CN106707467A - 一种长焦镜头 - Google Patents

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Abstract

一种长焦镜头，从物面到像面依次包括：具有正光焦度的第一镜片(L1)、具有负光焦度的第二镜片(L2)、具有正光焦度的第三镜片(L3)、具有负光焦度的第四镜片(L4)、具有正光焦度的第五镜片(L5)和具有正光焦度的第六镜片(L6)组成；其中第二镜片(L2)和第三镜片(L3)之间设置有配置有规定着既定的口径的孔径光阑(STP)；在第六镜片(L6)和成像面(IMG)之间，配置有保护玻璃(CG)和滤光片(ICR)；在成像面(IMG)，配置有CCD和CMOS等的固体摄像元件的光接收面。

Description

一种长焦镜头
技术领域：
本发明涉及一种车载用长焦镜头，尤其是大相对孔径长焦车载用镜头。
背景技术
从2015年开始，以谷歌无人驾驶为代表的无人驾驶资讯铺天盖地袭来，智能汽车、无人驾驶已经成为一个新的技术交汇和创新高地。
ADAS高级驾驶辅助系统自动驾驶的基础功能要求，具有主动制动系统的ADAS系统是自动驾驶核心安全功能。
ADAS系统包含视频传感器，能够监测图像信息，比如侧面物体的大小和形状。视频传感器能够监测其他的道路使用者、交通信号和路标等情况，发出的信息能够实现车道偏离警告和交通信号识别功能。
现市面上能在ADAS上应用的镜头不多，此类镜头需要特定的视场角及高清的分辨率，同时为了能有好的夜视效果，需要大相对孔径。为了顺应市场发展，急需开发一款特定视场角的高清大光圈镜头。
现有的有关镜头普遍存在下列缺点：
1.相对孔径小。
相对孔径是光学镜头的重要参数之一，用镜头的入瞳直径和焦距之比来表示。一般来说，在镜头焦距不变的情况下，相对孔径的大小决定了镜头成像的明亮度，影像的明亮度与相对孔径的平方成正比。现有的长焦镜头其相对孔径都比较小，如专利文献(CN104407430B)所述的镜头，虽然具备6mm以上的长焦，但是它的FNo(相方孔径的倒数)为1.6，如果应用在车载领域，则难以在夜晚等光线不足的环境下有较好的成像性能。
2.周边像质差，亮度低。
在长焦光学系统中，影响像质的主要像差是场区和慧差，光学系统的场区越大，其边缘成像分离越严重，会出现很严重的模糊像；光学系统的慧差越大，其周边成像会越模糊。同时，如果一个光学系统的周边光亮比过低，其成像面边缘会出现暗角，这也会影响画面的清晰程度。由于长焦镜头的诸多像差影响，市场上现有的长焦镜头，其边缘画质普遍较差，同时多有暗角出现。
3.加工难度大、成本高。
市场上分辨率较好的镜头大多采用了非球面技术，国内现有的加工水平难以达到制造要求，因此往往采用国外厂家专门定制的非球面镜片材料，因此增加了制作成本，同时非球面的加工难度大和敏感度高又会限制产品的批量生产，难以匹配车载领域巨大的市场需求。
4.定制化程度低
市场上现有的车载镜头大多是广角镜头，用于行车记录或者倒车监视。随着近些年ADAS系统的出现和发展，长焦镜头也开始成为车载镜头的一个重要分支，不同的厂商因为各自的ADAS系统设计不同，会出现不同的镜头参数需求。而市场上现有的镜头种类过于单一，很少有满足客户定制的定焦镜头出现，使得镜头的定制一直处于瓶颈期。
发明内容
本发明要克服现有技术的上述缺点，提供一种相对孔径大、周边像素高、易加工、定制化程度高的车载用长焦镜头。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种长焦镜头，从物面到像面依次包括：具有正光焦度的第一镜片(L1)、具有负光焦度的第二镜片(L2)、具有正光焦度的第三镜片(L3)、具有负光焦度的第四镜片(L4)、具有正光焦度的第五镜片(L5)和具有正光焦度的第六镜片(L6)组成。其中第二镜片和第三镜片之间设置有配置有规定着既定的口径的孔径光阑(STP)；另外，在第六镜片(L6)和成像面(IMG)之间，配置有保护玻璃(CG)和滤光片(ICR)。在成像面(IMG)，配置有CCD和CMOS等的固体摄像元件的光接收面。
上述长焦镜头，其特征在于：第六镜片(L6)为弯月形透镜并弯向像方；
上述长焦镜头，其特征在于：所述第二镜片(L2)、第四镜片(L4)均为重火石玻璃镜片。所述第一镜片(L1)、第三镜片(L3)、第五镜片(L5)、第六镜片(L6)为低色散玻璃镜片。通过高折射率和低色散镜片的组合，可以极大的消除系统轴向色差，实现周边视场清晰成像。所述镜片满足以下条件：
所述第一镜片满足：Nd>1.75，Vd>35；
所述第三镜片满足：Nd>1.75，Vd>35；
所述第五镜片满足：Nd>1.75，Vd>35；
所述第六镜片满足：Nd>1.75，Vd>35；
其中，Nd表示镜片材料的d光折射率，Vd表示镜片材料的d光阿贝常数。
上述长焦镜头，其特征在于：所述第四镜片(L4)和第五镜片(L5)组合成胶合镜片，且胶合镜片的胶合面弯向物方。
上述长焦镜头，其特征在于：所述的第一镜片和第二镜片满足以下条件：
-2.3<f1/f2<-1.2
其中f1为第一镜片的焦距，f2为第二镜片的焦距；
所述的第五镜片和第六镜片满足以下条件：
2.2<f5/f6<3.3
其中f5为第五镜的焦距，f6为第六镜片的焦距；
所述的第三镜片和第四镜片满足以下条件：
6<f34/f<8
其中f34为胶合件的焦距，f为镜头的焦距。
如以上说明，本发明的长焦镜头，通过具备上述构成，可达成大相对孔径、高相对照度、低像差、高像质等诸多特点。
本发明创造的优点如下：
1.相对孔径大。
本发明设计的长焦镜头，其FNo(相对孔径的倒数)＝1.3，相同视场角的情况下，本发明设计的镜头获得的照度是市面上其他长焦镜头照度的1.5倍，可以更好地获得暗光环境下的物体细节。保障了使用者在阴雨天和夜晚行车时的使用质量。
2.周边像质好，整体分辨率高。
本发明设计的长焦镜头，对于不同频率的光线的横向色差大部分都控制在爱里斑范围内，成像色差相对均匀，轴向色差得到了很好的校正，可以实现清晰成像。同时镜头的场曲和像散也得到了较好的校正。在全视场的情况下，镜头能够保持50％以上的周边光亮比，使得像面整体照度均匀。同时，通过对光学系统的镜片结构进行创新，使得镜头的像质得到了很好的校正和提升，可以轻松实现200万像素全高清1080P以上的画面输出性能。
3.易加工，成本低。
本发明所设计的长焦镜头，其采用的镜片均为球面镜片，并且降低镜片的敏感度。在保证了像质高的情况下，可以由国内一般的厂家进行镜片材料生产，降低了加工成本和组装难度，更容易批量生产。
4.定制化程度高。
本发明所设计的长焦镜头，是针对具体的设计指标设计的特定市场角高清大光圈镜头。整个镜头的设计过程即是定制化的过程。
附图说明
图1是本发明中长焦镜头的结构示意图；
图2是本发明中长焦镜头的MTF示意图；
图3是本发明中长焦镜头的轴向色差示意图和像面弯曲图；
图4是本发明中长焦镜头的相对照度图。
具体实施方式
下面结合附图进一步说明本发明的技术方案。
附图中的符号说明：
L1、L2…L6第一镜片、第二镜片…第六镜片
STP孔径光阑
IMG成像面
CG保护玻璃
ICR滤光片
一种长焦镜头，从物面到像面依次包括：具有正光焦度的第一镜片(L1)、具有负光焦度的第二镜片(L2)、具有正光焦度的第三镜片(L3)、具有负光焦度的第四镜片(L4)、具有正光焦度的第五镜片(L5)和具有正光焦度的第六镜片(L6)组成。其中第二镜片和第三镜片之间设置有配置有规定着既定的口径的孔径光阑(STP)；另外，在第六镜片(L6)和成像面(IMG)之间，配置有保护玻璃(CG)和滤光片(ICR)。在成像面(IMG)，配置有CCD和CMOS等的固体摄像元件的光接收面。
其中，长焦镜头的各镜片满足以下条件：
第六镜片(L6)为弯月形透镜并弯向像方，第三镜片(L3)和第五镜片(L5)为双凸透镜，所述第四镜片(L4)和第五镜片(L5)组合成胶合镜片，且胶合镜片的胶合面弯向物方。
所述第二镜片(L2)、第四镜片(L4)均为重火石玻璃镜片。所述第一镜片(L1)、第三镜片(L3)、第五镜片(L5)、第六镜片(L6)为镧系玻璃镜片。通过高折射率和低色散镜片的组合，可以极大的消除系统轴向色差，实现周边视场清晰成像。所述镜片满足以下条件：
所述第一镜片满足：Nd>1.75，Vd>35；
所述第三镜片满足：Nd>1.75，Vd>35；
所述第五镜片满足：Nd>1.75，Vd>35；
所述第六镜片满足：Nd>1.75，Vd>35；
其中，Nd表示镜片材料的d光折射率，Vd表示镜片材料的d光阿贝常数。
所述的第一镜片和第二镜片满足以下条件：
-2.3<f1/f2<-1.2
其中f1为第一镜片的焦距，f2为第二镜片的焦距；
这样的设计既不会因为第一透镜光焦度偏小，使得第一透镜曲率过大，增加高阶像差；也不会因为第一透镜光焦度偏大，使得第一透镜曲率过小，场曲增大。
所述的第五镜片和第六镜片满足以下条件：
2.2<f5/f6<3.3
其中f5为第五镜的焦距，f6为第六镜片的焦距；
这样的设计既不会因为镜头的焦距变大造成视场角变小；也不会因为镜头焦距变小造成后焦不足。
所述的第三镜片和第四镜片满足以下条件：
6<f34/f<8
其中f34为胶合件的焦距，f为镜头的焦距。
这样的设计既不会因为胶合件焦距减小导致后焦减小，场曲增大；也不会因为胶合件焦距增大导致高阶像差增大；
以下，示出关于实施例的长焦镜头的各种数值数据。
有效焦距EFL＝8.5mm；
相对孔径FNo＝1.3；
镜头全长TTL＝22.2mm；
表1显示了实施例长焦镜头的结构参数。
表1实施例长焦镜头结构参数
图1是本发明中长焦镜头的结构示意图。
图2是本发明中长焦镜头的MTF示意图。MTF曲线越高越直表示镜头的成像质量越好，对真实图像的还原能力越强。从图2可见像质得到了很好的校正，可以轻松实现200万像素以上的输出性能。
图3是本发明中长焦镜头的轴向色差示意图和像面弯曲图。从图3可以看出，不同频率的光线的横向色差大部分都在爱里斑范围内，成像色差相对均匀，即轴向色差得到了很好的校正，可以实现清晰成像。而且系统的场曲和畸变都得到了较好的校正，全视场像质较为均匀。
图4是本发明中长焦镜头的相对照度图。如图4可见在全视场能够保持50％以上的相对照度，使得像面整体照度均匀。
本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也及于本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。

Claims (1)

1.一种长焦镜头，从物面到像面依次包括：具有正光焦度的第一镜片(L1)、具有负光焦度的第二镜片(L2)、具有正光焦度的第三镜片(L3)、具有负光焦度的第四镜片(L4)、具有正光焦度的第五镜片(L5)和具有正光焦度的第六镜片(L6)组成；其中第二镜片(L2)和第三镜片(L3)之间设置有配置有规定着既定的口径的孔径光阑(STP)；在第六镜片(L6)和成像面(IMG)之间，配置有保护玻璃(CG)和滤光片(ICR)；在成像面(IMG)，配置有CCD和CMOS等的固体摄像元件的光接收面；
特征在于：第六镜片(L6)为弯月形透镜并弯向像方；
所述第二镜片(L2)、第四镜片(L4)均为重火石玻璃镜片；所述第一镜片(L1)、第三镜片(L3)、第五镜片(L5)、第六镜片(L6)为低色散玻璃镜片；
所述镜片满足以下条件：
所述第一镜片(L1)满足：Nd>1.75，Vd>35；
所述第三镜片(L3)满足：Nd>1.75，Vd>35；
所述第五镜片(L5)满足：Nd>1.75，Vd>35；
所述第六镜片(L6)满足：Nd>1.75，Vd>35；
其中，Nd表示镜片材料的d光折射率，Vd表示镜片材料的d光阿贝常数；
所述第四镜片(L4)和第五镜片(L5)组合成胶合镜片，且胶合镜片的胶合面弯向物方；
所述的第一镜片和第二镜片满足以下条件：
-2.3<f1/f2<-1.2
其中f1为第一镜片的焦距，f2为第二镜片的焦距；
所述的第五镜片和第六镜片满足以下条件：
2.2<f5/f6<3.3
其中f5为第五镜的焦距，f6为第六镜片的焦距；
所述的第三镜片和第四镜片满足以下条件：
6<f34/f<8
其中f34为胶合件的焦距，f为镜头的焦距。
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