CN107957618A - 车载镜头 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种车载镜头，其中，沿光轴从物侧到像侧依次包括：具有负光焦度且像侧面为凹面的第一透镜；具有正光焦度且物侧面为凹面像侧面为凸面的第二透镜；光阑；具有正光焦度且双面均为凸面的第三透镜；具有负光焦度且像侧面为凹面的第四透镜；具有正光焦度且双面均为凸面的第五透镜；具有负光焦度且物侧面为凹面的第六透镜；第一透镜、第三透镜、第四透镜以及第五透镜均为玻璃球面镜片，第二透镜与第六透镜为塑胶非球面镜片。本发明提出的车载镜头，在温差较大的环境下也适用，且具有良好的成像效果，满足了实际应用需求。

Description

车载镜头
技术领域
本发明涉及光学镜头技术领域，特别涉及一种车载镜头。
背景技术
众所周知的，在现代生活中，摄像镜头是一种很常见的拍摄工具。可广泛应用在照相机、建筑安防以及汽车等领域中。特别是近年来，随着摄像镜头制作工艺的日益精进，人们对摄像镜头的整体质量提出了更高的要求。
现有的汽车，由于其配备有自动驾驶辅助系统，可实现自动驾驶功能。具体的，自动驾驶辅助系统是指利用安装在车上的各式各样的传感器，在第一时间收集车内外的环境数据，然后进行静、动态物体的辨识、侦测以及追踪，从而能够让驾驶者在最快的时间察觉到可能发生的危险，有效增加汽车驾驶的舒适性和安全性。目前，随着市场需求的加剧，中国、欧美以及日本等许多国家相继颁布了推动自动驾驶发展的相关政策，极大带动了自动驾驶相关行业的发展，而车载镜头作为自动驾驶辅助系统的关键部件也将迎来较快发展。自动驾驶辅助系统中的车载镜头与普通的光学镜头相比，除了要满足相机分辨率要求、低亮度不存在噪点等基本因素外，还有一个重要的评判标准：即大温差范围下镜头的普适性以满足较为严苛的使用环境，其直接影响着最终成像的分辨率。
然而，现有的车载镜头大都对温度比较敏感，难以适用于高温或低温的场合，不利于实际应用。
发明内容
鉴于上述状况，有必要解决现有技术中，车载镜头难以在大温差环境进行使用的问题。
本发明实施例提供了一种车载镜头，其中，具有负光焦度且像侧面为凹面的第一透镜；
具有正光焦度且物侧面为凹面像侧面为凸面的第二透镜；
光阑；
具有正光焦度且双面均为凸面的第三透镜；
具有负光焦度且像侧面为凹面的第四透镜；
具有正光焦度且双面均为凸面的第五透镜；
具有负光焦度且物侧面为凹面的第六透镜；
其中，所述第一透镜、所述第三透镜、所述第四透镜以及所述第五透镜均为玻璃球面镜片，所述第二透镜与所述第六透镜为塑胶非球面镜片。
本发明提出的车载镜头，由于采用了玻璃球面与塑胶非球面相结合的方式，不仅减小了镜头系统的外径，并且在提高整组镜头解像能力的同时也降低了成本；与此同时，通过两个非球面透镜的光焦度的合理搭配，克服了在大温差环境下焦点偏移、分辨率大幅下降的难题，保证了该车载镜头在温差较大的环境下也同样具有优良的成像品质，满足了实际应用需求。
所述车载镜头，其中，所述车载镜头满足如下条件式： 其中为所述车载镜头的光焦度，为所述第二透镜的光焦度，为所述第六透镜的光焦度。
所述车载镜头，其中，所述车载镜头还满足如下条件式： 其中为所述第二透镜的光焦度，为所述第六透镜的光焦度。
所述车载镜头，其中，所述车载镜头还满足如下条件式：0＜D1/FOV/f＜0.02，其中D1为所述第一透镜的最大有效口径，FOV为所述车载镜头的最大视场角，f为所述车载镜头的焦距。
所述车载镜头，其中，所述车载镜头还满足如下条件式：其中为所述车载镜头的光焦度，为所述第三透镜的光焦度。
所述车载镜头，其中，所述车载镜头还满足如下条件式：其中为所述车载镜头的光焦度，为所述第五透镜的光焦度。
所述车载镜头，其中，所述车载镜头还满足如下条件式：Vd2＞55，Vd6＜30，其中Vd2为所述第二透镜的阿贝数，Vd6为所述第六透镜的阿贝数。
所述车载镜头，其中，所述车载镜头还满足如下条件式：
Vd4＜30；Nd4＞1.7；
Vd5＞50；Nd5＞1.6；
其中，Vd4和Vd5分别为所述第四透镜与所述第五透镜的阿贝数，Nd4和Nd5分别为所述第四透镜与所述第五透镜的材料折射率。
所述车载镜头，其中，所述第四透镜与所述第五透镜可组成胶合镜片。
所述车载镜头，其中，所述第二透镜和第六透镜中的非球面镜片的表面形状均满足下列方程：
其中，z为曲面与曲面顶点在光轴方向的距离，h为光轴到曲面的距离，c为曲面顶点的曲率，K为二次曲面系数，B、C、D、E、F分别为四阶、六阶、八阶、十阶、十二阶曲面系数。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实施例了解到。
附图说明
图1为本发明第一实施例提出的车载镜头的结构示意图；
图2为本发明第一实施例中的车载镜头的中心视场在20℃时移焦曲线图；
图3为本发明第一实施例中的车载镜头的中心视场在-40℃时移焦曲线图；
图4为本发明第一实施例中的车载镜头的中心视场在85℃时移焦曲线图；
图5为本发明第二实施例中的车载镜头的结构示意图；
图6为本发明第二实施例中的车载镜头的中心视场在20℃时移焦曲线图；
图7为本发明第二实施例中的车载镜头的中心视场在-40℃时移焦曲线图；
图8为本发明第二实施例中的车载镜头的中心视场在85℃时移焦曲线图；
图9为本发明第三实施例中的车载镜头的结构示意图；
图10为本发明第三实施例中的车载镜头的中心视场在20℃时移焦曲线图；
图11为本发明第三实施例中的车载镜头的中心视场在-40℃时移焦曲线图；
图12为本发明第三实施例中的车载镜头的中心视场在85℃时移焦曲线图；
图13为本发明第四实施例中的车载镜头的结构示意图；
图14为本发明第四实施例中的车载镜头的中心视场在20℃时移焦曲线图；
图15为本发明第四实施例中的车载镜头的中心视场在-40℃时移焦曲线图；
图16为本发明第四实施例中的车载镜头的中心视场在85℃时移焦曲线图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
参照下面的描述和附图，将清楚本发明的实施例的这些和其他方面。在这些描述和附图中，具体公开了本发明的实施例中的一些特定实施方式，来表示实施本发明的实施例的原理的一些方式，但是应当理解，本发明的实施例的范围不受此限制。相反，本发明的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。
现有的车载镜头大都对温度比较敏感，难以适用于高温或低温的场合，不利于实际应用。
为了解决这一问题，本发明提出一种车载镜头，该车载镜头包括沿光轴从物侧到像侧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、第五透镜L5以及第六透镜L6，在所述第二透镜L2与所述第三透镜L3之间设有一光阑S5。
其中，该第一透镜L1具有负光焦度，其像侧面为凹面；该第二透镜L2具有正光焦度，其物侧面为凹面，像侧面为凸面；该第三透镜L3具有正光焦度，其物侧面以及像侧面均为凸面；第四透镜L4具有负光焦度，其像侧面为凹面；第五透镜L5具有正光焦度，其物侧面以及像侧面均为凸面；第六透镜L6具有负光焦度，其物侧面为凹面。
此外，第一透镜L1、第三透镜L3、第四透镜L4以及第五透镜L5均为玻璃球面镜片，第二透镜L2与第六透镜L6均为塑胶非球面镜片。采用玻璃球面与塑胶非球面相结合的方式，不仅减小了镜头系统的外径，并且在提高整组镜头解像能力的同时也降低了成本。
进一步的，该车载镜头满足如下条件式：其中为车载镜头的光焦度，为第二透镜L2的光焦度，为第六透镜L6的光焦度。由于第二透镜L2以及第六透镜L6均采用塑胶材料，而塑胶光学材料的折射率对温度变化非常敏感，在本发明中，通过控制和的值，能减小塑胶光学材料因折射率变化而对镜头性能产生的影响。
进一步的，该车载镜头还满足如下条件式：其中为第二透镜L2的光焦度，为第六透镜L6的光焦度。对于塑胶光学材料而言，随着温度的升高，塑胶材料的折射率会减小；反之，随着温度的下降，材料的折射率会增大。在本发明中，通过将的值控制在一定范围内，可使得在大范围的温度变化环境下，该车载镜头依然具有良好的解像能力。
进一步的，该车载镜头还满足如下条件式：0＜D1/FOV/f＜0.02，其中D1为第一透镜L1的最大有效口径，FOV为车载镜头的最大视场角，f为该车载镜头的焦距。其中，将D1/FOV/f的值调节控制在0至0.02之间，可使得该车载镜头的口径小型化，从而有利于车载镜头的安装与使用。
进一步的，该车载镜头还满足如下条件式：其中为所述车载镜头的光焦度，为第三透镜L3的光焦度。该参数设置主要是为了利于镜头像差的校正。
进一步的，该车载镜头还满足如下条件式：其中为该车载镜头的光焦度，为第五透镜L5的光焦度。其中，第五透镜L5为整个光学系统提供正球差。在本发明中，通过控制的值在0.5至2.5之间，有利于该车载镜头球差的校正。
进一步的，该车载镜头还满足如下条件式：Vd2＞55，Vd6＜30，其中Vd2为第二透镜L2的阿贝数，Vd6为第六透镜L6的阿贝数。
进一步的，该车载镜头还满足如下条件式：
Vd4＜30；Nd4＞1.7；
Vd5＞50；Nd5＞1.6；
其中，Vd4和Vd5分别为第四透镜L4与第五透镜L5的阿贝数，Nd4和Nd5分别为第四透镜L4与第五透镜L5的材料折射率。其中，若满足上述条件式的参数设置，将有利于该车载镜头的色差校正。此外，上述的第四透镜L4与第五透镜L5可组成胶合镜片。
进一步的，上述的第二透镜L2与第六透镜L6中的非球面镜片的表面形状均满足下列方程：
其中，z为曲面与曲面顶点在光轴方向的距离，h为光轴到曲面的距离，c为曲面顶点的曲率，K为二次曲面系数，B、C、D、E、F分别为四阶、六阶、八阶、十阶、十二阶曲面系数。
本发明提出的车载镜头，由于采用了玻璃球面与塑胶非球面相结合的方式，不仅减小了镜头系统的外径，并且在提高整组镜头的解像能力的同时也降低了成本；与此同时，通过两个非球面透镜的光焦度的合理搭配，克服了在大温差环境下焦点偏移、分辨率大幅下降的难题，保证了该车载镜头在温差较大的环境下也同样具有优良的成像品质，满足了实际应用需求。
下面以几个具体的实施例对本发明提出的车载镜头进行详细说明。该车载镜头中各个透镜的曲面形状、曲率半径及材料等参数有所不同，具体参数请参见下述各实施例中的参数表。
实施例1
本发明第一实施例提供的车载镜头的结构如图1所示，该车载镜头在20℃，-40℃和85℃的高低温移焦曲线图分别如图2至图4所示。其中，在本实施例中，该第四透镜L4与第五透镜L5之间组成胶合镜片。具体的，该车载镜头的设计参数如表1-1所示：
表1-1
此外，本实施例中的第二透镜L2以及第六透镜L6的非球面参数如表1-2所示：
表1-2
表面序号 K B C D E F
S3 -3.10397 -8.36e-003 1.858e-004 -1.779e-004 4.4967e-006 3.1974e-006
S4 -3.85418 -6.167e-003 2.6838e-004 -1.219e-004 3.4542e-005 -3.999e-006
S11 3.59897 -7.444e-003 5.8349e-004 -1.390e-004 1.4546e-005 -6.724e-007
S12 173.70142 -5.366e-003 3.8404e-004 -7.721e-005 6.4993e-006 -2.226e-007
其中，K为二次曲面系数，B、C、D、E、F分别为四阶、六阶、八阶、十阶、十二阶曲面系数。
实施例2
本发明第二实施例提供的车载镜头的结构如图5所示。该车载镜头在20℃，-40℃和85℃的高低温移焦曲线图分别如图6至图8所示。本实施例中车载镜头的第一透镜L1、第四透镜L4、第六透镜L6的曲面凹凸形状与第一实施例中的车载镜头不同，而且，第四透镜L4与第五透镜L5为两个非组合的镜片，且各个镜片的相关参数存在差异。具体的，该车载镜头的设计参数如表2-1所示：
表2-1
此外，本发明第二实施例中的第二透镜L2以及第六透镜L6的非球面参数如表2-2所示：
表2-2
其中，K为二次曲面系数，B、C、D、E、F分别为四阶、六阶、八阶、十阶、十二阶曲面系数。
实施例3
本发明第三实施例中的车载镜头的结构如图9所示，本实施例中的车载镜头在20℃，-40℃和85℃的高低温移焦曲线图分别如图10至图12所示。本实施例中车载镜头各透镜形状与上述第一实施例中的车载镜头大抵相同，不同之处在于本实施例中的车载镜头的第一透镜L1的曲面凹凸形状与第一实施例中的车载镜头不同，且各个镜片的相关参数存在差异。具体的，该车载镜头的设计参数如表3-1所示：
表3-1
此外，本实施例中的第二透镜L2以及第六透镜L6的非球面参数如表3-2所示：
表3-2
表面序号 K B C D E F
S3 -0.98263 -6.634e-003 -2.772e-003 7.7657e-004 -8.176e-005 0
S4 -4.97667 -5.672e-003 -2.021e-003 6.4449e-004 -6.385e-005 0
S11 0.60333 -2.076e-003 -9.384e-005 -3.621e-005 1.3057e-006 0
S12 -31.58228 -1.016e-003 -1.265e-004 -7.579e-006 5.2027e-007 0
其中，K为二次曲面系数，B、C、D、E、F分别为四阶、六阶、八阶、十阶、十二阶曲面系数。
实施例4
本发明第四实施例提出的车载镜头的结构如图13所示，该车载镜头在20℃，-40℃和85℃的高低温移焦曲线图分别如图14至图16所示。本实施例中中的车载镜头与第一实施例中的车载镜头大抵相同，不同之处在于第四透镜L4与第五透镜L5为两个非组合的镜片，且各个镜片的相关参数存在差异。具体的，该车载镜头的设计参数如表4-1所示：
表4-1
本实施例中的第二透镜L2、第六透镜L6的非球面参数如表4-2所示：
表4-2
表面序号 K B C D E F
S3 -0.43373 -6.804e-003 -1.55e-004 5.0814e-005 -2.136e-009 0
S4 -0.79034 -1.591e-003 -1.267e-004 7.0507e-005 -5.855e-006 0
S12 2.61317 -7.562e-003 6.2160e-004 -9.443e-005 5.1691e-006 0
S13 200.05158 -5.720e-003 3.9905e-004 -5.184e-005 2.3605e-006 0
其中，K为二次曲面系数，B、C、D、E、F分别为四阶、六阶、八阶、十阶、十二阶曲面系数。
请参阅表5，表5为上述实施例1至实施例4所提出的车载镜头对应的光学特性，包括所述车载镜头的系统焦距f、系统总长TTL、光圈数F#以及视场角2θ，同时还包括上述关系式对应的相关数值。
表5
从实施例1至实施例4中的各不同温度下的移焦曲线图可以看出：本发明提出的车载镜头，可抑制因温度变化所引起的焦点位移，且温差适应性好，具有良好清晰的成像品质，也即该车载镜头可适用于环境比较恶劣的室外监控和车载相机系统。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种车载镜头，其特征在于，沿光轴从物侧到像侧依次包括：
具有负光焦度且像侧面为凹面的第一透镜；
具有正光焦度且物侧面为凹面像侧面为凸面的第二透镜；
光阑；
具有正光焦度且双面均为凸面的第三透镜；
具有负光焦度且像侧面为凹面的第四透镜；
具有正光焦度且双面均为凸面的第五透镜；
具有负光焦度且物侧面为凹面的第六透镜；
其中，所述第一透镜、所述第三透镜、所述第四透镜以及所述第五透镜均为玻璃球面镜片，所述第二透镜与所述第六透镜为塑胶非球面镜片。
2.根据权利要求1所述的车载镜头，其特征在于，所述车载镜头满足如下条件式：其中为所述车载镜头的光焦度，为所述第二透镜的光焦度，为所述第六透镜的光焦度。
3.根据权利要求2所述的车载镜头，其特征在于，所述车载镜头还满足如下条件式：其中为所述第二透镜的光焦度，为所述第六透镜的光焦度。
4.根据权利要求1所述的车载镜头，其特征在于，所述车载镜头还满足如下条件式：0＜D1/FOV/f＜0.02，其中D1为所述第一透镜的最大有效口径，FOV为所述车载镜头的最大视场角，f为所述车载镜头的焦距。
5.根据权利要求1所述的车载镜头，其特征在于，所述车载镜头还满足如下条件式：其中为所述车载镜头的光焦度，为所述第三透镜的光焦度。
6.根据权利要求1所述的车载镜头，其特征在于，所述车载镜头还满足如下条件式：其中为所述车载镜头的光焦度，为所述第五透镜的光焦度。
7.根据权利要求3所述的车载镜头，其特征在于，所述车载镜头还满足如下条件式：Vd2＞55，Vd6＜30，其中Vd2为所述第二透镜的阿贝数，Vd6为所述第六透镜的阿贝数。
8.根据权利要求1所述的车载镜头，其特征在于，所述第四透镜与所述第五透镜可组成胶合镜片。
9.根据权利要求8所述的车载镜头，其特征在于，所述车载镜头还满足如下条件式：
Vd4＜30；Nd4＞1.7；
Vd5＞50；Nd5＞1.6；
其中，Vd4和Vd5分别为所述第四透镜与所述第五透镜的阿贝数，Nd4和Nd5分别为所述第四透镜与所述第五透镜的材料折射率。
10.根据权利要求1所述的车载镜头，其特征在于，所述第二透镜和第六透镜中的非球面镜片的表面形状均满足下列方程：
<mrow> <mi>z</mi> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <msup> <mi>ch</mi> <mn>2</mn> </msup> </mrow> <mrow> <mn>1</mn> <mo>+</mo> <msqrt> <mrow> <mn>1</mn> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mo>+</mo> <mi>K</mi> <mo>)</mo> </mrow> <msup> <mi>c</mi> <mn>2</mn> </msup> <msup> <mi>h</mi> <mn>2</mn> </msup> </mrow> </msqrt> </mrow> </mfrac> <mo>+</mo> <msup> <mi>Bh</mi> <mn>4</mn> </msup> <mo>+</mo> <msup> <mi>Ch</mi> <mn>6</mn> </msup> <mo>+</mo> <msup> <mi>Dh</mi> <mn>8</mn> </msup> <mo>+</mo> <msup> <mi>Eh</mi> <mn>10</mn> </msup> <mo>+</mo> <msup> <mi>Fh</mi> <mn>12</mn> </msup> </mrow>
其中，z为曲面与曲面顶点在光轴方向的距离，h为光轴到曲面的距离，c为曲面顶点的曲率，K为二次曲面系数，B、C、D、E、F分别为四阶、六阶、八阶、十阶、十二阶曲面系数。
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