本發(fā)明涉及一種物像面傾斜光學(xué)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

在激光測(cè)距光學(xué)系統(tǒng)中，若入射光垂直于被攝物體，只有一個(gè)準(zhǔn)確調(diào)焦位置，其余位置均處于不同程度的離焦?fàn)顟B(tài)，從而引起像點(diǎn)彌散，使測(cè)量產(chǎn)生較大的誤差。為提高系統(tǒng)的測(cè)量精度，使用物像面傾斜光學(xué)系統(tǒng)，被攝物體與光電探測(cè)器件與光軸的夾角滿足沙伊姆普夫盧格條件，使每一光點(diǎn)均可在光電探測(cè)器成像清晰，從而減小測(cè)量誤差。物、像面傾斜鏡頭可用于激光三角法測(cè)距。

但是，現(xiàn)有四片式光學(xué)系統(tǒng)，多應(yīng)用于攝取垂直于光軸物體，如中國(guó)專利文獻(xiàn)號(hào)CN102636863A于2012年08月15日公開(kāi)了一種紅外雙波段共焦光學(xué)系統(tǒng)以及中國(guó)專利文獻(xiàn)號(hào)CN102478701于2012年05月30日公開(kāi)了一種光學(xué)透鏡組，后焦不夠長(zhǎng)，不能用于攝取傾斜物體，且不能應(yīng)用于低溫環(huán)境，不能解決高低溫解析焦點(diǎn)漂移問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的旨在提供一種在-10℃～-60℃具有較好的解析品質(zhì)的物像面傾斜光學(xué)系統(tǒng)，以克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處。

按此目的設(shè)計(jì)的一種物像面傾斜光學(xué)系統(tǒng)，包括鏡片，其結(jié)構(gòu)特征是所述鏡片包括正雙凸的第一透鏡、正彎月的第二透鏡、負(fù)雙凹的第三透鏡和正雙凸的第四透鏡，光闌設(shè)置在第三透鏡與第四透鏡之間，第一透鏡靠近被攝物體；其滿足關(guān)系式：

-4.96<h₁*f₁/f<-3.26；

-4.26<h₂*f₂/f<-3.84；

0.2<h₃*f₃/f<0.4；

0.001<h₄*f₄/f<0.01；

其中，f1為第一透鏡的焦距，f2為第二透鏡的焦距，f3為第三透鏡的焦距，f4為第四透鏡的焦距，f為系統(tǒng)總的焦距，h₁為主光線在第一透鏡上的入射高度，h₂為主光線在第二透鏡上的入射高度，h₃為主光線在第三透鏡上的入射高度，h₄為主光線在第四透鏡上的入射高度。

上述的技術(shù)方案由于采用了正負(fù)光焦度合理分配，有利于系統(tǒng)像差的平衡，提高系統(tǒng)的成像質(zhì)量。采用前組負(fù)后組正的反攝遠(yuǎn)結(jié)構(gòu)，可保證系統(tǒng)具有較長(zhǎng)的后焦。

進(jìn)一步，所述第一透鏡、第二透鏡和第四透鏡選用玻璃材料的阿貝數(shù)為υ_d1，所述第三透鏡選用玻璃材料的阿貝數(shù)為υ_d2，其滿足關(guān)系式：

58.61＜υ_d1＜63.61，

31.184＜υ_d2＜32.179。

上述的技術(shù)方案由于選用阿貝數(shù)相差較大的玻璃材料，有利于系統(tǒng)色差的校正。

進(jìn)一步，所述第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡和第四透鏡的材料熱差系數(shù)依次為k_i，j＝1、2、3、4；其滿足關(guān)系式：

-1564×10^-6＜h₁f₁k₁＜-1020×10^-6，

-1300×10^-6＜h₂f₂k₂＜-1240×10^-6，

18.48×10^-6＜h₃f₃k₃＜33.05×10^-6，

0.5×10^-6＜h₄f₄k₄＜2.3×10^-6。

進(jìn)一步，所述系統(tǒng)的主平面垂直于光軸，被攝物體、探測(cè)器與光軸的傾角滿足：其中，θ為物面與光軸之間的夾角，為像面與光軸之間的夾角，β為放大倍率為被攝該系統(tǒng)物體與光學(xué)系統(tǒng)光軸之間形成的角度，β等于或大于35°，其光電探測(cè)裝置與光軸之間傾角等于或大于62°。

隨著科技的發(fā)展，光學(xué)系統(tǒng)的使用環(huán)境已不單單局限于常溫狀態(tài)，本發(fā)明采用全玻璃鏡片的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，采用4片球面鏡片，在保證像質(zhì)的前提下，通過(guò)合理匹配玻璃材料的線性膨脹系數(shù)、及合理分配玻璃鏡片正負(fù)光焦度，解決了高低溫解析焦點(diǎn)漂移問(wèn)題，使其在-10℃～-60℃仍有很好的解析品質(zhì)，提升了鏡頭視場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明一實(shí)施例的透鏡示意圖。

圖2為本發(fā)明第一實(shí)施案例的20℃點(diǎn)列圖。

圖3為本發(fā)明第一實(shí)施案例處于-10℃時(shí)的點(diǎn)列圖。

圖4為本發(fā)明第一實(shí)施案例處于60℃的點(diǎn)列圖。

圖5為本發(fā)明第一實(shí)施案例的場(chǎng)曲畸變圖。

圖6為本發(fā)明第二實(shí)施案例的20℃點(diǎn)列圖。

圖7為本發(fā)明第二實(shí)施案例處于-10℃時(shí)的點(diǎn)列圖。

圖8為本發(fā)明第二實(shí)施案例處于60℃時(shí)的點(diǎn)列圖。

圖9為本發(fā)明第二實(shí)施案例的場(chǎng)曲畸變圖。

圖10為本發(fā)明第三實(shí)施案例的20℃點(diǎn)列圖。

圖11為本發(fā)明第三實(shí)施案例處于-10℃時(shí)的點(diǎn)列圖。

圖12為本發(fā)明第三實(shí)施案例處于60℃時(shí)的點(diǎn)列圖。

圖13為本發(fā)明第三實(shí)施案例的場(chǎng)曲畸變圖。

圖中：L1為第一透鏡，L2為第二透鏡，L3為第三透鏡，L4為第四透鏡，F(xiàn)ILTER為濾鏡，OBJECT為物側(cè)，IMAGE為像側(cè)。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。

第一實(shí)施例

參見(jiàn)圖1-圖5，本物像面傾斜光學(xué)系統(tǒng)，包括鏡片，所述鏡片包括從物側(cè)到像側(cè)依次設(shè)置有正雙凸的第一透鏡L1、呈正彎月的第二透鏡L2、呈負(fù)雙凹的第三透鏡L3和正雙凸的第四透鏡L4，光闌設(shè)置在第三透鏡L3與第四透鏡L4之間，第一透鏡L1靠近被攝物體；其滿足關(guān)系式：

-4.96＜h₁*f₁/f＜-3.26；

-4.26＜h₂*f₂/f＜-3.84；

0.2＜h₃*f₃/f＜0.4；

0.001＜h₄*f₄/f＜0.01；

其中，f1為第一透鏡L1的焦距，f2為第二透鏡L2的焦距，f3為第三透鏡L3的焦距，f4為第四透鏡L4的焦距，f為系統(tǒng)總的焦距，h₁為主光線在第一透鏡L1上的入射高度，h₂為主光線在第二透鏡L2上的入射高度，h₃為主光線在第三透鏡L3上的入射高度，h₄為主光線在第四透鏡L4上的入射高度。

所述第一透鏡L1、第二透鏡L2和第四透鏡L4選用玻璃材料的阿貝數(shù)為υ_d1，所述第三透鏡L3選用玻璃材料的阿貝數(shù)為υ_d2，有下列關(guān)系式成立

58.61＜υ_d1＜63.61，

31.184＜υ_d2＜32.179。

所述第一透鏡L1、第二透鏡L2、第三透鏡L3和第四透鏡L4的材料熱差系數(shù)依次為k_i，j＝1、2、3、4；有下列關(guān)系式成立：

-1564×10^-6＜h₁f₁k₁＜-1020×10^-6，

-1300×10^-6＜h₂f₂k₂＜-1240×10^-6，

18.48×10^-6＜h₃f₃k₃＜33.05×10^-6，

0.5×10^-6＜h₄f₄k₄＜2.3×10^-6。

所述系統(tǒng)的主平面垂直于光軸，被攝物體、探測(cè)器與光軸的傾角滿足

其中，θ為物面與光軸之間的夾角,為像面與光軸之間的夾角，β為放大倍率為被攝該系統(tǒng)物體與光學(xué)系統(tǒng)光軸之間形成的角度，β等于或大于35°，其光電探測(cè)裝置與光軸之間傾角等于或大于62°。

在本實(shí)施例中，物像面傾斜光學(xué)系統(tǒng)總的焦距f＝23.11mm，光圈F#＝3.2，2y＝7.6mm；其中，y為半像高。

光學(xué)系統(tǒng)參數(shù)見(jiàn)下表所示，其中，S1為濾鏡FILTER的前表面，S2為濾鏡FILTER的后表面，S3為第一透鏡L1的前表面，S4為第一透鏡L1的后表面，S5為第二透鏡L2的前表面，S6為第二透鏡L2的后表面，S7為第三透鏡L3的前表面，S8為第三透鏡L3的后表面，Stop為鏡頭光闌，S10為第四透鏡L4的前表面，S11為第四透鏡L4的后表面，如圖1所示。

第二實(shí)施例

參見(jiàn)圖6-圖9，在本實(shí)施例中，物像面傾斜光學(xué)系統(tǒng)總的焦距f＝23.11mm，光圈F#＝2.8，2y＝7.6mm。

其余未述部分見(jiàn)第一實(shí)施例，不再贅述。

第三實(shí)施例

參見(jiàn)圖10-圖13，在本實(shí)施例中，物像面傾斜光學(xué)系統(tǒng)總的焦距f＝21.5mm，光圈F#＝3.2，2y＝6mm。

其余未述部分見(jiàn)第一實(shí)施例，不再贅述。

在第一實(shí)施例至第三實(shí)施例中，各關(guān)系式滿足下面的條件：

以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說(shuō)明書(shū)中描述的只是說(shuō)明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書(shū)及其等效物界定。