CN105301745A - 一种超广角光学系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种超广角光学系统，从物侧到像面依次设置有第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、滤光片和感光片，第二透镜和第三透镜之间设有光阑；第一透镜的焦距为f1，第二透镜的焦距为f2，第三透镜的焦距为f3，第四透镜的焦距为f4，第五透镜的焦距为f5，满足：2<f1/f2<3，-2<f3/f4<-1，-2<f4/f5<0。本发明解决了超广角镜头的视场压缩问题，有效降低大角度光线在镜头主面的高度，使镜头整体长度缩小，降低了结构公差敏感性，使得镜头整体像面均匀、亮度高、孔径大，其光圈数达到F2.0，实现了220°以上的超广角成像。

Description

一种超广角光学系统
【技术领域】
本发明涉及光学镜头，尤其是一种超广角光学系统。
【背景技术】
现有的监控镜头中，其视场角一般小于140°，为了满足全方位监控，则需要相应地转动监控镜头，且转动的幅度较大，否则无法对较大视野内的景物进行全面实时的监控。因此，容易产生死角，致使监控不到位。
本发明正是基于上述现有技术存在的缺点提出的。
【发明内容】
本发明克服了现有技术的不足，提供了一种超广角、超薄、体积小，适用于小视距，小空间，超广角的清晰成像，可用于车载和定焦监控的高像素光学镜头。包括第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜和第五透镜，通过优化各个透镜及其之间的参数，实现了220°以上视场范围的高像质、大孔径成像，可以达到车载及环视监控的超广角范围成像要求，减小镜头转动的幅度，避免出现监控死角而致使监控不到位的现象。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种超广角光学系统，其特征在于从物侧9到像面依次设置有第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3、第四透镜4、第五透镜5、滤光片6和感光片7，所述第二透镜2和第三透镜3之间设有光阑8；
所述第一透镜1、第二透镜2第四透镜4为负焦距透镜，所述第三透镜3和第五透镜5为正焦距透镜；
所述第一透镜1朝向物侧9一面和朝向像面一面均为球面；
所述第二透镜2朝向物侧9一面和朝向像面一面均为扁圆形非球面；
所述第三透镜3及第四透镜4为胶合结构；
所述第三透镜3及第四透镜4朝向物侧9一面和朝向像面一面均为球面；
所述第五透镜5朝向物侧9一面为双曲线非球面，所述第五透镜5朝向像面的一面为椭圆非球面；
所述第一透镜1的焦距为f1，第二透镜2的焦距为f2，第三透镜3的焦距为f3，第四透镜4的焦距为f4，第五透镜5的焦距为f5，满足：2<f1/f2<3，-2<f3/f4<-1，-2<f4/f5<0。
如上所述一种超广角光学系统，其特征在于所述第一透镜1的色散系数为lens1、第二透镜2的色散系数为lens2、第三透镜3的色散系数为lens3、第四透镜4的色散系数为lens4，第五透镜5的色散系数为lens5，满足：lens1+lens2+lens5≥45；lens3+lens4≤30。
如上所述一种超广角光学系统，其特征在于所述光学系统的焦距为EFL和后焦为BFL，所述第三透镜3的中心厚度为T3，第四透镜4的中心厚度为T4，第一透镜1与第二透镜2的间距为A1，第二透镜2与第三透镜3的间距为A2，第四透镜4与第五透镜5的间距为A4，所述第一透镜1与感光片7的间距为TL，满足：0.08＜EFL/TL＜0.05；0.2＜BFL/TL＜0.3；5＜T3/T4＜10；0.3＜T3/T1+T2+T3+T4＜0.6；2＜A2/A1＜4；65＜A2/A4＜70；0.5＜A2/A1+A2+A4＜1；0.2＜A2/TL＜0.3。
如上所述一种超广角光学系统，其特征在于所述第一透镜1第三透镜3和第四透镜4为玻璃球面透镜，所述第二透镜2及第五透镜5为塑胶非球面透镜。
与现有技术相比，本发明是一种超广角光学系统，具有如下优点：
1、本发明的镜头中，各个透镜的焦距满足：2<f1/f2<3，-2<f3/f4<-1，-2<f4/f5<0。解决了超广角镜头的视场压缩问题，有效降低大角度光线在镜头主面的高度，使镜头整体长度缩小，降低了结构公差敏感性，使得镜头整体像面均匀、亮度高、孔径大，其光圈数达到F2.0，实现了220°以上的超广角成像。
2、本发明镜头的第三透镜和第四透镜采用胶合结构，位于光阑一侧，能有效的降低色差、提高锐度。
3、本发明镜头中各透镜的色散系数，满足如下关系式：lens1+lens2+lens5≥45；lens3+lens4≤30。采用上述配置解决了镜头轴向色差过大的问题，有效提高了中心分辨率。
4、本发明镜头采用玻璃球面透镜与塑胶非球面透镜结合,实现温度冲击对成像质量的补偿，保证镜头在较大范围的温度环境下-40摄氏度～+80摄氏度都有优良的性能；且此种结构有效提高了镜头的几何传递函数，使得该镜头产品的税利度、透过率及色彩还原性得到显著提升；玻璃材料有较高的折射率，可以有效的压缩总长，使镜头实现超薄化。
【附图说明】
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明，其中：
图1为本发明中各个透镜的布置示意图。
图2为本发明的光路示意图。
【具体实施方式】
下面结合附图对本发明的实施方式作详细说明。
本发明一种超广角光学系统，如图1和图2所示，从物侧9到像面依次设置有第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3、第四透镜4、第五透镜5、滤光片6和感光片7，所述第二透镜2和第三透镜3之间设有光阑8。
所述第一透镜1、第二透镜2第四透镜4为负焦距透镜，所述第三透镜3和第五透镜5为正焦距透镜；
所述第一透镜1朝向物侧9一面和朝向像面一面均为球面；
所述第二透镜2朝向物侧9一面和朝向像面一面均为扁圆形非球面；
所述第三透镜3及第四透镜4为胶合结构；
所述第三透镜3及第四透镜4朝向物侧9一面和朝向像面一面均为球面；
所述第五透镜5朝向物侧9一面为双曲线非球面，所述第五透镜5朝向像面的一面为椭圆非球面；
所述第一透镜1的焦距为f1，第二透镜2的焦距为f2，第三透镜3的焦距为f3，第四透镜4的焦距为f4，第五透镜5的焦距为f5，满足：2<f1/f2<3，-2<f3/f4<-1，-2<f4/f5<0。
所述第一透镜1、第三透镜3和第四透镜4为玻璃球面透镜，且第三透镜3和第四透镜4为胶合结构，所述第二透镜2和第五透镜5为塑胶非球面透镜，采用玻璃球面透镜与塑胶非球面透镜结合,有效提高了镜头的几何传递函数,降低温飘，减小总长，使得该镜头产品的税利度、透过率及色彩还原性得到显著提升。
在本实施例中，所述第二透镜2及第五透镜5为非球面透镜，其非球面表面形状方程Z满足：
Z＝cy2/{1+√[1-1+kc2y2]}+α1y2+α2y4+α3y6+α4y8
+α5y10+α6y12+α7y14+α8y16
其中，参数c为各个非球面透镜半径所对应的曲率，y为各个非球面透镜径向坐标，其单位与透镜长度单位相同，k为各个非球面透镜圆锥二次曲线系数，α1至α8分别表示各个非球面透镜径向坐标所对应的系数。
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。
所述第一透镜1的焦距为f1，第二透镜2的焦距为f2，第三透镜3的焦距为f3，第四透镜4的焦距为f4，第五透镜5的焦距为f5，满足：2<f1/f2<3；-2<f3/f4<-1；-2<f4/f5<0。
第一透镜1的色散系数为lens1，第二透镜2的色散系数为lens2，第三透镜3的色散系数为lens3，第四透镜4的色散系数为lens4，第五透镜5的色散系数为lens5，满足：lens1+lens2+lens5≥45；lens3+lens4≤30。
所述光学系统的焦距为EFL，后焦为BFL，所述第三透镜3的中心厚度为T3，第四透镜4的中心厚度为T4，第一透镜1与第二透镜2的间距为A1，第二透镜2与第三透镜3的间距为A2，第四透镜4与第五透镜5的间距为A4，所述第一透镜1与感光片7的间距为TL，满足：0.08＜EFL/TL＜0.05；0.2＜BFL/TL＜0.3；5＜T3/T4＜10；0.3＜T3/T1+T2+T3+T4＜0.6；2＜A2/A1＜4；65＜A2/A4＜70；0.5＜A2/A1+A2+A4＜1；0.2＜A2/TL＜0.3。

Claims (4)

1.一种超广角光学系统，其特征在于从物侧(9)到像面依次设置有第一透镜(1)、第二透镜(2)、第三透镜(3)、第四透镜(4)、第五透镜(5)、滤光片(6)和感光片(7)，所述第二透镜(2)和第三透镜(3)之间设有光阑(8)；
所述第一透镜(1)、第二透镜(2)第四透镜(4)为负焦距透镜，所述第三透镜(3)和第五透镜(5)为正焦距透镜；
所述第一透镜(1)朝向物侧(9)一面和朝向像面一面均为球面；
所述第二透镜(2)朝向物侧(9)一面和朝向像面一面均为扁圆形非球面；
所述第三透镜(3)及第四透镜(4)为胶合结构；
所述第三透镜(3)及第四透镜(4)朝向物侧(9)一面和朝向像面一面均为球面；
所述第五透镜(5)朝向物侧(9)一面为双曲线非球面，所述第五透镜(5)朝向像面的一面为椭圆非球面；
所述第一透镜(1)的焦距为(f1)，第二透镜(2)的焦距为(f2)，第三透镜(3)的焦距为(f3)，第四透镜(4)的焦距为(f4)，第五透镜(5)的焦距为(f5)，满足：2<(f1)/(f2)<3，-2<(f3)/(f4)<-1，-2<(f4)/(f5)<0。
2.根据权利要求1所述一种超广角光学系统，其特征在于所述第一透镜(1)的色散系数为(lens1)、第二透镜(2)的色散系数为(lens2)、第三透镜(3)的色散系数为(lens3)、第四透镜(4)的色散系数为(lens4)，第五透镜(5)的色散系数为(lens5)，满足：(lens1)+(lens2)+(lens5)≥45；(lens3)+(lens4)≤30。
3.根据权利要求1所述一种超广角光学系统，其特征在于所述光学系统的焦距为(EFL)和后焦为(BFL)，所述第三透镜(3)的中心厚度为(T3)，第四透镜(4)的中心厚度为(T4)，第一透镜(1)与第二透镜(2)的间距为(A1)，第二透镜(2)与第三透镜(3)的间距为(A2)，第四透镜(4)与第五透镜(5)的间距为(A4)，所述第一透镜(1)与感光片(7)的间距为(TL)，满足：0.08＜(EFL)/(TL)＜0.05；0.2＜(BFL)/(TL)＜0.3；5＜(T3)/(T4)＜10；0.3＜(T3)/(T1)+(T2)+(T3)+(T4)＜0.6；2＜(A2)/(A1)＜4；65＜(A2)/(A4)＜70；0.5＜(A2)/(A1)+(A2)+(A4)＜1；0.2＜(A2)/(TL)＜0.3。
4.根据权利要求1所述一种超广角光学系统，其特征在于所述第一透镜(1)第三透镜(3)和第四透镜(4)为玻璃球面透镜，所述第二透镜(2)及第五透镜(5)为塑胶非球面透镜。
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