一种多镜片组合的光学镜头的制作方法

1.本实用新型涉及光学镜头领域，具体涉及一种多镜片组合的光学镜头。


背景技术：

2.成像灯是将目标面光斑投射成圆形、矩形、三角形等多种形状或者投射出各种所需的图案形状和花纹，配合的led光源营造特定多样的舞台效果和氛围，在舞台演艺布景、摄影棚及演播室等场合得到广泛应用。
3.目前市场上大功率led成像灯使用的镜头一般分为两类：一类led光源采用的是集成式cobled光源，该类光源因为集中度高，热量处理困难，一般功率做不大。另一类光源采用的是分布式led光源，该类光源芯片之间的有较大的距离，热量处理简单，因此可用于做大功率的led成像灯方案。然而对于市场上大功率led成像灯大多采用的是由国外公司生产的非球面镜头设计方案，因该方案对镜片非球面的加工精度依赖较高，造成生产成本高昂或者因加工精度不够导致镜头成像效果较差。
4.在中国申请号为201911221600.x；公布日为2021.06.04的专利文献公开了一种光学镜头、镜头模组及电子设备；包括第二镜群；第二镜群包括四个透镜；分别为沿着光轴从物侧至像侧依次设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜；第一透镜具有负光焦度，第二透镜具有正光焦度，第三透镜具有负光焦度，第四透镜具有正光焦度。
5.但是第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜中均为非球面透镜，由于非球面镜片表面某些部分的曲线发生了变化，同一块非球面镜片不同位置的曲率不一致；非球面透镜对加工精度依赖较高，进而生产成本高昂，且容易因加工精度不够导致镜头成像效果较差。且不便于控制光的折射方向。


技术实现要素：

6.本实用新型提供一种多镜片组合的光学镜头；使用球面透镜，便于控制光的折射方向。光穿过透镜依次进行第一次聚拢、第一次扩散、第二次扩散、第二次聚拢、第三次扩散和第四次聚拢；光进行了六次折射；出射角度小。
7.为达到上述目的，本实用新型的技术方案是：一种多镜片组合的光学镜头，包括间隔设置的后镜组、中镜组和前镜组；中镜组位于后镜组和前镜组之间；后镜组包括后组平凸透镜，前镜组包括前组凹凸透镜，中镜组包括中组凹平透镜和中组凹凸透镜；后组平凸透镜、中组凹平透镜、中组凹凸透镜和前组凹凸透镜均为球面透镜，且沿光轴从物源侧至成像侧依次排列。
8.后组平凸透镜靠近物源侧的一侧为后组平面，后组平凸透镜靠近成像侧的一侧为后组凸面。
9.中组凹平透镜靠近物源侧的一侧为第一中组凹面，中组凹平透镜靠近成像侧的一侧为中组平面；中组凹凸透镜靠近物源侧的一侧为第二中组凹面，中组凹凸透镜靠近成像侧的一侧为中组凸面。
10.前组凹凸透镜靠近物源侧的一侧为前组凹面，前组凹凸透镜靠近成像侧的一侧为前组凸面。
11.第一中组凹面的曲率半径小于后组凸面的曲率半径，第二中组凹面的曲率半径大于第一中组凹面的曲率半径；中组凸面的曲率半径小于第二中组凹面的曲率半径；前组凹面的曲率半径大于中组凸面的曲率半径，前组凸面的曲库半径小于前组凹面的曲率半径；后组凸面的曲率半径小于前组凸面的曲率半径。
12.后组平凸透镜的口径小于前组凹凸透镜的口径，后组平凸透镜的口径大于或等于中镜组的口径。
13.进一步的，后镜组与中镜组的中心相对距离为40-50mm；中镜组与前镜组的中心相对距离为12-15mm；后组平凸透镜、中组凹凸透镜和前组凹凸透镜的折射率都为1.517；中组凹平透镜的折射率为1.62。
14.进一步的，后组平凸透镜的口径为80-100mm；后组凸面的曲率半径为70-80mm。
15.进一步的，后组平凸透镜的口径为90mm；后组凸面的曲率半径为79mm。
16.进一步的，前组凹凸透镜的口径为110-130mm；前组凹面的曲率半径为500-650mm；前组凸面的曲率半径为70-80mm。
17.进一步的，前组凹凸透镜的口径为120mm；前组凹面的曲率半径为620mm；前组凸面的曲率半径为72mm。
18.进一步的，中组凹平透镜和中组凹凸透镜的口径都为70-80mm；第一中组凹面的曲率半径为40-50mm；第二中组凹面的曲率半径为120-140mm；中组凸面的曲率半径为40-50mm。
19.进一步的，中组凹平透镜的口径为70mm；第一中组凹面的曲率半径为40mm。
20.进一步的，中组凹凸透镜的口径为70mm；第二中组凹面的曲率半径为137mm；中组凸面的曲率半径为46mm。
21.进一步的，后镜组与中镜组的中心相对距离为47mm；中镜组与前镜组的中心相对距离为14mm。
22.以上设置，使用球面透镜，加工简单；通过多镜头组合；校正了出射光的成像效果。光依次穿过后组平面、后组凸面、第一中组凹面、中组平面、第二中组凹面、中组凸面、前组凹面和前组凸面；光穿过后组凸面相对于后组凸面的入射光线来说发生第一次聚拢；然后穿过第一中组凹面发生第一次扩散；然后穿过第二中组凹面发生第二次扩散；然后穿过中组凸面发生第二次聚拢；然后穿过前组凹面发生第三次扩散；然后穿过前组凸面发生第三次聚拢。即光穿过透镜依次进行第一次聚拢、第一次扩散、第二次扩散、第二次聚拢、第三次扩散和第四次聚拢。光束在中镜组上只进行了两次扩散，扩散次数小；进而光在前组凸面的出射角度小；同时光束经过多次聚拢，使得成像清晰，色差小。
23.后组平凸透镜的口径大于中组凹平透镜和中组凹凸透镜的口径；从而使得光线能先聚拢到第一中组凹面上；然后通过第二中组凹面进行扩散；在经过中组凸面聚拢，前组凹面进行扩散之后在前组凸面上聚拢；同时前组凹面和前组凸面的曲率半径都大于中组凸面的曲率半径；光经过前组折射少，从而出射角度大。
24.同时后组平凸透镜口径可以等于中组凹平透镜和中组凹凸透镜的口径；进而穿过后组平凸透镜的光线可与全部与中组凹平透镜和中组凹凸透镜作用。光学透镜中发生过程
中，光折射的角度变化大；光在射出前组凸面时折射少。由于第一中组凹面的曲率半径小于后组凸面的曲率半径，光在第一次扩散时的折射角度大于第一次聚拢时的折射角度；由于第二中组凹面的曲率半径大于第一中组凹面的曲率半径；光在第二次扩散时的折射角度小于第一次扩散时的折射角度；由于中组凸面的曲率半径小于第二中组凹面的曲率半径；光在第二次聚拢时的折射角度大于第二次扩散时的折射角度；由于前组凹面的曲率半径大于中组凸面的曲率半径，光在第三次扩散时的折射角度小于第二次聚拢时的折射角度；由于前组凸面的曲率半径小于前组凹面的曲率半径，光在第三次聚拢时的折射角度大于第三次扩散时的折射角度。
25.后组凸面、第一中组凹面、第二中组凹面、中组凸面、前组凹面和前组凸面的曲率半径都是不同的；且相邻曲面之间曲率半径的差值不相同；进而光在后组凸面、第一中组凹面、第二中组凹面、中组凸面、前组凹面和前组凸面上折射时，光的折射角度都不相同；光折射后的角度不会与光折射前的角度抵消。
附图说明
26.图1为本实用新型的示意图。
27.图2为使用本实用新型的第一视场的光路示意图。
28.图3为使用本实用新型的第二视场的光路示意图。
29.图4为使用本实用新型的第三视场的光路示意图。
30.图5为使用本实用新型的第四视场的光路示意图。
31.图6为使用本实用新型的第五视场的光路示意图。
32.图7为使用本实用新型的第六视场的光路示意图。
33.图8为使用本实用新型的弥散圆半径图。
具体实施方式
34.下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步详细说明。
35.如图1-8所示；一种多镜片组合的光学镜头，用于led成像灯（图中未示出）中；led成像灯的光源设置在光学镜头的一端；led光源发出光线通过led成像灯的通光孔1射出到光学镜头上，通光孔1的直径为70-80mm；在本实施中；led成像灯的通光孔1的直径为77mm。
36.光学镜头包括从物源侧到成像侧依次间隔设置的后镜组2、中镜组3和前镜组4；通光孔的中心、后镜组2中心、中镜组3的中心和前镜组4的中心处于同一直线即光轴q上，中镜组3位于后镜组2和前镜组4之间；所述后镜组2与中镜组3的中心相对距离l1为40-50mm；中镜组3与前镜组4的中心相对距离l2为12-15mm。在本实施例中；后镜组2与中镜组3的中心相对距离l1为47mm；中镜组3与前镜组4的中心相对距离l2为14mm。后镜组2包括后组平凸透镜，前镜组4包括前组凹凸透镜，中镜组3包括中组凹平透镜31和中组凹凸透镜32；后组平凸透镜、中组凹平透镜31、中组凹凸透镜32和前组凹凸透镜均为球面透镜，且沿光轴q从物源侧至成像侧依次排列。
37.后组平凸透镜的口径为80-100mm；后组平凸透镜靠近物源侧的一侧为后组平面21，后组平凸透镜靠近成像侧的一侧为后组凸面22；后组凸面22的曲率半径为70-80mm。在本实施中；后组平凸透镜的口径为90mm；后组凸面22的曲率半径为79mm。
38.中组凹平透镜31和中组凹凸透镜32的口径都为70-80mm；中组凹平透镜31靠近物源侧的一侧为第一中组凹面311，中组凹平透镜31靠近成像侧的一侧为中组平面312；中组凹凸透镜32靠近物源侧的一侧为第二中组凹面321，中组凹凸透镜32靠近成像侧的一侧为中组凸面322；第一中组凹面311的曲率半径为40-50mm；第二中组凹面321的曲率半径为120-140mm；中组凸面322的曲率半径为40-50mm。在本实施中，中组凹平透镜31和中组凹凸透镜32的口径都为70mm；第一中组凹面311的曲率半径为40mm；第二中组凹面321的曲率半径为137mm；中组凸面322的曲率半径为46mm。
39.前组凹凸透镜的口径为110-130mm；前组凹凸透镜靠近物源侧的一侧为前组凹面41，前组凹凸透镜靠近成像侧的一侧为前组凸面42；前组凹面41的曲率半径为500-650mm；前组凸面42的曲率半径为70-80mm。在本实施中，前组凹凸透镜的口径为120mm；前组凹面41的曲率半径为620mm；前组凸面42的曲率半径为72mm。
40.在本实施中，后组平凸透镜的材料为h-k9l光学玻璃制成，折射率为1.517，色散系数为64.2；中组凹平透镜的材料为h-f4光学玻璃制成，折射率为1.62，色散系数为35.355；中组凹凸透镜的材料为h-k9l，折射率为1.517，色散系数为64.2；前组凹凸透镜的材料为h-k9l光学玻璃制成，折射率为1.517，色散系数为64.2。
41.在另一实施例中，后组平凸透镜的口径为100mm，后组凸面22的曲率半径为70mm；中组凹平透镜31和中组凹凸透镜32的口径都为80mm，第一中组凹面311的曲率半径为50mm，第二中组凹面321的曲率半径为121mm，中组凸面322的曲率半径为41mm；前组凹凸透镜的口径为129mm，前组凹面41的曲率半径为520mm；前组凸面42的曲率半径为79mm。
42.以上设置，使用球面透镜，加工简单；通过多镜头组合；校正了出射光的成像效果。光依次穿过后组平面21、后组凸面22、第一中组凹面311、中组平面312、第二中组凹面321、中组凸面322、前组凹面41和前组凸面42；光穿过后组凸面22相对于后组凸面的入射光线来说发生第一次聚拢；然后穿过第一中组凹面311发生第一次扩散；然后穿过第二中组凹面321发生第二次扩散；然后穿过中组凸面322发生第二次聚拢；然后穿过前组凹面41发生第三次扩散；然后穿过前组凸面42发生第三次聚拢。即光穿过透镜依次进行第一次聚拢、第一次扩散、第二次扩散、第二次聚拢、第三次扩散和第四次聚拢。光束在中镜组上只进行了两次扩散，扩散次数小；进而光在前组凸面的出射角度小；同时光束经过多次聚拢，使得成像清晰，色差小。
43.后组平凸透镜的口径大于中组凹平透镜和中组凹凸透镜的口径；从而使得光线能先聚拢到第一中组凹面上；然后通过第二中组凹面进行扩散；在经过中组凸面聚拢，前组凹面进行扩散之后在前组凸面上聚拢；同时前组凹面和前组凸面的曲率半径都大于中组凸面的曲率半径；光经过前组折射少，从而出射角度大。
44.光学透镜中发生过程中，光折射的角度变化大；光在射出前组凸面时折射少。由于第一中组凹面311的曲率半径小于后组凸面22的曲率半径，光在第一次扩散时的折射角度大于第一次聚拢时的折射角度；由于第二中组凹面321的曲率半径大于第一中组凹面311的曲率半径；光在第二次扩散时的折射角度小于第一次扩散时的折射角度；由于中组凸面322的曲率半径小于第二中组凹面321的曲率半径；光在第二次聚拢时的折射角度大于第二次扩散时的折射角度；由于前组凹面41的曲率半径大于中组凸面322的曲率半径，光在第三次扩散时的折射角度小于第二次聚拢时的折射角度；由于前组凸面42的曲率半径小于前组凹
面41的曲率半径，光在第三次聚拢时的折射角度大于第三次扩散时的折射角度。
45.后组凸面22、第一中组凹面311、第二中组凹面321、中组凸面322、前组凹面41和前组凸面42的曲率半径都是不同的；且相邻曲面之间曲率半径的差值不相同；进而光在后组凸面22、第一中组凹面311、第二中组凹面321、中组凸面322、前组凹面41和前组凸面上折射时，光的折射角度都不相同；光折射后的角度不会与光折射前的角度抵消。
46.参照图2-8所示，第一弥散圆a1为第一视场a的投影；第二弥散圆b1为第二视场b的投影；第三弥散圆c1为第三视场c的投影；第四弥散圆d1为第四视场d的投影；第五弥散圆e1为第五视场e的投影；第六弥散圆f1为第六视场f的投影；所述第一弥散圆a1、第二弥散圆b1、第三弥散圆c1、第四弥散圆d1、第五弥散圆e1和第六弥散圆f1都由蓝光、红光和绿光组成。
47.在本实施中，第一视场a的光的中轴与光轴重合；第二视场b位于第一视场a的上方，第二视场b的光的中轴与光轴之间的角度为6.5
°
，第二视场b的光的中轴与光轴之间的距离为19.553mm。
48.在本实施中，第三视场c位于第二视场b的上方，第三视场c的光的中轴与光轴之间的角度为9.19
°
，第三视场c的光的中轴与光轴之间的距离为27.607mm。
49.在本实施中，第四视场d位于第三视场c的上方，第四视场d的光的中轴与光轴之间的角度为10.4
°
，第四视场d的光的中轴与光轴之间的距离为31.164mm。
50.在本实施中，第五视场e位于第四视场d的上方，第五视场e的光的中轴与光轴之间的角度为11.7
°
，第五视场e的光的中轴与光轴之间的距离为34.898mm。
51.在本实施中，第六视场f位于第五视场e的上方，第六视场f的光的中轴与光轴之间的角度为13
°
，第六视场f的光的中轴与光轴之间的距离为38.466mm。
52.第一弥散圆a1、第二弥散圆b1、第三弥散圆c1、第四弥散圆d1、第五弥散圆e1和第六弥散圆f1中；这六组弥散圆的半径都足够小，从而成像效果好。
53.光通过本镜头后的出射角度为23
°‑
28
°
；在本实施中；光通过本镜头后的的出射角度为26
°
。