CN111638587B

CN111638587B - 一种大光圈高像素全景光学系统

Info

Publication number: CN111638587B
Application number: CN202010382710.0A
Authority: CN
Inventors: 李德秋
Original assignee: Chengdu Youshi Optoelectronics Technology Co ltd
Current assignee: Chengdu Youshi Optoelectronics Technology Co ltd
Priority date: 2020-05-08
Filing date: 2020-05-08
Publication date: 2022-06-21
Anticipated expiration: 2040-05-08
Also published as: CN111638587A

Abstract

本发明涉及光学成像系统技术领域，具体涉及一种大光圈高像素全景光学系统，包括沿光线入射方向依次设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、光阑、第五透镜、第六透镜、第七透镜、第八透镜、IR片和感光芯片，透镜六和透镜七组合成胶合透镜一，可以有效解决系统色差问题，而且能够降低光学系统的公差敏感性，改善工艺条件提高镜头成像质量，本发明的第八透镜采用塑胶非球面透镜，第二透镜能够降低光学成像系统畸变，第三透镜能够降低光学成像系统象散，第八透镜能够降低光学成像系统彗差，实现了大视场角，视场角可达92.5°；低畸变，电视畸变小于2％；高像质、大孔径，光圈数可达F2；长度短，光学总长30mm。

Description

一种大光圈高像素全景光学系统

技术领域

本发明涉及光学成像系统技术领域，具体涉及一种大光圈高像素全景光学系统。

背景技术

光学系统是指由透镜、反射镜、棱镜和光阑等多种光学元件按一定次序组合成的系统。通常用来成像或做光学信息处理。曲率中心在同一直线上的两个或两个以上折射球面组成的光学系统称为共轴球面系统，曲率中心所在的那条直线称为光轴。一个光学系统除了要考虑高斯光学的有关问题，还需考虑成像范围的大小、成像光束孔径角的大小、成像波段的宽窄以及像的清晰度和照度等一系列问题。满足一系列要求的实际光学系统往往由一系列透镜、曲面反射镜、平面镜、反射棱镜和分划板等多种光学零件组成。

目前对于会议视频系统和安防监控系统的像素要求越来越高，主流全景镜头的像素和成像质量已经很难满足要求，同时在光线不足的情况下呈像不理想，畸变较大。

基于此，本发明设计了一种大光圈高像素全景光学系统，以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种大光圈高像素全景光学系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种大光圈高像素全景光学系统，从物方至像方依次设有：

第一透镜，第一透镜为负焦球面透镜，且第一透镜朝向物方的表面为凸面，朝向像方的表面为凹面，第一透镜朝向物方的表面半径大于朝向像方的表面半径；

第二透镜，第二透镜为负焦球面透镜，且第二透镜朝向物方的表面为凸面，朝向像方的表面为凹面，而且第二透镜朝向物方的表面半径大于朝向像方的表面半径；

第三透镜，第三透镜为负焦球面透镜，且第三透镜的两表面均为凹面，第三透镜朝向物方的表面半径大于朝向像方的表面半径；

第四透镜，第四透镜为正焦球面透镜，且第四透镜的两表面均为凸面，第四透镜朝向物方的表面半径等于朝向像方的表面半径；

光阑；

第五透镜，第五透镜为正焦球面透镜，且第五透镜朝向物方的表面为凹面，朝向像方的表面为凸面，第五透镜朝向物方的表面半径大于朝向像方的表面半径；

胶合透镜一，胶合透镜一包括第六透镜和第七透镜，第六透镜为正焦球面透镜，且第六透镜的两表面均为凸面，第六透镜朝向物方的表面半径大于朝向像方的表面半径，第七透镜为负焦球面透镜，且第七透镜的两表面均为凹面，第七透镜朝向物方的表面半径小于朝向像方的表面半径；

第八透镜，第八透镜为正焦非球面透镜，且第八透镜的两表面均为凸面，第八透镜的两表面均为偶次非球面；

IR滤光片；

感光芯片。

进一步的，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、第八透镜和胶合透镜一满足如下表达式：f₁/f＝-11.6528，f₂/f＝-5.4270，f₃/f＝-3.1018，f₄/f＝4.9824，f₅/f＝8.5667，f₆/f＝2.7179，f₇/f＝-2.7387，f₈/f＝4.5761，f₁₂/f＝30.3540；其中f₁、f₂、f₃、f₄、f₅、f₆、f₇、f₈、f₁₂分别是第一透镜、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、胶合透镜一的焦距，f是光学成像系统的焦距。

进一步的，第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜和第八透镜满足如下表达式：n_dLens1＝1.614，n_dLens2＝1.788，n_dLens3＝1.697，n_dLens4＝1.847，n_dLens5＝1.697，n_dLens6＝1.697，n_dLens7＝1.847，n_dLens8＝1.531；其中n_dLens1、n_dLens2、n_dLens3、n_dLens4、n_dLens5、n_dLens6、n_dLens7、n_dLens8分别是第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜、第八透镜的折射率。

进一步的，第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、光阑、第五透镜、第六透镜和第八透镜满足如下表达式：d₁＝2.92，d₂＝3.265，d₃＝2.14，d₄＝3.745，d₅＝0.5，d₆＝0.15，d₇＝1.585；其中d₁是第一透镜与第二透镜之间的空气间隔，d₂是第二透镜与第三透镜之间的空气间隔，d₃是第三透镜与第四透镜之间的空气间隔，d₄是第四透镜与光阑之间的空气间隔，d₅是光阑与第五透镜之间的空气间隔，d₆是第五透镜与第六透镜之间的空气间隔，d₇是第七透镜与第八透镜之间的空气间隔。

进一步的，第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜和第七透镜是玻璃球面透镜；第八透镜为玻璃非球面透镜，且非球面表面形状旋转曲线满足方程：

进一步的，方程中参数定义：c是表面的曲率，c＝1/r，r为表面的半径，k是表面的二次曲线系数，当k<-1时，透镜表面旋转曲线为双曲线，当k＝-1时，透镜表面旋转曲线为抛物线，当-1<k<0时，透镜表面旋转曲线为椭圆，当k＝0时，透镜表面旋转曲线为圆形，当k>0时，透镜表面旋转曲线为扁圆形，a1至a8是非球面多项式的值。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明的第八透镜采用塑胶非球面透镜，第二透镜能够降低光学成像系统畸变，第三透镜能够降低光学成像系统象散，第八透镜能够降低光学成像系统彗差；

2、本发明的第六透镜和第七透镜组合成胶合透镜一，这样的结构可以有效解决系统色差问题，而且能够降低光学系统的公差敏感性，改善工艺条件提高镜头成像质量；

3、本发明实现了大视场角，视场角可达92.5°；低畸变，电视畸变小于2％；高像质、大孔径，光圈数可达F2；长度短，光学总长30mm。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述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发明的一些实施例，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。

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明光路示意图；

图3为本发明光学系统参数示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、第一透镜；2、第二透镜；3、第三透镜；4、第四透镜；5、光阑；6、第五透镜；7、第六透镜；8、第七透镜；9、第八透镜；10、IR滤光片；11、感光芯片；12、胶合透镜一。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-3，本发明提供一种技术方案：一种大光圈高像素全景光学系统，从物方至像方依次设有：

第一透镜1，第一透镜1为负焦球面透镜，且第一透镜1朝向物方的表面为凸面，朝向像方的表面为凹面，第一透镜1朝向物方的表面半径大于朝向像方的表面半径；

第二透镜2，第二透镜2为负焦球面透镜，且第二透镜2朝向物方的表面为凸面，朝向像方的表面为凹面，而且第二透镜2朝向物方的表面半径大于朝向像方的表面半径；

第三透镜3，第三透镜3为负焦球面透镜，且第三透镜3的两表面均为凹面，第三透镜3朝向物方的表面半径大于朝向像方的表面半径；

第四透镜4，第四透镜4为正焦球面透镜，且第四透镜4的两表面均为凸面，第四透镜4朝向物方的表面半径等于朝向像方的表面半径；

光阑5；

第五透镜6，第五透镜6为正焦球面透镜，且第五透镜6朝向物方的表面为凹面，朝向像方的表面为凸面，第五透镜6朝向物方的表面半径大于朝向像方的表面半径；

胶合透镜一12，胶合透镜一12包括第六透镜7和第七透镜8，第六透镜7为正焦球面透镜，且第六透镜7的两表面均为凸面，第六透镜7朝向物方的表面半径大于朝向像方的表面半径，第七透镜8为负焦球面透镜，且第七透镜8的两表面均为凹面，第七透镜8朝向物方的表面半径小于朝向像方的表面半径；

第八透镜9，第八透镜9为正焦非球面透镜，且第八透镜9的两表面均为凸面，第八透镜9的两表面均为偶次非球面；

IR滤光片10；

感光芯片11。

第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3、第四透镜4、第五透镜6、第六透镜7、第七透镜8、第八透镜9和胶合透镜一12满足如下表达式：f₁/f＝-11.6528，f₂/f＝-5.4270，f₃/f＝-3.1018，f₄/f＝4.9824，f₅/f＝8.5667，f₆/f＝2.7179，f₇/f＝-2.7387，f₈/f＝4.5761，f₁₂/f＝30.3540；其中f₁、f₂、f₃、f₄、f₅、f₆、f₇、f₈、f₁₂分别是第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3、第四透镜4、第五透镜6、第六透镜7、第七透镜8、第八透镜9、胶合透镜一12的焦距，f是光学成像系统的焦距。

第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3、第四透镜4、第五透镜6、第六透镜7、第七透镜8和第八透镜9满足如下表达式：n_dLens1＝1.614，n_dLens2＝1.788，n_dLens3＝1.697，n_dLens4＝1.847，n_dLens5＝1.697，n_dLens6＝1.697，n_dLens7＝1.847，n_dLens8＝1.531；其中n_dLens1、n_dLens2、n_dLens3、n_dLens4、n_dLens5、n_dLens6、n_dLens7、n_dLens8分别是第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3、第四透镜4、第五透镜6、第六透镜7、第七透镜8、第八透镜9的折射率。

第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3、第四透镜4、光阑5、第五透镜6、第六透镜7和第八透镜9满足如下表达式：d₁＝2.92，d₂＝3.265，d₃＝2.14，d₄＝3.745，d₅＝0.5，d₆＝0.15，d₇＝1.585；其中d₁是第一透镜1与第二透镜2之间的空气间隔，d₂是第二透镜2与第三透镜3之间的空气间隔，d₃是第三透镜3与第四透镜4之间的空气间隔，d₄是第四透镜4与光阑5之间的空气间隔，d₅是光阑5与第五透镜6之间的空气间隔，d₆是第五透镜6与第六透镜7之间的空气间隔，d₇是第七透镜8与第八透镜9之间的空气间隔。

第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3、第四透镜4、第五透镜6、第六透镜7和第七透镜8是玻璃球面透镜；第八透镜9为玻璃非球面透镜，且非球面表面形状旋转曲线满足方程：

方程中参数定义：c是表面的曲率，c＝1/r，r为表面的半径，k是表面的二次曲线系数，当k<-1时，透镜表面旋转曲线为双曲线，当k＝-1时，透镜表面旋转曲线为抛物线，当-1<k<0时，透镜表面旋转曲线为椭圆，当k＝0时，透镜表面旋转曲线为圆形，当k>0时，透镜表面旋转曲线为扁圆形，a1至a8是非球面多项式的值；

z为坐标系的z轴坐标，y为坐标系的y轴坐标。

如图3所示，其中非球面参数为：

第15面：k＝2.276，a₁＝-1.497E-003，a₂＝5.801E-005，a₃＝0，a₄＝0；

第16面：k＝2.208，a₁＝1.384E-003，a₂＝8.481E-005，a₃＝2.007E-006，a4＝3.143E-007。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims

1.一种大光圈高像素全景光学系统，其特征在于，从物方至像方依次设有：

第一透镜(1)，所述第一透镜(1)为负焦球面透镜，且第一透镜(1)朝向物方的表面为凸面，朝向像方的表面为凹面，所述第一透镜(1)朝向物方的表面半径大于朝向像方的表面半径；

第二透镜(2)，所述第二透镜(2)为负焦球面透镜，且第二透镜(2)朝向物方的表面为凸面，朝向像方的表面为凹面，而且第二透镜(2)朝向物方的表面半径大于朝向像方的表面半径；

第三透镜(3)，所述第三透镜(3)为负焦球面透镜，且第三透镜(3)的两表面均为凹面，所述第三透镜(3)朝向物方的表面半径大于朝向像方的表面半径；

第四透镜(4)，所述第四透镜(4)为正焦球面透镜，且第四透镜(4)的两表面均为凸面，所述第四透镜(4)朝向物方的表面半径等于朝向像方的表面半径；

光阑(5)；

第五透镜(6)，所述第五透镜(6)为正焦球面透镜，且第五透镜(6)朝向物方的表面为凹面，朝向像方的表面为凸面，所述第五透镜(6)朝向物方的表面半径大于朝向像方的表面半径；

胶合透镜一(12)，所述胶合透镜一(12)包括第六透镜(7)和第七透镜(8)，所述第六透镜(7)为正焦球面透镜，且第六透镜(7)的两表面均为凸面，所述第六透镜(7)朝向物方的表面半径大于朝向像方的表面半径，所述第七透镜(8)为负焦球面透镜，且第七透镜(8)的两表面均为凹面，所述第七透镜(8)朝向物方的表面半径小于朝向像方的表面半径；

第八透镜(9)，所述第八透镜(9)为正焦非球面透镜，且第八透镜(9)的两表面均为凸面，所述第八透镜(9)的两表面均为偶次非球面；

IR滤光片(10)；

感光芯片(11)；

所述第一透镜(1)、第二透镜(2)、第三透镜(3)、第四透镜(4)、第五透镜(6)、第六透镜(7)、第七透镜(8)、第八透镜(9)和胶合透镜一(12)满足如下表达式：f₁/f＝-11.6528，f₂/f＝-5.4270，f₃/f＝-3.1018，f₄/f＝4.9824，f₅/f＝8.5667，f₆/f＝2.7179，f₇/f＝-2.7387，f₈/f＝4.5761，f₁₂/f＝30.3540；其中f₁、f₂、f₃、f₄、f₅、f₆、f₇、f₈、f₁₂分别是第一透镜(1)、第二透镜(2)、第三透镜(3)、第四透镜(4)、第五透镜(6)、第六透镜(7)、第七透镜(8)、第八透镜(9)、胶合透镜一(12)的焦距，f是光学成像系统的焦距；

所述第一透镜(1)、第二透镜(2)、第三透镜(3)、第四透镜(4)、第五透镜(6)、第六透镜(7)、第七透镜(8)和第八透镜(9)满足如下表达式：n_dLens1＝1.614，n_dLens2＝1.788，n_dLens3＝1.697，n_dLens4＝1.847，n_dLens5＝1.697，n_dLens6＝1.697，n_dLens7＝1.847，n_dLens8＝1.531；其中n_dLens1、n_dLens2、n_dLens3、n_dLens4、n_dLens5、n_dLens6、n_dLens7、n_dLens8分别是第一透镜(1)、第二透镜(2)、第三透镜(3)、第四透镜(4)、第五透镜(6)、第六透镜(7)、第七透镜(8)、第八透镜(9)的折射率；

所述第一透镜(1)、第二透镜(2)、第三透镜(3)、第四透镜(4)、光阑(5)、第五透镜(6)、第六透镜(7)和第八透镜(9)满足如下表达式：d₁＝2.92，d₂＝3.265，d₃＝2.14，d₄＝3.745，d₅＝0.5，d₆＝0.15，d₇＝1.585；其中d₁是第一透镜(1)与第二透镜(2)之间的空气间隔，d₂是第二透镜(2)与第三透镜(3)之间的空气间隔，d₃是第三透镜(3)与第四透镜(4)之间的空气间隔，d₄是第四透镜(4)与光阑(5)之间的空气间隔，d₅是光阑(5)与第五透镜(6)之间的空气间隔，d₆是第五透镜(6)与第六透镜(7)之间的空气间隔，d₇是第七透镜(8)与第八透镜(9)之间的空气间隔。

2.如权利要求1所述的一种大光圈高像素全景光学系统，其特征在于：所述第一透镜(1)、第二透镜(2)、第三透镜(3)、第四透镜(4)、第五透镜(6)、第六透镜(7)和第七透镜(8)是玻璃球面透镜；所述第八透镜(9)为玻璃非球面透镜，且非球面表面形状旋转曲线满足方程：

3.如权利要求2所述的一种大光圈高像素全景光学系统，其特征在于：所述方程中参数定义：c是表面的曲率，c＝1/r，r为表面的半径，所述k是表面的二次曲线系数，当k<-1时，透镜表面旋转曲线为双曲线，当k＝-1时，透镜表面旋转曲线为抛物线，当-1<k<0时，透镜表面旋转曲线为椭圆，当k＝0时，透镜表面旋转曲线为圆形，当k>0时，透镜表面旋转曲线为扁圆形，所述a1至a8是非球面多项式的值；

z为坐标系的z轴坐标，y为坐标系的y轴坐标。