CN204731480U - 一种超小畸变、超广角光学系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种超小畸变、超广角光学系统，其特征在于：包括依次设置的第一镜片(1)、第二镜片(2)、第三镜片(3)、光阑(4)、第四镜片(5)、第五镜片(6)、第六镜片(7)、第七镜片(8)、滤光片(9)和感光芯片(10)，所述第一镜片(1)、第二镜片(2)、第三镜片(3)、第五镜片(6)、第六镜片(7)、第七镜片(8)为塑料非球面镜片，所述第四镜片(5)为玻璃非球面镜片，该超小畸变、超广角光学系统成本低，矫正了畸变，在可见光波段有极好的图像锐利度和色彩还原性，实现像质在不同环境的一致性。

Description

一种超小畸变、超广角光学系统

【技术领域】

本实用新型涉及一种光学成像系统，尤其涉及一种应用于监控,车载系统的高低温、红外共焦、高像素、低成本、大光圈、小体积、小畸变、超广角光学系统。

【背景技术】

目前监控,车载镜头所用镜头普遍存在这样的缺点:镜头高低温、红外不共焦,成本高,光圈小,体积大；超广角镜头的畸变大等，现在只有少数镜头，在牺牲其它方面的情况下改善某个方面,比如为了实现高低温、红外共焦及高像素，就使用了较多数量的玻璃球面镜片或玻璃非球面镜片，提高了成本,不能满足消费者低成本的需求；亦或者超广角镜头的畸变根本没有矫正，存在畸变大的缺陷。

为了解决上述所存在的问题，本实用新型作出有益的改进。

【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，提供一种超小畸变、超广角光学系统，该超小畸变、超广角光学系统成本低，矫正了畸变，在可见光波段有极好的图像锐利度和色彩还原性，实现像质在不同环境的一致性。

为实现上述目的，本实用新型采用了下述技术方案：

一种超小畸变、超广角光学系统，包括依次设置的第一镜片、第二镜片、第三镜片、光阑、第四镜片、第五镜片、第六镜片、第七镜片、滤光片和感光芯片，所述第一镜片、第二镜片、第三镜片、第五镜片、第六镜片、第七镜片为塑料非球面镜片，所述第四镜片为玻璃非球面镜片。

如上所述第一镜片、第二镜片、第五镜片、第七镜片的焦距为负，所述第三镜片、第四镜片、第六镜片的焦距为正。

如上所述第一镜片、第二镜片、第三镜片、第四镜片、第五镜片、第六镜片、第七镜片的非球面面型满足方程式： 在公式中，参数c为半径所对应的曲率，y为径向坐标，径向坐标的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、现有高低温,红外共焦、高像素、超广角镜头普遍采用全玻璃球面或玻璃非球面加玻璃球面镜片,本实用新型主要采用塑料非球面加上价格较低的玻璃非球面,从而使成本大幅降低。

2、现有超广角高像素镜头,要不就是没有矫正畸变,要不就是畸变矫正的不够使镜头周边畸变较大,出现画面堆积,所以周边分辨率不能体现，本实用新型重点矫正了畸变,使角度在130°时光学畸变做到了10％以内,使整个画面都能清晰成像。

3、现有高像素监控镜头在图像锐利度和色彩还原性上容易失衡，本镜头采用宽光谱1:1:1设计,在可见光波段有极好的图像锐利度和色彩还原性。

4、现有高像素监控镜头在高低温、红外上不能实现共焦,产生白光常温(20°)下对好焦后,高低温和红外环境下出现严重焦点不重合,像面模糊的情况.本实用新型很好的解决了高低温、红外焦点不重合问题,实现像质在不同环境的一致性。

【附图说明】

图1为本实用新型的示意图。

【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所示，一种超小畸变、超广角光学系统，包括依次设置的第一镜片1、第二镜片2、第三镜片3、光阑4、第四镜片5、第五镜片6、第六镜片7、第七镜片8、滤光片9和感光芯片10，所述第一镜片1、第二镜片2、第三镜片3、第五镜片6、第六镜片7、第七镜片8为塑料非球面镜片，所述第四镜片5为玻璃非球面镜片。

如图1所示，在本实施例中，所述第一镜片1、第二镜片2、第五镜片6、第七镜片8的焦距为负，所述第三镜片3、第四镜片5、第六镜片7的焦距为正，本实用新型在整个画面都能清晰成像，本镜头采用宽光谱1:1:1设计,在可见光波段有极好的图像锐利度和色彩还原性。

如图1所示，在本实施例中，所述第一镜片1、第二镜片2、第三镜片3、第四镜片5、第五镜片6、第六镜片7、第七镜片8的非球面面型满足方程式： $Z={\mathrm{cy}}^2/\{1+\sqrt{\[1-(1+k)c2y2\]}\}+{\mathrm{\α}}_1{y}^2+{\mathrm{\α}}_2{y}^4+{\mathrm{\α}}_3{y}^6+{\mathrm{\α}}_4{y}^8+{\mathrm{\α}}_5{y}^{10}+{\mathrm{\α}}_6{y}^{12}+{\mathrm{\α}}_7{y}^{14}+{\mathrm{\α}}_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。

高低温共焦主要通过以下方法实现：采用不同的塑料材料对应的膨胀系数不同,再设计出不同的面型,使高低温时面型产生互补,从而使高低温时像质保持不变。

红外共焦主要通过以下方法实现：合理分配不同塑料材料折射率Nd,阿贝数Vd值,通过设计合理面型,使镜头在对白光成像清楚的前提下同时满足红外光线的成像清晰。

其高像素主要通过以下途径实现：1.高效率的材料搭配,依据各个透镜的正负,合理地分配折射率Nd和阿贝数Vd值,在依此选择合适的材料；2.设计时重点提升中心分辨率的同时，充分重视周边视场的像差校正，保证整个画面画质均匀；3.采用宽光谱1:1:1设计,从而保证了高质的图像锐利度和色彩还原性。

在第七镜片8后面设置有感光芯片10，同时在第七镜片8和感光芯片10之间插入滤光片9，以滤掉设计波段外的杂光，并在设计时，考虑了滤光片9衬底材料引入的色差，加以校正,实现最佳的成像效果。

下面是本实用新型的实际设计案例：

面编号	面型	半径R	厚度	材料	有效直径
						OBJ	标准球面	INFINITY	INFINITY	AIR	INFINITY

S1	偶数非球面	13.33	1.23	F4520	10.5
						S2	偶数非球面	1.38	1.62	AIR	4.5
S3	偶数非球面	2.863	0.6	OKP1	4.3
						S4	偶数非球面	2.851	0.674	AIR	3.3
S5	偶数非球面	3.552	1.232	SP1516	2.96
						S6	偶数非球面	8.744	0.305	AIR	1.906
光阑	标准球面	INFINITY	0	AIR	1.47
						S7	偶数非球面	12.17	0.91	M-BACD5N	1.61
S8	偶数非球面	-1.605	0.046	AIR	2.2
						S9	偶数非球面	-5.75	0.4	OKP1	2.4
S10	偶数非球面	2.45	0.048	AIR	3
						S11	偶数非球面	7.451	1.46	F4520	3.11
S12	偶数非球面	-1.182	0.59	AIR	3.4
						S13	偶数非球面	-25.34	0.5	OKP1	4.2
S14	偶数非球面	3.57	0.2	AIR	5.2
						S15	标准球面	INFINITY	0.3	K9L	5.5
S16	标准球面	INFINITY	0.85	AIR	5.6
						像面	标准球面	INFINITY			6.2

如上表格之中，S1，S2对应第一镜片1的两个面；S3，S4对应第二镜片2的两个面；S5，S6对应第三镜片3的两个面；S7，S8对应第四镜片5的两个面；S9，S10对应第五镜片6的两个面；S11，S12对应第六镜片7的两个面；S13，S14对应第七镜片8的两个面；S15，S16对应滤光片9的两个面。

各个面的非球面系数：

	k	a2	a3	a4	a5
						S1	1.825	0.0007	-1.76E-005	-1.20E-007	-1.01E-09
S2	-0.6	-0.0052	0.00125	9.71E-005	4.48E-006
						S3	0.112	0.016	-0.0037	-0.0004	-6.96E-005
S4	0.87	0.042	-0.0077	-0.00072	-0.0016
						S5	3.58	0.0236	0.004649	0.0039	0.0017
S6	78.85	0.0426	0.03227	-0.02095	0.00867
						S7	12.7	0.011	0.0148	-0.1089	0.1055
S8	-6.4	-0.016	-0.016	0.0184	-0.0142
						S9	20.37	-0.037	0.0446	-0.00584	0.00114
S10	-38	-0.009	0.01	0.0019	-0.00091
						S11	-953	0.0442	-0.00192	-0.00099	-0.00057
S12	-2.1	-0.02	0.0029	0.0012	-4.67E-006
						S13	-1000	0.0041	-0.0096	0.00034	-0.00011
S14	-32	0.006	-0.0089	0.00075	0.00022

如上表格之中，S1，S2对应第一镜片1的两个面；S3，S4对应第二镜片2的两个面；S5，S6对应第三镜片3的两个面；S7，S8对应第四镜片5的两个面；S9，S10对应第五镜片6的两个面；S11，S12对应第六镜片7的两个面；S13，S14对应第七镜片8的两个面。

Claims (3)

1.一种超小畸变、超广角光学系统，其特征在于：包括依次设置的第一镜片(1)、第二镜片(2)、第三镜片(3)、光阑(4)、第四镜片(5)、第五镜片(6)、第六镜片(7)、第七镜片(8)、滤光片(9)和感光芯片(10)，所述第一镜片(1)、第二镜片(2)、第三镜片(3)、第五镜片(6)、第六镜片(7)、第七镜片(8)为塑料非球面镜片，所述第四镜片(5)为玻璃非球面镜片。

2.根据权利要求1所述的超小畸变、超广角光学系统，其特征在于：所述第一镜片(1)、第二镜片(2)、第五镜片(6)、第七镜片(8)的焦距为负，所述第三镜片(3)、第四镜片(5)、第六镜片(7)的焦距为正。

3.根据权利要求1或2所述的超小畸变、超广角光学系统，其特征在于：所述第一镜片(1)、第二镜片(2)、第三镜片(3)、第四镜片(5)、第五镜片(6)、第六镜片(7)、第七镜片(8)的非球面面型满足方程式： $Z={\mathrm{cy}}^2/\{1+\sqrt{\[1-(1+k)c2y2\]}\}+{\mathrm{\α}}_1{y}^2+{\mathrm{\α}}_2{y}^4+{\mathrm{\α}}_3{y}^6+{\mathrm{\α}}_4{y}^8+{\mathrm{\α}}_5{y}^{10}+{\mathrm{\α}}_6{y}^{12}+{\mathrm{\α}}_7{y}^{14}+{\mathrm{\α}}_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，径向坐标的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。