CN112269246B - 一种超高清成像光学系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种超高清成像光学系统，通过七片球面及非球面的混合设计，搭配合理的光焦度，通过合理地参数匹配，保证本发明的光学系统具有足够大的像高，并实现超高分辨率，成像在‑40～115℃能够保持稳定的成像性能的光学系统设计。

Description

一种超高清成像光学系统
技术领域
本发明涉及一种成像光学系统，尤其是涉及一种超高清成像光学系统。
背景技术
随着汽车安全驾驶系统的应用及普及，应用于前车碰撞预警，轨道偏移预警，行人识别预警等应用的镜头需求也越来越多，此类镜头需要考虑具有较高的成像分辨率。而现有的车载光学系统普遍的分辨率较低,目前在市场上流行的前视镜头通常为一百万和两百万像素的居多。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种能够满足市场对超高清镜头的超高清的成像光学系统，最高像素可达到八百万。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种超高清成像光学系统，从物侧到像侧由具有正光焦度第一透镜组和具有正光焦度第二透镜组组成，所述的第一透镜组和所述的第二透镜组之间设置有光阑，所述的第一透镜组由从物侧到像侧依次设置的第一透镜、第二透镜和第三透镜组成，所述的第二透镜组由从物侧到像侧依次设置的第四透镜、第五透镜、第六透镜和第七透镜组成，所述的第二透镜和所述的第三透镜胶合组成第一胶合透镜，所述的第四透镜和所述的第五透镜胶合组成第二胶合透镜，所述的第一透镜为物侧面为凸面的弯月结构，所述的第二透镜为物侧面为凸面的弯月结构，所述的第三透镜为物侧面为凸面的弯月结构，所述的第四透镜为双凹面，所述的第五透镜为双凸面，所述的第六透镜为双凸面，所述的第七透镜为物侧面为凸面的弯月结构，整个系统的近轴工作的F数F#满足：1.4≤F#≤1.7，整个系统的焦距f满足：15mm≤f≤20mm；光学总长TTL满足：25mm≤TTL≤30mm，并满足关系式1.25≤|TTL/f|≤2，像高Imeg满足关系式0.4625≤Imeg/f≤0.6167。
所述的第一透镜具有正光焦度,所述的第二透镜具有正光焦度,所述的第三透镜具有负光焦度，所述的第四透镜具有负光焦度，所述的第五透镜具有正光焦度，所述的第六透镜具有正光焦度，所述的第七透镜具有正光焦度。
所述的第一透镜的色散系数为Vd1,所述第二透镜的色散系数为Vd2,所述第三透镜的色散系数为Vd3,所述第四透镜的色散系数为Vd4,所述第五透镜的色散系数为Vd5,所述第六透镜的色散系数为Vd6,所述第七透镜的色散系数为Vd7，其中色散系数间满足：Vd2、Vd5、Vd6、Vd7＞40；Vd1、Vd3、Vd4＜40。
所述的第七透镜为非球面透镜，其面型满足以下方程式：
Figure GDA0002933572210000021
其中，y代表透镜垂直光轴的径向坐标值，Z(y)为非球面透镜沿光轴方向在高度为y的位置时，距非球面顶点的距离矢高，c＝1/R，R表示对应非球面透镜面型中心的曲率半径，k表示圆锥系数，参数A、B、C、D为高次非球面系数。
与现有技术相比，本发明的优点在于通过七片球面及非球面的混合设计，搭配合理的光焦度，通过合理地参数匹配，保证本发明的光学系统具有足够大的像高，并实现超高分辨率，成像在-40～115℃能够保持稳定的成像性能的光学系统设计。
附图说明
图1是本发明实施例的光学结构示意图；
图2是本发明实施例的示例的20℃传递函数曲线图；
图3-1是本发明实施例的示例的场曲图；
图3-2是本发明实施例的示例的畸变图；
图4是本发明实施例的示例的相对照度图。
具体实施方式
下面结合附图，具体阐明本发明的实施方式，附图仅供参考和说明使用，不构成对本发明专利保护范围的限制。
实施例：
本实施例如图1所示：从物面到像面依次为光焦度为正的第一透镜L1、光焦度为正的第二透镜L2、光焦度为负的第三透镜L3、光焦度为负的第四透镜L4、光焦度为正的第五透镜L5、光焦度为正的第六透镜L6和光焦度为正的第七透镜L7，以及滤光片IR，芯片保护玻璃CG，第三透镜L3和第四透镜L4之间设置有光阑G，第一透镜L1为物侧面为凸面的弯月结构，第二透镜L2为物侧面为凸面的弯月结构，第三透镜L3为物侧面为凸面的弯月结构，第四透镜L4为双凹面，第五透镜L5为双凸面，第六透镜L6为双凸面，第七透镜L7为物侧面为凸面的弯月结构，第二透镜L2和第三透镜L3胶合组成第一胶合透镜L11，第四透镜L4和第五透镜L5胶合组成第二胶合透镜L12，第一透镜L1、第二透镜L2和第三透镜L3组成光焦度为正的第一透镜组G1，第四透镜L4、第五透镜L5、第六透镜L6和第七透镜L7组成光焦度为正的第二透镜组G2，整个系统的近轴工作的F数F#满足：1.4≤F#≤1.7，整个系统的焦距f满足：15mm≤f≤20mm；光学总长TTL满足：25mm≤TTL≤30mm，并满足关系式1.25≤|TTL/f|≤2。
第一透镜L1的色散系数为Vd1,第二透镜L2的色散系数为Vd2,第三透镜L3的色散系数为Vd3,第四透镜L4的色散系数为Vd4,第五透镜L5的色散系数为Vd5,第六透镜L6的色散系数为Vd6,第七透镜L7的色散系数为Vd7，其中色散系数间满足：Vd2、Vd5、Vd6、Vd7＞40；Vd1、Vd3、Vd4＜40。
本实施例中，第七透镜L7为非球面透镜，其余透镜均为球面透镜，第七透镜L7其面型满足以下方程式：
Figure GDA0002933572210000031
y代表透镜垂直光轴的径向坐标值，Z(y)为非球面透镜沿光轴方向在高度为y的位置时，距非球面顶点的距离矢高，c＝1/R，R表示对应非球面透镜面型中心的曲率半径，k表示圆锥系数，参数A、B、C、D为高次非球面系数。
以下为本实施例的一个示例的设计参数。
整个镜头的物理光学参数如下表所示：
Figure GDA0002933572210000041
本示例中非球面透镜高次项系数见下：
面 A B C D
12 1.23E-04 -3.30E-07 1.29E-07 -1.82E-09
13 3.67E-04 -1.93E-04 4.52E-07 -3.23E-10
本示例的相关参数如下表：
序号 项目 数值
1 系统焦距f(mm) 16
2 F数F# 1.5
3 光学总长TTL(mm) 25.9575
4 最大视场角FOV 32°
5 |TTL/f| 1.75
6 像高Imeg(mm) 9.25
本以上数据可见，本示例采用七片式结构，实现焦距16mm，最大视场角可达到32度，总长25.9575mm，全像高可达9.25mm。
图2为本示例的20℃传递函数曲线图，图中为不同视场的OTF模值随着空间频率的变化，反映了光学系统的成像质量，从图中可看出不同视场的OTF可在238周期/mm(lp/mm)时达到0.25以上，表现出光学系统超高清的特质。
图3-1和图3-2分别是本示例的场曲图和畸变图，反映了光学系统的图像质量，从图中可看出，全视场畸变小于50％，说明光学系统的像差得到较好的矫正。
图4是本示例的相对照度图，从图中可看出，光学系统的相对照度全视场可达到88％以上，表现出光学系统像质具有很好的明暗对比度。
以上所展示的仅为本发明的个别实施例，不能限定本发明的权利保护范围，因此，依据本发明申请专利范围所做的等同变化，仍属于本发明所涵盖的范围。

Claims (4)

1.一种超高清成像光学系统，从物侧到像侧由具有正光焦度第一透镜组和具有正光焦度第二透镜组组成，所述的第一透镜组和所述的第二透镜组之间设置有光阑，其特征在于所述的第一透镜组由从物侧到像侧依次设置的第一透镜、第二透镜和第三透镜组成，所述的第二透镜组由从物侧到像侧依次设置的第四透镜、第五透镜、第六透镜和第七透镜组成，所述的第二透镜和所述的第三透镜胶合组成第一胶合透镜，所述的第四透镜和所述的第五透镜胶合组成第二胶合透镜，所述的第一透镜为物侧面为凸面的弯月结构，所述的第二透镜为物侧面为凸面的弯月结构，所述的第三透镜为物侧面为凸面的弯月结构，所述的第四透镜为双凹面，所述的第五透镜为双凸面，所述的第六透镜为双凸面，所述的第七透镜为物侧面为凸面的弯月结构，整个系统的近轴工作的F数F#满足：1.4≤F#≤1.7，整个系统的焦距f满足：15mm≤f≤20mm；光学总长TTL满足：25mm≤TTL≤30mm，并满足关系式1.25≤｜TTL/f｜≤2,像高Imeg满足关系式0.4625≤Imeg/f≤0.6167。
2.如权利要求1所述的一种超高清成像光学系统，其特征在于所述的第一透镜具有正光焦度,所述的第二透镜具有正光焦度,所述的第三透镜具有负光焦度，所述的第四透镜具有负光焦度，所述的第五透镜具有正光焦度，所述的第六透镜具有正光焦度，所述的第七透镜具有正光焦度。
3.如权利要求1所述的一种超高清成像光学系统，其特征在于所述的第一透镜的色散系数为Vd1,所述第二透镜的色散系数为Vd2,所述第三透镜的色散系数为Vd3,所述第四透镜的色散系数为Vd4,所述第五透镜的色散系数为Vd5,所述第六透镜的色散系数为Vd6,所述第七透镜的色散系数为Vd7，其中色散系数间满足：Vd2、Vd5、Vd6、Vd7＞40；Vd1、Vd3、Vd4＜40。
4.如权利要求1所述的一种超高清成像光学系统，其特征在于所述的第七透镜为非球面透镜，其面型满足以下方程式：
Figure 216671DEST_PATH_IMAGE001
其中，y代表透镜垂直光轴的径向坐标值，Z（y）为非球面透镜沿光轴方向在高度为y的位置时，距非球面顶点的距离矢高，c=1/R，R表示对应非球面透镜面型中心的曲率半径，k表示圆锥系数，参数A、B、C、D为高次非球面系数。
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