CN204575947U - 一种超广角环视光学成像系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种超广角环视光学成像系统，其特征在于：包括顺次设置的物面(1)、第一透镜(2)、第二透镜(3)、第三透镜(4)、光阑(5)、第四透镜(6)、第五透镜(7)、滤光片(8)和像面(9)，所述第一透镜(2)的焦距为负，所述第二透镜(3)的焦距为负，第三透镜(4)的焦距为正，第四透镜(6)的焦距为正，第五透镜(7)的焦距为正，该超广角环视光学成像系统实现了220度以上视场范围的高像质、大孔径成像，可以用于超广角范围成像要求如环视监控等领域。

Description

一种超广角环视光学成像系统

【技术领域】

本实用新型涉及一种超广角环视光学成像系统，尤其涉及一种应用于环视监控的超220度光学成像系统。

【背景技术】

目前使用的监控镜头存在一些弊端，如大多只有小于120度的视场角，视野不够大，在监控时需要转动较大的幅度，而且容易产生死角，使监控不到位。

本实用新型正是基于上述现有技术存在的缺点提出的。

【实用新型内容】

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种超广角环视光学成像系统，该超广角环视光学成像系统实现了220度以上视场范围的高像质、大孔径成像，可以用于超广角范围成像要求如环视监控等领域。

为实现上述目的，本实用新型采用了下述技术方案：

一种超广角环视光学成像系统，包括顺次设置的物面、第一透镜、第二透镜、第三透镜、光阑、第四透镜、第五透镜、滤光片和像面，所述第一透镜的焦距为负，所述第二透镜的焦距为负，第三透镜的焦距为正，第四透镜的焦距为正，第五透镜的焦距为正。

如上所述第一透镜朝向所述物面的一面曲率半径大于10，所述第一透镜朝向所述像面的一面曲率半径小于5。

如上所述第二透镜朝向所述物面的一面为双曲线非球面，所述第二透镜朝向所述像面的一面为椭圆非球面。

如上所述第三透镜朝向所述物面的一面和朝向所述像面的一面均为扁圆型非球面。

如上所述第四透镜朝向所述物面的一面为双曲线非球面，所述第四透镜朝向所述像面的一面为椭圆非球面。

如上所述第五透镜朝向所述物面的一面和朝向所述像面的一面均为双曲线非球面。

如上所述第一透镜的焦距f1，所述第二透镜的焦距f2，所述第三透镜的焦距f3，第四透镜的焦距f4，第五透镜的焦距f5之间满足关系式：0<f1/f2<2，-3<f2/f3<0，1<f4/f5<3。

如上所述第一透镜的色散系数vd lens 1，所述第二透镜的色散系数vd lens 2，所述第三透镜的色散系数vd lens 3，所述第四透镜的色散系数vd lens 4，所述第五透镜的色散系数vd lens 5之间满足关系式：vd lens3≤31，vd lens 1≥45，vd(lens2,lens4,lens5)≥40。

如上所述第一透镜为球面透镜，所述第二透镜、第三透镜、第四透镜和第五透镜的非球面表面形状满足方程： $Z={\mathrm{cy}}^2/\{1+\sqrt{[1-(1+k)c2y2]}\}+{\mathrm{\&alpha;}}_1{y}^2+$ ${\mathrm{\&alpha;}}_2{y}^4+{\mathrm{\&alpha;}}_3{y}^6+{\mathrm{\&alpha;}}_4{y}^8+{\mathrm{\&alpha;}}_5{y}^{10}+{\mathrm{\&alpha;}}_6{y}^{12}+{\mathrm{\&alpha;}}_7{y}^{14}+{\mathrm{\&alpha;}}_8{y}^{16},$ 在公式中，参数c为半径所对应的曲率，y为径向坐标(其单位和透镜长度单位相同)，k为圆锥二次曲线系数；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；α₁至α₈分别表示各径向坐标所对应的系数。

本实用新型的有益效果是：

1、在光学结构中，0<f1/f2<2，-3<f2/f3<0，可以解决本实用新型的超广角视场压缩问题，可以有效降低大角度光线在系统主面的高度，使系统长度超薄并降低结构性公差敏感性，第三透镜和第四透镜为类似对称镜片，位于光阑两侧，能有效的减少畸变。

2、在光学结构中，透镜间满足：vd lens 3≤31，vd lens 1≥45，vd(lens2,lens4,lens5)≥40，这种分配和搭配可以解决系统轴向色差过大问题、从而实现中心高分辨率。

3、本实用新型可实现220°以上的超广角摄像。

4、本实用新型的像面整体均匀、亮度高、孔径大(光圈数达到F2.0)。

5、本实用新型由于本系统采用了玻璃非球面加塑料非球面结构,故光学系统的几何传递函数得到很大提高,可以使该产品的税利度、透过率、色彩还原性得到显著提升。

6、本实用新型采用玻璃镜片与塑料镜片间隔使用的结构，实现温度冲击对成像质量的补偿，保证系统在较大范围的温度环境下(-60摄氏度～+80摄氏度)都具备优良的性能，温度特性无漂移。

【附图说明】

图1为本实用新型的示意图。

图2为本实用新型的光路示意图。

图3为图1之中的A部放大视图。

【具体实施方式】

下面结合附图对本实用新型做进一步详细的描述。

如图1至图3所示，一种超广角环视光学成像系统，其特征在于：包括顺次设置的物面、第一透镜、第二透镜、第三透镜、光阑、第四透镜、第五透镜、滤光片和像面，所述第一透镜的焦距为负，所述第二透镜的焦距为负，第三透镜的焦距为正，第四透镜的焦距为正，第五透镜的焦距为正，该超广角环视光学成像系统实现了220度以上视场范围的高像质、大孔径成像，可以用于超广角范围成像要求如环视监控等领域。

如图1、图2所示，在本实施例中，在所述第五透镜7朝向像面的一侧设有滤光片8，光线是从滤光片8进入的，考虑到应用到镜头成像时，会使用CMOS感光芯片，滤光片对感光芯片有一定的保护作用，同时也过滤一部分光线以减少杂光和光斑等，使图像色彩亮丽和锐利的同时具有良好的色彩还原性。

如图1、图2所示，在本实施例中，所述第一透镜2朝向所述物面1的一面曲率半径大于10，所述第一透镜2朝向所述像面9的一面曲率半径小于5。

如图1、图2所示，在本实施例中，所述第二透镜3朝向所述物面1的一面为双曲线非球面，所述第二透镜3朝向所述像面9的一面为椭圆非球面。

如图1、图2所示，在本实施例中，所述第三透镜4朝向所述物面1的一面和朝向所述像面9的一面均为扁圆型非球面。

如图1、图2所示，在本实施例中，所述第四透镜6朝向所述物面1的一面为双曲线非球面，所述第四透镜6朝向所述像面9的一面为椭圆非球面。

如图1、图2所示，在本实施例中，所述第五透镜7朝向所述物面1的一面和朝向所述像面9的一面均为双曲线非球面。

如图1、图2所示，在本实施例中，所述第一透镜2的焦距f1，所述第二透镜3的焦距f2，所述第三透镜4的焦距f3，第四透镜6的焦距f4，第五透镜7的焦距f5之间满足关系式：0<f1/f2<2，-3<f2/f3<0，1<f4/f5<3，在光学结构中，0<f1/f2<2，-3<f2/f3<0，可以解决本实用新型的超广角视场压缩问题，可以有效降低大角度光线在系统主面的高度，使系统长度超薄并降低结构性公差敏感性，第三透镜和第四透镜为类似对称镜片，位于光阑两侧，能有效的减少畸变。

如图1、图2所示，在本实施例中，所述第一透镜2的色散系数vd lens1，所述第二透镜3的色散系数vd lens 2，所述第三透镜4的色散系数vdlens 3，所述第四透镜6的色散系数vd lens 4，所述第五透镜7的色散系数vd lens 5之间满足关系式：vd lens 3≤31，vd lens 1≥45，vd(lens2,lens4,lens5)≥40，在光学结构中，透镜间满足：vd lens 3≤31，vd lens1≥45，vd(lens2,lens4,lens5)≥40，这种分配和搭配可以解决系统轴向色差过大问题、从而实现中心高分辨率。

如图1、图2所示，在本实施例中，所述第一透镜2为球面透镜，所述第二透镜3、第三透镜4、第四透镜6和第五透镜7的非球面表面形状满足方程： $Z={\mathrm{cy}}^2/\{1+\sqrt{[1-(1+k)c2y2]}\}+{\mathrm{\&alpha;}}_1{y}^2+{\mathrm{\&alpha;}}_2{y}^4+{\mathrm{\&alpha;}}_3{y}^6+{\mathrm{\&alpha;}}_4{y}^8+{\mathrm{\&alpha;}}_5{y}^{10}+{\mathrm{\&alpha;}}_6{y}^{12}+{\mathrm{\&alpha;}}_7{y}^{14}+{\mathrm{\&alpha;}}_8{y}^{16},$ 在公式中，参数c为半径所对应的曲率，y为径向坐标(其单位和透镜长度单位相同)，k为圆锥二次曲线系数；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；α₁至α₈分别表示各径向坐标所对应的系数。

Claims (10)

1.一种超广角环视光学成像系统，其特征在于：包括顺次设置的物面(1)、第一透镜(2)、第二透镜(3)、第三透镜(4)、光阑(5)、第四透镜(6)和第五透镜(7)，所述第一透镜(2)的焦距为负，所述第二透镜(3)的焦距为负，第三透镜(4)的焦距为正，第四透镜(6)的焦距为正，第五透镜(7)的焦距为正。

2.根据权利要求1所述的超广角环视光学成像系统，其特征在于：在所述第五透镜(7)朝向像面的一侧设有滤光片(8)。

3.根据权利要求1所述的超广角环视光学成像系统，其特征在于：所述第一透镜(2)朝向所述物面(1)的一面曲率半径大于10，所述第一透镜(2)朝向像面的一面曲率半径小于5。

4.根据权利要求1所述的超广角环视光学成像系统，其特征在于：所述第二透镜(3)朝向所述物面(1)的一面为双曲线非球面，所述第二透镜(3)朝向像面的一面为椭圆非球面。

5.根据权利要求1所述的超广角环视光学成像系统，其特征在于：所述第三透镜(4)朝向所述物面(1)的一面和朝向像面的一面均为扁圆型非球面。

6.根据权利要求1所述的超广角环视光学成像系统，其特征在于：所述第四透镜(6)朝向所述物面(1)的一面为双曲线非球面，所述第四透镜(6)朝向像面的一面为椭圆非球面。

7.根据权利要求1所述的超广角环视光学成像系统，其特征在于：所述第五透镜(7)朝向所述物面(1)的一面和朝向像面的一面均为双曲线非球面。

8.根据权利要求1至7任意一项权利要求所述的超广角环视光学成像系统，其特征在于：所述第一透镜(2)的焦距f1，所述第二透镜(3)的焦距f2，所述第三透镜(4)的焦距f3，第四透镜(6)的焦距f4，第五透镜(7)的焦距f5之间满足关系式：0<f1/f2<2，-2.5<f2/f3<0，1<f4/f5<3。

9.根据权利要求8所述的超广角环视光学成像系统，其特征在于：所述第一透镜(2)的色散系数vd lens 1，所述第二透镜(3)的色散系数vd lens 2，所述第三透镜(4)的色散系数vd lens 3，所述第四透镜(6)的色散系数vd lens 4，所述第五透镜(7)的色散系数vd lens 5之间满足关系式：vd lens 3≤31，vd lens 1≥45，vd(lens2,lens4,lens5)≥40。

10.根据权利要求9所述的超广角环视光学成像系统，其特征在于：所述第一透镜(2)为球面透镜，所述第二透镜(3)、第三透镜(4)、第四透镜(6)和第五透镜(7)的非球面表面形状满足方程： 在公式中，参数c为半径所对应的曲率，y为径向坐标，其单位和透镜长度单位相同，k为圆锥二次曲线系数；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；α₁至α₈分别表示各径向坐标所对应的系数。