一种低畸变紧凑型高分辨率鱼眼镜头光学系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种低畸变紧凑型高分辨率鱼眼镜头光学系统，包括沿光线入射方向自前向后依次设置的前透镜组、光阑、后透镜组以及像面；前透镜组包括自前向后依次设置的第一透镜、第二透镜和第三透镜；后透镜组包括自前向后依次设置的第四透镜、第五透镜、第六透镜和第七透镜；所述第五透镜和第六透镜组成双胶合透镜。本实用新型专利技术光学系统长度仅11.2mm，实现了高度紧凑的结构布局，有利于全景相机的小型化设计，丰富了全景相机的应用场景；本实用新型专利技术通过较为简单的结构实现了优异的成像质量；实现低失真的成像效果，尤其提高了边缘图像的分辨率；采用一块塑料非球面透镜，提高了像差校正能力，且与玻璃非球面透镜相比成本低廉，有利于批量化生产。

A low distortion compact high resolution fisheye lens optical system

【技术实现步骤摘要】
一种低畸变紧凑型高分辨率鱼眼镜头光学系统
本技术涉及光学成像
，更具体地说涉及一种低畸变紧凑型高分辨率鱼眼镜头光学系统。
技术介绍
鱼眼镜头光学系统具有接近或超过180°的视场角，可以获得超大范围的景物成像而广泛应用于安防、监控等领域。鱼眼镜头光学系统追求超大视场、高分辨率以及轻小型化的性能指标，但现有适用于全景相机的鱼眼镜头光学系统大多存在结构较为复杂，尺寸较大等缺陷。随着人们对全景成像图像性能需求的提升，除了实现高清晰成像外，要求全画幅图像实现低畸变，以适应后续电子学图像校正算法获得更佳视觉体验效果的低失真图像。但现有鱼眼镜头光学系统存在畸变大的缺陷。当今市场急需一种低畸变紧凑型高分辨率鱼眼镜头光学系统，能够通过较为简单的结构以及较小的尺寸实现低畸变的效果。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本技术提供一种低畸变小型化高分辨率鱼眼镜头光学系统，有益于提升全景相机光学系统的应用水平。本技术解决其技术问题的解决方案是：提出一种低畸变紧凑型高分辨率鱼眼镜头光学系统，包括沿光线入射方向自前向后依次设置的前透镜组、光阑、后透镜组以及像面；所述前透镜组包括自前向后依次设置的第一透镜、第二透镜和第三透镜；所述后透镜组包括自前向后依次设置的第四透镜、第五透镜、第六透镜和第七透镜；所述第五透镜和第六透镜组成双胶合透镜，所述第一透镜为弯月形负光焦度球面透镜，所述第二透镜为弯月形负光焦度球面厚透镜，所述第三透镜为双凸正光焦度球面透镜，所述第四透镜为弯月形正光焦度球面透镜，所述第五透镜为双凸正光焦度球面透镜，所述第六透镜为双凹负光焦度球面透镜，所述第七透镜为双凸正光焦度非球面透镜。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φA，所述后透镜组的光焦度为φB，整个光学系统的光焦度为φ，所述φA、φB以及φ之间满足如下关系：-0.28≤φA/φ≤-0.20；0.37≤φB/φ≤0.45。作为上述技术方案的进一步改进，述第三透镜靠近光阑的光学面为第一光学面，所述第四透镜靠近光阑的光学面为第二光学面，所述光学系统的轴上视场的边缘光线在所述第一光学面的高度值为h1，所述光学系统的轴上视场的边缘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：0.89≤h1/h2≤0.96。作为上述技术方案的进一步改进，所述光阑与所述第三透镜的中心距离为L1，所述光阑与所述第四透镜的中心距离为L2，所述L1与L2的比值满足：1.04≤L1/L2≤1.15。作为上述技术方案的进一步改进，所述第一透镜的材质为重镧火石玻璃，所述第二透镜的材质为镧冕玻璃，所述第三透镜的材质为重火石玻璃，所述第四透镜的材质为重镧火石玻璃，所述第五透镜的材质为镧冕玻璃，所述第六透镜的材质为重火石玻璃，所述第七透镜的材质为F52R材料。作为上述技术方案的进一步改进，所述光学系统的总光焦度为φ，所述第一透镜的光焦度为φA1，所述第二透镜的光焦度为φA2，所述第三透镜的光焦度为φA3，所述第四透镜的光焦度为φB1，所述第五透镜与所述第六透镜的组合光焦度为φB23，所述第七透镜的光焦度为φB4，所述φ、φA1、φA2、φA3、φB1、φB23以及φB4满足如下关系：-0.15≤φA1/φ≤-0.11；-0.60≤φA2/φ≤-0.52；0.25≤φA3/φ≤0.32；0.25≤φB1/φ≤0.32；0.02≤φB23/φ≤0.080.25≤φB4/φ≤0.30。作为上述技术方案的进一步改进，还包括滤光片，所述滤光片设置于所述像面与所述后透镜组之间。本技术的有益效果是：本技术光学系统长度仅11.2mm，实现了高度紧凑的结构布局，有利于全景相机的小型化设计，丰富了全景相机的应用场景；本技术通过较为简单的结构实现了优异的成像质量；实现低失真的成像效果，尤其提高了边缘图像的分辨率；采用一块塑料非球面透镜，既提高了像差校正能力，且与玻璃非球面透镜相比成本低廉，有利于批量化生产。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为本技术光学系统的光路结构示意图；图2为本技术光学系统的光学传递函数曲线；图3为本技术光学系统在全视场的畸变分布曲线。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，提出一种低畸变紧凑型高分辨率鱼眼镜头光学系统，包括沿光线入射方向自前向后依次设置的前透镜组、光阑800、后透镜组以及像面900；所述前透镜组包括自前向后依次设置的第一透镜100、第二透镜200和第三透镜300；所述后透镜组包括自前向后依次设置的第四透镜400、第五透镜500、第六透镜600和第七透镜700；所述第五透镜500和第六透镜600组成双胶合透镜，所述第一透镜100为弯月形负光焦度球面透镜，所述第二透镜200为弯月形负光焦度球面厚透镜，所述第三透镜300为双凸正光焦度球面透镜，所述第四透镜400为弯月形正光焦度球面透镜，所述第五透镜500为双凸正光焦度球面透镜，所述第六透镜600为双凹负光焦度球面透镜，所述第七透镜700为双凸正光焦度非球面透镜。本技术光学系统采用反远距的光学结构型式，由于成像视场达到205°以上，为降低超大视场带来的视场像差如像散以及场曲，前透镜组在最前端采用了两个负光焦度的透镜(第一透镜100以及第二透镜200)，获得较大的主光线倍率倒数值，从而降低后透镜组像差校正的压力。本技术重点考虑了在保证高像质的前提下实现了高度紧凑的小型化设计以及低畸变的设计，从而进行了相应的创新性设计。首先，当光学系统长度缩短时，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。本技术为了实现超广角光学系统的紧凑设计，将第二透镜200设置成厚透镜并适当增加其它透镜的厚度，以此压缩光路长度，并降低轴外视场光线的出射高度，减少像差的增加，从而在缩短光学系统尺寸的同时获得高成像质量。作为上述技术方案的进一步改进，所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低畸变紧凑型高分辨率鱼眼镜头光学系统，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、后透镜组以及像面；/n所述前透镜组包括自前向后依次设置的第一透镜、第二透镜和第三透镜；/n所述后透镜组包括自前向后依次设置的第四透镜、第五透镜、第六透镜和第七透镜；/n所述第五透镜和第六透镜组成双胶合透镜，所述第一透镜为弯月形负光焦度球面透镜，所述第二透镜为弯月形负光焦度球面厚透镜，所述第三透镜为双凸正光焦度球面透镜，所述第四透镜为弯月形正光焦度球面透镜，所述第五透镜为双凸正光焦度球面透镜，所述第六透镜为双凹负光焦度球面透镜，所述第七透镜为双凸正光焦度非球面透镜。/n

【技术特征摘要】
1.一种低畸变紧凑型高分辨率鱼眼镜头光学系统，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、后透镜组以及像面；
所述前透镜组包括自前向后依次设置的第一透镜、第二透镜和第三透镜；
所述后透镜组包括自前向后依次设置的第四透镜、第五透镜、第六透镜和第七透镜；
所述第五透镜和第六透镜组成双胶合透镜，所述第一透镜为弯月形负光焦度球面透镜，所述第二透镜为弯月形负光焦度球面厚透镜，所述第三透镜为双凸正光焦度球面透镜，所述第四透镜为弯月形正光焦度球面透镜，所述第五透镜为双凸正光焦度球面透镜，所述第六透镜为双凹负光焦度球面透镜，所述第七透镜为双凸正光焦度非球面透镜。


2.根据权利要求1所述的一种低畸变紧凑型高分辨率鱼眼镜头光学系统，其特征在于：所述前透镜组的光焦度为φA，所述后透镜组的光焦度为φB，整个光学系统的光焦度为φ，所述φA、φB以及φ之间满足如下关系：
-0.28≤φA/φ≤-0.20；
0.37≤φB/φ≤0.45。


3.根据权利要求1所述的一种低畸变紧凑型高分辨率鱼眼镜头光学系统，其特征在于：所述第三透镜靠近光阑的光学面为第一光学面，所述第四透镜靠近光阑的光学面为第二光学面，所述光学系统的轴上视场的边缘光线在所述第一光学面的高度值为h1，所述光学系统的轴上视场的边缘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：
0.89≤h1/h2≤0.96。


4.根据权利要求1所述的一种低畸...

【专利技术属性】
技术研发人员：伍雁雄，谭海曙，
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