CN112666682A

CN112666682A - 一种低畸变4k像素光学镜头及其成像方法

Info

Publication number: CN112666682A
Application number: CN202011470579.XA
Authority: CN
Inventors: 罗杰; 黄锦煖; 胡青平; 陈训安; 丁凤
Original assignee: Fujian Forecam Tiantong Optics Co Ltd
Current assignee: Fujian Forecam Tiantong Optics Co Ltd
Priority date: 2020-12-14
Filing date: 2020-12-14
Publication date: 2021-04-16

Abstract

本发明涉及一种低畸变4K像素光学镜头及其成像方法，其光学系统包括沿光线入射光路自左向右依次间隔设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜、光阑、第四透镜、第五透镜、第六透镜以及第七透镜；所述第一透镜L1为弯月正透镜，第二透镜L2为双凸正透镜，第三透镜L3为双凹负透镜，第四透镜L4为双凹负透镜,第五透镜L5为双凸正透镜，第六透镜L6为双凸正透镜，第七透镜L7为弯月负透镜。以上透镜均为球面透镜，均由玻璃材质制成，该光学镜头不仅成像稳定，而且畸变小。

Description

一种低畸变4K像素光学镜头及其成像方法

技术领域

本发明涉及光学镜头成像领域，特别是一种低畸变4K像素光学镜头及其成像方法。

背景技术

近两年，国家出台了许多鼓励ADAS产品的行业标准和政策，对一些大型货运车辆、特殊行业车辆进行了明确的要求。行业标准中明确规定该类产品包含的功能主要有两个，其中一个就是前碰预警。

车载镜头工作环境复杂，需要再-40℃～85℃范围内保证成像质量。同时需要小畸变，以减小成像的变形。

因此，目前市场对一款温度稳定性佳，成像保质保真的光学镜头有所需求。

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低畸变4K像素光学镜头及其成像方法，不仅成像稳定，而且畸变小。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种低畸变4K像素光学镜头，其光学系统包括沿光线入射光路自左向右依次间隔设置的第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、光阑、第四透镜L4、第五透镜L5、第六透镜L6以及第七透镜L7。所述第一透镜L1为弯月正透镜，第二透镜L2为双凸正透镜，第三透镜L3为双凹负透镜，第四透镜L4为双凹负透镜,第五透镜L5为双凸正透镜，第六透镜L6为双凸正透镜，第七透镜L7为弯月负透镜。以上透镜均为球面透镜，均由玻璃材质制成。

进一步的，第二透镜与第三透镜间互相胶合形成胶合透镜，第四透镜与第五透镜间互相胶合形成胶合透镜。

进一步的，所述第一透镜L1与第二透镜L2之间的空气间隔为0.1～1.6mm，所述第三透镜L3与第四透镜L4之间的空气间隔为1.3～2.4mm，所述第五透镜L5 与第六透镜L6之间的空气间隔为0.1～0.3m，所述第六透镜L6与第七透镜L7之间的空气间隔为3.9～4.8mm。

进一步的，所述光学系统的焦距为f，所述第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜的焦距分别为f₁、f₂、f₃、f₄，f₅、 f₆、f₇，其中f₁、f₂、f₃、f₄、f₅、f₆、f₇与f满足以下比例：1.55<f₁/f<1.68，0.51<f₂/f<0.81，-0.52<f₃/f<-0.45，-0.41<f₄/f<-0.37，0.35<f₅/f<0.42， 0.62<f₆/f<0.78，-1.2<f₇/f<-0.77。

进一步的，所述第一透镜满足关系式：N_d≥1.8，V_d≤40；所述第二透镜满足关系式：N_d≥1.5，V_d≥60；所述第三透镜满足关系式：N_d≥1.6，V_d≤ 40；所述第四透镜满足关系式：N_d≥1.5，V_d≥40；所述第五透镜满足关系式： N_d≥1.7，V_d≤50；所述第六透镜满足关系式：N_d≥1.7，V_d≤50；所述第七透镜满足关系式：N_d≥1.7，V_d≤30；其中N_d为折射率，V_d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≤16。

一种低畸变4K像素光学镜头的成像方法，按以下步骤进行：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、第五透镜、第六透镜、第七透镜和保护玻璃后成像。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：低畸变4K像素光学镜头，不仅成像稳定，而且畸变小，可有效避免成像的变形。

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是本发明实施例的可见光MTF曲线图；

图3是本发明实施例的轴向色差曲线图；

图4是本发明实施例的横向像差图。

图中：L1-第一透镜；L2-第二透镜；L3-第三透镜；STO-光阑；L4-第四透镜； L5-第五透镜；L6-第六透镜；L7-第七透镜；GC-保护玻璃；IMG-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1～4所示，一种低畸变4K像素光学镜头，光学系统包括沿光线入射光路自左向右依次间隔设置的第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、光阑STO、第四透镜L4、第五透镜L5、第六透镜L6、以及第七透镜L7。第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、光阑、第四透镜L4、第五透镜L5、第六透镜L6以及第七透镜L7。所述第一透镜L1为弯月正透镜，第二透镜L2为双凸正透镜，第三透镜L3为双凹负透镜，第四透镜L4为双凹负透镜,第五透镜L5为双凸正透镜，第六透镜L6为双凸正透镜，第七透镜L7为弯月负透镜。成像时：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、第五透镜、第六透镜、第七透镜、滤光片和保护玻璃后成像。

在本发明实施例中，所述第一透镜L1为弯月正透镜，其物侧面为凸面，像侧面为凹面。

在本发明实施例中，所述第二透镜L2为双凸正透镜，其物侧面和像侧面均为凸面。

在本发明实施例中，所述第三透镜L3为双凹负透镜，其物侧面和像侧面均为凹面。

在本发明实施例中，所述第四透镜L4为双凹负透镜，其物侧面和像侧面均为凹面。

在本发明实施例中，所述第五透镜L5为双凸正透镜，其物侧面和像侧面均为凸面。

在本发明实施例中，所述第六透镜L6为双凸正透镜，其物侧面和像侧面均为凸面。

在本发明实施例中，所述第七透镜L7为弯月负透镜，其物侧面为凹面，像侧面为凸面。

在本发明实施例中，第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4、第五透镜L5、第六透镜L6、第七透镜L7均球面透镜，均由玻璃材质制成。

在本发明实施例中，第二透镜与第三透镜互相胶合形成胶合透镜，第四透镜与第五透镜互相胶合形成胶合透镜。

在本发明实施例中，所述第一透镜L1与第二透镜L2之间的空气间隔为 0.1～1.6mm，所述第三透镜L3与第四透镜L4之间的空气间隔为1.3～2.4mm，所述第五透镜L5与第六透镜L6之间的空气间隔为0.1～0.3m，所述第六透镜L6与第七透镜L7之间的空气间隔为3.9～4.8mm。

在本发明实施例中，所述光学系统的焦距为f，所述第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜的焦距分别为f₁、f₂、f₃、 f₄，f₅、f₆、f₇，其中f₁、f₂、f₃、f₄、f₅、f₆、f₇与f满足以下比例：1.55< f₁/f<1.68，0.51<f₂/f<0.81，-0.52<f₃/f<-0.45，-0.41<f₄/f<-0.37，0.35< f₅/f<0.42，0.62<f₆/f<0.78，-1.2<f₇/f<-0.77。

在本发明实施例中，所述的第一透镜满足关系式：N_d≥1.8，V_d≤40；所述的第二透镜满足关系式：N_d≥1.5，V_d≥60；所述的第三透镜满足关系式：N_d≥1.6，V_d≤40；所述的第四透镜满足关系式：N_d≥1.5，V_d≥40；所述的第五透镜满足关系式：N_d≥1.7，V_d≤50；所述的第六透镜满足关系式：N_d≥1.7， V_d≤50其中N_d为折射率，V_d为阿贝常数。

在本发明实施例中，所述第七透镜L7的像侧设置有保护玻璃GC。

在本发明实施例中，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≤16。

一种低畸变4K像素光学镜头的工作方法，并按以下步骤进行：成像时：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、第五透镜、第六透镜、第七透镜、保护玻璃后成像。

表1示出了实施例1的光学系统的各透镜的曲率半径R、厚度d、折射率N_d以及阿贝数V_d。

表1具体镜片参数表

在本发明实施例中，此光学系统实现的技术指标如下：

(1)焦距：EFFL＝15.4mm；(2)光圈F＝1.7；(3)视场角：2w≥79°；(4) |光学畸变|：＜3％；(5)成像圆直径大于φ9.8；(6)工作波段：420～680nm；(7) 光学总长TTL≤27mm，光学后截距BFL≥2mm；(8)该镜头适用于4K像素CCD或 CMOS摄像机。

由图2可以看出，该光学系统在近红外波段的MTF表现良好，边缘视场在空间频率120pl/mm处，其MTF值大于0.5，中心视场在空间频率120pl/mm处，其 MTF值大于0.6，可以达到4K解像力需求。图3和图4为该光学系统的轴向色差曲线图与横向像差。由图3可以看出，该光学系统的初步校正了色差，使0.8 孔径处色差为0，从而达到提高像质的目的。由图4可以看出，横向像差在艾里斑以内。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。

本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可以得出其他各种形式的低畸变4K像素光学镜头及其成像方法。凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims

1.一种低畸变4K像素光学镜头，其特征在于：包括光学系统，所述光学系统包括沿光线入射光路自左向右依次间隔设置的第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、光阑、第四透镜L4、第五透镜L5、第六透镜L6以及第七透镜L7；所述第一透镜L1为弯月正透镜，第二透镜L2为双凸正透镜，第三透镜L3为双凹负透镜，第四透镜L4为双凹负透镜,第五透镜L5为双凸正透镜，第六透镜L6为双凸正透镜，第七透镜L7为弯月负透镜；以上透镜均为球面透镜，且均由玻璃材质制成。

2.根据权利要求1所述的一种低畸变4K像素光学镜头，其特征在于：第二透镜与第三透镜间互相胶合形成胶合透镜，第四透镜与第五透镜间互相胶合形成胶合透镜。

3.根据权利要求1所述的一种低畸变4K像素光学镜头，其特征在于：所述第一透镜L1与第二透镜L2之间的空气间隔为0.1～1.6mm，所述第三透镜L3与第四透镜L4之间的空气间隔为1.3～2.4mm，所述第五透镜L5与第六透镜L6之间的空气间隔为0.1～0.3m，所述第六透镜L6与第七透镜L7之间的空气间隔为3.9～4.8mm。

4.根据权利要求1所述的一种低畸变4K像素光学镜头，其特征在于：所述光学系统的焦距为f，所述第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜的焦距分别为f₁、f₂、f₃、f₄，f₅、f₆、f₇，其中f₁、f₂、f₃、f₄、f₅、f₆、f₇与f满足以下比例：1.55<f₁/f<1.68，0.51<f₂/f<0.81，-0.52<f₃/f<-0.45，-0.41<f₄/f<-0.37，0.35<f₅/f<0.42，0.62<f₆/f<0.78，-1.2<f₇/f<-0.77。

5.根据权利要求1所述的一种低畸变4K像素光学镜头，其特征在于：所述第一透镜满足关系式：N_d≥1.8，V_d≤40；所述第二透镜满足关系式：N_d≥1.5，V_d≥60；所述第三透镜满足关系式：N_d≥1.6，V_d≤40；所述第四透镜满足关系式：N_d≥1.5，V_d≥40；所述第五透镜满足关系式：N_d≥1.7，V_d≤50；所述第六透镜满足关系式：N_d≥1.7，V_d≤50；所述第七透镜满足关系式：N_d≥1.7，V_d≤30；其中N_d为折射率，V_d为阿贝常数。

6.根据权利要求1所述的一种低畸变4K像素光学镜头，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≤16。

7.一种低畸变4K像素光学镜头的成像方法，其特征在于，采用如权利要求1-6所述的任一项低畸变4K像素光学镜头，并按以下步骤进行：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、第五透镜、第六透镜、第七透镜和保护玻璃后成像。