CN106054357A - 一种超广角小畸变车载镜头光学系统 - Google Patents

一种超广角小畸变车载镜头光学系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种超广角小畸变车载镜头光学系统，其中，光学系统是由具有负光焦度的第一透镜L1、负光焦度的第二透镜L2、正光焦度的第三透镜L3、正光焦度的第四透镜L4、正光焦度的第五透镜L5、和红外截止滤光片L6组成，沿光轴从被摄物体向像平面侧的顺序排列，不同距离被摄物体可通过镜头整体移动实现在像面处清晰成像。第一透镜、第四透镜和第五透镜是玻璃非球面透镜，其余为玻璃透镜，本光学系统视场角大、畸变小、体积小、无TV畸变，在‑20℃~85℃范围无温漂离焦现象。

Description

一种超广角小畸变车载镜头光学系统
技术领域
本发明属于数码显示技术领域，具体涉及一种超广角小畸变车载镜头光学系统
背景技术
近年来，随着人们对机车安全驾驶需求愈加强烈，车载后视镜头获得迅猛发展。但目前市面上的后视镜头面临诸多问题：首先，普遍分辨率不高，基本上以30万像素为主，很难看得清；其次，视场角不够大，大部分产品水平视场角很难突破120°；再之，畸变较大，图像扭曲明显，一些高端产品未解决畸变问题，不得不在系统中加入价格高昂的电子算法处理器，通过软件算法进行电子畸变矫正；还有就是可靠性差，一些产品为降低成本大量使用塑料非球面，热稳定差，很难保证在极寒或极热的环境下正常工作。
随着车联网技术的发展，对真实影像的需求愈加强烈，这就要求车载后视镜头有更高的清晰度，更大的角度，无失真画面和更好的热稳定性，目前还没有光学系统能够很好的解决上述问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种超广角小畸变车载镜头光学系统，
为达到这样的目的，本发明所提供的技术方案是：光学系统是由具有负光焦度的第一透镜L1、负光焦度的第二透镜L2、正光焦度的第三透镜L3、正光焦度的第四透镜L4、正光焦度的第五透镜L5、和红外截止滤光片L6组成，沿光轴从被摄物体向像平面侧的顺序排列。
所述第一透镜L1是凸向物方的玻璃非球面弯月透镜，光焦度为负，采用低软化点玻璃；
所述第二透镜L2是双凹球面透镜，光焦度为负，采用镧冕玻璃；
所述第三透镜L3是双凸球面透镜，光焦度为正，采用重火石玻璃；
所述第四透镜L4是双凸玻璃非球面透镜，光焦度为正，采用低软化点玻璃；
所述第五透镜L5是双凸玻璃非球面透镜，光焦度为正，采用低软化点玻璃；
所述第二透镜L2和第三透镜L3粘接成胶合透镜，光焦度为正；
镜头焦距f、第一透镜L1焦距f1，第四透镜焦距f4，第五透镜焦距f5满足：
3<|f1/f|<5
1<|f4/f1|>2
|f5/f|>1.5
镜头系统光阑位于第三透镜L3和第四透镜L4之间。
镜头光学系统总长TOTR满足：12mm<TOTR<17mm。
本发明实施例，光学系统由六片镜片组成，其中第一透镜、第四透镜、第五透镜为光学非球面透镜，第二透镜和第三透镜为球面透镜，红外截止滤光片为平板玻璃，通过合理分配光焦度，满足本光学系统的光学条件，有效矫正了球差、像散、倍率色差、场曲和畸变等系统像差，使其具有超广角小畸变性能，可广泛应用于车载后视及全景显示等领域。
较现有技术，本发明有如下有点：
1.本发明通过光学技术实现视大场角、小畸变、无TV畸变。比现有车载后视镜头角度要大很多，可以拍摄到汽车左右尾灯附近的“死角”；拍摄图面时无枕形或桶形、线性失真，方便基于画面进行准确的测量和判断。
2.本发明透镜全部采用玻璃材质，无温漂现象，可靠性高，加载此光学系统的设备可在极寒或极热的恶劣环境下正常工作。
3.本发明清晰度高，可实现高清显示(720P)。
4.本发明结构简单，体积小巧，方便安装使用。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施例作进一步详细的说明。
图1是本发明光学系统图；
图2是本发明场曲和畸变曲线图；
图3是本发明垂轴像差曲线图；
图4是本发明点列图。
图5是本发明TV畸变示意图
具体实施方式
结合图1，该超广角小畸变车载镜头光学系统沿光轴方向从物方到像方依次是：具有负光焦度的第一透镜L1、负光焦度的第二透镜L2、正光焦度的第三透镜L3、正光焦度的第四透镜L4、正光焦度的第五透镜L5、和红外截止滤光片L6。
所述第一透镜L1是凸向物方的弯月透镜，光焦度为负，采用低软化点玻璃，主要用于接收较大角度范围入射的光线。
所述第二透镜L2是双凹透镜，光焦度为负，采用镧冕玻璃；所述第三透镜L3是双凸球面透镜，光焦度为正，采用重火石玻璃；第二透镜L2和第三透镜L3粘接成胶合透镜，光焦度为正，主要用于平衡光焦度，矫正系统倍率色差和场曲。
所述第四透镜L4是双凸玻璃非球面透镜，光焦度为正，采用低软化点玻璃，可有效抵消第一透镜L1因大角度光线进入系统产生的负畸变。
所述第五透镜L5是双凸玻璃非球面透镜，光焦度为正，采用低软化点玻璃；凸向物面测非球面有双拐点，主要用于矫正大视场球差、场曲、像散和畸变等像差。
镜头焦距f、第一透镜L1焦距f1，第四透镜焦距f4，第五透镜焦距f5满足：3<|f1/f|<5，1<|f4/f1|>2，|f5/f|>1.5。
镜头系统光阑位于第三透镜L3和第四透镜L4之间。
镜头光学系统总长TOTR满足：12mm<TOTR<17mm。
具体地，在本实施例中，本鱼眼镜头光学系统的焦距f为0.83mm，光圈为F2.0，视场角2ω＝160°，详细参数如下表：
Surf Radius Thickness Nd Vd
1 54.043 2 1.69 53
2 2.32 1.67
3 -164.75 0.5 1.69 55
4 2.7 3.05 1.92 19
5 36 0
光阑 Infinity 0.26
7 3.855 1.3 1.53 70
8 -4.59 0.1
9 6.33 1.65 1.77 49
10 -1.43 0.49
11 Infinity 0.8 1.51 68
12 Infinity 0.1
第一透镜L1、第四透镜L4和第五透镜L5非球面表面满足以下方程：
z = y 2 R ( 1 + 1 - ( 1 + K ) y 2 / R 2 ) + A 4 y 4 + A 6 y 6 + A 8 y 8 + A 10 y 10 + A 12 y 12 + A 14 y 14
在公式中，参数R为半径所对应的半径，y为径向坐标其单位和透镜长度单位相同，k为圆锥二次曲线系数；当k系数小于-1时，透镜的面形曲线为双曲线，当k系数等于-1时，透镜的面形曲线为抛物线；当k系数介于-1到0之间时，透镜的面形曲线为椭圆，当k系数等于0时，透镜的面形曲线为圆形，当k系数大于0时，透镜的面形曲线为扁圆形；A4至A14分别表示各径向坐标所对应的系数。
surface: 1 2 7 8 9 10
k -8.426283 -0.018517 -11.357416 -32.197708 11.562142 -0.661822
A4 6.9149E-04 2.0043E-03 3.3081E-02 2.3439E-01 4.7494E-02 5.7686E-02
A6 -1.6288E-05 2.2118E-05 -2.2131E-03 -2.1380E-01 -5.6048E-02 6.1195E-03
A8 2.8429E-07 -4.8074E-04 1.1323E-03 5.9890E-02 3.7357E-03 -8.5107E-04
A10 1.2694E-12 7.1201E-08 -8.4552E-06 7.8338E-07 2.9875E-08 -1.5300E-07
A12 2.1221E-14 1.1316E-08 -9.3813E-06 7.8416E-08 8.2633E-08 -4.1963E-08
A14 3.6209E-16 1.7134E-09 -7.9684E-06 1.4458E-07 3.2808E-08 -1.1016E-08
参看图1是本发明光学系统图；
参看图2是本发明场曲和畸变曲线图；
参看图3是本发明垂轴像差曲线图；
参看图4是本发明点列图；
参看图5是本发明TV畸变示意图。
从图1-5可以看出本光学系统具有良好的光学性能，实现大场角、小畸变、无TV畸变等特性。
如上所述是结合具体内容提供的的优选实施例，并不用限制本发明，凡与本发明的方法、结构等近似、雷同，或是对于本发明构思前提下做出任何修改、等同替换和改进等，都应当视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种超广角小畸变车载镜头光学系统，其中，光学系统是由具有负光焦度的第一透镜L1、负光焦度的第二透镜L2、正光焦度的第三透镜L3、正光焦度的第四透镜L4、正光焦度的第五透镜L5、和红外截止滤光片L6组成，沿光轴从被摄物体向像平面侧的顺序排列。
2.如权利要求1所述的超广角小畸变车载镜头光学系统，其特征在于：所述第一透镜L1是凸向物方的玻璃非球面弯月透镜，光焦度为负，采用低软化点玻璃；
所述第二透镜L2是双凹球面透镜，光焦度为负，采用镧冕玻璃；
所述第三透镜L3是双凸球面透镜，光焦度为正，采用重火石玻璃；
所述第四透镜L4是双凸玻璃非球面透镜，光焦度为正，采用低软化点玻璃；
所述第五透镜L5是双凸玻璃非球面透镜，光焦度为正，采用低软化点玻璃。
3.如权利要求1所述的超广角小畸变车载镜头光学系统，其特征在于：所述
第二透镜L2和第三透镜L3粘接成胶合透镜，光焦度为正；
镜头焦距f、第一透镜L1焦距f1，第四透镜焦距f4，第五透镜焦距f5满
足：
3<|f1/f|<5
1<|f4/f1|>2
|f5/f|>1.5。
4.如权利要求1所述的超广角小畸变车载镜头光学系统，其特征在于：镜头系统光阑位于第三透镜L3和第四透镜L4之间。
5.如权利要求1所述的超广角小畸变车载镜头光学系统，其特征在于：镜头
光学系统总长TOTR满足：12mm<TOTR<17mm。
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