基于自由曲面设计的光学系统技术方案

本发明专利技术实施例公开了一种基于自由曲面设计的光学系统，沿光轴从物面到像面依次包括：第一透镜和第七透镜的物面侧均为凸面，像面侧均为凹面，其光焦度均为负；第二透镜为双凹透镜，其光焦度为负；第三透镜的像面侧为凹面，其光焦度为负；第四透镜和第五透镜的物面侧均为凸面，其光焦度均为正；第六透镜的物面侧为凹面，像面侧为凸面，其光焦度为负；第八透镜和第九透镜的物面侧均为凸面，其光焦度均为正；其中，光阑位于光学系统中任两透镜间的某一位置；光学系统中至少使用2个或2个以上非对称自由曲面。本发明专利技术实施例之光学系统，主要由9枚透镜构成，采用自由曲面设计面型，具有超广角、高像素、椭圆形像圆和良好消热差等光学性能。椭圆形像圆和良好消热差等光学性能。椭圆形像圆和良好消热差等光学性能。

【技术实现步骤摘要】
基于自由曲面设计的光学系统

：
[0001]本专利技术涉及一种光学系统，尤其是一种应用于全景相机领域的基于自由曲 面设计的光学系统。

技术介绍
：
[0002]全景鱼眼光学系统是一种视场角达到或超过180
°
的光学系统，随着千万 像素高清芯片的发展和图像畸变处理算法的成熟应用，全景鱼眼光学系统及全 景相机的市场化应用越来越多，如运动相机、安防监控、全景地图、智能驾驶 辅助泊车等场景领域。作为全景应用的视觉输入端，全景鱼眼成像光学系统的 成像质量直接决定着全景应用的有效像素、视场范围、图像处理和算法拼接等 关键特性。有效像素是评价光学系统成像质量的关键技术指标，它综合了不同 视场下像素数量占比及畸变软件校正的图像压缩率，反映的是图像的清晰度和 对目标细节的分辨能力。传统的全景鱼眼光学系统的成像区域通过设计成略小 于芯片垂直方向的圆形，有效像素仅为成像圆的面积，存在有效像素少和芯片 有效像素利用率低的缺失。

技术实现思路
：
[0003]为克服现有应用于全景相机领域的光学系统，普遍存在镜头成像圆过小， 芯片有效像素利用率低的问题，本专利技术实施例一方面提供了一种基于自由曲面 设计的光学系统。
[0004]一种基于自由曲面设计的光学系统，沿光轴从物面到像面依次包括：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、以及第九透镜；
[0005]第一透镜的物面侧为凸面，像面侧为凹面，其光焦度为负；
[0006]第二透镜的物面侧为凹面，像面侧为凹面，其光焦度为负；
[0007]第三透镜的像面侧为凹面，其光焦度为负；
[0008]第四透镜的物面侧为凸面，其光焦度为正；
[0009]第五透镜的像面侧为凸面，其光焦度为正；
[0010]第六透镜的物面侧为凹面，像面侧为凸面，其光焦度为负；
[0011]第七透镜的物面侧为凸面，像面侧为凹面，其光焦度为负；
[0012]第八透镜的物面侧为凸面，其光焦度为正；
[0013]第九透镜的像面侧为凸面，其光焦度为正；
[0014]其中，光阑位于光学系统中任两透镜间的某一位置，以光阑为界将光学系 统划分为前后群组；
[0015]光学系统中至少使用2个或2个以上非对称自由曲面，非对称自由曲面分 别位于前后群组中。
[0016]本专利技术实施例之光学系统，主要由9枚透镜构成，采用自由曲面设计面型； 采用不同透镜相互组合及合理分配光焦度，具有超广角、高像素、椭圆形像圆 和良好消热差等光学性能，适用于全景相机领域。
附图说明：
[0017]为了更清楚地说明本专利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地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术 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。
[0018]图1为本专利技术的光学系统或摄像模组实施例的结构示意图；
[0019]图2为本专利技术的光学系统或摄像模组实施例的+25℃下的像点图；
[0020]图3为本专利技术的光学系统或摄像模组实施例的+25℃下的MTF曲线图；
[0021]图4为本专利技术的光学系统或摄像模组实施例的+25℃下的畸变图；
[0022]图5为本专利技术的光学系统或摄像模组实施例的+25℃下的成像圆示意；
[0023]图6为本专利技术的光学系统或摄像模组另一实施例的结构示意图；
[0024]图7为本专利技术的光学系统或摄像模组另一实施例的结构示意图；
[0025]图8为本专利技术的光学系统或摄像模组另一实施例的结构示意图；
[0026]图9为本专利技术的光学系统或摄像模组另一实施例的结构示意图；
[0027]图10为本专利技术的光学系统或摄像模组另一实施例的结构示意图。
具体实施方式：
[0028]为了使本专利技术所解决的技术问题、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，对本专利技术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专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0029]当本专利技术实施例提及“第一”、“第二”等序数词时，除非根据上下文其 确实表达顺序之意，应当理解为仅仅是起区分之用。
[0030]在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安 装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是 可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接 相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领 域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。
[0031]一种基于自由曲面设计的光学系统，沿光轴从物面到像面13依次包括： 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、第九透镜9、光阑10、红外截止滤光片、芯片保护 玻璃、以及芯片成像面13。
[0032]第一透镜1的物面侧为凸面，像面侧为凹面，其光焦度为负；
[0033]第二透镜2的物面侧为凹面，像面侧为凹面，其光焦度为负；
[0034]第三透镜3的像面侧为凹面，其光焦度为负；
[0035]第四透镜4的物面侧为凸面，其光焦度为正；
[0036]第五透镜5的像面侧为凸面，其光焦度为正；
[0037]第六透镜6的物面侧为凹面，像面侧为凸面，其光焦度为负；
[0038]第七透镜7的物面侧为凸面，像面侧为凹面，其光焦度为负；
[0039]第八透镜8的物面侧为凸面，其光焦度为正；
[0040]第九透镜9的像面侧为凸面，其光焦度为正；
[0041]其中，光阑10位于光学系统中任两透镜间的某一位置，以光阑10为界将 光学系统划分为前后群组；
[0042]光学系统中至少使用2个或2个以上非对称自由曲面，非对称自由曲面分 别位于前后群组中。
[0043]本专利技术实施例之光学系统，主要由9枚透镜构成，采用自由曲面设计面型； 采用不同透镜相互组合及合理分配光焦度，具有超广角、高像素、椭圆形像圆 和良好消热差等光学性能，适用于全景相机领域。
[0044]进一步地，作为本专利技术的一种优选实施方式而非限定，如图1所示，
[0045]第一透镜1的物面侧为凸面，像面侧为凹面，其光焦度为负；
[0046]第二透镜2的物面侧为内凹的非对称自由曲面，像面侧为凹面，其光焦度 为负；
[0047]第三透镜3的物面侧为凸面，像面侧为凹面，其光焦度为负；
[0048]第四透镜4的物面侧为凸面，像面侧为凹面，其光焦度为正；
[0049]第五透镜5的物面侧为凸面，像面侧为凸面，其光焦度为正；
[0050]第六透镜6的物面侧为凹面，像面侧为凸面，其光焦度为负；
[0051]第七透镜7的物面侧为凸面，像面侧为凹面，其光焦本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于自由曲面设计的光学系统，沿光轴从物面到像面依次包括：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、以及第九透镜；其特征在于，第一透镜的物面侧为凸面，像面侧为凹面，其光焦度为负；第二透镜的物面侧为凹面，像面侧为凹面，其光焦度为负；第三透镜的像面侧为凹面，其光焦度为负；第四透镜的物面侧为凸面，其光焦度为正；第五透镜的像面侧为凸面，其光焦度为正；第六透镜的物面侧为凹面，像面侧为凸面，其光焦度为负；第七透镜的物面侧为凸面，像面侧为凹面，其光焦度为负；第八透镜的物面侧为凸面，其光焦度为正；第九透镜的像面侧为凸面，其光焦度为正；其中，光阑位于光学系统中任两透镜间的某一位置，以光阑为界将光学系统划分为前后群组；光学系统中至少使用2个或2个以上非对称自由曲面，非对称自由曲面分别位于前后群组中。2.如权利要求1所述的基于自由曲面设计的光学系统，其特征在于，第二透镜的物面侧为内凹的非对称自由曲面，第九透镜的像面侧为外凸的非对称自由曲面。3.如权利要求1或2所述的基于自由曲面设计的光学系统，其特征在于，光学系统满足X轴和Y轴两个方向具有不同的EFL，分别记为EFLx和EFLy，|EFLx
‑
EFLy|≥0.15，其中EFL为光学系统的有效焦距；和/或光学系统满足X轴和Y轴两个方向具有相同的FOV，分别记为FOVx和FOVy，EFLx＝EFLy≥90
°
，其中FOV为光学系统的半视场角；和/或光学系统满足X轴和Y轴两个方向具有不同的半像高，分别记为IHx和IHy，|IHx
‑
IHy|≥0.55，其中IH为光学系统的半像高，光学系统满足成像圆为椭圆形。4.如权利要求1或2所述的基于自由曲面设计的光学系统，其特征在于，光学系统的各透镜满足如下条件：(1)
‑
25<f1<
‑
2；(2)
‑
12<f2<
‑
2；(3)
‑
20<f3<
‑
3；(4)1<f4<15；(5)1<f5<10；(6)
‑
25<f6<
‑
3；(7)
‑
25<f7<
‑
3；(8)2<f8<15；(9)5<f9<100；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，f4为第四透镜的焦距，f5为第五透镜的焦距，f6为第六透镜的焦距，f7为第七透镜的焦距，f8为第八透镜的焦距，f9为第九透镜的焦距。
5.如权利要求1或2所述的基于自由曲面设计的光学系统，其特征在于，光学系统的各透镜满足如下条件：(1)
‑
20<f1/f<
‑
5；(2)
‑
10<f2/f<
‑
3；(3)
‑
15<f3/f<
‑
5；(4)2<...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘洪海，杨文冠，赵治平，
申请(专利权)人：广东弘景光电科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：