[发明专利]高像素广角镜头的透镜成像系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种透镜成像系统，尤其涉及一种低成本、大视场角、光学畸变小、宽松加工公差要求以及超高成像质量等优点的高像素广角镜头的透镜成像系统，该系统适用于运用于户外运动的广角摄像镜头。

背景技术

目前一些户外极限运动，如滑雪、冲浪、潜水，跳伞，赛车，潜水等，在剧烈震动，高压强等环境下，都无法解决任一地点和任一方向随意拍照，而且要求有良好的摄像效果，畸变足够小，故研发一款一边运动，一边拍照的相机，市场前景非常广阔，此镜头开发就基于此背景立项。

传统的广角摄像镜头主要是由六片或以上球面镜片组成，结构形式比较单一，这种系统缺点是显而易见的：

第一，在图像传感器上像素点尺寸越来越小的情况下，对光学系统的极限分辨率要求不断提高，光学系统的轴外像差很难保证；

第二，系统产生鬼像的相对强度和尺寸大小上都很难改善；

第三，系统光学畸变很难再进一步降低。

当然，现今也有使用六片或以上带有玻璃非球面透镜的高成像质量的光学系统，但它们很难同时消除以上三个主要缺点。

发明内容

为了克服了上述现有技术的缺点，本发明所要解决的技术问题是，提供一种高像素广角摄像镜头的透镜成像系统，保证光学系统的轴外像差，改善系统产生鬼像的相对强度和尺寸大小，降低系统光学畸变。

基于上述目的，本发明采用以下技术方案，高像素广角镜头的透镜成像系统，包括第一透镜组、第二透镜组、第三透镜组和光阑，所述第一透镜组由第一负透镜、第二负透镜和第一正透镜依次排列组成，第一负透镜、第二负透镜和第一正透镜均有凸面和凹面，第一负透镜的凹面对应第二负透镜的凸面，第二负透镜的凹面对应第一正透镜凸面；

所述第二透镜组由第二正透镜构成，第二正透镜的二个面均为凸面；

所述第三透镜组由第三正透镜、第四负透镜、第四正透镜组成，第三正透镜的二面均为凸面，第四负透镜的二面均为凹面，第三正透镜与第四负透镜粘合为一体，第四正透镜的二面均为凸面；

所述第一透镜组、所述光阑、所述第二透镜组和所述第三透镜组依次排列。

所述第二负透镜、所述第四正透镜的二面均为玻璃非球面。

本系统的光焦度关系式为: -0.02 < 1/f6 + 1/f7 < 0.02；

其中：f6和f7分别代表第四负透镜和第四正透镜的焦距。

反映本系统第二负透镜和第四正透镜的光焦度之和。

本系统的像高比关系式为: IH/(f*tanθ) > 0.3；

其中：IH表示广角镜头组的半像高，f表示广角镜头组的焦距，θ表示广角镜头组的半视场角。

反映本系统实际像高与理想像高的比值。

所述的非球面均满足下面的等式：

；

其中：z表示曲面离开曲面顶点在光轴方向的距离，C表示曲面顶点的曲率，K表示二次曲面系数，h表示光轴到曲面的距离，B、C、D、E，F分别表示四阶、六阶、八阶、十阶，十二阶曲面系数。

随着加工工艺的不断提高，图像传感器上像素点的尺寸越来越小，这对透镜系统的极限分辨率要求越来越高，这就同时对系统轴外像差有了很高的要求。本发明采用第二负透镜、第四正透镜的二面均为玻璃非球面的两片共四个面均为玻璃非球面，使用这两片为非球面可以最大限度的矫正光学系统的轴外像差。使用玻璃非球面而非塑胶非球面的目的是为了更好的实现无热化，符合本产品所使用的户外环境。

采用非球面还可以进一步降低系统的光学畸变。主要同过对比以下公式体现：

IH/(f*tanθ) > 0.3，其中IH表示广角镜头组的半像高，f表示广角镜头组的焦距，θ表示广角镜头组的半视场角。

一般系统运用该公式所得值一般在0.15以下，该公式的物理意义就是在相同焦距的系统中，相同视场角的情况下，本发明可以获得更多的像高。对于广角系统而言，意思就是本发明的光学畸变更小。

对于广角镜头而言，镜头鬼像是影响成像质量的最重要影响因素之一。本发明采用独创的结构形式实现了尽可能多的降低镜头鬼像的相对强度和尺寸大小。主要体现在以下几点：

1）在第一透镜组中，第一正透镜的第一面采用凸面，第二面采用凹面，但该片透镜为正透镜。

2）在第二透镜组中，第二正透镜采用双凸透镜。

3）在第三透镜组中，同时采用第四负透镜的第二面为凹面和第四正透镜的第一面为凸面。