CN115166946B - 一种广角低畸变大光圈变焦光学系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种广角低畸变大光圈变焦光学系统，所述光学系统沿入射光路依次设有前固定组A、变倍组B、固定组C以及补偿组D；所述前固定组A包括弯月正透镜A1；所述变倍组B包括依次设置的弯月负透镜B1、弯月负透镜B2以及双凸正透镜B3；所述固定组C包括依次设置的双凸正透镜C1和双凹负透镜C2；所述补偿组D包括依次设置的双凸正透镜D1、由双凸正透镜D2和双凹负透镜D3密接而成的第一胶合组、由弯月负透镜D4和双凸正透镜D5密接而成的第二胶合组、由双凹负透镜D6和双凸正透镜D7密接而成的第三胶合组以及弯月负透镜D8。本发明广角低畸变大光圈变焦光学系统具有大视场角、大光圈、畸变低的优点，同时色差小，使镜头色彩还原准确。

Description

一种广角低畸变大光圈变焦光学系统
技术领域
本发明涉及光电技术领域，特别是一种广角低畸变大光圈变焦光学系统。
背景技术
近年来，网络媒体飞速发展，其普及程度已经远远超越传统媒体。而网络直播作为互联网的产物更是迅速占据了一席之地，风靡各处。镜头作为直播工具中的关键光电部件，是必不可少的。
现有应用于直播的变焦光学系统难以在大光圈的同时兼顾广角、低畸变等优点。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种广角低畸变大光圈变焦光学系统，具有大视场角和大光圈，而且畸变低。
本发明采用以下方案实现：一种广角低畸变大光圈变焦光学系统，所述光学系统由沿入射光路依次设置的光焦度为正的前固定组A、光焦度为负的变倍组B、光焦度为正的固定组C以及光焦度为正的补偿组D组成；所述前固定组A由弯月正透镜A1组成；所述变倍组B由依次设置的弯月负透镜B1、弯月负透镜B2以及双凸正透镜B3组成；所述固定组C由依次设置的双凸正透镜C1和双凹负透镜C2组成；所述补偿组D由依次设置的双凸正透镜D1、由双凸正透镜D2和双凹负透镜D3密接而成的第一胶合组、由弯月负透镜D4和双凸正透镜D5密接而成的第二胶合组、由双凹负透镜D6和双凸正透镜D7密接而成的第三胶合组以及弯月负透镜D8组成。
进一步的，所述弯月正透镜A1焦距为f1，变倍组B的焦距为fb，固定组C的焦距为fc，补偿组D的焦距为fd满足以下关系：-1<fb/f1<0 ，1<fc/f1<2 ，0<fd/f1<1。
进一步的，所述变倍组B中包含两片非球面透镜，所述固定组C中至少包含一片非球面透镜，所述补偿组D中至少包含一片非球面透镜。
进一步的，所述非球面面型方程表达式为：
，
其中Z为非球面沿光轴方向在高度为r的位置时，距非球面顶点的距离矢高；C=1/R，R表示镜面的近轴曲率半径；K为二次曲面系数。
进一步的，所述光学系统广角端视场角大于90°，广角端最大畸变小于6%，广角端F值小于1.2。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明广角低畸变大光圈变焦光学系统具有大视场角、大光圈、畸变低的优点，同时色差小，使镜头色彩还原准确。
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下将通过具体实施例和相关附图，对本发明作进一步详细说明。
附图说明
图1为本发明实施例光学系统广角端光学结构示意图；
图2为本发明实施例光学系统广角端的工作波段轴向色差图；
图3为本发明实施例光学系统广角端的工作波段垂轴色差图；
图4为本发明实施例光学系统广角端的工作波段场曲畸变图；
图5为本发明实施例光学系统望远端的工作波段轴向色差图；
图6为本发明实施例光学系统望远端的工作波段垂轴色差图；
图7为本发明实施例光学系统望远端的工作波段场曲畸变图。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
如图1~7所示，一种广角低畸变大光圈变焦光学系统，所述光学系统由沿入射光路依次设置的光焦度为正的前固定组A、光焦度为负的变倍组B、光焦度为正的固定组C以及光焦度为正的补偿组D组成；所述前固定组A由弯月正透镜A1组成；所述变倍组B由依次设置的弯月负透镜B1、弯月负透镜B2以及双凸正透镜B3组成；所述固定组C由依次设置的双凸正透镜C1和双凹负透镜C2组成；所述补偿组D由依次设置的双凸正透镜D1、由双凸正透镜D2和双凹负透镜D3密接而成的第一胶合组、由弯月负透镜D4和双凸正透镜D5密接而成的第二胶合组、由双凹负透镜D6和双凸正透镜D7密接而成的第三胶合组以及弯月负透镜D8组成，弯月负透镜D8后方设有平板玻璃。该变焦光学系统具有大视场角、大光圈、畸变低的优点，胶合组有效降低了成像色差，色差小，使镜头色彩还原准确。
在本实施例中，所述弯月正透镜A1焦距为f1，变倍组B的焦距为fb，固定组C的焦距为fc，补偿组D的焦距为fd满足以下关系：-1<fb/f1<0 ，1<fc/f1<2 ，0<fd/f1<1。
在本实施例中，所述变倍组B中包含两片非球面透镜，所述固定组C中至少包含一片非球面透镜，所述补偿组D中至少包含一片非球面透镜。
在本实施例中，变倍组B中透镜B1为球面透镜，透镜B2、B3为非球面透镜；
固定组C中透镜C1为球面透镜，透镜C2为非球面透镜；补偿组D中，透镜D1至D7为球面透镜，透镜D8为非球面透镜。
在本实施例中，所述非球面面型方程表达式为：
，
其中Z为非球面沿光轴方向在高度为r的位置时，距非球面顶点的距离矢高；C=1/R，R表示镜面的近轴曲率半径；K为二次曲面系数。
各非球面透镜的非球面系数如下表：
其中，镜面S5的近轴曲率半径为51.201mm，镜面S6的近轴曲率半径为9.007mm，镜面S7的近轴曲率半径为97.658mm，镜面S8的近轴曲率半径为-132.773mm，镜面S12的近轴曲率半径为-30.683mm，镜面S13的近轴曲率半径为76.03mm，镜面S25的近轴曲率半径为12.385mm，镜面S26的近轴曲率半径为9.208mm。
在本实施例中，所述光学系统广角端视场角大于90°，广角端最大畸变小于6%，广角端F值小于1.2。
本实施例光学系统实现的技术指标如下：
（1）广角端视场角=90.2°；（2）广角端最大畸变=-5%；（3）广角端F值=1.19。
本实施例光学系统中各个镜片的具体参数见下表（S1~S28为镜面序号，胶合组的胶合面算一个面）：
上述本发明所公开的任一技术方案除另有声明外，如果其公开了数值范围，那么公开的数值范围均为优选的数值范围，任何本领域的技术人员应该理解：优选的数值范围仅仅是诸多可实施的数值中技术效果比较明显或具有代表性的数值。由于数值较多，无法穷举，所以本发明才公开部分数值以举例说明本发明的技术方案，并且，上述列举的数值不应构成对本发明创造保护范围的限制。
本发明如果公开或涉及了互相固定连接的零部件或结构件，那么，除另有声明外，固定连接可以理解为：能够拆卸地固定连接( 例如使用螺栓或螺钉连接)，也可以理解为：不可拆卸的固定连接(例如铆接、焊接)，当然，互相固定连接也可以为一体式结构( 例如使用铸造工艺一体成形制造出来) 所取代(明显无法采用一体成形工艺除外)。
另外，上述本发明公开的任一技术方案中所应用的用于表示位置关系或形状的术语除另有声明外其含义包括与其近似、类似或接近的状态或形状。
本发明提供的任一部件既可以是由多个单独的组成部分组装而成，也可以为一体成形工艺制造出来的单独部件。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (4)

1.一种广角低畸变大光圈变焦光学系统，其特征在于：所述光学系统由沿入射光路依次设置的光焦度为正的前固定组A、光焦度为负的变倍组B、光焦度为正的固定组C以及光焦度为正的补偿组D组成；所述前固定组A由弯月正透镜A1组成；所述变倍组B由依次设置的弯月负透镜B1、弯月负透镜B2以及双凸正透镜B3组成；所述固定组C由依次设置的双凸正透镜C1和双凹负透镜C2组成；所述补偿组D由依次设置的双凸正透镜D1、由双凸正透镜D2和双凹负透镜D3密接而成的第一胶合组、由弯月负透镜D4和双凸正透镜D5密接而成的第二胶合组、由双凹负透镜D6和双凸正透镜D7密接而成的第三胶合组以及弯月负透镜D8组成；所述弯月正透镜A1焦距为f1，变倍组B的焦距为fb，固定组C的焦距为fc，补偿组D的焦距为fd满足以下关系：-1<fb/f1<0 ，1<fc/f1<2 ，0<fd/f1<1。
2.根据权利要求1所述的广角低畸变大光圈变焦光学系统，其特征在于：所述变倍组B中包含两片非球面透镜，所述固定组C中至少包含一片非球面透镜，所述补偿组D中至少包含一片非球面透镜。
3.根据权利要求2所述的广角低畸变大光圈变焦光学系统，其特征在于：所述非球面面型方程表达式为：
，其中Z为非球面沿光轴方向在高度为r的位置时，距非球面顶点的距离矢高；C=1/R，R表示镜面的近轴曲率半径；K为二次曲面系数。
4.根据权利要求1所述的广角低畸变大光圈变焦光学系统，其特征在于：所述光学系统广角端视场角大于90°，广角端最大畸变小于6%，广角端F值小于1.2。
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