CN112327462A - 光学镜头及成像方法 - Google Patents

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CN112327462A CN202011386074.5A CN202011386074A CN112327462A CN 112327462 A CN112327462 A CN 112327462A CN 202011386074 A CN202011386074 A CN 202011386074A CN 112327462 A CN112327462 A CN 112327462A
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optical
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optical system
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罗杰
黄锦煖
胡青平
陈训安
丁凤
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    • G02B13/001—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras
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    • G02B13/005—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras characterised by the lens design having spherical lenses only
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Abstract

本发明涉及一种光学镜头及成像方法，所述镜头的光学系统中沿光线从左向右入射方向依次设有第一透镜、光阑、第二透镜、第三透镜、第四透镜、滤光片、保护玻璃，第一透镜为双凸正透镜，第二透镜为双凹负透镜，第三透镜为弯月正透镜，第四透镜为弯月正透镜，本镜头结构简单，设计合理，采用4片全玻璃球面透镜，片数少，成本低，低畸变，成像质量高。

Description

光学镜头及成像方法
技术领域
本发明涉及一种光学镜头及成像方法。
背景技术
高速公路上发生的交通事故中有50%以上是由于长途驾驶熬成疲劳或所见模板单调而造成注意力不集中造成的。目前已有很多研究单位针对驾驶员监测技术的进行研究。现有的疲劳驾驶识别系统是基于面部特征、眼部信号等判断，但由于车内环境光线及眼镜反光等原因，在可见光范围内成像会增加识别错误率。故有必要针对疲劳驾驶设计基于近红外的高清摄像镜头以用于驾驶员面部监测。目前针对驾驶员面部监测的镜头存在镜片数较多，体积较大的缺点。
发明内容
鉴于现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种光学镜头及成像方法。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种光学镜头，所述镜头的光学系统中沿光线从左向右入射方向依次设有第一透镜、光阑、第二透镜、第三透镜、第四透镜、滤光片、保护玻璃，第一透镜为双凸正透镜，第二透镜为双凹负透镜，第三透镜为弯月正透镜，第四透镜为弯月正透镜。
进一步的，所述第一透镜与第二透镜之间的空气间隔为0.6-1mm，第二透镜与第三透镜之间的空气间隔为0.2-0.4mm，第三透镜与第四透镜之间的空气间隔为0-0.2mm。
进一步的，所述第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜均为玻璃材质的球面透镜。
进一步的，所述光学系统的焦距为
Figure DEST_PATH_IMAGE001
，第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜的焦距分别为
Figure DEST_PATH_IMAGE003
、
Figure 953407DEST_PATH_IMAGE004
、
Figure DEST_PATH_IMAGE005
、
Figure 112905DEST_PATH_IMAGE006
，其中
Figure 836010DEST_PATH_IMAGE003
、
Figure 666694DEST_PATH_IMAGE004
、
Figure 551473DEST_PATH_IMAGE005
、
Figure 130091DEST_PATH_IMAGE006
与
Figure 656888DEST_PATH_IMAGE001
满足以下比例：1.0<
Figure 138816DEST_PATH_IMAGE003
/
Figure 397759DEST_PATH_IMAGE001
<1.5，-1.7<
Figure 214405DEST_PATH_IMAGE004
/
Figure 528580DEST_PATH_IMAGE001
<-0.5，1.0<
Figure 317545DEST_PATH_IMAGE005
/
Figure 278548DEST_PATH_IMAGE001
<2.1，1.5<
Figure 598802DEST_PATH_IMAGE006
/
Figure 139504DEST_PATH_IMAGE001
<2.3。
进一步的，所述的第一透镜满足关系式：
Figure DEST_PATH_IMAGE007
≥1.8，
Figure 94560DEST_PATH_IMAGE008
≤55；所述的第二透镜满足关系式：
Figure 757622DEST_PATH_IMAGE007
≥1.5，
Figure 752123DEST_PATH_IMAGE008
≥40；所述的第三透镜满足关系式：
Figure 909566DEST_PATH_IMAGE007
≥1.8，
Figure 938702DEST_PATH_IMAGE008
≤50；所述的第四透镜满足关系式：
Figure 241507DEST_PATH_IMAGE007
≥1.7，
Figure 497871DEST_PATH_IMAGE008
≤50；其中
Figure 911535DEST_PATH_IMAGE007
为折射率，
Figure 529598DEST_PATH_IMAGE008
为阿贝常数。
进一步的，所述光学系统的光学总长度TTL与所述光学系统的焦距F之间满足：TTL/F≤4。
一种光学镜头的成像方法：光线自左向右依次经第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、滤光片和保护玻璃后成像。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：结构简单，设计合理，采用4片全玻璃球面透镜，整体可靠性高，镜组装配敏感度低、良率高、片数少、成本低，有利于大规模生产，低畸变，成像质量高，达到4k像素高清摄像水准。
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。
附图说明
图1为该镜头的光学系统示意图；
图2为该镜头的可见光MTF图；
图3为该镜头的轴向色差曲线图；
图4该镜头的横向色差曲线图。
图中：1-第一透镜；2-光阑；3-第二透镜；4-第三透镜；5-第四透镜；6-滤光片；7-保护玻璃；8-成像面。
具体实施方式
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图，作详细说明如下。
如图1所示，一种光学镜头，所述镜头的光学系统中沿光线从左向右入射方向依次设有第一透镜1、光阑2、第二透镜3、第三透镜4、第四透镜5、滤光片6、保护玻璃7，第一透镜为双凸正透镜，其物侧面和像侧面均为凸面，第二透镜为双凹负透镜，其物侧面和像侧面均为凹面，第三透镜为弯月正透镜，其物侧面和像侧面均为凸面，第四透镜为弯月正透镜，其物侧面和像侧面均为凸面。
在本实施例中，所述第一透镜与第二透镜之间的空气间隔为0.6-1mm，第二透镜与第三透镜之间的空气间隔为0.2-0.4mm，第三透镜与第四透镜之间的空气间隔为0-0.2mm。
在本实施例中，所述第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜均为玻璃材质的球面透镜。
在本实施例中，所述光学系统的焦距为
Figure 754037DEST_PATH_IMAGE001
，第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜的焦距分别为
Figure 206064DEST_PATH_IMAGE003
、
Figure 255797DEST_PATH_IMAGE004
、
Figure 634826DEST_PATH_IMAGE005
、
Figure 638685DEST_PATH_IMAGE006
，其中
Figure 394152DEST_PATH_IMAGE003
、
Figure 721228DEST_PATH_IMAGE004
、
Figure 536737DEST_PATH_IMAGE005
、
Figure 526428DEST_PATH_IMAGE006
与
Figure 616743DEST_PATH_IMAGE001
满足以下比例：1.0<
Figure 814638DEST_PATH_IMAGE003
/
Figure 332207DEST_PATH_IMAGE001
<1.5，-1.7<
Figure 497609DEST_PATH_IMAGE004
/
Figure 375304DEST_PATH_IMAGE001
<-0.5，1.0<
Figure 4868DEST_PATH_IMAGE005
/
Figure 381754DEST_PATH_IMAGE001
<2.1，1.5<
Figure 96769DEST_PATH_IMAGE006
/
Figure 732150DEST_PATH_IMAGE001
<2.3，通过对光学系统的光焦度按照以上比例进行合理分配，各镜片相对于系统焦距
Figure 940189DEST_PATH_IMAGE001
成一定比例，使本发明形成的光学系统在950±25nm的波长范围的像差得到合理的校正和平衡。
在本实施例中，所述的第一透镜满足关系式：
Figure 65140DEST_PATH_IMAGE007
≥1.8，
Figure 690288DEST_PATH_IMAGE008
≤55；所述的第二透镜满足关系式：
Figure 926097DEST_PATH_IMAGE007
≥1.5，
Figure 467937DEST_PATH_IMAGE008
≥40；所述的第三透镜满足关系式：
Figure 13056DEST_PATH_IMAGE007
≥1.8，
Figure 374768DEST_PATH_IMAGE008
≤50；所述的第四透镜满足关系式：
Figure 617530DEST_PATH_IMAGE007
≥1.7，
Figure 561346DEST_PATH_IMAGE008
≤50；其中
Figure 965783DEST_PATH_IMAGE007
为折射率，
Figure 80370DEST_PATH_IMAGE008
为阿贝常数。
在本实施例中，所述光学系统的光学总长度TTL与所述光学系统的焦距F之间满足：TTL/F≤4。
一种光学镜头的成像方法：光线自左向右依次经第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、滤光片和保护玻璃后成像。
各镜片具体参数如下：
Figure 907249DEST_PATH_IMAGE010
在本实施例中，本光学系统实现的技术指标如下：
（1）焦距：EFFL=5.18mm；（2）光圈F=2.5；（3）视场角：2w≥46°；（4）光学畸变：＜3%；（5）成像圆直径大于φ4.8；（6）工作波段：940±25nm；（7）光学总长TTL≤10mm，光学后截距BFL≥1.3mm；（8）该镜头适用于4k像素CCD或CMOS摄像机。
由图2可以看出，该光学系统在可见光波段的MTF表现良好，边缘视场在空间频率111pl/mm处，其MTF值大于0.4，中心视场在空间频率111pl/mm处，其MTF值大于0.6，可以达到4K高清的解像力需求。由图3、图4可以看出，该光学系统的轴向色差小于0.02mm，横向色差在艾里斑的范围内，得到较好地校正。综上可以看出，该光学系统具有优良的成像质量，完全满足4k像素摄像要求。
本镜头采用4片式全玻球面结构，相比于常见的车载光学夜视系统，片数更少，成本更低。
本镜头通过合理的玻璃材料搭配以及镜片光焦度分配，整个光学系统的轴向色差与横向色差得到了很好地校正，合理的面型设计也使得整个光学系统的高级像差得到有效校正，同时每个镜面的光线入射角小，系统总体成像质量优良。
应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (7)

1.一种光学镜头，其特征在于：所述镜头的光学系统中沿光线从左向右入射方向依次设有第一透镜、光阑、第二透镜、第三透镜、第四透镜、滤光片、保护玻璃，第一透镜为双凸正透镜，第二透镜为双凹负透镜，第三透镜为弯月正透镜，第四透镜为弯月正透镜。
2.根据权利要求1所述的光学镜头，其特征在于：所述第一透镜与第二透镜之间的空气间隔为0.6-1mm，第二透镜与第三透镜之间的空气间隔为0.2-0.4mm，第三透镜与第四透镜之间的空气间隔为0-0.2mm。
3.根据权利要求1所述的光学镜头，其特征在于：所述第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜均为玻璃材质的球面透镜。
4.根据权利要求1所述的光学镜头，其特征在于：所述光学系统的焦距为
Figure DEST_PATH_IMAGE002
，第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜的焦距分别为
Figure DEST_PATH_IMAGE006
、
Figure DEST_PATH_IMAGE008
、
Figure DEST_PATH_IMAGE010
、
Figure DEST_PATH_IMAGE012
，其中
Figure 383236DEST_PATH_IMAGE006
、
Figure 831535DEST_PATH_IMAGE008
、
Figure 1485DEST_PATH_IMAGE010
、
Figure 927853DEST_PATH_IMAGE012
与
Figure 148750DEST_PATH_IMAGE002
满足以下比例：1.0<
Figure 502371DEST_PATH_IMAGE006
/
Figure 425196DEST_PATH_IMAGE002
<1.5，-1.7<
Figure 155255DEST_PATH_IMAGE008
/
Figure 27396DEST_PATH_IMAGE002
<-0.5，1.0<
Figure 676552DEST_PATH_IMAGE010
/
Figure 962040DEST_PATH_IMAGE002
<2.1，1.5<
Figure 105576DEST_PATH_IMAGE012
/
Figure 160120DEST_PATH_IMAGE002
<2.3。
5.根据权利要求1所述的光学镜头，其特征在于：所述的第一透镜满足关系式：
Figure DEST_PATH_IMAGE014
≥1.8，
Figure DEST_PATH_IMAGE016
≤55；所述的第二透镜满足关系式：
Figure 183440DEST_PATH_IMAGE014
≥1.5，
Figure 956224DEST_PATH_IMAGE016
≥40；所述的第三透镜满足关系式：
Figure 887139DEST_PATH_IMAGE014
≥1.8，
Figure 61769DEST_PATH_IMAGE016
≤50；所述的第四透镜满足关系式：
Figure 803460DEST_PATH_IMAGE014
≥1.7，
Figure 63540DEST_PATH_IMAGE016
≤50；其中
Figure 532567DEST_PATH_IMAGE014
为折射率，
Figure 827282DEST_PATH_IMAGE016
为阿贝常数。
6.根据权利要求1所述的光学镜头，其特征在于：所述光学系统的光学总长度TTL与所述光学系统的焦距F之间满足：TTL/F≤4。
7.一种光学镜头的成像方法，采用如权利要求1-6任意以下所述的驶员面部监测用光学镜头，其特征在于：光线自左向右依次经第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、滤光片和保护玻璃后成像。
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WO2023070809A1 (zh) * 2021-10-29 2023-05-04 歌尔光学科技有限公司 光学成像模组和ar设备

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