一种物像面倾斜光学系统的制作方法
本发明涉及一种物像面倾斜光学系统。
背景技术：
在激光测距光学系统中，若入射光垂直于被摄物体，只有一个准确调焦位置，其余位置均处于不同程度的离焦状态，从而引起像点弥散，使测量产生较大的误差。为提高系统的测量精度，使用物像面倾斜光学系统，被摄物体与光电探测器件与光轴的夹角满足沙伊姆普夫卢格条件，使每一光点均可在光电探测器成像清晰，从而减小测量误差。物、像面倾斜镜头可用于激光三角法测距。
但是，现有四片式光学系统，多应用于摄取垂直于光轴物体，如中国专利文献号CN102636863A于2012年08月15日公开了一种红外双波段共焦光学系统以及中国专利文献号CN102478701于2012年05月30日公开了一种光学透镜组，后焦不够长，不能用于摄取倾斜物体，且不能应用于低温环境，不能解决高低温解析焦点漂移问题。
技术实现要素：
本发明的目的旨在提供一种在-10℃～-60℃具有较好的解析品质的物像面倾斜光学系统，以克服现有技术中的不足之处。
按此目的设计的一种物像面倾斜光学系统，包括镜片，其结构特征是所述镜片包括正双凸的第一透镜、正弯月的第二透镜、负双凹的第三透镜和正双凸的第四透镜，光阑设置在第三透镜与第四透镜之间，第一透镜靠近被摄物体；其满足关系式：
-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，f为系统总的焦距，h1为主光线在第一透镜上的入射高度，h2为主光线在第二透镜上的入射高度，h3为主光线在第三透镜上的入射高度，h4为主光线在第四透镜上的入射高度。
上述的技术方案由于采用了正负光焦度合理分配，有利于系统像差的平衡，提高系统的成像质量。采用前组负后组正的反摄远结构，可保证系统具有较长的后焦。
进一步，所述第一透镜、第二透镜和第四透镜选用玻璃材料的阿贝数为υd1，所述第三透镜选用玻璃材料的阿贝数为υd2，其满足关系式：
58.61＜υd1＜63.61，
31.184＜υd2＜32.179。
上述的技术方案由于选用阿贝数相差较大的玻璃材料，有利于系统色差的校正。
进一步，所述第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜的材料热差系数依次为ki，j＝1、2、3、4；其满足关系式：
-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。
进一步，所述系统的主平面垂直于光轴，被摄物体、探测器与光轴的倾角满足：其中，θ为物面与光轴之间的夹角，为像面与光轴之间的夹角，β为放大倍率为被摄该系统物体与光学系统光轴之间形成的角度，β等于或大于35°，其光电探测装置与光轴之间倾角等于或大于62°。
随着科技的发展，光学系统的使用环境已不单单局限于常温状态，本发明采用全玻璃镜片的设计结构，采用4片球面镜片，在保证像质的前提下，通过合理匹配玻璃材料的线性膨胀系数、及合理分配玻璃镜片正负光焦度，解决了高低温解析焦点漂移问题，使其在-10℃～-60℃仍有很好的解析品质，提升了镜头视场竞争力。
附图说明
图1为本发明一实施例的透镜示意图。
图2为本发明第一实施案例的20℃点列图。
图3为本发明第一实施案例处于-10℃时的点列图。
图4为本发明第一实施案例处于60℃的点列图。
图5为本发明第一实施案例的场曲畸变图。
图6为本发明第二实施案例的20℃点列图。
图7为本发明第二实施案例处于-10℃时的点列图。
图8为本发明第二实施案例处于60℃时的点列图。
图9为本发明第二实施案例的场曲畸变图。
图10为本发明第三实施案例的20℃点列图。
图11为本发明第三实施案例处于-10℃时的点列图。
图12为本发明第三实施案例处于60℃时的点列图。
图13为本发明第三实施案例的场曲畸变图。
图中：L1为第一透镜，L2为第二透镜，L3为第三透镜，L4为第四透镜，FILTER为滤镜，OBJECT为物侧，IMAGE为像侧。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述。
第一实施例
参见图1-图5，本物像面倾斜光学系统，包括镜片，所述镜片包括从物侧到像侧依次设置有正双凸的第一透镜L1、呈正弯月的第二透镜L2、呈负双凹的第三透镜L3和正双凸的第四透镜L4，光阑设置在第三透镜L3与第四透镜L4之间，第一透镜L1靠近被摄物体；其满足关系式：
-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为第一透镜L1的焦距，f2为第二透镜L2的焦距，f3为第三透镜L3的焦距，f4为第四透镜L4的焦距，f为系统总的焦距，h1为主光线在第一透镜L1上的入射高度，h2为主光线在第二透镜L2上的入射高度，h3为主光线在第三透镜L3上的入射高度，h4为主光线在第四透镜L4上的入射高度。
所述第一透镜L1、第二透镜L2和第四透镜L4选用玻璃材料的阿贝数为υd1，所述第三透镜L3选用玻璃材料的阿贝数为υd2，有下列关系式成立
58.61＜υd1＜63.61，
31.184＜υd2＜32.179。
所述第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3和第四透镜L4的材料热差系数依次为ki，j＝1、2、3、4；有下列关系式成立：
-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。
所述系统的主平面垂直于光轴，被摄物体、探测器与光轴的倾角满足
其中，θ为物面与光轴之间的夹角,为像面与光轴之间的夹角，β为放大倍率为被摄该系统物体与光学系统光轴之间形成的角度，β等于或大于35°，其光电探测装置与光轴之间倾角等于或大于62°。
在本实施例中，物像面倾斜光学系统总的焦距f＝23.11mm，光圈F#＝3.2，2y＝7.6mm；其中，y为半像高。
光学系统参数见下表所示，其中，S1为滤镜FILTER的前表面，S2为滤镜FILTER的后表面，S3为第一透镜L1的前表面，S4为第一透镜L1的后表面，S5为第二透镜L2的前表面，S6为第二透镜L2的后表面，S7为第三透镜L3的前表面，S8为第三透镜L3的后表面，Stop为镜头光阑，S10为第四透镜L4的前表面，S11为第四透镜L4的后表面，如图1所示。
第二实施例
参见图6-图9，在本实施例中，物像面倾斜光学系统总的焦距f＝23.11mm，光圈F#＝2.8，2y＝7.6mm。
其余未述部分见第一实施例，不再赘述。
第三实施例
参见图10-图13，在本实施例中，物像面倾斜光学系统总的焦距f＝21.5mm，光圈F#＝3.2，2y＝6mm。
其余未述部分见第一实施例，不再赘述。
在第一实施例至第三实施例中，各关系式满足下面的条件：
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
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