一种小型化全景日夜共焦光学系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种小型化全景日夜共焦光学系统，包括沿光线入射方向自前向后依次设置的前透镜组、光阑、后透镜组和像面，所述前透镜组包括自前向后依次设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜，所述后透镜组包括自前向后依次设置的第五透镜、第六透镜和第七透镜；所述第一透镜、第二透镜和第六透镜均为光焦度为负的弯月形透镜，所述第三透镜、第四透镜、第五透镜和第七透镜均为光焦度为正的弯月形透镜。本光学系统结构设计简单，透镜数量少，具有高分辨率成像和日夜两用的优点，同时采用弯月形厚透镜实现光路的紧凑设计，光学系统长度仅10.5mm，相比现有同类光学系统的长度大幅缩短，更容易实现全景相机的微小型化和应用。

A miniaturized panoramic day night confocal optical system

【技术实现步骤摘要】
一种小型化全景日夜共焦光学系统
本技术涉及光学系统
，更具体地说涉及一种小型化全景日夜共焦光学系统。
技术介绍
全景光学系统由于具备超过360°×180°的超大成像视场，可以获取无死角的景物图像，这是一般光学系统或镜头无法实现的。因此，全景光学系统在安防、监控、AR/VR等领域获得了广泛的应用。全景光学系统追求超大视场、大相对孔径以及高分辨率的性能指标，现有适用于全景相机的光学系统普遍存在结构较为复杂，尺寸较大等缺陷。比如专利CN106443971A虽然采用了7片透镜实现360°×210°的全景成像视场，但长度达到了14.84mm，体积较大，不利于全景相机的小型化设计，成本难以降低，应用范围受到限制。
技术实现思路
本技术提供一种小型化全景日夜兼用的光学系统，不仅采用的透镜数量少且结构紧凑、光学系统长度短，有利于轻小型化。本技术解决其技术问题的解决方案是：一种小型化全景日夜共焦光学系统，包括沿光线入射方向自前向后依次设置的前透镜组、光阑、后透镜组和像面，所述前透镜组包括自前向后依次设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜，所述后透镜组包括自前向后依次设置的第五透镜、第六透镜和第七透镜；所述第一透镜、第二透镜和第六透镜均为光焦度为负的弯月形透镜，所述第三透镜、第四透镜、第五透镜和第七透镜均为光焦度为正的弯月形透镜，所述第三透镜为厚透镜，所述第五透镜和第六透镜组合成双胶合透镜。作为上述技术方案的进一步改进，所述前透镜组的光焦度为整个光学系统的光焦度为其中和的比值满足：作为上述技术方案的进一步改进，所述后透镜组的光焦度为整个光学系统的光焦度为其中和的比值满足：作为上述技术方案的进一步改进，所述第三透镜的光焦度为整个光学系统的光焦度为其中与的比值满足：作为上述技术方案的进一步改进，所述第一透镜的光焦度为所述第二透镜的光焦度为所述第四透镜的光焦度为所述第五透镜和第六透镜的组合光焦度为所述第七透镜的光焦度为整个光学系统的光焦度为其中和的关系满足：作为上述技术方案的进一步改进，所述光阑位于所述前透镜组和后透镜组之间，所述第四透镜靠近光阑的光学面为第一光学面，所述第五透镜靠近光阑的光学面为第二光学面，所述光学系统的轴外视场主光线在所述第一光学面的高度值为h1，所述轴外视场主光线在所述第二光学面的高度值为h2，其中h1和h2的比值满足：1.08≤h1/h2≤1.15。作为上述技术方案的进一步改进，所述第一透镜、第三透镜和第七透镜的材质均为重镧火石玻璃，所述第二透镜的材质为镧冕玻璃，所述第四透镜的材质为重火石玻璃，所述第五透镜的材质为镧火石玻璃。作为上述技术方案的进一步改进，还包括滤光片，所述滤光片设置在所述第七透镜和像面之间。作为上述技术方案的进一步改进，第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜和第七透镜均为球面透镜。本技术的有益效果是：本技术的光学系统结构设计简单，透镜数量少，具有高分辨率成像和日夜两用的优点，同时采用弯月形厚透镜实现光路的紧凑设计，光学系统长度仅10.5mm，相比现有同类光学系统的长度大幅缩短，更容易实现全景相机的微小型化和应用。附图说明为了更清楚地说明本技术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说明。显然，所描述的附图只是本技术的一部分实施例，而不是全部实施例，本领域的技术人员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设计方案和附图。图1是实施例中的光学系统结构示意图；图2是实施例中光学系统的可见光谱段的光学传递函数曲线；图3是实施例中光学系统的夜视850nm谱段的光学传递函数曲线。具体实施方式以下将结合实施例和附图对本技术的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整的描述，以充分地理解本技术的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本技术的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本技术的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本技术保护的范围。另外，文中所提到的所有连接关系，并非单指构件直接相接，而是指可根据具体实施情况，通过添加或减少连接辅件，来组成更优的连接结构。本专利技术创造中的各个技术特征，在不互相矛盾冲突的前提下可以交互组合。实施例1，参照图1，一种小型化全景日夜共焦光学系统，包括沿光线入射方向自前向后依次设置的前透镜组120、光阑110、后透镜组130和像面109，所述前透镜组120包括自前向后依次设置的第一透镜101、第二透镜102、第三透镜103和第四透镜104，所述后透镜组130包括自前向后依次设置的第五透镜105、第六透镜106和第七透镜107；所述第一透镜101、第二透镜102和第六透镜106均为光焦度为负的弯月形透镜，所述第三透镜103、第四透镜104、第五透镜105和第七透镜107均为光焦度为正的弯月形透镜，所述第三透镜103为厚透镜，所述第五透镜105和第六透镜106组合成双胶合透镜。本实施例光学系统采用反远距的光学结构型式，由于成像视场达到210°以上，为降低超大视场带来的视场像差如像散和畸变，前透镜组120在最前端采用了两个负光焦度的透镜，获得较大的主光线倍率倒数值，从而降低后透镜组130像差校正的压力。采用双胶合透镜校正了系统的轴向色差和垂轴色差，能够满足可见光的色差校正要求，并且将850nm的近红外谱段与可见光进行了共焦校正，实现日夜共焦两用。本技术的最大特点是考虑到全景光学系统要求实现尽可能短的长度，从而进行了创新性的设计与合理的像差校正。当光学系统长度缩短时，在系统指标不变的前提下，由于各组透镜的光焦度增加，引起球差、彗差、像散、畸变等各种像差迅速增加，导致光学系统像质下降。本技术为了实现全景光学系统的紧凑设计，在前透镜组120引入了作为弯月形厚透镜的第三透镜103，且背向光阑110，弯月形厚透镜承载的光焦度较小，虽然背向光阑110，所产生的像差不致影响光学系统像质；由于第三透镜103采用了弯月形厚透镜，有效降低了光线到后透镜组130的高度，并对光线有一定的会聚效应，更进一步降低了出射光线高度，大幅减轻后透镜组130的像差校正压力，从而在缩短光学系统尺寸的同时获得高成像质量；弯月形厚透镜还有利于降低光学系统的场曲像差。此外，除了弯月形厚透镜的第三透镜103以及像面109前的第七透镜107背向光阑110，其它所有的透镜均采用弯月形透镜形状并弯向光阑110，有利于降低这些承担光焦度分配的透镜所产生的像差，易于实现制造公差宽松的光学系统。本实施例的光学系统结构设计简单，透镜数量少，具有高分辨率、日夜两用等优点，同时采用弯月形厚透镜实现光路的紧凑设计，光学系统长度仅10.5mm，相比现有同类光学系统的长度大幅缩短，更容易实现全景相机本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种小型化全景日夜共焦光学系统，其特征在于，包括沿光线入射方向自前向后依次设置的前透镜组、光阑、后透镜组和像面，所述前透镜组包括自前向后依次设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜，所述后透镜组包括自前向后依次设置的第五透镜、第六透镜和第七透镜；/n所述第一透镜、第二透镜和第六透镜均为光焦度为负的弯月形透镜，所述第三透镜、第四透镜、第五透镜和第七透镜均为光焦度为正的弯月形透镜，所述第三透镜为厚透镜，所述第五透镜和第六透镜组合成双胶合透镜。/n

【技术特征摘要】
1.一种小型化全景日夜共焦光学系统，其特征在于，包括沿光线入射方向自前向后依次设置的前透镜组、光阑、后透镜组和像面，所述前透镜组包括自前向后依次设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜，所述后透镜组包括自前向后依次设置的第五透镜、第六透镜和第七透镜；
所述第一透镜、第二透镜和第六透镜均为光焦度为负的弯月形透镜，所述第三透镜、第四透镜、第五透镜和第七透镜均为光焦度为正的弯月形透镜，所述第三透镜为厚透镜，所述第五透镜和第六透镜组合成双胶合透镜。


2.根据权利要求1所述的一种小型化全景日夜共焦光学系统，其特征在于：所述前透镜组的光焦度为整个光学系统的光焦度为其中和的比值满足：





3.根据权利要求1所述的一种小型化全景日夜共焦光学系统，其特征在于：所述后透镜组的光焦度为整个光学系统的光焦度为其中和的比值满足：





4.根据权利要求1所述的一种小型化全景日夜共焦光学系统，其特征在于：所述第三透镜的光焦度为整个光学系统的光焦度为其中与的比值满足：





5.根据权利要求1所述的一种小型化全景日夜共焦光学系统，其特征在于：所述第一透镜的光焦度为所述第二透镜的光焦度为所述第四透镜的光焦度为所述第五透镜...

【专利技术属性】
技术研发人员：伍雁雄，谭海曙，李建聪，王茗祎，
申请(专利权)人：佛山科学技术学院，
类型：新型
国别省市：广东;44