸透镜和凹透镜胶合而成，从物方到像方依次为凸透镜和凹透镜，所述的镜筒从物方到像方依次为小孔径光阑、镜片压圈、前主镜筒和后主镜筒，前主镜筒和后主镜筒采用承插方式连接，前主镜筒靠近物方端设有内凸缘，小孔径光阑通过镜片压圈将镜头透镜限定在该内凸缘上，小孔径光阑与前主镜筒之间螺纹连接。本实用新型的大F数长焦距数码镜头，可以根据不同的要求，通过更换小孔径光阑，实现不同的F数成像镜头系统。镜头安装简单，使用方便。
文档编号G02B7/02GK201218866SQ20082012111
公开日2009年4月8日 申请日期2008年7月7日 优先权日2008年7月7日
发明者冯华君, 徐之海, 奇 李, 李铁成, 陶小平 申请人:浙江大学