CN108614344A - 一种车载广角镜头 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种车载广角镜头，其从物方到像方依次包括具有负光焦度的前透镜组、光阑以及具有正光焦度的后透镜组；前透镜组从物方到像方依次包括第一透镜、第二透镜以及第三透镜；所述第一透镜是具有负光焦度的弯月透镜，且凸面朝向物方；所述第二透镜是具有负光焦度的双凹透镜；第三透镜是具有正光焦度的双凸透镜；后透镜组物方到像方依次包括第四透镜、第五透镜以及第六透镜；所述第四透镜是具有正光焦度的双凸透镜；第五透镜是具有负光焦度的双凹透镜；第六透镜是具有正光焦度的双凸透镜。本发明所提供的广角车载镜头具有结构紧凑，小畸变和可以获取较高成像清晰度的优点。

Description

一种车载广角镜头
【技术领域】
本发明涉及一种光学镜头，尤其涉及一种车载广角镜头。
【背景技术】
随着驾驶员对驾驶安全的重视程度变得越来越高。车载相机正在被广泛地应用，以保障驾驶员的安全。车载相机的获取的图像信息清晰程度，视野大小均对驾驶员的驾驶安全有至关重要的影响。
现有的车载相机镜头视场角小，获取图像的分辨率低，无法满足驾驶员对高清车载相机镜头的需求。
【发明内容】
为克服现有技术存在的不足。本发明提供一种车载广角镜头。
本发明解决技术问题的技术方案是提供一种车载广角镜头，其从物方到像方依次包括具有负光焦度的前透镜组、光阑以及具有正光焦度的后透镜组；前透镜组从物方到像方依次包括第一透镜、第二透镜以及第三透镜；所述第一透镜是具有负光焦度的弯月透镜，且凸面朝向物方；所述第二透镜是具有负光焦度的双凹透镜；第三透镜是具有正光焦度的双凸透镜；后透镜组物方到像方依次包括第四透镜、第五透镜以及第六透镜；所述第四透镜是具有正光焦度的双凸透镜；第五透镜是具有负光焦度的双凹透镜；第六透镜是具有正光焦度的双凸透镜；
所述车载广角镜头满足：1.106≤BFL/EFL≤1.150，其中BFL为第六透镜像方侧最外点至成像面的距离；EFL为所述车载广角镜头的总焦距值。
优选地，所述车载广角镜头所述第三透镜靠近像方一面是非球面，所述第六透镜双面均是非球面。
优选地，所述车载广角镜头18.16≤TTL≤18.23mm，TTL为所述车载广角镜头的第一透镜物方侧最外点至成像面的距离。
优选地，所述车载广角镜头满足条件公式8.08≤TTL/EFL≤10.52，TTL为所述车载广角镜头的第一透镜物方侧最外点至成像面的距离。
优选地，所述车载广角镜头满足条件公式4.524≤TTL/FFL≤4.787，其中TTL为所述车载广角镜头的第一透镜物方侧最外点至成像面的距离，FFL为第一透镜像方侧最外点至成像面的距离。
优选地，所述车载广角镜头满足条件公式4.48mm≤F后≤4.60mm，其中F后表示后透镜群组的焦距值。
优选地，所述车载广角镜头满足条件公式-0.580≤F后/F前≤-0.553，其中F前表示前透镜群组的焦距值。
优选地，所述车载广角镜头的最大视场角FOV＝150°。
优选地，所述车载广角镜头的第一透镜满足条件公式(d/h)/FOV＝0.005，其中d表示最大视场角所对应的第一透镜朝向物方凸面的最大通光口径，h表示最大视场角所对应的成像像高。
优选地，所述车载广角镜头的第一透镜满足：Nd≥1.613，Vd≥60.58，其中Nd为折射率，Vd为阿贝常数。
本发明通过合理控制各透镜之间的焦距分配，实现车载广角镜头的超短焦距紧凑结构，在保持TTL较小时仍具有较长的镜头后焦BFL，以便获得视场角最大化，以及较大相对孔径、小畸变和较高成像清晰度，并保证在-20℃～+60℃的温度范围内仍能保持较完美的成像清晰度，特别适用于环境比较恶劣的车载相机系统。
同时，合理控制前、后透镜群组的光焦度分配比例，一方面有利于控制前透镜组的入射光线高度，以减小光学系统高级像差和镜片的外径；另一方面可减小经过后透镜群组的主光线出射角度，以提高光学系统的相对亮度。
进一步，本发明采用了2片塑料非球面镜片，具有重量轻、成本低的优点，也可有效校正光学系统中的像差，以达到较高的解像水平和较广的视场角。
【附图说明】
图1是本发明一种车载广角镜头第一实施例的结构示意图。
图2A是本发明一种车载广角镜头第一实施例的色差曲线图。
图2B是本发明一种车载广角镜头第一实施例的散光场曲线图。
图2C是本发明一种车载广角镜头第一实施例的畸变像差曲线
图3是本发明一种车载广角镜头第一实施例的MTF曲线图。
图4是本发明一种车载广角镜头第一实施例的径向能量分布曲线图。
图5是本发明一种车载广角镜头第二实施例的结构示意图。
图6A是本发明一种车载广角镜头第二实施例的色差曲线图。
图6B是本发明一种车载广角镜头第二实施例的散光场曲线图。
图6C是本发明一种车载广角镜头第二实施例的畸变像差曲线
图7是本发明一种车载广角镜头第二实施例的MTF曲线图。
图8是本发明一种车载广角镜头第二实施例的径向能量分布曲线图。
【具体实施方式】
为了使本发明的目的，技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施实例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅图1，本发明提供一种车载广角镜头，用该广角镜头从物方到像方依次包括具有负光焦度的前透镜组、光阑以及具有正光焦度的后透镜组，前透镜组从物方到像方依次包括第一透镜L1、第二透镜L2以及第三透镜L3。后透镜组30物方到像方依次包括第四透镜L4、第五透镜L5以及第六透镜L6。
车载广角镜头由物方到像方依次为第一透镜L1，第二透镜L2，第三透镜L3，光阑R7(FNO)，第四透镜L4，第五透镜L5，第六透镜L6，滤色片GF以及成像方IMA。第一透镜L1是玻璃材质的具有负光焦度的弯月透镜，且凸面朝向物方，双面都是球面的透镜。第二透镜L2是具有负光焦度的双凹透镜，且两面都是球面的玻璃透镜。第三透镜L3是具有正光焦度的双凸透镜，近像方是非球面，近物面是球面的玻璃透镜。第四透镜L4是具有正光焦度的双凸透镜，是两面都是球面的玻璃透镜。第五透镜L5是具有负光焦度的双凹透镜，是两面都是球面的玻璃透镜。第六透镜L6是具有正光焦度的双凸透镜，且是两面都是非球面的玻璃透镜。
在本实施例中该车载广角镜头的FNO＝2.8，TTL＝18.23mm；ANG＝75°，其中FNO为光圈，TTL为车载广角镜头的第一透镜L1物方侧最外点至成像方的距离，ANG为半视场角的角度。
表格一相关参数是该车载广角镜头从物方(OBJ)到像方(IMA)的所有的透镜的每个面的表面类型，曲率半径，中心厚度，半通光口径，折射率以及阿贝尔常数等相关参数。
表格一：
表格二相关参数是该车载广角镜头的第一透镜、第二透镜、三透镜、第四透镜、第五透镜以及第六透镜的各自的焦距值及相关参数。
表格二：
基本参数 EFL BFL TTL FFL d h
数值(mm) 1.6 1.77 18.23 4.03 1.14 1.55
基本参数 F1 F2 F3 F4 F5 F6
数值(mm) -7.035 -4.69 8.35 3.047 -2.278 3.297
基本参数 F前 F后
数值(mm) -7.724 4.48
其中，EFL为车载广角镜头的总焦距值，BFL为车载广角镜头的第六透镜L6像方侧最外点至成像方的距离，TTL为所述车载广角镜头的第一透镜L1物方侧最外点至成像方的距离，FFL为车载广角镜头的第一透镜L1像方侧最外点至成像方的距离。
d表示最大视场角所对应的第一透镜朝向物方凸面的最大通光口径，h表示最大视场角所对应的成像的像高。
F1、F2、F3、F4、F5、F6分别表示第一、二、三、四、五、六透镜的各自的焦距值。F前、F后分别表示前透镜群组、后透镜群组的焦距值。
第一透镜L1满足下述条件公式：(d/h)/FOV＝0.005，且第一透镜采用Nd≥1.613，Vd≥60.58的高折射率高色散材料，第二透镜L2采用Nd≥1.613，Vd≥60.58的高折射率高色散材料。高折射率高色散透镜能有效补偿光学系统中的色差值，同时配合各个透镜之间合理的分配光焦度，以达到较高的解像水平获取清晰图像信息。
第三透镜L3采用Nd≥1.648，Vd≤33.84的高折射率低色散材料，第五透镜L5采用Nd≥1.648，Vd≤33.84，高折射率低色散材料，能快速会聚前透镜穿过来的光线，且能有效导入150°视场角光线并减小第一个镜片的口径，以避免体积过大。
同时，第三透镜L3和第六透镜L6均是非球面镜片，一方面可以减少镜片数量和重量，并降低成本，另一方面可有效校正光学系统中的像差，以达到较高的解像水平和较广的视场角。
请参阅图2A-2C，以及图3-图4。图2A为色差曲线图(也可叫球差曲线图)，由常用的红(C)、绿(D)、蓝(F)光的波长来表示，单位为mm。图2B是像散场曲线图，表示车载广角镜头由像散导致的成像的像场弯曲程度，由常用绿(D)光表示，单位是mm，图中光线像差只存在从-0.015到0.015的范围内，成像性能优异。图2C是畸变曲线图，表示不同视场角情况下的畸变大小值，在边缘视场处，畸变达到最大。图3是光学系统的调制传递函数曲线图，即MTF曲线图，其横坐标和纵坐标分别为像面上的空间频率和光学系统的光学传递函数值，表示的是镜头分辨率的大小，在300lp/mm空间频率处，边缘视场角的MTF值最小，约为0.23，成像品质很好。图4是在不同视场角下几何光斑圈入的能量图，表示的是镜头成像的像点亮度，横坐标是像斑直径，纵坐标是能量集中度。
本发明提供了一个具有较大视场角，可以在150°视角范围内捕捉尽可能多图像的信息，同时还具有较强的解像能力，在最大视场角150°时MTF值大于0.2成像品质很好，同时光线像差只存在从-0.015到0.015的范围内，成像性能优异，畸变值小。
请参阅图5，本发明还提供了第二实施例，第二实施例所提供的车载广角镜头与第一实施例所提供的车载广角镜头不同的是，TTL＝18.16mm。
表格三是本发明第二实施例所提供的车载广角镜头规格及其光学参数表。
表格三：
表格四相关参数是该车载广角镜头的第一透镜、第二透镜、三透镜、第四透镜、第五透镜以及第六透镜的各自的焦距值及相关参数。
表格四：
基本参数 EFL BFL TTL FFL d h
数值(mm) 1.6 1.84 18.16 3.794 1.14 1.55
基本参数 F1 F2 F3 F4 F5 F6
数值(mm) -7.31 -4.86 8.755 3.163 -2.356 3.359
基本参数 F前 F后
数值(mm) -8.315 4.60
该车载广角镜头满足18.16mm≤TTL≤18.23mm，TTL为所述车载广角镜头的第一透镜物方侧最外点至成像面的距离。11.35≤TTL/EFL≤11.39，其中EFL为所述车载广角镜头的总焦距值。4.524≤TTL/FFL≤4.787，其中FFL为第一透镜像方侧最外点至成像面的距离。1.106≤BFL/EFL≤1.150，其中BFL为车载广角镜头的第六透镜像方侧最外点至成像面的距离。4.48mm≤F后≤4.60mm，其中F后表示后透镜群组的焦距值；-0.580≤F后/F前≤-0.553，其中F前表示前透镜群组的焦距值。
请参阅图6A-6C，以及图7-图8。图6A为色差曲线图(也可叫球差曲线图)，由常用的红(C)、绿(D)、蓝(F)光的波长来表示，单位为mm。图6B是像散场曲线图，表示车载广角镜头由像散导致的成像的像场弯曲程度，由常用绿(D)光表示，单位是mm，图中光线像差只存在从-0.015到0.015的范围内，成像性能优异。图6C是畸变曲线图，表示不同视场角情况下的畸变大小值，在边缘视场处，畸变达到最大。图7是光学系统的调制传递函数曲线图，即MTF值曲线图，横坐标和纵坐标分别为像面上的空间频率和光学系统的光学传递函数值，表示的是镜头分辨率的大小，在300lp/mm空间频率处，边缘视场角的MTF值最小，约为0.37，成像品质很好。图8是在不同视场角下几何光斑圈入的能量图，表示的是镜头成像的像点亮度，横坐标是像斑直径，纵坐标是能量集中度。
本发明通过合理控制各透镜之间的焦距分配，实现车载广角镜头的超短焦距紧凑结构，保持TTL较小时仍具有较长的镜头后焦BFL，以便获得视场角最大化，大相对孔径、小畸变和较高成像清晰度，并保证在-20℃～+60℃的温度范围内仍能保持较完美的成像清晰度，特别适用于环境比较恶劣的车载相机系统。
同时，合理控制前、后透镜群组的光焦度分配比例，一方面有利于控制前透镜组的入射光线高度，以减小光学系统高级像差和镜片的外径；另一方面可减小经过后透镜群组的主光线出射角度，以提高光学系统的相对亮度。
进一步，本发明采用了2片塑料非球面镜片，具有重量轻、成本低的优点，也可有效校正光学系统中的像差，以达到较高的解像水平和较广的视场角。
以上所述仅为本发明较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明原则之内所作的任何修改，等同替换和改进等均应包含在本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种车载广角镜头，其特征在于：从物方到像方依次包括具有负光焦度的前透镜组、光阑以及具有正光焦度的后透镜组；
前透镜组从物方到像方依次包括第一透镜、第二透镜以及第三透镜；
所述第一透镜是具有负光焦度的弯月透镜，且凸面朝向物方；
所述第二透镜是具有负光焦度的双凹透镜；
第三透镜是具有正光焦度的双凸透镜；
后透镜组物方到像方依次包括第四透镜、第五透镜以及第六透镜；
所述第四透镜是具有正光焦度的双凸透镜；第五透镜是具有负光焦度的双凹透镜；第六透镜是具有正光焦度的双凸透镜；
所述车载广角镜头满足：1.106≤BFL/EFL≤1.150，其中BFL为第六透镜像方侧最外点至成像面的距离；EFL为所述车载广角镜头的总焦距值。
2.如权利要求1所述的车载广角镜头，其特征在于：所述第三透镜靠近像方一面是非球面，所述第六透镜双面均是非球面。
3.如权利要求1所述的车载广角镜头，其特征在于：18.16≤TTL≤18.23mm，TTL为所述车载广角镜头的第一透镜物方侧最外点至成像面的距离。
4.如权利要求1所述的车载广角镜头，其特征在于：满足条件公式8.08≤TTL/EFL≤10.52，TTL为所述车载广角镜头的第一透镜物方侧最外点至成像面的距离。
5.如权利要求1所述的车载广角镜头，其特征在于：满足条件公式4.524≤TTL/FFL≤4.787，其中TTL为所述车载广角镜头的第一透镜物方侧最外点至成像面的距离，FFL为第一透镜像方侧最外点至成像面的距离。
6.如权利要求1所述的车载广角镜头，其特征在于：满足条件公式4.48mm≤F后≤4.60mm，其中F后表示后透镜群组的焦距值。
7.如权利要求6所述的车载广角镜头，其特征在于：满足条件公式-0.580≤F后/F前≤-0.553，其中F前表示前透镜群组的焦距值。
8.如权利要求1所述的车载广角镜头，其特征在于：所述车载广角镜头的最大视场角FOV＝150°。
9.如权利要求8所述的车载广角镜头，其特征在于：第一透镜满足条件公式(d/h)/FOV＝0.005，其中d表示最大视场角所对应的第一透镜朝向物方凸面的最大通光口径，h表示最大视场角所对应的成像像高。
10.如权利要求1所述的车载广角镜头，其特征在于：所述第一透镜满足Nd≥1.613，Vd≥60.58，其中Nd为折射率，Vd为阿贝常数。
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