CN111929848A - 广角成像光学*** - Google Patents

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Abstract

一种广角成像光学***，其由从物方到像方依序排列的光焦度为负的前透镜组和光焦度为正的后透镜组组成；其中前透镜组由负的第一透镜、正的第二透镜、负的第三透镜和正的第四透镜组成；后透镜组由正的第五透镜、正的第六透镜、正的第七透镜和正的第八透镜组成，光阑位于前透镜组和后透镜组之间。第三透镜和第四透镜组成胶合透镜，第七透镜和第八透镜组成胶合透镜。满足本申请条件式的成像***视场角不小于132°。

Description

广角成像光学***
技术领域
本发明涉及一种成像光学***，特别是一种无人机用广角成像光学***。
背景技术
现有的用于无人机的镜头的视场角尚有不足，如CN207636836U公开的一种高清广角无人机镜头，其视场角大于55°，CN206378631U公开的无人机摄像镜头视场角达到了94°，然而在实际拍摄中，尤其是无人机测绘时，其需要拍摄的地表面积是广袤的，上述视角还不能满足要求，更大的视角可以减少无人机的飞行次数，在后期图像拼接的过程中也可减少拼接次数，因此有待寻求进一步增大光学***的视场角，并且在大视场的基础上减小边缘像差。
发明内容
鉴于上述技术问题，本发明提供一种无人机用广角成像光学***，为解决上述问题，希望获得较大的视场角的同时，校正边缘像差。
根据本公开的广角成像光学***，其由从物方到像方依序排列的光焦度为负的前透镜组和光焦度为正的后透镜组组成；其中前透镜组由第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜组成；后透镜组由第五透镜、第六透镜、第七透镜和第八透镜组成，光阑位于前透镜组和后透镜组之间。第三透镜和第四透镜组成胶合透镜，第七透镜和第八透镜组成胶合透镜。且成像光学***进一步包括滤光片。进一步地，成像光学***可进一步包括图像传感器。其中：
第一透镜为负透镜，物侧面为凸面，像侧面为凹面；
第二透镜为正透镜，物侧面为凸面，像侧面为凸面；
第三透镜为负透镜，物侧面为凸面，像侧面为凹面；
第四透镜为正透镜，物侧面为凸面，像侧面为凹面；
第五透镜为正透镜，物侧面为凸面，像侧面为凸面；
第六透镜为正透镜，物侧面为凸面，像侧面为凸面；
第七透镜为正透镜，物侧面为凸面，像侧面为凸面；
第八透镜为正透镜，物侧面为凹面，像侧面为凸面。
根据本公开的成像光学***，可满足下列条件式(1)：
-2<f1/f<-1.5
6<f2/f<7
-5<f3/f<-4.5
2<f4/f<3
0.4<|f34/fG1|<0.5
-12<fG1/f<-11 (1)
条件式(1)限定了前透镜组各焦距的关系，保证***具有大视场角，并且从附图1可以看到边缘光线几乎只在前透镜组中传播的过程中向光轴靠拢成为近轴光线，因此前透镜组主要起到获得大视场的作用。根据本公开的成像光学***，可满足下列条件式(2)：
2.5<f5/f<3
4<f6/f<4.5
3.5<f7/f<4
180<f8/f<190
2.5<|f78/fG2|<3
1<fG2/f<2 (2)
条件式(2)对后透镜组焦距进行配置，前透镜组已经将大视场角的光线折射为近轴方向，完成了大视场光线的偏折，后透镜组的主要作用是保证顺利地将前透镜组的大视角光线成像并且校正像差，不满足上式式，像差不容易得到校正。
根据本公开的成像光学***可满足下列条件式(3)：
0.04<fB/TTL<0.07
7<|fG1/fG2|<8
0.1<f/TTL<0.2 (3)
满足条件式(3)时，能让前透镜组和透镜组的焦距互相影响，造成***的整体焦距和***后焦距都很小，***焦距小则所有透镜的整体距离较小，后焦距小则成像面距离最后一片透镜像侧面的距离小，能够保证***具有较小的尺寸。
根据本公开的成像光学***可满足下列条件式(4)：
3<r1/r2<4
2<d2/d3<4 (4)
满足条件式(4)时，边缘光线最大的折射发生在第一透镜处，可以使得在进入第二透镜前就发生较大折射，获得大视场并减轻后续镜片的折射压力。
根据本公开的成像光学***可满足下列条件式(5)：
2.5<(d5-d6)/(d13-d14)<3.5
v3-v4>50
v8-v7>55 (5)
其中，v3、v4、v7和v8分别是第三透镜、第四透镜、第七透镜和第八透镜的阿贝数，满足上述条件式，可以很好的校正***的色差。
而且，本申请在前后透镜组中均分别包括一个胶合透镜，一方面可以减小***总长，也方便校正色差。两组胶合透镜焦距的分配满足条件式(1)～(3)有利于像差校正。
另外，本实施例采用六个非球面校正像差，分别是第一透镜像侧面、第二透镜物侧面、第五透镜的物侧面和像侧面、第七透镜的物侧面和第八透镜的像侧面。
采用本申请的广角成像光学***，视场角可达132°，视场角得到较大提升。
附图说明
通过结合附图，从下面的描述中，本公开的实施例将会更清楚地被理解：
图1是根据本公开的第一示例性实施例的广角成像光学***的结构图；
图2是图1的广角成像光学***的视场数据图；
其中，L1～L8表示第一至第七透镜，STO表示光阑，G1表示前透镜组，G2表示后透镜组，S1～S17表示各表面序号，IMG表示像面，A表示中心视场，B表示边缘视场。
具体实施方式
以下，将参照附图1-2来详细描述本公开的实施例。
图1是根据本公开的用于无人机的广角成像光学***的结构图。在本说明书中，曲率半径的数值、厚度的数值、透镜的厚度的数值的单位都可以是mm。
根据本公开的广角成像光学***，其由从物方到像方依序排列的光焦度为负的前透镜组G1和光焦度为正的后透镜组G2组成；其中前透镜组G1由第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3和第四透镜L4组成；后透镜组G2由第五透镜L5、第六透镜L6、第七透镜L7和第八透镜L8组成，光阑位于前透镜组G1和后透镜组G2之间。第三透镜L3和第四透镜L4组成胶合透镜，第七透镜L7和第八透镜L8组成胶合透镜。且成像光学***进一步包括滤光片。进一步地，成像光学***可进一步包括图像传感器。
其中：
第一透镜L1为负透镜，物侧面S1为凸面，像侧面S2为凹面；
第二透镜L2为正透镜，物侧面S3为凸面，像侧面S4为凸面；
第三透镜L3为负透镜，物侧面S5为凸面，像侧面S6为凹面；
第四透镜L4为正透镜，物侧面S6为凸面，像侧面S7为凹面；
第五透镜L5为正透镜，物侧面S9为凸面，像侧面S10为凸面；
第六透镜L6为正透镜，物侧面S12为凸面，像侧面S13为凸面；
第七透镜L7为正透镜，物侧面S14为凸面，像侧面S15为凸面；
第八透镜L8为正透镜，物侧面S14为凹面，像侧面S15为凸面。
其中，物侧面以及像侧面为凸面或凹面，应当按照本领域惯用的理解方式，表示透镜物侧面以及像侧面靠近光轴的部分为凸面或凹面。
根据本公开的成像光学***，可满足下列条件式(1)：
-2<f1/f<-1.5
6<f2/f<7
-5<f3/f<-4.5
2<f4/f<3
0.4<|f34/fG1|<0.5
-12<fG1/f<-11 (1)
条件式(1)限定了前透镜组各焦距的关系，保证***具有大视场角，并且从附图1可以看到边缘光线几乎只在前透镜组中传播的过程中向光轴靠拢成为近轴光线，因此前透镜组主要起到获得大视场的作用。
根据本公开的成像光学***，可满足下列条件式(2)：
2.5<f5/f<3
4<f6/f<4.5
3.5<f7/f<4
180<f8/f<190
2.5<|f78/fG2|<3
1<fG2/f<2 (2)
条件式(2)对后透镜组焦距进行配置，前透镜组已经将大视场角的光线折射为近轴方向，完成了大视场光线的偏折，后透镜组的主要作用是保证顺利地将前透镜组的大视角光线成像并且校正像差，不满足上式式，像差不容易得到校正。
根据本公开的成像光学***可满足下列条件式(3)：
0.04<fB/TTL<0.07
7<|fG1/fG2|<8
0.1<f/TTL<0.2 (3)
满足条件式(3)时，能让前透镜组和透镜组的焦距互相影响，造成***的整体焦距和***后焦距都很小，***焦距小则所有透镜的整体距离较小，后焦距小则成像面距离最后一片透镜像侧面的距离小，能够保证***具有较小的尺寸。
根据本公开的成像光学***可满足下列条件式(4)：
3<r1/r2<4
2<d2/d3<4 (4)
满足条件式(4)时，边缘光线最大的折射发生在第一透镜处，可以使得在进入第二透镜前就发生较大折射，获得大视场并减轻后续镜片的折射压力。
根据本公开的成像光学***可满足下列条件式(5)：
2.5<(d5-d6)/(d13-d14)<3.5
v3-v4>50
v8-v7>55 (5)
其中，v3、v4、v7和v8分别是第三透镜、第四透镜、第七透镜和第八透镜的阿贝数，满足上述条件式，可以很好的校正***的色差。
而且，本申请在前后透镜组中均分别包括一个胶合透镜，一方面可以减小***总长，也方便校正色差。两组胶合透镜焦距的分配满足条件式(1)～(3)有利于像差校正。
另外，本实施例采用六个非球面校正像差，分别是第一透镜像侧面、第二透镜物侧面、第五透镜的物侧面和像侧面、第七透镜的物侧面和第八透镜的像侧面。
从图2的视场数据图可以看到，边缘光线B处的半视场角为66°，因此***的视场角可达132°。
表1示出成像光学***的参数(表面序号、曲率半径、透镜的厚度、透镜之间的距离、透镜的折射率、透镜的阿贝数，其中长度单元均为㎜，F#为1.5)。
[表1]
Figure BDA0002695677410000051
Figure BDA0002695677410000061
表2为该成像光学***采用的非球面系数，非球面的函数表达式为：
Figure BDA0002695677410000062
非球面系数如下：[表2]
Figure BDA0002695677410000063
Figure BDA0002695677410000071
表3为本实施例的成像光学***的光学参数。
[表3]
Figure BDA0002695677410000072
f1～f8为各透镜的焦距，fG1为前透镜组G1的合焦距，fG2为后透镜组G2的合焦距，f为整个成像光学***的焦距，fB为***后焦距，f34为第三透镜与第四透镜的合焦距，f78为第七透镜与第八透镜的合焦距，r1和r2为第一透镜物侧面和像侧面的曲率半径，d3为第二透镜在光轴上的厚度，d2为第一透镜像侧面到第二透镜物侧面在光轴上的距离，d5为第三透镜在光轴上的厚度，d6为第四透镜在光轴上的厚度，d13为第七透镜在光轴上的厚度，d14为第八透镜在光轴上的厚度，TTL为整个光学***的总长。
虽然以上示例性实施例已被示出和描述，但对本领域的技术人员明显的是，在不脱离由权利要求限定的本公开的精神和范围的情况下，可以对其进行修改和变型。

Claims (8)

1.一种广角成像光学***，其由从物方到像方依序排列的光焦度为负的前透镜组和光焦度为正的后透镜组组成；其中前透镜组由第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜组成；后透镜组由第五透镜、第六透镜、第七透镜和第八透镜组成，光阑位于前透镜组和后透镜组之间。其特征在于：
第三透镜和第四透镜组成胶合透镜，第七透镜和第八透镜组成胶合透镜。其中：
第一透镜为负透镜，物侧面为凸面，像侧面为凹面；
第二透镜为正透镜，物侧面为凸面，像侧面为凸面；
第三透镜为负透镜，物侧面为凸面，像侧面为凹面；
第四透镜为正透镜，物侧面为凸面，像侧面为凹面；
第五透镜为正透镜，物侧面为凸面，像侧面为凸面；
第六透镜为正透镜，物侧面为凸面，像侧面为凸面；
第七透镜为正透镜，物侧面为凸面，像侧面为凸面；
第八透镜为正透镜，物侧面为凹面，像侧面为凸面。
2.根据权利要求1所述的广角成像光学***，其特征在于：进一步满足下列条件式(1)：
-2<f1/f<-1.5
6<f2/f<7
-5<f3/f<-4.5
2<f4/f<3
0.4<|f34/fG1|<0.5
-12<fG1/f<-11 (1)。
3.根据权利要求1所述的广角成像光学***，其特征在于：进一步满足下列条件式(2)：
2.5<f5/f<3
4<f6/f<4.5
3.5<f7/f<4
180<f8/f<190
2.5<|f78/fG2|<3
1<fG2/f<2 (2)。
4.根据权利要求1所述的广角成像光学***，其特征在于：进一步满足下列条件式(3)：
0.04<fB/TTL<0.07
7<|fG1/fG2|<8
0.1<f/TTL<0.2 (3)。
5.根据权利要求1所述的广角成像光学***，其特征在于：进一步满足下列条件式(4)：
3<r1/r2<4
2<d2/d3<4 (4)。
6.根据权利要求1所述的广角成像光学***，其特征在于：进一步满足下列条件式(5)：
2.5<(d5-d6)/(d13-d14)<3.5
v3-v4>50
v8-v7>55 (5)。
7.根据权利要求1-6任一项所述的广角成像光学***，其特征在于：其中第一透镜像侧面、第二透镜物侧面、第五透镜的物侧面和像侧面、第七透镜的物侧面和第八透镜的像侧面为非球面。
8.根据权利要求1-6任一项所述的广角成像光学***，其特征在于：其视场角不小于132°。
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