CN102778745B - 高像素鱼眼镜头的透镜成像系统 - Google Patents

高像素鱼眼镜头的透镜成像系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高像素鱼眼镜头的透镜成像系统，分为第一组和第二组。第一组由第一片透镜、第二片透镜及第三片透镜组成，第一、第二片透镜均为负透镜，第三片透镜为正透镜。第一片透镜的第一、第二面依次为凸面和凹面，第二片透镜的第一、第二面依次为凸面和凹面，第三片正透镜的第一、第二面均为凸面。第二组由第四片透镜、第五片透镜及第六片透镜组成，第四、第五片透镜均为正透镜。第四片透镜的第二面为凸面，第五片透镜的第一、第二面均为凸面，第六片透镜的第一、第二面依次为凹面和凸面，第五、六透镜为粘合体。光阑位于两组透镜组之间。本发明可以减低光线到达感光器件上出现暗角的可能性，同时对于大视场角而言，可以很好的校正畸变。

Description

高像素鱼眼镜头的透镜成像系统
技术领域
本发明提供一种高像素鱼眼镜头的透镜成像系统，尤其涉及一种低成本、超广角、F-θ畸变小、宽松公差要求以及高成像质量等优点的透镜成像系统，该系统适用于运用于户外运动的鱼眼摄像镜头。
背景技术
目前一些户外极限运动，如滑雪、冲浪、潜水，跳伞，赛车，潜水等，在剧烈震动，高压强等环境下，都无法解决任一地点和任一方向随意拍照，而且要求有良好的摄像效果，畸变足够小，故研发一款一边运动，一边拍照的相机，市场前景非常广阔，此镜头开发就基于此背景立项。
此款镜头市场前景极为广阔，可广泛应用在一些户外极限运动，如滑雪、冲浪、潜水，跳伞，赛车，潜水等，一边运动，一边拍照，另可广泛应用在监控系统，车载系统等。传统的高成像质量的广角摄像镜头主要是由七片以上镜片组成，同时为了消除色差，胶合镜片是放在中间部位。这种系统存在以下缺点：第一，胶合镜片在中间部位，不能最大程度上提高光学成像性能；
第二，胶合透镜在中间部位不能达到170°超广角。
当然，现今也有使用六片玻璃透镜的高成像质量的光学系统，但一般在F-θ畸变0.5％的时候视场角无法达到170°。
发明内容
本发明的目的就是为了克服了上述现有缺点而提供一种高像素超广角摄像镜头的透镜成像系统。
本发明提供一种高像素鱼眼镜头的透镜成像系统。该系统从物方到像方共由两组透镜组组成，分别为第一组和第二组。第一组是由第一片透镜、第二片透镜及第三片透镜组成，第一片透镜、第二片透镜均为负透镜，第三片透镜为正透镜，第一片透镜的第一面和第二面依次为凸面和凹面，第二片透镜的第一面和第二面依次为凸面和凹面，第三片透镜的第一面和第二面均为凸面；
第二组是由第四片透镜、第五片透镜及第六片透镜组成，第四片透镜、第五片透镜均为正透镜，第六片透镜为负透镜，第四片透镜的第二面为凸面，第五片透镜的第一面和第二面均为凸面，第六片透镜的第一面和第二面依次为凹面和凸面，第五透镜、第六片透镜为粘合体；光阑位于两组透镜组之间。
，其特征在于：在第一组透镜中，第一片透镜的第一曲面为凸面，第二曲面为凹面，第二片透镜的第一曲面为凸面，第二曲面为凹面，且和第五片透镜、第六片透镜粘合体组成的结构形式实现鱼眼镜头的F-θ畸变仅为0.5％。
本发明所述高像素鱼眼镜头的透镜成像系统满足关系式：1.5﹤H1/2Y﹤2.5；其中H1表示第一组透镜中的第一片透镜的第一曲面的有效半径，2Y表示鱼眼镜头组的像高。
本发明所述高像素鱼眼镜头的透镜成像系统满足关系式：0.25﹤H1/R1﹤0.5；其中H1表示第一组透镜中的第一片透镜的第一曲面的有效口径，R1表示第一组透镜中的第一片透镜的第一曲面的曲率半径。
本发明所述高像素鱼眼镜头的透镜成像系统满足关系式：(V1-V3)>15，(V2-V3)>15其中V1、V2和V3分别为第一片透镜、第二片透镜和第三片透镜的阿贝数。
本发明所述高像素鱼眼镜头的透镜成像系统满足关系式：3.0﹤∑D/2Y﹤4.0，其中∑D表示鱼眼镜头组的光学总长，2Y表示鱼眼镜头组的像高。
本发明所述高像素鱼眼镜头的透镜成像系统该系统满足关系式：4﹤f2-7/f﹤5、2﹤f9-13/f﹤3、0.8﹤f9-11/f9-13﹤1.2、V3﹤35，其中f表示鱼眼镜头系统的焦距，f2-7和f9-13表示第一透镜群和第二透镜群组的有效焦距，f9-11表示第四透镜的有效焦距，V3表示第三透镜的阿贝系数。
本发明所述高像素鱼眼镜头的透镜成像系统满足关系式：0.1﹤f/TTL﹤0.12，其中f表示广角镜头系统的焦距，TTL表示鱼眼镜头的总长。
本发明所述高像素鱼眼镜头的透镜成像系统该系统满足关系式：2ω﹥170°其中ω表示广角镜头的半视场角。
本发明所述高像素鱼眼镜头的透镜成像系统满足6G结构。
本发明可以减低光线到达感光器件上出现暗角的可能性，同时对于大视场角而言，可以很好的校正畸变。本发明光焦度和阿贝数的分配可以明显地提高镜头的高像素成像效果。本发明的结构组布局可以有效的降低镜头系统的公差敏感度，提高产品合格率；该结构形式同样增强镜头组的稳定性，保证在剧烈地极限运动中镜头成像的可靠性和持久性。
附图说明
图1为本发明的高像素广角镜头成像系统实施例的截面示意图。
图2为本发明的高像素广角镜头镜头成像系统实施例1的截面示意图。
图2-1为本发明的高像素广角镜头成像系统实施例1的场曲和畸变曲线示意图。
图2-2为本发明的高像素广角镜头成像系统实施例1的轴上点球差色差曲线示意图。
图2-3为本发明的高像素广角镜头成像系统实施例1的横向色差曲线示意图。
图3为本发明的高像素广角镜头成像系统实施例2的截面示意图。
图3-1为本发明的高像素广角镜头成像系统实施例2的场曲和畸变曲线示意图。
图3-2为本发明的高像素广角镜头成像系统实施例2的轴上点球差色差曲线示意图。
图3-3为本发明的高像素广角镜头成像系统实施例2的横向色差曲线示意图。
图4为本发明的高像素广角镜头成像系统实施例3的截面示意图。
图4-1为本发明的高像素广角镜头成像系统实施例3的场曲和畸变曲线示意图。
图4-2为本发明的高像素广角镜头成像系统实施例3的轴上点球差色差曲线示意图。
图4-3为本发明的高像素广角镜头成像系统实施例3的横向色差曲线示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，对本发明作进一步说明。
参阅图1，本发明提供一种高像素广角镜头的透镜成像系统。该系统从物方到像方共由两组透镜组组成，分别为第一组和第二组。第一组是由第一片透镜、第二片透镜及第三片透镜组成，第一片透镜、第二片透镜均为负透镜，第三片透镜为正透镜。第一片透镜的第一面和第二面依次为凸面和凹面，第二片透镜的第一面和第二面依次为凸面和凹面，第三片透镜的第一面和第二面均为凸面。第二组是由第四片透镜、第五片透镜及第六片透镜组成，第四片透镜、第五片透镜均为正透镜，第六片透镜为负透镜。第四片透镜的第二面为凸面，第五片透镜的第一面和第二面均为凸面，第六片透镜的第一面和第二面依次为凹面和凸面，第五、六透镜两片为粘合体。光阑位于第三片正透镜和第四片正透镜之间。
为了校正色差，同时提高系统成像质量，该系统满足关系式：
(V1-V3)>15
(V2-V3)>15
其中V1、V2和V3分别为第一片透镜、第二片透镜和第三片透镜的阿贝数为了校正F-θ畸变，同时提高系统成像质量，该系统满足关系式：
4﹤f2-7/f﹤5
2﹤f9-13/f﹤3
0.8﹤f9-11/f9-13﹤1
V3﹤35
其中f表示广角镜头系统的焦距，f2-7和f9-13表示第一透镜群和第二透镜群组的有效焦距，f9-11表示第四透镜的有效焦距，V3表示第三透镜的阿贝系数。
在以下的实施例中，f表示系统的焦距，FNO表示光圈数，r表示曲面顶点的曲率半径，d表示当前面到下一面的距离，nd表示材料的d线的折射率，Vi(i＝1，2，3…)表示阿贝数，TOTR表示系统的总长。
实施例1
本实施例中，该镜头系统满足表1，表2的条件：
表1
在本实施例中，系统焦距f＝2.5mm，FNO＝2.8，半视场角为85度，系统总长TOTR＝27.5mm。表2为条件式计算结果。
表2
条件式 结果
(V1-V3)>15 17.6
(V2-V3)>15 17.6
f2-7/f 3.02
f9-13/f 2.11
f9-11/f9-13 1.18
V3 33.3
f/TTL 0.11
实施例2
本实施例中，该镜头系统满足表3，表4的条件：
表3
表面序号 r d nd V
1 物 — 5
2 透镜11 16.22 0.779 1.66 50.9
3 4.865 2.757
4 透镜12 10.867 0.719 1.66 50.9
5 3.446 2.85
6 透镜13 16.34 4.79 1.81 33.3
7 -24.23 0.119
8 光阑 — 0.599
9 透镜21 -270.599 3.99 1.83 37.3
10 -7.537 0.119
11 透镜22 15.459 3.248 1.77 49.6
12 透镜23 -3.959 1.162 1.92 18.9
13 -23.077 0.599
14 平板玻璃 — 0.659 1.52 64.2
15 — 2.918
16 平板玻璃 — 0.539 1.52 64.2
17 — 1.120
18 像面 — —
在本实施例中，系统焦距f＝3.0mm，FNO＝2.8，半视场角为85度，系统总长TOTR＝26.9mm。表4为条件式计算结果。
表4
条件式 结果
(V1-V3)>15 17.6
(V2-V3)>15 17.6
f2-7/f 2.52
f9-13/f 2.10
f9-11/f9-13 1.18
V3 33.3
f/TTL 0.11
实施例3
本实施例中，该镜头系统满足表5，表6的条件：
表5
表面序号 r d nd V
1 物 — 5
2 透镜11 10.817 0.519 1.66 50.9
3 3.243 1.838
4 透镜12 7.244 0.479 1.66 50.9
5 2.29 1.90
6 透镜13 10.89 3.19 1.81 33.3
7 -16.154 0.079
8 光阑 — 0.399
9 透镜21 -180.373 2.661 1.83 37.3
10 -5.024 0.079
11 透镜22 10.306 2.166 1.77 49.6
12 透镜23 -2.639 0.775 1.92 18.9
13 -15.384 0.399
14 平板玻璃 — 0.439 1.52 64.2
15 — 1.945
16 平板玻璃 — 0.359 1.52 64.2
17 — 0.74
18 像面 — —
在本实施例中，系统焦距f＝2.0mm，FNO＝2.8，半视场角为85度，系统总长TOTR＝26.8mm。表6为条件式计算结果。
条件式 结果
(V1-V3)>15 17.6
(V2-V3)>15 17.6
f2-7/f 3.02
f9-13/f 2.10
f9-11/f9-13 1.17
V3 33.3
f/TTL 0.11
综上，此系统在保证高像素的前提下，实现低成本、宽公差允值的成像系统，可非常好得适用于量产。

Claims (8)

1.一种高像素鱼眼镜头的透镜成像系统，该系统从物方到像方共由两组透镜组组成，分别为第一组和第二组；第一组是由第一片透镜、第二片透镜及第三片透镜组成，第一片透镜、第二片透镜均为负透镜，第三片透镜为正透镜，第一片透镜的第一面和第二面依次为凸面和凹面，第二片透镜的第一面和第二面依次为凸面和凹面，第三片透镜的第一面和第二面均为凸面；第二组是由第四片透镜、第五片透镜及第六片透镜组成，第四片透镜、第五片透镜均为正透镜，第六片透镜为负透镜，第四片透镜的第二面为凸面，第五片透镜的第一面和第二面均为凸面，第六片透镜的第一面和第二面依次为凹面和凸面，第五片透镜、第六片透镜为粘合体;光阑位于两组透镜组之间，其特征在于：第一组透镜的第一片透镜和第二片透镜组成的结构形式和第五片透镜、第六片透镜粘合体组成的结构形式实现鱼眼镜头的F-θ畸变仅为0.5%。
2.根据权利要求1所述的一种高像素鱼眼镜头的透镜成像系统，其特征在于：该系统满足关系式：1.5﹤H1／2Y﹤2.5；其中H1表示第一组透镜中的第一片透镜的第一曲面的有效口径，2Y表示鱼眼镜头组的像高。
3.根据权利要求1所述的一种高像素鱼眼镜头的透镜成像系统，其特征在于：该系统满足关系式：0.25﹤H1／R1﹤0.5；其中H1表示第一组透镜中的第一片透镜的第一曲面的有效口径，R1表示第一组透镜中的第一片透镜的第一曲面的曲率半径。
4.根据权利要求1所述的一种高像素鱼眼镜头的透镜成像系统，其特征在于：该系统满足关系式：(V1-V3) >15，(V2-V3) >15；其中V1、V2和V3分别为第一片透镜、第二片透镜和第三片透镜的阿贝数。
5.根据权利要求1所述的一种高像素鱼眼镜头的透镜成像系统，其特征在于：该系统满足关系式：3.0﹤∑D／2Y﹤4.0；其中∑D表示鱼眼镜头组的光学总长，2Y表示鱼眼镜头组的像高。
6.根据权利要求1所述的一种高像素鱼眼镜头的透镜成像系统，其特征在于：该系统满足关系式：4﹤f2-7／f﹤5且2﹤f9-13／f﹤3且0.8﹤f9-11／f9-13﹤1.2且V3﹤35，其中f表示鱼眼镜头系统的焦距，f2-7和f9-13表示第一组透镜和第二组透镜的有效焦距，f9-11表示第四片透镜的有效焦距，V3表示第三片透镜的阿贝系数。
7.根据权利要求1所述的一种高像素鱼眼镜头的透镜成像系统，其特征在于：该系统满足关系式：0.1﹤ f／TTL﹤0.12，其中f表示高像素鱼眼镜头透镜成像系统的焦距，TTL表示鱼眼镜头的总长。
8. 根据权利要求1所述的一种高像素鱼眼镜头的透镜成像系统，其特征在于：该系统满足关系式: 2ω﹥170°，其中ω表示高像素鱼眼镜头透镜成像系统的半视场角。
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