CN106772938B - 一种无畸变广角镜头 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种无畸变广角镜头，包括：从物方到像方依次排列的具有负光焦度的第一透镜、具有正光焦度的第二透镜、透镜组件与第三透镜及具有负光焦度的第四透镜，第二透镜与透镜组件之间设有光阑，透镜组件由一个负光焦度的透镜与一个正光焦度的透镜构成。第一透镜为弯月型的玻璃非球面透镜，第二透镜、透镜组件、第三透镜及第四透镜均为玻璃球面透镜。本发明可以实现小体积、成本低、无畸变的高清广角光学镜头，同时由于采用了合理的镜片材质，能够满足系统在‑40℃～+85℃的温度范围内镜头清晰成像，特别适用于监控、无人机和车载相机系统。
Description
技术领域
本发明涉及光学镜头技术领域，特别是涉及一种无畸变广角镜头。
背景技术
近年来用于监控用途、无人机航拍领域或车载用途摄像系统向广角、高分辨率、小畸变趋势发展，而目前主流产品的广角镜头虽然能够满足高清晰度的要求，但图像变形严重，周边画面信息量差，需要后期作进一步的图像处理；或者需要复杂的多镜片组合校正系统畸变，不满足监控或车载领域小型化、轻量化要求。本发明提出了一种新的光学系统，结构紧凑，在满足客户大角度的同时，实拍画面没有变形，且满足在监控或车载领域环境温度变化要求。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中的不足之处，提供一种无畸变广角镜头，适用于高清广角监控、无人机及车载摄像等领域。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种无畸变广角镜头，包括：从物方到像方依次排列的具有负光焦度的第一透镜、具有正光焦度的第二透镜、透镜组件与第三透镜及具有负光焦度的第四透镜，所述第二透镜与所述透镜组件之间设有光阑，所述透镜组件由一个负光焦度的透镜与一个正光焦度的透镜构成；
所述第一透镜为弯月型的玻璃非球面透镜，所述第二透镜、所述透镜组件、所述第三透镜及所述第四透镜均为玻璃球面透镜。
作为本发明一种优选的方案，所述第一透镜为凸向物方的弯月型非球面透镜。
作为本发明一种优选的方案，所述第一透镜的两个面均为非球面，且满足以下条件公式：Nd>1.75，Vd>45，Nd表示第一透镜d线的折射率，Vd表示阿贝常数。
作为本发明一种优选的方案，所述第二透镜为双凸型球面透镜，且满足以下条件公式：1.5<f2/f'<2.0，其中，f2为第一透镜元件有效焦距，f'为整个镜头的焦距。
作为本发明一种优选的方案，所述透镜组件由一个双凸透镜与一个弯月型透镜胶合而成。
作为本发明一种优选的方案，所述第三透镜为双凸球面透镜，且满足以下条件公式：Nd≥1.75，Vd≥40，Nd表示第三透镜d线的折射率，Vd表示阿贝常数。
作为本发明一种优选的方案，所述第四透镜为弯月型球面透镜，且满足以下条件公式：Nd≥1.85，Vd≤25，Nd表示第四透镜d线的折射率，Vd表示阿贝常数。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明的第一透镜与第二透镜均采用高折射率材料，承担了整个光学镜头系统较大光焦度，使轴外光束经过前组镜片后，光线与光轴的夹角快速减小。同时第一透镜采用非球面面型，与后组镜片第三透镜及第四透镜共同校正轴外像差，从而实现光学镜头系统的全视场范围内都有优良的分辨率，光学畸变小，且像面照度均匀。使得本发明可以实现小体积、成本低、无畸变的高清广角光学镜头，同时由于采用了合理的镜片材质，能够满足系统在-40℃～+85℃的温度范围内镜头清晰成像，特别适用于监控、无人机和车载相机系统。
附图说明
图1为本发明一实施例的无畸变广角镜头的结构图；
图2为本发明的无畸变广角镜头的光学系统MTF解像性能曲线图；
图3为本发明的无畸变广角镜头的系统光学畸变及场曲曲线图；
图4为本发明的无畸变广角镜头的光学系统TV畸变图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
如图1所示，为本发明一实施例的无畸变广角镜头的结构图。
一种无畸变广角镜头10，包括：从物方到像方依次排列的具有负光焦度的第一透镜100、具有正光焦度的第二透镜200、透镜组件300与第三透镜400及具有负光焦度的第四透镜500，第二透镜200与透镜组件300之间设有光阑600，透镜组件300由一个负光焦度的透镜320与一个正光焦度的透镜310构成。
进一步的，第一透镜100为弯月型的玻璃非球面透镜，第二透镜200、透镜组件300、第三透镜400及第四透镜500均为玻璃球面透镜。
在本实施例中，无畸变广角镜头10的系统焦距f'与系统总长L满足以下条件公式：0.18<f'/L<0.25；无畸变广角镜头10的系统总视场角FOV满足以下条件公式：70°<FOV<100°。无畸变广角镜头10的系统最大像高Y和无畸变广角镜头10的光学总长之间满足以下条件公式：0.16<H/L>0.25，其中，H为半像高,L为镜头光学总长。
在本发明一实施例中，第一透镜100为凸向物方的弯月型非球面透镜，其两个面均为非球面，且满足以下条件公式：Nd>1.75，Vd>45，Nd表示第一透镜d线的折射率，Vd表示阿贝常数。第一透镜100采用高折射率低色散玻璃材质，加上两个面均为非球面，有利于降低系统口径及矫正系统轴外像差。
进一步的，第二透镜200为双凸型球面透镜且采用高折射率材料，满足以下条件公式：1.5<f2/f'<2.0，其中，f2为第一透镜元件有效焦距，f'为整个镜头的焦距。
透镜组件300由一个双凸透镜与一个弯月型透镜胶合而成，其中具有正光焦度的透镜310为双凸透镜，且满足以下条件公式：Nd≥1.75，Vd≥40，Nd表示透镜310的d线的折射率，Vd表示阿贝常数。具有负光焦度的透镜320为弯月型透镜，且满足以下条件公式：Nd≥1.85，Vd≤25，Nd表示透镜320的d线的折射率，Vd表示阿贝常数。
进一步的，第三透镜400为双凸球面透镜，且满足以下条件公式：Nd≥1.75，Vd≥40，Nd表示第三透镜d线的折射率，Vd表示阿贝常数。
第四透镜500为弯月型球面透镜，且满足以下条件公式：Nd≥1.85，Vd≤25，Nd表示第四透镜d线的折射率，Vd表示阿贝常数，这样有利于校正轴外色差，从而提高系统分辨率。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明的第一透镜100与第二透镜200均采用高折射率材料，承担了整个光学镜头系统较大光焦度，使轴外光束经过前组镜片后，光线与光轴的夹角快速减小。同时第一透镜100采用非球面面型，与后组镜片第三透镜400及第四透镜500共同校正轴外像差，从而实现光学镜头系统的全视场范围内都有优良的分辨率，光学畸变小，且像面照度均匀。使得本发明可以实现小体积、成本低、无畸变的高清广角光学镜头，同时由于采用了合理的镜片材质，能够满足系统在-40℃～+85℃的温度范围内镜头清晰成像，特别适用于监控、无人机和车载相机系统。
图2-图4为相对于实施例的光学性能曲线图，其中图2为本发明的无畸变广角镜头10的光学系统MTF解像性能曲线图；图3为本发明的无畸变广角镜头10的系统光学畸变及场曲曲线图；图4为本发明的无畸变广角镜头10的光学系统TV畸变图。
结合图1-图4，以下为本发明的无畸变广角镜头10一实施：
当本发明的无畸变广角镜头10中的第一透镜100与第二透镜200的空气间隔为3.26mm，透镜组件300的焦距为10.08mm，第二透镜200与透镜组件300的空气间隔为2.24mm。
根据图2-图4的光学性能曲线图，本发明所达到以下光学指标：
无畸变广角镜头10的系统焦距为3.86mm，相对孔径为2.8，视场角为2ω＝96°(像方视场2η'≥ф8.4mm)，光学总长Σ≤25mm，分辨率：可搭配500万高分辨率CCD或COMS摄像机系统等。
因此，本发明的光学系统的各种评价指标都较高，满足在监控或车载领域环境温度变化要求，适用于高清广角监控、无人机及车载摄像等领域。
以上所述实施方式仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (6)
1.一种无畸变广角镜头，其特征在于，包括：从物方到像方依次排列的具有负光焦度的第一透镜、具有正光焦度的第二透镜、透镜组件与第三透镜及具有负光焦度的第四透镜，所述第二透镜与所述透镜组件之间设有光阑，所述透镜组件由一个负光焦度的透镜与一个正光焦度的透镜构成；
所述第一透镜为弯月型的玻璃非球面透镜，所述第二透镜、所述透镜组件、所述第三透镜及所述第四透镜均为玻璃球面透镜；
所述第一透镜的两个面均为非球面，且满足以下条件公式：Nd>1.75，Vd>45，Nd表示第一透镜d线的折射率，Vd表示阿贝常数。
2.根据权利要求1所述的无畸变广角镜头，其特征在于，所述第一透镜为凸向物方的弯月型非球面透镜。
3.根据权利要求1所述的无畸变广角镜头，其特征在于，所述第二透镜为双凸型球面透镜，且满足以下条件公式：1.5<f2/f'<2.0，其中，f2为第二透镜元件有效焦距，f'为整个镜头的焦距。
4.根据权利要求1所述的无畸变广角镜头，其特征在于，所述透镜组件由一个双凸透镜与一个弯月型透镜胶合而成。
5.根据权利要求1所述的无畸变广角镜头，其特征在于，所述第三透镜为双凸球面透镜，且满足以下条件公式：Nd≥1.75，Vd≥40，Nd表示第三透镜d线的折射率，Vd表示阿贝常数。
6.根据权利要求1所述的无畸变广角镜头，其特征在于，所述第四透镜为弯月型球面透镜，且满足以下条件公式：Nd≥1.85，Vd≤25，Nd表示第四透镜d线的折射率，Vd表示阿贝常数。
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