CN111880291A - 一种六片式车载光学成像系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种六片式车载光学成像系统，从物侧到像侧依次由第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、孔径光阑、第五透镜、第六透镜组成，特点是第一透镜是具有负光焦度的双凹透镜，第二透镜是具有正光焦度的双凸透镜，第三透镜是具有正光焦度的双凸透镜，第四透镜是具有负光焦度的双凹透镜，第五透镜具有负光焦度，物面侧为凹面，像面侧为凸面，第六透镜具有正光焦度，物面侧为凸面，像面侧为凹面，整个系统的焦距f满足：5mm≤f≤8mm；光学总长TTL满足：2≤TTL/f≤4，其中，TTL表示第一透镜物方表面顶点至成像焦平面的距离，优点是通过合理控制光焦度的分配比例，提高光学系统的相对亮度，在‑40～85℃能够保持稳定的成像性能。

Description

一种六片式车载光学成像系统

技术领域

本发明涉及一种六片式光学成像系统，尤其是涉及一种六片式车载光学成像系统。

背景技术

随着汽车工业的发展，安全驾驶越来越重要，车载前视镜头作为辅助驾驶的关键部件要求也越来越高。随着市场对清晰度的要求越来越高，芯片尺寸也随之越来越大。由于在辅助驾驶系统中信息处理的速度决定着辅助驾驶系统的反应时间，而成像系统的畸变大小，影响着信息处理算法难易程度，进而影响效率。一般车载前视镜头的光学畸变较大在-20%以上。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种畸变小、温漂小且清晰度高的六片式车载光学成像系统。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种六片式车载光学成像系统，从物侧到像侧依次由第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、孔径光阑、第五透镜、第六透镜组成，其特征在于：所述的第一透镜是具有负光焦度的双凹透镜，所述的第二透镜是具有正光焦度的双凸透镜，所述的第三透镜是具有正光焦度的双凸透镜，所述的第四透镜是具有负光焦度的双凹透镜，所述的第五透镜具有负光焦度，物面侧为凹面，像面侧为凸面，所述的第六透镜具有正光焦度，物面侧为凸面，像面侧为凹面，整个系统的焦距f满足：5mm≤f≤8mm；光学总长TTL满足： 2≤TTL/f≤4，其中，TTL表示所述的第一透镜的物方表面顶点至成像焦平面的距离。

所述的第一透镜满足以下关系式：-5≤f1/f≤-4,其中f1为第一透镜的有效焦距，f为整个系统的焦距，控制f1和f的比值，可有效控制像差。

所述的第三透镜和所述的第四透镜相互胶合构成消色差透镜组，满足以下关系式：︱R︱/(Ф/2)≤5，其中R为胶合面的曲率半径，Ф为胶合面的有效口径。

所述的第五透镜满足以下关系式：-5≤f5/f≤-4，其中f5为第五透镜的焦距，f为整个系统的焦距。

考虑到镜头温漂问题，所述的第一透镜、所述的第二透镜、所述的第三透镜、所述的第四透镜、所述的第五透镜和所述的第六透镜均为玻璃透镜。

所述的第二透镜的折射率为1.92，所述的第四透镜的折射率为1.85，所述的第五透镜的折射率为1.90，所述的第六透镜的折射率为1.87。

与现有技术相比，本发明的优点在于通过合理控制光焦度的分配比例，有效控制主光线角度，提高光学系统的相对亮度，使得整个成像系统在-40～85℃能够保持稳定的成像性能。从实施例中可以看出，本发明可以实现焦距为6.05mm，视场角70度，光学总长19.98mm，同时全像高可达7mm，全视场畸变仅-17% ，实现了小畸变、大像高的光学镜头。本发明的6片透镜全部为球面玻璃，其中4片为高折射率材料，这样可以有利于控制光学总长，校正像差，采用该结构可满足高分辨率的要求。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明温度为-40℃时的传递函数曲线图；

图3是本发明温度为0℃时的传递函数曲线图；

图4是本发明温度为20℃时的传递函数曲线图；

图5是本发明温度为85℃时的传递函数曲线图；

图6是本发明温度为-40℃时的离焦曲线图；

图7是本发明温度为0℃时的离焦曲线图；

图8是本发明温度为20℃时的离焦曲线图；

图9是本发明温度为85℃时的离焦曲线图；

图10是本发明的场曲图；

图11是本发明的畸变图；

图12是本发明的相对照度图。

具体实施方式

下面结合附图，具体阐明本发明的实施方式，附图仅供参考和说明使用，不构成对本发明专利保护范围的限制。

实施例：

如图1所示，一种六片式车载光学成像系统，从物侧到像侧依次由第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4、孔径光阑G、第五透镜L5、第六透镜L6组成，第六透镜L6的后方还设置有滤光片IR和保护玻璃CG，第一透镜L1是具有负光焦度的双凹透镜，满足以下关系式：-5≤f1/f≤-4,其中f1为第一透镜的有效焦距，f为整个系统的焦距，第二透镜L2是具有正光焦度的双凸透镜，第三透镜L3是具有正光焦度的双凸透镜，第四透镜L4是具有负光焦度的双凹透镜，第三透镜L3和第四透镜L4相互胶合构成消色差透镜组，满足以下关系式：︱R︱/(Ф/2)≤5，其中R为胶合面的曲率半径，Ф为胶合面的有效口径，第五透镜L5具有负光焦度，物面侧为凹面，像面侧为凸面，并满足以下关系式：-5≤f5/f≤-4，其中f5为第五透镜的焦距，f为整个系统的焦距；第六透镜L6具有正光焦度，物面侧为凸面，像面侧为凹面，整个系统的焦距f满足：5mm≤f≤8mm；光学总长TTL满足： 2≤TTL/f≤4，其中f为整个系统的焦距，TTL表示光学镜头的第一透镜L1物方表面顶点至成像焦平面IMG的距离。

考虑到镜头温漂问题，所有的透镜均采用玻璃透镜，且其中的4片透镜由高折射率材料制成。

以下是本实施例的一个示例：

本示例的主要设计参数见下表：（Imeg为像高）

本示例中，整个系统的物理光学参数如下表示

本示例采用六片式结构，实现6.05mm焦距，70度视场角，光学总长19.98mm，全像高可达7mm，实现光学镜头小畸变、大像高。

图2~图5是本示例的不同温度传递函数曲线图，图中纵坐标表示OTF模值，横坐标表示空间频率，从图中可以看出各视场OTF模值随空间频率的增大而减小,空间频率53周期/mm在设计上大于0.4，分辨率高，可清晰观察到图像。

图6~图9是本示例的不同温度的离焦曲线图，从图中可以看出，焦移量几乎没有变化。

图10是本示例的场曲图，图中纵坐标表示视场角，横坐标表示场曲的大小，从图中可以看出在-0.1mm到0.1mm之间，对应各波长的视场角的场曲变化；

图11是本示例的畸变图，图中纵坐标表示视场角，横坐标表示畸变的大小，从图中可以看出在-20%到0之间，对应各波长的视场角的畸变变化；

图12是本示例的相对照度图，图中纵坐标表示相对照度，横坐标表示视场角，从图中可以看出相对照度随视场角的增大而减小，全视场相对照度可达80%以上。

Claims (6)

1.一种六片式车载光学成像系统，从物侧到像侧依次由第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、孔径光阑、第五透镜和第六透镜组成，其特征在于：所述的第一透镜是具有负光焦度的双凹透镜，所述的第二透镜是具有正光焦度的双凸透镜，所述的第三透镜是具有正光焦度的双凸透镜，所述的第四透镜是具有负光焦度的双凹透镜，所述的第五透镜具有负光焦度，物面侧为凹面，像面侧为凸面，所述的第六透镜具有正光焦度，物面侧为凸面，像面侧为凹面，整个系统的焦距f满足：5mm≤f≤8mm；光学总长TTL满足： 2≤TTL/f≤4，其中，TTL表示所述的第一透镜的物方表面顶点至成像焦平面的距离。

2.如权利要求1所述的一种六片式车载光学成像系统，其特征在于：所述的第一透镜满足以下关系式：-5≤f1/f≤-4，其中f1为第一透镜的有效焦距，f为整个系统的焦距。

3.如权利要求1所述的一种六片式车载光学成像系统，其特征在于：所述的第三透镜和所述的第四透镜相互胶合构成消色差透镜组，满足以下关系式：︱R︱/(Ф/2)≤5，其中R为胶合面的曲率半径，Ф为胶合面的有效口径。

4.如权利要求1所述的一种六片式车载光学成像系统，其特征在于：所述的第五透镜满足以下关系式：-5≤f5/f≤-4，其中f5为第五透镜的焦距，f为整个系统的焦距。

5.如权利要求1所述的一种六片式车载光学成像系统，其特征在于：所述的第一透镜、所述的第二透镜、所述的第三透镜、所述的第四透镜、所述的第五透镜和所述的第六透镜均为玻璃透镜。

6.如权利要求5所述的一种六片式车载光学成像系统，其特征在于：所述的第二透镜的折射率为1.92，所述的第四透镜的折射率为1.85，所述的第五透镜的折射率为1.90，所述的第六透镜的折射率为1.87。

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