CN104834076B - 一种小f‑θ畸变、高分辨率光学系统 - Google Patents

一种小f‑θ畸变、高分辨率光学系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种小f‑θ畸变、高分辨率光学系统，从物侧至像侧一次包括有：第一透镜，所述的第一透镜为弯月形球面透镜；第二透镜，所述的第二透镜为弯月形非球面透镜；第三透镜，所述的第三透镜为双凹形球面透镜；第四透镜，所述的第四透镜为双凸形非球面透镜；光阑；第五透镜，所述的第五透镜为双凸形非球面透镜；第六透镜，所述的第六透镜为双凸形球面透镜；第七透镜，所述的第七透镜为双凹形球面透镜；第八透镜，所述的第八透镜为双凸形非球面透镜；滤光片；感光芯片。本发明广角大、f‑θ畸变小、分辨率高。

Description

一种小f-θ畸变、高分辨率光学系统
【技术领域】
本发明涉及一种小f-θ畸变、高分辨率光学系统。
【背景技术】
目前安防、车载用光学系统普遍存在这样的缺点：镜头f-θ畸变大、分辨率低、视场角不够大。现在的镜头一般在提高某方面性能的同时就必须牺牲其它方面的性能，比如为了实现大视场角，就牺牲f-θ畸变性能，使f-θ畸变大，分辨率降低，所以所拍摄的图像要么是图像的真实性不够理想，要么就是整体不够清晰。而且f-θ畸变大的镜头在拍摄立体物体时，像面周边的物体有明显的不对称变形等，远远不能满足监控、车载系统要求的图像清晰度和真实性，所以现在还没有克服镜头f-θ畸变大、分辨率低、视场角不够大这些全部缺点的镜头。
因此，本发明应运而生。
【发明内容】
本发明目的是克服了现有技术的不足，提供一种结构简单，f-θ畸变小、分辨率高的小f-θ畸变、高分辨率光学系统。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种小f-θ畸变、高分辨率光学系统，其特征在于：从物侧至像侧依次包括有：
第一透镜1，所述的第一透镜1为弯月形球面透镜；
第二透镜2，所述的第二透镜2为弯月形非球面透镜；
第三透镜3，所述的第三透镜3为双凹形球面透镜；
第四透镜4，所述的第四透镜4为双凸形非球面透镜；
光阑77；
第五透镜5，所述的第五透镜5为双凸形非球面透镜；
第六透镜6，所述的第六透镜6为双凸形球面透镜；
第七透镜7，所述的第七透镜7为双凹形球面透镜；
第八透镜8，所述的第八透镜8为双凸形非球面透镜；
滤光片88；
感光芯片99。
如上所述的小f-θ畸变、高分辨率光学系统，其特征在于：所述的第二透镜2朝向物侧的一面为椭圆非球面，朝向像侧的一面为双曲线非球面；所述的第四透镜4分别朝向物侧和像侧的面均为双曲线非球面；所述的第五透镜5朝向物侧的一面为椭圆非球面，朝向像侧的一面为双曲线非球面；所述的第八透镜8分别朝向物侧和像侧的面均为双曲线非球面。
如上所述的小f-θ畸变、高分辨率光学系统，其特征在于：所述的第一透镜1的光焦度为负；所述的第二透镜2的光焦度为负；所述的第三透镜3的光焦度为负；所述的第四透镜4的光焦度为正；所述的第五透镜5的光焦度为正；所述的第六透镜6的光焦度为正；所述的第七透镜7的光焦度为负；所述的第八透镜8的光焦度为正。
如上所述的小f-θ畸变、高分辨率光学系统，其特征在于：所述的第一透镜1、所述的第二透镜2、所述的第三透镜3、所述的第四透镜4、所述的第五透镜5、所述的第六透镜6、所述的第七透镜7、所述的第八透镜8的材质均为光学玻璃，且所述的第六透镜6与第七透镜7用光学胶水粘合在一起。
如上所述的小f-θ畸变、高分辨率光学系统，其特征在于：所述的第二透镜2、所述的第四透镜4、第五透镜5、第八透镜8的非球面的表面形状满足以下方程： 在公式中，参数c为半径所对应的曲率，y为径向坐标(其单位和透镜长度单位相同)，k为圆锥二次曲线系数；当k系数小于-1时，透镜的面形曲线为双曲线，当k系数等于-1时，透镜的面形曲线为抛物线；当k系数介于-1到0之间时，透镜的面形曲线为椭圆，当k系数等于0时，透镜的面形曲线为圆形，当k系数大于0时，透镜的面形曲线为扁圆形；α1至α8分别表示各径向坐标所对应的系数。
与现有技术相比，本发明有如下优点：
1、本发明的视场角达到230°以上，目前市场上还没有这么大角度的镜头。
2、本发明的f-θ畸变非常小，几乎接近0，立体物体不会有明显的变形。
3、本发明在实现小f-θ畸变、小体积的同时能够提高光学系统的分辨率。
4、本发明的分辨率高，景深大，在0.1m到无穷远的范围内都能成清晰。
【附图说明】
图1是本发明的示意图；
【具体实施方式】
下面结合附图对本发明作进一步描述：
一种小f-θ畸变、高分辨率光学系统，其特征在于：从物侧至像侧依次包括有：
第一透镜1，所述的第一透镜1为弯月形球面透镜；
第二透镜2，所述的第二透镜2为弯月形非球面透镜；
第三透镜3，所述的第三透镜3为双凹形球面透镜；
第四透镜4，所述的第四透镜4为双凸形非球面透镜；
光阑77；
第五透镜5，所述的第五透镜5为双凸形非球面透镜；
第六透镜6，所述的第六透镜6为双凸形球面透镜；
第七透镜7，所述的第七透镜7为双凹形球面透镜；
第八透镜8，所述的第八透镜8为双凸形非球面透镜；
滤光片88；
感光芯片99。
所述的第二透镜2朝向物侧的一面为椭圆非球面，朝向像侧的一面为双曲线非球面；所述的第四透镜4分别朝向物侧和像侧的面均为双曲线非球面；所述的第五透镜5朝向物侧的一面为椭圆非球面，朝向像侧的一面为双曲线非球面；所述的第八透镜8分别朝向物侧和像侧的面均为双曲线非球面。
所述的第一透镜1的光焦度为负；所述的第二透镜2的光焦度为负；所述的第三透镜3的光焦度为负；所述的第四透镜4的光焦度为正；所述的第五透镜5的光焦度为正；所述的第六透镜6的光焦度为正；所述的第七透镜7的光焦度为负；所述的第八透镜8的光焦度为正。
所述的第一透镜1、所述的第二透镜2、所述的第三透镜3、所述的第四透镜4、所述的第五透镜5、所述的第六透镜6、所述的第七透镜7、所述的第八透镜8的材质均为光学玻璃，且所述的第六透镜6与第七透镜7用光学胶水粘合在一起。
所述的第二透镜2、所述的第四透镜4、第五透镜5、第八透镜8的非球面的表面形状满足以下方程： 在公式中，参数c为半径所对应的曲率，y为径向坐标(其单位和透镜长度单位相同)，k为圆锥二次曲线系数；当k系数小于-1时，透镜的面形曲线为双曲线，当k系数等于-1时，透镜的面形曲线为抛物线；当k系数介于-1到0之间时，透镜的面形曲线为椭圆，当k系数等于0时，透镜的面形曲线为圆形，当k系数大于0时，透镜的面形曲线为扁圆形；α1至α8分别表示各径向坐标所对应的系数。
本发明的第一透镜1和第二透镜2采用弯月形透镜，增大了光学系统的视场角，且第一透镜1使光焦度为负的球面透镜，第二透镜2是光焦度为负的非球面透镜，这样进入光学系统的光线通过第一透镜1和第二透镜2时能够很好的折转，第三透镜3采用双凹形球面透镜，使光线能够平滑地进入其后侧，增大光学系统的视场角，使光学系统达到超广角的性能。
第一透镜1和第二透镜2的光焦度为负，所以能尽量减小光线在各透镜之间的折射变化角度，控制成像畸变；另外，第二透镜2采用非球面，能够有效地矫正f-θ畸变；同时，光阑77两侧的透镜数量相同，呈现完全对称，能够最大限度的降低f-θ畸变。
所述的第四透镜4分别朝向物侧和像侧的面均为双曲线非球面，所述的第五透镜5朝向物侧的一面为椭圆非球面，朝向像侧的一面为双曲线非球面，所以实现了光学系统的高分辨率性能，而且第四透镜4靠近光阑77，能够很好的矫正光学系统的轴上像差；第六透镜6使用低色散材料，第七透镜7使用高色散材料，二者用光学胶水粘合在一起而组成胶合透镜，不仅能够矫正系统的轴上像差，还能矫正系统的垂轴色差；整个光学系统，单透镜与胶合透镜、球面透镜与非球面透镜搭配使用，有效解决了系统的色差、场曲等各种像差均衡的问题，使得像面中心分辨率高的同时边缘也具有较高的分辨率；另外，在第八透镜8后设有滤光片99，以过滤掉杂光，使得像面整体均匀、明亮，同时像面色彩亮丽，具有良好的色彩还原性。
本发明的八枚透镜都使用光学玻璃，保证系统的信赖性，在任何恶劣环境下，系统都能够工作稳定，成像清晰。

Claims (3)

1.一种小f-θ畸变、高分辨率光学系统，其特征在于：从物侧至像侧依次包括有：
第一透镜(1)，所述的第一透镜(1)为弯月形球面透镜；
第二透镜(2)，所述的第二透镜(2)为弯月形非球面透镜；
第三透镜(3)，所述的第三透镜(3)为双凹形球面透镜；
第四透镜(4)，所述的第四透镜(4)为双凸形非球面透镜；
光阑(77)；
第五透镜(5)，所述的第五透镜(5)为双凸形非球面透镜；
第六透镜(6)，所述的第六透镜(6)为双凸形球面透镜；
第七透镜(7)，所述的第七透镜(7)为双凹形球面透镜；
第八透镜(8)，所述的第八透镜(8)为双凸形非球面透镜；
滤光片(88)；
感光芯片(99)；
所述的第二透镜(2)朝向物侧的一面为椭圆非球面，朝向像侧的一面为双曲线非球面；所述的第四透镜(4)分别朝向物侧和像侧的面均为双曲线非球面；所述的第五透镜(5)朝向物侧的一面为椭圆非球面，朝向像侧的一面为双曲线非球面；所述的第八透镜(8)分别朝向物侧和像侧的面均为双曲线非球面。
2.根据权利要求1所述的小f-θ畸变、高分辨率光学系统，其特征在于：所述的第一透镜(1)的光焦度为负；所述的第二透镜(2)的光焦度为负；所述的第三透镜(3)的光焦度为负；所述的第四透镜(4)的光焦度为正；所述的第五透镜(5)的光焦度为正；所述的第六透镜(6)的光焦度为正；所述的第七透镜(7)的光焦度为负；所述的第八透镜(8)的光焦度为正。
3.根据权利要求1所述的小f-θ畸变、高分辨率光学系统，其特征在于：所述的第一透镜(1)、所述的第二透镜(2)、所述的第三透镜(3)、所述的第四透镜(4)、所述的第五透镜(5)、所述的第六透镜(6)、所述的第七透镜(7)、所述的第八透镜(8)的材质均为光学玻璃，且所述的第六透镜(6)与第七透镜(7)用光学胶水粘合在一起。
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