CN107608058B

CN107608058B - 低畸变广角光学系统

Info

Publication number: CN107608058B
Application number: CN201711087709.XA
Authority: CN
Inventors: 席爱平; 尹小玲; 刘振庭; 刘佳俊; 符致农; 陈波; 徐程; 汪鸿飞
Original assignee: Guangdong Hongjing Optoelectronics Technology Co Ltd
Current assignee: Guangdong Hongjing Optoelectronics Technology Co Ltd
Priority date: 2017-11-08
Filing date: 2017-11-08
Publication date: 2023-04-28
Anticipated expiration: 2037-11-08
Also published as: CN107608058A

Abstract

本发明实施例公开了一种低畸变广角光学系统，沿光轴从物面到像面依次设有：第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜以及第六透镜；第一透镜的物面侧为凸面，像面侧为凹面，其光焦度为正；第二透镜的物面侧为凸面，像面侧为凹面，其光焦度为负；第三透镜的物面侧为凸面，像面侧为凹面，其光焦度为正；第四透镜的物面侧为凸面，像面侧为凸面，其光焦度为正；第五透镜的物面侧为凹面，像面侧为平面，其光焦度为负；第六透镜的物面侧为凸面，像面侧为凸面，其光焦度为正。本发明实施例，其主要由六枚透镜构成，透镜枚数少，结构简单，整体小型化；采用不同透镜相互组合，具有广角、高像素、低畸变等良好光学性能，适用于航拍监控等领域。

Description

低畸变广角光学系统

技术领域：

本发明涉及一种光学系统，尤其是一种应用于航拍监控如无人机、航拍器等领域的低畸变广角光学系统。

背景技术：

现有适用于航拍监控领域的光学系统，普遍存在镜片枚数多，结构复杂的缺陷。

发明内容：

为克服现有光学系统存在镜片过多、结构复杂的问题，本发明实施例提供了一种低畸变广角光学系统。

低畸变广角光学系统，沿光轴从物面到像面依次设有：第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜以及第六透镜；

第一透镜的物面侧为凸面，像面侧为凹面，其光焦度为正；

第二透镜的物面侧为凸面，像面侧为凹面，其光焦度为负；

第三透镜的物面侧为凸面，像面侧为凹面，其光焦度为正；

第四透镜的物面侧为凸面，像面侧为凸面，其光焦度为正；

第五透镜的物面侧为凹面，像面侧为平面，其光焦度为负；

第六透镜的物面侧为凸面，像面侧为凸面，其光焦度为正。

本发明实施例，其主要由六枚透镜构成，透镜枚数少，结构简单，整体小型化；采用不同透镜相互组合，具有广角、高像素、低畸变等良好光学性能，适用于航拍监控如无人机、航拍器等领域。

附图说明：

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的光学系统的结构示意图；

图2为本发明的光学系统的场曲、畸变曲线图；

图3为本发明的光学系统的色差图；

图4为本发明的光学系统的MTF曲线图。

具体实施方式：

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，低畸变广角光学系统，沿光轴从物面到像面依次设有：第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3、第四透镜4、第五透镜5以及第六透镜6。

第一透镜1的物面侧为凸面，像面侧为凹面，其光焦度为正；

第二透镜2的物面侧为凸面，像面侧为凹面，其光焦度为负；

第三透镜3的物面侧为凸面，像面侧为凹面，其光焦度为正；

第四透镜4的物面侧为凸面，像面侧为凸面，其光焦度为正；

第五透镜5的物面侧为凹面，像面侧为平面，其光焦度为负；

第六透镜6的物面侧为凸面，像面侧为凸面，其光焦度为正。

进一步地，本实施例中，第四透镜4和第五透镜5相互胶合形成组合透镜，其组合光焦度为正。

再进一步地，作为本实施例的优选方案，第四透镜4和第五透镜5的组合焦距f45满足：0.35<f/f45<0.63，其中，f为整个光学系统的焦距。结构简单，整体小型化，可保证良好的光学性能。

更进一步地，作为本方案的具体实施方式而非限定，该光学系统的各透镜满足如下条件：

(1)0<f/f1<0.1；

(2)-0.98<f/f2<-0.50；

(3)0.1<f/f3<0.25；

(4)0.35<f/f45<0.63；

(5)0.37<f/f6<0.60；

其中，f1为第一透镜1的焦距，f2为第二透镜2的焦距，f3为第三透镜3的焦距，f45为第四透镜4和第五透镜5的组合焦距，f6为第六透镜6的焦距，f为整个光学系统的焦距。采用不同透镜相互组合，具有广角、高像素、低畸变等良好光学性能。

又进一步地，作为本方案的具体实施方式而非限定，第一透镜1的焦距f1、材料折射率Nd1、材料阿贝常数Vd1满足：0<f/f1<0.1，Nd1＞1.80，Vd1＜50，其中，f为整个光学系统的焦距。结构简单，可保证良好的光学性能。

进一步地，作为本方案的具体实施方式而非限定，第二透镜2为塑胶非球面透镜，其焦距f2、材料折射率Nd2、材料阿贝常数Vd2满足：-0.98<f/f2<-0.50，Nd2＜1.56，Vd2＞55，其中，f为整个光学系统的焦距。结构简单，可保证良好的光学性能。

再进一步地，作为本方案的具体实施方式而非限定，第三透镜3为塑胶非球面透镜，其焦距f3、材料折射率Nd3、材料阿贝常数Vd3满足：0.1<f/f3<0.25，Nd3＞1.61，Vd3＜26，其中，f为整个光学系统的焦距。结构简单，可保证良好的光学性能。

具体地，作为本方案的具体实施方式而非限定，第四透镜4和第五透镜5的组合焦距f45满足：0.35<f/f45<0.63，第四透镜4的材料折射率Nd4、材料阿贝常数Vd4满足：Nd4＜1.78，Vd4＞49；第五透镜5的材料折射率Nd5、材料阿贝常数Vd5满足：Nd5＞1.84，Vd5＜24；其中，f为整个光学系统的焦距。结构简单，可保证良好的光学性能。

进一步地，作为本方案的具体实施方式而非限定，第六透镜6为塑胶非球面透镜，其焦距f6、材料折射率Nd6、材料阿贝常数Vd6满足：0.37<f/f6<0.60，Nd6＜1.56，Vd6＞55，其中，f为整个光学系统的焦距。结构简单，可保证良好的光学性能。

再进一步地，光学系统的光阑STO位于第三透镜3与第四透镜4之间，靠近第四透镜侧。结构简单，用来调节光束的强度。

具体地，在本实施例中，本光学系统的焦距f为3.10mm，光阑指数FNo.为2.6，水平视场角2ω＝92.5°，匹配1/2.3”sensor，光学总长TTL为16.9mm。本光学系统的各项基本参数如下表所示：

表面	曲率半径R(mm)	厚度D(mm)	折射率Nd	色散值Vd
					S1	12.891	1.36	1.804	46.57
S2	17.365	0.74
					S3	6.153	0.595	1.535	55.78
S4	1.387	3.24
					S5	4.341	1.521	1.614	25.57
S6	6.449	0.425
					STO	无限大	0.056
S8	4.350	2.55	1.773	49.61
					S9	-2.994	0.48	1.847	23.79
S10	无限大	0.35
					S11	12.146	0.91	1.535	55.78
S12	-5.132	0.5
					S13	无限大	0.80	1.51680	64.20

上表中，沿光轴从物面到像面，S1、S2对应为第一透镜1的两个表面；S3、S4对应为第二透镜2的两个表面；S5、S6对应为第三透镜3的两个表面；STO对应为光学系统孔径光阑7所在位置；S8、S9对应为第四透镜4的两个表面；S9、S10对应为第五透镜5的两个表面；S11，S12对应为第六透镜6的两个表面；S13对应为Sensor成像面8。

更具体地，所述第二透镜2、第三透镜3、以及第六透镜6的表面为非球面形状，其满足以下方程式：

其中，参数c＝1/R，即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，a₁至a₈分别为各径向坐标所对应的系数。所述第二透镜2的S3表面和S4表面、第三透镜3的S5表面和S6表面、以及第六透镜6的S11表面和S12表面的非球面相关数值如下表所示：

K

<![CDATA[α1]]>

<![CDATA[α2]]>

<![CDATA[α3]]>

<![CDATA[α4]]>

<![CDATA[α5]]>

<![CDATA[α6]]>

<![CDATA[α7]]>

S3

0.2368

0

-0.004197

2.589E-06

1.953E-06

1.065E-07

-6.296E-09

S4

-0.7806

0

0.014289

-5.590E-03

4.232E-03

-1.312E-03

1.657E-04

-6.169E-06

S5

1.8017

0

0.003466

2.026E-04

9.699E-05

-7.946E-04

8.788E-04

-3.823E-04

S6

-6.9483

0

0.007847

7.675E-04

6.104E-03

-1.258E-02

1.052E-02

-4.293E-03

S11

-203.64

0

0.005958

-2.214E-03

-3.729E-05

1.928E-04

-5.585E-05

5.154E-06

S12

1.6305

0

0.007486

4.143E-04

2.655E-04

-2.497E-04

8.760E-05

-1.461E-05

从图2至图4中可以看出，本实施例中的光学系统具有广角、高像素、低畸变等良好光学性能，适用于航拍监控如无人机、航拍器等领域。

如上所述是结合具体内容提供的一种或多种实施方式，并不认定本发明的具体实施只局限于这些说明。凡与本发明的方法、结构等近似、雷同，或是对于本发明构思前提下做出若干技术推演或替换，都应当视为本发明的保护范围。

Claims

1.低畸变广角光学系统，沿光轴从物面到像面依次由第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜以及第六透镜构成；其特征在于，

第一透镜的物面侧为凸面，像面侧为凹面，其光焦度为正；

第二透镜的物面侧为凸面，像面侧为凹面，其光焦度为负；

第三透镜的物面侧为凸面，像面侧为凹面，其光焦度为正；

第四透镜的物面侧为凸面，像面侧为凸面，其光焦度为正；

第五透镜的物面侧为凹面，像面侧为平面，其光焦度为负；

第六透镜的物面侧为凸面，像面侧为凸面，其光焦度为正；

第四透镜和第五透镜相互胶合形成组合透镜，其组合光焦度为正，

该光学系统的各透镜满足如下条件：

（1）0＜f/f1＜0.1；

（2）-0.98＜f/f2＜-0.50；

（3）0.1＜f/f3＜0.25；

（4）0.35＜f/f45＜0.63；

（5）0.37＜f/f6＜0.60；

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，f45为第四透镜和第五透镜的组合焦距，f6为第六透镜的焦距，f为整个光学系统的焦距，光阑指数FNo.=2.6，光学总长TTL=16.9mm。

2.根据权利要求1所述的低畸变广角光学系统，其特征在于，第一透镜的材料折射率Nd1、材料阿贝常数Vd1满足：Nd1＞1.80，Vd1＜50。

3.根据权利要求1所述的低畸变广角光学系统，其特征在于，第二透镜为塑胶非球面透镜，其材料折射率Nd2、材料阿贝常数Vd2满足：Nd2＜1.56，Vd2＞55。

4.根据权利要求1所述的低畸变广角光学系统，其特征在于，第三透镜为塑胶非球面透镜，其材料折射率Nd3、材料阿贝常数Vd3满足：Nd3＞1.61，Vd3＜26。

5.根据权利要求1所述的低畸变广角光学系统，其特征在于，第四透镜的材料折射率Nd4、材料阿贝常数Vd4满足：Nd4＜1.78，Vd4＞49；第五透镜的材料折射率Nd5、材料阿贝常数Vd5满足：Nd5＞1.84，Vd5＜24。

6.根据权利要求1所述的低畸变广角光学系统，其特征在于，第六透镜为塑胶非球面透镜，其材料折射率Nd6、材料阿贝常数Vd6满足：Nd6＜1.56，Vd6＞55。

7.根据权利要求1所述的低畸变广角光学系统，其特征在于，光学系统的光阑STO位于第三透镜与第四透镜之间，靠近第四透镜侧。