本發明涉及一種物像面傾斜光學系統。

背景技術：

在激光測距光學系統中，若入射光垂直于被攝物體，只有一個準確調焦位置，其余位置均處于不同程度的離焦狀態，從而引起像點彌散，使測量產生較大的誤差。為提高系統的測量精度，使用物像面傾斜光學系統，被攝物體與光電探測器件與光軸的夾角滿足沙伊姆普夫盧格條件，使每一光點均可在光電探測器成像清晰，從而減小測量誤差。物、像面傾斜鏡頭可用于激光三角法測距。

但是，現有四片式光學系統，多應用于攝取垂直于光軸物體，如中國專利文獻號CN102636863A于2012年08月15日公開了一種紅外雙波段共焦光學系統以及中國專利文獻號CN102478701于2012年05月30日公開了一種光學透鏡組，后焦不夠長，不能用于攝取傾斜物體，且不能應用于低溫環境，不能解決高低溫解析焦點漂移問題。

技術實現要素：

本發明的目的旨在提供一種在-10℃～-60℃具有較好的解析品質的物像面傾斜光學系統，以克服現有技術中的不足之處。

按此目的設計的一種物像面傾斜光學系統，包括鏡片，其結構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、負雙凹的第三透鏡和正雙凸的第四透鏡，光闌設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。

上述的技術方案由于采用了正負光焦度合理分配，有利于系統像差的平衡，提高系統的成像質量。采用前組負后組正的反攝遠結構，可保證系統具有較長的后焦。

進一步，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為υ_d1，所述第三透鏡選用玻璃材料的阿貝數為υ_d2，其滿足關系式：

58.61＜υ_d1＜63.61，

31.184＜υ_d2＜32.179。

上述的技術方案由于選用阿貝數相差較大的玻璃材料，有利于系統色差的校正。

進一步，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依次為k_i，j＝1、2、3、4；其滿足關系式：

-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。

進一步，所述系統的主平面垂直于光軸，被攝物體、探測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物體與光學系統光軸之間形成的角度，β等于或大于35°，其光電探測裝置與光軸之間傾角等于或大于62°。

隨著科技的發展，光學系統的使用環境已不單單局限于常溫狀態，本發明采用全玻璃鏡片的設計結構，采用4片球面鏡片，在保證像質的前提下，通過合理匹配玻璃材料的線性膨脹系數、及合理分配玻璃鏡片正負光焦度，解決了高低溫解析焦點漂移問題，使其在-10℃～-60℃仍有很好的解析品質，提升了鏡頭視場競爭力。

附圖說明

圖1為本發明一實施例的透鏡示意圖。

圖2為本發明第一實施案例的20℃點列圖。

圖3為本發明第一實施案例處于-10℃時的點列圖。

圖4為本發明第一實施案例處于60℃的點列圖。

圖5為本發明第一實施案例的場曲畸變圖。

圖6為本發明第二實施案例的20℃點列圖。

圖7為本發明第二實施案例處于-10℃時的點列圖。

圖8為本發明第二實施案例處于60℃時的點列圖。

圖9為本發明第二實施案例的場曲畸變圖。

圖10為本發明第三實施案例的20℃點列圖。

圖11為本發明第三實施案例處于-10℃時的點列圖。

圖12為本發明第三實施案例處于60℃時的點列圖。

圖13為本發明第三實施案例的場曲畸變圖。

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，FILTER為濾鏡，OBJECT為物側，IMAGE為像側。

具體實施方式

下面結合附圖及實施例對本發明作進一步描述。

第一實施例

參見圖1-圖5，本物像面傾斜光學系統，包括鏡片，所述鏡片包括從物側到像側依次設置有正雙凸的第一透鏡L1、呈正彎月的第二透鏡L2、呈負雙凹的第三透鏡L3和正雙凸的第四透鏡L4，光闌設置在第三透鏡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為υ_d1，所述第三透鏡L3選用玻璃材料的阿貝數為υ_d2，有下列關系式成立

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的材料熱差系數依次為k_i，j＝1、2、3、4；有下列關系式成立：

-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。

所述系統的主平面垂直于光軸，被攝物體、探測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物體與光學系統光軸之間形成的角度，β等于或大于35°，其光電探測裝置與光軸之間傾角等于或大于62°。

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

光學系統參數見下表所示，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。

第二實施例

參見圖6-圖9，在本實施例中，物像面傾斜光學系統總的焦距f＝23.11mm，光圈F#＝2.8，2y＝7.6mm。

其余未述部分見第一實施例，不再贅述。

第三實施例

參見圖10-圖13，在本實施例中，物像面傾斜光學系統總的焦距f＝21.5mm，光圈F#＝3.2，2y＝6mm。

其余未述部分見第一實施例，不再贅述。

在第一實施例至第三實施例中，各關系式滿足下面的條件：

以上顯示和描述了本發明的基本原理和主要特征和本發明的優點。本行業的技術人員應該了解，本發明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發明的原理，在不脫離本發明精神和范圍的前提下，本發明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發明范圍內。本發明要求保護范圍由所附的權利要求書及其等效物界定。