CN206321857U - 一种物像面倾斜光学系统 - Google Patents
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Abstract
一种物像面倾斜光学系统，所述镜片包括从物侧到像侧依次设置有正双凸的第一透镜、正弯月的第二透镜、负双凹的第三透镜和正双凸的第四透镜，光阑设置在第三透镜与第四透镜之间，第一透镜靠近被摄物体；有‑4.96<h1*f1/f<‑3.26；‑4.26<h2*f2/f<‑3.84；0.2<h3*f3/f<0.4；0.001<h4*f4/f<0.01；其中，f1为第一透镜的焦距，f2为第二透镜的焦距，f3为第三透镜的焦距，f4为第四透镜的焦距，f为系统总的焦距。本实用新型在保证像质的前提下，通过合理匹配玻璃材料的线性膨胀系数、及合理分配玻璃镜片正负光焦度，在‑10℃～‑60℃仍有很好的解析品质，提升了镜头视场竞争力。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种物像面倾斜光学系统。
背景技术
在激光测距光学系统中，若入射光垂直于被摄物体，只有一个准确调焦位置，其余位置均处于不同程度的离焦状态，从而引起像点弥散，使测量产生较大的误差。为提高系统的测量精度，使用物像面倾斜光学系统，被摄物体与光电探测器件与光轴的夹角满足沙伊姆普夫卢格条件，使每一光点均可在光电探测器成像清晰，从而减小测量误差。物、像面倾斜镜头可用于激光三角法测距。
但是，现有四片式光学系统，多应用于摄取垂直于光轴物体，如中国专利文献号CN102636863A于2012年08月15日公开了一种红外双波段共焦光学系统以及中国专利文献号CN102478701于2012年05月30日公开了一种光学透镜组，后焦不够长，不能用于摄取倾斜物体，且不能应用于低温环境，不能解决高低温解析焦点漂移问题。
实用新型内容
本实用新型的目的旨在提供一种在-10℃～-60℃具有较好的解析品质的物像面倾斜光学系统，以克服现有技术中的不足之处。
按此目的设计的一种物像面倾斜光学系统，包括镜片，其结构特征是所述镜片包括正双凸的第一透镜、正弯月的第二透镜、负双凹的第三透镜和正双凸的第四透镜，光阑设置在第三透镜与第四透镜之间，第一透镜靠近被摄物体；其满足关系式：
-4.96<h1*f1/f<-3.26；
-4.26<h2*f2/f<-3.84；
0.2<h3*f3/f<0.4；
0.001<h4*f4/f<0.01；
其中，f1为第一透镜的焦距，f2为第二透镜的焦距，f3为第三透镜的焦距，f4为第四透镜的焦距，f为系统总的焦距，h1为主光线在第一透镜上的入射高度，h2为主光线在第二透镜上的入射高度，h3为主光线在第三透镜上的入射高度，h4为主光线在第四透镜上的入射高度。
上述的技术方案由于采用了正负光焦度合理分配，有利于系统像差的平衡，提高系统的成像质量。采用前组负后组正的反摄远结构，可保证系统具有较长的后焦。
进一步，所述第一透镜、第二透镜和第四透镜选用玻璃材料的阿贝数为υd1，所述第三透镜选用玻璃材料的阿贝数为υd2，其满足关系式：
58.61＜υd1＜63.61，
31.184＜υd2＜32.179。
上述的技术方案由于选用阿贝数相差较大的玻璃材料，有利于系统色差的校正。
进一步，所述第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜的材料热差系数依次为ki，j＝1、2、3、4；其满足关系式：
-1564×10-6＜h1f1k1＜-1020×10-6，
-1300×10-6＜h2f2k2＜-1240×10-6，
18.48×10-6＜h3f3k3＜33.05×10-6，
0.5×10-6＜h4f4k4＜2.3×10-6。
进一步，所述系统的主平面垂直于光轴，被摄物体、探测器与光轴的倾角满足：其中，θ为物面与光轴之间的夹角,为像面与光轴之间的夹角，β为放大倍率为被摄该系统物体与光学系统光轴之间形成的角度，β等于或大于35°，其光电探测装置与光轴之间倾角等于或大于62°。
随着科技的发展，光学系统的使用环境已不单单局限于常温状态，本实用新型采用全玻璃镜片的设计结构，采用4片球面镜片，在保证像质的前提下，通过合理匹配玻璃材料的线性膨胀系数、及合理分配玻璃镜片正负光焦度，解决了高低温解析焦点漂移问题，使其在-10℃～-60℃仍有很好的解析品质，提升了镜头视场竞争力。
附图说明
图1为本实用新型一实施例的透镜示意图。
图2为本实用新型第一实施案例的20℃点列图。
图3为本实用新型第一实施案例处于-10℃时的点列图。
图4为本实用新型第一实施案例处于60℃的点列图。
图5为本实用新型第一实施案例的场曲畸变图。
图6为本实用新型第二实施案例的20℃点列图。
图7为本实用新型第二实施案例处于-10℃时的点列图。
图8为本实用新型第二实施案例处于60℃时的点列图。
图9为本实用新型第二实施案例的场曲畸变图。
图10为本实用新型第三实施案例的20℃点列图。
图11为本实用新型第三实施案例处于-10℃时的点列图。
图12为本实用新型第三实施案例处于60℃时的点列图。
图13为本实用新型第三实施案例的场曲畸变图。
图中：L1为第一透镜，L2为第二透镜，L3为第三透镜，L4为第四透镜，FILTER为滤镜，OBJECT为物侧，IMAGE为像侧。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述。
第一实施例
参见图1-图5，本物像面倾斜光学系统，包括镜片，所述镜片包括从物侧到像侧依次设置有正双凸的第一透镜L1、呈正弯月的第二透镜L2、呈负双凹的第三透镜L3和正双凸的第四透镜L4，光阑设置在第三透镜L3与第四透镜L4之间，第一透镜L1靠近被摄物体；其满足关系式：
-4.96<h1*f1/f<-3.26；
-4.26<h2*f2/f<-3.84；
0.2<h3*f3/f<0.4；
0.001<h4*f4/f<0.01；
其中，f1为第一透镜L1的焦距，f2为第二透镜L2的焦距，f3为第三透镜L3的焦距，f4为第四透镜L4的焦距，f为系统总的焦距，h1为主光线在第一透镜L1上的入射高度，h2为主光线在第二透镜L2上的入射高度，h3为主光线在第三透镜L3上的入射高度，h4为主光线在第四透镜L4上的入射高度。
所述第一透镜L1、第二透镜L2和第四透镜L4选用玻璃材料的阿贝数为υd1，所述第三透镜L3选用玻璃材料的阿贝数为υd2，有下列关系式成立
58.61＜υd1＜63.61，
31.184＜υd2＜32.179。
所述第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3和第四透镜L4的材料热差系数依次为ki，j＝1、2、3、4；有下列关系式成立：
-1564×10-6＜h1f1k1＜-1020×10-6，
-1300×10-6＜h2f2k2＜-1240×10-6，
18.48×10-6＜h3f3k3＜33.05×10-6，
0.5×10-6＜h4f4k4＜2.3×10-6。
所述系统的主平面垂直于光轴，被摄物体、探测器与光轴的倾角满足
其中，θ为物面与光轴之间的夹角,为像面与光轴之间的夹角，β为放大倍率为被摄该系统物体与光学系统光轴之间形成的角度，β等于或大于35°，其光电探测装置与光轴之间倾角等于或大于62°。
在本实施例中，物像面倾斜光学系统总的焦距f＝23.11mm，光圈F#＝3.2，2y＝7.6mm；其中，y为半像高。
光学系统参数见下表所示，其中，S1为滤镜FILTER的前表面，S2为滤镜FILTER的后表面，S3为第一透镜L1的前表面，S4为第一透镜L1的后表面，S5为第二透镜L2的前表面，S6为第二透镜L2的后表面，S7为第三透镜L3的前表面，S8为第三透镜L3的后表面，Stop为镜头光阑，S10为第四透镜L4的前表面，S11为第四透镜L4的后表面，如图1所示。
第二实施例
参见图6-图9，在本实施例中，物像面倾斜光学系统总的焦距f＝23.11mm，光圈F#＝2.8，2y＝7.6mm。
其余未述部分见第一实施例，不再赘述。
第三实施例
参见图10-图13，在本实施例中，物像面倾斜光学系统总的焦距f＝21.5mm，光圈F#＝3.2，2y＝6mm。
其余未述部分见第一实施例，不再赘述。
在第一实施例至第三实施例中，各关系式满足下面的条件：
以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (4)
1.一种物像面倾斜光学系统，包括镜片，其特征是所述镜片包括从物侧到像侧依次设置有正双凸的第一透镜(L1)、正弯月的第二透镜(L2)、负双凹的第三透镜(L3)和正双凸的第四透镜(L4)，光阑设置在第三透镜(L3)与第四透镜(L4)之间，第一透镜(L1)靠近被摄物体；其满足关系式：
-4.96<h1*f1/f<-3.26；
-4.26<h2*f2/f<-3.84；
0.2<h3*f3/f<0.4；
0.001<h4*f4/f<0.01；
其中，f1为第一透镜(L1)的焦距，f2为第二透镜(L2)的焦距，f3为第三透镜(L3)的焦距，f4为第四透镜(L4)的焦距，f为系统总的焦距，h1为主光线在第一透镜(L1)上的入射高度，h2为主光线在第二透镜(L2)上的入射高度，h3为主光线在第三透镜(L3)上的入射高度，h4为主光线在第四透镜(L4)上的入射高度。
2.根据权利要求1所述的物像面倾斜光学系统，其特征是所述第一透镜(L1)、第二透镜(L2)和第四透镜(L4)选用玻璃材料的阿贝数为υd1，所述第三透镜(L3)选用玻璃材料的阿贝数为υd2，其满足关系式：
58.61＜υd1＜63.61，
31.184＜υd2＜32.179。
3.根据权利要求1所述的物像面倾斜光学系统，其特征是所述第一透镜(L1)、第二透镜(L2)、第三透镜(L3)和第四透镜(L4)的材料热差系数依次为kj，j＝1、2、3、4；其满足关系式：
-1564×10-6＜h1f1k1＜-1020×10-6，
-1300×10-6＜h2f2k2＜1240×10-6，
-18.48×10-6＜h3f3k3＜33.05×10-6，
0.5×10-6＜h4f4k4＜2.3×10-6。
4.根据权利要求1至3任一所述的物像面倾斜光学系统，其特征是所述系统的主平面垂直于光轴，被摄物体、探测器与光轴的倾角满足：
其中，θ为物面与光轴之间的夹角,为像面与光轴之间的夹角，β为放大倍率为被摄该系统物体与光学系统光轴之间形成的角度，β等于或大于35°，其光电探测装置与光轴之间倾角等于或大于62°。
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