CN114779440A - 一种8k超高清光学镜头及其成像方法 - Google Patents

一种8k超高清光学镜头及其成像方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种8K超高清光学镜头及其成像方法，包括沿光线入射光路自左向右依次设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、光阑、第五透镜、第六透镜、第七透镜、第八透镜以及第九透镜。有效成像圆尺寸＞φ9.6mm，有效视野与成像面积优于同类产品；采用大孔径设计，像面照度充足，能更好地适应暗光环境；采用全玻结构设计，成像稳定性高，可在‑40℃~105℃温度区间内正常工作；玻璃材料搭配合理，全视场横向色差<3μm；采用多片非球面设计，面型设计合理，像质优秀，可用于8K像素高清录像。

Description

一种8K超高清光学镜头及其成像方法
技术领域
本发明涉及一种8K超高清光学镜头及其成像方法。
背景技术
随着AI图像处理算法的不断进步，机动车通过光学镜头感知周边环境的能力已经得到了极大地提升。获取更大视野、对不同光线条件更敏感并获得更出色的解析力是当前市场对车载光学镜头的主要需求。
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8K超高清光学镜头及其成像方法，不仅结构合理，而且方便快捷。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种8K超高清光学镜头，包括沿光线入射光路自左向右依次设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、光阑、第五透镜、第六透镜、第七透镜、第八透镜以及第九透镜，各透镜均为玻璃材质；其中，第一透镜为弯月负透镜，第二透镜为双凹负透镜，第三透镜为双凸正透镜，第四透镜为双凸正透镜，第五透镜为双凸正透镜，第六透镜为双凹负透镜，第七透镜为双凸正透镜，第八透镜为弯月负透镜。
优选的，第二透镜与第三透镜相互粘合成为胶合负透镜，第五透镜与第六透镜相互粘合成为胶合正透镜，第七透镜与第八透镜相互粘合成为胶合正透镜，。
光学系统的焦距为f，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、第八透镜、第九透镜的焦距分别为f1、f2、f3、f4、f5、f6、f7、f8、f9，其中f1、f4、f9与f满足以下比例：-3.3<f1/f<-1.9，1.0<f4/f<3.0，-39.0<f7/f<-37.9。
优选的，第一透镜满足关系式：Nd≥1.5，Vd≥50.0；第二透镜满足关系式：Nd≥1.5，Vd≤50.0；第三透镜满足关系式：Nd≥1.5，Vd≤50.0；第四透镜满足关系式：Nd≥1.5，Vd≤50.0；第五透镜满足关系式：Nd≥1.5，Vd≥50.0；第六透镜满足关系式：Nd≥1.5，Vd≤50.0；第七透镜满足关系式：Nd≥1.5，Vd≥50.0；第八透镜满足关系式：Nd≥1.5，Vd≤50.0；第九透镜满足关系式：Nd≥1.5，Vd≤50.0；其中Nd为折射率，Vd为阿贝常数。
优选的，第一透镜以及第九透镜为非球面透镜。非球面曲线方程表达式为：
Figure BDA0003624807470000021
其中，Z为非球面沿光轴方向在高度为h的位置时，距非球面顶点的离矢高；c为非球面的近轴曲率；k为圆锥常数；α1、α2、α3、α4、α5、α6、α7、α8均为高次项系数。
优选的，光学系统的光学总长度TTL与光学系统的焦距f之间满足：TTL/f≤5.89。
优选的，光学系统的F数≤1.40。
优选的，光学系统的半像高ImaH与光学系统的焦距f之间满足：ImaH/f≥0.71。
一种8K超高清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、光阑、第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜、第八透镜以及第九透镜后成像。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：有效成像圆尺寸＞φ9.6mm，有效视野与成像面积优于同类产品；采用大孔径设计，像面照度充足，能更好地适应暗光环境；采用全玻结构设计，成像稳定性高，可在-40℃～105℃温度区间内正常工作；玻璃材料搭配合理，全视场横向色差<3μm；采用多片非球面设计，面型设计合理，像质优异，可用于8K像素高清录像。
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是本发明实施例的工作波段轴向色差图；
图3是本发明实施例的工作波段垂轴色差图；
图4是本发明实施例的工作波段场曲畸变图。
图中：L1-第一透镜；L2-第二透镜；L3-第三透镜；L4-第四透镜；L5-第五透镜；L6-第六透镜；L7-第七透镜；L8-第八透镜；L9-第九透镜；L10-滤光片；L11-保护玻璃；STOP-光阑；IMA-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8K超高清光学镜头，包括沿光线入射光路自左向右依次设置的第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4、光阑STOP、第五透镜L5、第六透镜L6、第七透镜L7、第八透镜L8以及第九透镜L9，各透镜均为玻璃材质；其中，第一透镜为弯月负透镜，第二透镜为双凹负透镜，第三透镜为双凸正透镜，第四透镜为双凸正透镜，第五透镜为双凸正透镜，第六透镜为双凹负透镜，第七透镜为双凸正透镜，第八透镜为弯月负透镜。
在本发明实施例中，第二透镜与第三透镜相互粘合成为胶合负透镜，第五透镜与第六透镜相互粘合成为胶合正透镜，第七透镜与第八透镜相互粘合成为胶合正透镜，。
光学系统的焦距为f，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、第八透镜、第九透镜的焦距分别为f1、f2、f3、f4、f5、f6、f7、f8、f9，其中f1、f4、f9与f满足以下比例：-3.3<f1/f<-1.9，1.0<f4/f<3.0，-39.0<f7/f<-37.9。
在本发明实施例中，第一透镜满足关系式：Nd≥1.5，Vd≥50.0；第二透镜满足关系式：Nd≥1.5，Vd≤50.0；第三透镜满足关系式：Nd≥1.5，Vd≤50.0；第四透镜满足关系式：Nd≥1.5，Vd≤50.0；第五透镜满足关系式：Nd≥1.5，Vd≥50.0；第六透镜满足关系式：Nd≥1.5，Vd≤50.0；第七透镜满足关系式：Nd≥1.5，Vd≥50.0；第八透镜满足关系式：Nd≥1.5，Vd≤50.0；第九透镜满足关系式：Nd≥1.5，Vd≤50.0；其中Nd为折射率，Vd为阿贝常数。
在本发明实施例中，第一透镜以及第九透镜为非球面透镜。非球面曲线方程表达式为：
Figure BDA0003624807470000041
其中，Z为非球面沿光轴方向在高度为h的位置时，距非球面顶点的离矢高；c为非球面的近轴曲率；k为圆锥常数；α1、α2、α3、α4、α5、α6、α7、α8均为高次项系数。
在本发明实施例中，光学系统的光学总长度TTL与光学系统的焦距f之间满足：TTL/f≤5.89。
在本发明实施例中，光学系统的F数≤1.40。
在本发明实施例中，光学系统的半像高ImaH与光学系统的焦距f之间满足：ImaH/f≥0.71。
一种8K超高清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、光阑、第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜、第八透镜以及第九透镜、第七透镜、第八透镜以及第九透镜后成像。
本实施例光学系统实现的技术指标如下：
(1)焦距：6.65mm≤EFFL≤7.11mm；(2)光圈F≤1.40；(3)工作波段：可见光。
为实现上述设计参数，本实施例光学系统所采用的具体设计见下表：
Figure BDA0003624807470000042
Figure BDA0003624807470000051
表中IR对应滤光片L10；CG对应保护玻璃L11。
本实施例的光学系统的各非球面透镜的非球面系数如下表：
Figure BDA0003624807470000052
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (9)

1.一种8K超高清光学镜头，其特征在于：包括沿光线入射光路自左向右依次设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、光阑、第五透镜、第六透镜、第七透镜、第八透镜以及第九透镜；其中，第一透镜为弯月负透镜，第二透镜为双凹负透镜，第三透镜为双凸正透镜，第四透镜为双凸正透镜，第五透镜为双凸正透镜，第六透镜为双凹负透镜，第七透镜为双凸正透镜，第八透镜为弯月负透镜。
2.根据权利要求1所述的一种8K超高清光学镜头，其特征在于：第二透镜与第三透镜相互粘合成为胶合负透镜，第五透镜与第六透镜相互粘合成为胶合正透镜，第七透镜与第八透镜相互粘合成为胶合正透镜。
3.根据权利要求2所述的一种8K超高清光学镜头，其特征在于：镜头的光学系统的焦距为f，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、第八透镜、第九透镜的焦距分别为f1、f2、f3、f4、f5、f6、f7、f8、f9，其中f1、f4、f9与f满足以下比例：-3.3<f1/f<-1.9，1.0<f4/f<3.0，-39.0<f7/f<-37.9。
4.根据权利要求1所述的一种8K超高清光学镜头，其特征在于：第一透镜满足关系式：Nd≥1.5，Vd≥50.0；第二透镜满足关系式：Nd≥1.5，Vd≤50.0；第三透镜满足关系式：Nd≥1.5，Vd≤50.0；第四透镜满足关系式：Nd≥1.5，Vd≤50.0；第五透镜满足关系式：Nd≥1.5，Vd≥50.0；第六透镜满足关系式：Nd≥1.5，Vd≤50.0；第七透镜满足关系式：Nd≥1.5，Vd≥50.0；第八透镜满足关系式：Nd≥1.5，Vd≤50.0；第九透镜满足关系式：Nd≥1.5，Vd≤50.0；其中Nd为折射率，Vd为阿贝常数。
5.根据权利要求1所述的一种8K超高清光学镜头，其特征在于：第一透镜以及第九透镜为非球面透镜；非球面曲线方程表达式为：
Figure FDA0003624807460000011
其中，Z为非球面沿光轴方向在高度为h的位置时，距非球面顶点的离矢高；c为非球面的近轴曲率；k为圆锥常数；α1、α2、α3、α4、α5、α6、α7、α8均为高次项系数。
6.根据权利要求1所述的一种8K超高清光学镜头，其特征在于：光学系统的光学总长度TTL与光学系统的焦距f之间满足：TTL/f≤5.89。
7.根据权利要求1所述的一种8K超高清光学镜头，其特征在于：光学系统的F数≤1.40。
8.根据权利要求1所述的一种8K超高清光学镜头，其特征在于：光学系统的半像高ImaH与光学系统的焦距f之间满足：ImaH/f≥0.71。
9.一种如权利要求1-8任一所述的8K超高清光学镜头的成像方法，其特征在于，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、光阑、第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜、第八透镜以及第九透镜后成像。
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