CN205374852U - 一种高画幅低畸变光学成像*** - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高画幅低畸变光学成像***，从物侧到像面依次设置有第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜、第八透镜、滤光片和感光片，第四透镜和第五透镜之间设有光阑；第一透镜，第四透镜和第六透镜为负焦距透镜；第二透镜，第三透镜，第五透镜，第七透镜和第八透镜为正焦距透镜；第一透镜，第七透镜和第八透镜是非球面透镜；第二透镜，第三透镜，第四透镜，第五透镜和第六透镜是球面透镜。本实用新型可以解决大视场角畸变大的问题，能有效降低大角度光线在***主面的高度，并降低结构性公差敏感性。本实用新型的畸变在全视场下仅为1％，畸变控制在非常小的范围内，满足航拍对畸变的要求。

Description

一种高画幅低畸变光学成像***

【技术领域】

本实用新型涉及一种高画幅低畸变光学成像***，尤其涉及一种应用于无人机航拍、微单镜头等方面的像质高、画幅大、畸变小的光学成像***。该镜片由三片非球面透镜和五片球面透镜组成。

【背景技术】

目前使用的无人机航拍镜头存在一些弊端，大多视场小、分辨率低、像质差、获取信息量少，畸变也相应较大，拍摄图片不能真实有效地呈现现实情景。

本实用新型正是基于上述现有技术存在的缺点提出的。

【实用新型内容】

本实用新型所要解决的技术问题在于提供了一种高画幅低畸变光学成像***，该光学成像***实现了高像质、高分辨率、大孔径成像，可以满足大视场成像且畸变小的要求，如无人机航拍和微单相机等领域。

为实现上述目的，本实用新型采用了下述技术方案：

一种高画幅低畸变光学成像***，其特征在于从物侧到像面依次设置有第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜、第八透镜、滤光片和感光片，所述第四透镜和第五透镜之间设有光阑；用于控制物方光线入射角并降低成像畸变的第一透镜，第四透镜和第六透镜为负焦距透镜；用于聚焦前面的光束的第二透镜，第三透镜，第五透镜，第七透镜和第八透镜为正焦距透镜；所述的第一透镜，第七透镜和第八透镜是非球面透镜；所述第二透镜，第三透镜，第四透镜，第五透镜和第六透镜是球面透镜。

如上所述一种高画幅低畸变光学成像***，其特征在于第一透镜朝向物侧一面为凸型双曲线非球面，朝向像面一面为凹型双曲线非球面；所述第二透镜朝向物侧一面和朝向像面一面均为球面；所述第三透镜及第四透镜为胶合结构。由型号不同的高低折射率和阿贝数差异较大的玻璃材料制成；所述第三透镜及第四透镜朝向物侧一面和朝向像面一面均为球面；所述第五透镜及第六透镜为胶合结构；由型号不同的高低折射率和阿贝数差异较大的玻璃材料制成；所述第五透镜及第六透镜朝向物侧一面和朝向像面一面均为球面；所述第七透镜朝向物侧一面扁圆形非球面，朝向像面一面为椭圆非球；所述第八透镜朝向物侧一面为双曲线非球面，朝向像面一面为扁圆形非球面；所述第四透镜和第五透镜之间设有光阑。

如上所述一种高画幅低畸变光学成像***，其特征在于所述第三透镜和第四透镜组成双胶合透镜，第五透镜和第六透镜组成双胶合透镜。

如上所述一种高画幅低畸变光学成像***，其特征在于第一透镜的焦距为f1，第二透镜的焦距为f2，第三透镜的焦距为f3，第四透镜的焦距为f4，第五透镜的焦距为f5，第六透镜的焦距为f6，第七透镜的焦距为f7，第八透镜的焦距为f8，满足：

-1<(f1)/(f2)<0，

-1<(f3)/(f4)<0，

-3<(f5)/(f6)<-2，

0<(f7)/(f8)<1。

如上所述一种高画幅低畸变光学成像***，其特征在于所述第一透镜的色散系数为lens1，第二透镜的色散系数为lens2，第三透镜的色散系数为lens3，第四透镜的色散系数为lens4，第五透镜的色散系数为lens5，第六透镜的色散系数为lens6，第七透镜的色散系数为lens7，第八透镜的色散系数为lens8，满足：

vd(lens1，lens4，lens5，lens7，lens,8)≥45；

vd(lens2,lens3，lens6)≤40。

如上所述一种高画幅低畸变光学成像***，其特征在于所述光学***的焦距为EFL，后焦为BFL，所述第三透镜的中心厚度分别为T3，第四透镜的中心厚度分别为T4，第五透镜的中心厚度分别为T5，和第六透镜的中心厚度分别为T6，第七透镜中心厚度分别为T7，第八透镜的中心厚度分别为T8，第一透镜与第二透镜的间距为A1，第二透镜与第三透镜的间距为A2，第四透镜与第五透镜的间距为A4，第六透镜和第七透镜的间距为A6，第七透镜和第八透镜的间距为A7，所述第一透镜与感光片的间距为TL，满足：

0.2＜(EFL)/(TL)＜0.3，

0.3＜(BFL)/(TL)＜0.4，

0.1＜(T7)/(TL)＜0.2，

0＜(T8)/(TL)＜0.1，

2＜(T3)/(T4)＜3，

2＜(T5)/(T6)＜3

2＜(T7)/(T8)＜3

0.5＜(A2)/(A1)＜0.8，

0＜(A6)/(A4)＜0.1

0＜(A7)/(A6)＜1

7、如上所述一种高画低畸变单光学成像***，其特征在于所述第二透镜，第三透镜，第四透镜，第五透镜和第六透镜为玻璃球面透镜；所述第一透镜、第七透镜和第八透镜为玻璃非球面透镜。

本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型的光学结构中，第一透镜1的焦距为f1，第二透镜2的焦距为f2，第三透镜3的焦距为f3，第四透镜4的焦距为f4，第五透镜5的焦距为f5，第六透镜6的焦距为f6，第七透镜7的焦距为f7，第八透镜8的焦距为f8，满足：-1<f1/f2<0，-1<f3/f4<0，-3<f5/f6<-2，0<f7/f8<1，可以解决大视场角畸变大的问题，能有效降低大角度光线在***主面的高度，并降低结构性公差敏感性。

2、本实用新型光学结构中，第一透镜1的色散系数为lens1，第二透镜2的色散系数为lens2，第三透镜3的色散系数为lens3，第四透镜4的色散系数为lens4，第五透镜5的色散系数为lens5，第六透镜6的色散系数为lens6，第七透镜7的色散系数为lens7，第八透镜8的色散系数为lens8，透镜间满足：

vd(lens1，lens4，lens5，lens7，lens,8)≥45；

vd(lens2,lens3，lens6)≤40。

这种分配和搭配可以解决***轴向色差过大问题、从而实现中心高分辨率。

3、本实用新型可实现高画幅，高像质，高分辨率，低畸变摄像。

4、本实用新型的像面整体均匀、亮度高、孔径大(光圈数达到F2.4)。

5、为了校正像差，保证高清晰成像，采用了两组双胶合透镜。

6、本实用新型的第一透镜、第七透镜和第八透镜均采用非球面面形，有利于像差的校正，减小***的畸变，使视场中心与边缘都具有良好的分辨率。光学***的光学传递函数得到很大提高,可以使该产品的锐利度、透过率、色彩还原性得到显著提升。

7、利用以上的合理配置组合，解决了大视场下难以实现高分辨率和低畸变的难题，同时具有小型化和轻型化的结构和外形。在总长50mm的情况下半像高可达到11mm。

8、更为重要的是，本实用新型的畸变在全视场下仅为1％，畸变控制在非常小的范围内，满足航拍对畸变的要求；

【附图说明】

图1为本实用新型的示意图。

图2为本实用新型的光路示意图。

【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至图2所示，一种高画幅低畸变光学成像***，包括设置的第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3、第四透镜4、第五透镜5、第六透镜6、第七透镜7、第八透镜8、滤光片9和感光片10，所述第四透镜4和第五透镜5之间设有光阑11。所述第一透镜1、第四透镜4、第六透镜6为负焦距透镜，所述第二透镜2第三透镜3、第五透镜5、第七透镜7、第八透镜8为正焦距透镜。该光学成像***实现了大视场角小畸变的高像质、大孔径成像，可以用于无人机航拍和微单相机等领域。

如图1、图2所示，在本实施例中，在所述第八透镜8朝向像面的一侧设有滤光片9，光线是从滤光片9进入的，考虑到应用到镜头成像时，会使用CMOS感光芯片，滤光片对感光芯片有一定的保护作用，同时也过滤一部分光线以减少杂光，使图像色彩亮丽和锐利的同时具有良好的色彩还原性。

如图1、图2所示，在本实施例中，所述第一透镜1朝向所述物面12的一面曲率半径大于20，所述第一透镜1朝向像面的一面曲率半径小于6。

第一透镜1朝向物侧一面为凸型双曲线非球面，朝向像面一面为凹型双曲线非球面。用于控制物方光线入射角并降低成像畸变。

所述第二透镜2朝向物侧一面和朝向像面一面均为球面。可以控制光线在各透镜之间的折射变化角度。

所述第三透镜3及第四透镜4为胶合结构。由型号不同的高低折射率和阿贝数差异较大的玻璃材料制成，可以对色差进行补偿。

所述第三透镜3及第四透镜4朝向物侧一面和朝向像面一面均为球面。

所述第五透镜5及第六透镜6为胶合结构；由型号不同的高低折射率和阿贝数差异较大的玻璃材料制成，可以对色差进行补偿。

所述第五透镜5及第六透镜6朝向物侧一面和朝向像面一面均为球面。

所述第七透镜7朝向物侧一面扁圆形非球面，朝向像面一面为椭圆非球面。能很好地减小畸变并增大光线在像面上的入射高度，提高边缘视场的照度，提高***的光学传递函数，从而提升像质。

所述第八透镜8朝向物侧一面为双曲线非球面，朝向像面一面为扁圆形非球面。可以减小像面主光线入射角，减小成像像差。

所述第四透镜4和第五透镜5之间设有光阑11，可以控制光线传输的孔径，使得成像画面整体均匀、亮度高。

所述第三透镜3、第四透镜4组成双胶合透镜，第五透镜5、第六透镜6组成双胶合透镜。由型号不同的高低折射率和阿贝数差异较大的玻璃材料制成，可以对色差进行补偿的同时提高像质。

如图1、图2所示，在本实施例中，第一透镜1的焦距为f1，第二透镜2的焦距为f2，第三透镜3的焦距为f3，第四透镜4的焦距为f4，第五透镜5的焦距为f5，第六透镜6的焦距为f6，第七透镜7的焦距为f7，第八透镜8的焦距为f8，满足：-1<f1/f2<0，-1<f3/f4<0，-3<f5/f6<-2，0<f7/f8<1。可以解决本实用新型结构的焦距分配问题及公差分布均衡性问题，可以有效降低大角度光线在***主面的高度，并降低结构性公差敏感性。

如图1、图2所示，在本实施例中，第一透镜1的色散系数为lens1，第二透镜2的色散系数为lens2，第三透镜3的色散系数为lens3，第四透镜4的色散系数为lens4，第五透镜5的色散系数为lens5，第六透镜6的色散系数为lens6，第七透镜7的色散系数为lens7，第八透镜8的色散系数为lens8，透镜间满足：

vd(lens1，lens4，lens5，lens7，lens,8)≥45；

vd(lens2,lens3，lens6)≤40。

这种分配和搭配可以解决***轴向色差过大问题、从而实现中心高分辨率。

如图1、图2所示，在本实施例中，所述光学***的焦距和后焦分别为EFL及BFL，所述第三透镜3和第四透镜4的中心厚度分别为T3和T4，第五透镜5和第六透镜6的中心厚度分别为T5和T6，第七透镜7和第八透镜8的中心厚度分别为T7和T8，第一透镜1与第二透镜2的间距为A1，第二透镜2与第三透镜3的间距为A2，第四透镜4与第五透镜5的间距为A4，第六透镜6和第七透镜7的间距为A6，第七透镜7和第八透镜8的间距为A7，所述第一透镜1与感光片10的间距为TL，满足：0.2＜EFL/TL＜0.3，0.3＜BFL/TL＜0.4，0.1＜T7/TL＜0.2，0＜T8/TL＜0.1，2＜T3/T4＜3，2＜T5/T6＜3，2＜T7/T8＜3，0.7＜A2/A1＜0.8，0＜A6/A4＜0.1，0＜A7/A6＜1。可以有效的压缩色差，并确保加工可行性，使镜头整体锐度提升。

如图1、图2所示，在本实施例中，所述第二透镜2、第三透镜3、第四透镜4、第五透镜5、第六透镜6为球面透镜，所述第一透镜1、第七透镜7和第八透镜8的非球面表面形状满足方程： $Z={\mathrm{cy}}^2/\{1+\sqrt{\&lsqb;1-(1+k)c2y2\&rsqb;}\}$ $+{\mathrm{\&alpha;}}_1{y}^2+{\mathrm{\&alpha;}}_2{y}^4+{\mathrm{\&alpha;}}_3{y}^6+{\mathrm{\&alpha;}}_4{y}^8+{\mathrm{\&alpha;}}_5{y}^{10}+{\mathrm{\&alpha;}}_6{y}^{12}+{\mathrm{\&alpha;}}_7{y}^{14}+{\mathrm{\&alpha;}}_8{y}^{16},$ 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。

Claims (7)

1.一种高画幅低畸变光学成像***，其特征在于从物侧(12)到像面依次设置有第一透镜(1)、第二透镜(2)、第三透镜(3)、第四透镜(4)、第五透镜(5)、第六透镜(6)、第七透镜(7)、第八透镜(8)、滤光片(9)和感光片(10)，所述第四透镜(4)和第五透镜(5)之间设有光阑(11)；用于控制物方光线入射角并降低成像畸变的第一透镜(1)，第四透镜(4)和第六透镜(6)为负焦距透镜；用于聚焦前面的光束的第二透镜(2)，第三透镜(3)，第五透镜(5)，第七透镜(7)和第八透镜(8)为正焦距透镜；所述的第一透镜(1)，第七透镜(7)和第八透镜(8)是非球面透镜；所述第二透镜(2)，第三透镜(3)，第四透镜(4)，第五透镜(5)和第六透镜(6)是球面透镜。

2.根据权利要求1所述一种高画幅低畸变光学成像***，其特征在于第一透镜(1)朝向物侧一面为凸型双曲线非球面，朝向像面一面为凹型双曲线非球面；所述第二透镜(2)朝向物侧一面和朝向像面一面均为球面；所述第三透镜(3)及第四透镜(4)为胶合结构；由型号不同的高低折射率和阿贝数差异较大的玻璃材料制成；所述第三透镜(3)及第四透镜(4)朝向物侧一面和朝向像面一面均为球面；所述第五透镜(5)及第六透镜(6)为胶合结构；由型号不同的高低折射率和阿贝数差异较大的玻璃材料制成；所述第五透镜(5)及第六透镜(6)朝向物侧一面和朝向像面一面均为球面；所述第七透镜(7)朝向物侧一面扁圆形非球面，朝向像面一面为椭圆非球；所述第八透镜(8)朝向物侧一面为双曲线非球面，朝向像面一面为扁圆形非球面；所述第四透镜(4)和第五透镜(5)之间设有光阑(11)。

3.根据权利要求1所述一种高画幅低畸变光学成像***，其特征在于所述第三透镜(3)和第四透镜(4)组成双胶合透镜，第五透镜(5)和第六透镜(6)组成双胶合透镜。

4.根据权利要求1所述一种高画幅低畸变光学成像***，其特征在于第一透镜(1)的焦距为f1，第二透镜(2)的焦距为f2，第三透镜(3)的焦距为f3，第四透镜(4)的焦距为f4，第五透镜(5)的焦距为f5，第六透镜(6)的焦距为f6，第七透镜(7)的焦距为f7，第八透镜(8)的焦距为f8，满足：

-1<f1/f2<0，

-1<f3/f4<0，

-3<f5/f6<-2，

0<f7/f8<1。

5.根据权利要求1所述一种高画幅低畸变光学成像***，其特征在于所述第一透镜(1)的色散系数为lens1，第二透镜(2)的色散系数为lens2，第三透镜(3)的色散系数为lens3，第四透镜(4)的色散系数为lens4，第五透镜(5)的色散系数为lens5，第六透镜(6)的色散系数为lens6，第七透镜(7)的色散系数为lens7，第八透镜(8)的色散系数为lens8，满足：

vd(lens1，lens4，lens5，lens7，lens8)≥45；

vd(lens2,lens3，lens6)≤40。

6.根据权利要求1所述一种高画幅低畸变光学成像***，其特征在于所述光学***的焦距为EFL,后焦为BFL，所述第三透镜(3)的中心厚度分别为T3，第四透镜(4)的中心厚度分别为T4，第五透镜(5)的中心厚度分别为T5，和第六透镜(6)的中心厚度分别为T6，第七透镜(7)中心厚度分别为T7，第八透镜(8)的中心厚度分别为T8，第一透镜(1)与第二透镜(2)的间距为A1，第二透镜(2)与第三透镜(3)的间距为A2，第四透镜(4)与第五透镜(5)的间距为A4，第六透镜(6)和第七透镜(7)的间距为A6，第七透镜(7)和第八透镜(8)的间距为A7，所述第一透镜(1)与感光片(10)的间距为TL，满足：

0.2＜EFL/TL＜0.3，

0.3＜BFL/TL＜0.4，

0.1＜T7/TL＜0.2，

0＜T8/TL＜0.1，

2＜T3/T4＜3，

2＜T5/T6＜3

2＜T7/T8＜3

0.5＜A2/A1＜0.8，

0＜A6/A4＜0.1

0＜A7/A6＜1。

7.根据权利要求1所述一种高画幅低畸变光学成像***，其特征在于所述第二透镜(2)，第三透镜(3)，第四透镜(4)，第五透镜(5)和第六透镜(6)为玻璃球面透镜；所述第一透镜(1)、第七透镜(7)和第八透镜(8)为玻璃非球面透镜。