CN114236779A - 一种广角光学成像透镜组 - Google Patents

一种广角光学成像透镜组 Download PDF

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CN114236779A CN202111424663.2A CN202111424663A CN114236779A CN 114236779 A CN114236779 A CN 114236779A CN 202111424663 A CN202111424663 A CN 202111424663A CN 114236779 A CN114236779 A CN 114236779A
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许熠宸
罗杰
戴敏林
薛政云
胡青平
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    • G03B30/00—Camera modules comprising integrated lens units and imaging units, specially adapted for being embedded in other devices, e.g. mobile phones or vehicles

Abstract

本发明涉及一种广角光学成像透镜组，包括沿光线入射光路自左向右依次设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、光阑、第五透镜、第六透镜以及第七透镜，所述第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜以及第七透镜均由玻璃材料制成。本发明结构合理，采用全玻结构设计，相较于当前市面上大量存在的玻塑或全塑系统具有更好的光学稳定性；同时，采用了超大视场、低色差、低温漂、高通光量、高解像力设计，可以为车辆提供全天候、无死角、稳定的车外监控。

Description

一种广角光学成像透镜组
技术领域：
本发明涉及一种广角光学成像透镜组。
背景技术：
随着我国城市化进程的推进以及汽车保有量的激增，城市内的人地、车地矛盾日益尖锐，致使汽车驾驶员往往会因难以顾全车外环境而导致交通肇事，近些年来不断出现的行人甚至幼童处于驾驶员观察盲区而导致伤亡的案例就是以上情况的具体表现之一。随着国家与社会不断加强对交通安全的重视，ADAS(高级驾驶辅助系统)的需求猛增，相应的，各类前视、后视、环视车载镜头开发也成为了当前一大研究热点。
发明内容：
本发明针对上述现有技术存在的问题做出改进，即本发明所要解决的技术问题是提供一种广角光学成像透镜组，不仅结构合理，而且光学稳定性好。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种广角光学成像透镜组，包括沿光线入射光路自左向右依次设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、光阑、第五透镜、第六透镜以及第七透镜，所述第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜以及第七透镜均由玻璃材料制成。
进一步的，所述第一透镜、第二透镜、第五透镜具有负光焦度，所述第六透镜具有正光焦度。
进一步的，所述第五透镜与第六透镜相互胶合成为双胶合透镜。
进一步的，透镜组的焦距为f，所述第五透镜、第六透镜的焦距分别为f5、f6，其中f5、f6与f满足以下比例：-6.0<f5/f<-2.0，1.0<f6/f<3.0。
进一步的，所述第一透镜满足关系式：Nd≥1.5，Vd≥45.0；所述第二透镜满足关系式：Nd≥1.4，Vd≤70.0；所述第三透镜满足关系式：Nd≥1.5，Vd≤61.0；所述第四透镜满足关系式：Nd≥1.7，Vd≤50.0；所述第五透镜满足关系式：Nd≥1.5，Vd≤50.0；所述第六透镜满足关系式：Nd≥1.5，Vd≥50.0；所述第七透镜满足关系式：Nd≥1.5，Vd≤55.0；其中Nd为折射率，Vd为阿贝常数。
进一步的，所述第四透镜和第七透镜均为非球面透镜。
进一步的，透镜组的光学总长度TTL与透镜组的焦距f之间满足：TTL/f≤10.7；透镜组的F数<2.0；透镜组满足如下关系式：1.5≤ImgH/f≤2.0，其中，ImgH为电子光感原件有效像素区域对角线长度的一半，f为透镜组的有效焦距。
进一步的，所述第一透镜为弯月负透镜，其物侧面为凸面，像侧面为凹面；所述第二透镜为弯月负透镜，其物侧面为凸面，像侧面为凹面；所述第三透镜为双凸正透镜，其物侧面与像侧面均为凸面；所述第四透镜为双凹负透镜，其物侧面与像侧面均为凹面；所述第五透镜为弯月负透镜，其物侧面为凸面，像侧面为凹面；所述第六透镜为双凸正透镜，其物侧面与像侧面均为凸面；所述第七透镜为弯月负透镜，其物侧面为凸面，像侧面为凹面。
进一步的，所述第一透镜为弯月负透镜，其物侧面为凸面，像侧面为凹面；所述第二透镜为弯月负透镜，其物侧面为凸面，像侧面为凹面；所述第三透镜为双凹负透镜，其物侧面与像侧面均为凹面；所述第四透镜弯月正透镜，其物侧面为凸面，像侧面为凹面；所述第五透镜为弯月负透镜，其物侧面为凸面，像侧面为凹面；所述第六透镜为双凸正透镜，其物侧面与像侧面均为凸面；所述第七透镜为弯月正透镜，其物侧面为凸面，像侧面为凹面。
进一步的，所述第一透镜为弯月负透镜，其物侧面为凸面，像侧面为凹面；所述第二透镜为弯月负透镜，其物侧面为凸面，像侧面为凹面；所述第三透镜为双凹负透镜，其物侧面与像侧面均为凹面；所述第四透镜为弯月正透镜，其物侧面为凹面，像侧面为凸面；所述第五透镜为弯月负透镜，其物侧面为凸面，像侧面为凹面；所述第六透镜为双凸正透镜，其物侧面与像侧面均为凸面；所述第七透镜为双凹负透镜，其物侧面与像侧面为凹面。
与现有技术相比，本发明具有以下效果：本发明结构设计合理，采用全玻结构设计，相较于当前市面上大量存在的玻塑或全塑系统具有更好的光学稳定性，可以为车辆提供全天候、无死角、稳定的车外监控。
附图说明：
图1是本发明实施例一的光学结构示意图；
图2是本发明实施例一的全工作波段轴向色差图；
图3是本发明实施例一的全工作波段场曲图；
图4是本发明实施例一的全工作波段畸变图；
图5是本发明实施例二的光学结构示意图；
图6是本发明实施例二的全工作波段轴向色差图；
图7是本发明实施例二的全工作波段场曲图；
图8是本发明实施例二的全工作波段畸变图；
图9是本发明实施例三的光学结构示意图；
图10是本发明实施例三的全工作波段轴向色差图；
图11是本发明实施例三的全工作波段场曲图；
图12是本发明实施例三的全工作波段畸变图。
图中：
L1-第一透镜；L2-第二透镜；L3-第三透镜；L4-第四透镜；STO-光阑；L5-第五透镜；L6-第六透镜；L7-第七透镜，L8-滤光片；L9-保护玻璃；IMG-成像面。
具体实施方式:
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
实施例一：如图1～4所示，本发明一种广角光学成像透镜组，包括沿光线入射光路自左向右(即物侧至像侧)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、光阑、第五透镜L5、第六透镜L6以及第七透镜L7，所述第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4、第五透镜L5、第六透镜L6以及第七透镜L7均由玻璃材料制成。采用全玻结构设计，相较于当前市面上大量存在的玻塑或全塑系统具有更好的光学稳定性。
本实施例中，所述第一透镜L1、第二透镜L2、第五透镜L5具有负光焦度，所述第六透镜L6具有正光焦度。
本实施例中，所述第五透镜L5与第六透镜L6相互胶合成为双胶合透镜。
本实施例中，透镜组的焦距为f，所述第五透镜L5、第六透镜L6的焦距分别为f5、f6，其中f5、f6与f满足以下比例：-6.0<f5/f<-2.0，1.0<f6/f<3.0。
本实施例中，所述第一透镜L1满足关系式：Nd≥1.5，Vd≥45.0；所述第二透镜L2满足关系式：Nd≥1.4，Vd≤70.0；所述第三透镜L3满足关系式：Nd≥1.5，Vd≤61.0；所述第四透镜L4满足关系式：Nd≥1.7，Vd≤50.0；所述第五透镜L5满足关系式：Nd≥1.5，Vd≤50.0；所述第六透镜L6满足关系式：Nd≥1.5，Vd≥50.0；所述第七透镜L7满足关系式：Nd≥1.5，Vd≤55.0；其中Nd为折射率，Vd为阿贝常数。
本实施例中，所述第四透镜L4和第七透镜L7均为非球面透镜，且非球面曲线方程表达式为：
Figure BDA0003378528220000051
其中，Z为非球面沿光轴方向在高度为h的位置时，距非球面顶点的离矢高；c为非球面的近轴曲率；k为圆锥常数；α1、α2、α3、α4、α5、α6、α7、α8均为高次项系数。
本实施例中，透镜组的光学总长度TTL与透镜组的焦距f之间满足：TTL/f≤10.7。
本实施例中，透镜组的F数<2.0。
本实施例中，透镜组满足如下关系式：1.5≤ImgH/f≤2.0，其中，ImgH为电子光感原件有效像素区域对角线长度的一半，f为透镜组的有效焦距。
本实施例中，所述第七透镜L7的后侧设有滤光片L8，所述滤光片L8的后侧设有保护玻璃L9。
在该透镜组中：第一透镜L1为弯月负透镜，其物侧面为凸面，像侧面为凹面；所述第二透镜L2为弯月负透镜，其物侧面为凸面，像侧面为凹面；所述第三透镜L3为双凸正透镜，其物侧面与像侧面均为凸面；所述第四透镜L4为双凹负透镜，其物侧面与像侧面均为凹面；所述第五透镜L5为弯月负透镜，其物侧面为凸面，像侧面为凹面；所述第六透镜L6为双凸正透镜，其物侧面与像侧面均为凸面；所述第七透镜L7为弯月负透镜，其物侧面为凸面，像侧面为凹面。
其中，第一透镜L1与第二透镜L2之间的空气间隔为2.0-3.0mm；所述第二透镜L2与第三透镜L3之间的空气间隔为1.0-2.0mm；所述第三透镜L3与第四透镜L4之间的空气间隔为0.1-1.0mm；所述第四透镜L4与第五透镜L5之间的空气间隔为0.1-1.0mm；所述第六透镜L6与第七透镜L7之间的空气间隔为0.01-1.0mm。
本实施例中，所述透镜组实现的技术指标如下：
(1)焦距：EFFL＝1.50mm；(2)光圈F＝2.0；(3)视场角：2w≥200°；(4)成像圆直径大于φ4.5mm；(5)光学总长TTL≤16.0mm；(7)光学后截距BFL≥2.60mm。
为实现上述设计参数，本实施例所述的透镜组所采用的具体设计见下表1。
Figure BDA0003378528220000061
Figure BDA0003378528220000071
表1具体镜片参数表
表2示出了本实施例的透镜组的各非球面透镜的非球面系数。
Figure BDA0003378528220000072
表2各非球面透镜的非球面系数
本实施例中，所述透镜组实现了超广角、大孔径、低温漂、低色差、高解析力、昼夜共用设计，同时对轴上、轴外像差进行了良好的校正。
实施例二，如图5～8所示，本实施例与实施例一的区别点在于透镜有所差异，具体为：所述第一透镜L1为弯月负透镜，其物侧面为凸面，像侧面为凹面；所述第二透镜L2为弯月负透镜，其物侧面为凸面，像侧面为凹面；所述第三透镜L3为双凹负透镜，其物侧面与像侧面均为凹面；所述第四透镜L4弯月正透镜，其物侧面为凸面，像侧面为凹面；所述第五透镜L5为弯月负透镜，其物侧面为凸面，像侧面为凹面；所述第六透镜L6为双凸正透镜，其物侧面与像侧面均为凸面；所述第七透镜L7为弯月正透镜，其物侧面为凸面，像侧面为凹面。
其中，第一透镜L1与第二透镜L2之间的空气间隔为0.5-1.5mm；所述第二透镜L2与第三透镜L3之间的空气间隔为1.0-2.0mm；所述第三透镜L3与第四透镜L4之间的空气间隔为0.1-1.0mm；所述第四透镜L4与第五透镜L5之间的空气间隔为0.1-1.0mm；所述第六透镜L6与第七透镜L7之间的空气间隔为0.01-1.0mm。
本实施例所述的透镜组实现的技术指标如下：
(1)焦距：EFFL＝1.50mm；(2)光圈F＝2.0；(3)视场角：2w≥200°；(4)成像圆直径大于φ4.5mm；(5)光学总长TTL≤16.0mm；(6)光学后截距BFL≥2.60mm。
为实现上述设计参数，本实施例所述的透镜组所采用的具体设计见下表3。
Figure BDA0003378528220000081
Figure BDA0003378528220000091
表3具体镜片参数表
表4示出了本实施例的透镜组的各非球面透镜的非球面系数。
Figure BDA0003378528220000092
表4各非球面透镜的非球面系数
本实施例所述的透镜组实现了超广角、大孔径、低温漂、低色差、高解析力、昼夜共用设计，同时对轴上、轴外像差进行了良好的校正。
实施例三：如图9～12所示，本实施例与实施例一、实施例二的区别点在于透镜有所差异，具体为：所述第一透镜L1为弯月负透镜，其物侧面为凸面，像侧面为凹面；所述第二透镜L2为弯月负透镜，其物侧面为凸面，像侧面为凹面；所述第三透镜L3为双凹负透镜，其物侧面与像侧面均为凹面；所述第四透镜L4为弯月正透镜，其物侧面为凹面，像侧面为凸面；所述第五透镜L5为弯月负透镜，其物侧面为凸面，像侧面为凹面；所述第六透镜L6为双凸正透镜，其物侧面与像侧面均为凸面；所述第七透镜L7为双凹负透镜，其物侧面与像侧面为凹面。
其中，第一透镜L1与第二透镜L2之间的空气间隔为1.0-2.0mm；所述第二透镜L2与第三透镜L3之间的空气间隔为2.0-3.0mm；所述第三透镜L3与第四透镜L4之间的空气间隔为0.1-1.0mm；所述第四透镜L4与第五透镜L5之间的空气间隔为0.1-1.0mm；所述第六透镜L6与第七透镜L7之间的空气间隔为0.01-1.0mm。
本实施例所述的透镜组实现的技术指标如下：
(1)焦距：EFFL＝1.50mm；(2)光圈F＝2.0；(3)视场角：2w≥200°；(4)成像圆直径大于φ4.5mm；(5)光学总长TTL≤16.0mm；(6)光学后截距BFL≥2.60mm。
为实现上述设计参数，本实施例所述的透镜组所采用的具体设计见下表5。
Figure BDA0003378528220000101
Figure BDA0003378528220000111
表5具体镜片参数表
表6示出了本实施例的透镜组的各非球面透镜的非球面系数。
Figure BDA0003378528220000112
表6各非球面透镜的非球面系数
本实施例所述的透镜组实现了超广角、大孔径、低温漂、低色差、高解析力、昼夜共用设计，同时对轴上、轴外像差进行了良好的校正。
本发明的优点在于：
(1)采用7G结构设计，相较于全塑或玻塑结构拥有更高的光学与结构稳定性；
(2)结构较简单，尺寸更小；公差敏感度更低，易于装配，成本更低，更适合大规模高良率生产；
(3)F数更小，通光口径更大，保证了系统进光量的充足，能够更好地适应多种光线环境；
(4)视场≥200°，远超当前市场同类竞品；
(5)能够在-40℃至105℃温度范围内稳定工作，具备复杂环境适应性；
(6)通过合理的玻璃材料搭配以及镜片光焦度分配，整个光学系统的轴向色差与横向色差得到了很好地校正，合理的面型设计也使得整个光学系统的高级像差得到有效校正，同时每个镜面的光线入射角小，系统总体成像质量优良；
(7)采用了超大视场、低色差、低温漂、高通光量、高解像力设计，可以为车辆提供全天候、无死角、稳定的车外监控。
本发明如果公开或涉及了互相固定连接的零部件或结构件，那么，除另有声明外，固定连接可以理解为：能够拆卸地固定连接(例如使用螺栓或螺钉连接)，也可以理解为：不可拆卸的固定连接(例如铆接、焊接)，当然，互相固定连接也可以为一体式结构(例如使用铸造工艺一体成形制造出来)所取代(明显无法采用一体成形工艺除外)。
另外，上述本发明公开的任一技术方案中所应用的用于表示位置关系或形状的术语除另有声明外其含义包括与其近似、类似或接近的状态或形状。
本发明提供的任一部件既可以是由多个单独的组成部分组装而成，也可以为一体成形工艺制造出来的单独部件。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (10)

1.一种广角光学成像透镜组，其特征在于：包括沿光线入射光路自左向右依次设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、光阑、第五透镜、第六透镜以及第七透镜，所述第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜以及第七透镜均由玻璃材料制成。
2.根据权利要求1所述的一种广角光学成像透镜组，其特征在于：所述第一透镜、第二透镜、第五透镜具有负光焦度，所述第六透镜具有正光焦度。
3.根据权利要求1所述的一种广角光学成像透镜组，其特征在于：所述第五透镜与第六透镜相互胶合成为双胶合透镜。
4.根据权利要求1所述的一种广角光学成像透镜组，其特征在于：透镜组的焦距为f，所述第五透镜、第六透镜的焦距分别为f5、f6，其中f5、f6与f满足以下比例：-6.0<f5/f<-2.0，1.0<f6/f<3.0。
5.根据权利要求1所述的一种广角光学成像透镜组，其特征在于：所述第一透镜满足关系式：Nd≥1.5，Vd≥45.0；所述第二透镜满足关系式：Nd≥1.4，Vd≤70.0；所述第三透镜满足关系式：Nd≥1.5，Vd≤61.0；所述第四透镜满足关系式：Nd≥1.7，Vd≤50.0；所述第五透镜满足关系式：Nd≥1.5，Vd≤50.0；所述第六透镜满足关系式：Nd≥1.5，Vd≥50.0；所述第七透镜满足关系式：Nd≥1.5，Vd≤55.0；其中Nd为折射率，Vd为阿贝常数。
6.根据权利要求1所述的一种广角光学成像透镜组，其特征在于：所述第四透镜和第七透镜均为非球面透镜。
7.根据权利要求1所述的一种广角光学成像透镜组，其特征在于：透镜组的光学总长度TTL与透镜组的焦距f之间满足：TTL/f≤10.7；透镜组的F数<2.0；透镜组满足如下关系式：1.5≤ImgH/f≤2.0，其中，ImgH为电子光感原件有效像素区域对角线长度的一半，f为透镜组的有效焦距。
8.根据权利要求1所述的一种广角光学成像透镜组，其特征在于：所述第一透镜为弯月负透镜，其物侧面为凸面，像侧面为凹面；所述第二透镜为弯月负透镜，其物侧面为凸面，像侧面为凹面；所述第三透镜为双凸正透镜，其物侧面与像侧面均为凸面；所述第四透镜为双凹负透镜，其物侧面与像侧面均为凹面；所述第五透镜为弯月负透镜，其物侧面为凸面，像侧面为凹面；所述第六透镜为双凸正透镜，其物侧面与像侧面均为凸面；所述第七透镜为弯月负透镜，其物侧面为凸面，像侧面为凹面。
9.根据权利要求1所述的一种广角光学成像透镜组，其特征在于：所述第一透镜为弯月负透镜，其物侧面为凸面，像侧面为凹面；所述第二透镜为弯月负透镜，其物侧面为凸面，像侧面为凹面；所述第三透镜为双凹负透镜，其物侧面与像侧面均为凹面；所述第四透镜弯月正透镜，其物侧面为凸面，像侧面为凹面；所述第五透镜为弯月负透镜，其物侧面为凸面，像侧面为凹面；所述第六透镜为双凸正透镜，其物侧面与像侧面均为凸面；所述第七透镜为弯月正透镜，其物侧面为凸面，像侧面为凹面。
10.根据权利要求1所述的一种广角光学成像透镜组，其特征在于：所述第一透镜为弯月负透镜，其物侧面为凸面，像侧面为凹面；所述第二透镜为弯月负透镜，其物侧面为凸面，像侧面为凹面；所述第三透镜为双凹负透镜，其物侧面与像侧面均为凹面；所述第四透镜为弯月正透镜，其物侧面为凹面，像侧面为凸面；所述第五透镜为弯月负透镜，其物侧面为凸面，像侧面为凹面；所述第六透镜为双凸正透镜，其物侧面与像侧面均为凸面；所述第七透镜为双凹负透镜，其物侧面与像侧面为凹面。
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