CN104035185B - 一种高清广角小畸变倒车镜头 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高清广角小畸变倒车镜头，其特征在于，包括从物端到成像面同轴依次排列的具有负光焦度的第一透镜、具有负光焦度的第二透镜、第三透镜及第四透镜，所述第三透镜为双凸球面玻璃透镜，第四透镜为塑胶非球面双凸透镜，光阑元件设在第三与第四透镜元件之间，所述高清广角小畸变倒车镜头满足以下条件：TTL<20mm,其中，TTL为整个倒车镜头的长度。满足本发明的上述条件的倒车镜头，视场角大，焦距小，保证倒车过程看到更大的范围，拥有更高的解像力和更小的畸变，并且图像明亮清晰。

Description

一种高清广角小畸变倒车镜头

技术领域

本发明涉及一种光学仪器，属于视频监控领域,具体是指一种高清广角小畸变倒车镜头。

背景技术

视觉信息是人们由客观世界获得信息的主要来源之一，占人们依靠五官获得信息的70％,因此由图像提供的直观作用不是语言和文字描述所能达到的。视频图像实际上是连续的静态图像序列，是对客观事物形象、生动的描述，是一种更加直观而具体的表达方式。随着网络、通信和微电子技术的快速发展，视频监控系统以其直观、方便和内容丰富等特点，日益受到人们的重视。

在汽车安全日益受到重视的今天，越来越多的车主都会为自己的爱车配备一系列的汽车安全装置，可视倒车雷达系统也越来越受众多爱车一族的喜爱。可视倒车雷达是当挂倒车挡时，该系统会自动接通位于车尾的高清摄像头，将车后状况清晰的显示于液晶显示屏上，可视倒车雷达在汽车倒车时相比回音探测距离的雷达表现得更直观，也更安全。在目前市场上对车载摄像头中的广角镜头之视角要求一般在160°以上，但按现有技术设计广角镜头是由六片球面玻璃镜片组成，当视角大于120°后畸变量会呈现快速的增长，使成像出来的图像严重变形。传统的超广角镜头大多数存在畸变过大，使得成像出来的图像严重变形，影响司机对距离的判断。

为了解决畸变过大的问题，公开号为CN101561550B的中国发明专利揭露了一种大广角小畸变车载镜头，其包括从物方开始依次设有第一透镜元件、第二透镜元件、第三透镜元件和第四透镜元件，光阑元件设在第三与第四透镜元件之间，所述的第一透镜元件具有负的光焦度并凸向物方的弯月型镜片；所述的第二透镜元件具有负的光焦度并凸向物方的弯月型镜片；所述的第三透镜元件具有正的光焦度的双凸镜片；所述的第四透镜元件具有正的光焦度的双凸镜片；所述的车载镜头的第一透镜物方侧最外点至成像面的距离要满足下述公式：TTL≥20mm。其采用4片镜片，虽然达到了较好的光学特性和较宽的总视场角，但它却具有较长的镜头总长即TTL接近25mm，导致镜头的体积较大，且其畸变仍有50％左右。另一方面，现有的倒车镜头均还存在成像不佳的问题，像面弯曲，不清晰。

发明内容

本发明的目的是克服上述现有技术中的不足，提供一种提高了解像力，减小了畸变，缩小了镜头尺寸，提高了镜头的综合性能并节约了成本的高清广角小畸变倒车镜头。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种高清广角小畸变倒车镜头，包括从物端到成像面同轴依次排列的具有负光焦度的第一透镜、具有负光焦度的第二透镜、第三透镜及第四透镜，所述第三透镜为双凸球面玻璃透镜，第四透镜为塑胶非球面双凸透镜，光阑元件设在第三与第四透镜元件之间，所述高清广角小畸变倒车镜头满足以下条件：TTL<20mm,其中，TTL为整个倒车镜头的长度。满足上述条件的倒车镜头，在保证优秀光学性能的基础上，光阑放在两个双凸透镜的中间，有利于畸变的优化；采用更小的TTL，缩小了镜头的体积，具有长度小高分辨率、低色差的成像质量。

具体的，所述高清广角小畸变倒车镜头还包括一滤光片，所述滤光片位于所述第四透镜和成像面之间。

具体的，所述第一透镜为弯月型玻璃球面透镜，凹面朝向滤光片，且其材质的型号为H-LAF50A；第二透镜为弯月型塑胶非球面透镜，凹面朝向滤光片，且其材质的型号为E48R；所述第三透镜的材质的型号为H-ZF62；所述第四透镜的材质的型号为E48R。采用上述结构及不同的材料优化倒车镜头，使倒车镜头具有更小的畸变。

具体的，该第一透镜从物侧至像侧依次包括一第一表面和第二表面，所述第二透镜从物侧至像侧依次包括一第三表面及一第四表面，所述第三透镜从物侧至像侧依次包括一第五表面及一第六表面，所述第四透镜从物侧至像侧依次包括一第七表面及一第八表面，所述高清广角小畸变倒车镜头还满足以下条件：D/L>0.6，其中，D为成像面上最大成像圆直径，L为第八表面的出光面的有效直径。

具体的，所述第一透镜与第三透镜满足以下条件公式：

8＜R1/d12＜11，且2.5＜R2/d12＜5.5，且2.1＜R1/R2＜2.5，

其中，R1为第一表面的曲率半径,R2为第二表面的曲率半径，d12为第一表面和第二表面之间的厚度；

1.5＜R5/d56＜1.9，且-11＜R6/d56＜-8，且-0.19＜R5/R6＜-0.15，

其中R5为第五表面的曲率半径,R6为第六表面的曲率半径，d56为第五表面和第六表面之间的厚度。

优选的，所述第一透镜与第三透镜满足以下条件公式：

1.7＜Nd12＜1.8，且48＜Vd12＜52，其中，Nd12为第一表面和第二表面之间材料的折射率，Vd12为第一表面和第二表面之间材料的色散系数；

1.90＜Nd56＜1.94，且19＜Vd56＜23，其中，Nd56为第五表面和第六表面之间的材料的折射率，Vd56为第五表面和第六表面之间材料的色散系数。

具体的，所述第一透镜与第三透镜还满足以下条件公式：

-11＜F1＜-9，且3.5＜F3＜5.5，其中，F1为第一透镜的焦距值，F3为第三透镜的焦距值。

具体的，所述第二透镜与第四透镜满足以下条件公式：

1.50＜Nd34＜1.55，且54＜Vd34＜58，且1.50＜Nd78＜1.55，且54＜Vd78＜58，

其中，Nd34为第三表面和第四表面之间材料的折射率，Vd34为第三表面和第四表面之间材料的色散系数，Nd78为第七表面和第八表面之间材料的折射率，Vd78为第七表面和第八表面之间材料的色散系数。

具体的，所述第三表面、第四表面、第七表面、第八表面均为非球面，且该非球面的表面形状满足以下方程式：

具体的，所述高清广角小畸变倒车镜头总长满足以下条件：

TTL>10mm。

本发明相比现有技术具有以下优点及有益效果：

1、满足本发明的上述条件的倒车镜头，视场角大，焦距小，保证倒车过程看到更大的范围，拥有更高的解像力和更小的畸变，并且图像明亮清晰。

2、本发明的倒车镜头在大视场(水平视场角120度)及小F值(2.4)的基础上，采用不同的材料及不同的镜片曲率，得到更小的畸变，畸变约为10％，畸变大大减小，提高了镜头的综合性能并节约了成本。

附图说明

图1为本发明提供的成像镜头的结构示意图。

图2为本发明提供的成像镜头的MTF曲线。

图3为本发明提供的成像镜头的畸变曲线图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例

如图1所示，本实施例提供一种高清广角小畸变倒车镜头，包括从物端到成像面同轴依次排列的具有负光焦度的第一透镜1、具有负光焦度的第二透镜2、第三透镜3及第四透镜4、一光阑元件5及一滤光片6，其中，第一透镜1为弯月型玻璃球面透镜，凹面朝向滤光片6；第二透镜2为弯月型塑胶非球面透镜，凹面朝向滤光片6；第三透镜3为玻璃双凸球面透镜，第四透镜4为塑胶非球面双凸透镜，光阑元件5设在第三与第四透镜元件之间，所述滤光片位于所述第四透镜和成像面之间，所述高清广角小畸变倒车镜头满足以下条件：TTL<20mm,其中，TTL为整个倒车镜头的长度。

具体的，所述第一透镜为弯月型玻璃球面透镜，凹面朝向滤光片，且其材质的型号为H-LAF50A；第二透镜为弯月型塑胶非球面透镜，凹面朝向滤光片，且其材质的型号为E48R；所述第三透镜的材质的型号为H-ZF62；所述第四透镜的材质的型号为E48R。第一透镜至第四透镜的结合具有减小畸变本领，故其在光学系统中的位置和本身材料特性，从而使本光学镜头的外径可以小到13.87mm，如此可证明本发明的倒车镜头可有效修正像差又能有效缩小成像距离；同时相比于现有镜头到达120°时畸变大概是70％，而本设计的镜头到达120°时畸变可以减少到10％。

该第一透镜从物侧至依次像侧包括一第一表面和第二表面，所述第二透镜从物侧至像侧依次包括一第三表面及一第四表面，所述第三透镜从物侧至像侧依次包括一第五表面及一第六表面，所述第四透镜从物侧至像侧依次包括一第七表面及一第八表面，所述高清广角小畸变倒车镜头还满足以下条件：D/L>0.6，其中，D为成像面上最大成像圆直径，L为第八表面的出光面的有效直径。采用上述结构设计，使取像镜头能有短的后焦距，可有效缩短镜头从物件至成像面的距离，以减小镜头的体积，并提升取像镜头的应用性。

所述第一透镜与第三透镜满足以下条件公式：

8＜R1/d12＜11，且2.5＜R2/d12＜5.5，且2.1＜R1/R2＜2.5，

其中，R1为第一表面的曲率半径,R2为第二表面的曲率半径，d12为第一表面和第二表面之间的厚度；1.5＜R5/d56＜1.9，且-11＜R6/d56＜-8，且-0.19＜R5/R6＜-0.15，其中R5为第五表面的曲率半径,R6为第六表面的曲率半径，d56为第五表面和第六表面之间的厚度。若R/d过小，则R值过小，不利于球差的优化，也造成加工困难，或者镜片太厚，不利于降低TTL；若R1/d12过大，则镜片太薄不利于加工，或R过大，可能造成整个光学系统体积偏大，因此，满足此上述特征的镜片，有利于镜头的优化。

所述第一透镜与第三透镜满足以下条件公式：

1.7＜Nd12＜1.8，且48＜Vd12＜52，其中，Nd12为第一表面和第二表面之间材料的折射率，Vd12为第一表面和第二表面之间材料的色散系数；1.90＜Nd56＜1.94，且19＜Vd56＜23，其中，Nd56为第五表面和第六表面之间的材料的折射率，Vd56为第五表面和第六表面之间材料的色散系数。上述结构采用大折射率的玻璃有利于镜头收容更大视场角的光线，而折射率又没必要过大，因为过大的折射率会造成玻璃成本的增加，因此，第一透镜采用高色散系数的材料，有利于镜头收容更大视场角的光线，而第三透镜采用低色散系数的材料，是有利于像差的优化。

所述第一透镜与第三透镜还满足以下条件公式：

-11＜F1＜-9，且3.5＜F3＜5.5，其中，F1为第一透镜的焦距值，F3为第三透镜的焦距值。第一透镜与第三透镜满足此焦距关系，便于控制TTL的尺寸在10～20mm之间。

所述第二透镜与第四透镜满足以下条件公式：

1.50＜Nd34＜1.55，且54＜Vd34＜58，且1.50＜Nd78＜1.55，且54＜Vd78＜58，其中，Nd34为第三表面和第四表面之间材料的折射率，Vd34为第三表面和第四表面之间材料的色散系数，Nd78为第七表面和第八表面之间材料的折射率，Vd78为第七表面和第八表面之间材料的色散系数。采取满足此关系的塑胶材料，实现与玻璃镜片更好地配合，并且可以更好地消除色差。

具体的，所述第三表面、第四表面、第七表面、第八表面均为非球面，且该非球面的表面形状满足以下方程式：

其中在公式中，n为偶数，y表示透镜表面各点的y坐标值，R为近轴圆半径，K为非球面系数，x表示透镜表面各点的x坐标值，A2、A4、A6……An表示A2至An分别表示各径向坐标所对应的系数，通过以上参数可以精确设定透镜前后两面非球面的形状尺寸。

具体的，所述高清广角小畸变倒车镜头总长满足以下条件：

TTL>10mm。

本发明的具体镜头参数见表1：

表1

表2是本实施例的第二透镜和第四透镜非球面镜片的非球面高次项系数K、A4、A6、A8、A10、A12。

表2

面序号	K	A4	A6	A8	A10	A12
							第三表面	-1.027617	-0.036059	-0.001250	0.000739	-0.000065	0.000002
第四表面	-0.925871	-0.126060	0.015961	-0.012837	0.004100	-0.000472
							第七表面	-44.253870	0.023786	0.023632	-0.035349	-0.045561	0.048843
第八表面	-10.727238	-0.103507	0.035081	0.009980	-0.007780	0.001290

图2至图3为相应于本实施例的光学性能曲线图，其中图2为MTF曲线图，代表了一个光学系统的综合解像水平。图3为畸变曲线图，表示不同视场角情况下的畸变大小值，单位为％，由图3可知，本发明的镜头的畸变约为10％，畸变大大减小。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种高清广角小畸变倒车镜头，包括从物端到成像面同轴依次排列的具有负光焦度的第一透镜、具有负光焦度的第二透镜、第三透镜及第四透镜，所述第三透镜为双凸球面玻璃透镜，第四透镜为塑胶非球面双凸透镜，光阑元件设在第三与第四透镜元件之间，所述高清广角小畸变倒车镜头满足以下条件：TTL<20mm,其中，TTL为整个倒车镜头的长度，其特征在于，该第一透镜从物侧至像侧依次包括一第一表面和第二表面，所述第二透镜从物侧至像侧依次包括一第三表面及一第四表面，所述第三透镜从物侧至像侧依次包括一第五表面及一第六表面，所述第四透镜从物侧至像侧依次包括一第七表面及一第八表面，所述高清广角小畸变倒车镜头还满足以下条件：D/L>0.6；其中，D为成像面上最大成像圆直径，L为第八表面的出光面的有效直径；

所述第一透镜与第三透镜满足以下条件公式：

8＜R1/d12＜11，且2.5＜R2/d12＜5.5，且2.1＜R1/R2＜2.5，

其中，R1为第一表面的曲率半径,R2为第二表面的曲率半径，d12为第一表面和第二表面之间的厚度；

1.5＜R5/d56＜1.9，且-11＜R6/d56＜-8，且-0.19＜R5/R6＜-0.15，

其中，R5为第五表面的曲率半径,R6为第六表面的曲率半径，d56为第五表面和第六表面之间的厚度。

2.根据权利要求1所述的高清广角小畸变倒车镜头，其特征在于，所述高清广角小畸变倒车镜头还包括一滤光片，所述滤光片位于所述第四透镜和成像面之间。

3.根据权利要求2所述的高清广角小畸变倒车镜头，其特征在于，所述第一透镜为弯月型玻璃球面透镜，凹面朝向滤光片，且其材质的型号为H-LAF50A；第二透镜为弯月型塑胶非球面透镜，凹面朝向滤光片，且其材质的型号为E48R；所述第三透镜的材质的型号为H-ZF62；所述第四透镜的材质的型号为E48R。

4.根据权利要求1所述的高清广角小畸变倒车镜头，其特征在于，所述第一透镜与第三透镜满足以下条件公式：

1.7＜Nd12＜1.8，且48＜Vd12＜52，

其中，Nd12为第一表面和第二表面之间材料的折射率，Vd12为第一表面和第二表面之间材料的色散系数；

1.90＜Nd56＜1.94，且19＜Vd56＜23，

其中，Nd56为第五表面和第六表面之间的材料的折射率，Vd56为第五表面和第六表面之间材料的色散系数。

5.根据权利要求1所述的高清广角小畸变倒车镜头，其特征在于，所述第一透镜与第三透镜还满足以下条件公式：

-11＜F1＜-9，且3.5＜F3＜5.5，其中F1为第一透镜的焦距值，F3为第三透镜的焦距值。

6.根据权利要求1所述的高清广角小畸变倒车镜头，其特征在于，所述第二透镜与第四透镜满足以下条件公式：

1.50＜Nd34＜1.55，且54＜Vd34＜58，且1.50＜Nd78＜1.55，且54＜Vd78＜58，

其中，Nd34为第三表面和第四表面之间材料的折射率，Vd34为第三表面和第四表面之间材料的色散系数，Nd78为第七表面和第八表面之间材料的折射率，Vd78为第七表面和第八表面之间材料的色散系数。

7.根据权利要求1、4或6所述的高清广角小畸变倒车镜头，其特征在于，所述第三表面、第四表面、第七表面、第八表面均为非球面，且该非球面的表面形状满足以下方程式：

$y=\frac{x^2}{R+\sqrt{R^2-(1+K)x^2}}+A_2{x}^2+A_4{x}^4+A_6{x}^6+A_8{x}^8+A_{10}{x}^{10}+A_{12}{x}^{12}\mathrm{...}+A_n{x}^n.$

8.根据权利要求1-6任一项所述的高清广角小畸变倒车镜头，其特征在于，所述高清广角小畸变倒车镜头总长满足以下条件：TTL>10mm。