CN106932887A - 一种车载用广角镜头 - Google Patents

Abstract

一种车载用广角镜头，从物面到像面依次包括具有负光焦度的第一镜片、具有负光焦度的第二镜片、具有负光焦度的第三镜片、具有正光焦度的第四镜片、具有负光焦度的第五镜片、具有正光焦度的第六镜片和具有正光焦度的第七镜片，其中第四镜片和第五镜片之间设置有配置有孔径光阑；另外，在第七镜片和成像面之间，配置有保护玻璃和滤光片；在成像面，配置有CCD和CMOS等的固体摄像元件的光接收面；第一镜片、第二镜片和第三镜片均为弯月形透镜并弯向像方；第五镜片和第六镜片组合成胶合镜片，且胶合镜片的胶合面弯向像方；所述第四镜片、第五镜片均为高折射率玻璃镜片；所述第一镜片、第二镜片、第三镜片、第六镜片以及第七镜片为低色散玻璃镜片。

Description

一种车载用广角镜头

技术领域

本发明涉及一种车用广角镜头，尤其是大相对孔径广角车载镜头

背景技术

随着社会的飞速发展与人民生活水平的快速提高，人们对安全意识变得非常重视，这也体现在汽车行业的车载镜头领域。车载镜头包括了车前端的行车记录镜头、车后端的倒车镜头以及车周身的其他镜头等等，他们的存在不仅可以为人事纠纷提供证据，同时还能保障自己的生命财产安全。随着车载镜头的不断发展，行车记录用广角镜头已经逐渐在客车、货车、私家车等各种车辆的装置中普及，通过该镜头摄取外界物体的画面，通过一定的数据处理和信息传输，将车前方一定角度范围内的画面实时记录并通过显示屏传递给驾驶员，供其对周围环境进行观察和判断，这大大提高了驾驶员在行车时的安全性，同时也能够为突如其来的交通事故提供强有力的证据，从而避免不必要的民事纠纷。

目前的车载用广角镜头在大广角和大相对孔径这两个影响广角镜头质量的重要参数上无法做到两全。有大的视场角的镜头往往相对孔径较小，在阴天、夜晚等低照度的情况下难以获得较多的画面细节；有大的相对孔径的镜头其焦距又较长，视场角无法达到广角的要求。同时很多广角车载镜头在视场角超过一定程度后像质将变得很差，依靠后期数据处理也无法获得较好的周边成像。

现有技术的缺点：

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。镜头的相对孔径每增大一倍，影像的明亮度、射入光束的截面积和光通量都增加四倍。现有的车载广角镜头在广角的情况下，其相对孔径都比较小，如专利文献(101561550)所述的广角车载镜头，虽然具备120°以上的广角，但是它的FNo(相方孔径的倒数)为2，难以在阴雨天、夜晚等暗环境下有较好的性能。

2.周边像质差，亮度低。

在视场角较大的光学系统中，影响像质的主要像差是倍率色差和场曲畸变，光学系统的倍率色差越大，其边缘色彩分离越严重，会出现“紫边”、“蓝边”等各种现象。光学系统的倍率色差场曲越大，拍摄一条直线时，这条直线就越弯曲，如果场曲存在一个甚至多个拐点，看到的直线会变成弯弯曲曲的线。同时，一个光学系统的周边光亮比也影响到了成像的质量，周边光亮比低的光学系统，其成像面边缘会出现暗角，影响使用者的观察。市场上现有的车载广角镜头，其边缘画质普遍较差，同时多有暗角出现，就是因为没有优化好色差以及场曲畸变等像差，同时没有提高周边光亮比所致。

3.分辨率低。

市场上现有的车载广角镜头大多是130万像素，虽然可以记录车前方的情况，但遇到突发事件想要调查细节时，往往因为分辨率不能达到要求而丢失了相关的细节，使得行车记录失去了本身的意义。

4.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。

发明内容

针对目前车载广角镜头存在的问题和矛盾，本发明将设计一种新型光学系统，提供一种新型车载广角镜头，使其可以兼顾大视场角和大相对孔径，同时保证200万1080P高清像素的画质下提高周边画质的成像质量。

一种车载用广角镜头，其特征在于：从物面到像面依次包括具有负光焦度的第一镜片L1、具有负光焦度的第二镜片L2、具有负光焦度的第三镜片L3、具有正光焦度的第四镜片L4、具有负光焦度的第五镜片L5、具有正光焦度的第六镜片L6和具有正光焦度的第七镜片L7，其中第四镜片L4和第五镜片L5之间设置有配置有孔径光阑STP；另外，在第七镜片L7和成像面IMG之间，配置有保护玻璃和滤光片；在成像面IMG，配置有CCD和CMOS等的固体摄像元件的光接收面；

第一镜片L1、第二镜片L2和第三镜片L3均为弯月形透镜并弯向像方；

所述第五镜片L5和第六镜片L6组合成胶合镜片，且胶合镜片的胶合面弯向像方。

所述第四镜片L4、第五镜片L5均为高折射率玻璃镜片；所述第一镜片L1、第二镜片L2、第三镜片L3、第六镜片L6以及第七镜片L7为低色散玻璃镜片；

上述镜片满足以下条件：

所述第一镜片L1满足：Nd>1.75，Vd>35；

所述第二镜片L2满足：Vd>35；

所述第三镜片L3满足：Vd>35；

所述第四镜片L4满足：Nd>1.82；

所述第五镜片L5满足：Nd>1.82；

所述第六镜片L6满足：Vd>35；

所述第七镜片L7满足：Nd>1.75，Vd>35；

其中，Nd表示透镜材料的d光折射率，Vd表示透镜材料的d光阿贝常数。

本发明的设计意图在于基于从事此类产品设计制造丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，创设一种新型结构的车用广角镜头，能够改进一般现有的镜头，使其更具有实用性。经过不断的研究、设计，并经过反复试作样品及改进后，终于创设出确具实用价值的本发明，本发明创造的优点如下：

1.相对孔径大。本发明设计的广角镜头，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镜头照度的2.5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，亮度高。对于光学成像系统而言，用爱里斑直径衡量成像面分辨率的极限，爱里斑半径为r＝1.22λf/d；如果横向色差过大，会发现成像面上色彩不均匀。本发明设计的广角镜头，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，即轴向色差得到了很好的校正，可以实现清晰成像。同时镜头的像面弯曲也得到了较好的校正，虽然有着广角视场，但是全视场像质较为均匀。在全视场的情况下，镜头能够保持60％以上的周边光亮比，使得像面整体照度均匀，避免了市面上一些镜头周边较暗的缺点。

3.分辨率高。通过对光学系统的镜片结构进行创新，使得该广角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。使用者在使用时，可以从画面中获取更多的细节，使得行车记录更加准确。

4.易加工，成本低。本发明所设计的广角镜头，其采用的镜片均为球面镜片。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。

附图说明

图1是本发明中广角镜头的结构示意图；

图2是本发明中广角镜头的MTF示意图；

图3是本发明中广角镜头的轴向色差示意图、像面弯曲图以及畸变图；

图4是本发明中广角镜头的相对照度图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

一种车载用广角镜头，从物面到像面依次包括：具有负光焦度的第一镜片L1、具有负光焦度的第二镜片L2、具有负光焦度的第三镜片L3、具有正光焦度的第四镜片L4、具有负光焦度的第五镜片L5、具有正光焦度的第六镜片L6和具有正光焦度的第七镜片L7组成。其中第四镜片和第五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，在第七镜片L7和成像面IMG之间，配置有保护玻璃和滤光片。在成像面IMG，配置有CCD和CMOS等的固体摄像元件的光接收面。

上述广角镜头，其特征在于：第一镜片L1、第二镜片L2和第三镜片L3均为弯月形透镜并弯向像方；

上述广角镜头，其特征在于：所述第四镜片L4、第五镜片L5均为高折射率玻璃镜片。所述第一镜片L1、第二镜片L2、第三镜片L3、第六镜片L6以及第七镜片L7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L1满足：Nd>1.75，Vd>35；

所述第二镜片L2满足：Vd>35；

所述第三镜片L3满足：Vd>35；

所述第四镜片L4满足：Nd>1.82；

所述第五镜片L5满足：Nd>1.82；

所述第六镜片L6满足：Vd>35；

所述第七镜片L7满足：Nd>1.75，Vd>35；

其中，Nd表示透镜材料的d光折射率，Vd表示透镜材料的d光阿贝常数。

上述广角镜头，其特征在于：所述第五镜片L5和第六镜片L6组合成胶合镜片，且胶合镜片的胶合面弯向像方。

如以上说明，本发明的广角镜头，通过具备上述构成，可达成大视场角、大相对孔径、高相对照度、低像差、高像质等诸多特点。

下面给出一个具体应用例。

该广角镜头，从物面到像面依次包括：具有负光焦度的第一镜片L1、具有负光焦度的第二镜片L2、具有负光焦度的第三镜片L3、具有正光焦度的第四镜片L4、具有负光焦度的第五镜片L5、具有正光焦度的第六镜片L6和具有正光焦度的第七镜片L7组成。其中第四镜片L4和第五镜片L5之间设置有配置有规定着既定的口径的孔径光阑STP；另外，在第七镜片L7和成像面IMG之间，配置有保护玻璃和滤光片。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，广角镜头的各镜片满足以下条件：

第一镜片L1为具有负焦距的弯月形透镜，并且满足：Nd>1.75，Vd>35；

第二镜片L2为具有负焦距的弯月形透镜，并且满足：Vd>35；

第三镜片L3为具有负焦距的弯月形透镜，并且满足：Vd>35；

第四镜片L4焦距为正，并且满足：Nd>1.82；

第五镜片L5和第六镜片L6组合成胶合镜片，且胶合镜片的胶合面弯向像方。

以下，示出关于实施例的广角镜头的各种数值数据。

有效焦距EFL＝2.5mm；

相对孔径FNo＝1.3；

水平视场角HFOV＝105°～125°(配合不同传感器有不同的水平视场角)；

表1显示了实施例广角镜头的结构参数。

表1

图1是本发明中广角镜头的结构示意图。

图2是本发明中广角镜头的MTF示意图。MTF(Modulation Transfer Function)即调制传递函数，图中横轴表示空间频率，单位：线对每毫米(lp/mm)；纵轴表示调制传递函数(MTF)的数值，所述MTF的数值用来评价镜头的成像质量，取值范围为0-1，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。图2中包括衍射极限，轴线，0.4Field(40.00°)时的R线和T线，1.0Field(93.80°)时的R线和T线；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是本发明中广角镜头的轴向色差示意图以及像面弯曲图。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。而且系统的场曲较好的校正，虽然有着广角视场，但是全视场像质较为均匀。

图4是本发明中广角镜头的相对照度图。如图4可见在全视场能够保持60％以上的相对照度，使得像面整体照度均匀，避免了市面上一些镜头周边较暗的缺点。

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)

1.一种车载用广角镜头，其特征在于：从物面到像面依次包括具有负光焦度的第一镜片(L1)、具有负光焦度的第二镜片(L2)、具有负光焦度的第三镜片(L3)、具有正光焦度的第四镜片(L4)、具有负光焦度的第五镜片(L5)、具有正光焦度的第六镜片(L6)和具有正光焦度的第七镜片(L7)，其中第四镜片(L4)和第五镜片(L5)之间设置有配置有孔径光阑(STP)；另外，在第七镜片(L7)和成像面(IMG)之间，配置有保护玻璃和滤光片；在成像面(IMG)，配置有CCD和CMOS等的固体摄像元件的光接收面；

第一镜片(L1)、第二镜片(L2)和第三镜片(L3)均为弯月形透镜并弯向像方；

所述第五镜片(L5)和第六镜片(L6)组合成胶合镜片，且胶合镜片的胶合面弯向像方。

所述第四镜片(L4)、第五镜片(L5)均为高折射率玻璃镜片；所述第一镜片(L1)、第二镜片(L2)、第三镜片(L3)、第六镜片(L6)以及第七镜片(L7)为低色散玻璃镜片；

上述镜片满足以下条件：

所述第一镜片(L1)满足：Nd>1.75，Vd>35；

所述第二镜片(L2)满足：Vd>35；

所述第三镜片(L3)满足：Vd>35；

所述第四镜片(L4)满足：Nd>1.82；

所述第五镜片(L5)满足：Nd>1.82；

所述第六镜片(L6)满足：Vd>35；

所述第七镜片(L7)满足：Nd>1.75，Vd>35；

其中，Nd表示透镜材料的d光折射率，Vd表示透镜材料的d光阿贝常数。