CN107703610A - 超广角鱼眼镜头光学系统 - Google Patents

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CN107703610A
CN107703610A CN201711190081.6A CN201711190081A CN107703610A CN 107703610 A CN107703610 A CN 107703610A CN 201711190081 A CN201711190081 A CN 201711190081A CN 107703610 A CN107703610 A CN 107703610A
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ultra
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plane
abbe
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曹玉坚
李沙
江威
况强华
安峰博
裴锐锐
曾春燕
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中山依瓦塔光学有限公司
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS, OR APPARATUS
    • G02B13/00Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/001Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras
    • G02B13/0015Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras characterised by the lens design
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS, OR APPARATUS
    • G02B13/00Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/06Panoramic objectives; So-called "sky lenses" including panoramic objectives having reflecting surfaces

Abstract

本申请涉及镜头,尤其涉及超广角鱼眼镜头光学系统。沿光轴从物面到像面依次包括:第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜、第八透镜、第九透镜、第十透镜、第十一透镜。通过将第一透镜至第十一透镜进行合理的搭配,利用各个镜片自身结构的特点,使得镜头的视场角达到265°的超广角范围,但是F‑Theta畸变却能小于11%,这样拍出的画面边缘变形量相对较小,画面更贴近实际。很好的校正了色差,并且有很好的成像质量,能够达到千万像素的效果,提高了成像质量。

Description

超广角鱼眼镜头光学系统 【技术领域】
[0001] 本申请涉及镜头,尤其涉及超广角鱼眼镜头光学系统。 【背景技术】
[0002] 随着光学镜头及芯片技术的发展,常规的广角镜头由于其观察的视场范围的限 制,已经不能满足某些场合的应用,比如安防、监控灯领域,常规的镜头由于其镜头视场角 的限制,就会有监控死角,而鱼眼镜头则能够满足超大观察范围的要求,能够解决此问题。 一般视场角超过140°的即为鱼眼镜头,超过180°的为超广角鱼眼镜头光学系统,目前市面 上最大的超广角鱼眼镜头光学系统能达到220°或230°。 【发明内容】
[0003] 为提供一种具有更大视场的鱼眼镜头,本申请提供了视场角为265°的超广角鱼眼 镜头光学系统。
[0004] 本申请是通过以下技术方案实现的:
[0005] 超广角鱼眼镜头光学系统,沿光轴从物面到像面依次包括:第一透镜、第二透镜、 第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜、第八透镜、第九透镜、第十透镜、第十 一透镜;
[0006] 所述第一透镜物面侧为凸面,像面侧为凸面;
[0007] 所述第二透镜物面侧为凸面,像面侧为凸面;
[0008] 所述第三透镜物面侧为凸面,像面侧为凸面;
[0009] 所述第四透镜物面侧为凹面,像面侧为凸面;
[0010] 所述第五透镜物面侧为凹面,像面侧为凸面;
[0011] 所述第六透镜物面侧为凸面,像面侧为凹面;
[0012] 所述第七透镜物面侧为凸面,像面侧为凹面;
[0013] 所述第八透镜物面侧为凹面,像面侧为凹面;
[0014] 所述第九透镜物面侧为凹面,像面侧为凸面;
[0015] 所述第十透镜物面侧为凸面,像面侧为凹面;
[0016] 所述第十一透镜物面侧为凸面,像面侧为平面。
[0017] 如上所述的超广角鱼眼镜头光学系统,还满足如下条件:
Figure CN107703610AD00041
Figure CN107703610AD00051
[0029] 其中,Ndl为第一透镜的折射率,Vd 1为第一透镜的色散系数;Nd2为第二透镜的折 射率,Vd2为第二透镜的色散系数;Nd3为第三透镜的折射率,Vd3为第三透镜的色散系数; Nd4为第四透镜的折射率,Vd4为第四透镜的色散系数;Nd5为第五透镜的折射率,Vd5为第五 透镜的色散系数;Nd6为第六透镜的折射率,Vd6为第六透镜的色散系数;Nd7为第七透镜的 折射率,Vd7为第七透镜的色散系数;NdS为第八透镜的折射率,VdS为第八透镜的色散系数; Nd9为第九透镜的折射率,Vd9为第九透镜的色散系数;NdlO为第十透镜的折射率,VdlO为第 十透镜的色散系数;Ndll为第十一透镜的折射率,Vdll为第十一透镜的色散系数。
[0030] 如上所述的超广角鱼眼镜头光学系统,所述第一透镜的光焦度为负,其焦距Π为-20mm 〇
[0031] 如上所述的超广角鱼眼镜头光学系统,所述第二透镜的光焦度为负,其焦距f2为-Ilmm0
[0032] 如上所述的超广角鱼眼镜头光学系统,所述第三透镜的光焦度为正,其焦距f3为 36mm 〇
[0033] 如上所述的超广角鱼眼镜头光学系统,所述第四透镜的光焦度为负,其焦距f4为-3.8mm〇
[0034] 如上所述的超广角鱼眼镜头光学系统,所述第五透镜的光焦度为负,其焦距f5为-7.2mm〇
[0035] 如上所述的超广角鱼眼镜头光学系统,所述第六透镜的光焦度为正,其焦距f6为 5.2mm〇
[0036] 如上所述的超广角鱼眼镜头光学系统,所述第七透镜的光焦度为正,其焦距f7为 3·Imm0
[0037] 如上所述的超广角鱼眼镜头光学系统,所述第八透镜的光焦度为负,其焦距纟8为_ 12mm〇
[0038] 与现有技术相比,本申请有如下优点:
[0039] 1、本申请提供了超广角鱼眼镜头光学系统,通过将第一透镜至第十一透镜进行合 理的搭配,利用各个镜片自身结构的特点,使得镜头的视场角达到265°的超广角范围,但是 F-Theta畸变却能小于11%,这样拍出的画面边缘变形量相对较小,画面更贴近实际。很好 的校正了色差,并且有很好的成像质量,能够达到千万像素的效果,提高了成像质量。 【附图说明】
[0040] 为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使 用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例,对于 本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他 的附图。
[0041] 图1为本申请超广角鱼眼镜头光学系统的结构示意图;
[0042] 图2为本申请超广角鱼眼镜头光学系统的成像示意图;
[0043] 图3为图2的局部放大图;
[0044] 图4为本申请超广角鱼眼镜头光学系统的MTF传递函数曲线图;
[0045] 图5为本申请超广角鱼眼镜头光学系统的色差控制图;
[0046] 图6为本申请超广角鱼眼镜头光学系统的光斑直径图。 【具体实施方式】
[0047] 为了使本申请所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白,以下结合 附图及实施例,对本申请进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用 以解释本申请,并不用于限定本申请。
[0048] 本申请是通过以下技术方案实现的:
[0049] 如图1至图6所示,超广角鱼眼镜头光学系统,沿光轴从物面到像面12依次包括: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、第六透镜6、第七透镜7、第八透镜 8、第九透镜9、第十透镜10、第十一透镜11;所述第一透镜1物面侧为凸面,像面侧为凸面;所 述第二透镜2物面侧为凸面,像面侧为凸面;所述第三透镜3物面侧为凸面,像面侧为凸面; 所述第四透镜4物面侧为凹面,像面侧为凸面;所述第五透镜5物面侧为凹面,像面侧为凸 面;所述第六透镜6物面侧为凸面,像面侧为凹面;所述第七透镜7物面侧为凸面,像面侧为 凹面;所述第八透镜8物面侧为凹面,像面侧为凹面;所述第九透镜9物面侧为凹面,像面侧 为凸面;所述第十透镜10物面侧为凸面,像面侧为凹面;所述第十一透镜11物面侧为凸面, 像面侧为平面。通过将第一透镜1至第十一透镜11进行合理的搭配,利用各个镜片自身结构 的特点,使得镜头的视场角达到265°的超广角范围,但是F-Theta畸变却能小于11%,这样 拍出的画面边缘变形量相对较小,画面更贴近实际。很好的校正了色差,并且有很好的成像 质量,能够达到千万像素的效果,提高了成像质量。
[0050] 进一步地,所述的超广角鱼眼镜头光学系统还满足如下条件:(I) 1.80〈Ndl〈1.95; 30〈Vdl〈50; (2)1.50〈Nd2〈1.95;20〈Vd2〈35; (3)1.55〈Nd3〈1.65;25〈Vd3〈40;⑷1.60〈Nd4〈 1.75;45<Vd4<60; (5)1.50<Nd5<l.65;50<Vd5<70;(6) 1.85<Nd6<l.95;50<Vd6<70 ; (7) 1.45< Nd7〈1.65;50〈Vd7〈70;(8)1.80〈Nd8〈1.92;20〈Vd8〈35“9)1.80〈Nd9〈1.95;20〈Vd9〈35;(10) I·67〈NdlO〈l·90;40〈Vdl0〈60; (II)I·60〈NdlI〈1·75;40〈VdlI〈60。
[0051] 其中,Ndl为第一透镜I的折射率,Vdl为第一透镜I的色散系数;Nd2为第二透镜2的 折射率,Vd2为第二透镜2的色散系数;M3为第三透镜3的折射率,Vd3为第三透镜3的色散系 数;Nd4为第四透镜4的折射率,Vd4为第四透镜4的色散系数;M5为第五透镜5的折射率,Vd5 为第五透镜5的色散系数;Nd6为第六透镜6的折射率,Vd6为第六透镜6的色散系数;Nd7为第 七透镜7的折射率,Vd7为第七透镜7的色散系数;Nd8为第八透镜8的折射率,Vd8为第八透镜 8的色散系数;Nd9为第九透镜9的折射率,Vd9为第九透镜9的色散系数;NdlO为第十透镜10 的折射率,Vd 10为第十透镜10的色散系数;Nd 11为第^^一透镜11的折射率,Vd 11为第^^一透 镜11的色散系数。不同的折射率材料的镜片色散系数也不同,折射率越高色散系数越低,利 用各个镜片属性的不同进行合理搭配后,光线到像面后的色散范围较小,使得鱼眼镜头的 成像更清楚,质量更高。
[0052] 又进一步地,所述第一透镜1光焦度为负,其焦距-21mm〈fl〈-18mm,其优选焦距Π 为-20mm。所述第一透镜1的折射率Ndl优选1.90,色散系数Vdl优选40,有利于使光学系统或 镜头形成清晰影像。
[0053] 再进一步地,所述第二透镜2光焦度为负,其焦距-12111111〈€2〈-10111111,其优选焦距〇 为-11mm。所述第二透镜2的折射率Nd2优选1.90,色散系数Vd2优选23,有利于使光学系统或 镜头形成清晰影像。
[0054] 还进一步地,所述第三透镜3光焦度为正,其焦距35mm〈f3〈40mm,其优选焦距f 3为 36mm。所述第三透镜3的折射率Nd3优选1.60,色散系数Vd3优选30,有利于使光学系统或镜 头形成清晰影像。
[0055] 具体地,所述第四透镜4光焦度为负,其焦距-5mm〈f 4〈-3mm,其优选焦距f 4为_ 3.8mm。所述第四透镜4的折射率Nd4优选1.70,色散系数Vd4优选50,有利于使光学系统或镜 头形成清晰影像。
[0056] 更具体地,所述第五透镜5光焦度为负,其焦距-8mm〈f5〈-5mm,其优选焦距f5为-7.2mm。所述第五透镜5的折射率Nd5优选1.60,色散系数Vd4优选65,有利于使光学系统或镜 头形成清晰影像。
[0057] 再具体地,所述第六透镜6光焦度为正,其焦距25mm〈f6〈33mm,其优选焦距f6为 30mm。所述第六透镜6的折射率Nd6优选1.88,色散系数Vd6优选30,有利于使光学系统或镜 头形成清晰影像。
[0058] 其中,第五透镜5与第六透镜6为组合透镜,其焦距f56为9mm。有利于使光学系统或 镜头形成清晰影像。
[0059] 进一步地,所述第七透镜7光焦度为正,其焦距2mm〈f 7〈4mm,其优选焦距f 7为 3.1mm。所述第七透镜7的折射率Nd7优选1.53,色散系数Vd7优选63,有利于使光学系统或镜 头形成清晰影像。
[0060] 又进一步地,所述第八透镜8光焦度为负,其焦距-^!!!!!!〈“〈-…!!!!!!,其优选焦距作 为-12mm。所述第八透镜8的折射率Nd8优选1.83,色散系数Vd8优选30,有利于使光学系统或 镜头形成清晰影像。
[0061] 其中,第七透镜与第八透镜8为组合透镜,其焦距f78为8mm。有利于使光学系统或 镜头形成清晰影像。
[0062] 具体地,所述第九透镜9光焦度为负,其焦距-5mm〈f 9〈-2mm,其优选焦距f 9为-3mm。 所述第九透镜9的折射率Nd9优选1.90,色散系数Vd9优选23,有利于使光学系统或镜头形成 清晰影像。
[0063] 又具体地,所述第十透镜10光焦度为正,其焦距6111111〈£10〈8111111,其优选焦距£10为 6.5mm。所述第十透镜10的折射率NdlO优选1.78,色散系数VdlO优选55,有利于使光学系统 或镜头形成清晰影像。
[0064] 再具体地,所述第十一透镜11光焦度为正,其焦距6111111〈£11〈9111111,其优选焦距£11为 7.6mm。所述第九透镜9的折射率Ndll优选1.63,色散系数Vdll优选51,有利于使光学系统或 镜头形成清晰影像。
[0065] 具体地,所述第十一透镜11后还设有滤光片13以及保护玻璃14,有利于使光学系 统或镜头形成清晰影像。
[0066] 进一步地,在本实施例中,本光学镜头的各项基本参数如下表所示:
Figure CN107703610AD00081
Figure CN107703610AD00091
[0069] 上表中,沿光轴从物面到像面12,SI、S2对应为第一透镜1的两个表面;S3、S4对应 为第二透镜2的两个表面;S5、S6对应为第三透镜3的两个表面;S7、S8对应为第四透镜4的两 个表面;S9、SlO对应为第五透镜5的两个表面;STO是光阑所在位置;SI I、S12对应为第六透 镜6的两个表面;S13、S14对应为第七透镜7的两个表面;S15、S16对应为第八透镜8的两个表 面;S17、S18对应为第九透镜9的两个表面;S19、S20对应为第十透镜10的两个表面;S21、S22 对应为第十一透镜11的两个表面。
[0070] 从图2、图3、图4、图5、图6中可以看出,本光学系统具有良好的光学性能,光线经过 本光学系统汇聚后,在像面的CCD上的成像范围很小,各个波段在最后汇聚到单个像素点上 面内并无光线汇聚至其余像素点。
[0071] 本申请提供了超广角鱼眼镜头光学系统,通过将第一透镜1至第十一透镜11进行 合理的搭配,利用各个镜片自身结构的特点,使得镜头的视场角达到265°的超广角范围,焦 距小于Imm的,配小靶面芯片,但是F-Theta畸变却能小于11 %,这样拍出的画面边缘变形量 相对较小,画面更贴近实际。很好的校正了色差,并且有很好的成像质量,能够达到千万像 素的效果,提高了成像质量。本申请还可应用在全景运动相机上能够拍摄出超清晰的画面 及超大的视觉范围,提升了用户的体验感。
[0072] 如上所述是结合具体内容提供的一种或多种实施方式,并不认定本申请的具体实 施只局限于这些说明。凡与本申请的方法、结构等近似、雷同,或是对于本申请构思前提下 做出若干技术推演,或替换都应当视为本申请的保护范围。

Claims (10)

1. 超广角鱼眼镜头光学系统,沿光轴从物面到像面依次包括:第一透镜(I)、第二透镜 (2)、第三透镜(3)、第四透镜(4)、第五透镜(5)、第六透镜(6)、第七透镜(7)、第八透镜(8)、 第九透镜(9)、第十透镜(10)、第^ 透镜(11);其特征在于, 所述第一透镜⑴物面侧为凸面,像面侧为凸面; 所述第二透镜⑵物面侧为凸面,像面侧为凸面; 所述第三透镜⑶物面侧为凸面,像面侧为凸面; 所述第四透镜⑷物面侧为凹面,像面侧为凸面; 所述第五透镜⑸物面侧为凹面,像面侧为凸面; 所述第六透镜⑹物面侧为凸面,像面侧为凹面; 所述第七透镜⑺物面侧为凸面,像面侧为凹面; 所述第八透镜⑻物面侧为凹面,像面侧为凹面; 所述第九透镜⑼物面侧为凹面,像面侧为凸面; 所述第十透镜(10)物面侧为凸面,像面侧为凹面; 所述第十一透镜(11)物面侧为凸面,像面侧为平面。
2. 根据权利要求1所述的超广角鱼眼镜头光学系统,其特征在于,还满足如下条件: (1) 1.80<Ndl<l.95;30<Vdl<50; (2) 1.50<Nd2<l.95;20<Vd2<35; (3) 1.55<Nd3<l.65;25<Vd3<40; ⑷I·60〈Nd4〈I·75;45〈Vd4〈60; (5) 1.50<Nd5<l.65;50<Vd5<70; (6) 1.85<Nd6<l.95;50<Vd6<70; (7) 1.45<Nd7<l.65;50<Vd7<70; ⑻1.80〈Nd8〈l.92;20〈Vd8〈35; (9) 1.80<Nd9<l.95;20<Vd9<35; (10) 1.67<Ndl0<1.90;40<Vdl0<60; (11) 1.60〈Ndll〈1.75;40〈Vdll〈60。 其中,Ndl为第一透镜⑴的折射率,Vdl为第一透镜⑴(2)的色散系数;Nd2为第二透镜 (2) 的折射率,Vd2为第二透镜(2)的色散系数;M3为第三透镜⑶的折射率,Vd3为第三透镜 (3) 的色散系数;Nd4为第四透镜⑷的折射率,Vd4为第四透镜⑷的色散系数;Nd5为第五透 镜⑸的折射率,Vd5为第五透镜⑸的色散系数;Nd6为第六透镜⑹的折射率,Vd6为第六透 镜⑹的色散系数;Nd7为第七透镜⑺的折射率,Vd7为第七透镜⑺的色散系数;Nd8为第八 透镜⑻的折射率,Vd8为第八透镜⑻的色散系数;Nd9为第九透镜⑼的折射率,Vd9为第九 透镜(9)的色散系数;NdlO为第十透镜(10)的折射率,VdlO为第十透镜(10)的色散系数; Ndll为第^^一透镜(11)的折射率,Vdll为第^^一透镜(11)的色散系数。
3. 根据权利要求1或2所述的超广角鱼眼镜头光学系统,其特征在于,所述第一透镜(1) 的光焦度为负,其焦距Π为-20mm。
4. 根据权利要求1或2所述的超广角鱼眼镜头光学系统,其特征在于,所述第二透镜(2) 的光焦度为负,其焦距f2为-11mm。
5. 根据权利要求1或2所述的超广角鱼眼镜头光学系统,其特征在于,所述第三透镜(3) 的光焦度为正,其焦距f3为36mm。
6. 根据权利要求1或2所述的超广角鱼眼镜头光学系统,其特征在于,所述第四透镜(4) 的光焦度为负,其焦距f4为-3.8mm。
7. 根据权利要求1或2所述的超广角鱼眼镜头光学系统,其特征在于,所述第五透镜(5) 的光焦度为负,其焦距f5为-7.2mm。
8. 根据权利要求1或2所述的超广角鱼眼镜头光学系统,其特征在于,所述第六透镜(6) 的光焦度为正,其焦距f 6为5.2mm。
9. 根据权利要求1或2所述的超广角鱼眼镜头光学系统,其特征在于,所述第七透镜(7) 的光焦度为正,其焦距f7为3.1mm。
10. 根据权利要求1或2所述的超广角鱼眼镜头光学系统,其特征在于,所述第八透镜 ⑻的光焦度为负,其焦距f8为-12mm。
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