一种大相对孔径超高清成像镜头

1.本实用新型涉及光学元件领域，特别涉及一种大相对孔径超高清成像镜头。


背景技术：

2.在工业特种元件内部缺陷检测、高速摄影和无人机航拍等方面，超高清超高分辨率的探测成像装备具有重要作用。在芯片制造过程中，晶圆表面缺陷的高分辨率检测对制造芯片的良率也非常关键，超高分辨率的成像镜头能够准确获取芯片或晶圆表面信息。因此，超高清成像镜头能够高质量地获取目标信息，提高目标的探测细节能力和探测效率。现有大部分高清镜头的成像质量难以接近衍射极限，导致画面清晰度、比例保真度与照度均匀性等方面有所降低。


技术实现要素：

3.实用新型目的：针对以上问题，本实用新型目的是提供一种大相对孔径超高清成像镜头，镜头成像质量接近衍射极限，提高目标的探测细节能力和探测效率。
4.技术方案：本实用新型的一种大相对孔径超高清成像镜头，沿着光轴由物侧至像侧依序包括：
5.具有正光焦度的第一透镜，其物侧面为凸面，像侧面为凹面；
6.具有负光焦度的第二透镜，其物侧面为凸面，像侧面为凹面；
7.具有负光焦度的第三透镜，其物侧面为凹面，像侧面为凹面；
8.具有正光焦度的第四透镜，其物侧面为凸面，像侧面为凸面；
9.具有正光焦度的第五透镜，其物侧面为凸面，像侧面为凸面；
10.具有负光焦度的第六透镜，其物侧面为凹面，像侧面为凹面；
11.具有正光焦度的第七透镜，其物侧面为凸面，像侧面为凸面；
12.具有正光焦度的第八透镜，其物侧面为凸面，像侧面为凸面；
13.具有正光焦度的第九透镜，其物侧面为凸面，像侧面为凸面；
14.具有负光焦度的第十透镜，其物侧面为凹面，像侧面为凹面；
15.具有正光焦度的第十一透镜，其物侧面为凸面；
16.探测像面；孔径光阑设置于第六透镜和第七透镜之间，且靠近第七透镜。
17.进一步，所述第九透镜和第十透镜组成胶合透镜。
18.进一步，所述第七透镜为非球面透镜，物侧面为偶次非球面，像侧面为球面。
19.进一步，所述成像镜头的工作波段范围为可见光波段，中心波长为550nm。
20.进一步，所述成像镜头的f数范围为1.8～2.0，有效焦距范围为54mm～60mm，全视场角为7
°
，探测像面对角线尺寸为7mm。
21.进一步，从第一透镜的物侧面到探测像面的轴向距离不超过240mm。
22.有益效果：本实用新型与现有技术相比，其优点是：
23.1、本实用新型在全视场范围内，在截止频率720线对每毫米处的调制传递函数值
均优于0.1，且调制传递函数曲线集中度高，均接近衍射极限，成像分辨率高，在各个视场的像点弥散斑半径均方根值均优于1.4微米，像点质心集中；
24.2、具有超高清超高分辨率的特征，成像性能好，探测精度高，实现高质量的图像清晰度、比例保真度和照度均匀性等光学性能。
附图说明
25.图1为本实用新型成像镜头的结构示意图；
26.图2为本实用新型成像镜头的调制传递函数曲线图；
27.图3为本实用新型成像镜头的点列图。
具体实施方式
28.本实施例所述的一种大相对孔径超高清成像镜头，包括十一片透镜，如图1 所示，沿着光轴由物侧至像侧依序包括：具有正光焦度的第一透镜1，其物侧面为凸面，半径为67.46mm，像侧面为凹面，半径为114.02mm，厚度为13.00mm；具有负光焦度的第二透镜2，其物侧面为凸面，半径为49.74mm，像侧面为凹面，半径为29.81mm，厚度为9.60mm；具有负光焦度的第三透镜3，其物侧面为凹面，半径为-151.85mm，像侧面为凹面，半径为37.87mm，厚度为7.20mm；具有正光焦度的第四透镜4，其物侧面为凸面，半径为155.65mm，像侧面为凸面，半径为-171.82mm，厚度为10.00mm；具有正光焦度的第五透镜5，其物侧面为凸面，半径为66.80mm，像侧面为凸面，半径为-94.28mm，厚度为10.50mm；具有负光焦度的第六透镜6，其物侧面为凹面，半径为-99.78mm，像侧面为凹面，半径为48.14mm，厚度为7.20mm；具有正光焦度的第七透镜7，其物侧面为凸面，半径为84.73mm，像侧面为凸面，半径为-66.65mm，厚度为12.00mm；具有正光焦度的第八透镜8，其物侧面为凸面，半径为161.36mm，像侧面为凸面，半径为-110.39mm，厚度为10.00mm；具有正光焦度的第九透镜9，其物侧面为凸面，半径为162.38mm，像侧面为凸面，半径为-44.83mm，厚度为10.60mm；具有负光焦度的第十透镜10，其物侧面为凹面，半径为-44.83mm，像侧面为凹面，半径为49.68mm，厚度为7.00mm；具有正光焦度的第十一透镜11，其物侧面为凸面，半径为62.98mm，厚度为10.00mm；探测像面；孔径光阑设置于第六透镜6和第七透镜7之间，且靠近第七透镜7。本实施例成像镜头采用光焦度为正、负、负、正、正、负、正、正、正、负和正的结构形式。
29.第九透镜9和第十透镜10组成胶合透镜。第七透镜7为非球面透镜，物侧面为偶次非球面，像侧面为球面。
30.本实施例成像镜头的工作波段范围为可见光波段，中心波长为550nm。成像系统的f数范围为1.8～2.0，有效焦距范围为54mm～60mm，全视场角为7
°
，探测像面13对角线尺寸为7mm，相应探测器的单个像元尺寸为0.7微米，分辨率非常高。从第一透镜1的物侧面到探测像面13的轴向距离不超过240mm。
31.本实施例中从第一透镜1的物侧面到探测像面13的轴向距离为239mm，系统的f数为1.97，有效焦距为56mm。在全视场范围内，在截止频率720线对每毫米处的调制传递函数值均优于0.1，如图2所示，且各个视场的调制传递函数曲线集中度高，均接近衍射极限，镜头的成像分辨率高。在各个视场的像点弥散斑半径均方根值均优于1.4微米，如图3所示，像点质心集中，探测精度高。


技术特征：
1.一种大相对孔径超高清成像镜头，其特征在于，沿着光轴由物侧至像侧依序包括：具有正光焦度的第一透镜(1)，其物侧面为凸面，像侧面为凹面；具有负光焦度的第二透镜(2)，其物侧面为凸面，像侧面为凹面；具有负光焦度的第三透镜(3)，其物侧面为凹面，像侧面为凹面；具有正光焦度的第四透镜(4)，其物侧面为凸面，像侧面为凸面；具有正光焦度的第五透镜(5)，其物侧面为凸面，像侧面为凸面；具有负光焦度的第六透镜(6)，其物侧面为凹面，像侧面为凹面；具有正光焦度的第七透镜(7)，其物侧面为凸面，像侧面为凸面；具有正光焦度的第八透镜(8)，其物侧面为凸面，像侧面为凸面；具有正光焦度的第九透镜(9)，其物侧面为凸面，像侧面为凸面；具有负光焦度的第十透镜(10)，其物侧面为凹面，像侧面为凹面；具有正光焦度的第十一透镜(11)，其物侧面为凸面；探测像面(13)；孔径光阑(12)设置于第六透镜(6)和第七透镜(7)之间，且靠近第七透镜(7)。2.根据权利要求1所述的成像镜头，其特征在于，所述第九透镜(9)和第十透镜(10)组成胶合透镜。3.根据权利要求1所述的成像镜头，其特征在于，所述第七透镜(7)为非球面透镜，物侧面为偶次非球面，像侧面为球面。4.根据权利要求1所述的成像镜头，其特征在于，所述成像镜头的工作波段范围为可见光波段，中心波长为550nm。5.根据权利要求1所述的成像镜头，其特征在于，所述成像镜头的f数范围为1.8～2.0，有效焦距范围为54mm～60mm，全视场角为7
°
，探测像面(13)对角线尺寸为7mm。6.根据权利要求1所述的成像镜头，其特征在于，从第一透镜(1)的物侧面到探测像面(13)的轴向距离不超过240mm。

技术总结
本实用新型公开了一种大相对孔径超高清成像镜头，沿着光轴由物侧至像侧依序包括：具有正光焦度的第一透镜、具有负光焦度的第二透镜、具有负光焦度的第三透镜、具有正光焦度的第四透镜、具有正光焦度的第五透镜、具有负光焦度的第六透镜、具有正光焦度的第七透镜、具有正光焦度的第八透镜、具有正光焦度的第九透镜、具有负光焦度的第十透镜、具有正光焦度的第十一透镜、探测像面，孔径光阑设置于第六透镜和第七透镜之间，且靠近第七透镜。本实用新型具有超高清超高分辨率的特征，成像性能好，探测精度高，实现高质量的图像清晰度、比例保真度和照度均匀性等光学性能。真度和照度均匀性等光学性能。真度和照度均匀性等光学性能。


技术研发人员：顾悠扬 李昊 杨砚超 叶井飞 宋真真 曹兆楼 郑改革
受保护的技术使用者：南京信息工程大学
技术研发日：2021.11.25
技术公布日：2022/5/17