一种小透视畸变、超广角光学系统的制作方法

一种小透视畸变、超广角光学系统的制作方法
【专利说明】-种小透视崎变、超广角光学系统 【技术领域】
[0001] 本发明设及一种光学系统，更具体地说是一种小透视崎变、超广角光学系统。 【【背景技术】】
[0002] 目前车载、会议用光学镜头普遍存在该样的缺点；镜头崎变大，同时透视崎变也非 常大、分辨率低、视场角不够大等等。
[0003]崎变一般包括1、枕形崎变，又称枕形失真，它是由镜头引起的画面向中间"收缩" 的现象；2桶形崎变，又称桶形失真，是由镜头中透镜物理性能W及镜片组结构引起的成像 画面呈桶形膨胀状的失真现象；3、线性崎变，又叫线性失真，比如拍摄建筑物或树木的时 候，倾斜相机离得很近也能把整个结构拍摄下来。但是由于实际上平行的线条显得并不平 行了，结果是建筑物或树木好像要倾倒下来似的。而透视崎变是指拍摄立体物体时，边缘画 面出现明显不对称的情形，具体说明如下；如附图2所示，按照基本成像原理，方框AE在成 像的时候，由于AE在一个平面内，设AE中点为0,所W它的投影A'E'也被中点0'平分，因 此看起来比例关系是正确的，对称的。但是对于球该样的立体物体（如图3所示），虽然球 是圆对称的，可是在视场边缘，在投影成像中，对于该个球是把AB投影成像为A'B'，而A0 对应的物理长度为C0,B0对应的物理长度为D0,虽然C0和DO都等于球的半径，但是其投影 明显有B0远大于A0,并且越是在视场边缘，不对称的效果越明显，进而在投影成像中B' 0' 也明显大于A' 0'。
[0004]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，比如为了实现小崎 变，视场角就会随之减小，同时透视崎变也会变大；拍摄立体物体时，像面边缘的物体有明 显的不对称变形，或者拍摄的范围非常小等，远远不能满足车载、会议用镜头要求的拍摄范 围和画面的清晰度及真实性，所W目前还没有同时克服崎变大、透视崎变大、视场角小该些 全部缺点的镜头。
[0005]因此，本发明应运而生。 【
【发明内容】
】
[0006]本发明目的是克服了现有技术的不足，提供一种小透视崎变、超广角光学系统。
[0007]本发明是通过W下技术方案实现的：
[0008]-种小透视崎变、超广角光学系统，其特征在于；从物侧至像侧依次包括有：
[0009]第一透镜，所述的第一透镜为弯月形非球面透镜；
[0010] 第二透镜，所述的第二透镜为弯月形非球面透镜；
[0011] 第=透镜，所述的第=透镜为双凸形非球面透镜；
[001引光阔；
[0013]第四透镜，所述的第四透镜为弯月形非球面透镜；
[0014]第五透镜，所述的第五透镜为弯月形球面透镜；
[0015]第六透镜，所述的第六透镜为弯月形球面透镜；
[0016] 第走透镜，所述的第走透镜为双凸形非球面透镜；
[0017] 滤光片；
[001引感光巧片。
[0019] 如上所述的小透视崎变、超广角光学系统，其特征在于：所述的第一透镜朝向物侧 和像侧的面均为扁圆形非球面；所述的第二透镜朝向物侧的一面为双曲线非球面，朝向像 侧的一面为楠圆形非球面；所述的第=透镜朝向物侧的一面为双曲线非球面，朝向像侧的 一面为扁圆形非球面；所述的第四透镜朝向物侧的一面为扁圆形非球面，朝向像侧的一面 为双曲线非球面；所述的第走透镜朝向物侧的一面为扁圆形非球面，朝向像侧的一面为楠 圆形非球面。
[0020] 如上所述的小透视崎变、超广角光学系统，其特征在于：所述的第一透镜的光焦度 为负，且凹面朝向像侧；所述的第二透镜的光焦度为负，且凹面朝向像侧；所述的第=透镜 的光焦度为正；所述的第四透镜的光焦度为正，且凹面朝向物侧；所述的第五透镜的光焦 度为负，且凹面朝向物侧；所述的第六透镜的光焦度为正；所述的第走透镜的光焦度为正。
[0021] 如上所述的小透视崎变、超广角光学系统，其特征在于：所述的第一透镜、所述的 第二透镜、所述的第=透镜、所述的第走透镜的材质均为光学塑料；所述的第四透镜、所述 的第五透镜、所述的第六透镜的材质均为光学玻璃，且所述的第五透镜与第六透镜用光学 胶水粘合在一起。
[0022] 如上所述的小透视崎变、超广角光学系统，其特征在于：所述的第一透 镜、第二透镜、第=透镜、第四透镜和第走透镜非球面的表面形状满足W下方程：
在公式中，参 数C为半径所对应的曲率，y为径向坐标，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，透镜的面形曲线为楠圆，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；a1至a8分别表示各径向坐标所对应的系数。
[0023] 与现有技术相比，本发明有如下优点：
[0024] 1、本发明的视场角非常大，同时崎变很小，不会出现枕形失真，桶形失真和线性失 真，目前市场上还没有能够同时满足大视场角，0崎变的镜头。
[0025] 2、本发明的透视崎变非常小，拍摄立体物体时，轴外画面不会有明显的不对称变 形。
[0026] 3、本发明的成本非常低，温度漂移小，在高温、低温等恶劣环境下都能够清晰成 像。
[0027] 4、本发明的光圈大，分辨率高，画面整体明亮均匀，画质清晰，真实。
[002引 5、本发明结构简单，成本低廉，适合推广。 【【附图说明】】
[0029] 图1是本发明示意图；
[0030] 图2是光学系统成像原理示意图；
[0031] 图3是光学系统发生透视崎变的原理示意图。 【【具体实施方式】】
[0032] 下面结合附图对本发明作进一步描述：
[0033]-种小透视崎变、超广角光学系统，其特征在于；从物侧至像侧依次包括有：
[0034] 第一透镜1，所述的第一透镜1为弯月形非球面透镜；
[00巧]第二透镜2,所述的第二透镜2为弯月形非球面透镜；
[0036] 第=透镜3,所述的第=透镜3为双凸形非球面透镜；
[0037]光阔11 ;
[003引第四透镜4,所述的第四透镜4为弯月形非球面透镜；
[0039] 第五透镜5,所述的第五透镜5为弯月形球面透镜；
[0040] 第六透镜6,所述的第六透镜6为弯月形球面透镜；
[0041] 第走透镜7,所述的第走透镜7为双凸形非球面透镜；
[004引滤光片22;
[0043] 感光巧片33。
[0044] 所述的第一透镜1朝向物侧和像侧的面均为扁圆形非球面；所述的第二透镜2朝 向物侧的一面为双曲线非球面，朝向像侧的一面为楠圆形非球面；所述的第=透镜3朝向 物侧的一面为双曲线非球面，朝向像侧的一面为扁圆形非球面；所述的第四透镜4朝向物 侧的一面为扁圆形非球面，朝向像侧的一面为双曲线非球面；所述的第走透镜7朝向物侧 的一面为扁圆形非球面，朝向像侧的一面为楠圆形非球面。
[0045] 所述的第 一透镜1的光焦度为负，且凹面朝向像侧；所述的第二透镜2的光焦度为 负，且凹面朝向像侧；所述的第=透镜3的光焦度为正；所述的第四透镜4的光焦度为正， 且凹面朝向物侧；所述的第五透镜5的光焦度为负，且凹面朝向物侧；所述的第六透镜6的 光焦度为正；所述的第走透镜7的光焦度为正。第一透镜1和第二透镜2都采用弯月形非 球面透镜，尽量减小光线在各透镜之间的折射变化角度，该样进入光学系统的大角度光线 通过第一透镜1和第二透镜2能够很好的折转，第=透镜3采用较厚的双凸形非球面镜片， 使光线能够平滑进入第=透镜3后面的光学系统，有效增大光学系统的视场角。第一透镜 1、第二透镜2的光焦度均为负，且第二透镜2朝向像侧的一面曲率非常大，在光学系统中产 生较大的负崎变，正好与其朝向物侧的一面产生的正崎变相互抵消，降低了光学系统的崎 变及透视崎变。第=透镜3采用较厚的正光焦度非球面，能够有效的矫正透视崎变；同时， 利用光阔两边系统对称能够最大限度降低崎变该一特性，本光学系统将光阔11设在中间 位置，使系统实现小透视崎变，拍摄立体物体时，轴外物体不会产生明显的不对称变形。
[0046] 所述的第一透镜1、所述的第二透镜2、所述的第=透镜3、所述的第走透镜7的材 质均为光学塑料；所述的第四透镜4、所述的第五透镜5、所述的第六透镜6的材质均为光学 玻璃，且所述的第五透镜5与第六透镜6用光学胶水粘合在一起。光学系统义用玻璃镜片 和塑料镜片搭配使用，系统中使用四枚塑料镜片，利用塑料材料便宜该一特性，有效降低整 个光学系统的成本；利用玻璃材料稳定该一特性，在光阔11后使用第四透镜4该样一枚玻 璃非球面透镜，降低光学系统对温度的敏感性，使光学系统在恶劣环境下也能正常工作。
[0047] 第四透镜4采用弯月形玻璃非球面透镜，朝向物侧的一面为扁圆形非球面，朝向 像侧的一面为双曲线非球面，材料使用超低色散玻璃材料，且靠近光阔11，能够很好的矫正 光学系统的轴上像差；第五透镜5使用高色散材料，第六透镜6使用低色散材料，二者胶合 使用，不仅能够矫正光学系统的轴上像差，还能矫正光学系统的垂轴色差；第7透镜为非球 面塑料透镜，能够矫正系统的场曲和象散；光学系统中玻璃、塑料搭配使用，多处使用非球 面，有效解决了光学系统的色差、场曲等各种像差均衡的问题，使得像面中屯、分辨率高的同 时边缘也具有较高的分辨率；另外，在第走透镜7后设有滤光片22,能够过滤掉杂光，使得 像面整体均匀、明亮，同时像面色彩亮丽，具有良好的色彩还原性。
[0048] 所述的第一透镜1、第二透镜2、第=透镜3、第四透镜4和第走透镜7非球面的表 面形状满足W下方程;Z=cy'/{1^ [1- (1+k) c2y2] }+ a iy"+ a a；y"+ a jy"+ a ,y*"+ a ,y*'+ a Q sy'", 在公式中，参数c为半径所对应的曲率，y为径向坐标，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，透镜的面形曲线为楠圆，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；a1至a8分别表示各径向坐标所对应的系 数。
【主权项】
1. 一种小透视畸变、超广角光学系统，其特征在于：从物侧至像侧依次包括有： 第一透镜（1)，所述的第一透镜（1)为弯月形非球面透镜； 第二透镜（2)，所述的第二透镜（2)为弯月形非球面透镜； 第三透镜（3)，所述的第三透镜（3)为双凸形非球面透镜； 光阑（11); 第四透镜（4)，所述的第四透镜（4)为弯月形非球面透镜； 第五透镜（5)，所述的第五透镜（5)为弯月形球面透镜； 第六透镜（6)，所述的第六透镜（6)为弯月形球面透镜； 第七透镜（7)，所述的第七透镜（7)为双凸形非球面透镜； 滤光片（22); 感光芯片（33)。2. 根据权利要求1所述的小透视畸变、超广角光学系统，其特征在于：所述的第一透镜 (1)朝向物侧和像侧的面均为扁圆形非球面；所述的第二透镜（2)朝向物侧的一面为双曲 线非球面，朝向像侧的一面为椭圆形非球面；所述的第三透镜（3)朝向物侧的一面为双曲 线非球面，朝向像侧的一面为扁圆形非球面；所述的第四透镜（4)朝向物侧的一面为扁圆 形非球面，朝向像侧的一面为双曲线非球面；所述的第七透镜（7)朝向物侧的一面为扁圆 形非球面，朝向像侧的一面为椭圆形非球面。3. 根据权利要求1所述的小透视畸变、超广角光学系统，其特征在于：所述的第一透镜 (1)的光焦度为负，且凹面朝向像侧；所述的第二透镜（2)的光焦度为负，且凹面朝向像侧； 所述的第三透镜（3)的光焦度为正；所述的第四透镜（4)的光焦度为正，且凹面朝向物侧； 所述的第五透镜（5)的光焦度为负，且凹面朝向物侧；所述的第六透镜（6)的光焦度为正； 所述的第七透镜（7)的光焦度为正。4. 根据权利要求1所述的小透视畸变、超广角光学系统，其特征在于：所述的第一透镜 (1)、所述的第二透镜（2)、所述的第三透镜（3)、所述的第七透镜（7)的材质均为光学塑料； 所述的第四透镜（4)、所述的第五透镜（5)、所述的第六透镜（6)的材质均为光学玻璃，且所 述的第五透镜（5)与第六透镜（6)用光学胶水粘合在一起。5. 根据权利要求1所述的小透视畸变、超广角光学系统，其特征在于：所述的第一透 镜（1)、第二透镜（2)、第三透镜（3)、第四透镜（4)和第七透镜（7)非球面的表面形状满足 以下方程：Z=cy'/ { 1+^/ [l- (1+k) c2y2] } + a ,y*-+ a 2y''+ α ?,ye+ a zy'+ a 5y'"+ a 6y''+ a 7y1，:+ a sylb, 在公式中，参数C为半径所对应的曲率，y为径向坐标，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O之间时，透镜的面形曲线为椭圆，当k系数等于O时，透镜的面形曲线为圆形， 当k系数大于O时，透镜的面形曲线为扁圆形；a 1至a 8分别表示各径向坐标所对应的系 数。
【专利摘要】本发明公开了一种小透视畸变、超广角光学系统，从物侧至像侧依次包括有：第一透镜(1)，所述的第一透镜(1)为弯月形非球面透镜；第二透镜(2)，所述的第二透镜(2)为弯月形非球面透镜；第三透镜(3)，所述的第三透镜(3)为双凸形非球面透镜；光阑(11)；第四透镜(4)，所述的第四透镜(4)为弯月形非球面透镜；第五透镜(5)，所述的第五透镜(5)为弯月形球面透镜；第六透镜(6)，所述的第六透镜(6)为弯月形球面透镜；第七透镜(7)，所述的第七透镜(7)为双凸形非球面透镜；滤光片(22)；感光芯片(33)。本发明无畸变、透视畸变小、温漂低、广角大。
【IPC分类】G02B13/06, G02B13/18
【公开号】CN104880808
【申请号】CN201510323515
【发明人】龚俊强
【申请人】中山联合光电科技股份有限公司
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2015年6月12日