本申請(qǐng)涉及光學(xué)系統(tǒng)，尤其是應(yīng)用于車載、監(jiān)控以及投影系統(tǒng)的具有高分辨率、高透過率、紅外共焦，工藝性好、畸變小、大像面且與視場(chǎng)角有嚴(yán)格的一致性要求的魚眼光學(xué)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前車載、監(jiān)控、投影方面所使用的超廣角鏡頭，也稱為魚眼鏡頭，因?yàn)橐晥?chǎng)角大，存在嚴(yán)重畸變，使得周邊畫面會(huì)產(chǎn)生劇烈形變、扭曲，很難以圖像軟件處理進(jìn)行校正，導(dǎo)致成像質(zhì)量差，人眼對(duì)所成影響難以清晰準(zhǔn)確的分辨。此外，由于魚眼鏡頭的視場(chǎng)角大，對(duì)于這些遠(yuǎn)軸光線的像差校正困難，導(dǎo)致中心與周邊成像質(zhì)量過渡不合理，產(chǎn)生嚴(yán)重失真感，難以滿足人們的使用需求。而且因?yàn)橐暯沁^大，會(huì)使得所使用的透鏡彎曲劇烈，嚴(yán)重的情況下，還會(huì)使透鏡達(dá)到或超過半球的狀態(tài)，使得透鏡加工困難，工藝性差。對(duì)于紅外共焦和性能方面，目前市場(chǎng)上紅外普遍是做到850nm波段，紅外光譜范圍較窄。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
為了提高魚眼光學(xué)系統(tǒng)的分辨率、透過率、能夠獲得紅外共焦，工藝性好、畸變小、大像面等優(yōu)點(diǎn),本實(shí)用新型作出以下有益的改進(jìn)。
本申請(qǐng)由以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
魚眼光學(xué)系統(tǒng)，包括有從物面到像面依次設(shè)置的第一鏡片,第二鏡片,第三鏡片,第四鏡片,光闌，第五鏡片，第六鏡片，第七鏡片，第八鏡片，以及感光芯片。其中第三鏡片和第七鏡片為玻璃非球面鏡片，第五鏡片和第六鏡片為粘合鏡片，第一鏡片,第二鏡片,第四鏡片，第八鏡片為球面鏡片。
如上所述第一鏡片、第二鏡片、第三鏡片和第五鏡片的焦距為負(fù)，所述第四鏡片、第六鏡片、第七鏡片和第八鏡片的焦距為正。
如上所述的魚眼光學(xué)系統(tǒng)，其所使用的非球面鏡片面型滿足以下方程式:Z為非球面沿光軸方向在高度為y的位置時(shí)，距非球面頂點(diǎn)的距離矢高sag，r表示鏡面的曲率半徑，k為圓錐系數(shù)conic，a1，a2，a3，a4，a5，a6，a7，a8為高次非球面系數(shù)。
如上所述的魚眼光學(xué)系統(tǒng)，所述感光芯片電荷耦合元件尺寸為1/3英寸,其對(duì)角線高度為6mm，像素尺寸為2.5μm×2.5μm。
如上所述的魚眼光學(xué)系統(tǒng)，所述在第八鏡片后面設(shè)置有可用做濾光片和保護(hù)玻璃的平板玻璃。
如上所述的魚眼光學(xué)系統(tǒng)，所述第一鏡片,第二鏡片,第三鏡片,第四鏡片,光闌，第五鏡片，第六鏡片，第七鏡片鍍上了可使鏡頭具有較高的可見光和紅外光透過率的可見光和紅外光增透膜。
如上所述的魚眼光學(xué)系統(tǒng)，第四鏡片和第五鏡片為超高色散鏡片，第一鏡片，第二鏡片，第三鏡片，第六鏡片，第七鏡片和第八鏡片為低色散鏡片，所述第五鏡片和第六鏡片通過超高色散與低色散材料粘合。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本申請(qǐng)有如下優(yōu)點(diǎn)：
1、現(xiàn)有的車載、監(jiān)控和投影鏡頭，在紅外共焦和性能方面，普遍是以達(dá)到850nm為準(zhǔn)，本實(shí)用新型在設(shè)計(jì)紅外性能時(shí)，通過第四透鏡和第五透鏡采用超高色散透鏡，第一透鏡，第二透鏡，第三透鏡，第六透鏡，第七透鏡和第八透鏡均采用低色散透鏡，并且將第五透鏡和第六透鏡，通過超高色散與低色散材料粘合，進(jìn)一步消除紅外光譜像差，使該光學(xué)系統(tǒng)能夠在紅外波段使用940nm的情況下，擁有優(yōu)良的紅外消色差效果和紅外共焦效果，擴(kuò)寬了紅外光譜范圍，使鏡頭能夠在更多的環(huán)境場(chǎng)合下使用；
2、第三透鏡3和第七透鏡8采用非球面玻璃透鏡，有效的消除了像面畸變，通過第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡采用高折射率彎月負(fù)透鏡，對(duì)大視角的入射光線進(jìn)行逐步轉(zhuǎn)折，控制光線光路，合理的轉(zhuǎn)折光線，使得光學(xué)系統(tǒng)具有大像面，且像面像高與視場(chǎng)角成嚴(yán)格的一致性關(guān)系，使像面從中心到周邊過渡平緩，整個(gè)畫面成像質(zhì)量更好，更為真實(shí)；
3、現(xiàn)有高分辨率車載、監(jiān)控鏡頭在高低溫使用環(huán)境和紅外環(huán)境下，會(huì)出現(xiàn)虛焦和跑焦的情況，導(dǎo)致可見光狀態(tài)下對(duì)好焦之后，在高低溫和紅外下，畫面變模糊的情況。本實(shí)用新型解決了高低溫和紅外不共焦的問題，使鏡頭在不同的應(yīng)用場(chǎng)合下，都具有良好的成像質(zhì)量；
【附圖說(shuō)明】
為了更清楚地說(shuō)明本申請(qǐng)實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹。
圖1是本申請(qǐng)實(shí)施例的示意圖；
【具體實(shí)施方式】
如圖1所示的魚眼光學(xué)系統(tǒng)。本鏡頭由2枚玻璃非球面透鏡和6枚玻璃球面透鏡構(gòu)成。
本魚眼光學(xué)系統(tǒng)包括有依次設(shè)置的第一透鏡1,第二透鏡2,第三透鏡3,第四透鏡4,光闌5，第五透鏡6，第六透鏡7，第七透鏡8，第八透鏡9，平板玻璃10,以及感光芯片。其中第三透鏡3和第七透鏡8為玻璃非球面透鏡，第五透鏡6和第六透鏡7為粘合透鏡，其余為球面透鏡。所述第一透鏡1、第二透鏡2、第三透鏡3和第五透鏡6的焦距為負(fù)，所述第四透鏡4、第六透鏡7、第七透鏡8和第八透鏡9的焦距為正。
紅外共焦主要通過以下方法實(shí)現(xiàn):本實(shí)用新型第一透鏡1，第二透鏡2，第三透鏡3，第六透鏡7，第七透鏡8，第八透鏡9均采用低色散玻璃透鏡，第四透鏡4和第五透鏡6則采用超高色散玻璃透鏡。通過第三非球面透鏡和第七非球面透鏡與球面透鏡配合，第五超高色散透鏡與第六低色散透鏡粘合進(jìn)一步對(duì)紅外光譜進(jìn)行消色差，配合低色散玻璃透鏡與高色散玻璃透鏡的使用，對(duì)紅外光譜獲得了優(yōu)良的消色差效果，使得無(wú)論在可見光還是紅外光的情況下，都能獲得優(yōu)良的性能。本實(shí)用新型魚眼光學(xué)系統(tǒng)紅外離焦量達(dá)到<0.01，在紅外情況下，成像性能并無(wú)衰減。
其高分辨率主要通過以下途徑實(shí)現(xiàn):1、本實(shí)用新型通過第一透鏡1、第二透鏡2、第三透鏡3采用高折射率彎月負(fù)透鏡，對(duì)大視角的入射光線進(jìn)行逐步轉(zhuǎn)折，控制光線光路，減小各透鏡所負(fù)擔(dān)的光線偏角，避免引起大量的高級(jí)像差；其次，通過第四透鏡4采用正透鏡，第五透鏡6采用負(fù)透鏡，第六透鏡7，第七透鏡8和第八透鏡9采用正透鏡，使光線在達(dá)到滿足像面高度時(shí)，能夠平緩轉(zhuǎn)折。其中，第三透鏡3和第七透鏡8為玻璃非球面透鏡，能夠有效的校正因大視角產(chǎn)生的軸外像差和畸變；第四透鏡4和第五透鏡6采用了高折射率超高色散玻璃材料，第六透鏡7為低色散玻璃，通過第五透鏡6與第六透鏡7高低色散材料粘合，使光學(xué)系統(tǒng)達(dá)到更好的消色差效果。2、在保證中心解像力的同時(shí)，充分考慮周邊視場(chǎng)的像差校正與成像質(zhì)量，通過第三透鏡3和第七透鏡8采用玻璃非球面透鏡，來(lái)校正軸外視場(chǎng)像差與畸變嚴(yán)重的問題，避免中心對(duì)周邊成像質(zhì)量對(duì)比差異較大的情況，使整個(gè)畫面畫質(zhì)過度均勻。3、在設(shè)計(jì)紅外性能時(shí)，通過第四透鏡4和第五透鏡6采用超高色散透鏡，第一透鏡1，第二透鏡2，第三透鏡3，第六透鏡7，第七透鏡8和第八透鏡9均采用低色散透鏡，并且將第五透鏡6和第六透鏡7，通過超高色散與低色散材料粘合，進(jìn)一步消除紅外光譜像差，使該光學(xué)系統(tǒng)能夠在紅外波段使用940nm的情況下，擁有優(yōu)良的紅外消色差效果，使鏡頭具有更廣的紅外光譜范圍和能在更多的環(huán)境場(chǎng)合下使用。并通過第三透鏡3和第七透鏡8采用玻璃非球面，校正軸外視場(chǎng)像差和畸變，使成像質(zhì)量達(dá)到質(zhì)的提升。
在第八透鏡9后面，設(shè)置有平板玻璃10，分別可用做濾光片和保護(hù)玻璃。濾光片用于過濾掉除設(shè)計(jì)波段以外的雜光，并在設(shè)計(jì)時(shí)，同時(shí)考慮濾光片以及保護(hù)玻璃的襯底材料引入的色差和透鏡之間反射造成的雜光以及鬼影，加以校正、優(yōu)化，使光學(xué)系統(tǒng)達(dá)到最佳的成像質(zhì)量。本實(shí)用新型在透鏡上鍍上了可見光和紅外光增透膜，使得鏡頭具有較高的可見光和紅外光透過率。在保證鏡頭成像質(zhì)量?jī)?yōu)良的同時(shí)，也使畫面具有較高的亮度。
下面本實(shí)用新型的實(shí)際設(shè)計(jì)案例：
各個(gè)面的非球面系數(shù)：
其中公式其中的c對(duì)應(yīng)半徑R的倒數(shù)即：1/R，Z為非球面沿光軸方向在高度為y的位置時(shí)，距非球面頂點(diǎn)的距離矢高sag，r表示鏡面的曲率半徑，k為圓錐系數(shù)conic，a1，a2，a3，a4，a5，a6，a7，a8為高次非球面系數(shù),本實(shí)用新型中該項(xiàng)系數(shù)不使用，a1＝0。