CN114326027B - 车载前视光学系统和车载摄像系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种车载前视光学系统和车载摄像系统，该光学系统包括从物侧至像侧依次包括：具有负光焦度的第一透镜，具有负光焦度的第二透镜，具有正光焦度的第三透镜，具有正光焦度的第四透镜，具有负光焦度的第五透镜，以及具有正光焦度的第六透镜；第一至第六透镜均为玻璃透镜，第一透镜的物侧面为二元衍射面，其中，车载前视光学系统满足关系式(1)，通过合理选择玻璃材料、机械结构材料和透镜的焦距来消除温度变化的影响，实现在温度从‑40℃～+60℃范围内像平面位置不变，保持成像质量稳定不变，可有效消除温度变化所带来的热效应对光学系统成像质量的影响。
Description
技术领域
本发明涉及光学成像技术领域，尤其涉及一种车载前视光学系统和车载摄像系统。
背景技术
车辆监控系统的车载前视广角摄像镜头可将车辆外部的实时图像传至光电接收器(即CMOS感光芯片或者CCD感光芯片)，系统对外部图像进行实时处理，做出判断并及时响应，同时将外部图像和系统做出的判断实时提供给驾驶员，以供驾驶员及时做出相应的响应。
现有的车载前视广角摄像镜头技术方案的镜片结构大体采用两种方案：(1)玻璃透镜和塑料透镜混合方案，其中塑料镜片对温度的变化极为敏感，使得温度的变化对整个镜头的成像质量影响很大；(2)全玻璃透镜方案，为了消除像差以满足镜头成像质量要求，玻璃透镜需要采用非球面，而透镜非球面系数一般达到了10-14至10-16，有的甚至高达10-20，这使得透镜非球面面型的加工精度过高，给加工带来了极大的难度，且当温度发生变化时，玻璃的折射率会发生变化，导致成像质量变差。
由于车载摄像头的工作环境恶劣，温差大，而现有的技术方案基本上都没有考虑消热差，因此当前亟待需要能够适应复杂温度变化且成像质量高的车载广角摄像头。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种车载前视光学系统，应用于车载监控系统，其能够适应复杂温度变化且成像质量高。
一方面，本发明提供了一种车载前视光学系统，所述车载前视光学系统从物侧至像侧依次包括：具有负光焦度的第一透镜，具有负光焦度的第二透镜，具有正光焦度的第三透镜，具有正光焦度的第四透镜，具有负光焦度的第五透镜，以及具有正光焦度的第六透镜；所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜、所述第四透镜、所述第五透镜以及所述第六透镜均为玻璃透镜，所述第一透镜的物侧面为二元衍射面；
其中，所述车载前视光学系统满足以下关系式：
|(T11/f11+T12/f12+T2/f2+T3/f3+T4/f4+T5/f5+T6/f6)*f*f-X*f|<d---(1)
其中，T11为第一透镜物侧面的光热膨胀系数，T12为第一透镜像侧面的光热膨胀系数，T2为第二透镜的光热膨胀系数，T3为第三透镜的光热膨胀系数，T4为第四透镜的光热膨胀系数，T5为第五透镜的光热膨胀系数，T6为第六透镜的光热膨胀系数，f11为第一透镜物侧面的焦距，f12为第一透镜像侧面的焦距，f2为第二透镜的焦距，f3为第三透镜的焦距，f4为第四透镜的焦距，f5为第五透镜的焦距，f6为第六透镜的焦距，f为车载前视光学系统的焦距，X为镜筒材料的热膨胀系数，d为常数，d的取值为大于0且小于或等于0.1。
优选地，所述第一透镜物侧面的二元衍射面的相位分布函数表示为：
ψ(r)＝a1r2+a2r4+a3r6---(2)
其中，r为归一化半径坐标，二次相位系数a1的取值范围为331.162～347.174，包括端点值；四次相位系数a2的取值范围为-270.649～-98.779，包括端点值；六次相位系数a3的取值范围为-14.126～118.24，包括端点值。
优选地，所述第一透镜为凸凹透镜，所述第二透镜为凹凸透镜，所述第三透镜为双凸透镜，所述第四透镜为双凸透镜，所述第五透镜为双凹透镜或者凹凸透镜，所述第六透镜凸凹透镜；
其中，所述第三透镜的像侧面为光阑面，所述第三透镜和所述第六透镜的物侧面和像侧面均为非球面。
优选地，所述车载前视光学系统满足以下关系式：
D62/BFL≥1.514---(3)
其中，BFL为第六透镜像侧面中心至车载前视光学系统的成像面在光轴上的距离，D62为第六透镜像侧面的有效通光口径的半直径。
优选地，所述第三透镜满足以下关系式：
0.762≤k31/R31≤0.903---(4)
0.225≤k32/R32≤0.3---(5)
所述第六透镜满足以下关系式：
-9.153≤k61/R61≤-3.4---(6)
-1.116≤k62/R62≤3.7---(7)
其中，k31为第三透镜物侧面的圆锥系数，k32为第三透镜像侧面的圆锥系数，k61为第六透镜物侧面的圆锥系数，k62为第六透镜像侧面的圆锥系数，R31为第三透镜物侧面的曲率半径，R32为第三透镜像侧面的曲率半径，R61为第六透镜物侧面的曲率半径，R62为第六透镜像侧面的曲率半径。
优选地，所述车载前视光学系统满足以下关系式：
-2.48≤f2/f≤-2.261---(8)
1.506≤f4/f≤1.692---(9)
1.727≤f6/f≤4.017---(10)
其中，f2为第二透镜的焦距，f4为第四透镜的焦距，f6为第六透镜的焦距，f为车载前视光学系统的焦距。
优选地，所述车载前视光学系统满足以下关系式：
D11/R11≥0.077---(11)
其中，D11为第一透镜物侧面的有效通光口径的半直径，R11为第一透镜物侧面的曲率半径。
优选地，所述车载前视光学系统满足以下关系式：
f*(FOV/360)*Π/Y≥0.463---(12)
其中，f为车载前视光学系统的焦距，FOV为车载前视光学系统的最大视场角，Y为车载前视光学系统的最大视场角对应的像高。
优选地，所述车载前视光学系统满足以下关系式：
TTL/(f*D11)≥0.874---(13)
其中，D11为第一透镜物侧面S1的有效通光口径的半直径，f为车载前视光学系统的焦距，TTL为第一透镜物侧面S1中心至车载前视光学系统的成像面IMA在光轴上的距离。
另一方面，本发明还提供了一种车载摄像系统，包括如上述所述的车载前视光学系统。
本发明的车载前视光学系统采用六片具有不同光焦度的玻璃透镜构成的光路系统，将第一透镜的物侧面设置为二元衍射面，利用衍射透镜的特点，建立镜头机械结构和镜头光学结构的补偿关系，在满足公式(1)的情况下合理选择玻璃材料、机械结构材料和透镜的焦距来消除温度变化的影响，实现车载前视光学系统在温度从-40℃～+60℃范围内像平面位置不变，保持成像质量稳定不变，有效消除温度变化所带来的热效应对光学系统成像质量的影响。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一种车载前视光学系统的一个实施例的结构图；
图2是本发明一种车载前视光学系统的第一实施例的系统图；
图3是本发明一种车载前视光学系统的第一实施例在-40℃时的MTF曲线图；
图4是本发明一种车载前视光学系统的第一实施例在-20℃时的MTF曲线图；
图5是本发明一种车载前视光学系统的第一实施例在0℃时的MTF曲线图；
图6是本发明一种车载前视光学系统的第一实施例在20℃时的MTF曲线图；
图7是本发明一种车载前视光学系统的第一实施例在40℃时的MTF曲线图；
图8是本发明一种车载前视光学系统的第一实施例在60℃时的MTF曲线图；
图9是本发明一种车载前视光学系统的第一实施例在20℃时的轴向像差图；
图10是本发明一种车载前视光学系统的第一实施例在20℃时的畸变图；
图11是本发明一种车载前视光学系统的第二实施例的系统图；
图12是本发明一种车载前视光学系统的第二实施例在-40℃时的MTF曲线图；
图13是本发明一种车载前视光学系统的第二实施例在-20℃时的MTF曲线图；
图14是本发明一种车载前视光学系统的第二实施例在0℃时的MTF曲线图；
图15是本发明一种车载前视光学系统的第二实施例在20℃时的MTF曲线图；
图16是本发明一种车载前视光学系统的第二实施例在40℃时的MTF曲线图；
图17是本发明一种车载前视光学系统的第二实施例在60℃时的MTF曲线图；
图18是本发明一种车载前视光学系统的第二实施例在20℃时的轴向像差图；
图19是本发明一种车载前视光学系统的第二实施例在20℃时的畸变图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1示出了本发明一种车载前视光学系统的一个实施例的结构图。参见图1所示，本发明实施例的一种车载前视光学系统1从物侧至像侧依次包括：具有负光焦度的第一透镜L1，具有负光焦度的第二透镜L2，具有正光焦度的第三透镜L3，具有正光焦度的第四透镜L4，具有负光焦度的第五透镜L5，以及具有正光焦度的第六透镜L6；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均为玻璃透镜，第一透镜L1的物侧面S1为二元衍射面；
其中，该车载前视光学系统1满足以下关系式：
|(T11/f11+T12/f12+T2/f2+T3/f3+T4/f4+T5/f5+T6/f6)*f*f-X*f|<d---(1)
其中，T11为第一透镜物侧面S1的光热膨胀系数，T12为第一透镜像侧面S2的光热膨胀系数，T2为第二透镜L2的光热膨胀系数，T3为第三透镜L3的光热膨胀系数，T4为第四透镜L4的光热膨胀系数，T5为第五透镜L5的光热膨胀系数，T6为第六透镜L6的光热膨胀系数，f11为第一透镜物侧面S1的焦距，f12为第一透镜像侧面S2的焦距，f2为第二透镜L2的焦距，f3为第三透镜L3的焦距，f4为第四透镜L4的焦距，f5为第五透镜L5的焦距，f6为第六透镜L6的焦距，f为车载前视光学系统1的焦距，X为镜筒材料的热膨胀系数，d为常数，d的取值为大于0且小于或等于0.1。
需要说明的是，本实施例中定义介质的光热膨胀系数为：
其中，透镜线性热膨胀系数Xg，n为透镜的折射率。
本实施例中当常数d≤0.1时可以有效的消除温度变化的影响，减少镜片的使用，利用镜头小型化。本实施例中常数d的取值可以为0.1、0.09、0.08、0.07、0.06、0.05或者0.04等数值，根据实际要求确定，在此不做具体限定。
本发明实施例的车载前视光学系统采用六片具有不同光焦度的玻璃透镜构成的光路系统，将第一透镜的物侧面设置为二元衍射面，利用衍射透镜的特点，建立镜头机械结构和镜头光学结构的补偿关系，在满足公式(1)的情况下合理选择玻璃材料、机械结构材料和透镜的焦距来消除温度变化的影响，实现车载前视光学系统在温度从-40℃～+60℃范围内像平面位置不变，保持成像质量稳定不变，有效消除温度变化所带来的热效应对光学系统成像质量的影响。
优选地，本发明实施例的车载前视光学系统1中常数d的取值为0.1。
在一些实施例中，本发明的车载前视光学系统1中第一透镜物侧面S1的二元衍射面的相位分布函数表示为：
ψ(r)＝a1r2+a2r4+a3r6---(2)
其中，r为归一化半径坐标，二次相位系数a1的取值范围为331.162～347.174，包括端点值；四次相位系数a2的取值范围为-270.649～-98.779，包括端点值；六次相位系数a3的取值范围为-14.126～118.24，包括端点值。
本发明实施例的车载前视光学系统由于采用了玻璃透镜使得光学系统带有较大的色差，通过在第一透镜的物侧面即衍射面上加入描述衍射元件相位分布的变量进一步优化，通过设置衍射面的相位分布函数，通过多次优化合理设置参数，可有效地校正系统色差。
可选地，本发明实施例的车载前视光学系统1中第一透镜L1的物侧面S1为凸面，像侧面S2为凹面，即为凸凹透镜；第二透镜L2的物侧面S3为凹面，像侧面S4为凸面，即为凹凸透镜；第三透镜L3的物侧面S5为凸面，像侧面S6为凸面，即为双凸透镜；第四透镜L4的物侧面S7为凸面，像侧面S8为凸面，即为双凸透镜；第五透镜L5的物侧面S9为凹面，像侧面S10为凹面，或者像侧面S10为凸面，即双凹透镜或者凹凸透镜；第六透镜L6的物侧面S11为凸面，像侧面S12为凹面，即为凸凹透镜；第三透镜L3的像侧面S6为光阑面；第三透镜L3的物侧面S5和像侧面S6均为非球面，第六透镜L6的物侧面S11和像侧面S12均为非球面。
本发明实施例的车载前视光学系统如果仅采用简单的球面透镜会带有少量的像差，通过将第三透镜的物侧面及像侧面，和第六透镜的像侧面设置为非球面可以完全消除像差的影响，提高光学系统成像质量。
需要说明的是，本实施例中透镜的非球面满足非球面的面型方程如下：
其中，为径向坐标，α1～α8为高次非球面系数，k为二次曲面系数，c＝1/R为曲率，R为曲率半径。
可选地，本发明实施例的车载前视光学系统1中在第六透镜L6和成像面IMA之间设置有滤光片，以滤除近红外、红外及远红外光线。
在一些实施例中，本发明的车载前视光学系统1满足以下关系式：
D62/BFL≥1.514---(3)
其中，BFL为第六透镜像侧面S12中心至车载前视光学系统的成像面IMA在光轴上的距离，D62为第六透镜像侧面S12的有效通光口径的半直径。
本发明实施例中通过使车载前视光学系统满足公式(3)使得主光线角CRA角度小于15度(CRA为主光线与光轴的角度，主光线指光线由物体边缘出射，通过孔径光阑的中心最后到达像的边缘)，完美匹配CCD或CMOS感光芯片，解决了目前市面上的镜头均没有考虑和CCD或CMOS感光芯片的CRA主光线角度的匹配要求，CRA主光线角较大的问题。本发明实施例的车载前视光学系统针对用于辅助驾驶系统的车规级CCD或CMOS感光芯片进行针对性设计，使得镜头可以完美匹配CCD或CMOS感光芯片的CRA主光线角度，避免出现渐晕的问题。
在一些实施例中，本发明的车载前视光学系统1中第三透镜L3满足以下关系式：
0.762≤k31/R31≤0.903---(4)
0.225≤k32/R32≤0.3---(5)
第六透镜L6满足以下关系式：
-9.153≤k61/R61≤-3.4---(6)
-1.116≤k62/R62≤3.7---(7)
其中，k31为第三透镜物侧面S5的圆锥系数，k32为第三透镜像侧面S6的圆锥系数，k61为第六透镜物侧面S11的圆锥系数，k62为第六透镜像侧面S12的圆锥系数，R31为第三透镜物侧面S5的曲率半径，R32为第三透镜像侧面S6的曲率半径，R61为第六透镜物侧面S11的曲率半径，R62为第六透镜像侧面S12的曲率半径。
本发明实施例的车载前视光学系统通过让所有非球面的高次非球面系数小于或等于10-8量级，使得整个光学系统更便于加工，从而降低制造成本。
在一些实施例中，本发明的车载前视光学系统1满足以下关系式：
-2.48≤f2/f≤-2.261---(8)
1.506≤f4/f≤1.692---(9)
1.727≤f6/f≤4.017---(10)
其中，f2为第二透镜L2的焦距，f4为第四透镜L4的焦距，f6为第六透镜L6的焦距，f为车载前视光学系统1的焦距。
本发明实施例的车载前视光学系统通过合理搭配第二透镜、第四透镜及第六透镜的焦距，有利于降低光学系统像差，满足清晰成像。
在一些实施例中，本发明的车载前视光学系统1车载前视光学系统满足以下关系式：
D11/R11≥0.077---(11)
其中，D11为第一透镜物侧面的有效通光口径的半直径，R11为第一透镜物侧面的曲率半径。
本发明实施例的车载前视光学系统设置第一透镜物侧面的有效通光口径的半直径和曲率半径满足公式(11)，使其有利于让光学系统的视场角大于100度。
在一些实施例中，本发明的车载前视光学系统1满足以下关系式：
f*(FOV/360)*Π/Y≥0.463---(12)
其中，f为车载前视光学系统1的焦距，FOV为车载前视光学系统1的最大视场角，Y为车载前视光学系统1的最大视场角对应的像高。
本发明实施例的车载前视光学系统在满足公式(12)的情况下，实现在视场角大于100度时有利于匹配1/2.5英寸的大尺寸感光芯片。
在一些实施例中，本发明的车载前视光学系统1满足以下关系式：
TTL/(f*D11)≥0.874---(13)
其中，D11为第一透镜物侧面S1的有效通光口径的半直径，f为车载前视光学系统1的焦距，TTL为第一透镜物侧面S1中心至车载前视光学系统1的成像面IMA在光轴上的距离。
本发明实施例的车载前视光学系统在满足公式(13)的情况下，更有利于光学系统的小型化。
第一实施例：
参见图2-图10所示，第一实施例的车载前视光学系统1从物侧到像侧依次包括：第一透镜L1：物侧面S1为凸面，像侧面S2为凹面，具有负光焦度；第二透镜L2：物侧面S3为凹面，像侧面S4为凸面，具有负光焦度；第三透镜L3：物侧面S5为凸面，像侧面S6为凸面，具有正光焦度；第四透镜L4：物侧面S7为凸面，像侧面S8为凸面，具有正光焦度；第五透镜L5：物侧面S9为凹面，像侧面S10为凸面，具有负光焦度；第六透镜L6：物侧面S11为凸面，像侧面S12为凹面，具有正光焦度；以及滤光片。
其中，第一透镜L1的物侧面S1为二元衍射面，第三透镜L3的物侧面S5和像侧面S6为玻璃非球面，第六透镜L6的物侧面S11和像侧面S12为玻璃非球面，其余表面均为玻璃球面，第三透镜L3的像侧面S6为光阑面。
在全视场下，CRA＝14.387，F数＝2，视场角：2ω＝100°，通过对比-40度、-20度、0度、20度、40度、60度下的MTF曲线可以发现，在200lp/mm，中心大于0.58，全视场大于0.36，因此，第一实施例的光学系统在温度从-40℃～+60℃范围内像平面位置不变，保持成像质量稳定不变，可有效消除温度变化所带来的热效应对系统成像质量的影响。图9为车载前视光学系统在20℃时的轴向像差图，通过轴向像差曲线可以看出很好的控制了色差，像差0>Z>-0.017。图10为车载前视光学系统在20℃时的畸变图，在视场角100度下，畸变小于22.05％。
第一实施例的车载前视光学系统1满足下面表格的条件：
表一：
其中，衍射面参数如表二：
| 衍射级次 | 1 |
| 归一化半径r | 4 |
| 二次项系数a1 | 331.162 |
| 四次项系数a2 | -270.649 |
| 六次项系数a3 | 118.24 |
非球面系数如表三：
| 面数 | 第6面 | 第7面 | 第12面 | 第13面 |
| 4次非球面系数 | -0.002216311 | 0.000395773 | 0.006213375 | 0.000844414 |
| 6次非球面系数 | -7.91E-05 | -2.32E-05 | -6.67E-05 | 0.000903377 |
| 8次非球面系数 | -1.06E-05 | 4.62E-06 | 1.68E-06 | -2.78E-05 |
第一实施例中涉及的公式数值如下：
D11/R11＝0.077
f*(FOV/360)*Π/Y＝0.475
D62/BFL＝1.871
TTL/(f*D11)＝0.885
F2/f＝-2.261
F4/f＝1.692
F6/f＝1.727
k31/R31＝0.903
k32/R32＝0.225
k61/R61＝-3.4
k62/R62＝3.7
第二实施例：
参见图11-图19所示，第二实施例的车载前视光学系统1从物侧到像侧依次包括：第一透镜L1：物侧面S1为凸面，像侧面S2为凹面，具有负光焦度；第二透镜L2：物侧面S3为凹面，像侧面S4为凸面，具有负光焦度；第三透镜L3：物侧面S5为凸面，像侧面S6为凸面，具有正光焦度；第四透镜L4：物侧面S7为凸面，像侧面S8为凸面，具有正光焦度；第五透镜L5：物侧面S9为凹面，像侧面S10为凹面，具有负光焦度；第六透镜L6：物侧面S11为凸面，像侧面S12为凹面，具有正光焦度；以及滤光片。
其中，第一透镜L1的物侧面S1为二元衍射面，第三透镜L3的物侧面S5和像侧面S6为玻璃非球面，第六透镜L6的物侧面S11和像侧面S12为玻璃非球面，其余表面均为玻璃球面，第三透镜L3的像侧面S6为光阑面。
在全视场下，CRA＝14.535，F数＝2，视场角：2ω＝100°，通过对比-40℃、-20℃、0℃、20℃、40℃、60℃下的MTF曲线可以发现，在200lp/mm，中心大于0.5，全视场大于0.35，因此，第二实施例的光学系统在温度从-40℃～+60℃范围内像平面位置不变，保持成像质量稳定不变，可有效消除温度变化所带来的热效应对系统成像质量的影响。图18为车载前视光学系统在20℃时的轴向像差图，通过轴向像差曲线可以看出很好的控制了色差，像差0>Z>-0.241。图19为车载前视光学系统在20℃时的畸变图，在视场角100度下，畸变小于22.05％。
第二实施例的车载前视光学系统1满足下面表格的条件：
表四：
其中，衍射面参数如表五：
| 衍射级次 | 1 |
| 归一化半径r | 4 |
| 二次项系数a1 | 347.174 |
| 四次项系数a2 | -98.779 |
| 六次项系数a3 | -14.126 |
非球面系数如表六：
| 面数 | 第6面 | 第7面 | 第12面 | 第13面 |
| 4次非球面系数 | -0.002000703 | 0.000659387 | 0.005336088 | 0.004984092 |
| 6次非球面系数 | -0.000133813 | -0.000101708 | -2.53E-05 | 0.000417184 |
| 8次非球面系数 | -2.97E-06 | 2.50E-05 | -2.55E-06 | -1.85E-05 |
第二实施例中涉及的公式数值如下：
D11/R11＝0.763
f*(FOV/360)*Π/Y＝0.463
D62/BFL＝1.514
TTL/(f*D11)＝0.874
F2/f＝-2.48
F4/f＝1.506
F6/f＝4.017
k31/R31＝0.762
k32/R32＝0.3
k61/R61＝-9.153
k62/R62＝-1.116
综上所述，本发明实施例的车载前视光学系统在一个表面上采用了衍射面，利用材料光热膨胀系数的差异，来消除温度变化的影响，在温度从-40℃～+60℃范围内像平面位置不变，保持成像质量稳定不变，可有效消除温度变化所带来的热效应对系统成像质量的影响；现有的前视车载摄像镜头基本上都是球面系统，成像质量不理想，为获得较好的成像质量，只能增加系统的镜片数，造成系统过于复杂，成本上升。本发明实施例的车载前视光学系统采用了一个衍射面和4个非球面，利用衍射面和折射面像差特性互补的特性来校正像差，尤其是消色差性能，提高成像质量；本发明实施例的车载前视光学系统的视场角为100°，可将车辆外部很大的视场范围的实时图像传至光电接收器(CCD感光芯片或者CMOS感光芯片)，系统对外部图像进行实时处理，做出判断并及时响应，同时将外部图形和系统做出的判断实时提供给驾驶员，供驾驶员判断并及时做出相应的响应。设计的非球面的高次非球面系数小于或等于10-8量级，便于加工，降低制造成本。
另一方面，本发明实施例还提供了一种车载摄像系统，包括：感光芯片和位于感光芯片感光侧的车载前视光学系统；该车载前视光学系统为上面任意一个实施例中所述的车载前视光学系统。
本发明实施例中对所述感光芯片不作限定，可选的，本实施例中感光芯片的型号可以为安森美的AR0233型号，当然还可以为其他型号的芯片，在此不一一例举说明。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种车载前视光学系统，其特征在于，所述车载前视光学系统从物侧至像侧依次包括：具有负光焦度的第一透镜，具有负光焦度的第二透镜，具有正光焦度的第三透镜，具有正光焦度的第四透镜，具有负光焦度的第五透镜，以及具有正光焦度的第六透镜；所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜、所述第四透镜、所述第五透镜以及所述第六透镜均为玻璃透镜，所述第一透镜的物侧面为二元衍射面；
其中，所述车载前视光学系统满足以下关系式：
|(T11/f11+T12/f12+T2/f2+T3/f3+T4/f4+T5/f5+T6/f6)*f*f-X*f|<d---(1)其中，T11为第一透镜物侧面的光热膨胀系数，T12为第一透镜像侧面的光热膨胀系数，T2为第二透镜的光热膨胀系数，T3为第三透镜的光热膨胀系数，T4为第四透镜的光热膨胀系数，T5为第五透镜的光热膨胀系数，T6为第六透镜的光热膨胀系数，f11为第一透镜物侧面的焦距，f12为第一透镜像侧面的焦距，f2为第二透镜的焦距，f3为第三透镜的焦距，f4为第四透镜的焦距，f5为第五透镜的焦距，f6为第六透镜的焦距，f为车载前视光学系统的焦距，X为镜筒材料的热膨胀系数，d为常数，d的取值为大于0且小于或等于0.1；
其中，光热膨胀系数为：
其中，Xg为透镜线性热膨胀系数，n为透镜的折射率。
2.根据权利要求1所述的车载前视光学系统，其特征在于，所述第一透镜物侧面的二元衍射面的相位分布函数表示为：
ψ(r)＝a1r2+a2r4+a3r6---(2)
其中，r为归一化半径坐标，二次相位系数a1的取值范围为331.162～347.174，包括端点值；四次相位系数a2的取值范围为-270.649～-98.779，包括端点值；六次相位系数a3的取值范围为-14.126～118.24，包括端点值。
3.根据权利要求1所述的车载前视光学系统，其特征在于，所述第一透镜为凸凹透镜，所述第二透镜为凹凸透镜，所述第三透镜为双凸透镜，所述第四透镜为双凸透镜，所述第五透镜为双凹透镜或者凹凸透镜，所述第六透镜凸凹透镜；
其中，所述第三透镜的像侧面为光阑面，所述第三透镜和所述第六透镜的物侧面和像侧面均为非球面。
4.根据权利要求1所述的车载前视光学系统，其特征在于，所述车载前视光学系统满足以下关系式：
D62/BFL≥1.514---(3)
其中，BFL为第六透镜像侧面中心至车载前视光学系统的成像面在光轴上的距离，D62为第六透镜像侧面的有效通光口径的半直径。
5.根据权利要求3所述的车载前视光学系统，其特征在于，所述第三透镜满足以下关系式：
0.762≤k31/R31≤0.903---(4)
0.225≤k32/R32≤0.3---(5)
所述第六透镜满足以下关系式：
-9.153≤k61/R61≤-3.4---(6)
-1.116≤k62/R62≤3.7---(7)
其中，k31为第三透镜物侧面的圆锥系数，k32为第三透镜像侧面的圆锥系数，k61为第六透镜物侧面的圆锥系数，k62为第六透镜像侧面的圆锥系数，R31为第三透镜物侧面的曲率半径，R32为第三透镜像侧面的曲率半径，R61为第六透镜物侧面的曲率半径，R62为第六透镜像侧面的曲率半径。
6.根据权利要求1所述的车载前视光学系统，其特征在于，所述车载前视光学系统满足以下关系式：
-2.48≤f2/f≤-2.261---(8)
1.506≤f4/f≤1.692---(9)
1.727≤f6/f≤4.017---(10)
其中，f2为第二透镜的焦距，f4为第四透镜的焦距，f6为第六透镜的焦距，f为车载前视光学系统的焦距。
7.根据权利要求1所述的车载前视光学系统，其特征在于，所述车载前视光学系统满足以下关系式：
D11/R11≥0.077---(11)
其中，D11为第一透镜物侧面的有效通光口径的半直径，R11为第一透镜物侧面的曲率半径。
8.根据权利要求1所述的车载前视光学系统，其特征在于，所述车载前视光学系统满足以下关系式：
f*(FOV/360)*Π/Y≥0.463---(12)
其中，f为车载前视光学系统的焦距，FOV为车载前视光学系统的最大视场角，Y为车载前视光学系统的最大视场角对应的像高。
9.根据权利要求1-8任一项所述的车载前视光学系统，其特征在于，所述车载前视光学系统满足以下关系式：
TTL/(f*D11)≥0.874---(13)
其中，D11为第一透镜物侧面S1的有效通光口径的半直径，f为车载前视光学系统的焦距，TTL为第一透镜物侧面S1中心至车载前视光学系统的成像面IMA在光轴上的距离。
10.一种车载摄像系统，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的车载前视光学系统。
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